DE102016211575A1 - Fehlererkennung in einem SCR-System mittels eines Ammoniak-Füllstands - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Fehlererkennung in einem SCR-System einer Verbrennungsmaschine in einem Kraftfahrzeug, welches zwei SCR-Katalysatoren und zwei Stickoxid-Sensoren aufweist. Ein Stickoxid-Sensor ist stromaufwärts und ein Stickoxid-Sensor ist stromabwärts der beiden SCR-Katalysatoren angeordnet. Das Verfahren umfasst die folgenden Schritte: Zuerst erfolgt ein Aufheizen (306) des ersten SCR-Katalysators auf eine Temperatur, bei der ein maximaler Ammoniak-Füllstand, der vom ersten SCR-Katalysator gespeichert werden kann, näherungsweise Null ist. Daraufhin erfolgt ein Einstellen (307) eines festgelegten Ammoniak-Füllstands im ersten SCR-Katalysator, der oberhalb des maximalen Ammoniak-Füllstands für den zweiten SCR-Katalysator liegt. Es folgt eine Messung (308) einer Stickoxid-Konzentration (NOxVor) stromaufwärts der SCR-Katalysatoren und einer Summe aus einer Stickoxid-Konzentration (NOxNach) und einer Ammoniak-Konzentration (NH3Nach) stromabwärts der SCR-Katalysatoren. Daraus ergibt sich ein Vergleich (311) eines tatsächlichen Ammoniak-Füllstands (NH3Tat) des zweiten SCR-Katalysators, bei dem ein Ammoniak-Schlupf auftritt, mit einem erwarteten Ammoniak-Füllstand (NH3Erw) des zweiten SCR-Katalysators, bei dem ein Ammoniak-Schlupf auftritt, während einer Bewertungsphase. Schließlich wird ein Fehlers in zumindest einem der beiden SCR-Katalysatoren, abhängig von dem Vergleich (311) des tatsächlichen Ammoniak-Füllstands (NH3Tat) und des erwarteten Ammoniak-Füllstands (NH3Erw) des zweiten SCR-Katalysators beim Auftreten von Ammoniak-Schlupf erkannt (320; 330).

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Fehlererkennung in einem SCR-System mit zwei SCR-Katalysatoren mittels eines Ammoniak-Füllstands bei Auftreten eines Ammoniak-Schlupfs. Des Weiteren betrifft die vorliegende Erfindung ein Computerprogramm, das jeden Schritt des Verfahrens ausführt, wenn sie auf einem Rechengerät abläuft, sowie ein maschinenlesbares Speichermedium, welches das Computerprogramm speichert. Schließlich betrifft die Erfindung ein elektronisches Steuergerät, welches eingerichtet ist, um das Verfahren auszuführen.
  • Stand der Technik
  • Eine heutzutage weit verbreitete Technologie zur Reduktion von Stickoxiden (NOx) im Abgas von Verbrennungsmotoren in Kraftfahrzeugen stellt die Selective-Catalytic-Reduction (SCR) dar. In SCR-Systemen wird eine Harnstoff-Wasser-Lösung, kommerziell auch als AdBlue® bekannt, durch ein Einspritzmodul in den Abgasstrang, stromaufwärts zumindest eines SCR-Katalysators, gespritzt. Das aus der Harnstoff-Wasser-Lösung abgetrennte Ammoniak reagiert an den SCR-Katalysatoren in der Selective-Catalytic-Reduction mit den Stickoxiden zu elementarem Stickstoff.
