DE102017201393A1 - Method for fault detection in an SCR system by means of ammonia slip - 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 wenigstens zwei Ammoniak-Sensoren aufweist, wobei ein erster Ammoniak-Sensor zwischen und ein zweiter Ammoniak-Sensor stromabwärts der beiden SCR-Katalysatoren angeordnet ist. Das Verfahren umfasst die folgenden Schritte: Eine kontinuierliche Erfassung eines Signals (y) am ersten Ammoniak-Sensor wird durchgeführt und eine Ammoniak-Masse (NHz) am ersten Ammoniak-Sensor ermittelt. Im Anschluss wird eine Überdosierung (203) durch Erhöhung einer eindosierten Reduktionsmittelmasse (m) durchgeführt, wobei eine umgesetzte Ammoniak-Masse des ersten SCR-Katalysators über einer zur Reduktion von Stickoxid notwendigen Ammoniak-Masse liegt, bis ein Ammoniak-Füllstand am ersten SCR-Katalysator über einem maximalen Ammoniak-Füllstand des ersten SCR-Katalysators liegt. Daraufhin erfolgt eine erste Überprüfung, ob am ersten SCR-Katalysator Ammoniak-Schlupf vorliegt, abhängig vom Signal des ersten Ammoniak-Sensors und eine erste Fehlererkennung zumindest des zweiten SCR-Katalysators durch ein Auswertekriterium, wenn Ammoniak-Schlupf am ersten SCR-Katalysator vorliegt.The invention relates to a method for fault detection in an SCR system of an internal combustion engine in a motor vehicle, which has two SCR catalysts and at least two ammonia sensors, wherein a first ammonia sensor between and a second ammonia sensor downstream of the two SCR catalysts is arranged. The method comprises the following steps: A continuous detection of a signal (y) on the first ammonia sensor is carried out and an ammonia mass (NHz) is determined on the first ammonia sensor. An overdosage (203) is subsequently carried out by increasing a metered reducing agent mass (m), with a reacted ammonia mass of the first SCR catalyst being above an ammonia mass necessary for the reduction of nitrogen oxide until an ammonia level at the first SCR Catalyst is above a maximum ammonia level of the first SCR catalyst. This is followed by a first check as to whether ammonia slip is present at the first SCR catalytic converter, depending on the signal of the first ammonia sensor and a first fault detection of at least the second SCR catalytic converter by an evaluation criterion if ammonia slip is present on the first SCR catalytic converter.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Fehlererkennung in einem SCR-System mit zwei SCR-Katalysatoren mittels 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.The present invention relates to a method for error detection in an SCR system with two SCR catalysts by means of ammonia slip. Furthermore, the present invention relates to a computer program that executes each step of the method when running on a computing device and to a machine-readable storage medium that stores the computer program. Finally, the invention relates to an electronic control device which is set up to carry out the method.

Stand der TechnikState of the art

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 als Reduktionsmittellösung eine Harnstoff-Wasser-Lösung, kommerziell auch als AdBlue® bekannt, durch ein Dosiermodul in den Abgasstrang, stromaufwärts zumindest eines SCR-Katalysators, gespritzt. Das aus der Harnstoff-Wasser-Lösung erzeugte Ammoniak reagiert an den SCR-Katalysatoren in der Selective-Catalytic-Reduction mit den Stickoxiden zu elementarem Stickstoff.A currently widely used technology for the reduction of nitrogen oxides (NOx) in the exhaust gas of internal combustion engines in motor vehicles is the Selective Catalytic Reduction (SCR). In SCR systems, a urea-water solution, also known commercially as AdBlue®, is known as a reducing agent solution , injected through a dosing into the exhaust line, upstream of at least one SCR catalyst. The ammonia produced from the urea-water solution reacts with the nitrogen oxides to form elementary nitrogen at the SCR catalysts in the selective catalytic reduction.

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.The introduction of stricter emission regulations will use several SCR catalysts that act on the same exhaust gas. In the case of insufficient efficiency of the SCR catalysts to reduce nitrogen oxide emission in the exhaust system, an error detection with an on-board test procedure (usually implemented in an electronic control unit) is prescribed. For this reason, continuous monitoring is performed during normal operation of the vehicle.

Bei einer bereits bekannten Überwachungsstrategie wird die Ammoniak-Speicherfähigkeit der SCR-Katalysatoren ermittelt, welche als Merkmal für eine Fehlfunktion des SCR-Katalysators, beispielsweise aufgrund von Alterung oder Schädigung, herangezogen wird. Hierbei wird der SCR-Katalysator zunächst durch überstöchiometrische Dosierung der Reduktionsmittellösung - sogenannter Überdosierung - bis zu einem maximalen Ammoniak-Füllstand befüllt. Wird der maximale Ammoniak-Füllstand erreicht, kann das Ammoniak nicht mehr durch den SCR-Katalysator gespeichert werden und es kommt zu einem Ammoniak-Schlupf, bei dem reines Ammoniak stromabwärts des SCR-Katalysators austritt. Stickoxid-Sensoren weisen eine Querempfindlichkeit zu Ammoniak auf, sodass der Ammoniak-Schlupf indirekt ermittelt werden kann und als definierter Ausgangspunkt dient. Anschließend wird die Dosierung der Reduktionsmittellösung auf ein geringes Maß heruntergefahren oder abgeschaltet, sodass das gespeicherte Ammoniak durch die Selective-Catalytic-Reduction abgebaut wird. Nun kann beispielweise der Wirkungsgrad des SCR-Katalysators ermittelt werden, um daraus auf dessen Speicherfähigkeit zu schließen. Prinzipiell kann dieses Verfahren auf zwei SCR-Katalysatoren angewandt werden, jedoch wird die Dosierung der Reduktionsmittellösung sehr stark durch den stromaufwärts angeordneten SCR-Katalysator gedämpft.In an already known monitoring strategy, the ammonia storage capacity of the SCR catalysts is determined, which is used as a feature for a malfunction of the SCR catalyst, for example due to aging or damage. Here, the SCR catalyst is first filled by superstoichiometric metering of the reducing agent solution - so-called overdose - up to a maximum ammonia level. When the maximum ammonia level is reached, the ammonia can no longer be stored by the SCR catalyst and ammonia slip occurs, with pure ammonia exiting downstream of the SCR catalyst. Nitric oxide sensors have a cross-sensitivity to ammonia, so that the ammonia slip can be determined indirectly and serves as a defined starting point. Subsequently, the dosage of the reducing agent solution is reduced to a low level or switched off, so that the stored ammonia is reduced by the selective catalytic reduction. Now, for example, the efficiency of the SCR catalyst can be determined in order to conclude on its storage capacity. In principle, this method can be applied to two SCR catalysts, but the dosage of the reducing agent solution is very strongly damped by the upstream SCR catalyst.

Aus der DE 10 2012 202 671 A1 ist ein Verfahren zur Diagnose von zwei SCR-Katalysatoren bekannt. Dabei wird der Alterungszustand des zweiten SCR-Katalysators aus einem Unterschied zwischen dem Sensorsignal des ersten Sensors und dem Sensorsignal eines zweiten Sensors während der Entleerung der beiden SCR-Katalysatoren ermittelt.From the DE 10 2012 202 671 A1 a method for the diagnosis of two SCR catalysts is known. In this case, the aging state of the second SCR catalyst is determined from a difference between the sensor signal of the first sensor and the sensor signal of a second sensor during the emptying of the two SCR catalysts.

