DE102019219645A1

DE102019219645A1 - Diagnoseverfahren für einen SCR-Katalysator

Info

Publication number: DE102019219645A1
Application number: DE102019219645.4A
Authority: DE
Inventors: Benjamin Gollmer; Alexander Franz; Cornelia Nagel
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2019-12-14
Filing date: 2019-12-14
Publication date: 2021-06-17
Also published as: CN112983611A

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Diagnoseverfahren für einen SCR-Katalysator, in dem eine Speichereffizienz des SCR-Katalysators aus einem Quotienten von zwei Integralen ermittelt wird (26). Das erste Integral ist ein Integral einer Differenz zwischen einer modellierten Stickoxidmenge stromabwärts des SCR-Katalysators und einer gemessenen Summe der Stickoxidmenge und der Ammoniakmenge stromabwärts des SCR-Katalysators. Das zweite Integral ist ein Integral einer in den SCR-Katalysator dosierten Ammoniakmenge oder einer in den SCR-Katalysator überdosierten Ammoniakmenge.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Diagnoseverfahren für einen SCR-Katalysator. Des Weiteren betrifft die vorliegende Erfindung ein Computerprogramm, das jeden Schritt des Verfahrens ausführt, 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
Zur Reduktion von Stickoxiden im Abgas von Verbrennungsmotoren, insbesondere von Dieselmotoren, kann ein SCR-Katalysator (selective catalytic reduction) verwendet werden. In diesem werden Stickoxidmoleküle auf der Katalysatoroberfläche in Gegenwart von Ammoniak als Reduktionsmittel zu elementarem Stickstoff reduziert. Das Reduktionsmittel wird in Form einer Ammoniak-abspaltenden Reduktionsmittellösung (Harnstoff-Wasserlösung; HWL) stromaufwärts des SCR-Katalysators in den Abgasstrang des Verbrennungsmotors eingespritzt.
In vielen Ländern fordert die OBD-Gesetzgebung (On Board Diagnose) eine Überwachung des SCR-Katalysators. Altert der SCR-Katalysator oder wird er beschädigt, sodass seine Fähigkeit Stickoxid zu reduzieren abnimmt, so muss dies dem Fahrer eines Kraftfahrzeugs, in dem der SCR-Katalysator verbaut ist, mitgeteilt werden, damit dieser eine Werkstatt aufsuchen kann. Meist werden gealterte oder beschädigte SCR-Katalysatoren durch Auswertung der Stickoxid-Massenströme stromaufwärts und stromabwärts des SCR-Katalysators überwacht. Die dafür notwendigen Stickoxidkonzentrationen werden mithilfe von Stickoxidsensoren gemessen, die allerdings querempfindlich auf Ammoniak reagieren und deshalb ein Summensignal aus Stickoxiden und Ammoniak anzeigen. Der Anstieg des Sensorsignals eines Stickoxidsensors stromabwärts des SCR-Katalysators kann deshalb sowohl auf einen Anstieg der Stickoxidkonzentration aufgrund einer sinkenden Stickoxidkonvertierungsrate als auch auf einen Anstieg der Ammoniakkonzentration aufgrund eines Durchbruchs von reinem Ammoniak hinweisen. Da eine direkte Unterscheidung von Stickoxiden und Ammoniak nicht möglich ist, kann der Stickoxidumsatz schlechter erscheinen als er dies tatsächlich ist, sodass es zu einer Fehldiagnose kommen kann.
Verfahren zur Überwachung eines SCR-Katalysators lassen sich in passive und aktive Verfahren unterteilen. Im passiven Verfahren werden keine Eingriffe in die Dosierstrategie und damit insbesondere in den Ammoniakfüllstand des SCR-Katalysators vorgenommen. Die Diagnose erfolgt dabei in Betriebsphasen, in denen eine ausreichend gute Unterscheidung zwischen einem intakten und defekten SCR-Katalysator möglich ist. Wenn die Genauigkeit der passiven Verfahren nicht ausreicht, um eine ausreichend robuste Unterscheidung zwischen intaktem und defektem SCR-Katalysator zu treffen, kann auf ein aktives Verfahren umgestellt werden, in dem mithilfe aktiver Eingriffe in die Reduktionsmitteldosiermenge vorteilhafte Bedingungen für eine robuste Diagnose hergestellt werden.
