DE102011113552A1

DE102011113552A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Überwachen eines Reduktionsmittelinjektionssystems in einem Abgasnachbehandlungssystem

Info

Publication number: DE102011113552A1
Application number: DE102011113552A
Authority: DE
Inventors: Yue-Yun Wang; Stephen Paul Levijoki
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2010-09-20
Filing date: 2011-09-15
Publication date: 2012-03-22
Anticipated expiration: 2031-09-16
Also published as: CN102410071B; CN102410071A; US20120067031A1; US8776503B2; DE102011113552B4

Abstract

Ein Reduktionsmittelinjektor ist derart konfiguriert, dass er ein Reduktionsmittel in einen Abgaszustrom einer Brennkraftmaschine stromaufwärts einer Vorrichtung für selektive katalytische Reduktion abgibt. Der Reduktionsmittelinjektor eines Reduktionsmittelinjektionssystems wird durch Erzeugen von Injektorpulsbreitenanweisungen, die einem vorgeschriebenen Reduktionsmitteldurchfluss entsprechen, Überwachen der Injektorpulsbreitenanweisungen, Verifizieren, dass der vorgeschriebene Reduktionsmitteldurchfluss den Injektorpulsbreitenanweisungen entspricht, Überwachen eines Fluiddrucks in dem Reduktionsmittelinjektionssystem, Schätzen einer ersten injizierten Menge des Reduktionsmittels entsprechend den Injektorpulsbreitenanweisungen, Schätzen einer zweiten injizierten Menge des Reduktionsmittels entsprechend dem Fluiddruck in dem Reduktionsmittelinjektionssystem und Vergleichen der ersten und zweiten injizierten Menge des Reduktionsmittels überwacht.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Diese Offenbarung betrifft allgemein Abgasnachbehandlungssysteme für Brennkraftmaschinen.
HINTERGRUND
Die Anmerkungen in diesem Abschnitt stellen lediglich Hintergrundinformation in Verbindung mit der vorliegenden Offenbarung dar und brauchen keinen Stand der Technik zu bilden.
Bekannte Maschinensteuerstrategien zur Verbesserung der Kraftstoffwirtschaftlichkeit und Reduktion des Kraftstoffverbrauchs in Brennkraftmaschinen umfassen einen Betrieb bei einem mageren Luft/Kraftstoff-Verhältnis. Dies umfasst Maschinen, die derart konfiguriert sind, in Kompressionszündungs- oder Magerverbrennungs-Funkenzündungsverbrennungsmoden zu arbeiten. Maschinen, die mit mageren Luft/Kraftstoff-Verhältnissen arbeiten, können erhöhte Verbrennungstemperaturen aufweisen, was zu erhöhten NOx-Emissionen führt.
Ein bekanntes Abgasnachbehandlungssystem und eine Steuerstrategie zum Regulieren und Reduzieren von NOx-Emissionen umfassen ein Reduktionsmittelinjektionssteuersystem sowie eine zugeordnete Vorrichtung für reduktionsmittelselektive katalytische Reduktion. Das Reduktionsmittelinjektionssteuersystem injiziert ein Reduktionsmittel, z. B. Harnstoff, in einen Abgaszustrom stromaufwärts einer Vorrichtung für ammoniakselektive katalytische Reduktion, um NOx-Moleküle zu Stickstoff und Sauerstoff zu reduzieren. Bekannte Vorrichtungen für ammoniakselektive katalytische Reduktion zersetzen Harnstoff zu Ammoniak, und der Ammoniak reagiert mit den NOx-Molekülen in der Anwesenheit eines Katalysators, um Stickstoff zu erzeugen. Eine gewisse Menge von Ammoniak kann in der Vorrichtung für ammoniakselektive katalytische Reduktion gespeichert werden, was eine fortgesetzte Reduktion der NOx-Moleküle ermöglicht, wenn das Harnstoffinjektionssteuersystem nicht in der Lage ist, eine gesteuerte Menge an Harnstoff abzugeben.
Bekannte Steuersysteme umfassen ein Abgeben von Reduktionsmittel mit einer Rate, die Konzentrationen von Maschinenausgangs-NOx-Emissionen entspricht, um eine NOx-Reduktion ohne Verwendung übermäßiger Mengen an Reduktionsmittel zu erreichen, d. h. Abgabe von Reduktionsmittel bei einem stöchiometrischen Verhältnis von Reduktionsmittel/NOx.
ZUSAMMENFASSUNG
Ein Reduktionsmittelinjektor ist derart konfiguriert, dass er ein Reduktionsmittel in einen Abgaszustrom einer Brennkraftmaschine stromaufwärts einer Vorrichtung für selektive katalytische Reduktion abgibt. Der Reduktionsmittelinjektor eines Reduktionsmittelinjektionssystem wird überwacht durch Erzeugen von Injektorpulsbreitenanweisungen, die einem vorgeschriebenen Reduktionsmitteldurchfluss entsprechen, Überwachen der Injektorpulsbreitenanweisungen, Verifizieren, dass der vorgeschriebene Reduktionsmitteldurchfluss den Injektorpulsbreitenanweisungen entspricht, Überwachen eines Fluiddrucks in dem Reduktionsmittelinjektionssystem, Schätzen einer ersten injizierten Menge des Reduktionsmittels entsprechend der Injektorpulsbreitenanweisungen, Schätzen einer zweiten injizierten Menge des Reduktionsmittels entsprechend dem Fluiddruck in dem Reduktionsmittelinjektionssystem, und Vergleichen der ersten und zweiten injizierten Menge an Reduktionsmittel.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Es werden nun ein oder mehrere Ausführungsformen nur beispielhaft unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben, in welchen:
1 ein schematisches Schaubild eines Maschinen- und Abgasnachbehandlungssystems gemäß der vorliegenden Offenbarung ist;
2 ein schematisches Schaubild eines Harnstoffinjektionssystems für ein Abgasnachbehandlungssystem gemäß der vorliegenden Offenbarung ist;
3 graphisch Daten, die dem Betrieb eines beispielhaften Reduktionsmittelinjektionssystems zugeordnet sind und einen Reduktionsmittelmassendurchfluss und eine zeitkorrelierte Messung des Drucks aufweisen, gemäß der vorliegenden Offenbarung zeigt;
4 graphisch eine erste und zweite Schätzung der injizierten Menge an Reduktionsmittel, die als eine Funktion der verstrichenen Zeit für ein beispielhaftes System aufgetragen ist, gemäß der vorliegenden Offenbarung zeigt; und
5 graphisch einen Injektorbetriebszyklus und einen entsprechenden Reduktionsmitteldruck, der als eine Funktion der verstrichenen Zeit für ein beispielhaftes System aufgetragen ist, gemäß der vorliegenden Offenbarung zeigt.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
Nun Bezug nehmend auf die Zeichnungen, in denen das Gezeigte nur dem Zweck der Veranschaulichung gewisser beispielhafter Ausführungsformen und nicht dem Zweck der Beschränkung derselben dient, veranschaulicht 1 schematisch eine Brennkraftmaschine 10, ein Nachbehandlungssystem 45 und ein begleitendes Steuersystem, das ein Steuermodul 5 aufweist, das gemäß einer Ausführungsform der Offenbarung aufgebaut worden ist. Eine beispielhafte Brennkraftmaschine 10 ist eine Viertakt-Brennkraftmaschine mit mehreren Zylindern und Direktinjektion, der hauptsächlich bei einem mageren Luft/Kraftstoff-Verhältnis arbeitet. Die beispielhafte Maschine 10 kann eine Kompressionszündungsmaschine, eine funkengezündete Direktinjektionsmaschine oder andere Maschinenkonfigurationen aufweisen, die unter Verwendung eines Verbrennungszyklus arbeiten, der einen Magerbetrieb aufweist.