Die DE 10 2012 220 151 A1 betrifft Verfahren zur Überprüfung von zwei SCR-Katalysatoren. Dabei wird der stromaufwärts angeordnete, erste SCR-Katalysator überprüft, indem eine Stickoxidkonzentration durch Änderung einer Betriebsgröße des Verbrennungsmotors und/oder des Systems beeinflusst wird. Unterliegt das Signal des zwischen den SCR-Katalysatoren angeordneten Sensors einer Dämpfung wird eine ungenügende Speicherfähigkeit des ersten SCR-Katalysators erkannt. Analog wird der stromabwärts angeordnete zweite SCR-Katalysator überprüft, indem zuerst die Funktionsfähigkeit des ersten SCR-Katalysators verifiziert wird und anschließend wiederum die Stickoxidkonzentration durch Änderung einer Betriebsgröße des Verbrennungsmotors und/oder des Systems beeinflusst wird. Unterliegt das Signal des stromabwärts des zweiten SCR-Katalysators angeordneten Sensors einer Dämpfung wird eine ungenügende Speicherfähigkeit des zweiten SCR-Katalysators erkannt.The DE 10 2012 220 151 A1 relates to methods for testing two SCR catalysts. In this case, the upstream, first SCR catalytic converter is checked by influencing a nitrogen oxide concentration by changing an operating variable of the internal combustion engine and / or of the system. If the signal of the sensor arranged between the SCR catalytic converters is damped, insufficient storage capability of the first SCR catalytic converter is detected. Similarly, the downstream arranged second SCR catalyst is checked by first the operability of the first SCR catalyst is verified and then again the nitrogen oxide concentration is influenced by changing an operating variable of the internal combustion engine and / or the system. If the signal of the sensor located downstream of the second SCR catalytic converter is subject to damping, insufficient storage capability of the second SCR catalytic converter is detected.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

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 wenigstens zwei Ammoniak-Sensoren auf, die ebenfalls in diesem Abgasstrang angeordnet sind. Ein erster Ammoniak-Sensor ist zwischen den beiden SCR-Katalysatoren angeordnet und kann dort eine Ammoniak-Masse nach der Abgasnachbehandlung durch den ersten SCR-Katalysator messen. Ein zweiter Ammoniak-Sensor ist stromabwärts der beiden SCR-Katalysatoren angeordnet und kann dort eine Ammoniak-Masse nach der Abgasnachbehandlung durch beide SCR-Katalysatoren messen. Die Ammoniak-Konzentration korrespondiert mit einem Ammoniak-Schlupf, der auftritt, wenn ein Ammoniak-Füllstand einen maximalen Ammoniak-Füllstand für den jeweiligen SCR-Katalysator überschreitet. Die genannten Komponenten können mit einem gemeinsamen elektronischen Steuergerät verbunden sein, das diese steuert. Bei diesem Verfahren wird ein Signal des ersten Ammoniak-Sensors kontinuierlich erfasst und die Ammoniak-Masse am ersten Ammoniak-Sensor ermittelt.The method relates to an SCR system of an internal combustion engine in a motor vehicle. Here, the SCR system has two successive arranged SCR catalysts in a common exhaust system. The exhaust gas first passes through a first SCR catalyst and is then forwarded to a second SCR catalyst so that both SCR catalysts act on the exhaust gas. Furthermore, the SCR system has at least two ammonia sensors, which are likewise arranged in this exhaust gas line. A first ammonia sensor is arranged between the two SCR catalysts and can there measure an ammonia mass after the exhaust gas aftertreatment by the first SCR catalyst. A second ammonia sensor is located downstream of the two SCR catalysts and can there an ammonia mass after the Measure exhaust aftertreatment through both SCR catalysts. The ammonia concentration corresponds to ammonia slip that occurs when an ammonia level exceeds a maximum ammonia level for the particular SCR catalyst. The said components may be connected to a common electronic control unit which controls them. In this method, a signal of the first ammonia sensor is continuously detected and the ammonia mass is determined on the first ammonia sensor.

Bei einer aktiven Diagnose wird eine eindosierte Reduktionsmittelmasse erhöht, mit anderen Worten wird eine Überdosierung durchgeführt. Die aus der eindosierten Reduktionsmittelmasse umgesetzte Ammoniak-Masse des ersten SCR-Katalysators liegt dabei über einer für die Reduktion am ersten SCR-Katalysator notwendigen Ammoniak-Masse. Daher wird eine größere Ammoniak-Masse am ersten SCR-Katalysator bereitgestellt, als durch die SCR verbraucht wird. Als Resultat steigt der Ammoniak-Füllstand am ersten SCR-Katalysator an. Wird ein maximaler Ammoniak-Füllstand überschritten, passiert Ammoniak ungenutzt den ersten SCR-Katalysator und Ammoniak-Schlupf am ersten SCR-Katalysator entsteht. Dessen Auftreten wird bei einer ersten Überprüfung, ob Ammoniak-Schlupf vorliegt, abhängig vom Signal des ersten Ammoniak-Sensors ermittelt. Insbesondere wird der Ammoniak-Schlupf erkannt, wenn die Ammoniak-Masse am ersten Ammoniak-Sensor eine zweite Schwelle übersteigt. Wenn schließlich Ammoniak-Schlupf am ersten SCR-Katalysator ermittelt wurde, erfolgt eine erste Fehlererkennung des zweiten SCR-Katalysators durch ein nachfolgend erläutertes Auswertekriterien.In an active diagnosis, a metered reducing agent mass is increased, in other words, an overdose is performed. The ammonia mass of the first SCR catalytic converter converted from the metered reducing agent mass is above an ammonia mass necessary for the reduction at the first SCR catalytic converter. Therefore, a larger mass of ammonia is provided to the first SCR catalyst than is consumed by the SCR. As a result, the ammonia level on the first SCR catalyst increases. If a maximum ammonia level is exceeded, ammonia passes unused to the first SCR catalytic converter and ammonia slip occurs on the first SCR catalytic converter. Its occurrence is determined in a first check whether ammonia slip is present, depending on the signal of the first ammonia sensor. In particular, the ammonia slip is detected when the ammonia mass at the first ammonia sensor exceeds a second threshold. Finally, when ammonia slip has been determined on the first SCR catalytic converter, a first fault detection of the second SCR catalytic converter takes place by means of an evaluation criterion explained below.

Optional wird nachdem das Signal des ersten Ammoniak-Sensors kontinuierlich erfasst und die Ammoniak-Masse am ersten Ammoniak-Sensor ermittelt wurde, vor der Überdosierung, eine passive Diagnose für eine reguläre Dosierung, d.h. für eine Dosierung, deren Parameter nicht durch dieses Verfahren verändert wurden, ausgeführt. Bei der passiven Diagnose wird gleichermaßen eine zweite Überprüfung, ob Ammoniak-Schlupf vorliegt, abhängig vom Signal des ersten Ammoniak-Sensors ermittelt. Wenn schließlich Ammoniak-Schlupf am ersten SCR-Katalysator ermittelt wurde, erfolgt eine zweite Fehlererkennung des zweiten SCR-Katalysators durch ein nachfolgend erläutertes Auswertekriterien. Wird während der passiven Diagnose bei der zweiten Fehlererkennung ein Fehler ausgegeben, wird die Überdosierung freigegeben und das aktive Verfahren läuft ab.Optionally, after the signal from the first ammonia sensor is continuously detected and the ammonia mass at the first ammonia sensor has been determined, before the overdose, a passive diagnosis for a regular dose, i. for a dosage whose parameters have not been changed by this procedure. In the case of passive diagnosis, a second check as to whether ammonia slip is present is likewise determined, depending on the signal of the first ammonia sensor. Finally, when ammonia slip has been determined on the first SCR catalytic converter, a second fault detection of the second SCR catalytic converter is carried out by an evaluation criterion explained below. If an error is output during passive diagnostics during the second error detection, the overdosage is released and the active procedure is aborted.

Wird hingegen während der passiven Diagnose bei der zweiten Fehlererkennung kein Fehler ausgegeben, werden die Überdosierung und die darauffolgenden Schritte der eingangs beschriebenen aktiven Diagnose gehemmt. Vorzugsweise kann in diesem Fall ein Ghost-Counter gestartet werden. Der Ghost-Counter simuliert die Durchführbarkeit der aktiven Diagnose und ermittelt den Zeitpunkt, an dem durch die aktive Diagnose ein Fehler erkannt worden wäre. Wenn die aktive Diagnose im aktuellen Fahrzyklus abgelaufen wäre, wird ein IUMPR (In-Use Performance Ratio) erhöht. Spricht wenigstens einer der Betriebsparameter der Verbrennungsmaschine dagegen, wird der Ghost-Counter gestoppt und/oder zurückgesetzt. Die in diesem Zusammenhang betrachteten Betriebsparameter umfassen ein Temperaturniveau und ein Temperaturgradient des zweiten SCR-Katalysators, einen Massestrom der Reduktionsmittellösung durch den zweiten SCR-Katalysator sowie Ein- und Ausschaltbedingungen. Der Ghost-Counter gibt daher an, mit welcher Wahrscheinlichkeit ein Fehler erkannt werden kann, indem es Fahrzyklen mit ausgeführten Diagnosen ins Verhältnis zu allen Fahrzyklen setzt. Dadurch werden diesbezügliche gesetzliche Vorschriften eingehalten. Insbesondere dürfen dabei festgelegte Schwellen für das IUMPR nicht unterschritten werden.If, on the other hand, no errors are output during the passive diagnosis during the second error detection, the overdosage and the subsequent steps of the active diagnosis described at the outset are inhibited. Preferably, in this case, a ghost counter can be started. The ghost counter simulates the feasibility of the active diagnosis and determines the point in time at which the active diagnosis would have detected an error. If the active diagnosis has expired in the current drive cycle, an IUMPR (In-Use Performance Ratio) is increased. On the other hand, if at least one of the operating parameters of the internal combustion engine speaks, the ghost counter is stopped and / or reset. The operating parameters considered in this context include a temperature level and a temperature gradient of the second SCR catalyst, a mass flow of the reducing agent solution through the second SCR catalyst and on and off conditions. The ghost counter therefore indicates the probability with which a fault can be detected by comparing driving cycles with diagnoses carried out in relation to all driving cycles. As a result, relevant statutory provisions are observed. In particular, defined thresholds for the IUMPR must not be exceeded.