Eine aktive Überwachungsstrategie wird in der DE 10 2007 040 439 A1 beschrieben. Dieses Verfahren macht sich die Eigenschaft von SCR-Katalysatoren zunutze, dass ihre NH3-Speicherfähigkeit mit fortschreitender Alterung abnimmt. Der SCR-Katalysator wird zunächst durch überstöchiometrische Reduktionsmitteldosierung, die auch als Überdosierung bezeichnet wird, bis zur maximal erreichbaren Ammoniakspeicherfähigkeit mit Reduktionsmittel befüllt. Das Erreichen der maximalen Speicherfähigkeit wird durch das Durchbrechen von reinem Ammoniak hinter dem SCR-Katalysator erkannt. Dies wird auch als Ammoniakschlupf bezeichnet und ist aufgrund der Querempfindlichkeit des Stickoxidsensors für Ammoniak messbar. Anschließend wird die Reduktionsmitteldosierung gegenüber der Normaldosierung vermindert, sodass eine Unterdosierung erfolgt oder sie wird komplett ausgeschaltet. In diesem Entleertest wird die gespeicherte Ammoniakmasse durch Stickoxidreduktion allmählich wieder abgebaut. Durch die Ermittlung des SCR-Wirkungsgrades während des Entleertests kann die nutzbare Ammoniakspeicherfähigkeit indirekt ermittelt werden.
Offenbarung der Erfindung
Dem Diagnoseverfahren für einen SCR-Katalysator liegt die Erkenntnis zugrunde, dass ein als Speichereffizienz bezeichneter Wert des SCR-Katalysators ein besseres Merkmal zur Beurteilung ist, ob der SCR-Katalysator intakt oder defekt ist, als in bisherigen Diagnoseverfahren verwendete Kenngrößen. Die Speichereffizienz des SCR-Katalysators ist dabei ein Wert, der aus einem Quotienten von zwei Integralen ermittelt wird. Das erste Integral, das insbesondere im Zähler des Quotienten steht, ist ein Integral einer Ammoniakmenge stromabwärts des SCR-Katalysators. Das zweite Integral, welches insbesondere im Nenner des Quotienten steht, ist ein Integral einer in einen SCR-Katalysator dosierten Ammoniakmenge oder einer in einen SCR-Katalysator überdosierten Ammoniakmenge. Unter der überdosierten Ammoniakmenge wird dabei die Differenz, der gemäß eines Modells für die Stickoxidreduktion im SCR-Katalysator benötigten Ammoniakmenge und der tatsächlich eindosierten Ammoniakmenge verstanden. Bei der Ermittlung der dosierten Ammoniakmenge oder überdosierten Ammoniakmenge wird vorzugsweise die Hydrolysefähigkeit eines BPUs (best part unacceptable) berücksichtigt. Hiermit wird der Tatsache Rechnung getragen, dass ein gealterter SCR-Katalysator eine HWL nur noch teilweise zu Ammoniak hydrolysieren kann. Die dosierte HWL-Menge kann dann über eine temperaturabhängige Kennlinie, in die in dem SCR-Katalysator dosierte oder überdosierte Ammoniakmenge umgerechnet werden.
Bei einer herkömmlichen Messung der Stickoxidkonzentrationen vor und hinter dem zu überwachenden SCR-Katalysator mit einem Stickoxidsensor entspricht der bisher zur SCR-Diagnose verwendete Wert im herkömmlichen Sinne der Stickoxidkonvertierungsrate des SCR-Katalysators, wenn hinter dem zu überwachenden SCR-Katalysator kein Ammoniak im Abgas vorhanden ist. Ist allerdings Ammoniak im Abgas vorhanden, wird dieser Anteil durch den Sensor fälschlicherweise als Stickoxid interpretiert und somit nicht die tatsächliche Stickoxid-Konvertierungsrate, sondern ein niedrigerer Wert berechnet. Die Korrektur des Stickoxidsensorsignals z.B. auf Basis eines Modells, ist fehlerbehaftet und führt zu einer stärkeren Streuung des Überwachungsergebnisses. Durch die Auswertung der Dosierphasen oder Überdosierphasen wird dieser Effekt reduziert, weil hier typischerweise hauptsächlich Ammoniak detektiert wird.
