DE102007003547A1

DE102007003547A1 - Verfahren zur Diagnose eines eine Abgasbehandlungsvorrichtung enthaltenden Abgasbereichs einer Brennkraftmaschine und Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens

Info

Publication number: DE102007003547A1
Application number: DE102007003547A
Authority: DE
Inventors: Stefan Wickert; Jochen Schoenthaler
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2006-09-27
Filing date: 2007-01-24
Publication date: 2008-04-03
Anticipated expiration: 2027-01-25
Also published as: DE102007063940B4; DE102007003547B4

Abstract

Es werden ein Verfahren zur Diagnose eines Abgasbereichs (13) einer Brennkraftmaschine (10), der eine Abgasbehandlungsvorrichtung (16) enthält, die zum Konvertieren wenigstens einer unerwünschten Abgaskomponente vorgesehen ist, und eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens vorgeschlagen. Aus der stromaufwärts vor der Abgasbehandlungsvorrichtung (16) ermittelten Stromaufwärts-Abgaskomponente (AK_vK) und der stromabwärts nach der Abgasbehandlungsvorrichtung (16) anhand einer Messung ermittelten Stromabwärts-Abgaskomponente (AK_nK) wird ein Maß (eta_MW) für die gemittelte Konvertierung der Abgasbehandlungsvorrichtung (16) ermittelt, mit einem Schwellenwert (eta_MW_Lim, eta_MW_Lim_Sim) verglichen und bei einer Schwellenunterschreitung ein Fehlersignal (F) bereitgestellt.

Description

Stand der Technik
Die Erfindung geht aus von einem Verfahren zur Diagnose eines eine Abgasbehandlungsvorrichtung zum Konvertieren wenigstens einer unerwünschten Abgaskomponente enthaltenden Abgasbereichs einer Brennkraftmaschine und von einer Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach der Gattung der nebengeordneten Ansprüche.
Gegenstand der Erfindung sind auch ein Steuergerätprogramm sowie ein Steuergerät-Programmprodukt.
In der DE 44 26 020 A1 ist ein Verfahren beschrieben, bei dem die Funktionsfähigkeit eines in einem Abgasbereich einer Brennkraftmaschine angeordneten Katalysators überwacht wird. Die Überwachung wird anhand der Temperaturerhöhung durchgeführt, die durch die exotherme Umsetzung oxidierbarer Abgasbestandteile im Katalysator auftritt. Ermittelt werden zwei Temperatursignale, wobei das erste Temperatursignal auf einer Messung der Temperatur stromabwärts nach dem Katalysator beruht und das zweite Temperatursignal mit Hilfe eines Modells berechnet wird.
In der DE 103 58 195 A1 ist ein Verfahren zur Überwachung eines in einem Abgasbereich einer Brennkraftmaschine angeordneten Bauteils beschrieben, bei dem das Tiefpassverhalten, welches durch die Wärmekapazität des Bauteils be stimmt ist, überprüft wird durch eine Bewertung eines Maßes einer ersten Abgastemperatur, die vor dem zu überwachenden Bauteil auftritt, und einer zweiten Abgastemperatur, die von einem Temperatursensor nach dem zu überwachenden Bauteil erfasst wird. Das beschriebene Verfahren ermöglicht eine Überwachung des Bauteils, beispielsweise eines Katalysators und/oder eines Partikelfilters, auf eine Veränderung, die beispielsweise bei einer unzulässigen Manipulation – im Extremfall einem vollständigen Entfernen – aufgetreten sein kann. Die Überwachung erfolgt entweder im Rahmen von Kontrollen, die im Hinblick auf die Einhaltung von Abgasnormen durchgeführt werden müssen, oder während des normalen Betriebs der Brennkraftmaschine.
Aus der DE 10 2004 031 624 A1 sind ein Verfahren zum Betreiben eines zur Reinigung des Abgases einer Brennkraftmaschine verwendeten Katalysators und eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens bekannt geworden, die eine Steuerung oder Regelung eines Reagenzmittel-Füllstands im Katalysator auf einen vorgegebenen Speichersollwert vorsehen. Die gezielte Vorgabe des Speichersollwerts stellt einerseits sicher, dass in instationären Betriebszuständen der Brennkraftmaschine eine ausreichende Menge an Reagenzmittel zur möglichst vollständigen Beseitigung wenigstens einer unerwünschten Abgaskomponente zur Verfügung steht und dass andererseits ein Reagenzmittelschlupf vermieden wird. Beschrieben ist ein Modell des Katalysators, das den Reagenzmittel-Füllstand im Katalysator anhand des in den Katalysator einströmenden Reagenzmittelstroms, gegebenenfalls des in den Katalysator einströmenden NOx-Massenstroms, gegebenenfalls des den Katalysator verlassenden NOx-Massenstroms und gegebenenfalls eines Reagenzmittelschlupfs ermittelt.
