CN110779984A - 用于对于布置在scr-催化器系统中的浓度传感器的传感器信号进行可信度校验的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于对于布置在SCR‑催化器系统中的浓度传感器的传感器信号进行可信度校验的方法（100）。所述浓度传感器被实施和设立用于测量布置在罐中的HWL的浓度。为了确定浓度，由超声源产生的超声信号被发射经过预先给定的段，并且从借助于超声传感器获取的声传播时间获取HWL的浓度。存在对于超声信号的调节，所述调节在超声传感器按照规定起作用时这样地调节超声信号，使得由超声传感器测量的信号幅值位于预先给定的幅值范围中。为了对于浓度传感器的传感器信号进行可信度校验，使用超声信号的调节的至少一个调节参量（110）。

Description

用于对于布置在SCR-催化器系统中的浓度传感器的传感器信 号进行可信度校验的方法

技术领域

本发明涉及一种用于对于布置在SCR-催化器系统中的浓度传感器的传感器信号进行可信度校验的方法、一种计算机程序、一种机器能够读取的存储介质以及一种电子控制器。

背景技术

在机动车技术领域中已知用于借助于配量尿素水溶液（HWL）来还原氮氧化物的SCR-催化器系统（SCR=选择性催化还原）。未来的用于排放保护的法律要求借助于尿素-质量传感器对于使用的HWL的质量进行监测，以便通过车辆驾驶员来识别特别是可能的错误加注。对于质量监测的精度的法律要求相应于传感器的在HWL中的尿素的±1%的质量份额的测量精度。在此，HWL的尿素含量的额定值典型地为32.5%。

一种已知的用于所提及的质量监测的方案是超声-传感器，借助于所述超声-传感器检测在预先给定的段（Strecke）上的声传播时间（Schalllaufzeit）并且从所检测到的传播时间推导出HWL的尿素含量。这些传感器大多在制造时利用合适的HWL来校准。由对于测量精度的高要求所决定，在可供使用的传感器中要求进行校准，所述校准这样地影响换算规则或者综合特性曲线，以至于从测量值中正确地推导出HWL-浓度值。

需要指出，所提及的要求的测量精度在所给出的在机动车技术领域的边界条件下不能利用另外的更为便宜的传感器来实现。

此外要强调的是，HWL的错误加注通过相应的传感器警报不仅会导致警告或者SCR-催化器系统的关闭，而且会导致机动车的自动停止。因此应该无论如何避免具有相同后果的故障警报。同样要强调的是，在这里所涉及的传感器的寿命中不能排除漂移特性（Driftverhalten），由此促进故障警报的出现。对于这样的长时间的漂移的检测例如借助于可信度校验仅仅能够困难地得到检测。

在现有技术中尝试对于在传感器中的测量值进行可信度校验，但是由于信号处理的受限制的可能方案仅仅是有限制地可能的。因此可能例如由于在超声-换能器（Ultraschall-Transducer）或者反射器处的小气泡的粘附而引起错误测量，这种错误测量在最坏的情况下可能导致车辆的不正确的自动停止。超声-换能器备选地也被称为超声传感器、超声头或者简称换能器。超声检测器、超声头以及换能器相应地都是超声源。

发明内容

本方法用于对于布置在SCR-催化器系统中的浓度传感器的传感器信号进行可信度校验。

在此，浓度传感器被实施和设立用于测量布置在罐中的HWL的浓度。

为了确定HWL的浓度，由超声源产生的超声信号被发射经过预先给定的段，并且从借助于超声传感器获取的声传播时间来获取HWL的浓度。所述预先给定的段在这种情况下是超声测量段。

备选地或者附加地，所述方法可以用于认可（Freigabe）所述超声测量段。在此，概念“认可”涉及在制造过程中的产品认可。浓度传感器的超声测量段的认可将该超声测量段认为是无误差的。

此外，所述浓度传感器具有对于超声信号的调节，所述调节在超声传感器按照规定起作用时这样地调节超声信号，使得由超声传感器测量的信号幅值位于预先给定的幅值范围中。如果所述超声测量段或者浓度传感器没有按照规定起作用，那么可能的是，所述超声信号不能这样地得到调节，使由超声传感器测量的信号幅值位于预先给定的幅值范围中。