Die Maschine 10 ist mit verschiedenen Erfassungsvorrichtungen ausgestattet, die einen Maschinenbetrieb überwachen, einschließlich einem Abgassensor 42, der derart konfiguriert ist, den Abgaszustrom zu überwachen. Der Abgassensor 42 ist bevorzugt eine Vorrichtung, die derart konfiguriert ist, ein Signal zu erzeugen, das mit einem Luft/Kraftstoff-Verhältnis des Abgaszustroms korrelierbar ist, aus dem der Sauerstoffgehalt bestimmt werden kann. Alternativ oder zusätzlich kann der Abgassensor 42 eine Vorrichtung sein, die derart konfiguriert ist, ein Signal zu erzeugen, das mit einer NOx-Konzentration in dem Abgaszustrom korrelierbar ist. Alternativ dazu kann eine virtuelle Erfassungsvorrichtung, die als ein Algorithmus in dem Steuermodul 5 ausgeführt wird, als ein Ersatz für den Abgassensor 42 verwendet werden, wobei eine NOx-Konzentration in dem Abgaszustrom auf Grundlage von Maschinenbetriebsbedingungen geschätzt wird, einschließlich Maschinendrehzahl, Kraftstoffmassenlieferrate und andere Faktoren. Die Maschine 10 ist bevorzugt mit einem Luftmassenströmungssensor ausgestattet, um eine Ansaugluftströmung zu messen, aus der die Abgasluftmassenströmung bestimmt werden kann. Alternativ oder in Kombination dazu kann ein Algorithmus ausgeführt werden, um eine Luftmassenströmung durch die Maschine 10 auf Grundlage einer Maschinendrehzahl, eines Hubraums und eines Volumenwirkungsgrades zu bestimmen.
Das Steuersystem weist das Steuermodul 5 auf, das signaltechnisch mit einer Mehrzahl von Erfassungsvorrichtungen verbunden ist, die derart konfiguriert sind, die Maschine 10, den Abgaszustrom und das Abgasnachbehandlungssystem 45 zu überwachen. Das Steuermodul 5 ist funktional mit Aktuatoren der Maschine 10 und des Abgasnachbehandlungssystems 45 verbunden. Das Steuersystem führt Steuerschemata aus, bevorzugt einschließlich Steueralgorithmen und Kalibrierungen, die in dem Steuermodul 5 gespeichert sind, um die Maschine 10 und das Abgasnachbehandlungssystem 45 zu steuern. Im Betrieb überwacht das Steuersystem einen Betrieb der Brennkraftmaschine 10 und des Abgasnachbehandlungssystems 45 und steuert ein Reduktionsmittelinjektionssystem 40, das ein Reduktionsmittelliefersystem 30 aufweist, das fluidtechnisch mit einem Reduktionsmittelinjektor 55 über ein Rohr 57 gekoppelt ist, wie hier beschrieben ist. Das Steuersystem führt ein oder mehrere Steuerschemata aus, um die Maschine 10 so zu steuern, dass eine Regeneration des Abgasnachbehandlungssystems 45 bewirkt wird.
Steuermodul, Modul, Controller, Steuereinheit, Prozessor und ähnliche Begriffe bezeichnen jegliche geeignete oder verschiedene Kombinationen aus einem oder mehreren von anwendungsspezifischer/n integrierte(n) Schaltung(en) (ASIC), elektronischer Schaltung(en), Zentralverarbeitungseinheit(en) (bevorzugt Mikroprozessor(en)) und zugeordnetem Speicher und Speicherung (Nurlese, programmierbarer Nurlese, Direktzugriff, Festplatte, etc.), die eine oder mehrere Software- oder Firmwareprogramme ausführen, kombinatorische Logikschaltung(en), Eingabe/Ausgabe-Schaltung(en) und -vorrichtungen, geeignete Signalkonditionierungs- und Pufferschaltung und andere geeignete Komponenten, um die beschriebene Funktionalität bereitzustellen. Das Steuermodul weist Steueralgorithmen auf, die residente Softwareprogrammanweisungen und Kalibrierungen umfassen, die im Speicher gespeichert sind und zum Bereitstellen der erwünschten Funktionen ausgeführt werden. Die Algorithmen werden bevorzugt während voreingestellter Schleifenzyklen ausgeführt. Die Algorithmen werden, wie durch eine Zentralverarbeitungseinheit, ausgeführt und dienen dazu, um Eingaben von Erfassungsvorrichtungen und anderen vernetzten Steuermodulen zu überwachen und Steuer- und Diagnoseroutinen zur Steuerung des Betriebs von Aktuatoren auszuführen. Schleifenzyklen können in regelmäßigen Intervallen, beispielsweise alle 3,125, 6,25, 12,5, 25 und 100 Millisekunden während des laufenden Maschinen- und Fahrzeugbetriebs ausgeführt werden. Alternativ dazu können die Algorithmen in Ansprechen auf das Auftreten eines Ereignisses ausgeführt werden.
Die Maschine 10 wird gesteuert, um bei einem bevorzugten Luft/Kraftstoff-Verhältnis zu arbeiten, um Leistungsparameter, die in Verbindung mit Bedieneranforderungen, Kraftstoffverbrauch, Emissionen und Fahrverhalten stehen, zu erreichen, wobei die Maschinenkraftstoffbelieferung und/oder die Ansaugluftströmung gesteuert werden, um das bevorzugte Luft/Kraftstoff-Verhältnis zu erreichen.
