CN110872977B - 用于对scr催化器系统进行篡改识别的装置和方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于对SCR催化器系统进行篡改识别的装置，该SCR催化器系统具有还原剂罐（13）和布置在还原剂罐（13）中的传感器（22、23、24）。所述传感器（22、23、24）与布置在还原剂罐（13）的里面或上面的控制器（21）形成结构单元（20）。此外，本发明涉及一种用于借助于装置对SCR催化器系统进行篡改识别的方法。在此，从结构单元（20）的至少一个传感器（22、23、24）的传感器数据中获取在能预先给定的时间段之内还原剂溶液（14）的预期的消耗，并且从结构单元（20）的至少一个测量单元（25、26）的数据中获取在能预先确定的时间段之内还原剂溶液（14）的实际的消耗。从预期的消耗与实际的消耗的比较中推断出对于SCR催化器系统的篡改。

Description

用于对SCR催化器系统进行篡改识别的装置和方法

技术领域

本发明涉及用于对SCR催化器系统进行篡改识别的装置和方法。此外，本发明还涉及一种实施所述方法的每个步骤的计算机程序以及一种能够机读的存储介质，该存储介质存储所述计算机程序。

背景技术

为了满足越来越严格的废气法规，有必要降低燃烧马达、尤其是柴油马达的废气中的氮氧化物。为此已知，在废气系中布置SCR催化器（选择性催化还原、SelectiveCatalytic Reduction），所述SCR催化器在存在还原剂的情况下将在所述燃烧马达的废气中所包含的氮氧化物还原成氮。由此能够显着地降低废气中的氮氧化物的份额。为了这个反应的进行而需要被混入到废气中的氨。通常，使用含水的尿素溶液（尿素水溶液，HWL），其在SCR催化器的上游被喷入废气系中并且用作氨裂解的试剂。32.5％的HWL可以在商标名AdBlue^®下通过商购来获得。

在许多国家，在进行SCR废气后处理时在故障情况下规定分级地降低燃烧马达的功率。这也被称为诱导（Inducement）。如果比如机动车的驾驶员没有给还原剂罐装填足够的HWL并且忽略后续的故障提示，那么在预先给定的时间之后就必须明显地降低燃烧马达的最大功率，以便迫使驾驶员重新装填罐。

为了避免诱导，已知在机动车中安装所谓的AdBlue仿真器。仿真器学习SCR催化器的发挥功能的完好的HWL配给系统。为此，它读取并且存储SCR配给控制器（dosing controlunit、配给控制单元；DCU）的CAN消息。如果然后断开所述SCR配给控制器，那么所述仿真器设备就切换到“发送”并且而后重复或者发送先前学习的消息。如果具有SCR催化器系统的机动车在即使不使用SCR催化器系统的情况下也符合法定的废气规定的国家中运行，那么这样的仿真器的使用也是有意义和合法的。而在有些国家中在没有SCR催化器系统的情况下就无法遵守废气规定，在这些国家中这样的仿真器的使用就导致不允许地超过极限值的情况。仿真器的这样的非法的使用通过想要节省HWL的成本的犯法的驾驶员来进行。

发明内容

所述装置用于对SCR催化器系统进行篡改识别，所述SCR催化器系统具有还原剂罐和布置在还原剂罐中的传感器。所述传感器与布置在还原剂罐的里面或上面的控制器形成结构单元。这个控制器相对于其它的、在其中布置有SCR催化器系统的机动车中存在的控制器而言是自给自足的（autark）。这实现了能够通过SCR催化器系统对HWL的消耗情况进行可信度校验（Plausibilisieren）。

所述控制器与传感器形成结构单元，由此它独立于马达系统的和废气后处理系统的测量值或经过处理的控制及调节值。因此，也不需要使用以下模型和观测程序（Beobachter），所述模型或观测程序又动用（zurückgreifen）现有系统的测量值或经过处理的控制及调节值。控制器放置在还原剂罐的里面或上面，这能够采集关于HWL的信息，而没有在控制器与所使用的传感器之间放置能篡改的单元。为了使对于与控制器的传感器连接的篡改变得困难，传感器优选直接机械地并且电气地连接到控制器上。特别优选的是作为芯片上的系统（System-on-Chip）的实现方式，该实现方式特别防篡改。

