DE102009058003A1

DE102009058003A1 - Diagnosesysteme und -verfahren für Systeme für selektive katalytische Reduktion (SCR) auf Grundlage einer Nox-Sensor-Rückkopplung

Info

Publication number: DE102009058003A1
Application number: DE102009058003A
Authority: DE
Inventors: James M. Livonia Perrin; Stephen Paul Swartz Creek Levijoki
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2008-12-18
Filing date: 2009-12-11
Publication date: 2010-08-19
Anticipated expiration: 2029-12-12
Also published as: US20100154386A1; US9657630B2; CN101839162A; DE102009058003B4; CN101839162B

Abstract

Ein System für selektive katalytische Reduktion (SCR) weist einen ersten Sensor, der eine erste Konzentration von NObestimmt, einen zweiten Sensor, der eine zweite Konzentration von NOund NHbestimmt, und ein Fehlerbestimmungsmodul auf. Das Fehlerbestimmungsmodul diagnostiziert einen Fehler in einem Dosiermittel und/oder einem Katalysator in einer SCR-Vorrichtung auf Grundlage der ersten und zweiten Konzentration.

Description

QUERVERWEIS AUF VERWANDTE ANMELDUNGEN
Diese Anmeldung beansprucht die Priorität der vorläufigen U.S.-Anmeldung Nr. 61/138,713, die am 18. Dezember 2008 eingereicht wurde. Die Offenbarung der obigen Anmeldung ist hier durch Bezugnahme eingeschlossen.
GEBIET
Die vorliegende Offenbarung betrifft Nachbehandlungssysteme für Verbrennungsmotoren und insbesondere Diagnosesysteme und -verfahren für Systeme für selektive katalytische Reduktion (SCR) auf Grundlage einer NO_x-Sensor-Rückkopplung.
HINTERGRUND
Die hier vorgesehene Hintergrundbeschreibung dient dem Zweck der allgemeinen Darstellung des Kontextes der Offenbarung. Arbeit der derzeit bezeichneten Erfinder in dem Maße, in dem sie in diesem Hintergrundabschnitt beschrieben ist, wie auch Aspekte der Beschreibung, die sich zum Zeitpunkt der Einreichung nicht anderweitig als Stand der Technik qualifizieren, sind weder ausdrücklich noch impliziert als Stand der Technik gegenüber der vorliegenden Offenbarung zugelassen.
Verbrennungsmotoren verbrennen ein Luft- und Kraftstoff-Gemisch, um ein Antriebsmoment zu erzeugen. Der Verbrennungsprozess erzeugt Abgas, das von dem Motor an die Atmosphäre ausgetragen wird. Das Abgas enthält Stickoxide (NO_x), Kohlendioxid (CO₂), Kohlenmonoxid (CO) und Partikel. Ein Nachbehandlungssystem behandelt das Abgas, um Emissionen zu reduzieren, bevor das Abgas an die Atmosphäre freigesetzt wird. Bei einem beispielhaften Nachbehandlungssystem injiziert ein Dosiersystem ein Dosiermittel (beispielsweise Harnstoff) in das Abgas stromaufwärts von einem System für selektive katalytische Reduktion (SCR). Der Harnstoff zerfällt durch thermische Zersetzung, um Ammoniak (NH₃) zu bilden. NH₃ ist das Reduktionsmittel, das mit NO_x über den Katalysator in dem SCR-System reagiert.
ZUSAMMENFASSUNG
Ein System für selektive katalytische Reduktion (SCR) umfasst einen ersten Sensor, der eine erste Konzentration von NO_x bestimmt, einen zweiten Sensor, der eine zweite Konzentration von NO_x und NH₃ bestimmt, sowie ein Fehlerbestimmungsmodul. Das Fehlerbestimmungsmodul diagnostiziert einen Fehler in einem Dosiermittel und/oder einem Katalysator in einer SCR-Vorrichtung auf Grundlage der ersten und zweiten Konzentration.