Das Abgasnachbehandlungssystem 45 ist fluidtechnisch mit einem Abgaskrümmer der Maschine 10 gekoppelt, um den Abgaszustrom mitzuführen. Das Abgasnachbehandlungssystem 45 umfasst eine Mehrzahl von Nachbehandlungsvorrichtungen, die fluidtechnisch in Reihe geschaltet sind. Bei einer Ausführungsform, die in 1 gezeigt ist, sind die erste, zweite und dritte Nachbehandlungsvorrichtung 50, 60 und 70 fluidtechnisch in Reihe unter Verwendung bekannter Rohre und Verbinder geschaltet, einschließlich dem Abgasrohr 56, das zwischen der ersten und zweiten Abgasnachbehandlungsvorrichtung 50 und 60 angeordnet ist. Jede der Abgasnachbehandlungsvorrichtungen 50, 60 und 70 umfasst eine Vorrichtung, die Technologie einsetzt, die verschiedene Fähigkeiten zur Behandlung der Bestandteilelemente des Abgaszustroms besitzt, einschließlich Oxidation, selektive katalytische Reduktion unter Verwendung eines Reduktionsmittels und Partikelfilterung. Konstruktionsmerkmale für jede der Nachbehandlungsvorrichtungen 50, 60 und 70, beispielsweise Volumen, Raumgeschwindigkeit, Zellendichte, Washcoatdichte und Metallbeladung, können für spezifische Anwendungen bestimmt werden. Bei der in 1 gezeigten Ausführungsform weist die erste Nachbehandlungsvorrichtung 50 einen Oxidationskatalysator auf, die zweite Nachbehandlungsvorrichtung 60 weist bei einer Ausführungsform eine ammoniakselektive katalytische Reaktorvorrichtung auf, und die dritte Nachbehandlungsvorrichtung 70 weist einen katalysierten Partikelfilter auf, obwohl die hier beschriebenen Konzepte nicht so beschränkt sind. Die erste, zweite und dritte Nachbehandlungsvorrichtung 50, 60 und 70 können in einzelne Aufbauten zusammengebaut werden, die fluidtechnisch verbunden sind, und in einen Maschinenraum und einen Fahrzeugunterboden mit einer oder mehreren dazwischen angeordneten Erfassungsvorrichtungen eingebaut sein. Der Fachmann kann andere Einbaukonfigurationen erdenken.
Die erste Nachbehandlungsvorrichtung 50 umfasst bevorzugt eine Oxidationskatalysatorvorrichtung, die ein Kordieritsubstrat mit einem aluminiumbasierten Washcoat aufweist, der ein oder mehrere Platingruppenmetalle enthält, beispielsweise Platin oder Palladium. Bei einer Ausführungsform kann die erste Nachbehandlungsvorrichtung 50 weggelassen werden.
Die zweite Nachbehandlungsvorrichtung 60 weist bei einer Ausführungsform die ammoniakselektive katalytische Reaktorvorrichtung auf, bevorzugt ein Kordieritsubstrat, das mit einem Washcoat beschichtet ist. Bei einer Ausführungsform weist die zweite Nachbehandlungsvorrichtung 60 zwei beschichtete Substrate auf, die in Reihe angeordnet sind. Der bevorzugte Washcoat verwendet als katalytisches Material ammoniakselektive Katalysatortechnologien auf Basis von Cu-Zeolit, Fe-Zeolit oder anderem Metall-Zeolit. Bei einer Ausführungsform weist der ammoniakselektive katalytische Reaktor einen Typ von Metallion und eine geeignete Zeolitstruktur auf, die auf einem Kordieritsubstrat geträgert ist.
Die dritte Nachbehandlungsvorrichtung 70 umfasst bevorzugt einen zweiten Oxidationskatalysator, der mit einem Partikelfilter kombiniert ist. Die dritte Nachbehandlungsvorrichtung 70 kann ferner einzeln oder in Kombination andere Abgasnachbehandlungsvorrichtungen, einschließlich katalysierter oder nicht katalysierter Partikelfilter, Luftpumpen, externer Heizvorrichtungen, Schwefelfängern, Phosphorfängern, Vorrichtungen für selektive Reduktion und andere, gemäß Spezifikationen und Betriebscharakteristiken einer spezifischen Maschinen- und Antriebsstranganwendung aufweisen.
Das Abgasnachbehandlungssystem 45 weist das Reduktionsmittelinjektionssystem 40 auf, das den Reduktionsmittelinjektor 55 aufweist, der fluidtechnisch mit dem Reduktionsmittelliefersystem 30 verbunden ist, wie unter Bezugnahme auf 2 beschrieben ist. Das Reduktionsmittelliefersystem 30 und der Reduktionsmittelinjektor 55 werden jeweils durch das Steuermodul 5 gesteuert, um einen vorgeschriebenen Massendurchfluss des Harnstoffreduktionsmittels in den Abgaszustrom stromaufwärts der ammoniakselektiven katalytischen Reaktorvorrichtung 60 abzugeben.
Erfassungsvorrichtungen, die einer Überwachung des Nachbehandlungssystems 45 zugeordnet sind, können den Abgassensor 42, eine erste Erfassungsvorrichtung 52 unmittelbar stromabwärts der ersten Nachbehandlungsvorrichtung 50, eine zweite Erfassungsvorrichtung 54 unmittelbar stromaufwärts der ammoniakselektiven katalytischen Reaktorvorrichtung 60, eine dritte Erfassungsvorrichtung 66 stromabwärts der ammoniakselektiven katalytischen Reaktorvorrichtung 60 und eine vierte Erfassungsvorrichtung 72 stromabwärts der dritten Nachbehandlungsvorrichtung 70 aufweisen. Die Erfassungsvorrichtungen können ferner einen ersten und zweiten Temperaturüberwachungssensor 62 und 64 aufweisen, die derart konfiguriert sind, Temperaturen, die der ammoniakselektiven katalytischen Reaktorvorrichtung 60 zugeordnet sind, zu überwachen. Alternativ oder zusätzlich kann eine virtuelle Erfassungsvorrichtung zur Überwachung des Nachbehandlungssystems 45 verwendet werden. Eine virtuelle Erfassungsvorrichtung kann als ein Algorithmus in dem Steuermodul 5 ausgeführt und gegen einen entsprechenden Abgassensor ersetzt werden. Beispielsweise kann eine NOx-Konzentration in dem Abgaszustrom auf Grundlage von Maschinenbetriebsbedingungen geschätzt werden, die unter Verwendung von Maschinenerfassungsvorrichtungen überwacht werden. Die beschriebenen Erfassungsvorrichtungen, die der Überwachung des Nachbehandlungssystems 45 zugeordnet sind, sind als illustrativ gemeint.
