CN107131041B - 用于诊断内燃机的废气后处理系统的方法 - Google Patents
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Abstract
在用于诊断内燃机的废气后处理系统的方法中，所述废气后处理系统具有至少一个NOx存储催化器（10）和至少一个布置在所述NOx存储催化器（10）下游的SCR催化器（30）。根据本发明，为了改善所述SCR催化器（30）的诊断的频次和/或品质，截止和/或中断所述NOx存储催化器（10）的再生。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于诊断内燃机的废气后处理系统的方法，其中，所述废气后处理系统具有至少一个NOx存储催化器和至少一个布置在所述NOx存储催化器下游的SCR催化器。本发明还涉及一种计算机程序、一种能够机读的存储介质和一种电子的控制器，它们被设置或设定用于执行所述诊断方法。
背景技术
为了在机动车运行时实现法律所规定的废气极限值，采用复杂的废气后处理系统。在排放相关的构件的诊断的领域中的更严厉的法律在所谓的车载诊断（OBD）的框架中鉴于遵守所述OBD极限值而要求监控所有的废气后处理组件以及所采用的传感装置。
已经已知的是，将氮氧化物存储催化器（NSC-Nitrogenoxide Storage Catalyst）与SCR催化器（选择性催化还原）进行组合。NSC的减小NOx（NOx-氮氧化物）的效果是基于在马达的惯常的稀燃运行中的NOx的存储。NSC的再生通过间歇性地在废气中提供还原剂来进行，从而能够减小所存储的NOx。这点能够尤其通过马达的浓燃运行（λ < 1）来进行，其中，在这样的再生后，NSC对于NOx再次能够进行容纳。
因为在NSC的再生期间所执行的浓燃运行提高了燃料需求，则一般地由车辆制造商如此适用用于所述NSC的再生功能：使得尽可能少地但是仍然正如所需那样频繁地执行所述再生功能，以便能够遵循预先给定的NOx排放极限。再生的时刻依赖于上级的标准、例如NSC的NOx负载并且因此一般地在预先给定的运行循环中不随着相同的开始条件在时间上可变，因为这点要么会导致经提高的燃料消耗要么会导致较高的NOx排放。因为仅在再生期间能够进行所述NSC的监控（诊断），则所述监控的时刻通过所述再生的时刻预先给定。
SCR催化器的基本原理在于：氮氧化物分子在催化剂表面上面对着作为还原剂的氨（NH3）被还原为氮单质。必要的还原剂尤其以含水的尿素溶液为形式通过配量设备在所述SCR催化器的上游放置到排气系中。为了诊断所述SCR催化器，通常借助于NOx传感器确定所述SCR催化器的NOx转化率，该NOx传感器布置在所述SCR催化器的下游。为此，在合适的运行点中，在SCR催化器的下游（传感器值）和上游（传感器值或者模型值）的NOx质量流量得以集成并且在达到NOx质量阈值后从中计算NOx转化率（被动的SCR诊断）。所述NOx集成能够在对于所述监控品质不利的运行点改变的情况中中断并且在较晚的时刻（当所述条件再次被改善时）被重新采纳。所述SCR催化器被认为损坏，当所述转化率位于系统特定的极限值以下时。
所述单个的催化器设备的组件监控应该在每个运行循环中进行。诊断频率（关于循环（在该循环中必须已经进行了所述监控）的总数量的循环（在该循环中会执行所述监控））的询问在实践中在电子的控制单元中通过标准化地计算所谓的IUMPR（In UseMonitoring Performance Ratio使用中监控性能比）来进行。对于所述IUMPR，由立法者一般地设置了最小值，例如0.33（CARB OBD LEVII）。
发明内容
发明优势