Das Diagnoseverfahren unter Verwendung der Speichereffizienz eignet sich besonders gut zur Überwachung eines motornahen SCR-Katalysators, beispielswiese eines SCR-Katalysators, der auf einen Partikelfilter angeordnet ist (SCRF) in einem Abgassystem mit zwei hintereinander verbauten SCR-Katalysatoren, da hinter diesem ersten SCR-Katalysator der Ammoniakanteil im Abgas höher ist als hinter dem zweiten SCR-Katalysator oder hinter einem einzelnem SCR-Katalysator und somit die Unschärfe der Effizienzberechnung tendenziell höher ist. Zudem ist im Normalfall der Ammoniakanteil des Abgases vor dem ersten SCR-Katalysator im Abgas bekannt, da er sich unmittelbar aus der Eindosierung in den Abgasstrang ergibt. Das Diagnoseverfahren kann jedoch grundsätzlich auch für den zweiten SCR-Katalysator in einem System mit zwei SCR-Katalysatoren verwendet werden. Dies ist insbesondere dann sinnvoll, wenn ein zweites Dosierventil zwischen den beiden SCR-Katalysatoren eingesetzt wird.
Das Verfahren kann insbesondere in vier verschiedenen Ausführungsformen realisiert werden:

In einer ersten Ausführungsform als passives Diagnoseverfahren wird dieses durchgeführt, wenn eine Ammoniak-Überdosierphase des SCR-Katalysators erkannt wurde. Das zweite Integral ist hierbei ein Integral der in den SCR-Katalysator überdosierten Ammoniakmenge. Diese Ausführungsform des Verfahrens ist insbesondere dazu geeignet, einen gealterten SCR-Katalysator zu erkennen, der in einem SCR-Katalysatorsystem mit mehreren SCR-Katalysatoren als erster SCR-Katalysator verbaut ist.

In einer weiteren passiven Ausführungsform des Diagnoseverfahrens wird dieses durchgeführt, wenn eine Ammoniakdosierphase des SCR-Katalysators erkannt wurde. Das zweite Integral ist allerdings ein Integral der gesamten in den SCR-Katalysator dosierten Ammoniakmenge. Diese Ausführungsform des Verfahrens ist insbesondere dazu geeignet, einen Totalausfall eines SCR-Katalysators zu erkennen der als zweiter SCR-Katalysator in einem System mit mehreren SCR-Katalysatoren verbaut ist.
In diesen beiden passiven Ausführungsformen des Diagnoseverfahrens ist es bevorzugt, dass das Erkennen der Ammoniak-Überdosierphase oder Ammoniakdosierphase über einen ersten Zeitraum erfolgt. Das erste Integral und das zweite Integral werden dann jeweils über einen zweiten Zeitraum gebildet, welcher länger als der erste Zeitraum ist, um so eine Auswertezeit zu erreichen, die eine robuste Diagnose ermöglicht. Die Länge des ersten Zeitraums kann insbesondere durch eine in den SCR-Katalysator eindosierte Ammoniakmenge, einen Abgasmassenstrom, einen Stickoxidmassenstrom, oder eine Stickoxidkonzentration im Abgas stromaufwärts des SCR-Katalysators bestimmt werden.
In einer dritten Ausführungsform des Diagnoseverfahrens wird zur Durchführung eine aktive Ammoniaküberdosierung in den SCR-Katalysator vorgenommen. Das zweite Integral ist ein Integral der in den SCR-Katalysator überdosierten Ammoniakmenge. Diese Ausführungsform des Diagnoseverfahrens ist insbesondere zur Erkennung eines gealterten SCR-Katalysators geeignet, der in einem System mit mehreren SCR-Katalysatoren als erster SCR-Katalysator verbaut ist.