Die erste Erfassungsvorrichtung 52 ist stromaufwärts der zweiten Nachbehandlungsvorrichtung 60 angeordnet und bevorzugt derart konfiguriert, die Temperatur des Abgaszustroms stromabwärts der ersten Nachbehandlungsvorrichtung 50 zu überwachen. Die erste Erfassungsvorrichtung 52 erzeugt ein Signal, das mit einer Temperatur des Abgaszustroms, der in die ammoniakselektive katalytische Reaktorvorrichtung 60 eintritt, korrelierbar ist.
Die zweite Erfassungsvorrichtung 54 ist unmittelbar stromaufwärts der ammoniakselektiven katalytischen Reaktorvorrichtung 60 und stromabwärts des Reduktionsmittelinjektors 55 angeordnet. Die zweite Erfassungsvorrichtung 54 erzeugt ein Signal, das mit Konzentrationen spezifischer Gase korrelierbar ist, beispielsweise NOx, Kohlenwasserstoffe, Wasserstoffzyanid und/oder Acetaldehyd, die in dem Abgaszustrom nach einem Austritt aus der ersten Nachbehandlungsvorrichtung 50 enthalten sind.
Die dritte Erfassungsvorrichtung 66 überwacht den Abgaszustrom nach der ammoniakselektiven katalytischen Reaktorvorrichtung 60 und stromaufwärts der dritten Nachbehandlungsvorrichtung 70 und ist bevorzugt derart konfiguriert, Bestandteilelemente des Abgaszustromes, beispielsweise eine NOx-Konzentration zu überwachen. Die dritte Erfassungsvorrichtung 66 erzeugt ein Signal, das mit der NOx-Konzentration des Abgaszustroms oder einem anderen Parameter (beispielsweise Ammoniak (NH3)) korrelierbar ist.
Die vierte Erfassungsvorrichtung 72 überwacht den Abgaszustrom stromabwärts der dritten Nachbehandlungsvorrichtung 70 und ist bevorzugt derart konfiguriert, Bestandteilelemente des Abgaszustromes, beispielsweise eine NOx-Konzentration, zu überwachen. Die vierte Erfassungsvorrichtung 72 erzeugt ein Signal, das mit einer NOx-Konzentration oder einem anderen Abgasbestandteil in dem Abgaszustrom korrelierbar ist. Jede der ersten, zweiten, dritten und vierten Erfassungsvorrichtung 52, 54, 66 und 72 ist signaltechnisch mit dem Steuermodul 5 verbunden.
Der erste Temperaturüberwachungssensor 62 misst eine Temperatur stromaufwärts oder innerhalb eines Vorderabschnitts der ammoniakselektiven katalytischen Reaktorvorrichtung 60, um deren Betriebstemperatur zu bestimmen. Der erste Temperaturüberwachungssensor 62 kann derart konfiguriert sein, eine Temperatur des Abgaszustroms zu überwachen, und kann alternativ konfiguriert sein, eine Temperatur der ammoniakselektiven katalytischen Reaktorvorrichtung 60 zu überwachen.
Der zweite Temperaturüberwachungssensor 64 misst eine Temperatur stromabwärts oder innerhalb eines rückwärtigen Abschnitts der ammoniakselektiven katalytischen Reaktorvorrichtung 60, um deren Betriebstemperatur zu bestimmen. Der zweite Temperaturüberwachungssensor 64 kann derart konfiguriert sein, die Temperatur des Abgaszustroms zu überwachen und kann alternativ dazu konfiguriert sein, die Temperatur der ammoniakselektiven katalytischen Reaktorvorrichtung 60 zu überwachen.
2 zeigt Einzelheiten des Reduktionsmittelinjektionssystems 40, das das Reduktionsmittelliefersystem 30 und den Reduktionsmittelinjektor 55 aufweist. Der Reduktionsmittelinjektor 55 ist derart konfiguriert, dass er das Reduktionsmittel über eine Düse 58 abgibt, die in das Abgasrohr 56 eingesetzt ist. Der Reduktionsmittelinjektor 55 gibt das Reduktionsmittel in den Abgaszustrom ab, der durch das Abgasrohr 56 gelangt. Die Düse 58 des Reduktionsmittelinjektors 55 ist in das Abgasrohr 56 stromaufwärts der ammoniakselektiven katalytischen Reaktorvorrichtung 60 eingesetzt. Der Abgasdruck 59 in dem Abgasrohr 56 kann mit einem Abgasdrucksensor gemessen werden oder kann alternativ dazu auf Grundlage von Maschinenbetriebsbedingungen, einschließlich dem Abgasdurchfluss, geschätzt werden.
Der Reduktionsmittelinjektor 55 ist fluidtechnisch mit dem Reduktionsmittelliefersystem 30 über das Rohr 57 verbunden, das druckbeaufschlagtes Reduktionsmittelfluid führt, wodurch eine Lieferung eines druckbeaufschlagten Reduktionsmittels an den Reduktionsmittelinjektor 55 bereitgestellt wird. Der Reduktionsmittelinjektor 55 ist funktionell mit dem Steuermodul 5 verbunden und umfasst bevorzugt ein solenoidgesteuertes Fluidströmungssteuerventil, das fluidtechnisch mit der Düse 58 gekoppelt ist, die in das Abgasrohr 56 eingesetzt ist, um das Reduktionsmittel in den Abgaszustrom zu injizieren. Das Steuermodul 5 führt einen algorithmischen Code aus, um Betriebsbedingungen der Maschine 10 und Betriebsparameter des Nachbehandlungssystems 45 zu überwachen und einen Massendurchfluss des Abgaszustroms einschließlich einer Konzentration und einem Massendurchfluss von NOx-Emissionen zu bestimmen. Es wird ein vorgeschriebener Reduktionsmittelmassendurchfluss 49 angewiesen. Der vorgeschriebene Reduktionsmittelmassendurchfluss 49 erreicht bevorzugt ein stöchiometrisches Verhältnis von Reduktionsmittel/NOx und stellt einen ausreichenden Massendurchfluss des Reduktionsmittels bereit, um die Konzentration und die Massenströmung von NOx-Emissionen zu Stickstoff in der Anwesenheit des katalytischen Materials der ammoniakselektiven katalytischen Reaktorvorrichtung 60 zu reduzieren.
Das Steuermodul 5 führt algorithmischen Code aus, um ein Injektorsteuersignal, beispielsweise ein pulsbreitenmoduliertes Steuersignal 53, zu dem Reduktionsmittelinjektor 55 bei einem angewiesenen Druck in dem Rohr 57 zu erzeugen, das dem vorgeschriebenen Reduktionsmittelmassendurchfluss 49 entspricht.