Als ein mögliches Auswertekriterium kann vorgesehen sein, dass eine Differenz zwischen der Ammoniak-Masse am ersten Ammoniak-Sensor und der Ammoniak-Masse am zweiten Ammoniak-Sensors ermittelt wird. Diese Differenz wird daraufhin über einen Zeitraum integriert. Liegt die integrierte Differenz zu einem Entscheidungszeitpunkt unterhalb einer fünften Schwelle, wird ein Fehler am zweiten SCR-Katalysator erkannt, da nicht genügend Ammoniak vom zweiten SCR-Katalysator gespeichert werden kann. Andernfalls wird kein Fehler am zweiten SCR-Katalysator erkannt. Optional kann das Integral der Differenz auf einen vorgebaren temperaturabhängigen Maximalwert normiert werden.As a possible evaluation criterion it can be provided that a difference between the ammonia mass at the first ammonia sensor and the ammonia mass at the second ammonia sensor is determined. This difference is then integrated over a period of time. If the integrated difference at a decision time is below a fifth threshold, an error is detected on the second SCR catalytic converter, since not enough ammonia can be stored by the second SCR catalytic converter. Otherwise, no error is detected on the second SCR catalyst. Optionally, the integral of the difference can be normalized to a predefinable temperature-dependent maximum value.

Alternativ kann statt der Differenz selbst, der Betrag der Differenz zur Auswertung verwendet werden. Dabei erfolgt die Fehlererkennung wie vorstehend dargestellt. Insbesondere für den Fall, dass der Ammoniak-Füllstand des zweiten SCR-Katalysators sehr nahe am maximalen Ammoniak-Füllstand für diesen SCR-Katalysator ist oder diesen sogar erreicht hat, ist die Auswertung des Betrags der Differenz von Vorteil. In diesem Fall sorgen kleinste Temperaturänderungen im zweiten SCR-Katalysator dafür, dass abwechselnd Ammoniak freigesetzt und nachfolgend wieder gespeichert werden kann. Die jeweils ermittelten Differenzen weisen wechselnde Vorzeichen auf, die durch die Bildung des Betrags eine sichere Auswertung ermöglichen.Alternatively, instead of the difference itself, the amount of the difference may be used for the evaluation. The error detection takes place as shown above. In particular, in the event that the ammonia level of the second SCR catalyst is very close to or even reached the maximum ammonia level for this SCR catalyst, the evaluation of the amount of the difference is advantageous. In this case, the smallest temperature changes in the second SCR catalyst ensure that ammonia can be released alternately and subsequently stored again. The differences determined in each case have changing signs, which allow a reliable evaluation by the formation of the amount.

Als ein weiteres mögliches Auswertekriterium kann vorgesehen sein, dass ein Korrelationskoeffizient aus dem Signal des ersten Ammoniak-Sensors und einem Signal des zweiten Ammoniak-Sensors ermittelt wird. Liegt der Korrelationskoeffizient oberhalb einer sechsten Schwelle, wird ein Fehler am zweiten SCR-Katalysator erkannt, da sich die beiden Signale zu sehr ähneln, als dass hinreichend viel Ammoniak gespeichert worden sein könnte. Andernfalls wird kein Fehler am zweiten SCR-Katalysator erkannt. Auch hier kann sich das vorstehend beschriebene Phänomen, dass abwechselnd Ammoniak freigesetzt und nachfolgend wieder gespeichert werden kann, ausgewertet werden. Das Signal des ersten Ammoniak-Sensors und das Signal des zweiten Ammoniak-Sensors unterscheiden sich dann voneinander, sodass der Korrelationskoeffizient sinkt.As a further possible evaluation criterion it can be provided that a correlation coefficient is determined from the signal of the first ammonia sensor and a signal of the second ammonia sensor. Is the correlation coefficient above a sixth threshold, a fault is detected on the second SCR catalyst because the two signals are too similar to one another for sufficiently high levels of ammonia to have been stored. Otherwise, no error is detected on the second SCR catalyst. Again, the above-described phenomenon that alternately ammonia can be released and subsequently stored again, can be evaluated. The signal of the first ammonia sensor and the signal of the second ammonia sensor then differ from each other, so that the correlation coefficient decreases.

Beide Auswertekriterien ergeben jeweils für sich genommen eine zweckmäßige Fehlererkennung für den zweiten SCR-Katalysator.Both evaluation criteria, taken separately, result in a suitable error detection for the second SCR catalytic converter.

Eine Erkennung des Ammoniak-Schlupfs kann vorzugsweise gesperrt werden, wenn bei einer Überprüfung festgestellt wird, dass ein Temperaturgradient unter eine erste Schwelle fällt. Sinkt die Temperatur werden neue Speicherstellen in den SCR-Katalysatoren frei, sodass der Ammoniak-Schlupf unwahrscheinlicher auftritt und dadurch die Fehlererkennung verfälscht würde. Alternativ kann diese Abhängigkeit auch bei der Erkennung des Ammoniak-Schlupfs berücksichtigt werden, beispielsweise indem die zweite Schwelle angepasst wird.Detection of ammonia slip may preferably be inhibited if it is determined during a check that a temperature gradient falls below a first threshold. When the temperature drops, new storage locations in the SCR catalysts are released, so that ammonia slip is less likely to occur, thereby distorting fault detection. Alternatively, this dependence can also be taken into account in the detection of the ammonia slip, for example by adjusting the second threshold.

Vorteilhafterweise wird die Fehlererkennung erst durchgeführt, wenn die integrierte Ammoniak-Masse am ersten Ammoniak-Sensor über einer dritten Schwelle liegt. Dadurch kann sichergestellt werden, dass die Ammoniak-Masse, die dem zweiten SCR-Katalysator für die Reduktion zur Verfügung steht ausreichend groß ist, um sichere Aussagen zu treffen.Advantageously, the fault detection is performed only when the integrated ammonia mass at the first ammonia sensor is above a third threshold. This can ensure that the ammonia mass that is available to the second SCR catalyst for the reduction is sufficiently large to make reliable statements.

Wenn Ammoniak-Schlupf am ersten SCR-Katalysator vorliegt und die integrierte Ammoniak-Masse am ersten Ammoniak-Sensor über der dritten Schwelle liegt, kann eine weitere Ermittlung des Ammoniak-Schlupfs über das Signal des ersten Ammoniak-Sensors eingestellt werden.If ammonia slip is present on the first SCR catalyst and the integrated ammonia mass on the first ammonia sensor is above the third threshold, further determination of ammonia slip may be adjusted via the signal of the first ammonia sensor.

Vorzugsweise kann bei der aktiven Diagnose die Überdosierung beendet werden, wenn eine Ammoniak-Masse am zweiten Ammoniak-Sensor über einer vierten Schwelle liegt. Statt die Ammoniak-Masse am zweiten Ammoniak-Sensor direkt mit der vierten Schwelle zu vergleichen, kann auch vorgesehen werden, die Ammoniak-Masse zu integrieren und dann die integrierte Ammoniak-Masse am zweiten Stickoxid-Sensor mit einer angepassten vierten Schwelle zu vergleichen. Ferner kann stattdessen eine Ammoniak-Konzentration des Abgases am zweiten Ammoniak-Sensor mit einer abermals angepassten vierten Schwelle verglichen werden. Der entstandene Ammoniak-Schlupf ist für eine sichere Auswertung ausreichend. Es reicht nun aus die für die Reduktion des Stickoxids notwendige Reduktionsmittelmasse einzudosieren, um somit einen übermäßigen Verbrauch des Reduktionsmittels zu vermeiden.Preferably, in the active diagnosis, the overdose may be terminated when an ammonia mass at the second ammonia sensor is above a fourth threshold. Instead of comparing the ammonia mass at the second ammonia sensor directly to the fourth threshold, it may also be provided to integrate the ammonia mass and then to compare the integrated ammonia mass on the second nitrogen oxide sensor with a matched fourth threshold. Furthermore, instead of this, an ammonia concentration of the exhaust gas at the second ammonia sensor can be compared with a newly adapted fourth threshold. The resulting ammonia slip is sufficient for a safe evaluation. It is now sufficient to meter in the reducing agent mass necessary for the reduction of the nitrogen oxide in order to avoid excessive consumption of the reducing agent.