In einer vierten Ausführungsform des Diagnoseverfahrens wird eine aktive Dosierung von Ammoniak in den SCR-Katalysator vorgenommen. Das zweite Integral ist ein Integral, der gesamten in den SCR-Katalysator dosierten Ammoniakmenge. Diese Ausführungsform des Diagnoseverfahrens ist insbesondere dazu geeignet, ein Totalausfall eines SCR-Katalysators zu erkennen, der in einem SCR-Katalysatorsystem mit mehreren SCR-Katalysatoren als zweiter SCR-Katalysator verbaut ist.
In den aktiven Ausführungsformen des Diagnoseverfahrens wird die Ammoniaküberdosierung oder Ammoniakdosierung vorzugsweise über einen ersten Zeitraum vorgenommen, wobei das erste Integral und das zweite Integral über einen zweiten Zeitraum gebildet werden, welcher länger als der erste Zeitraum ist. Hierdurch wird eine ausreichend lange Auswertezeit für eine robuste Durchführung des Diagnoseverfahrens erreicht.
Wenn stromabwärts des SCR-Katalysators im Abgasstrang ein Ammoniaksensor angeordnet ist oder wenn dort ein Multigassensor angeordnet ist, welche u. a. die Ammoniakmenge ermitteln kann, dann kann dieser Wert direkt in das erste Integral eingesetzt werden. Befindet sich stromabwärts des SCR-Katalysators lediglich ein Stickoxidsensor der querempfindlich auf Ammoniak reagiert, so kann die Ammoniakmenge als Differenz zwischen einer Stickoxidmenge im Abgasstrang und einer mittels des Stickoxidsensors gemessenen Summe der Stickoxidmenge und der Ammoniakmenge stromabwärts des SCR-Katalysators berechnet werden. Bei Durchführung des Diagnoseverfahrens in einer Überdosierphase ist die Stickoxidmenge im Abgasstrang, die zur Berechnung des ersten Integrals verwendet wird, hierbei eine modellierte Stickoxidmenge stromabwärts des SCR-Katalysators. Das hierzu verwendete Modell ist in einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens das Stickoxidmodell eines WPAs (worst part acceptable). In einer anderen bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens handelt es sich um das Stickoxidmodell eines BPUs (best part unacceptable). Wenn das Diagnoseverfahren hingegen in einer Dosierphase durchgeführt wird, dann ist die Stickoxidmenge im Abgasstrang, die zur Berechnung des ersten Integrals verwendet wird, eine gemessene Stickoxidmenge stromaufwärts des SCR-Katalysators.
Das Computerprogramm ist eingerichtet jeden Schritt des Verfahrens durchzuführen, insbesondere wenn es auf einem Rechengerät oder auf einem elektronischen Steuergerät abläuft. Es ermöglicht die Implementierung unterschiedlicher Ausführungsformen des Verfahrens auf einem elektronischen Steuergerät ohne hieran bauliche Veränderungen vornehmen zu müssen. Hierzu ist es auf dem maschinenlesbaren Speichermedium gespeichert. Durch das Aufspielen des Computerprogramms auf ein herkömmliches elektronisches Steuergerät, wird das elektronische Steuergerät erhalten, welches eingerichtet ist, um mittels des Diagnoseverfahrens einen SCR-Katalysator zu diagnostizieren.
Figurenliste
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.

1 zeigt schematisch einen SCR-Katalysator, der mittels Ausführungsbeispielen des erfindungsgemäßen Verfahrens diagnostiziert werden kann.
2 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Verfahrens.
3 zeigt ein Ablaufdiagramm eines anderen Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Verfahrens.
4 zeigt ein Ablaufdiagramm noch eines anderen Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Verfahrens.

Ausführungsbeispiele der Erfindung
Ein Verbrennungsmotor 10 eines Kraftfahrzeugs, der in 1 dargestellt ist, weist in seinem Abgasstrang 11 einen SCR-Katalysator 12 auf. In einem Reduktionsmitteltank 13 ist eine Reduktionsmittellösung 14 in Form einer Harnstoff-Wasser-Lösung bevorratet. Ein Fördermodul 15 am Boden des Reduktionsmitteltanks 13 ist eingerichtet, um die Reduktionsmittellösung 14 zu einem Dosiermodul 16 zu transportieren. Dieses ist stromaufwärts des SCR-Katalysators 12 im Abgasstrang 11 angeordnet. Stromaufwärts des Dosiermoduls 16 ist im Abgasstrang 11 ein erster Stickoxidsensor 17 angeordnet. Stromabwärts des SCR-Katalysators 12 ist im Abgasstrang 11 ein zweiter Stickoxidsensor 18 angeordnet. Beide Stickoxidsensoren 17, 18 reagieren querempfindlich auf Ammoniak. Der Verbrennungsmotor 10 und das Dosiermodul 16 werden von einem elektronischen Steuergerät 19 gesteuert.