Das Reduktionsmittelliefersystem 30 weist eine Reduktionsmittelpumpe 32 und ein zugeordnetes Pumpensteuermodul 34 und einen Reduktionsmittelspeichertank 38 auf, der fluidtechnisch mit einem Einlassrohr 57' zu der Reduktionsmittelpumpe 32 verbunden ist. Bei einer Ausführungsform weist die Reduktionsmittelpumpe 32 einen motorgetriebenen Verdrängerpumpenmechanismus auf, der einen Hubkolben aufweist, der in einem Gehäuse, das Einlass- und Auslassventile besitzt, enthalten ist. Die Hubbewegung des Kolbens wird durch einen elektrisch betriebenen Motor bewirkt, der durch das Pumpensteuermodul 34 betätigt wird. Ein Übersetzungsgetriebe zwischen dem Motor und dem Pumpenmechanismus kann ein Übersetzungsverhältnis für die Pumpe bereitstellen. In dem Reduktionsmittelspeichertank 38 gespeichertes Reduktionsmittel kann hinsichtlich einer Reduktionsmitteltemperatur 39 und einem Reduktionsmitteldruck 31 charakterisiert werden, wobei der Reduktionsmitteldruck 31 dem Einlassdruck zu der Reduktionsmittelpumpe 32 zugeordnet ist. Bevorzugt ist das Reduktionsmittelliefersystem 30 derart konfiguriert, dass eine Schwerkraftströmung von Reduktionsmittel von dem Reduktionsmittelspeichertank 38 zu dem Einlass der Reduktionsmittelpumpe 32 erfolgt. Der Auslass der Reduktionsmittelpumpe 32 ist fluidtechnisch mit dem Rohr 57 verbunden, das druckbeaufschlagtes Reduktionsmittel zu dem Reduktionsmittelinjektor 55 führt. Ein Drucksensor 36 ist derart konfiguriert, einen Reduktionsmitteldruck 37 in dem Rohr 57 bei einer Ausführungsform zu überwachen. Im Betrieb steuert das Steuermodul 5 das Reduktionsmittelliefersystem 30 auf einen bevorzugten Betriebszustand, beispielsweise durch Erzeugen eines bevorzugten Drucks 35 für das Reduktionsmittelliefersystem 30. Eine Differenz zwischen dem überwachten Reduktionsmitteldruck 37 und dem bevorzugten Druck 35 in dem Rohr 57 wird bestimmt und an das Pumpensteuermodul 34 geliefert, das ein Pumpensteuersignal zum Betrieb der Reduktionsmittelpumpe 32 erzeugt. Das Pumpensteuermodul 34 steuert den Betrieb der Reduktionsmittelpumpe 32 in Ansprechen auf das Pumpensteuersignal. Ein Steuerparameter für die Reduktionsmittelpumpe 32 kann ein Pumpensteuersignal aufweisen, das eine Pumpenmotordrehzahl oder einen Pumpenmotorbetriebszyklus 33 der Reduktionsmittelpumpe 32 aufweist. Bei einer Ausführungsform liegt der bevorzugte Druck 35 bei 6000 mbar (abs). Das Pumpensteuermodul 34 kann von dem Steuermodul 5 getrennt oder in dieses integriert sein. Sowohl das Steuermodul 5 als auch das Pumpensteuermodul 34 sind Teil des hier beschriebenen Steuersystems.
Während des fortlaufenden Betriebs führt das Steuermodul 5 eine Mehrzahl von Steuerschemata zur Steuerung des Reduktionsmittelinjektionssystems 40 und des Reduktionsmittelinjektors 55 aus, um Reduktionsmittel in den Abgaszustrom bei einem vorgeschriebenen Reduktionsmitteldurchfluss U ._c abzugeben. Dies umfasst eine Ausführung von Steuerschemata zur Überwachung des Reduktionsmittelinjektors 55.
Das Reduktionsmittelinjektionssystem 40 weist den Reduktionsmittelinjektor 55 an, bei einer Pulsbreite zu arbeiten, die dem vorgeschriebenen Reduktionsmitteldurchfluss entspricht. Ein Element zur Überwachung des Reduktionsmittelinjektors 55 umfasst bevorzugt ein Verifizieren, dass die angewiesene Injektorpulsbreite der Harnstoffinjektionsanweisung, die dem vorgeschriebenen Reduktionsmitteldurchfluss zugeordnet ist, entspricht. Die angewiesenen Injektorpulsbreiten und der Fluiddruck in dem Reduktionsmittelinjektionssystem 40 werden bevorzugt über eine vorbestimmte Zeitperiode koinzident überwacht. Eine erste Schätzung der injizierten Menge des Reduktionsmittels, die den angewiesenen Injektorpulsbreiten über die vorbestimmte Zeitperiode entspricht, wird berechnet. Eine zweite Schätzung der injizierten Menge des Reduktionsmittels, die dem koinzident überwachten Injektordruck entspricht, wird berechnet. Die erste und zweite geschätzte injizierte Menge des Reduktionsmittels werden verglichen, und ein Fehler, der dem Reduktionsmittelinjektor 55 zugeordnet wird, wird festgestellt, wenn eine Differenz zwischen der ersten und zweiten geschätzten injizierten Menge des Reduktionsmittels eine Schwelle überschreitet. Dann kann eine anschließende Abhilfeaktion von dem Steuersystem auf Grundlage des detektierten Fehlers unternommen werden, die eine Modifikation des Pumpensteuersignals zum Betrieb der Reduktionsmittelpumpe 32 und des pulsbreitenmodulierten Steuersignals 53 zum Betrieb des Reduktionsmittelinjektors 55 einschließt.
Ein Steuerschema verifiziert, dass die angewiesene Injektorpulsbreite der Harnstoffinjektionsanweisung, die dem vorgeschriebenen Reduktionsmitteldurchfluss zugeordnet ist, entspricht, d. h. verifiziert, dass die angewiesene Injektorpulsbreite korrekt zu der Harnstoffinjektionsanweisung passt, die dem vorgeschriebenen Reduktionsmitteldurchfluss entspricht. Dies umfasst ein Verifizieren, dass der vorgeschriebene Reduktionsmittelmassendurchfluss U ._C mit dem Injektorsteuersignal korreliert, beispielsweise dem pulsbreitenmodulierten Steuersignal 53.
Eine physikalische Beziehung zwischen einem Reduktionsmittelmassendurchfluss U . und dem pulsbreitenmodulierten Steuersignal 53 kann wie folgt ausgedrückt werden:
wobei

f_FLÄCHE(PWM): eine äquivalente effektive offene Fläche der Düse 58 des Reduktionsmittelinjektors 55 ist, die unter Verwendung des pulsbreitenmodulierten Steuersignal 53 berechnet wird und diesem entspricht;
P: der Reduktionsmitteldruck 37 in dem Rohr 57 ist;
T₀: die Reduktionsmitteltemperatur 39 ist;
P_st: der Abgasdruck 59 in dem Abgasrohr 56 ist, in das die Düse 58 des Reduktionsmittelinjektors 55 eingesetzt ist; und
R: die ideale Gaskonstante ist.