Es kann zudem vorgesehen sein, dass die Überdosierung bei der aktiven Diagnose nicht kontinuierlich abläuft, sondern pulsweise erfolgt. Im Vergleich zu einer kontinuierlichen Eindosierung, steht bei der pulsweisen Eindosierung nach Beenden der Überdosierung eine kleinere Ammoniak-Masse zur weiteren Auswertung zur Verfügung. Dadurch ist die Anregung des SCR-Systems geringer, sodass eine daraus resultierende Emission geringer ist.It can also be provided that the overdose does not take place continuously in the active diagnosis, but rather in pulses. In comparison to a continuous dosing, a smaller ammonia mass is available for further evaluation in the pulsed dosing after the end of the overdosing. As a result, the excitation of the SCR system is lower, so that a resulting emission is lower.

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.The computer program is set up to perform each step of the method, in particular when it is performed on a computing device or controller. It allows the implementation of the method in a conventional electronic control unit without having to make any structural changes. For this purpose it is stored on the machine-readable storage medium.

Durch Aufspielen des Computerprogramms auf ein herkömmliches elektronisches Steuergerät, wird das elektronische Steuergerät erhalten, welches eingerichtet ist, um die Fehlererkennung im SCR-System durchzuführen.By loading the computer program on a conventional electronic control unit, the electronic control unit is obtained, which is set up to perform the error detection in the SCR system.

Figurenlistelist of figures

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 zwei Ammoniak-Sensoren umfasst und mittels eines Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Verfahrens eine Fehlererkennung durchgeführt werden kann.
  • 2a zeigt ein Ablaufdiagramm eines Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Verfahrens, in dem eine aktive Diagnose darstellt ist.
  • 2b zeigt einen zusätzlichen Teil eines Ablaufdiagramms eines weiteren Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Verfahrens, in dem eine passive Diagnose darstellt ist, die der aktiven Diagnose aus 2a vorangestellt ist.
  • 3a zeigt ein Diagramm der eindosierten Reduktionsmittelmasse, der Signale der Ammoniak-Sensoren, der integrierten Ammoniak-Masse am ersten Ammoniak-Sensor und der integrierten Differenz aus der Ammoniak-Massen am ersten Ammoniak-Sensor und am zweiten Ammoniak-Sensor über die Zeit, bei dem durch ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens kein Fehler für den zweiten SCR-Katalysator erkannt wird.
  • 3b zeigt ein Diagramm der eindosierten Reduktionsmittelmasse, der Signale der Ammoniak-Sensoren, der integrierten Ammoniak-Masse am ersten Ammoniak-Sensor und der integrierten Differenz aus der Ammoniak-Massen am ersten Ammoniak-Sensor und am zweiten Ammoniak-Sensor über die Zeit, bei dem durch ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens ein Fehler für den zweiten SCR-Katalysator erkannt wird.
Embodiments of the invention are illustrated in the drawings and explained in more detail in the following description.
  • 1 schematically shows an SCR system comprising two SCR catalysts and two ammonia sensors and by means of an embodiment of the method according to the invention, an error detection can be performed.
  • 2a shows a flowchart of an embodiment of the method according to the invention, in which an active diagnosis is.
  • 2 B shows an additional part of a flowchart of another embodiment of the method according to the invention, in which a passive diagnosis is shown, the active diagnosis from 2a is preceded.
  • 3a FIG. 12 is a plot of metered reductant mass, ammonia sensor, integrated ammonia mass at the first ammonia sensor and integrated ammonia mass at the first ammonia sensor and at the second ammonia sensor over time, FIG by an embodiment of the inventive method no error for the second SCR catalyst is detected.
  • 3b FIG. 12 is a plot of metered reductant mass, ammonia sensor, integrated ammonia mass at the first ammonia sensor and integrated ammonia mass at the first ammonia sensor and at the second ammonia sensor over time, FIG an error for the second SCR catalyst is detected by an embodiment of the method according to the invention.

Ausführungsbeispiele der ErfindungEmbodiments of the invention

In 1 ist ein SCR-System 100 eines nicht dargestellten Verbrennungsmotors in einem Kraftfahrzeug, mit einem ersten SCR-Katalysator 101 und einem zweiten SCR-Katalysator 102, gezeigt, bei dem ein Fehler mittels eines Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Verfahrens 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 Dosiermodul 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 Ammoniak-Sensor 111, der zwischen dem ersten SCR-Katalysator 101 und dem zweiten SCR-Katalysator 102 angeordnet ist und dort die Ammoniak-Masse nach einer Abgasnachbehandlung durch den ersten SCR-Katalysatoren 101 messen kann, und einen zweiten Ammoniak-Sensor 112, der stromabwärts des zweiten SCR-Katalysators 102 angeordnet ist und dort die Ammoniak-Masse nach der Abgasnachbehandlung durch beide SCR-Katalysatoren 101 und 102 messen kann. Besagte zwei Ammoniak-Sensoren 111 und 112 sowie das Dosiermodul 130 sind mit einem elektronischen Steuergerät 140 verbunden und werden durch dieses gesteuert.In 1 is an SCR system 100 an internal combustion engine, not shown, in a motor vehicle, with a first SCR catalytic converter 101 and a second SCR catalyst 102 , in which an error can be detected by means of an embodiment of the method according to the invention. The two SCR catalysts 101 and 102 are arranged in series in an exhaust line 120, wherein the first SCR catalyst 101 is arranged closer to a dosing module 130, which is a urea-water solution upstream of the two SCR catalysts 101 and 102 in the exhaust system 120 injects. Furthermore, the SCR system includes 100 a first ammonia sensor 111 that is between the first SCR catalyst 101 and the second SCR catalyst 102 is arranged and there the ammonia mass after exhaust aftertreatment by the first SCR catalysts 101 can measure, and a second ammonia sensor 112 downstream of the second SCR catalyst 102 is arranged and there the ammonia mass after exhaust aftertreatment by both SCR catalysts 101 and 102 can measure. Said two ammonia sensors 111 and 112 as well as the dosing module 130 are with an electronic control unit 140 connected and controlled by this.

Die 2a zeigt ein Ablaufdiagramm eines Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Verfahrens, in der eine aktive Diagnose dargestellt ist. Zu Beginn wird ein Signal y1 des ersten Ammoniak-Sensors 111 erfasst 200 und daraus eine Ammoniak-Masse NH3z am ersten Ammoniak-Sensor 111 ermittelt 201.The 2a shows a flowchart of an embodiment of the method according to the invention, in which an active diagnosis is shown. Initially, a signal y 1 of the first ammonia sensor 111 detects 200 and from it an ammonia mass NH 3 z at the first ammonia sensor 111 determined 201.

Daraufhin wird in einer Abfrage 202 geprüft, ob ein Temperaturgradient dT über einer ersten Schwelle S1 liegt. In weiteren Ausführungsbeispielen können in der Abfrage 202 weitere Bedingungen für die passive Diagnose geprüft werden. Mögliche Bedingungen sind:

  • - Bereitschaft des SCR-Systems 100;
  • - Bereitschaft der Ammoniak-Sensoren 111 und 112;
  • - Bewertung von Signalen y1 und y2 der Ammoniak-Sensoren 111 und 112;
  • - Bewertung des Abgasmassestrom;
  • - Temperaturniveau der SCR-Katalysatoren 101 und 102; und
  • - Modellierte Ammoniak-Füllstände der SCR-Katalysatoren 101 und 102.
Thereupon, in a query 202 tested whether a temperature gradient dT is above a first threshold S 1 . In further embodiments, in the query 202 further conditions for passive diagnosis are to be checked. Possible conditions are:
  • - readiness of the SCR system 100 ;
  • - readiness of the ammonia sensors 111 and 112 ;
  • - Evaluation of signals y 1 and y 2 of the ammonia sensors 111 and 112 ;
  • - Assessment of the exhaust gas mass flow;
  • - Temperature level of the SCR catalysts 101 and 102 ; and
  • - Modeled ammonia levels of the SCR catalysts 101 and 102 ,

Wird zumindest eine dieser Bedingungen nicht erfüllt, wird die Ermittlung 200 des Signals y1 des ersten Ammoniak-Sensors 111 fortgeführt, bis alle Bedingungen erfüllt sind.If at least one of these conditions is not fulfilled, the determination becomes 200 the signal y 1 of the first ammonia sensor 111 continued until all conditions are met.