Dieses empfängt auch die Daten der Stickoxidsensoren 17, 18. Die folgenden Ausführungsbeispiele des erfindungsgemäßen Diagnoseverfahrens werden anhand dieses einfachen SCR-Katalysatorsystems beschrieben. Alle folgenden Ausführungsbeispiele des Diagnoseverfahrens können allerdings auch an einem komplexeren SCR-Katalysatorsystem Anwendung finden, in dem stromabwärts des SCR-Katalysators 12 ein weiterer SCR-Katalysator im Abgasstrang 11 angeordnet ist und in dem optional ein weiteres Dosiermodul zwischen den beiden SCR-Katalysatoren angeordnet sein kann.
Der Ablauf eines ersten Ausführungsbeispiels des Diagnoseverfahrens ist in 2 dargestellt. Nach einem Start 20 des Verfahrens erfolgt eine Berechnung 21 eines Wertes α für eine Eindosierphase von beispielsweise 100 mg Ammoniak. Dieser ergibt sich aus Formel 1: $α = \frac{\int (dmNH 3_{i s t}) dt}{\int (dmNH 3_{soll}) dt}$
Dabei bezeichnet mNH3_soll die Ammoniakmenge, die gemäß Messwerten des ersten Stickoxidsensors 17 zur Reduktion der vom Verbrennungsmotor 10 emittierten Stickoxide benötigt wird und mNH3_ist bezeichnet die mittels des Dosiermoduls 12 tatsächlich in den SCR-Katalysator 12 eindosierte Ammoniakmenge.
Anschließend erfolgt eine Prüfung 22, ob allgemeine Freigabebedingungen für die Diagnose erfüllt sind. Diese Freigabebedingungen umfassen eine geeignete Betriebsart des Verbrennungsmotors 10, eine Freigabe der Stickoxidsensoren 17, 18, einen vorgegebenen Temperaturbereich des SCR-Katalysators 12, einen maximalen gefilterten Gradienten der Temperatur des SCR-Katalysators 12, vorgegebene Bereiche des Abgasmassenstroms bzw. Stickoxidmassenstroms und der Stickoxidkonzentration am ersten Stickoxidsensor 17, sowie einen vorgegebenen Bereich des Ammoniakfüllstandes des SCR-Katalysators 12.
Sind die Freigabebedingungen erfüllt, so erfolgt ein Vergleich 23 des Wertes α mit einem Schwellenwert der vorliegend beispielsweise 1,2 beträgt. Wurde dieser Schwellenwert überschritten, so wird erkannt, dass eine Überdosierphase des SCR-Katalysators 12 begonnen hat und das Verfahren wird in einem ersten Zeitraum 31 fortgesetzt. In einem ersten Berechnungsschritt 24 wird die Überdosiermenge berechnet. Anschließend erfolgt ein Vergleich 25 der Überdosiermenge mit einer Auswerteschwelle, die vorliegend beispielsweise 300 mg Ammoniak beträgt. Wenn diese Auswerteschwelle nicht erreicht oder überschritten wird, so wird das Verfahren abgebrochen. Andernfalls wird das Verfahren in einem zusätzlichen Zeitraum 32 fortgesetzt, sodass der erste Zeitraum 31 und der zusätzliche Zeitraum 32 gemeinsam einen zweiten Zeitraum bilden, der länger als der erste Zeitraum 31 ist. Der zusätzliche Zeitraum 32 endet, wenn eine integrierte Abgasmasse seit Beginn des zweiten Zeitraums 32 einen Schwellenwert von vorliegend beispielsweise 0,5 kg überschreitet. In dem zusätzlichen Zeitraum 32 erfolgt eine zusätzliche Auswertephase an deren Ende gemäß Formel 2 die Speichereffizienz in NH3_Eff berechnet wird: $NH 3_{Eff} = 1 - \frac{\int (dmNH 3_{Ds}) dt}{\int (dmNH 3_{OvrDos}) dt}$
mNH3_OvrDos bezeichnet dabei die Überdosiermenge an Ammoniak. mNH3_Ds bezeichnet die Ammoniakmenge stromabwärts des SCR-Katalysators 12. Diese kann mittels Formel 3 berechnet werden: $mNH 3_{Ds} = m {(NOx + NH 3)}_{Mess} - {mNOx}_{Mod}$