所述方法的特征在于，使用超声信号的调节的至少一个调节参量，以用来对于浓度传感器的传感器信号进行可信度校验。调节参量可以是内部的传感器-调节参量。借助于调节参量的时间特性可以识别，调节是否按照规定起作用。如果所述调节参量仅仅具有在零-位置左右的小的偏差，那么所述调节按照规定地工作。但是如果特别地，所述调节调节到最大的超声幅值上，那么通常存在故障功能。如果所述调节不能将超声幅值调节到预先给定的值范围上，那么同样存在故障功能。

通过这个特征有利地实现了，减少对于不正当地示出的不允许的HWL-浓度的可能性。换句话说有利地实现了，降低了对以下情况的可能性：即，尽管实际的HWL-浓度在预先给定的认可范围中，但是利用上述浓度传感器测量的HWL-浓度不在预先给定的认可范围中。HWL-浓度的认可范围是以下范围，该范围会被传感器识别为按照规定起作用。该范围可以例如是浓度范围32.5%±1%。

根据一种优选的实施方式，为了对于浓度传感器的传感器信号进行可信度校验，附加地使用SCR-催化器系统的至少一个测量参量。在此，所述可信度校验特别地通过对于内部的传感器-调节参量和SCR-催化器系统的至少一个测量参量的组合分析来实现。通过对于两个标准的组合分析有利地实现了，能够检测明显更多的情况，在所述情况中浓度传感器或者特别是超声测量段没有按照规定起作用，尽管传统的方法识别到按照规定的起作用。由此同样可以实现，减小对于不正当地显示的不允许的HWL-浓度的可能性。

根据另一优选的实施方式，如果浓度传感器的传感器信号的可信度校验已经得出，所述浓度传感器没有按照规定起作用，那么拒绝（verwehren）对于浓度传感器的认可。通过该特征有利地实现了，认可更少有故障的浓度传感器，这引起质量标准的提高。

根据一种优选的实施方式，SCR-催化器系统的至少一个测量参量具有以下列举的清单的至少一个元素：超声信号的调节的平均的调节参量或者调节参量的梯度、温度、空气压力、至少一次补给事件、车辆运动、在罐中的HWL的填充水平。这些参量中的每个参量也可以备选地通过其时间上的变化来表示。在此，温度可以是HWL的温度、环境温度和/或在废气系中测量到的温度。所述空气压力可以是环境的空气压力。至少一次补给事件可以具有至少一个补给事件的时刻和再次填充量。

平均的调节参量特别是从以下清单选出，所述清单由压电激发电压、每次测量的激发的数量（查验、pinging/多次查验）、接收信号的增强、对于接收信号的触发器阈值（Triggerschwelle）以及直到达到触发器阈值的超声传播时间组成。

在超声信号的调节的平均的调节参量或者调节参量的梯度的情况下，将当前测量的调节参量与之前提到的调节参量比较并且将大于预先给定的值的偏差用于对于浓度传感器的传感器信号进行可信度校验。特别是在这种情况下确定了，所述浓度传感器没有按照规定起作用并且拒绝对于浓度传感器的认可。

计算机程序被设立用于，特别是当该计算机程序在电子控制器或者计算机上运行时执行所述方法的每个步骤。这使得所述方法在传统的控制器中的实施成为可能，而不必对此进行构造上的改变。为此，计算机程序被存储在机器能够读取的存储介质上。通过计算机程序在传统的电子控制器上运行得到电子控制器，该电子控制器被设立用于执行布置在SCR-催化器系统中的浓度传感器的传感器信号的可信度校验的方法。

附图说明

本发明的实施例在附图中示出并且在以下的说明中进一步解释。

图1示意性地示出了具有根据现有技术的HWL-浓度传感器的SCR-催化器系统的配量装置，

图2示出了浓度传感器，该浓度传感器在根据本发明的实施例的方法中使用，并且

图3示出了根据本发明的实施例的方法的示意性的流程图。

具体实施方式

在图1中示出了用于将尿素水溶液（HWL）配量到机动车的仅仅勾画出的内燃机11的废气系10中的SCR-催化器系统1的配量装置。所述SCR-催化器系统1用于以本身已知的方式借助于选择性催化还原（SCR）来还原在内燃机11的废气中的氮氧化物。为了进行还原，HWL 22作为还原剂通过配量阀13被喷射到SCR-催化器12上游的废气系10中。所述配量阀也可以包括一个或者多个配量模块，所述一个或者多个配量模块例如分别包括多个喷射阀。