Bei anderen Merkmalen ist der erste Sensor ein NO_x-Sensor, der stromaufwärts von einer SCR-Vorrichtung vorgesehen ist. Der zweite Sensor ist ein NO_x-Sensor, der stromabwärts von der SCR-Vorrichtung vorgesehen ist und gegenüber NH₃ querempfindlich ist. Die zweite Konzentration entspricht einer kombinierten Konzentration von NO_x und NH₃. Das Fehlerbestimmungsmodul diagnostiziert einen Fehler in dem Katalysator, wenn die zweite Konzentration größer als die erste Konzentration ist. Das Fehlerbestimmungsmodul diagnostiziert eine schlechte Qualität des Dosiermittels, wenn die zweite Konzentration innerhalb eines Bereiches der ersten Konzentration liegt.
Ein Verfahren zur Diagnose eines Systems für selektive katalytische Reduktion (SCR) umfasst, dass eine erste Konzentration von NO_x bestimmt wird; eine zweite Konzentration von NO_x und NH₃ bestimmt wird; und ein Fehler in einem Dosiermittel und/oder einem Katalysator in dem SCR-System auf Grundlage der ersten Konzentration und der zweiten Konzentration diagnostiziert wird.
Weitere Anwendungsbereiche der vorliegenden Offenbarung werden aus der nachfolgenden detaillierten Beschreibung offensichtlich. Es sei zu verstehen, dass die detaillierte Beschreibung und spezifische Beispiele, während sie die bevorzugte Ausführungsform der Offenbarung angeben, nur zu Zwecken der Veranschaulichung und nicht dazu bestimmt sind, den Schutzumfang der Offenbarung zu beschränken.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Die vorliegende Offenbarung wird aus der detaillierten Beschreibung und den begleitenden Zeichnungen besser verständlich, in welchen:
1 ein Funktionsblockschaubild eines beispielhaften Fahrzeugsystems ist, das ein Diagnosemodul für selektive katalytische Reduktion (SCR) gemäß der vorliegenden Offenbarung aufweist;
2 ein Funktionsblockschaubild eines SCR-Diagnosemoduls gemäß der vorliegenden Offenbarung ist;
3 ein beispielhaftes Diagramm gemessener Konzentrationen von dem ersten und zweiten NO_x-Sensor stromaufwärts und stromabwärts von einem SCR-System ist, das einen akzeptablen Umwandlungswirkungsgrad besitzt;
4 und 5 beispielhafte Diagramme gemessener Konzentrationen von dem ersten und zweiten NO_x-Sensor stromaufwärts und stromabwärts von einem SCR-System sind, das einen schlechten Umwandlungswirkungsgrad besitzt; und
6 ein Flussdiagramm eines Verfahrens zur Diagnose eines SCR-Systems gemäß der vorliegenden Offenbarung ist.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
Die folgende Beschreibung ist lediglich beispielhafter Natur und in keiner Weise dazu bestimmt, die Offenbarung, ihre Anwendung bzw. ihren Gebrauch zu beschränken. Zu Zwecken der Klarheit sind die gleichen Bezugszeichen in den Zeichnungen verwendet, um ähnliche Elemente zu bezeichnen. Der hier verwendete Begriff ”Modul” betrifft eine anwendungsspezifische integrierte Schaltung (ASIC), eine elektronische Schaltung, einen Prozessor (gemeinsam genutzt, dediziert oder Gruppe) und Speicher, der eines oder mehrere Software- oder Firmware-Programme ausführt, eine kombinatorische Logikschaltung und/oder andere geeignete Komponenten, die die beschriebene Funktionalität bereitstellen.
NO_x-Sensoren können stromaufwärts und stromabwärts von einem SCR-System vorgesehen sein, um eine NO_x-Konzentration in dem Abgas zu überwachen. Ein Umwandlungswirkungsgrad des SCR-Systems kann auf Grundlage von Messungen durch die NO_x-Sensoren bestimmt werden. Wenn der Umwandlungswirkungsgrad unter einer Schwelle liegt, wird das SCR-System als fehlerhaft diagnostiziert. Der Umwandlungswirkungsgrad stellt jedoch keine Information darüber bereit, welches Teil des SCR-Systems zu dem schlechten Wirkungsgrad beiträgt.