In der DE 10 2005 014 662 A1 sind ein Verfahren zur Diagnose eines eine Abgasbehandlungsvorrichtung zum Konvertieren wenigstens einer unerwünschten Abgaskomponente enthaltenden Abgasbereichs einer Brennkraftmaschine und eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens beschrieben, bei denen ein Maß für die momentane Konvertierung der unerwünschten Abgaskomponente aus einer stromaufwärts vor der Abgasbehandlungsvorrichtung ermittelten und stromabwärts nach der Abgasbehandlungsvorrichtung gemessenen Abgaskomponente ermittelt wird. Als Abgaskomponente sind beispielsweise die NOx-Konzentration oder der NOx-Massenstrom vorgesehen. Sofern das Maß für die momentane Konvertierung einen Schwellenwert unterschreitet, der beispielsweise fest oder in Abhängigkeit von Betriebskenngrößen der Brennkraftmaschine und/oder Kenngrößen des Abgases vorgegeben sein kann, wird ein Fehlersignal bereitgestellt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur zuverlässigen Diagnose eines eine Abgasbehandlungsvorrichtung zum Konvertieren wenigstens einer unerwünschten Abgaskomponente enthaltenden Abgasbereichs einer Brennkraftmaschine und eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens anzugeben.
Offenbarung der Erfindung
Die erfindungsgemäße Vorgehensweise mit den Merkmalen des unabhängigen Verfahrensanspruchs weist den Vorteil auf, dass eine Mittelwertbildung bei der Ermittlung eines Maßes für die Konvertierung wenigstens einer unerwünschten Abgaskomponente die Zuverlässigkeit der Diagnose dadurch erhöht, dass transiente Vorgänge in der Brennkraftmaschine und im Abgasbereich sowie Störungen bei der Ermittlung bzw. Messung von Eingangsgrößen zur Ermittlung des Maßes für die Konvertierung das Ergebnis der Diagnose nicht verfälschen.
Die erfindungsgemäße Vorgehensweise ermöglicht eine Diagnose nicht nur der Abgasbehandlungsvorrichtung an sich, sondern darüber hinaus eine Diagnose des gesamten Abgasbereichs. Erkannt werden mechanische Defekte, die zur Folge haben, dass beispielsweise nicht der gesamte Abgasstrom durch die Abgasbehandlungsvorrichtung strömt. Sofern die Abgasbehandlungsvorrichtung einen Katalysator enthält, kann eine Aussage zur Funktionsfähigkeit der Katalysator-Beschichtung getroffen werden.
Die erfindungsgemäße Vorgehensweise ermöglicht insbesondere das Detektieren einer Manipulation im Abgasbereich wie beispielsweise die Verwendung eines Dummys in der Abgasbehandlungsvorrichtung oder die Verwendung eines Dummys als Abgasbehandlungsvorrichtung oder beispielsweise eine bewusst mangelhaft ausgeführte Beschichtung eines in der Abgasbehandlungsvorrichtung angeordneten Bauteils. Weiterhin kann das vollständige Fehlen der Abgasbehandlungsvorrichtung erkannt werden.
Sofern eine Dosierung eines Reagenzmittels beziehungsweise einer Vorstufe eines Reagenzmittels in den Abgasbereich der Brennkraftmaschine vorgesehen ist, welches ein in der Abgasbehandlungsvorrichtung angeordneter Katalysator für Konvertierungs-Reaktionen benötigt, können mit der erfindungsgemäßen Vorgehensweise Fehler bei der Dosierung erkannt werden.
Vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Vorgehensweise ergeben sich aus abhängigen Ansprüchen.
Eine Ausgestaltung sieht vor, dass die Ermittlung des gemittelten Maßes durchgeführt wird, bis eine vorgegebene Menge oder Masse der Stromaufwärts-Abgaskomponente oder der Stromabwärts-Abgaskomponente erreicht ist. Dadurch wird die Zeit für die Mittelwertbildung, die im Rahmen einer Integration durchgeführt wird, dynamisch an die aktuellen Emissionen der Brennkraftmaschine angepasst. Alternativ kann die Ermittlung des ermittelten Maßes über wenigstens ein vorgegebenes Zeitfenster vorgesehen sein.
Eine Ausgestaltung sieht vor, dass die Stromaufwärts-Abgaskomponente aus wenigstens einer Betriebsgröße der Brennkraftmaschine berechnet wird. Als Betriebsgröße können beispielsweise ein Maß für die Last der Brennkraftmaschine und/oder der angesaugte Luftstrom und/oder die Drehzahl und/oder eine Abgasrückführrate vorgesehen sein.