所述HWL 22储存在储存罐14中。为了提取HWL 22设置有抽吸管路15，其中所述HWL22通过输送泵16从储存罐14输送并且在压力管路17中的压力下引导至配量阀13。所述HWL22精确地并且根据要求地喷射到废气系10中。对此，在压力管路17中的HWL 22的压力是决定性的，所述压力因此被调节到能够预先给定的额定压力上。为了检测在管路17中的压力而设置有压力传感器18，所述压力传感器将所检测到的压力信号传递给控制器19，以使得输送泵16通过控制器19的信号给定而可以调控所述能够预先给定的额定压力。

对于配量阀13的操控同样通过控制器19的信号给定来实现。所述配量阀13利用所谓的打开频率来操控，所述打开频率对于不同的配量量是相同的，但是在不同的配量量的情况下引起阀的不同长时间的打开。所述打开频率例如为1Hz。在储存罐14中布置有浸入到HWL 22中的HWL-浓度传感器20，借助于所述HWL-浓度传感器来测量HWL 22的尿素含量。该测量可以以本身已知的方式、例如通过声信号的传播时间测量来实现。但是在本发明的框架中不取决于在此使用的测量技术。由传感器20所检测的或者生成的信号通过信号线路21输送给控制器19以进行进一步处理。

以下所描述的方法优选地在图1中示出的控制器19中实施。但是因为当前不取决于所述方法的实施地点，因此所述方法也可以在单独的控制器中或者用来控制内燃机11的发动机控制器中得到实施。

HWL的尿素含量的额定值典型地是32.5%。在储存罐14中储存的HWL 22的浓度与该额定值的偏差可能具有以下原因：1）在车辆驾驶员方面存在错误加注。在这种情况下偏差通常这样大，以至于其在传感器20的测量范围之外。2）所述传感器20提供附带1到3%的测量误差的测量值。该测量误差可能是系统特性并且引起相应的单侧的偏移（Offset）或是统计特性并且引起所提供的测量值的统计波动。3）所述传感器20经受老化过程，所述老化过程虽然通常仅仅导致较少百分比的范围中的偏差，但是由于通过这样的偏差关于所提到的故障警报的本身变得困难的可识别性的长时间作用而被评估为关键的。4）在市场中提供的例如以商品名“

”的HWL22具有尿素含量的如下公差，该公差在32.5±0.7%的范围中。对于在情况2）到4）中的传感器的故障功能的原因基本上由统计分布所决定。因此从线性的相加、也就是说单个误差的最不利的组合计算出最大统计误差。特别地，HWL-浓度的统计分散（Streuung）本身见上述情况4很少受影响。

在运行中校正（Abgleich）传感器时可以假定，没有进行根据前述情况1）的错误加注并且因此存在本身正确的HWL-介质。因为如果存在错误的HWL-介质，那么在测量信号中就会出现明显的偏置（Versatz），所述偏置在经校正的传感器中能够与正确的介质明显地区分开来。

图2示出了浓度传感器20，该浓度传感器具有壳体23、超声-换能器24以及反射器25。图2此外示出了超声-换能器24的和反射器25的以及布置在其间的超声测量段26的布置。从固定在储存罐14的底部上的超声-换能器24向着反射器25的方向发射超声信号，超声信号又从反射器反射回到超声-换能器24，所述超声-换能器测量反射的信号的幅值。所述反射器25同样固定在储存罐14的底部上。用于获取声传播时间的超声测量段26的长度相应于超声-换能器24和反射器25的双倍间距。由于通过HWL 22的脱气（Ausgasen）或者晃动可能产生的气泡可能妨碍从超声-换能器24到液体中的超声耦入（Ultraschalleinkopplung）。