Dabei bezeichnet m(NOx+NH3)_Mess die mittels des zweiten Stickoxidsensors 18 gemessene Summe aus der Stickoxidmenge und der Ammoniakmenge stromabwärts des SCR-Katalysators 12. mNOx_Mod bezeichnet die Stickoxidmenge am zweiten Stickoxidsensor 18, die mittels eines Modells ermittelt werden kann. Die beiden Integrale werden dabei über den ersten Zeitraum 31 und den zusätzlichen Zeitraum 32 gebildet. Anschließend erfolgt ein Vergleich 27 der Speichereffizienz NH3_Eff mit einem Schwellwert, der zur Unterscheidung zwischen einem intakten und einem fehlerhaften SCR-Katalysator 12 dient. Je nach Ergebnis dieses Vergleichs erfolgt ein Diagnostizieren 28 des SCR-Katalysators 12 als funktionsfähig oder ein Diagnostizieren 29 des SCR-Katalysators 12 als beschädigt.
In dem Vergleich 25 kann alternativ auch eine Schwelle in Abhängigkeit von Temperatur und Abgasmassenstrom für den modellierten Ammoniakfüllstand des SCR-Katalysators zum Übergang in den zusätzlichen Zeitraum 32 vorgegeben werden. In einer weiteren Alternative wird die Schwelle für die Überdosiermenge abgefragt aber erst in den zusätzlichen Zeitraum 32 gewechselt nachdem die aktuelle Überdosierphase beendet ist.
In einem zweiten Ausführungsbeispiel des Verfahrens umfassen die in Schritt 22 geprüften Freigabebedingungen zusätzlich, dass eine Differenz zwischen dem Ammoniak-Istfüllstand des SCR-Katalysators und dem maximalen Ammoniakfüllstand bei dem bei einem WPA noch kein Ammoniakschlupf zu erwarten ist mindestens einen Wert von vorliegend beispielsweise 200 mg aufweist. Der aktuelle Istfüllstand ergibt sich aus einem Modell des SCR-Katalysators 12 das für die aktuelle Dosierstrategie berechnet wird. Alternativ kann der Istfüllstand in einem separat für die Diagnose berechneten Modell bestimmt werden. Der maximale Ammoniakfüllstand bei dem beim WPA noch kein Ammoniakschlupf zu erwarten ist, wird aus einem Kennfeld in Abhängigkeit von der Temperatur des SCR-Katalysators und dem Abgasmassenstrom entnommen. Alternativ wird der Istfüllstand in dem separat berechneten Modell der Diagnose bei Initialisierung des Steuergeräts 19 auf den höchst möglichen Wert für die Ammoniakbeladung von vorliegen beispielsweise 6 g gesetzt, wodurch eine Maximalabschätzung des Füllstandes realisiert wird. Mit steigender Temperatur des SCR-Katalysators 12 sinkt der Ammoniakfüllstand aufgrund der maximalen Speicherfähigkeit. Bei anschließend sinkender Temperatur werden Speicherstellen frei und die Diagnose kann freigeben werden. Auch etwaiger Stickoxidumsatz im SCR-Katalysator 12 kann den Füllstand verringern wodurch ebenfalls Ammoniakspeicherstellen frei werden. Für den Vergleich 23 wird kein Schwellenwert verwendet, sondern die Integration der obengenannten Ammoniakmengen wird gestartet sobald die Dosiermenge am Dosierventil 12 größer als eine erste Schwelle von vorliegend beispielsweise 5 mg/s ist und solange aufrechterhalten bis die Dosiermenge wieder unter eine zweite Schwelle von vorliegend beispielsweise 3 mg/s sinkt. Dadurch wird keine Überdosierung, sondern lediglich eine normale Dosierung von Ammoniak in den SCR-Katalysator 