  • Durch Einführung von strikteren Emissionsverordnungen werden mehrere SCR-Katalysatoren verwendet, die auf dasselbe Abgas einwirken. Im Falle eines nicht ausreichenden Wirkungsgrads der SCR-Katalysatoren zur Reduzierung der Stickoxid-Emission im Abgasstrang, ist eine Fehlererkennung mit einem fahrzeugeigenen Prüfverfahren (normalerweise in einem elektronischen Steuergerät implementiert) vorgeschrieben. Aus diesem Grund wird eine kontinuierliche Überwachung während des Normalbetriebs des Fahrzeugs durchgeführt. Bei den üblichen Prüfverfahren wird zumindest ein Stickstoff-Sensor stromaufwärts und zumindest ein Stickstoffsensor stromabwärts des SCR-Katalysators verwendet. Bei einem einzelnen SCR-Katalysator sind zwei Stickoxid-Sensoren ausreichend, um den Wirkungsgrad des SCR-Systems zu berechnen und gleichzeitig die Stickoxid-Emission zu überwachen.
  • Eine Erweiterung der SCR-Systeme auf mehrere (n) SCR-Katalysatoren im selben Abgasstrang setzt herkömmlicherweise n+1 Stickoxid-Sensoren voraus, um, mittels einer pin-point Strategie, zumindest einen nicht oder schlecht funktionierenden SCR-Katalysator zu ermitteln. Dementsprechend kann gezielt der nicht oder schlecht funktionierende SCR-Katalysator repariert oder ausgetauscht werden, während der gut funktionierende SCR-Katalysator bzw. das SCR-System unbeeinflusst bleibt. Der Einsatz der pin-point Strategie ist allerdings nicht während des Normalbetriebs des Fahrzeugs notwendig, da es hier ausreicht nur den Wirkungsgrad zu überwachen. Für den Fall eines nicht oder schlecht funktionierenden SCR-Katalysators kann der Fahrer, beispielsweise über eine Signallampe am Armaturenbrett, alarmiert werden, woraufhin dieser das Fahrzeug z.B. in eine Werkstatt bringt. Während der Werkstatttätigkeit wird die besagte pin-point Strategie im Prüfverfahren eingesetzt, um den nicht oder schlecht funktionierenden SCR-Katalysator zu ermitteln.
  • Offenbarung der Erfindung
  • Das Verfahren bezieht sich auf ein SCR-System eines Verbrennungsmotors in einem Kraftfahrzeug. Hierbei weist das SCR-System zwei hintereinander angeordnete SCR-Katalysatoren in einem gemeinsamen Abgasstrang auf. Das Abgas passiert zuerst einen ersten SCR-Katalysator und wird anschließend an einen zweiten SCR-Katalysator weitergeleitet, sodass beide SCR-Katalysatoren auf das Abgas einwirken. Des Weiteren weist das SCR-System zwei Stickoxid-Sensoren auf, die ebenfalls in diesem Abgasstrang angeordnet sind. Ein erster Stickoxid-Sensor ist stromaufwärts der beiden SCR-Katalysatoren angeordnet und kann dort eine Stickoxid-Konzentration vor einer Abgasbehandlung durch die SCR-Katalysatoren messen. Ein zweiter Stickoxid-Sensor ist stromabwärts der beiden SCR-Katalysatoren angeordnet und kann dort eine Summe aus einer Stickoxid-Konzentration und einer Ammoniak-Konzentration nach der Abgasnachbehandlung durch die SCR-Katalysatoren messen, wobei die Ammoniak-Konzentration mit einem Ammoniak-Schlupf korrespondiert, der auftritt, wenn ein Ammoniak-Füllstand einen maximalen Ammoniak-Füllstand überschreitet.
  • Das Verfahren umfasst die folgenden Schritte. Zuerst wird der erste SCR-Katalysator auf eine Temperatur aufgeheizt, bei der ein maximaler Ammoniak-Füllstand, der vom ersten SCR-Katalysator gespeichert werden kann, näherungsweise Null ist. Dies kann beispielsweise umgesetzt werden, indem eine Temperaturabhängigkeit des maximalen Ammoniak-Füllstands als Kennlinie dargestellt wird und daraus die Temperatur ermittelt wird, bei dem die Kennlinie einen festgelegten Grenzwert unterschreitet. Insbesondere liegt diese Temperatur in einem Bereich von 400°C bis 600°C. Es ist anzumerken, dass die Temperatur des zweiten SCR-Katalysators vorzugsweise möglichst gering gehalten wird, sodass dieser eine dem Normalbetrieb annähernd entsprechende Ammoniak-Füllmenge speichern kann. Vorzugsweise erfolgt das Aufheizen des ersten SCR-Katalysators über einen Wärmefluss stromaufwärts der SCR-Katalysatoren, beispielsweise durch Erhitzen des Abgases in der Verbrennungsmaschine. Aufgrund eines daraus resultierenden höheren Wärmeaustauschs des ersten SCR-Katalysators im Vergleich zum zweiten SCR-Katalysator, den nur noch ein geringerer Wärmefluss trifft, werden die erwünschten Temperaturunterschiede leicht erreicht.