图3示出了用于对于布置在SCR-催化器系统1中的浓度传感器20的传感器信号进行可信度校验的方法100，所述浓度传感器测量被充填在储存罐14中的HWL 22的浓度。

所述方法100同样用于超声测量段的认可。

在所述方法100中，为了确定浓度，由超声源产生的超声信号发射经过超声测量段26并且从借助于超声-换能器24所获取的超声传播时间获取HWL 22的浓度。此外存在对于超声信号的调节，所述调节在超声传感器按照规定地起作用时这样地调节所述超声信号，使得由超声传感器测量的信号幅值位于预先给定的幅值范围中。

在方法100的第一步骤110中，为了对于浓度传感器20的传感器信号进行可信度校验，不仅使用超声信号的调节的调节参量，而且使用SCR-催化器系统的测量参量。SCR-催化器系统的在此使用的测量参量有：超声信号的调节的平均的调节参量或者调节参量的梯度、HWL的温度、环境温度、在废气系中测得的温度、环境的空气压力以及补给事件的时刻和再次填充量以及关于车辆运动的数据、像例如关于车辆的GPS-坐标的作为时间的函数的记录和在储存罐14中的HWL的填充水平，所述填充水平可以借助于没有示出的填充水平传感器来测量。平均的调节参量或者调节参量的梯度相应于调节的频率响应（Frequenzgang）的带通。

因为在浓度传感器中，超声传输段在最大程度上是恒定的，调节的调节介入指示传感器的测量段的变化，所述调节将接收到的信号幅值调节到预先给定的幅值范围上。因此，方法100从到超声传输中的调节介入的变化推导出传感器测量值的可靠性。

所述方法100的优点特别地在于，不仅使用调节的调节参量来对于传感器信号进行可信度校验，而且同样使用SCR-催化器系统的另外的测量参量。通过调节参量与SCR-催化器系统的另外的测量参量的相关的分析可以比利用已知的现有技术的方法明显更好地评估传感器20的可靠性，所述已知的现有技术的方法仅仅考虑这两个因素中的一个因素。

在方法100的第二步骤120中，如果浓度传感器20的传感器信号的可信度校验已经得出，浓度传感器20没有按照规定地起作用，那么就拒绝传感器认可。

Claims (7)

1.用于对于布置在SCR-催化器系统（1）中的浓度传感器（20）的传感器信号进行可信度校验的方法（100），其中，所述浓度传感器（20）被设立用于测量布置在罐（14）中的HWL（22）的浓度，

其中为了确定所述浓度，由超声源（24）产生的超声信号被发射经过预先给定的段（26），并且从借助于超声传感器获取的声传播时间获取所述HWL（22）的浓度；并且其中存在对于所述超声信号的调节，所述调节在所述超声传感器按照规定起作用时这样地调节所述超声信号，使得由所述超声传感器测量的信号幅值位于预先给定的幅值范围中；

其特征在于，

为了对于所述浓度传感器的传感器信号进行可信度校验，使用所述超声信号的调节的至少一个调节参量（110）。

2.根据权利要求1所述的方法（100），

其特征在于，

为了对于所述浓度传感器（20）的传感器信号进行可信度校验，附加地使用所述SCR-催化器系统（1）的至少一个测量参量（110）。

3.根据权利要求1或2所述的方法（100），

其特征在于，

如果对于所述浓度传感器（20）的传感器信号的可信度校验已经得出，所述浓度传感器（20）没有按照规定起作用，那么拒绝对于所述浓度传感器的认可（120）。

4.根据权利要求2或3所述的方法（100），

其特征在于，

所述SCR-催化器系统（1）的至少一个测量参量具有清单的至少一个元素，其中所述清单具有所述超声信号的调节的平均的调节参量或者调节参量的梯度、温度、空气压力、至少一次补给事件、车辆运动和在所述罐（14）中的HWL（22）的填充水平以及这些参量的时间上的变化。

5.计算机程序，该计算机程序被设立用于执行根据权利要求1至4中任一项所述的方法（100）的每个步骤。

6.机器能够读取的存储介质，在其上存储根据前述权利要求所述的计算机程序。

7.电子控制器（19），该电子控制器被设立用于执行根据权利要求1到4中任一项所述的方法（100）的每个步骤。

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