Ein SCR-Diagnosemodul gemäß der vorliegenden Offenbarung bestimmt eine erste NO_x-Konzentration unter Verwendung eines ersten NO_x-Sensors und eine zweite NO_x/NH₃-Konzentration unter Verwendung eines zweiten NO_x-Sensors. Der erste und zweite NO_x-Sensor sind stromaufwärts bzw. stromabwärts von dem SCR-System vorgesehen. Der zweite NO_x-Sensor ist gegenüber NH₃ querempfindlich. Das Diagnosemodul diagnostiziert einen Fehler in einem Katalysator des SCR-Systems, wenn die zweite NO_x/NH₃-Konzentration höher als die erste NO_x-Konzentration ist. Das Diagnosemodul diagnostiziert eine schlechte Qualität eines Dosiermittels, wenn die erste NO_x-Konzentration in einem Bereich der zweiten NO_x/NH₃-Konzentration liegt.
Nun Bezug nehmend auf 1 umfasst ein beispielhaftes Fahrzeugsystem 10 ein Motorsystem 12 und ein Nachbehandlungssystem 14. Das Motorsystem 12 weist einen Motor 16 auf, der einen Zylinder 18, einen Ansaugkrümmer 20 und einen Abgaskrümmer 22 besitzt. Luft strömt in den Ansaugkrümmer 20 durch eine Drosselklappe 24. Die Luft wird mit dem Kraftstoff gemischt und das Luft- und Kraftstoffgemisch wird in dem Zylinder 18 verbrannt, um einen Kolben (nicht gezeigt) anzutreiben. Obwohl ein einzelner Zylinder 18 gezeigt ist, kann das Motorsystem 12 zusätzliche Zylinder 18 aufweisen. Beispielsweise werden Motoren mit 2, 3, 4, 5, 6, 8, 10, 12 und 16 Zylindern in Erwägung gezogen. Es sei angemerkt, dass die vorliegende Offenbarung auf sowohl Benzinmotoren als auf Dieselmotoren angewendet werden kann.
Abgas wird durch den Verbrennungsprozess erzeugt und von dem Zylinder 18 in den Abgaskrümmer 22 ausgetragen. Das Nachbehandlungssystem 14 behandelt das Abgas, das hindurchströmt, um Emissionen zu reduzieren, bevor das Abgas in die Atmosphäre freigesetzt wird. Das Nachbehandlungssystem 14 umfasst einen Dieseloxidationskatalysator (DOC) 32, ein System 34 für selektive katalytische Reduktion (SCR) und einen Dieselpartikelfilter (DPF) 36. Der DOC 32 reduziert Partikel (PM), einen kohlenwasserstoffbasierten löslichen organischen Anteil (SOF) sowie einen Kohlenmonoxidgehalt über Oxidation. Das SCR-System 34 entfernt NO_x über Reduktion. Der DPF 36 entfernt Dieselpartikel und/oder Ruß aus dem Abgas. Der DOC 32, das SCR-System 34 und der DPF 36 können in einer Reihenfolge angeordnet sein, die von der verschieden ist, die in 1 gezeigt ist.
Das SCR-System 34 umfasst ein Dosiersystem 38, einen Injektor 40 und eine SCR-Vorrichtung 42. Das Dosiersystem 38 injiziert ein Dosiermittel (d. h. Harnstoff) in das Abgas stromaufwärts von der SCR-Vorrichtung 42 durch den Injektor 40. Harnstoff wird durch thermische Zersetzung in NH₃ umgewandelt. Der NH₃ stellt das Reduktionsmittel dar, das mit NO_x über einen Katalysator in der SCR-Vorrichtung 42 reagiert, um NO_x zu reduzieren. Die folgenden beispielhaften chemischen Beziehungen beschreiben die NO_x-Reduktion: 4NH₃ + 4NO + O₂ → 4N₂ + 6H₂O 4NH₃ + 2NO + 2NO₂ → 4N₂ + 6H₂O 4NH₃ + 3NO₂ → 3,5N₂ + 6H₂O
Die erforderliche Menge an NH₃ und folglich die Menge an Harnstoff, der in das Abgas einzuspritzen ist, hängen von der Konzentration von NO_x stromaufwärts von der SCR-Vorrichtung 42 ab.