传感器包括优选至少一个用于在还原剂罐中所准备的还原剂溶液的质量传感器、用于还原剂溶液的填充水平传感器和用于还原剂溶液的温度传感器。质量传感器尤其构造为光谱传感器，光谱传感器能够测量HWL的尿素浓度并且用光谱传感器可选也能够识别不允许的外来物质或替代物、像比如改变稠度的添加剂。如果借助于质量传感器没有在还原剂罐中识别到尿素，而是换而言之仅仅识别到替代物的含水的溶液或者仅仅识别到水，那么也没有通过SCR催化器系统进行真正的尿素消耗。因此，无论是否进行了还原剂罐内容物的配给，都能够用信号表示欺诈情况。填充水平传感器比如能够构造为超声波传感器，它能够识别出还原剂罐中的填充水平变化并且因此识别出罐内容物的消耗。借助于温度传感器能够识别，内容物是能够被配给还是已冻结。许多国家的立法者都同意，只要罐内容物仍然太冷，就不必进行尿素配给。

此外优选的是，结构单元具有惯性的测量单元（Inertial Measurement Unit、惯性测量单元；IMU）。惯性的测量单元能够对在其中安装有SCR催化器系统的机动车进行运动进行探测。惯性的测量单元能够用作用于行驶动力的状态的解释的基础。因此，比如能够将车辆加速与车辆减速或车辆制动以及具有恒定速度的行驶区分开来。同样能够区分，是上坡行驶还是下坡行驶还是在平地中行驶。由此能够推断出燃烧马达的主动的和怠惰的（inaktiv）运行状态。因此，此外能够推断，是否到底一定消耗尿素。利用对车辆数据和车辆质量的了解，能够估计尿素消耗。这些数据不是在运行期间或运行中传输，而是能够存储在控制器中。它们是已知的，因为车辆制造商知道在哪辆车中安装所述装置。

此外优选的是，结构单元具有固体声测量单元。所述固体声测量单元能够用于识别燃烧马达的主动的或怠惰的运行并且就这样比如在混合动力系统拓扑结构中或者在惯性运行中用于识别燃烧马达关闭状态。此外，从固体声中能够推导出燃烧马达转速。固体声从燃烧马达的、由于气缸压缩和减压引起的振动中产生。利用对变速策略的了解，从中也能够推导出机动车的速度。为此，变速策略能够被存储在控制器中。变速策略是已知的，因为车辆制造商知道在哪辆车中安装所述装置。由于气缸中的燃烧压力与转矩的幅度成比例，所以能够进一步进行燃烧马达负荷估算。燃烧马达的负载和转速决定燃烧马达的燃料消耗，由此而后又能够估计必要的尿素消耗。借助于固体声，也能够识别燃料喷射器的打开和/或关闭，由此能够推断，正在使用何种喷射策略。因此，而后也能推断，马达控制机构和废气后处理控制机构是否正好处于SCR催化器系统的再生模式中。借助于声音样本（Schallmuster），也可以识别，燃烧马达处于何种运行模式中并且由此又能够推断出必要的尿素消耗。由于还原剂罐通常与机动车的车身机械地耦合，所以产生从燃烧马达以及从废气系统的组件直到还原剂罐以及因此直到固体声测量单元的声学的固体声耦合和固体声导入。

此外优选的是，结构单元具有自己的能量源。因此保证，控制器不会由于其被从外部的能量供给机构上切断而停用并且即使在外部的电压故障的短期阶段中也确保了对于尿素消耗的可信度校验。能量供给机构尤其能够是用于进行能量收集的装置，该装置利用振动和/或温度差等，以用于保证控制器的自给自足的能量供给。外部的和/或内部的电能的额外的中间储存尤其能够借助于蓄电池或电容器来实现。