  • Daraufhin wird ein festgelegter Ammoniak-Füllstand im ersten SCR-Katalysator eingestellt. Dieser festgelegte Ammoniak-Füllstand liegt oberhalb einer Summe des maximalen Ammoniak-Füllstands, der im zweiten SCR-Katalysator gespeichert werden kann, und eines Ammoniak-Füllstands der bei der Reduktion mit den Stickoxiden reagiert. Es kann dementsprechend angenommen werden, dass eine Ammoniak-Menge, die nicht zur Reduktion von Stickoxiden im ersten SCR-Katalysator verwendet wurde, vollständig im zweiten SCR-Katalysator gespeichert wird.
  • Anschließend wird eine Stickoxid-Konzentration stromaufwärts der SCR-Katalysatoren und eine Summe aus der Stickoxid-Konzentration und einer Ammoniak-Konzentration stromabwärts der SCR-Katalysatoren gemessen. Herkömmliche Stickoxid-Sensoren weisen eine Querempfindlichkeit gegenüber einer Ammoniak-Konzentration auf, sodass die Summe aus der Stickoxid-Konzentration und der Ammoniak-Konzentration insbesondere durch den stromabwärts der SCR-Katalysatoren angeordneten Stickoxid-Sensor gemessen werden kann. Insbesondere kann eine Veränderung des vom Sensor gemessen Summensignals gegenüber einer erwarteten Stickoxidkonzentration aus einer Ammoniak-Konzentration hervorgehen, die mit einem Ammoniak-Schlupf des zweiten SCR-Katalysators korrespondiert. Der Ammoniak-Schlupf gibt eine Ammoniak-Menge an, die den SCR-Katalysator passiert, ohne an der Reduktion teilzuhaben. Vorzugsweise wird eine tatsächliche Ammoniak-Füllmenge des zweiten SCR-Katalysators, bei welcher der Ammoniak-Schlupf auftritt, aus der Ammoniak-Konzentration stromabwärts der beiden SCR-Katalysatoren ermittelt. Gemäß eines weiteren Aspekts kann vorgesehen werden, dass eine erwartete Ammoniak-Füllmenge des zweiten SCR-Katalysators, bei welcher der Ammoniak-Schlupf auftritt, aus einer Kennlinie für den zweiten SCR-Katalysator ermittelt wird.
  • Im weiteren Verlauf wird, während einer Bewertungsphase, ein Vergleich der tatsächlichen Ammoniak-Füllmenge und der erwarteten Ammoniak-Füllmenge des zweiten SCR-Katalysators, bei welcher der Ammoniak-Schlupf auftritt, durchgeführt. Schließlich wird auf Grundlage des Vergleichs ein Fehler in zumindest einem der beiden SCR-Katalysatoren erkannt. Besonders bevorzugt ist hierbei, dass ein Fehler im zweiten SCR-Katalysator erkannt wird, wenn sich die tatsächliche Ammoniak-Füllmenge und die erwartete Ammoniak-Füllmenge des zweiten SCR-Katalysators, bei welchen der Ammoniak-Schlupf auftritt, unterscheiden.