Gemäß einer Ausgestaltung ist vorgesehen, dass der Schwellenwert, mit welchem das gemittelte Maß für die Konvertierung der wenigstens einen unerwünschten Abgaskomponente verglichen wird, als modellbasierter Schwellenwert vorgegeben wird. Der modellbasierte Schwellenwert berücksichtigt insbesondere den aktuellen Betriebszustand des Katalysators, so dass Betriebszustände, in welchen der Katalysator seine volle Konvertierungs-Leistungsfähigkeit nicht erreichen kann, bei der Diagnose berücksichtigt werden können.
Eine Weiterbildung dieser Ausgestaltung sieht vor, dass der modellbasierte Schwellenwert anhand eines Modells der Abgasbehandlungsvorrichtung ermittelt wird, welches zumindest ein Maß für die Temperatur der Abgasbehandlungsvor richtung und/oder den Abgas-Massenstrom und/oder die Stromaufwärts-Abgaskomponente und/oder einen Reagenzmittel-Füllstand in der Abgasbehandlungsvorrichtung berücksichtigt.
Eine Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorgehensweise sieht vor, dass das gemittelte Maß für die Konvertierung nur ermittelt wird, wenn ein Freigabesignal vorliegt, welches zumindest von der Temperatur der Abgasbehandlungsvorrichtung und/oder dem Abgas-Massenstrom und/oder der Konzentration der Stromaufwärts-Abgaskomponente und/oder einem Dosiersignal für ein in den Abgasbereich einzubringendes Reagenzmittel und/oder wenigstens einer Betriebsgröße der Brennkraftmaschine wie beispielsweise dem Abgas-Massenstrom und/oder der Konzentration der Stromabwärts-Abgaskomponente und/oder einer Änderung, beispielsweise der zeitlichen Ableitung, wenigstens einer der genannten Größen abhängt. Insbesondere kann vorgesehen sein, dass die Diagnose nur durchgeführt oder eine bereits durchgeführte Diagnose nur gewertet wird, wenn ein Reagenzmittelschlupf einen vorgegebenen Schwellenwert nicht übersteigt. Die Diagnose sollte nur durchgeführt werden, wenn keine instationären Betriebszuständen der Brennkraftmaschine beziehungsweise keine instationären Betriebszuständen der Abgasbehandlungsvorrichtung vorliegen, es sei denn, die Bedingungen für die Diagnose werden dennoch erfüllt.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens betrifft ein Steuergerät, das zur Durchführung des Verfahrens speziell hergerichtet ist.
Das Steuergerät enthält vorzugsweise wenigstens einen elektrischen Speicher, in welchem die Verfahrensschritte als Steuergerätprogramm abgelegt sind.
Das erfindungsgemäße Steuergerätprogramm sieht vor, dass alle Schritte des erfindungsgemäßen Verfahrens ausgeführt werden, wenn es in einem Steuergerät abläuft.
Das erfindungsgemäße Steuergerät-Programmprodukt mit einem auf einem maschinenlesbaren Träger gespeicherten Programmcode führt das erfindungsgemäße Verfahren aus, wenn das Programm in einem Steuergerät ausgeführt wird.
Weitere vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Vorgehensweise ergeben sich aus weiteren abhängigen Ansprüchen. Ausführungsbei spiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.
Die Figur zeigt ein technisches Umfeld, in welchem ein erfindungsgemäßes Verfahren abläuft.
Die Figur zeigt eine Brennkraftmaschine 10, in deren Ansaugbereich 11 eine Lufterfassung 12 und in deren Abgasbereich 13 eine Dosiervorrichtung 14 mit einem Dosierventil 15, eine Abgasbehandlungsvorrichtung 16 mit einem Temperatursensor 17 und stromabwärts nach der Abgasbehandlungsvorrichtung 16 ein Abgassensor 18 angeordnet sind.
Im Abgasbereich 13 tritt ein Abgas-Massenstrom ms_Abg auf. Stromaufwärts vor der Abgasbehandlungsvorrichtung 16 treten eine Stromaufwärts-Abgaskomponente AK_vK, eine Konzentration NOx_vK der Stromaufwärts-Abgaskomponente AK_vK sowie ein Massenstrom ms_NOx_vK der Stromaufwärts-Abgaskomponente AK_vK und stromabwärts nach der Abgasbehandlungsvorrichtung 16 eine Stromabwärts-Abgaskomponente AK_nK, eine Konzentration NOx_nK der Stromabwärts-Abgaskomponente AK_nK sowie ein Massenstrom ms_NOx_nK der Stromabwärts-Abgaskomponente AK_nK auf.