此外优选的是，结构单元被设立用于识别其是否还总是被安装在符合规定的还原剂罐的里面或上面。由此，比如能够排除篡改情况，即整个结构单元被改装到小的单独的还原剂罐中，以用于向控制器伪装出真实地发挥功能的HWL系统。为此，所述结构单元尤其能够具有间距测量单元、像比如雷达传感器和超声波传感器，以用于测定是否存在符合规定的罐参量。这比如能够通过测量罐的内直径和/或高度这种方式来进行。作为替代方案，也能够设置组合的固体声-激励-及测量单元，利用该单元激励所述罐，以用于而后从还原剂罐的和罐内容物的结构上的取决于材料的参量中借助于所模仿的固体声来推断出正确的安装位置。

结构单元的所有电子组件优选被浇注在共同的壳体中。由此，一方面防止具有良好的蠕变特性的HWL侵入到控制器中。另一方面，因此使对于所述结构单元的无破坏的篡改变得困难。

如果借助于控制器识别到HWL的不可信的消耗，所述消耗可以推断出对于HWL配给系统的篡改，则应该进行诱导。为此而优选的是，控制器借助于加密的连接与发动机控制器相连接。加密的连接能够是有线或无线的。所述加密防止以下情况，即：借助于篡改来阻止将所识别到的篡改情况通报给发动机控制器。

控制器能够具有其他接口，以用于无线地读出关于尿素消耗的可信性的信息。因此，比如能够规定，通过WLAN向警察或其他机构提供进行篡改识别的可能性。此外，能够规定，通过CCU（connected control unit、连接控制单元）在云中或者在服务提供商的后端中或者在服务器上提供数据，以便在那里集中进行分析并且进一步进行可信度校验。因此，尤其能够将GPS数据用于进行进一步的可信度校验，以便比如从所驶过的或者所计划的路线中借助于行驶阻力方程来进行关于所述路线的负荷估计并且从而估计因此预期的尿素消耗。加油站的停靠同样能够用于对还原剂填充水平进行可信度校验。这种接口也能够优选实现加密的通信。

例如，在通过收费站时，能够检查这种WLAN接口的读出情况。如果识别出卡车没有发挥功能的HWL配给系统或者装有经过篡改的HWL配给系统，则能够对该车辆进行检测并且报告给警察。另外，能够收取提高的通行费用、向驾驶员发出信号或者对车辆系统实施远程干预。收费站在此能够是前面提到的云、后端或服务器系统的一部分，以便就这样从一个收费站到下一个收费站对尿素消耗进行可信度校验。

借助于所述装置，能够执行用于对SCR催化器系统进行篡改识别的方法。在这种方法中，在结构单元的至少一个传感器的传感器数据的基础上获取在预先给定的时间段之内还原剂溶液的实际的消耗。从结构单元的至少一个测量单元的数据中获取在这个能预先给定的时间段之内还原剂溶液的预期的消耗。从预期的消耗与实际的消耗的比较中能够推断出对于SCR催化器系统的篡改。

所述计算机程序被设立用于尤其在该计算机程序在所述装置的控制器上被执行时来执行所述方法的每个步骤。能够在所述控制器上实施所述方法的不同的实施方式，而不必对其进行结构上的改动。为此，所述计算机程序被存储在能够机读的存储介质上。

附图说明

本发明的实施例在附图中示出并且在下面的描述中进行详细解释。

图1示意性地示出了根据本发明的一种实施例的装置。

图2示意性地示出了根据本发明的另一种实施例的装置。

图3示意性地示出了根据本发明的又一种实施例的装置。

具体实施方式

在图1中示出了SCR催化器系统的配给机构，该配给机构用于将HWL配入到机动车的燃烧马达11的废气系10中。SCR催化器系统以本身已知的方式用于借助于选择性催化还原来还原燃烧马达11的废气中的氮氧化物。为了还原，将HWL在SCR催化器12上游喷射到废气系10中。为此设置了还原剂罐13，在该还原剂罐中储存了作为还原剂溶液14的HWL。为了将其取出而设置了抽吸管路15，该抽吸管路与输送泵16相连接。所述输送泵将还原剂溶液14通过压力管路17导送到SCR催化器12上游的配给阀18。该系统具有用于燃烧马达11的发动机控制器19和另一个自给自足的控制器21，所述控制器是结构单元20的一部分。所述结构单元还具有质量传感器22、填充水平传感器23和温度传感器24，它们在控制器21的外部伸入到还原剂溶液14中。在控制器21的壳体中布置有惯性的测量单元25、固体声测量单元26和呈能量收集单元的形式的能量源27。这些电子组件被浇注在合成树脂中。加密的连接28将控制器21与发动机控制器19连接起来。