根据本发明的方法被设置用于诊断内燃机的废气后处理系统，其中，所述废气后处理系统具有至少一个NOx存储催化器（NSC）和至少一个布置在所述NSC的下游的SCR催化器。利用根据本发明的诊断方法，能够在相应的条件下，通过NSC的再生的截止和/或中断，改善所述SCR催化器的诊断的品质和/或频次。在带有NSC和SCR催化器的传统的废气后处理系统中，能够出现的问题是，当所述NSC再生和NSC监控的许可条件以及所述用于SCR监控的许可条件最佳地对于相应的废气后处理组件得以选择时，对于所述NSC和对于所述SCR催化器而言的诊断功能相互隔断。结果是，一个或两个诊断功能很少进行或者所述诊断品质被限定。所述根据本发明的方法鉴于所述SCR催化器的诊断的品质和/或频次来解决这种问题，办法是：所述NSC的再生在特定的条件下被截止和/或中断。尤其此时考虑对于用于执行SCR诊断的前提的根据本发明的改进方案：即当所需的诊断在所给定的行驶条件和废气条件下不可靠可行时。
对于SCR诊断和尤其对于上文已经提到的带有高的诊断品质的被动的SCR诊断，通常在SCR催化器的上游的所述NOx质量流量必须位于特定的阈值以上。在NSC再生后，所述NOx质量流量在某时间长度中很小，因为被排空的NSC再次能够存储NOx。此外，在NSC再生时，产生氨（NH3），该氨基于对于所述SCR诊断所使用的NOx传感器的横向敏感性能够导致所述SCR诊断结果的歪曲。此外，额外的NH3质量流量很难以能够预测，从而数据的建模在NSC再生后是有问题的。因此传统地，在NSC再生后对于一定长度的时间截止了对SCR监控的许可。这种时间段于是对于所述SCR监控不可供使用。如果在传统的系统中在运行的SCR监控期间出现了NSC再生，则NOx集成被中断并且必须在较迟的时刻被再次采纳。这点导致的是，对于所述SCR催化器而言延长了诊断持续时间。此外，在带有NSC的废气后处理系统中的所述SCR监控的诊断频率和诊断品质通常经受经减小的废气温度，因为使用了所述NSC的冷启动能力，以便在很大程度上或者完全地省去废气加热措施。经此，虽然能够减小所述车辆的燃料消耗，但是由此比较迟地才达到或者很少达到对于SCR诊断最佳的催化器温度。通过所述根据本发明的方法来解决鉴于所述SCR诊断的不足够的品质和/或频次的这些问题，办法是：所述NSC的再生被截止和/或中断。尤其有利地，所述NSC的再生的这种截止和/或中断作为仅在需要时才进行的升级措施来进行。例如，能够设置这样的功能，该功能观察：是否限定了所述SCR诊断的所设置的频次和/或品质。当确定了所述SCR诊断的被限定的频次和/或品质时，截止和/或中断了所述NSC的再生。通过这些措施实现的是，以最佳的方式能够执行所述SCR诊断。在另一方面确保的是，NSC的再生和与之相连的监控不是很被限定，从而也及时地和在足够的品质中保证了所需的NSC再生和NSC诊断。在此，通过制止所述NSC诊断避免了可能的排放影响。为此，带有可能的NSC再生的普通运行优选地仅此时通过再生制止而中断：即当SCR监控的结果指出了可能的准确度问题或者频次问题时。在此，根据本发明的方法尤其结合NSC的运行来评估尤其在排气系统中的条件，该条件导致的是，所述SCR监控或诊断不能够足够频繁地执行或者所述诊断持续太久。
对于根据本发明的方法有利的是，只要利用浓的废气组成（λ < 1）来运行所述内燃机，就暂停所述SCR催化器的诊断。这样的运行条件能够导致SCR诊断结果的歪曲。因此，SCR诊断的评价在根据本发明的方法的意义中针对性地在此阶段期间暂停。这所基于的是，在带有浓的废气组成的阶段期间，基于所述NSC的催化的性质而产生NH3，其在NSC中不再能够完全转化并且其从所述NSC中逸出。能够在NSC下游测量到经提高的NH3浓度。如果在排气系统中在NSC的流出侧构造了NOx传感器，则由于所述NOx传感器的关于NH3的横向敏感性，在NSC再生期间的NH3排出时，NOx传感器信号的所测量的升高并非不同于纯粹的NOx升高。因而只要NOx测量可能被损害，则针对性地不进行SCR催化器的诊断，因为在这样的阶段中，在SCR监控中的所述诊断会不准确。