  • Optional kann zu Beginn des Verfahrens eine Messung der Stickoxid-Konzentration stromaufwärts der SCR-Katalysatoren und eine Messung der Stickoxid-Konzentration stromabwärts der beiden SCR-Katalysatoren durchgeführt werden. Dabei arbeiten beide SCR-Katalysatoren im Normalbetrieb. Es wird ein Fehler im SCR-System erkannt, wenn die Stickoxid-Konzentration stromabwärts der beiden SCR-Katalysatoren nicht einer erwarteten Stickoxid-Konzentration entspricht. Besonders bevorzugt ist hierbei, dass ein Fehler im ersten SCR-Katalysator erkannt wird, wenn ein Fehler im SCR-System, wie aufgezeigt, erkannt wird und zusätzlich die tatsächliche Ammoniak-Füllmenge und die erwartete Ammoniak-Füllmenge des zweiten SCR-Katalysators, bei welchen der Ammoniak-Schlupf auftritt, übereinstimmen.
  • Gemäß eines weiteren Aspekts kann vorgesehen sein, dass nachdem der fehlerhafte Katalysator auf Grundlage des Verfahrens repariert oder ausgetauscht wurde, das Kraftfahrzeug eine festgelegte Strecke und/oder Zeit fährt und das Verfahren anschließend erneut durchgeführt wird. Dadurch wird auch der seltene Fall berücksichtigt, bei dem beide SCR-Katalysatoren zur selben Zeit eine Fehlfunktion aufweisen. Optional kann bei der erneuten Durchführung des Verfahrens auch die Bewertungsphase verändert werden, sodass ein größeres Fehlerspektrum abgedeckt werden kann.
  • Das Computerprogramm ist eingerichtet, jeden Schritt des Verfahrens durchzuführen, insbesondere, wenn es auf einem Rechengerät oder Steuergerät durchgeführt wird. Es ermöglicht die Implementierung des Verfahrens in einem herkömmlichen elektronischen Steuergerät, ohne hieran bauliche Veränderungen vornehmen zu müssen. Hierzu ist es auf dem maschinenlesbaren Speichermedium gespeichert.
  • Durch Aufspielen des Computerprogramms auf ein herkömmliches elektronisches Steuergerät, wird das elektronische Steuergerät erhalten, welches eingerichtet ist, um die Fehlererkennung im SCR-System durchzuführen. Das elektronische Steuergerät kann hierbei sowohl ein fahrzeugeigenes Steuergerät, als auch ein externes Steuergerät sein, beispielsweise ein Diagnosegerät, welches während der Fehlererkennung mit dem SCR-System verbunden ist und das Verfahren steuert.
  • Kurze Beschreibung der Zeichnungen
  • Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.
  • 1 zeigt schematisch ein SCR-System, welches zwei SCR-Katalysatoren und drei Stickoxid-Sensoren umfasst und mittels eines herkömmlichen Verfahrens eine Fehlererkennung durchgeführt werden kann.
  • 2 zeigt schematisch ein SCR-System, welches zwei SCR-Katalysatoren und zwei Stickoxid-Sensoren umfasst und mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens eine Fehlererkennung durchgeführt werden kann.
  • 3 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Verfahrens.
  • 4 zeigt ein Diagramm einer Temperaturabhängigkeit eines Ammoniak-Füllstands eines SCR-Katalysators, welche in einem Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens verwendet werden kann.