Die Lufterfassung 12 stellt einem Steuergerät 20 ein Luftsignal ms_L, die Brennkraftmaschine 10 eine Drehzahl n, der Temperatursensor 17 ein Temperatur-Messsignal te_Kat_Mes und der Abgassensor 18 ein Abgas-Messsignal s_Abg_Mes zur Verfügung.
Das Steuergerät 20 stellt einer Kraftstoff-Zumessvorrichtung 21 ein Kraftstoffsignal m_K und dem Dosierventil 15 ein Dosiersignal s_DV zur Verfügung.
Das Steuergerät 20 enthält eine Größen-Ermittlung 30, welcher ein Maß Md für die Last der Brennkraftmaschine 10, das Luftsignal ms_L, die Drehzahl n, eine Abgasrückführrate agr sowie gegebenenfalls weitere, nicht näher bezeichnete Größen zur Verfügung gestellt werden und welche einen berechneten Abgas-Massenstrom ms_Abg_Sim, eine berechnete Konzentration NOx_vK_Sim der Stromaufwärts-Abgaskomponente AK_vK, einen berechneten Massenstrom ms_NOx_vK_Sim der Stromaufwärts-Abgaskomponente AK_vK sowie das Kraftstoffsignal m_K bereitstellt.
Das Steuergerät 20 enthält eine Dosiersignal-Festlegung 31, welcher der Massenstrom ms_NOx_vK der Stromaufwärts-Abgaskomponente AK_vK, ein Maß te_Kat für die Temperatur der Abgasbehandlungsvorrichtung 16, das Abgas-Messsignal s_Abg_Mes sowie weitere, nicht näher bezeichnete Größen zur Verfügung gestellt werden und welche das Dosiersignal s_DV bereitstellt.
Das Steuergerät 20 enthält eine Freigabe-Ermittlung 32, welcher die Temperatur te_Kat der Abgasbehandlungsvorrichtung 16, der Abgas-Massenstrom ms_Abg, die Konzentration NOx_vK der Stromaufwärts-Abgaskomponente AK_vK, das Dosiersignal s_DV, eine Betriebsgröße BG_Bkm der Brennkraftmaschine 10, ein Zeitfenster ti_Mit, die Konzentration NOx_vK der Stromabwärts-Abgaskomponente AK_nK sowie ein stromabwärts nach der Abgasbehandlungsvorrichtung 16 auftretender Reagenzmittelschlupf NH3 zur Verfügung gestellt werden und welche ein Freigabesignal FG bereitstellt.
Das Steuergerät 20 enthält eine Konvertierungs-Mittelwert-Ermittlung 33, welcher die Massenströme ms_NOx_vK, ms_NOx_nK der Stromaufwärts- und Stromabwärts-Abgaskomponente AK_vK, AK_nK, das Freigabesignal FG sowie eine Verzögerungszeit ti_VZ zur Verfügung gestellt werden und welche einen Konvertierungs-Mittelwert eta_MW bereitstellt, der einem Vergleicher 34 zur Verfügung gestellt wird, dem weiterhin ein Schwellenwert eta_MW_Lim zur Verfügung gestellt wird und welcher ein Fehlersignal F bereitstellt.
Das Steuergerät 20 enthält weiterhin eine Schwellenwert-Festlegung 35, welcher das Maß te_Kat für die Temperatur der Abgasbehandlungsvorrichtung 16, der Abgas-Massenstrom ms_Abg, der Massenstrom ms_NOx_vK der Stromaufwärts-Abgaskomponente AK_vK sowie ein Reagenzmittel-Füllstand m_Rea zur Verfügung gestellt werden und welche einen, vom Betriebszustand der Abgasbehandlungsvorrichtung 16 abhängigen modellbasierten Schwellenwert eta_MW_Lim_Sim bereitstellt.
Das erfindungsgemäße Verfahren läuft folgendermaßen ab:
Die Größen-Ermittlung 30 ermittelt das Kraftstoffsignal m_K vorzugsweise in Abhängigkeit vom Maß Md für die Last der Brennkraftmaschine 10. Als Maß Md für die Last der Brennkraftmaschine 10 ist beispielsweise die Stellung eines nicht näher gezeigten Fahrpedals vorgesehen, sofern die Brennkraftmaschine 10 als Antrieb in einem Kraftfahrzeug vorgesehen ist. Als Maß Md für die Last der Brennkraftmaschine 10 kann weiterhin ein von der Brennkraftmaschine 10 aufzubringendes Drehmoment oder ein bereitgestelltes Drehmoment herangezogen werden. Zusätzlich können das Luftsignal ms_L und/oder die Drehzahl n und/oder die Abgasrückführrate agr berücksichtigt werden.