在根据本发明的方法的一个优选的设计方案中，如此地执行所述NSC的再生的中断或者截止：使得所述NSC的再生在计算SCR诊断标准期间被截止和/或中断。经此，能够尤其改善所述SCR诊断的品质，因为通过这些措施使得更加准确的监控结果是可能的。这所基于的是，在在NSC中的所述NOx排放的贮存阶段期间，在所述NSC的好的功能的情况中，在所述NSC的流出侧，仅在废气中出现小的NOx浓度。基于系统公差和NOx传感器公差，对于在废气中的很小的NOx浓度，一般仅还有条件地可行的是，在监控所述SCR功能时获得有说服力的结果，其中，所述监控通常基于在在SCR催化器中的NOx转化中的效率的计算。因此，为了改善所述SCR监控的准确性，NSC的再生在计算所述效率期间或者在计算其它的SCR诊断标准期间被截止或者中断，从而所述NSC不再卸载并且由此在所述SCR催化器的上游存在足够的NOx浓度，从而能够实现更加准确的监控结果。
在根据本发明的方法的一个优选的设计方案中，所述NSC的再生被截止和/或中断，当观察到用于SCR诊断标准、例如用于SCR催化器的效率的值位于用于在有误的和无误的SCR催化器之间进行区分的能够预先设定的阈值以下时。通过截止所述NSC再生，SCR诊断的准确性和品质以及SCR诊断的选择性（Trennschärfe）得以改善，因为能够测量的NOx浓度在所述NSC的流出侧得以提高并且在再生时变得自由的NH3量得以避免。从而能够尤其在极限值的情况中以更好的品质来重复所述诊断，以便能够明确地识别错误情况。此外，能够提高所述SCR诊断的频次。通过经改善的选择性，还可能的是，在功能有效的SCR催化器和损坏的例如过多老化的SCR催化器之间确定明确的阈值，从而能够也许匹配所述预先给定的阈值。
此外能够有利的是，在在SCR监控功能内的升级措施期间，为了确定有效的运行点并且必要时也关于所述效率计算的持续时间和速度来相应地改变所述参数，以便也由此进一步提高所述SCR监控的稳健性和准确性。
在根据本发明的方法的一个尤其优选的设计方案中，在计算对于所述SCR诊断的许可条件期间，检查的是，是否对所述SCR诊断的许可基于通过所述NSC的再生所引起的效果而被截止。依赖于值（该值依赖于SCR诊断的许可条件的此计算），截止和/或中断所述NSC的再生。在此尤其检查的是，是否所述SCR诊断由于在所述SCR催化器上游的过小的NOx排放而被制止，其中，这些对于所述SCR诊断而言过小的NOx排放被归因于NSC的高效率，该高效率通过NSC的频繁的再生而促成。在这里因而检查的是，是否所述SCR诊断的可能的制止实际上由NSC的再生所引起。仅当这点实际上是该情况时，NSC的再生才被截止和/或中断，从而此升级措施仅在实际需要情况中才被执行。当所述SCR诊断的许可并非由于NSC再生的效果而被制止时，则不截止或者中断所述NSC的再生。经此避免的是，多余地截止和/或中断所述NSC的再生。对于这样的值（该值依赖于对SCR诊断的许可条件的计算），能够例如观察NOx质量，该NOx质量由于所述SCR诊断的以NSC为条件的制止而能够不被考虑。例如，在计算对于所述SCR诊断的许可条件期间，能够鉴于所述SCR效率计算而常久地检查许可条件。当基于此效率计算，所述SCR诊断唯独由于NSC效果和/或NSC影响被截止时，能够集成这样的NOx质量：该NOx质量由此在一定程度上逃避了SCR诊断。当所集成的NOx质量达到了特定的阈值时，能够认为：在一定程度上疏忽了至少一个SCR诊断结果。从特定数量的经疏忽的SCR诊断结果起，能够最后制止NSC再生。