  • Ausführungsbeispiel der Erfindung
  • In 1 ist ein gewöhnliches SCR-System 100 eines nicht dargestellten Verbrennungsmotors in einem Kraftfahrzeug, mit einem ersten SCR-Katalysator 101 und einem zweiten SCR-Katalysator 102, gezeigt, bei denen ein Fehler mit einem herkömmlichen Verfahren erkannt werden kann. Die beiden SCR-Katalysatoren 101 und 102 sind hintereinander in einem Abgasstrang 120 angeordnet, wobei der erste SCR-Katalysator 101 näher an einem Einspritzmodul 130 angeordnet ist, welches eine Harnstoff-Wasser-Lösung stromaufwärts der beiden SCR-Katalysatoren 101 und 102 in den Abgasstrang 120 einspritzt. Des Weiteren umfasst das SCR-System 100 einen ersten Stickoxid-Sensor 110 der zwischen dem Einspritzmodul 130 und dem ersten SCR-Katalysator 101 angeordnet ist und dort eine Stickoxid-Konzentration NOxVor des Abgases vor einer Abgasnachbehandlung durch die SCR-Katalysatoren 101 und 102 messen kann. Außerdem umfasst das SCR-System 100 einen zweiten Stickoxid-Sensor 111, der stromabwärts des zweiten SCR-Katalysators 102 angeordnet ist und dort eine Stickstoff-Konzentration NOxNach des Abgases nach der Abgasnachbehandlung durch beide SCR-Katalysatoren 101 und 102 messen kann. Zusätzlich umfasst das SCR-System noch einen dritten Stickoxid-Sensor 112, der zwischen dem ersten SCR-Katalysator 101 und dem zweiten SCR-Katalysator 102 angeordnet ist und dort eine Stickoxid-Konzentration des Abgases nach einer Abgasnachbehandlung durch den ersten SCR-Katalysatoren 101 messen kann. Besagte drei Stickoxid-Sensoren 110, 111 und 112 sowie das Einspritzmodul 130 sind mit einem elektronischen Steuergerät 140 verbunden und werden durch dieses gesteuert.
  • In einem herkömmlichen Verfahren zur Fehlererkennung, wird eine tatsächliche Differenz der Stickoxid-Konzentrationen am ersten Stickoxid-Sensor 110 und am dritten Stickoxid-Sensor 112 bzw. eine tatsächliche Differenz der Stickoxid-Konzentrationen am dritten Stickoxid-Sensor 112 und am zweiten Stickoxid-Sensor 111 ermittelt und mit einer erwarteten Differenz verglichen. Stimmt mindestens eine der tatsächlichen Differenzen nicht mit der entsprechenden erwarteten Differenz überein, wird auf einen Fehler im dazwischenliegenden SCR-Katalysator 101 bzw. 102 geschlossen.
  • 2 zeigt ein SCR-System 200 eines nicht dargestellten Verbrennungsmotors in einem Kraftfahrzeug, welches ebenfalls einen ersten SCR-Katalysator 201 und einen zweiten SCR-Katalysator 202 umfasst, bei denen ein Fehler mittels einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens erkannt werden kann. Die beiden SCR-Katalysatoren 201 und 202 sind entsprechend hintereinander in einem Abgasstrang 220 angeordnet, wobei der erste SCR-Katalysator 201 näher an einem wie vorhergehend beschrieben Einspritzmodul 230 angeordnet ist. Allerdings umfasst das hier dargestellte SCR-System 200 lediglich einen ersten Stickoxid-Sensor 210, der zwischen dem Einspritzmodul 230 und dem ersten SCR-Katalysator 201 angeordnet ist, und einen zweiten Stickoxid-Sensor 211, der stromabwärts des zweiten SCR-Katalysators 202 angeordnet ist. Die beiden SCR-Katalysatoren 210 und 211 sowie das Einspritzmodul 230 sind mit einem elektronischen Steuergerät verbunden und werden zumindest während der Fehlererkennung von diesem gesteuert. In einer weiteren Ausführungsform kann das elektronische Steuergerät ein externer Apparat sein, der während der Fehlererkennung mit dem SCR-System 200 verbunden ist.
  • Der erste Stickoxid-Sensor 210 misst eine Stickoxid-Konzentration NOxVor des Abgases vor einer Abgasnachbehandlung durch die SCR-Katalysatoren 101 und 102 und der zweite Stickoxid-Sensor 211 misst, aufgrund seiner Querempfindlichkeit gegenüber einer Ammoniak-Konzentration, ein Summensignal aus der Stickstoff-Konzentration NOxNach und der Ammoniak-Konzentration NH3Nach des Abgases nach der Abgasnachbehandlung durch beide SCR-Katalysatoren 101 und 102. Das SCR-System 200 aus 2 unterscheidet sich daher vom SCR-System aus 1 lediglich durch das Fehlen des dritten Stickoxid-Sensors 112.
  • Ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Fehlererkennung im vorhergehend beschriebenen SCR-System 200 ist als Ablaufdiagramm in 3 dargestellt. In einem ersten Schritt wird eine Messung 300 der Stickoxid-Konzentration NOxVor am ersten Stickoxid-Sensor 210 und der Stickoxid-Konzentration NOxNach am zweiten Stickoxid-Sensor 211 durchgeführt. Weicht die Stickoxid-Konzentrationen NOxNach nach der Abgasnachbehandlung durch die beiden SCR-Katalysatoren 201 und 202 von einem erwarteten Wert, der aus der Stickoxid-Konzentration NOxVor und einer Konvertierungsrate der beiden SCR-Katalysatoren ermittelt wird, ab, so wird ein Fehler im SCR-System 200 erkannt 301. Das heißt mindestens einer der beiden SCR-Katalysatoren 201 oder 202, in seltenen Fällen auch beide, weisen eine Fehlfunktion und/oder zumindest eine reduzierten Konvertierungsrate auf. Wird kein Fehler im SCR-System 200 erkannt 301, wird das Verfahren beendet 302.
  • Andernfalls wird in einem weiteren Schritt, der Verbrennungsmotor des stehenden Kraftfahrzeugs in den Leerlauf geschaltet 303 und anschließend bei einem festgelegten Betriebspunkt betrieben 304. Daraufhin wird solange gewartet, bis die Stickoxid-Konzentration NOxVor am ersten Stickoxid-Sensor 210 und die Stickoxid-Konzentration NOxNach am zweiten Stickoxid-Sensor 211 identisch sind. Anschließend wird der erste SCR-Katalysator 201 auf eine Temperatur T aufgeheizt 306, bei der ein maximaler Ammoniak-Füllstand NH3FüllMax des ersten SCR-Katalysators 201 näherungsweise Null ist. Hierfür wird eine Kennlinie 400 der Temperaturabhängigkeit des ersten SCR-Katalysators, wie in 4 dargestellt, verwendet. In diesem Ausführungsbeispiel liegt diese Temperatur (T) bei 500°C. Im Anschluss wird die Harnstoff-Wasser-Lösung in den Abgasstrang 220 eingespritzt 306. Infolgedessen wächst der Ammoniak-Füllstand NH3Füll im ersten SCR-Katalysator 201 bis zu einem festgelegten Wert an. Dieser liegt oberhalb eines maximalen Ammoniak-Füllstands NH3FüllMax des zweiten SCR-Katalysators 202, und einer Ammoniak-Menge, die im ersten SCR-Katalysator 201 bei der Reduktion der Stickoxide reagiert. Als Resultat wird sämtliches Ammoniak, welches nicht bei der Reduktion der Stickoxide am ersten SCR-Katalysator 201 reagierte an den zweiten SCR-Katalysator 202 weitergegeben. Am zweiten SCR-Katalysator 202 tritt infolge des Ammoniak-Füllstands NH3Füll, der höher als dessen maximaler Ammoniak-Füllstand NH3FüllMax ist, ein Ammoniak-Schlupf auf, bei dem eine nicht gespeicherte Ammoniak-Menge diesen SCR-Katalysator 202 passiert, ohne an der Reduktion der Stickoxide teilzuhaben.
  • Wird der festgelegte Ammoniak-Füllstand NH3Füll erreicht, wird einerseits erneut eine Messung 308 der Stickoxid-Konzentration NOxVor am ersten Stickoxid-Sensor 210 sowie des Summensignals aus der Stickoxid-Konzentration NOxNach und der Ammoniak-Konzentration NH3Nach am zweiten Stickoxid-Sensor 211 durchgeführt. Die Ammoniak-Konzentration NH3Nach kann auf einen auftretenden Ammoniak-Schlupf am zweiten SCR-Katalysator zurückgeführt werden. Ein tatsächlicher Ammoniak-Füllstand NH3Tat bei dem der Ammoniak-Schlupf auftritt, wird demzufolge ermittelt, sobald das Summensignal durch den auftretenden Ammoniak-Schlupf erhöht ist. Andererseits wird ein erwarteter Ammoniak-Füllstand NH3Erw beim Auftreten des Ammoniak-Schlupfs aus einer Kennlinie 500 des zweiten SCR-Katalysators ist, ermittelt, wobei vor allem der maximale Ammoniak-Füllstand NH3FüllMax des zweiten SCR-Katalysators als Referenz dient.