Das Abgas der Brennkraftmaschine 10 enthält zumindest eine unerwünschte Abgaskomponente, welche die Abgasbehandlungsvorrichtung 16 vermindern soll. Solche unerwünschten Abgaskomponenten sind beispielsweise CO, HO, NOx, SOx und/oder Partikel. In der folgenden Beschreibung wird exemplarisch auf die Verminderung der NOx-Emissionen der Brennkraftmaschine 10 eingegangen. Die Stromaufwärts-Kenngrößen des Abgases sind deshalb die Stromaufwärts-NOx-Konzentration NOx_vK sowie der Stromaufwärts-NOx-Massenstrom ms_NOx_vK und die Stromabwärts-Kenngrößen des Abgases sind die Stromabwärts-NOx-Konzentration NOx_nK sowie der Stromabwärts-NOx-Massenstrom ms_NOx_nK.
Zur Konvertierung der NOx-Emissionen ist ein Katalysator, insbesondere ein NOx-Speicherkatalysator geeignet, der in der Abgasbehandlungsvorrichtung 16 angeordnet ist. Im Ausführungsbeispiel wird alternativ davon ausgegangen, dass der in der Abgasbehandlungsvorrichtung 16 angeordnete Katalysator ein SCR-Katalysator (Selective-Catalytic-Reduction) ist, der das im Abgas enthaltene NOx mit einem Reagenzmittel konvertiert. Als Reagenzmittel kann Ammoniak vorgesehen sein, das beispielsweise aus einer mit der Dosiervorrichtung 14 in den Abgasbereich 13 eingebrachten Harnstoff-Wasser-Lösung als Vorstufe des Reagenzmittels erhalten wird, wobei das vom Dosiersignal s_DV angesteuerte Dosierventil 15 die Dosiermenge bestimmt.
Das Dosiersignal s_DV legt die Dosiersignal-Festlegung 31 vorzugsweise in Abhängigkeit vom Stromaufwärts-NOx-Massenstrom ms_NOx_vK fest. Weiterhin kann die Temperatur te_Kat berücksichtigt werden, welche zumindest ein Maß für die Temperatur des (SCR-)Katalysators widerspiegelt.
Weiterhin kann das Abgas-Messsignal s_Abg_Mes berücksichtigt werden, welches der NOx-empfindliche Abgassensor 18 bereitstellt, das zumindest ein Maß für die Stromabwärts-NOx-Konzentration NOx_nK ist.
Zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist vorgesehen, die Konzentration NOx_vK der Stromaufwärts-Abgaskomponente AK_vK und die Konzentration NOx_nK der Stromabwärts-Abgaskomponente AK_nK und/oder den Massenstrom ms_NOx_vK der Stromaufwärts-Abgaskomponente AK_vK und den Massenstrom ms_NOx_nK der Stromabwärts-Abgaskomponente AK_nK zu ermitteln.
Die Stromaufwärts-NOx-Konzentration NOx_vK kann von einem weiteren stromaufwärts vor der Abgasbehandlungsvorrichtung 16 angeordneten NOx-empfindlichen Abgassensor gemessen werden. Im gezeigten Ausführungsbeispiel wird davon ausgegangen, dass dem weiteren Verfahren die von der Größen-Ermittlung 30 bereitgestellte berechnete Stromaufwärts-NOx-Konzentration NOx_vK_Sim und/oder der berechnete Stromaufwärts-NOx-Massenstrom ms_NOx_vK_Sim zugrunde gelegt werden.
Die Konvertierungs-Mittelwert-Ermittlung 33 ermittelt das Maß eta_MW für die gemittelte Konvertierung in Abhängigkeit vom Stromaufwärts-NOx-Massenstrom ms_NOx_vK und vom Stromabwärts-NOx-Massenstrom ms_NOx_nK. Vorzugsweise ermittelt die Konvertierungs-Mittelwert-Ermittlung 33 das Maß eta_MW für den gemittelten Wirkungsgrad. Der gemittelte Wirkungsgrad ergibt sich aus der Differenz der in die Abgasbehandlungsvorrichtung 16 einströmenden und der aus der Abgasbehandlungsvorrichtung 16 ausströmenden Abgaskomponente AK_vK, AK_nK geteilt durch die einströmende Abgaskomponente AK_vK, betrachtet über einen bestimmten Zeitraum. Zugrunde gelegt werden können die Konzentrationen NOx_vK, NOx_nK oder die Absolutwerte wie die Massenströme ms_NOx_vK, ms_NOx_nK oder die Volumenströme.