Sind alle Bedingungen, die in der Abfrage 202 geprüft werden, erfüllt, erfolgt im Anschluss eine aktive Diagnose, bei der eine in den Abgasstrang 120 eindosierte Reduktionsmittelmasse mDos erhöht wird, sodass eine Überdosierung 203 des SCR-Systems 100 stattfindet. Die Überdosierung 203 wird so geregelt, dass eine umgesetzte Ammoniak-Masse des ersten SCR-Katalysators 101 über einer zur Reduktion von Stickoxid notwendigen Ammoniak-Masse liegt. Dabei wird die Überdosierung 203 abhängig vom Ausführungsbeispiel und den Betriebsbedingungen entweder kontinuierlich oder pulsweise durchgeführt. Somit steigt ein Ammoniak-Füllstand am ersten SCR-Katalysator 101 an, bis er über einem maximalen Ammoniak-Füllstand des ersten SCR-Katalysators 101 liegt. Ist dies der Fall entsteht Ammoniak-Schlupf am ersten SCR-Katalysator 101.Are all the conditions in the query 202 be tested, followed by an active diagnosis, in which one in the exhaust system 120 metered reductant mass m Dos is increased, so that an overdose 203 of the SCR system 100 takes place. The overdose 203 is controlled so that a reacted ammonia mass of the first SCR catalyst 101 is above an ammonia mass necessary for the reduction of nitrogen oxide. This is the overdose 203 Depending on the embodiment and the operating conditions carried out either continuously or in pulses. Thus, an ammonia level rises on the first SCR catalyst 101 until it exceeds a maximum ammonia level of the first SCR catalyst 101 lies. If this is the case, ammonia slip occurs on the first SCR catalyst 101 ,

Dieser wird bei einer ersten Überprüfung 204, ob Ammoniak-Schlupf vorliegt, abhängig vom Signal y1 des ersten Ammoniak-Sensors 111 ermittelt. Hierfür wird die Ammoniak-Masse NH3z am ersten Ammoniak-Sensor 111, die aus dem Signal y1 des ersten Ammoniak-Sensors 111 ermittelt 201 wurde, mit einer zweiten Schwelle S2 verglichen. Übersteigt die Ammoniak-Masse NH3z die zweite Schwelle S2 wird Ammoniak-Schlupf am ersten SCR-Katalysator 101 erkannt. In weiteren Ausführungsbeispielen können andere Verfahren zum Erkennen von Ammoniak-Schlupf angewendet werden.This will be at a first review 204 whether ammonia slip is present, depending on the signal y 1 of the first ammonia sensor 111 determined. For this purpose, the ammonia mass NH 3 z on the first ammonia sensor 111 derived from the signal y 1 of the first ammonia sensor 111 201 was compared with a second threshold S 2 . If the ammonia mass NH 3 z exceeds the second threshold S 2 , ammonia slip occurs on the first SCR catalyst 101 recognized. In other embodiments, other methods of detecting ammonia slip may be used.

Wenn Ammoniak-Schlupf erkannt wird, wird die Ammoniak-Masse NH3z am ersten Ammoniak-Sensor 111 aufintegriert 205. Die integrierte Ammoniak-Masse ∫NH3z wird im Folgenden zur Fehlererkennung für den ersten SCR-Katalysator 101 verwendet. Es wird eine erste Überprüfung 206 durchgeführt, ob die integrierte Ammoniak-Masse ∫NH3z am ersten Ammoniak-Sensor 111 über einer dritten Schwelle S3 liegt. Ist dies der Fall kann davon ausgegangen werden, dass dem zweiten SCR-Katalysator 102 genügend Ammoniak zur Verfügung steht, um die Fehlererkennung durchzuführen. Liegt die integrierte Ammoniak-Masse ∫NH3z unter der dritten Schwelle S3 oder ist sie gleich der dritten Schwelle S3 wird das Verfahren wiederholt.When ammonia slip is detected, the ammonia mass NH 3 z becomes the first ammonia sensor 111 integrated 205. The integrated ammonia mass ∫NH 3 z is the error detection for the first SCR catalyst below 101 used. It will be a first review 206 carried out whether the integrated ammonia mass ∫NH 3 z on the first ammonia sensor 111 is above a third threshold S 3 . If this is the case, it can be assumed that the second SCR catalyst 102 enough ammonia is available to the Perform fault detection. If the integrated ammonia mass ∫NH 3 z is below the third threshold S 3 or is it equal to the third threshold S 3 , the process is repeated.

Liegt eine Ammoniak-Masse NH3n am zweiten Stickoxid-Sensor 112 in einer Überprüfung 207 über einer vierten Schwelle, wird die Überdosierung 203 an dieser Stelle beendet 208 und eine eindosierte Reduktionsmittelmasse mDos auf ein notwendiges Maß reduziert. In einem weiteren Ausführungsbeispiel kann anstelle der Ammoniak-Masse eine integrierte Ammoniak-Masse am zweiten Stickoxid-Sensor 112 für die Überprüfung 207 verwendet werden. In noch einem weiteren Ausführungsbeispiel kann eine Ammoniak-Konzentration des Abgases am zweiten Stickoxid-Sensor 112 für die Überprüfung 207 verwendet werden. Die vierte Schwelle wird in diesen Fällen entsprechend angepasst.Is an ammonia mass NH 3 n at the second nitrogen oxide sensor 112 in a review 207 above a fourth threshold, the overdose becomes 203 at this point, 208 and a metered reducing agent mass m dos are reduced to a necessary level. In a further embodiment, instead of the ammonia mass, an integrated ammonia mass on the second nitrogen oxide sensor 112 for the verification 207 be used. In yet another embodiment, an ammonia concentration of the exhaust gas at the second nitrogen oxide sensor 112 for the verification 207 be used. The fourth threshold is adjusted accordingly in these cases.

Fallen sowohl die erste Überprüfung 204, ob Ammoniak vorliegt, als auch in diesem Ausführungsbeispiel die erste Überprüfung 206, ob die integrierte Ammoniak-Masse ∫NH3z am ersten Ammoniak-Sensor 111 über der dritten Schwelle S3 liegt, positiv aus, wird eine erste Fehlererkennung 210 freigegeben.Both fall the first review 204 Whether ammonia is present, as well as in this embodiment, the first review 206 whether the integrated ammonia mass ∫NH 3 z at the first ammonia sensor 111 is above the third threshold S 3 , positive, a first error detection 210 Approved.

Zeitgleich wird, abhängig von der Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens, ein Auswahlkriterium gewählt. Bei einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird eine integrierte Differenz ∫D aus der Ammoniak-Masse NH3z am ersten Ammoniak-Sensor 111 und der Ammoniak-Masse NH3n am zweiten Ammoniak-Sensor 112 gemäß Formel 1 berechnet 209a: ∫ D = ∫ Δ t NH 3 z − NH 3 n dt

Figure DE102017201393A1_0001
At the same time, depending on the embodiment of the method according to the invention, a selection criterion is selected. In one embodiment of the method according to the invention, an integrated difference ∫ D from the ammonia mass NH 3 z at the first ammonia sensor 111 and the ammonia mass NH 3 n at the second ammonia sensor 112 calculated according to formula 1 209a: ∫ D = ∫ Δ t NH 3 z - NH 3 n dt
Figure DE102017201393A1_0001

Im Anschluss erfolgt die erste Fehlererkennung 210 des zweiten SCR-Katalysators 102 über das Auswahlkriterium. Liegt die integrierte Differenz ∫D unterhalb einer fünften Schwelle S5 wird ein Fehler 211 ausgegeben, da nicht genügend Ammoniak vom zweiten SCR-Katalysator 102 gespeichert werden kann. Liegt die integrierte Differenz ∫D oberhalb der fünften Schwelle S5 oder ist sie gleich der fünften Schwelle S5 wird kein Fehler 212 ausgegeben.Afterwards the first error detection takes place 210 of the second SCR catalyst 102 via the selection criterion. If the integrated difference ∫D is below a fifth threshold S 5 becomes an error 211 because there is not enough ammonia from the second SCR catalyst 102 can be stored. If the integrated difference ∫D is above the fifth threshold S 5 or is it equal to the fifth threshold S 5 does not become an error 212 output.

In einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird ein Korrelationskoeffizient E aus dem Signal y1 des ersten Ammoniak-Sensors 112 und dem Signal y2 des zweiten Ammoniak-Sensors gemäß Formel 2 berechnet 209b: E = ∫ 0 t E y 1 ⋅ y 2  dt ∫ 0 t E y 1 2  dt ⋅ ∫ 0 t E y 2 2  dt

Figure DE102017201393A1_0002
In a further embodiment of the method according to the invention, a correlation coefficient E is obtained from the signal y 1 of the first ammonia sensor 112 and the signal y 2 of the second ammonia sensor according to formula 2 calculates 209b: e = ∫ 0 t e y 1 ⋅ y 2 dt ∫ 0 t e y 1 2 dt ⋅ ∫ 0 t e y 2 2 dt
Figure DE102017201393A1_0002

Der Korrelationskoeffizient zeigt an wie ähnlich sich das Signal y1 des ersten Ammoniak-Sensors 111 und das Signal y2 des zweiten Ammoniak-Sensors 112 bis zu einem Entscheidungszeitpunkt tE sind. Im Anschluss erfolgt die erste Fehlererkennung 209 des zweiten SCR-Katalysators 102 über das Auswahlkriterium. Liegt der Korrelationskoeffizient oberhalb einer sechsten Schwelle S6 wird ein Fehler 210 ausgegeben, da sich die beiden Signale y1 und y2 zu sehr ähneln, als dass hinreichend viel Ammoniak gespeichert worden wäre. Liegt der Korrelationskoeffizient unterhalb der sechsten Schwelle S6 oder ist er gleich der sechsten Schwelle S6 wird kein Fehler 211 ausgegeben.The correlation coefficient indicates how similar the signal y 1 of the first ammonia sensor 111 and the signal y 2 of the second ammonia sensor 112 are up to a decision time t E. Afterwards the first error detection takes place 209 of the second SCR catalyst 102 about the selection criterion. If the correlation coefficient is above a sixth threshold S 6 , an error 210 is output because the two signals y 1 and y 2 are too similar to sufficiently store ammonia. If the correlation coefficient is below the sixth threshold S 6 or it is equal to the sixth threshold S 6 is no error 211 output.

Es gilt dabei zu beachten, dass die Berechnung 209a und 209b des Auswahlkriteriums zeitgleich zur Aufintegration 205 der Ammoniak-Masse NH3z und zur Überprüfung 206, ob die integrierte Ammoniak-Masse ∫NH3z am ersten Ammoniak-Sensor 111 über der dritten Schwelle S3 liegt, durchgeführt wird.It is important to note that the calculation 209a and 209b of the selection criterion at the same time as the integration 205 the ammonia mass NH 3 z and for review 206 whether the integrated ammonia mass ∫NH 3 z at the first ammonia sensor 111 is above the third threshold S 3, is performed.

Die in 2a gestrichelt dargestellte Übergangsstelle 1, zeigt eine Verbindung mit einem als weiteres Ausführungsbeispiel in 2 dargestellten Ablaufdiagramm einer passiven Diagnose, die der aktiven Diagnose vorangestellt wird.In the 2a Dashed crossing point shown 1 shows a connection with a as another embodiment in 2 illustrated flow diagram of a passive diagnosis, which is the active diagnosis prefixed.

In 2b wird anfangs analog zur aktiven Diagnose ein Signal y1 des ersten Ammoniak-Sensors 111 erfasst 200 und daraus eine Ammoniak-Masse NH3z am ersten Ammoniak-Sensors 111 ermittelt 201. Daraufhin wird ebenfalls in einer Abfrage 202 geprüft, ob der Temperaturgradient dT über der ersten Schwelle S1 liegt. Gleichermaßen können in weiteren Ausführungsbeispielen in der Abfrage 202 weitere Bedingungen für die passive Diagnose geprüft werden. Die Bedingungen entsprechen denen vorstehend genannten für die aktive Diagnose. Gleiche Bezugszeichen wie in 2a bedeuten, dass sich die Schritte entsprechen. Daher können die vorstehend aufgeführten drei Schritte 200, 201 und 202 auch aus der aktiven Diagnose übernommen werden und es wird auf deren Beschreibung verwiesen.In 2 B is initially analogous to the active diagnosis, a signal y 1 of the first ammonia sensor 111 detects 200 and from it an ammonia mass NH 3 z at the first ammonia sensor 111 determined 201. Thereupon is likewise in a query 202 checked whether the temperature gradient dT is above the first threshold S 1 . Similarly, in further embodiments in the query 202 further conditions for passive diagnosis are to be checked. The conditions correspond to those mentioned above for the active diagnosis. Same reference numerals as in 2a mean that the steps correspond. Therefore, the above three steps 200 . 201 and 202 are also taken from the active diagnosis and reference is made to their description.

Bei der passiven Diagnose werden die Betriebsparameter der Dosierung nicht verändert und insofern eine reguläre Dosierung ausgeführt wird. Eine zweite Überprüfung 220, ob Ammoniak-Schlupf vorliegt, erfolgt abhängig vom Signal y1 des ersten Ammoniak-Sensors 111. Hierbei wird ebenfalls die Ammoniak-Masse NH3z am ersten Ammoniak-Sensor 111 mit der zweiten Schwelle S2 verglichen. Die zweite Schwelle S2 kann bei der passiven Diagnose unterschiedlich zur aktiven Diagnose gewählt werden, da sich die eindosierte Reduktionsmittelmasse ebenfalls unterscheidet. Analog wird Ammoniak-Schlupf am ersten SCR-Katalysator 101 erkannt, wenn die Ammoniak-Masse NH3z die zweite Schwelle S2 überschreitet. Auch hier können in weiteren Ausführungsbeispielen andere Verfahren zum Erkennen von Ammoniak-Schlupf angewendet werden.In the case of passive diagnosis, the operating parameters of the dosage are not changed and insofar a regular dosage is carried out. A second review 220 whether there is ammonia slip, is dependent on the signal y 1 of the first ammonia sensor 111 , Here, too, the ammonia mass NH 3 z at the first ammonia sensor 111 compared with the second threshold S 2 . The second threshold S 2 can be selected differently from the active diagnosis in the passive diagnosis, since the metered reducing agent mass also differs. Similarly, ammonia slip on the first SCR catalyst 101 detected when the ammonia mass NH 3 z exceeds the second threshold S 2 . Again, other methods for detecting ammonia slip can be used in further embodiments.

Wenn Ammoniak-Schlupf erkannt wird, wird ebenso die Ammoniak-Masse NH3z am ersten Ammoniak-Sensor 111 aufintegriert 221. Die integrierte Ammoniak-Masse ∫NH3z unterscheidet sich im Allgemeinen von der integrierten Ammoniak-Masse ∫NH3z bei der aktiven Diagnose und fällt meistens geringer aus. Es wird eine zweite Überprüfung 222 durchgeführt, ob die integrierte Ammoniak-Masse ∫NH3z am ersten Ammoniak-Sensor 111 über der dritten Schwelle S3 liegt, wobei die dritte Schwelle S3 ebenfalls angepasst wird. Liegt die integrierte Ammoniak-Masse ∫NH3z unter der dritten Schwelle S3 oder ist sie gleich der dritten Schwelle S3 wird das Verfahren wiederholt.If ammonia slip is detected, the ammonia mass NH 3 z also becomes the first ammonia sensor 111 integrated 221. The integrated ammonia mass ∫NH 3 z generally differs from the integrated ammonia mass ∫NH 3 z in the active diagnosis and is usually lower. It will be a second review 222 carried out whether the integrated ammonia mass ∫NH 3 z on the first ammonia sensor 111 is above the third threshold S 3 , wherein the third threshold S 3 is also adjusted. If the integrated ammonia mass ∫NH 3 z is below the third threshold S 3 or is it equal to the third threshold S 3 , the process is repeated.

Fallen sowohl die zweite Überprüfung 221, ob Ammoniak vorliegt, als auch in diesem Ausführungsbeispiel die zweite Überprüfung 222, ob die integrierte Ammoniak-Masse ∫NH3z am ersten Ammoniak-Sensor 111 über einer dritten Schwelle S3 liegt, positiv aus, wird eine zweite Fehlererkennung 224 freigegeben. Abhängig von der Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens ein Auswahlkriterium gewählt. Wie bei der aktiven Diagnose wird entweder die integrierte Differenz ∫D der Ammoniak-Masse NH3z am ersten Ammoniak-Sensor 111 und der Ammoniak-Masse NH3z am zweiten Ammoniak-Sensor 112 gemäß Formel 1 berechnet 223a oder der Korrelationskoeffizient E aus dem Signal y1 des ersten Ammoniak-Sensors 111 und dem Signal y2 des zweiten Ammoniak-Sensors 112 gemäß Formel 2 berechnet 223b.Both the second review fall 221 Whether ammonia is present, as in this embodiment, the second review 222 whether the integrated ammonia mass ∫NH 3 z at the first ammonia sensor 111 is above a third threshold S 3 , positive, a second error detection 224 Approved. Depending on the embodiment of the method according to the invention, a selection criterion is selected. As with the active diagnosis, either the integrated difference ∫D of the ammonia mass NH 3 z at the first ammonia sensor 111 and the ammonia mass NH 3 z at the second ammonia sensor 112 According to Formula 1, 223a or the correlation coefficient E is calculated from the signal y 1 of the first ammonia sensor 111 and the signal y 2 of the second ammonia sensor 112 according to formula 2 is calculated 223b.