  • In einem Vergleich 311 werden der tatsächliche Ammoniak-Füllstand NH3Tat und der erwartete Ammoniak-Füllstand NH3Erw beim Auftreten des Ammoniak-Schlupfs am zweiten SCR-Katalysator 202 während einer Bewertungsphase gegenübergestellt. Unterscheidet sich der tatsächliche Ammoniak-Füllstand NH3Tat vom erwarteten Ammoniak-Füllstand NH3Erw wird ein Fehler im zweiten SCR-Katalysator 202 erkannt 320. Als weiterer Schritt 321 wird der fehlerhafte zweite SCR-Katalysator 202 repariert oder ausgetauscht. Stimmen der tatsächliche Ammoniak-Füllstand NH3Tat und der erwartete Ammoniak-Füllstand NH3Erw überein, kann kein Fehler am zweiten SCR-Katalysator 202 festgestellt werden. Da jedoch in der Messung 300 ein Fehler im SCR-System 200 erkannt wurde, kann angenommen werden dass der erste SCR-Katalysator 201 fehlerhaft ist. Dementsprechend wird in diesem Fall ein Fehler im ersten SCR-Katalysator 201 erkannt 330. Auch hier wird als weiterer Schritt 331 der fehlerhafte erste SCR-Katalysator 201 repariert oder ausgetauscht.
  • Um den seltenen Fall, bei dem beide SCR-Katalysatoren 201 und 202 fehlerhaft sind, auszuschließen, vor allem wenn ein Fehler im zweiten SCR-Katalysator 202 erkannt 320 wurde, wird das Kraftfahrzeug eine festgelegte Zeit und/oder Strecke gefahren 340. Anschließend wird das Verfahren von Beginn an wiederholt. In einer weiteren Ausführungsform ist es vorgesehen, bei der Wiederholung des Verfahrens, die Bewertungsphase zu verändern.
  • 4 zeigt eine Kennlinie 400 des maximalen Ammoniak-Füllstands NH3FüllMax abhängig von der Temperatur T. In diesem Ausführungsbeispiel ist der maximale Ammoniak-Füllstands NH3FüllMax des zweiten SCR-Katalysators 202 bei 500°C am Punkt 401 von Null nicht zu unterscheiden. Es ist anzumerken, dass die Temperatur bei der sich der Punkt 401 befindet von dem verwendeten SCR-Katalysator abhängt und in einem weiteren Ausführungsbeispiel z.B. bei 450°C liegen kann.