Anstelle der Ermittlung des Wirkungsgrads kann die Konvertierungs-Mittelwert-Ermittlung 33 Absolutgrößen, wie beispielsweise die Differenz der Massenströme ms_NOx_vK, ms_NOx_nK oder der Volumenströme NOx-Konzentrationen der Ermittlung des Maßes eta_MW für die gemittelte Konvertierung der wenigstens einen unerwünschten Abgaskomponente zugrunde legen.
Vorzugsweise wird in der Konvertierungs-Mittelwert-Ermittlung 33 eine Zeitverzögerung ti_VZ zum Verzögern der stromaufwärts vor der Abgasbehandlungsvorrichtung 16 gemessenen Abgaskomponente vorgesehen, um die Laufzeit der Abgaskomponente im Abgasbereich 13 berücksichtigen zu können.
Die Konvertierungs-Mittelwert-Ermittlung 33 ist nur aktiv, wenn das Freigabesignal FG vorliegt. Das von der Freigabe-Ermittlung 32 bereitgestellte Freigabesignal FG wird zweckmäßigerweise nur dann bereitgestellt, wenn keine instationären Betriebszustände der Brennkraftmaschine 10 und/oder keine instationären Betriebszustände der Abgasbehandlungsvorrichtung 16 vorliegen.
Das Freigabesignal FG wird beispielsweise in Abhängigkeit von der Temperatur te_Kat der Abgasbehandlungsvorrichtung 16 und/oder dem Abgas-Massenstrom ms_Abg und/oder der Stromaufwärts-NOx-Konzentration NOx_vK und/oder dem Dosiersignal s_DV und/oder der wenigstens einen Betriebsgröße BG_Bkm der Brennkraftmaschine 10 und/oder der Stromabwärts-NOx-Konzentration NOx_nK und/oder eine Änderung, beispielsweise die zeitliche Ableitung, wenigstens einer der genannten Größen bereitgestellt.
Weiterhin wird das Freigabesignal FG insbesondere in Abhängigkeit von einem gegebenenfalls auftretenden Reagenzmittelschlupf NH3 festgelegt, der beispielsweise mittels eines als NOx-Sensor ausgestalteten Abgassensors 18 mit einer bekannten Querempfindlichkeit gegenüber dem Reagenzmittel oder beispielsweise mittels eines speziellen, auf das Reagenzmittel abgestimmten Abgassensors bereitgestellt wird.
Weiterhin kann berücksichtigt werden, ob das Dosiersignal s_DV überhaupt vorliegt und eine Dosierung freigegeben ist.
Weiterhin können die Stromabwärts-Abgas-Konzentration und/oder deren zeitliche Ableitung sowie der Stromabwärts-Abgas-Massenstrom und/oder dessen zeitliche Ableitung bewertet werden, um sicherzustellen, dass der Abgassensor 18 die betreffende Abgaskomponente überhaupt detektieren kann.
Weiterhin kann eine Überprüfung in der Dosiersignal-Festlegung 31 vorgesehen sein, ob eine Fehladaption der Dosierung vorliegt.
Weiterhin kann eine Überprüfung vorgesehen sein, ob eine ausreichend hohe Umgebungstemperatur vorliegt, die einen Einfluss auf die im Abgasbereich 13 auftretenden Temperaturgradienten hat. Überprüft werden kann weiterhin, ob ein ausreichender Umgebungsluftdruck vorliegt, damit eine gegebenenfalls berechnete Roh-Emission der Brennkraftmaschine 10 in der Größen-Ermittlung 30 wenigstens näherungsweise richtig berechnet wird.
Die genannten Größen können daraufhin überprüft werden, ob die Größen oder davon abgeleitete Größen innerhalb von vorgegebenen Toleranzbändern liegen oder Grenzwerte über- beziehungsweise unterschreiten. Nur dann, wenn dies der Fall ist, wird das Freigabesignal FG bereitgestellt.
Die Mittelwertbildung kann beispielsweise innerhalb des vorgegebenen Zeitraums ti_Mit erfolgen, das beispielsweise auf eine im Minutenbereich liegende Dauer festgelegt werden kann. Der Zeitraum ti_Mit kann mehrere separate Zeitfenster umfassen. Vorzugsweise erfolgt die Mittelwertbildung solange, bis eine vorgegebene Menge oder Masse der unerwünschten Stromaufwärts-Abgaskomponente AK_vK oder eine vorgegebene Menge oder Masse der unerwünschten Stromabwärts-Abgaskomponente AK_nK erreicht ist. Wenn das Kriterium zum Beenden der Mittelwertbildung erreicht ist, stellt die Konvertierungs-Mittelwert-Ermittlung 33 Maß eta_MW für die gemittelte Konvertierung bereit.