Somit kann die in Gleichung 1 ausgedrückte physikalische Beziehung dazu verwendet werden, eine Beziehung zwischen einem vorgeschriebenen Reduktionsmittelmassendurchfluss U ._C und dem pulsbreitenmodulierten Steuersignal 53 zu beschreiben, um zu verifizieren, dass das pulsbreitenmodulierte Steuersignal 53 mit dem angewiesenen Reduktionsmittelmassendurchfluss 49 korreliert, der der vorgeschriebene Reduktionsmittelmassendurchfluss U ._C ist, wie hier beschrieben ist.
Ein Steuerschema zur Verifikation, dass das pulsbreitenmodulierte Steuersignal 53 mit dem angewiesenen Reduktionsmittelmassendurchfluss 49 korreliert, kann eine Bewertung einer Energiedichte umfassen. Die Energiedichte ist ein Verhältnis einer zeitbasierten Integration des vorgeschriebenen Reduktionsmittelmassendurchflusses U ._C und einer entsprechenden zeitbasierten Integration der äquivalenten effektiven offenen Fläche der Düse 58 des Reduktionsmittelinjektors 55, die dem pulsbreitenmodulierten Steuersignal 53 entspricht, d. h. F_FLÄCHE(PWM). Bei einer Ausführungsform wird die Energiedichte wie folgt berechnet:
wobei Verstärkung (T₀, P_st) ein Skalarwert ist, der der Reduktionsmitteltemperatur 39 T₀ und dem Abgasdruck 59 in dem Abgasrohr 56 entspricht, d. h. P_st. Die Größe der Skalarwerte für Verstärkung (T₀, P_st) können unter Verwendung der in Gleichung 1 beschriebenen Beziehung vorbestimmt werden. Das pulsbreitenmodulierte Steuersignal 53 korreliert mit dem angewiesenen Reduktionsmittelmassendurchfluss 49, wenn die unter Verwendung von Gleichung 2 berechnete Energiedichte etwa gleich 1,0 ist.
Ein Steuerschema, um zu verifizieren, dass das pulsbreitenmodulierte Steuersignal 53 mit dem angewiesenen Reduktionsmittelmassendurchfluss 49 korreliert, kann eine Ausführung einer PWM-Form-Korrelationsprüfung aufweisen. Die PWM-Form-Korrelationsprüfung umfasst ein Berechnen einer statistischen Korrelation zwischen der äquivalenten effektiven offenen Fläche der Düse 58 des Reduktionsmittelinjektors 55, die dem pulsbreitenmodulierten Steuersignal 53 entspricht, d. h. f_FLÄCHE(PWM), multipliziert mit der Verstärkung (T₀, P_st), und dem vorgeschriebenen Reduktionsmittelmassendurchfluss U ._C. Die statistische Korrelation wird bevorzugt fortlaufend über eine vorbestimmte Zeitperiode berechnet, wie folgt: korr(f_FLÄCHE(PWM)·Verstärkung(T₀, P_st), U ._C) > 0.8 (normal) [3]
Das pulsbreitenmodulierte Steuersignal 53 korreliert mit dem angewiesenen Reduktionsmittelmassendurchfluss 49, wenn der unter Verwendung von Gleichung 3 berechnete statistische Korrelationskoeffizient bei einer Ausführungsform größer als 0,8 ist.
Der Betrieb des Reduktionsmittelinjektors 55 wird nur überwacht, wenn verifiziert worden ist, dass das pulsbreitenmodulierte Steuersignal 53 mit dem angewiesenen Reduktionsmittelmassendurchfluss 49 bevorzugt unter Verwendung der Beziehungen, wie hier oben beschrieben ist, korreliert, d. h. innerhalb einer zulässigen Fehlerspanne liegt. Die angewiesenen Injektorpulsbreiten sowie der Injektordruck werden bevorzugt über eine vorbestimmte Zeitperiode koinzident überwacht.
Eine erste Schätzung Y1 der injizierten Menge des Reduktionsmittels, die den angewiesenen Injektorpulsbreiten über die vorbestimmte Zeitperiode entspricht, wird berechnet. Dies umfasst ein Überwachen des pulsbreitenmodulierten Steuersignals 53 und das Berechnen eines Durchschnittswerts des pulsbreitenmodulierten Steuersignals 53 über eine Zeitperiode. Bei einer Ausführungsform ist der berechnete Durchschnittswert des pulsbreitenmodulierten Steuersignals 53 ein gleitender Durchschnitt, der als f_MA(PWM) ausgedrückt und unter Verwendung bekannter statistischer Verfahren berechnet wird und Faktoren berücksichtigt, die mit Zykluszeiten und einem Betrieb in Verbindung stehen, um Fehler zu entfernen. Der berechnete gleitende Durchschnitt des pulsbreitenmodulierten Steuersignals 53, d. h. f_MA(PWM), wird als eine Funktion der Zeit integriert, was wie folgt ausgedrückt wird: Y1 = A·∫f_MA(PWM)dt [4] wobei A ein Skalarterm ist. Der zeitintegrierte Wert des berechneten gleitenden Durchschnitts des pulsbreitenmodulierten Steuersignals 53 wird dazu verwendet, die erste Schätzung Y1 der injizierten Menge an Reduktionsmittel unter Verwendung der in Gleichung 1 ausgedrückten Beziehung zu berechnen.
3 zeigt graphisch Daten, die einem Betrieb eines beispielhaften Reduktionsmittelinjektionssystems 40 zugeordnet sind und einen Reduktionsmittelmassendurchfluss 310 (in mg/s) aufweisen, der über eine verstrichene Zeit (in s) 330 für eine Mehrzahl von Injektorsteuersignalen, beispielsweise pulsbreitenmodulierten Steuersignalen 53 aufgetragen ist. Die Daten umfassen auch eine zeitkorrelierte Messung des Drucks 320, d. h. des Drucks 37 in dem Rohr 57 des Reduktionsmittelinjektionssystems 40. Es ist eine berechnete Druckvarianz 340, die der zeitkorrelierten Messung des Drucks 320 entspricht, gezeigt. Die Daten geben an, dass eine Beziehung zwischen dem Reduktionsmittelmassendurchfluss 310 und der berechneten Druckvarianz 340 besteht. Wie gezeigt ist, steigt die berechnete Druckvarianz 340 mit einer Zunahme des Reduktionsmittelmassendurchflusses 310. Diese Beziehung erlaubt die Herstellung einer Korrelation zwischen einem pulsbreitenmodulierten Steuersignal 53 und der Varianz des Drucks 37 in dem Rohr 57 des Reduktionsmittelinjektionssystems 40 für ein beispielhaftes System, das wie hier beschrieben aufgebaut ist.