本发明还包括计算机程序，该计算机程序设定用于：执行诊断方法的所说明的步骤。本发明此外包括一种能够机读的存储介质，在该存储介质上储存有这样的计算机程序；以及包括一种电子的控制器，其被设置用于执行所述诊断方法。根据本发明的诊断方法作为计算机程序或作为能够机读的存储介质或者作为电子的控制器的实现方案具有的特别的优点是，所述根据本发明的方法于是也能够例如用于现有的机动车中，该机动车拥有相应的废气后处理系统。
本发明的其它的特征和优势从接下来结合附图对实施例的说明中得出。在此，单个的特征分别可以单独地或相互组合地被实现。
附图说明
在附图中：
图1是现有技术中的废气后处理系统的示例的构造方案的示意图，在其中，能够采用根据本发明的方法；
图2A/B是在不带有NSC再生的制止（图2A）和带有NSC再生（图2B）的制止的SCR监控时的效率结果的示意图；
图3A/B是带有用于在无误的和有误的SCR催化器之间进行区分的所述阈值的匹配的、不带有NSC再生的制止（图3A）和带有NSC再生（图3B）的制止的SCR监控的效率结果的示意图，以及
图4是根据本发明的诊断方法的一个示例的构造方案的示意的流程图。
具体实施方式
图1以示意的方式示出了现有技术中的废气后处理系统的示例的结构，在其中，能够采用根据本发明的方法。所示的是未具体示出的内燃机的排气系，该排气系在箭头方向上被所述废气穿流。所述废气后处理系统包括NOx存储催化器（NSC）10、颗粒过滤器（cDPF）20和SCR催化器（SCR）30。在SCR 30的上游，存在用于所需的液态的还原剂溶液（例如AdBlue®）的配量位置40。在所述NSC 10的上游和下游存在各一个拉姆达探测器11、12。在所述SCR30的上游和下游存在各一个NOx传感器31、32。位于所述SCR 30的上游的所述NOx传感器31能够作为任选方案被经计算的模型值取代。这样的带有NSC 10和SCR 30的废气后处理系统能够正如上文描述的那样在传统的运行和诊断方法中导致此外在所述SCR诊断中的问题，因为所述SCR诊断被连接在前面的NSC的再生影响。尤其，能够导致在所述SCR诊断的频次和/或品质中的问题。本发明解决此问题，办法是：提供一种诊断方法，在其中，为了改善所述SCR诊断的频次和/或品质而截止和/或中断所述NSC的再生。在此，所述根据本发明的诊断方法能够用于废气后处理系统，该废气后处理系统将所述至少一个NOx存储催化器和至少一个SCR催化器在排气系统中彼此组合。所述SCR催化器也能够例如以SCR涂层为形式存在于柴油颗粒过滤器（在过滤器上的SCR-即SCRF）上。
图2A/B图解了NSC再生的制止对SCR诊断的结果的影响。在在这里所示的情况中，求取所述SCR催化器（η SCR）的效率。借助于所述效率，能够推断出SCR催化器的老化状态，从而这种标准被提供作为SCR诊断标准。对于求取所述效率而言，所述SCR催化器在用于还原剂HWL（HWL-尿素水溶液）的正常的、经调节的配量运行中运行并且所述SCR催化器的NOx转化率借助于现存的NOx传感器和/或相应的模型值借助于该效率的计算来求取。为了表明的目的，所述含水的尿素溶液被水（或者不带有催化性质的类似的液体）取代。在附图中的圆形元件代表所求取的效率，在配量所述还原剂HWL时获得该效率。在附图中的圆形元件代表所求取的效率，在配量水时已经求取了该效率。在此，水的使用表现为可能的错误情况，该错误情况例如必须在OBD表明中得以示出。因此在采用水时，在SCR催化器中会期待相应低的或者不能够测量的NOx转化率（效率大约为零）。所示的测量结果表现为在常见的SCR诊断的框架中的被动的SCR诊断功能的结果。如果SCR催化器越好地能够满足NOx转化，则有待期待的效率结果越高。在此，阈100指代用于在有误的和无误的SCR催化器之间进行区分的预先给定的阈值。图2A表明了所观察到的问题情况。在不带有NSC再生的制止的情况中的所述SCR监控的效率结果强烈地偏差。甚至当取代还原剂只有水被配量到在所述SCR催化器的上游的排气系中时，所述SCR催化器能够部分地还不被期望地获得好的NOx转化率，因为在所述NSC再生中产生的NH3在SCR催化器中还能够被用于还原所述氮氧化物。因此，带有正常的还原剂配量的结果不再明确地不同于这样的结果：在配量水时获得了该结果。所预先给定的阈值100不适用于区分两个场景（无误的SCR催化器、有误的SCR催化器）并且不能够明确地证实所述SCR催化器的有效性。