Im Anschluss erfolgt abhängig vom Auswahlkriterium die zweite Fehlererkennung 224. Analog zur passiven Diagnose wird ein Fehler 225 ausgegeben, wenn die integrierte Differenz ∫D unterhalb der fünften Schwelle S5 liegt oder wenn der Korrelationskoeffizient E oberhalb der sechsten Schwelle S6 liegt. Ist dies nicht der Fall wird kein Fehler 226 ausgegeben.This is followed by the second error detection 224 depending on the selection criterion. Analogous to the passive diagnosis, an error occurs 225 output when the integrated difference ∫D is below the fifth threshold S 5 or when the correlation coefficient E is above the sixth threshold S 6 . If this is not the case will be no error 226 output.

Wird bei der passiven Diagnose ein Fehler 225 ausgegeben, wird die in 2b dargestellte aktive Diagnose von der Übergangsstelle 1 ab durchgeführt, d.h. es erfolgt die Überdosierung 203. Andernfalls wird die Ausführung der Überdosierung 203 und die daraufhin folgenden Schritte der aktiven Diagnose in 2a gehemmt.Is an error during passive diagnostics 225 issued, the in 2 B illustrated active diagnosis of the transition site 1 from performed, ie there is the overdose 203 , Otherwise, the execution of the overdose 203 and the subsequent steps of the active diagnosis in 2a inhibited.

In dem in 2b dargestellten Ausführungsbeispiel wird ein Ghost-Counter 227 gestartet, nachdem bei der passiven Diagnose kein Fehler 226 ausgegeben wurde. Der Ghost-Counter 227 wird für diese Fälle eingesetzt, um einen Zeitpunkt zu ermitteln, an dem die aktive Diagnose einen Fehler erkannt hätte. Wenn die aktive Diagnose im aktuellen Fahrzyklus abgelaufen wäre, wird ein IUMPR (In-Use Performance Ratio) erhöht. Spricht wenigstens einer der Betriebsparameter der Verbrennungsmaschine dagegen, wird der Ghost-Counter 227 gestoppt und/oder zurückgesetzt. Der Ghost-Counter 227 setzt die Fahrzyklen mit Diagnose ins Verhältnis zu allen Fahrzyklen setzt und gibt somit eine Wahrscheinlichkeit an, mit welcher ein Fehler erkannt wird.In the in 2 B illustrated embodiment is a ghost counter 227 started after no error in the passive diagnosis 226 was issued. The ghost counter 227 is used for these cases to determine a time when the active diagnosis would have detected an error. If the active diagnosis has expired in the current drive cycle, an IUMPR (In-Use Performance Ratio) is increased. On the other hand, if at least one of the operating parameters of the internal combustion engine speaks, the ghost counter becomes 227 stopped and / or reset. The ghost counter 227 sets the driving cycles with diagnostics in relation to all driving cycles and thus indicates a probability with which an error is detected.

Die 3a und 3b zeigen jeweils ein Diagramm der eindosierten Reduktionsmittelmasse mDos, der Signale der Ammoniak-Sensoren y1 und y2, der integrierten Ammoniak-Masse ∫NH3z am ersten Ammoniak-Sensor 111 und der integrierten Differenz ∫D der Ammoniak-Massen NH3z am ersten Ammoniak-Sensor 111 und der Ammoniak-Massen NH3n am zweiten Ammoniak-Sensor 112 über der Zeit t für die aktive Diagnose. Die eindosierte Reduktionsmittelmasse mDos wird bei der Überdosierung 203 erhöht. Durch den dadurch entstehenden Ammoniak-Schlupf am ersten SCR-Katalysator 101 erhöht sich die integrierten Ammoniak-Masse ∫NH3z am ersten Ammoniak-Sensor 111, bis dieser bei der ersten Überprüfung 204, ob Ammoniak-Schlupf vorliegt, festgestellt wird. In diesen Figuren erfolgt die erste Überprüfung 204, ob Ammoniak-Schlupf vorliegt, indem festgestellt wird, ob bzw. wann die Ammoniak-Masse NH3z am ersten Ammoniak-Sensor 111 die zweite Schwelle S2 übersteigt. Ebendann wird die Überdosierung 203 beendet 208.The 3a and 3b each show a diagram of the metered reducing agent mass m Dos , the signals of the ammonia sensors y 1 and y 2 , the integrated ammonia mass ∫NH 3 z at the first ammonia sensor 111 and the integrated difference ∫D of the ammonia masses NH 3 z at the first ammonia sensor 111 and the ammonia masses NH 3 n at the second ammonia sensor 112 over time t for the active diagnosis. The metered reducing agent mass m Dos is in the overdose 203 elevated. Due to the resulting ammonia slip on the first SCR catalyst 101 increases the integrated ammonia mass ∫NH 3 z at the first ammonia sensor 111 until this first check 204 whether ammonia slip is present, is detected. In these figures, the first check is made 204 whether ammonia slip is present by determining whether or when the ammonia mass NH 3 z on the first ammonia sensor 111 exceeds the second threshold S 2 . Then the overdose 203 finished 208.

Hierbei dient einzig die integrierte Differenz ∫D als Auswertekriterium. In der 4a ist der Fall dargestellt, bei dem kein Fehler 211 festgestellt wird. Die integrierte Differenz ∫D liegt wie abgebildet zu einem Entscheidungszeitpunkt tE oberhalb der fünften Schwelle S5. In 4b hingegen ist der Fall dargestellt, bei dem ein Fehler 210 festgestellt wird. Die integrierte Differenz ∫D liegt wie abgebildet zu einem Entscheidungszeitpunkt tE unterhalb der fünften Schwelle S5.Here, only the integrated difference ∫D serves as the evaluation criterion. In the 4a the case is shown in which no error 211 is detected. The integrated difference ∫ D is as shown at a decision time t E above the fifth threshold S 5 . In 4b however, the case is shown in which an error 210 is detected. The integrated difference ∫ D is as shown at a decision time t E below the fifth threshold S 5 .

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Claims (14)