Die zweite Schätzung Y2 der injizierten Menge an Reduktionsmittel, die dem koinzident überwachten Injektordruck entspricht, kann unter Verwendung der Beziehung zwischen dem pulsbreitenmodulierten Steuersignal 53 und einer Varianz des Drucks 37 in dem Rohr 57 des Reduktionsmittelinjektionssystems 40 berechnet werden. Dies umfasst eine Überwachung des Drucks 37 in dem Rohr 57 des Reduktionsmittelinjektionssystems 40 und eine fortwährende Berechnung eines Druckfehlers Δp, der eine arithmetische Differenz zwischen dem vorher erwähnten bevorzugten Druck 35 und dem überwachten Reduktionsmitteldruck 37 in dem Rohr 57 ist.
Eine Standardabweichung des Druckfehlers Δp wird berechnet und dazu verwendet, eine korrigierte Standardfunktion f(t) für Reduktionsmittelmassendurchfluss zu berechnen, wie folgt: f(t) = std(Δp)·Verstärkung(PWM) [5] wobei

std(Δp): die Standardabweichung des Druckfehlers Δp ist; und Verstärkung(PWM) ein Skalarwert ist, der aus der in 3 gezeigten Beziehung abgeleitet ist, um die Varianz des Drucks 37 in dem Rohr 57 des Reduktionsmittelinjektionssystems 40 in einen korrelierten Reduktionsmittelmassendurchfluss umzuwandeln.

Die korrigierte Standardfunktion f(t) für den Reduktionsmittelmassendurchfluss wird über die Zeit integriert, was wie folgt ausgedrückt wird: Y2 = ∫f(t)dt [6]
Der zeitintegrierte Wert der korrigierten Standardfunktion f(t) für den Reduktionsmittelmassendurchfluss wird dazu verwendet, die zweite Schätzung Y2 der injizierten Menge des Reduktionsmittels zu bestimmen, die dem koinzident überwachten Druck 37 in dem Rohr 57 des Reduktionsmittelinjektionssystems 40 entspricht.
Die erste und zweite geschätzte injizierte Menge von Reduktionsmittel, d. h. Y1 bzw. Y2, werden verglichen, und es wird ein Fehler, der dem Reduktionsmittelinjektor 55 zugeordnet ist, identifiziert, wenn eine Differenz zwischen der ersten und zweiten injizierten Menge des Reduktionsmittels eine Schwelle überschreitet.
4 zeigt graphisch eine erste und zweite Schätzung Y1 410 bzw. Y2 420 der injizierten Menge an Reduktionsmittel, aufgetragen als eine Funktion der verstrichenen Zeit 430 für ein beispielhaftes Reduktionsmittelinjektionssystem 40. Wie vorher beschrieben wurde, kann ein dem Reduktionsmittelinjektor 55 zugeordneter Fehler festgestellt werden, wenn eine Differenz zwischen der ersten und zweiten Schätzung Y1 410 bzw. Y2 420 der injizierten Menge an Reduktionsmittel eine Schwelle überschreitet.
5 zeigt graphisch einen Injektorbetriebszyklus 53 und einen entsprechenden Reduktionsmitteldruck 37 in dem Rohr 57, aufgetragen als eine Funktion der verstrichenen Zeit 330 für eine Ausführungsform des hier beschriebenen Systems. Anfänglich wird das System bei einem fixierten PWM-Betriebszyklus von etwa 38% betrieben. Wie an verschiedenen Punkten an dem Graph gezeigt ist, resultiert eine Abnahme des Injektorbetriebszyklus 53 in einer entsprechenden Zunahme des Reduktionsmitteldrucks 37 in dem Rohr 57, und eine Zunahme des Injektorbetriebszyklus 53 resultiert in einer entsprechenden Abnahme des Reduktionsmitteldrucks 37 in dem Rohr 57. Jede Änderung des Injektorbetriebszyklus 53 resultiert auch in einem Welligkeitseffekt auf den Reduktionsmitteldruck 37 in dem Rohr 57. Somit kann der Injektorbetriebszyklus 53 dazu verwendet werden, die erste Schätzung Y1 der injizierten Menge des Reduktionsmittels zu berechnen.
Die Offenbarung hat bestimmte bevorzugte Ausführungsformen und Modifikationen daran beschrieben. Weitere Modifikationen und Abwandlungen können dem Fachmann beim Lesen und Verstehen der Beschreibung offensichtlich werden. Daher ist es beabsichtigt, dass die Offenbarung nicht auf die bestimmte(n) Ausführungsform(en) beschränkt ist, die als die beste Art offenbart ist/sind, die zur Ausführung dieser Offenbarung denkbar ist, sondern dass die Offenbarung alle Ausführungsformen umschließt, die in den Schutzumfang der angefügten Ansprüche fallen.

Claims

Verfahren zum Überwachen eines Reduktionsmittelinjektors eines Reduktionsmittelinjektionssystems, wobei der Reduktionsmittelinjektor derart konfiguriert ist, ein Reduktionsmittel in einen Abgaszustrom einer Brennkraftmaschine stromaufwärts einer Vorrichtung für selektive katalytische Reduktion abzugeben, umfassend: Erzeugen von Injektorpulsbreitenanweisungen, die einem vorgeschriebenen Reduktionsmitteldurchfluss entsprechen; Überwachen der Injektorpulsbreitenanweisungen; Verifizieren, dass der vorgeschriebene Reduktionsmitteldurchfluss den Injektorpulsbreitenanweisungen entspricht; Überwachen eines Fluiddrucks in dem Reduktionsmittelinjektionssystem; Schätzen einer ersten injizierten Menge des Reduktionsmittels entsprechend den Injektorpulsbreitenanweisungen; Schätzen einer zweiten injizierten Menge des Reduktionsmittels entsprechend des Fluiddrucks in dem Reduktionsmittelinjektionssystem; und Vergleichen der ersten und zweiten injizierten Menge von Reduktionsmittel.