Der Schwellenwert eta_MW_Lim für den Konvertierungs-Mittelwert, mit welchem der berechnete Konvertierungs-Mittelwert eta_MW im Vergleicher 34 verglichen wird, kann im einfachsten Fall als Festwert vorgegeben sein. Zweckmäßigerweise hängt der Schwellenwert eta_MW_Lim von wenigstens einer Betriebsgröße BG_Bkm der Brennkraftmaschine 10 und/oder einer Kenngröße ms_Abg, NOx_vK, ms_NOx_vK, NOx_nK, ms_NOx_nK des Abgases und/oder einer Änderung, beispielsweise der zeitlichen Ableitung, wenigstens einer der genannten Größen ab. Weiterhin kann der Schwellenwert eta_MW_Lim von wenigstens einer Betriebsgröße der Abgasbehandlungsvorrichtung 16 abhängen. Als Betriebsgröße der Abgasbehandlungsvorrichtung 16 kann beispielsweise die Temperatur eines in der Abgasbehandlungsvorrichtung 16 enthaltenen SCR-Katalysators herangezogen werden.
Gemäß einer Ausgestaltung ist vorgesehen, dass der Schwellenwert eta_MW_Lim dem modellbasierten Schwellenwert eta_MW_Lim_Sim entsprechen soll. Damit können die unterschiedlichen Betriebszustände der Abgasbehandlungsvorrichtung 16, insbesondere die Betriebszustände eines in der Abgasbehandlungsvorrichtung 16 enthaltenen Katalysators bei der Vorgabe des Schwellenwerts eta_MW_Lim berücksichtigt werden.
Sofern der berechnete Konvertierungs-Mittelwert eta_MW den Schwellenwert eta_MW_Lim beziehungsweise den modellbasierten Schwellenwert eta_MW_Lim_Sim unterschreitet, stellt der Vergleicher 34 das Fehlersignal F bereit. Das Fehlersignal F sagt aus, dass ein Fehler im Abgasbereich 13 aufgetreten ist. Ein Fehler kann beispielsweise dadurch entstehen, dass die Strömung des Abgases im Abgasbereich 13 durch die Abgasbehandlungsvorrichtung 16 zumindest teilweise unterbrochen ist. Dies kann beispielsweise durch ein defektes Auspuffrohr zwischen der Brennkraftmaschine 10 und der Abgasbehandlungsvorrichtung 16 auftreten.
Eine weitere Fehlermöglichkeit kann in der Abgasbehandlungsvorrichtung 16 vorliegen. Beispielsweise kann sich eine Reinigungswirkung der Abgasbehandlungsvorrichtung 16 hinsichtlich der wenigstens einen unerwünschte Abgaskomponente im Laufe der Zeit verschlechtert haben.
Eine andere Möglichkeit, welche das erfindungsgemäße Verfahren mit hoher Zuverlässigkeit detektiert, beruht auf einem illegalen Eingriff in den Abgasbereich 13, der beispielsweise darin bestehen kann, dass anstelle einer ordnungsgemäßen Abgasbehandlungsvorrichtung 16 lediglich ein Dummy eingebaut wurde o der dass eine Beschichtung beispielsweise eines in der Abgasbehandlungsvorrichtung 16 angeordneten Katalysators bewusst minderwertig ausgeführt wurde.
Ein weiterer Fehler kann bei der Dosierung des Reagenzmittels bzw. der Vorstufe des Reagenzmittels in den Abgasbereich 13 auftreten, der mit der erfindungsgemäßen Vorgehensweise detektierbar ist.
Eine andere Fehlermöglichkeit besteht darin, dass das vom Abgassensor 18 bereitgestellte Abgas-Messsignal s_Abg_Mes, beispielsweise die Stromabwärts-NOx-Konzentration NOx_nK fehlerhaft ist.
Das Fehlersignal F kann beispielsweise zur Anzeige gebracht werden, um einem Fahrer eines Kraftfahrzeugs einen erforderlichen Werkstattaufenthalt zu signalisieren. Das Fehlersignal F wird vorzugsweise in einen nicht näher gezeigten Fehlerspeicher hinterlegt und/oder zum Starten von weiteren Diagnosen herangezogen.
Die erfindungsgemäße Vorgehensweise ist nicht auf eine katalytisch unterstützte Reinigung von Abgasen beschränkt. Die unerwünschte Abgaskomponente kann gleichermaßen Partikel betreffen, die in einem Partikelfilter gesammelt werden, welcher in der Abgasreinigungsvorrichtung 16 enthalten ist.