12 erkannt. Der Übergang vom ersten Zeitraum 31 zum zusätzlichen Zeitraum 32 erfolgt, wenn eine Schwelle von dosiertem Ammoniak überschritten wird, die in Abhängigkeit von der Temperatur des SCR-Katalysators 12 und dem Abgasmassenstrom gemittelt über den Diagnosezeitraum oder die maximale Temperatur des SCR-Katalysators gewählt wird. Die weiteren Verfahrensschritte werden wie im ersten Ausführungsbeispiel des Verfahrens durchgeführt, wobei im Schritt 26 die Speichereffizienz NH3_Eff jedoch gemäß Formel 4 berechnet wird: $NH 3_{Eff} = 1 - \frac{\int (dmNH 3_{Ds}) dt}{\int (dmNH 3_{Dos}) dt}$
Darin bezeichnet mNH3_Dos die Ammoniakdosiermenge. Anstelle der modellierten Stickoxidmenge mNOx_Mod in Formel 3 wird bei Verwendung von Formel 4 zur Berechnung von mNH3_Ds gemäß Formel 5 eine mittels des ersten Stickoxidsensors 17 stromaufwärts des SCR-Katalysators 12 gemessene Stickoxidmenge mNOx_Mess verwendet: $mNH 3_{Ds} = m {(NOx + NH 3)}_{Mess} - {mNOx}_{Mess}$
Ein drittes Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens ist in 3 dargestellt. Im ersten Zeitraum 31 wird jedes Mal, wenn die Bedingungen der Schritte 22 und 23 erfüllt sind, die Berechnung der Überdosiermenge 24 vorgenommen und das Verfahren dann neu gestartet. Erst dann, wenn eine der Freigabebedingungen gemäß Schritt 22 nicht mehr erfüllt ist oder wenn im Schritt 23 der Wert α den Schwellenwert nicht mehr überschreitet, erfolgt der Vergleich 25 der beim letzten Durchlauf des Schrittes 24 berechneten Überdosiermenge mit der Auswerteschwelle. Wenn die Auswerteschwelle überschritten wird, wird das Verfahren in derselben Weise fortgesetzt wie in den ersten beiden Ausführungsbeispielen und in Formel 2 werden die Integrale über den ersten Zeitraum 31 und den zusätzlichen Zeitraum 32 berücksichtigt. Wird im Schritt 25 die Auswerteschwelle jedoch nicht überschritten, so erfolgt ein Zurücksetzten 40 aller Integratoren und das Diagnoseverfahren wird neu gestartet.
In einem vierten Ausführungsbeispiel des Diagnoseverfahrens kann gemäß dem Ablaufschema nach 3 auch eine Diagnose durchgeführt werden, wenn keine Überdosierung, sondern nur eine normale Dosierung stattfindet. Die Prüfung 22 und der Vergleich 23 werden dabei wie im zweiten Ausführungsbeispiel durchgeführt. Die Berechnung der Speichereffizienz im Schritt 26 erfolgt dann wie im zweiten Ausführungsbeispiel mittels Formel 4.
Der Ablauf eines fünften Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Verfahrens ist in 4 dargestellt. Dabei werden im Schritt 22 nicht nur die Freigabebedingungen des zweiten Ausführungsbeispiels geprüft, sondern es erfolgt auch eine Prüfung, ob Bedingungen für eine Überdosierphase erfüllt sind. Ist dies der Fall, so erfolgt im ersten Zeitraum 31 zunächst eine aktive Überdosierung 50 von Ammoniak mit einem Wert von vorliegend beispielsweise α = 1,5. Die Überdosiermenge wird im Schritt 24 aufintegriert und im Schritt 25 mit der Auswerteschwelle verglichen. Wird diese erreicht oder überschritten, so wird das Verfahren wie im ersten Ausführungsbeispiel mit den Schritten 26 bis 29 fortgesetzt, wobei die Berechnung im Schritt 26 gemäß Formel 2 erfolgt. Andernfalls wird das Verfahren neu gestartet.