Claims (11)

  1. Verfahren zu Fehlererkennung in einem SCR-System (200) einer Verbrennungsmaschine in einem Kraftfahrzeug, welches zwei SCR-Katalysatoren (201, 202) und zwei Stickoxid-Sensoren (210; 211) aufweist, wobei ein Stickoxid-Sensor (210) stromaufwärts und ein Stickoxid-Sensor (211) stromabwärts der beiden SCR-Katalysatoren (201, 202) angeordnet ist, umfassend die folgenden Schritte: – Aufheizen (306) des ersten SCR-Katalysators (201) auf eine Temperatur (T), bei der ein maximaler Ammoniak-Füllstand (NH3FüllMax), der vom ersten SCR-Katalysator (201) gespeichert werden kann, näherungsweise Null ist; – Einstellen (307) eines festgelegten Ammoniak-Füllstands (NH3Füll) im ersten SCR-Katalysator (201), der oberhalb des maximalen Ammoniak-Füllstands (NH3FüllMax) für den zweiten SCR-Katalysator (202) liegt; – Messen (308) einer Stickoxid-Konzentration (NOxVor) stromaufwärts der SCR-Katalysatoren (201; 202) und einer Summe aus einer Stickoxid-Konzentration (NOxNach) und einer Ammoniak-Konzentration (NH3Nach) stromabwärts der SCR-Katalysatoren (201; 202); – Vergleich (311) eines tatsächlichen Ammoniak-Füllstands (NH3Tat) des zweiten SCR-Katalysators (202), bei dem ein Ammoniak-Schlupf auftritt, mit einem erwarteten Ammoniak-Füllstand (NH3Erw) des zweiten SCR-Katalysators (202), bei dem ein Ammoniak-Schlupf auftritt, während einer Bewertungsphase; – Erkennen (320; 330) eines Fehlers in zumindest einem der beiden SCR-Katalysatoren (201; 202), abhängig von dem Vergleich (311) des tatsächlichen Ammoniak-Füllstands (NH3Tat) und des erwarteten Ammoniak-Füllstands (NH3Erw) des zweiten SCR-Katalysators (202) beim Auftreten von Ammoniak-Schlupf.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Fehler im zweiten SCR-Katalysator (202) erkannt (320) wird, wenn sich der tatsächliche Ammoniak-Füllstand (NH3Tat) und der erwartete Ammoniak-Füllstand (NH3Erw) des zweiten SCR-Katalysators (202) beim Auftreten von Ammoniak-Schlupf unterscheiden (311).
  3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zu Beginn eine Messung (300) der Stickoxid-Konzentration (NOxVor) stromaufwärts der SCR-Katalysatoren (202; 203) und der Summe aus der Stickoxid-Konzentration (NOxNach) und der Ammoniak-Konzentration (NH3Nach) stromabwärts der beiden SCR-Katalysatoren (201; 202) durchgeführt wird, wobei beide SCR-Katalysatoren (201; 202) im Normalbetrieb arbeiten, und ein Fehler im SCR-System (200) erkannt (301) wird, wenn die Summe aus der Stickoxid-Konzentration (NOxNach) und der Ammoniak-Konzentration (NH3Nach) stromabwärts der beiden SCR-Katalysatoren (201; 202) nicht einer erwarteten Stickoxid-Konzentration entspricht.
  4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass ein Fehler im ersten SCR-Katalysator (201) erkannt (330) wird, wenn ein Fehler im SCR-System (200) erkannt (301) wird und der tatsächliche Ammoniak-Füllstand (NH3Tat) und der erwartete Ammoniak-Füllstand (NH3Erw) des zweiten SCR-Katalysators (202) beim Auftreten von Ammoniak-Schlupf übereinstimmen (311).
  5. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass nachdem der fehlerhafte Katalysator (201; 202) repariert oder ausgetauscht wurde (321; 331), das Kraftfahrzeug eine festgelegte Strecke und/oder Zeit fährt (340) und anschließend das Verfahren wiederholt wird.
  6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass beim Widerholen des Verfahrens, die Bewertungsphase verändert wird.
  7. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der tatsächliche Ammoniak-Füllstand (NH3Tat) des zweiten SCR-Katalysators (202) beim Auftreten von Ammoniak-Schlupf aus einer Ammoniak-Konzentration (NH3Nach) stromabwärts der beiden SCR-Katalysatoren (201; 202) ermittelt (309) wird.
  8. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der erwartete Ammoniak-Füllstand (NH3Erw) des zweiten SCR-Katalysators (202) beim Auftreten von Ammoniak-Schlupf aus einer Kennlinie (500) für den zweiten SCR-Katalysator (202) ermittelt (310) wird.
  9. Computerprogramm, welches eingerichtet ist, jeden Schritt des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 8 durchzuführen.
  10. Maschinenlesbares Speichermedium, auf welchem ein Computerprogramm nach Anspruch 9 gespeichert ist.
  11. Elektronisches Steuergerät, welches eingerichtet ist, um mittels eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 8 eine Fehlererkennung im SCR-System durchzuführen.
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