Verfahren zur Fehlererkennung in einem SCR-System (100) einer Verbrennungsmaschine in einem Kraftfahrzeug, welches zwei SCR-Katalysatoren (101, 102) und wenigstens zwei Ammoniak-Sensoren (111, 112) aufweist, wobei ein erster Ammoniak-Sensor (111) zwischen und ein zweiter Ammoniak-Sensor (112) stromabwärts der beiden SCR-Katalysatoren (101, 102) angeordnet ist, für eine aktive Diagnose umfassend die folgenden Schritte: I. Kontinuierliche Erfassung (200) eines Signals (y1) des ersten Ammoniak-Sensors (111); II. Ermittlung (201) einer Ammoniak-Masse (NH3z) am ersten Ammoniak-Sensor (111); III. Überdosierung (203) durch Erhöhung einer eindosierten Reduktionsmittelmasse (mDos), wobei eine umgesetzte Ammoniak-Masse des ersten SCR-Katalysators (101) über einer zur Reduktion von Stickoxid notwendigen Ammoniak-Masse liegt, bis ein Ammoniak-Füllstand am ersten SCR-Katalysator (101) über einem maximalen Ammoniak-Füllstand des ersten SCR-Katalysators (101) liegt; IV. Erste Überprüfung (204), ob am ersten SCR-Katalysator (101) Ammoniak-Schlupf vorliegt, abhängig vom Signal (y1) des ersten Ammoniak-Sensors (111); und V. Erste Fehlererkennung (209) zumindest des zweiten SCR-Katalysators (102) durch ein Auswertekriterium, wenn Ammoniak-Schlupf am ersten SCR-Katalysator (101) vorliegt.A method for fault detection in an SCR system (100) of an internal combustion engine in a motor vehicle, which comprises two SCR catalysts (101, 102) and at least two ammonia sensors (111, 112), wherein a first ammonia sensor (111) between and a second ammonia sensor (112) is disposed downstream of the two SCR catalysts (101, 102) for active diagnosis comprising the following steps: I. Continuously detecting (200) a signal (y 1 ) of the first ammonia sensor (111); II. Determination (201) of an ammonia mass (NH 3 z) at the first ammonia sensor (111); III. Overdosing (203) by increasing a metered reducing agent mass (m Dos ), wherein a reacted ammonia mass of the first SCR catalyst (101) is above an ammonia mass necessary for the reduction of nitrogen oxide, to an ammonia level at the first SCR catalyst (101) is above a maximum ammonia level of the first SCR catalyst (101); IV. First checking (204) whether ammonia slip is present at the first SCR catalyst (101), depending on the signal (y 1 ) of the first ammonia sensor (111); and V. First fault detection (209) of at least the second SCR catalytic converter (102) by an evaluation criterion when ammonia slip is present at the first SCR catalytic converter (101). Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass nach Verfahrensschritt II und vor Verfahrensschritt III zusätzlich eine passive Diagnose für eine reguläre Dosierung durchgeführt wird, umfassend folgende Schritte: - Zweite Überprüfung (220), ob am ersten SCR-Katalysator (101) Ammoniak-Schlupf vorliegt, abhängig vom Signal (y1) des ersten Ammoniak-Sensors (111); - Zweite Fehlererkennung (224) zumindest des zweiten SCR-Katalysators (102) durch ein Auswertekriterium, wenn Ammoniak-Schlupf am ersten SCR-Katalysator (101) vorliegt; und - Hemmen der Verfahrensschritte III bis V, wenn kein Fehler (226) bei der zweiten Fehlererkennung (224) ausgegeben wird.Method according to Claim 1 , characterized in that after process step II and before process step III additionally a passive diagnosis for a regular dosage is carried out, comprising the following steps: - Second check (220), whether at the first SCR catalyst (101) ammonia slip is present, depending on Signal (y 1 ) of the first ammonia sensor (111); Second fault detection (224) of at least the second SCR catalytic converter (102) by an evaluation criterion when ammonia slip is present at the first SCR catalytic converter (101); and inhibiting steps III through V when no error (226) is issued at the second error detection (224). Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein Ghost-Counter (227) gestartet wird, wenn während der passiven Diagnose kein Fehler (226) bei der zweiten Fehlererkennung (224) ausgegeben wird.Method according to Claim 2 , characterized in that a ghost counter (227) is started when during the passive diagnosis no error (226) in the second error detection (224) is output. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass für das Auswertekriterium eine Differenz (D) zwischen der Ammoniak-Masse (NH3z) am ersten Ammoniak-Sensor (111) und einer Ammoniak-Masse (NH3n) am zweiten Ammoniak-Sensors (112) ermittelt wird, diese Differenz (D) über einen Zeitraum (Δt) integriert wird, ein Fehler (210, 225) am zweiten SCR-Katalysator (102) erkannt wird, wenn die integrierte Differenz (JD) zu einem Entscheidungszeitpunkt (tE) unterhalb einer fünften Schwelle (S5) liegt und kein Fehler (211, 226) am zweiten SCR-Katalysator (102) erkannt wird, wenn die integrierte Differenz (JD) zu dem Entscheidungszeitpunkt (tE) oberhalb der fünften Schwelle (S5) liegt oder gleich der fünften Schwelle (S5) ist.Method according to one of Claims 1 to 3 , characterized in that for the evaluation criterion, a difference (D) between the ammonia mass (NH 3 z) on the first ammonia sensor (111) and an ammonia mass (NH 3 n) on the second ammonia sensor (112) determined if this difference (D) is integrated over a period of time (Δt), an error (210, 225) is detected at the second SCR catalyst (102) if the integrated difference (JD) is below a decision instant (t E ) fifth threshold (S 5 ) and no error (211, 226) is detected at the second SCR catalyst (102) when the integrated difference (JD) at the decision time (t E ) is above the fifth threshold (S 5 ) or is equal to the fifth threshold (S 5 ). Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass für das Auswertekriterium ein Korrelationskoeffizient (E) aus dem Signal (y1) des ersten Ammoniak-Sensors (111) und einem Signal (y2) des zweiten Ammoniak-Sensors (112) ermittelt wird, ein Fehler (210, 225) am zweiten SCR-Katalysator (102) erkannt wird, wenn der Korrelationskoeffizient (E) zu einem Entscheidungszeitpunkt (tE) oberhalb einer sechsten Schwelle (S6) liegt und kein Fehler (211, 226) am zweiten SCR-Katalysator (102) erkannt wird, wenn der Korrelationskoeffizient (E) zu dem Entscheidungszeitpunkt (tE) unterhalb der sechsten Schwelle (S6) liegt oder gleich der sechsten Schwelle (S6) ist.Method according to one of Claims 1 to 3 , characterized in that for the evaluation criterion, a correlation coefficient (E) from the signal (y 1 ) of the first ammonia sensor (111) and a signal (y 2 ) of the second ammonia sensor (112) is determined, an error (210 , 225) is detected at the second SCR catalytic converter (102) if the correlation coefficient (E) is above a sixth threshold (S 6 ) at a decision time (t E ) and no error (211, 226) is present at the second SCR catalytic converter ( 102) is detected when the correlation coefficient (E) at the decision time (t E ) is below the sixth threshold (S 6 ) or equal to the sixth threshold (S 6 ). Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Überprüfung (204, 220), ob Ammoniak-Schlupf am ersten SCR-Katalysator (101) vorliegt, der Ammoniak-Schlupf erkannt wird, wenn die Ammoniak-Masse (NH3z) an dem diesem stromabwärts nachfolgenden Ammoniak-Sensors (111) eine zweite Schwelle (S2) übersteigt.Method according to one of the preceding claims, characterized in that in the review (204, 220), whether ammonia slip on the first SCR catalyst (101) is present, the ammonia slip is detected when the ammonia mass (NH 3 z ) at the ammonia sensor (111) following this downstream exceeds a second threshold (S 2 ). Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei einer Überprüfung (202) eine Schlupferkennung gesperrt wird, wenn ein Temperaturgradient (dT) unter eine erste Schwelle (S1) fällt.Method according to one of the preceding claims, characterized in that in a check (202) a slip detection is disabled when a temperature gradient (dT) falls below a first threshold (S 1 ). Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Fehlererkennung (209, 224) erst durchgeführt wird, wenn eine integrierte Ammoniak-Masse (∫NH3z) am ersten Ammoniak-Sensor (111) über einer dritten Schwelle (S3) liegt.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the fault detection (209, 224) is performed only when an integrated ammonia mass (∫NH 3 z) at the first ammonia sensor (111) above a third threshold (S 3 ) lies. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass bei der aktiven Diagnose die Überdosierung (203) beendet (207) wird, wenn eine Ammoniak-Masse (NH3n) am zweiten Ammoniak-Sensor (112) über einer vierten Schwelle (S4) liegt.Method according to one of Claims 1 to 8th characterized in that in the active diagnosis, the overdose (203) is terminated (207) when an ammonia mass (NH 3 n) at the second ammonia sensor (112) is above a fourth threshold (S 4 ). Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass bei der aktiven Diagnose die Überdosierung (203) beendet (207) wird, wenn eine integrierte Ammoniak-Masse am zweiten Ammoniak-Sensor (112) über einer vierten Schwelle (S4) liegt. Method according to one of Claims 1 to 8th , characterized in that in the active diagnosis, the overdose (203) is terminated (207) when an integrated ammonia mass at the second ammonia sensor (112) is above a fourth threshold (S 4 ). Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass bei der aktiven Diagnose die Überdosierung (203) beendet (207) wird, wenn eine Ammoniak-Konzentration eines Abgases am zweiten Ammoniak-Sensor (112) über einer vierten Schwelle (S4) liegt.Method according to one of Claims 1 to 8th characterized in that in the active diagnosis, the overdose (203) is terminated (207) when an ammonia concentration of an exhaust gas at the second ammonia sensor (112) is above a fourth threshold (S 4 ). Computerprogramm, welches eingerichtet ist, jeden Schritt des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 11 durchzuführen.Computer program, which is set up, each step of the procedure according to one of Claims 1 to 11 perform. Maschinenlesbares Speichermedium, auf welchem ein Computerprogramm nach Anspruch 12 gespeichert ist.Machine-readable storage medium on which a computer program is based Claim 12 is stored. Elektronisches Steuergerät (140), welches eingerichtet ist, um mittels eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 11 eine Fehlererkennung in einem SCR-System (100) durchzuführen.An electronic control unit (140) adapted to operate by a method according to any one of Claims 1 to 11 perform an error detection in an SCR system (100).
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