Die Überdosierung kann im fünften Ausführungsbespiel alternativ auch erfolgen, indem auf die die Ammoniakmenge mNH3_soll, die zur Reduktion der vom Verbrennungsmotor 10 emittierten Stickoxide benötigt wird, ein Offset von vorliegend beispielsweise 20 mg/s addiert wird.
In einem sechsten Ausführungsbeispiel des Diagnoseverfahrens erfolgt zur Diagnose keine aktive Überdosierung, sondern lediglich eine aktive Dosierung. In dem Ablaufdiagramm gemäß 4 wird dann in Schritt 22 neben den allgemeinen Freigabebedingungen geprüft, ob die Bedingungen für eine Dosierung erfüllt sind. In Schritt 50 erfolgt anstelle der Überdosierung lediglich eine normale Dosierung. Die Dosiermenge wird in Schritt 24 aufintegriert und in Schritt 25 mit der Auswerteschwelle verglichen. Die Verfahrensschritte 26 bis 29 werden wie im zweiten Ausführungsbeispiel des Diagnoseverfahrens durchgeführt, wobei im Schritt 26 die Formel 4 verwendet wird, um die Speichereffizienz NH3_Eff zu berechnen.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102007040439 A1 [0005]

Claims

Diagnoseverfahren für einen SCR-Katalysator (12), in dem eine Speichereffizienz des SCR-Katalysators (12) aus einem Quotienten von zwei Integralen ermittelt wird (26), wobei - das erste Integral ein Integral einer Ammoniakmenge stromabwärts des SCR-Katalysators (12) ist, und - das zweite Integral ein Integral einer in den SCR-Katalysator (12) dosierten Ammoniakmenge oder einer in den SCR-Katalysator (12) überdosierten Ammoniakmenge ist.
Diagnoseverfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass es durchgeführt wird, wenn eine Ammoniak-Überdosierphase des SCR-Katalysators (12) erkannt wurde, wobei das zweite Integral ein Integral der in den SCR-Katalysator (12) überdosierten Ammoniakmenge ist.
Diagnoseverfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass es durchgeführt wird, wenn eine Ammoniak-Dosierphase des SCR-Katalysators (12) erkannt wurde, wobei das zweite Integral ein Integral der in den SCR-Katalysator (12) dosierten Ammoniakmenge ist.
Diagnoseverfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass es durchgeführt wird, wenn eine Ammoniak-Überdosierphase oder Ammoniak-Dosierphase über einen ersten Zeitraum (31) erkannt wurde, wobei das erste Integral und das zweite Integral jeweils über einen zweiten Zeitraum gebildet werden, welcher länger als der erste Zeitraum ist.
Diagnoseverfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass während seiner Durchführung eine aktive Ammoniak-Überdosierung in den SCR-Katalysator (12) erfolgt, wobei das zweite Integral ein Integral der in den SCR-Katalysator (12) überdosierten Ammoniakmenge ist.
Diagnoseverfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass während seiner Durchführung eine aktive Ammoniak-Dosierung in den SCR-Katalysator (12) erfolgt, wobei das zweite Integral ein Integral der in den SCR-Katalysator (12) dosierten Ammoniakmenge ist.
Diagnoseverfahren nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass es durchgeführt wird, wenn eine aktive Ammoniak-Überdosierung oder Ammoniak-Dosierung über einen ersten Zeitraum (31) vorgenommen wurde, wobei das erste Integral und das zweite Integral jeweils über einen zweiten Zeitraum gebildet werden, welcher länger als der erste Zeitraum ist.
Computerprogramm, welches eingerichtet ist, jeden Schritt des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 7 durchzuführen.
Maschinenlesbares Speichermedium, auf welchem ein Computerprogramm nach Anspruch 8 gespeichert ist.
Elektronisches Steuergerät (19), welches eingerichtet ist, um mittels eines Diagnoseverfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 7 einen SCR-Katalysator (12) zu diagnostizieren.