图2B图解了这样的系统特性，当根据本发明在计算所述SCR监控标准期间或在执行所述SCR诊断期间不再出现NSC再生时，得到该系统特性。在带有水的运行中，所述SCR催化器能够由于缺乏还原剂而连续地仅还造成很小的NOx转化率。由此，在带有和不带有还原剂配量的监控结果之间的更加稳健的差别是可行的。基于在NSC的流出侧的较高的NOx浓度，在此可行的是，还能够增大所执行的SCR诊断的频次。由于NSC再生，所述SCR监控的中断的数量是较低的，从而同样缩短了单个的监控过程的持续时间。
图3A/B借助于在不带有NSC再生的制止时（图3A）和在NSC再生制止后（图3B）的SCR监控中的效率结果图解了根据本发明的方法的执行，其中，会进行在有误的和无误的SCR催化器之间进行区分的阈值210、220的匹配。经此，能够避免利用300指代的效率结果的错误解释。正如从在图3A/B中的示意得到的那样，分别按照使用情况能够出现的是，并非恰当地选择了用于区分结果品质的阈值210。尤其能够实现的是，由于所述结果的强烈的离差，不能够有意义地定义明确的阈值。在这样的情况中，作为根据本发明的措施的NSC再生的截止能够在升级措施的过程中被用于改善SCR诊断的准确性和频次。因而如果在正常的运行条件（在其中，所述NSC再生即使在SCR监控期间也能够进行）下，例如获得了位于预先给定的阈值210以下的SCR效率结果300，则对于所述另外的SCR监控而言截止所述NSC再生，从而所述NSC不再从NOx卸载。由此，在NSC的流出侧提高了能够测量的NOx浓度。此外，在此时不再出现的NSC的再生中避免了变得自由的NH3。由此，提高了SCR诊断的准确性，正如在图3B中所示那样。尤其，提高了在有误的SCR催化器（十字符号-水的配量）和无误的SCR催化器（圆形符号-HWL的配量）之间的选择性。由此能够确定明确的用于区分这两个情况的阈值220。效率结果300的有误的错误诊断通过根据本发明的措施和在NSC再生的截止时或后的阈值220的匹配来避免。根据本发明，因而能够在怀疑情况中提高所述SCR诊断的准确性。在此，针对性地仅在升级情况中进行所述NSC再生的截止，因为由此通过常久地制止所述NSC再生而避免了可能的排放影响。
在传统的系统中能够出现的情况是，例如被动的SCR诊断功能由于所述NSC运行而必须被中断或截止，因为对于所述SCR催化器而言支配着不便的条件。这些不便的条件能够直接与NSC的状态和NSC再生的实时的状况有关，也或者被实时的运行条件（温度、NOx质量或者在所述SCR催化器的上游的浓度等）影响。如果然后所述SCR监控标准的计算由于不便的运行条件而被中断，则在时间上延迟了所述SCR监控的结果。因此，在不便的运行条件和系统条件下，所述SCR监控也许不能够常常足够地得以执行，从而所述SCR催化器的功能不能够以足够的方式被评价。为了解决该问题并且提高该SCR诊断的频次，根据本发明在特定的情况下限定了NSC再生的数量，正如借助于图4更加详细地阐释的那样。图4图解了用于计算所述标准的示例的进程，该标准按照根据本发明的方法能够导致NSC再生的制止。在所述方法开始400后，在步骤410中借助于SCR效率计算常久地检查用于SCR诊断的许可条件。在此，在步骤420中询问：是否可能不存在的用于SCR诊断的许可条件通过NSC效果和/或NSC影响所引起。尤其检查的是，是否SCR诊断的许可唯独由于所述NSC效果和/或NSC影响而被截止。如果不是这种情况，那么就跳回到步骤410。