在SCR催化器系统12的运行中，首先借助于质量传感器22来检查，还原剂溶液14是不是具有预期的浓度的HWL。借助于填充水平传感器23来监控还原剂溶液14的消耗。借助于惯性的测量单元25和固体声测量单元26的测量数据，来推断出燃烧马达11的运行状态并且由此估计还原剂溶液14的预期的消耗。在此考虑到，如果温度传感器24显示出如此低的温度以至于还原剂溶液14冻结，则不能配入该还原剂溶液14。如果在预先给定的时间段里还原剂溶液14的、借助于填充水平传感器23测量的消耗与预期的消耗至少相差预先给定的阈值，则产生以下通知，即：还原剂溶液14的消耗是不可信。该通知借助于加密的连接28被传送给发动机控制器19，该发动机控制器启动对于燃烧马达11的诱导。另外，该信息也能够借助于WLAN无线地从控制器21中读出。

图2示出了根据本发明的装置的第二种实施例。在此，结构单元20没有完全布置在还原剂罐13中。换而言之，控制器21和布置在其壳体中的组件25至27布置在还原剂罐13的壁体中。然而，在这种实施例中，传感器22至24也与控制器21形成结构单元并且伸入到还原剂罐13的内部空间中。

图3示出了根据本发明的装置的第三种实施例，在这种实施例中，控制器21和布置在其壳体中的组件25至27中在外部布置在还原剂罐13的壁体。传感器22穿过罐壁延伸到还原剂罐13的内部空间中并且因此延伸到还原剂溶液14中。

Claims (9)

1.用于对SCR催化器系统进行篡改识别的装置，该SCR催化器系统具有还原剂罐(13)和布置在所述还原剂罐(13)中的传感器(22、23、24)，其特征在于，所述传感器(22、23、24)与布置在所述还原剂罐(13)的里面或上面的控制器(21)形成结构单元(20)，由此所述结构单元独立于马达系统的和废气后处理系统的测量值或经过处理的控制及调节值。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述传感器(22、23、24)包括至少一个用于储存在所述还原剂罐(13)中的还原剂溶液(14)的质量传感器(22)、用于所述还原剂溶液(14)的填充水平传感器(23)和用于所述还原剂溶液(14)的温度传感器(24)。

3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述结构单元此外具有惯性的测量单元(25)。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的装置，其特征在于，所述结构单元此外具有固体声测量单元(26)。

5.根据权利要求1至3中任一项所述的装置，其特征在于，所述结构单元此外具有能量源(27)。

6.根据权利要求1至3中任一项所述的装置，其特征在于，所述结构单元的所有电子组件都被浇注在共同的壳体中。

7.根据权利要求1至3中任一项所述的装置，其特征在于，所述控制器(21)借助于加密的连接(28)与发动机控制器(19)相连接。

8.用于借助于根据权利要求1至7中任一项所述的装置对SCR催化器系统进行篡改识别的方法，其特征在于，从所述结构单元(20)的至少一个传感器(22、23、24)的传感器数据中获取在能预先给定的时间段之内还原剂溶液(14)的实际的消耗，从所述结构单元(20)的至少一个测量单元(25、26)的数据中获取在所述能预先给定的时间段之内还原剂溶液(14)的预期的消耗，并且从所述预期的消耗与所述实际的消耗的比较中推断出对于所述SCR催化器系统的篡改。

9.能够机读的存储介质，在该能够机读的存储介质上面存储了计算机程序，该计算机程序被设立用于执行根据权利要求8所述的方法的每个步骤。