Claims

Verfahren zur Diagnose eines Abgasbereichs (13) einer Brennkraftmaschine (10), der eine Abgasbehandlungsvorrichtung (16) enthält, die zum Konvertieren wenigstens einer unerwünschten Abgaskomponente vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass aus der stromaufwärts vor der Abgasbehandlungsvorrichtung (16) ermittelten Stromaufwärts-Abgaskomponente (AK_vK) und der stromabwärts nach der Abgasbehandlungsvorrichtung (16) anhand einer Messung ermittelten Stromabwärts-Abgaskomponente (AK_nK) ein Maß (eta_MW) für die gemittelte Konvertierung der Abgasbehandlungsvorrichtung (16) ermittelt, mit einem Schwellenwert (eta_MW_Lim, eta_MW_Lim_Sim) verglichen und bei einer Schwellenunterschreitung ein Fehlersignal (F) bereitgestellt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Ermittlung des gemittelten Maßes (eta_MW) durchgeführt wird, bis eine vorgegebene Masse/Menge der Stromaufwärts-Abgaskomponente (AK_vK) oder der Stromabwärts-Abgaskomponente (AK_nK) erreicht ist.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Ermittlung des gemittelten Maßes (eta_MW) über wenigstens einen Zeitraum (ti_Mit) vorgesehen ist.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass dem gemittelten Maß (eta_MW) für die Konvertierung die Konzentrationen (NOx_vK, NOx_nK) der Stromaufwärts-Abgaskomponente (AK_vK)/Stromabwärts-Abgaskomponente (AK_nK) und/oder die Massenströme/Volumenströme (ms_NOx_vK, ms_NOx_nK) der Stromaufwärts-Abgaskomponente (AK_vK)/Stromabwärts-Abgaskomponente (AK_nK) zugrunde gelegt werden.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Stromaufwärts-Abgaskomponente (AK_vK) aus wenigstens einer Betriebsgröße (BG_Bkm) der Brennkraftmaschine (10) berechnet wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Schwellenwert (eta_MW_Lim) als modellbasierter Schwellenwert (eta_MW_Lim_Sim) vorgegeben wird.
Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der modellbasierte Mittelwert (eta_MW_Lim_Sim) anhand eines Modells der Abgasbehandlungsvorrichtung (16) ermittelt wird, welches zumindest ein Maß für die Temperatur (te_Kat) der Abgasbehandlungsvorrichtung (16) und/oder den Abgasmassenstrom (ms_Abg) und/oder die Konzentration (NOx_vK) und/oder der Massenstrom (ms_NOx_vK) der Stromaufwärts-Abgaskomponente (AK_vK) und/oder einen Reagenzmittel-Füllstand (m_Rea) in der Abgasbehandlungsvorrichtung (16) und/oder eine Änderung wenigstens einer dieser Größen berücksichtigt.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Maß (eta_MW) für die mittlere Konvertierung nur ermittelt wird, wenn ein Freigabesignal (FG) vorliegt, welches zumindest vom Maß für die Temperatur (te_Kat) der Abgasbehandlungsvorrichtung (16) und/oder einem Maß für eine Änderung der Temperatur (te_Kat) der Abgasbehandlungsvorrichtung (16) und/oder dem Abgas-Massenstrom (ms_Abg) und/oder der Konzentration (NOx_vK) und/oder dem Massenstrom (ms_NOx_vK) der Stromaufwärts-Abgaskomponente (AK_vK) und/oder einem Dosiersignal (s_DV) für ein in den Abgasbereich (13) einzubringendes Reagenzmittel und/oder wenigstens einer Betriebsgröße (BG_Bkm) der Brennkraftmaschine (10) und/oder der Konzentration (NOx_nK) und/oder dem Massenstrom (ms_NOx_nK) der Stromabwärts-Abgaskomponente (AK_nK) und/oder einem Reagenzmittelschlupf (NH3) und/oder einer Änderung wenigstens einer dieser Größen abhängt.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Ermittlung des Maßes (eta_MW) für die gemittelte Konvertierung eine Verzögerungszeit (ti_VZ) berücksichtigt wird, welche die Laufzeit des Abgases im Abgasbereich (13) berücksichtigt.
Vorrichtung zur Diagnose eines Abgasbereichs (13) einer Brennkraftmaschine (10), der eine Abgasbehandlungsvorrichtung (16) enthält, die zum Konvertieren wenigstens einer unerwünschten Abgaskomponente vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche hergerichtetes Steuergerät (20) vorgesehen ist.
Steuergerätprogramm, das alle Schritte eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 9 ausführt, wenn es in einem Steuergerät (20) abläuft.
Steuergerät-Programmprodukt mit einem auf einem maschinenlesbaren Träger gespeicherten Programmcode zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wenn das Programm in einem Steuergerät (20) ausgeführt wird.