Verfahren nach Anspruch 1, ferner mit einem Detektieren eines Fehlers, der dem Reduktionsmittelinjektor zugeordnet ist, wenn eine Differenz zwischen der ersten und zweiten injizierten Menge des Reduktionsmittels eine Schwelle überschreitet.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Schätzen der ersten injizierten Menge des Reduktionsmittels entsprechend den Injektorpulsbreitenanweisungen umfasst: Berechnen eines gleitenden Durchschnitts der Injektorpulsbreitenanweisungen; Integrieren des gleitenden Durchschnitts der Injektorpulsbreitenanweisungen; und Schätzen der ersten injizierten Menge des Reduktionsmittels auf Grundlage des integrierten gleitenden Durchschnitts der Injektorpulsbreitenanweisungen.
Verfahren nach Anspruch 3, wobei das Schätzen der ersten injizierten Menge des Reduktionsmittels auf Grundlage des integrierten gleitenden Durchschnitts der Injektorpulsbreitenanweisungen ein Schätzen der ersten injizierten Menge des Reduktionsmittels unter Verwendung einer physikalischen Beziehung zwischen einem Reduktionsmitteldurchfluss U . und den Injektorpulsbreitenanweisungen gemäß der folgenden Beziehung umfasst:
wobei f_FLÄCHE(PWM) eine äquivalente effektive offene Fläche einer Düse des Reduktionsmittelinjektors ist, die den Injektorpulsbreitenanweisungen entspricht, P der Fluiddruck in dem Reduktionsmittelinjektionssystem ist, T₀ eine Temperatur des Reduktionsmittels ist, P_st ein Abgasdruck in einem Abgasrohr ist, in das der Reduktionsmittelinjektor eingesetzt ist, und R eine ideale Gaskonstante ist.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Schätzen der zweiten injizierten Menge des Reduktionsmittels entsprechend dem Fluiddruck in dem Reduktionsmittelinjektionssystem umfasst: Analysieren einer Varianz des Fluiddrucks in dem Reduktionsmittelinjektionssystem; und Schätzen der zweiten injizierten Menge an Reduktionsmittel entsprechend der Größe der Varianz des Fluiddrucks in dem Reduktionsmittelinjektionssystem.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Verifizieren, dass der vorgeschriebene Reduktionsmitteldurchfluss den Injektorpulsbreitenanweisungen entspricht, ein Berechnen eines erwarteten Reduktionsmitteldurchflusses entsprechend einer äquivalenten effektiven offenen Fläche einer Düse des Reduktionsmittelinjektors, die den Injektorpulsbreitenanweisungen entspricht, dem Fluiddruck in dem Reduktionsmittelinjektionssystem und einer Temperatur des Reduktionsmittels umfasst.
Verfahren nach Anspruch 6, wobei das Verifizieren, dass der vorgeschriebene Reduktionsmitteldurchfluss den Injektorpulsbreitenanweisungen entspricht, ferner ein Berechnen eines Verhältnisses einer Integration des vorgeschriebenen Reduktionsmitteldurchflusses und einer koinzidenten Integration der äquivalenten effektiven offenen Fläche einer Düse des Reduktionsmittelinjektors umfasst.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Verifizieren, dass der vorgeschriebene Reduktionsmitteldurchfluss den Injektorpulsbreitenanweisungen entspricht, ein Berechnen einer statistischen Korrelation zwischen einer äquivalenten effektiven offenen Fläche einer Düse des Reduktionsmittelinjektors, die den Injektorpulsbreitenanweisungen entspricht, und dem vorgeschriebenen Reduktionsmitteldurchfluss umfasst.
Verfahren zum Überwachen eines Reduktionsmittelinjektors eines Reduktionsmittelinjektionssystems, das derart konfiguriert ist, ein Reduktionsmittel in einen Abgaszustrom stromaufwärts einer Vorrichtung für selektive katalytische Reduktion abzugeben, umfassend: Erzeugen von Injektorpulsbreitenanweisungen, die einem vorgeschriebenen Reduktionsmitteldurchfluss entsprechen; Überwachen der Injektorpulsbreitenanweisungen; Überwachen eines Fluiddrucks in dem Reduktionsmittelinjektionssystem; Schätzen einer ersten injizierten Menge des Reduktionsmittels entsprechend der Injektorpulsbreitenanweisungen; Schätzen einer ersten injizierten Menge an Reduktionsmittel unter Verwendung einer physikalischen Beziehung zwischen einem Reduktionsmitteldurchfluss U . und den Injektorpulsbreitenanweisungen gemäß der Beziehung
wobei f_FLÄCHE(PWM) eine äquivalente effektive offene Fläche einer Düse des Reduktionsmittelinjektors ist, die den Injektorpulsbreitenanweisungen entspricht, P der Fluiddruck in dem Reduktionsmittelinjektionssystem ist, T₀ eine Temperatur des Reduktionsmittels ist, P_st ein Abgasdruck in einem Abgasrohr ist, in das der Reduktionsmittelinjektor eingesetzt ist, und R eine ideale Gaskonstante ist. Analysieren einer Varianz des Fluiddrucks in dem Reduktionsmittelinjektionssystem; Schätzen einer zweiten injizierten Menge an Reduktionsmittel entsprechend einer Größe der Varianz des Fluiddrucks in dem Reduktionsmittelinjektionssystem; Vergleichen der ersten und zweiten injizierten Menge an Reduktionsmittel; und Detektieren eines Fehlers, der dem Reduktionsmittelinjektor zugeordnet ist, wenn eine Differenz zwischen der ersten und zweiten injizierten Menge des Reduktionsmittels eine Schwelle überschreitet.
System zum Abgeben eines Reduktionsmittels in einen Abgaszustrom einer Brennkraftmaschine stromaufwärts einer Vorrichtung für selektive katalytische Reduktion, umfassend: eine Quelle für druckbeaufschlagtes Reduktionsmittel; einen Reduktionsmittelinjektor, der derart konfiguriert ist, das druckbeaufschlagte Reduktionsmittel aufzunehmen und das Reduktionsmittel in den Abgaszustrom abzugeben; einen Drucksensor, der derart konfiguriert ist, den Druck des druckbeaufschlagten Reduktionsmittels zu überwachen; und ein Steuermodul, das Injektorpulsbreitenanweisungen entsprechend einem vorgeschriebenen Reduktionsmitteldurchfluss zu dem Reduktionsmittelinjektor bereitstellt, das den Drucksensor überwacht, das eine erste injizierte Menge des Reduktionsmittels entsprechend den Injektorpulsbreitenanweisungen schätzt, das eine zweite injizierte Menge des Reduktionsmittels entsprechend dem Druck des druckbeaufschlagten Reduktionsmittels schätzt, das die erste und zweite injizierte Menge an Reduktionsmittel vergleicht, und das einen Fehler, der dem Reduktionsmittelinjektor zugeordnet ist, detektiert, wenn eine Differenz zwischen der ersten und zweiten injizierten Menge des Reduktionsmittels eine Schwelle überschreitet.