但是如果在步骤420中的询问得到的是，这是所述情况，则在步骤430中集成这样的NOx质量（mNOx），该NOx质量通过此截止而在一定程度上逃避该SCR诊断。在步骤440中询问的是，是否此集成的NOx质量达到了能够预先设定的阈值（mNOxMin）。这种阈值代表这样的情况：在其中就可以得出的是，SCR诊断结果在一定程度上被疏忽了。如果阈值在在步骤440中的询问中未被达到，则跳回到步骤410。但是如果在步骤440中的询问得到的是，所述阈值达到了mNOxMin，则在步骤450中算作被疏忽的SCR诊断结果（ctSCRRslt）。在步骤460中询问的是，是否特定的能够预先设定数量的被疏忽的SCR诊断结果（ctSCRRsltMin）已经被达到。如果不是这种情况，那么就跳回到步骤410。但是如果在步骤460中的询问得到的是，达到或者超过了CtSCRRsltMin，则在步骤470中截止和/或中断所述NSC再生。虽然在另外的过程中，SCR诊断恰好活跃，但是NSC再生能够进一步如此久地保持制止，直到存在SCR诊断的结果。接下来，能够再次许可所述NSC再生。
在升级阶段期间也还能够降低所允许的被疏忽的SCR诊断结果的数量（ctSCRRsltMin），其必须在制止所述NSC再生之前被达到。
由此，能够更加快速地制止所述NSC再生并且更早地激活所述SCR诊断。
Claims (11)
1.一种用于诊断内燃机的废气后处理系统的方法，其中，所述废气后处理系统具有至少一个NOx存储催化器（10）和至少一个布置在所述NOx存储催化器（10）下游的SCR催化器（30），其特征在于，为了改善所述SCR催化器（30）的诊断的频次和/或品质，截止和/或中断所述NOx存储催化器（10）的再生，在计算对于SCR诊断的许可条件期间，检查的是，是否SCR诊断的许可是基于由于所述NOx存储催化器（10）的再生进行的效果而被截止，并且其中，根据依赖于对SCR诊断的许可条件的计算的值，截止和/或中断NOx存储催化器（10）的再生。
2.按照权利要求1所述的方法，其特征在于，所述NOx存储催化器（10）的再生的截止和/或中断作为升级措施来执行。
3.按照权利要求1或2所述的方法，其特征在于，设置这样的功能：该功能观察的是，是否限定了所述SCR催化器（30）的诊断的所设置的频次和/或品质，其中，在所述SCR催化器的诊断的频次和/或品质被限定的情况中，截止和/或中断所述NOx存储催化器（10）的再生。
4.按权利要求1所述的方法，其特征在于，NOx存储催化器（10）的再生在计算SCR诊断标准期间被截止和/或中断。
5.按权利要求1所述的方法，其特征在于，当观察到用于SCR诊断标准的值位于用于在有误的和无误的SCR催化器之间进行区分的能够预先设定的阈值（210）以下时，所述NOx存储催化器（10）的再生被截止和/或中断。
6.按照权利要求5所述的方法，其特征在于，SCR诊断标准是SCR催化器（30）的效率（300）。
7.按照权利要求5所述的方法，其特征在于，在NOx存储催化器（10）的再生的截止和/或中断后，匹配所述阈值（210）。
8.按照权利要求7所述的方法，其特征在于，检查的是，是否因为在SCR催化器的上游对于SCR诊断存在过小的NOx浓度而制止了SCR诊断的许可。
9.按照权利要求7或8所述的方法，其特征在于，当SCR诊断的许可并非基于NOx存储催化器（10）的再生的效果而被制止时，NOx存储催化器（10）的再生不被截止和/或中断。
10.一种能够机读的存储介质，在该存储介质上储存了计算机程序，其被设置用于执行按权利要求1至9任一项所述的方法。
11.一种电子的控制器，其被设置用于执行按权利要求1至9任一项所述的方法的步骤。
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