Die Konzentrationen von NO_x stromaufwärts und stromabwärts von der SCR-Vorrichtung 42 werden durch einen ersten NO_x-Sensor 44 bzw. einen zweiten NO_x-Sensor 46 überwacht. Während der erste NO_x-Sensor 44 so gezeigt ist, dass er zwischen dem DOC 32 und der SCR-Vorrichtung 42 vorgesehen ist, kann der erste NO_x-Sensor 44 an einer beliebigen geeigneten Stelle zwischen dem Abgaskrümmer 22 und der SCR-Vorrichtung 42 vorgesehen sein.
Der erste NO_x-Sensor 44 kann gegenüber NH₃ querempfindlich sein, muss dies jedoch nicht. Der erste NO_x-Sensor 44 gibt ein erstes Signal aus, das einer ersten NO_x/NH₃-Konzentration stromaufwärts von der SCR-Vorrichtung 42 entspricht. Wenn der erste NO_x-Sensor 44 stromaufwärts von dem Injektor 40 angeordnet ist, ist der erste NO_x-Sensor 44 keinem NH₃ ausgesetzt. Daher gibt die erste NO_x/NH₃-Konzentration eine Konzentration von NO_x in dem Abgas stromaufwärts von der SCR-Vorrichtung 42 an. Wenn der erste NO_x-Sensor 44 nicht auf die Anwesenheit von NH₃ anspricht, kann der erste NO_x-Sensor 44 stromabwärts von dem Injektor 40 und stromaufwärts von der SCR-Vorrichtung 42 vorgesehen sein.
Der zweite NO_x-Sensor 44 ist gegenüber NH₃ querempfindlich und spricht auf die Anwesenheit von sowohl NH₃ als auch NO_x an. Der zweite NO_x-Sensor gibt ein zweites Signal aus, das einer zweiten NO_x/NH₃-Konzentration stromabwärts von der SCR-Vorrichtung 42 entspricht. Der zweite NO_x-Sensor 46 ist stromabwärts von dem Injektor 40 vorgesehen und kann NH₃ ausgesetzt sein. Daher kann die zweite NO_x/NH₃-Konzentration einer Konzentration von NO_x, einer Konzentration von NH₃ oder einer kombinierten Konzentration von NO_x und NH₃ entsprechen.
Das zweite Signal, das von dem zweiten NO_x-Sensor 46 ausgegeben wird, hängt nur beispielhaft von der Konzentration von NO stromaufwärts von der SCR-Vorrichtung 42, der Menge an Harnstoff, die in das Abgas injiziert wird, einem Umwandlungswirkungsgrad von Harnstoff in NH₃ sowie einem NO_x-Umwandlungswirkungsgrad der SCR-Vorrichtung 42 ab. Der NO_x-Umwandlungswirkungsgrad (oder -Reduktionswirkungsgrad) ist wie folgt definiert: Umwandlungswirkungsgrad = (1-m_{stromabwärts}/m_{stromaufwärts}) × 100% wobei m_{stromaufwärts} die Konzentration von NO_x in dem Abgas stromaufwärts von der SCR-Vorrichtung 42 ist und m_{stromabwärts} die Konzentration von NO_x in dem Abgas stromabwärts von der SCR-Vorrichtung 42 ist.
Ein Steuermodul 50 umfasst ein SCR-Diagnosemodul 52, das einen Fehler auf Grundlage des ersten Signals von dem ersten NO_x-Sensor 44 und des zweiten Signals von dem zweiten NO_x-Sensor 46 diagnostiziert.
Bezug nehmend auf 2 umfasst das SCR-Diagnosemodul 52 ein Konzentrationsbestimmungsmodul 54, ein Umwandlungswirkungsgrad-Bestimmungsmodul 56 sowie ein Fehlerbestimmungsmodul 58. Das Konzentrationsbestimmungsmodul 54 bestimmt eine erste NO_x/NH₃-Konzentration und eine zweite NO_x/NH₃-Konzentration stromaufwärts und stromabwärts von der SCR-Vorrichtung 42. Das Umwandlungswirkungsgrad-Bestimmungsmodul 56 bestimmt einen Umwandlungswirkungsgrad auf Grundlage der ersten NO_x/NH₃-Konzentration und der zweiten NO_x/NH₃-Konzentration. Das Fehlerbestimmungsmodul 58 diagnostiziert einen Fehler in dem Dosiermittel (d. h. Harnstoff) und/oder dem Katalysator in der SCR-Vorrichtung 42 durch Vergleich der ersten NO_x/NH₃-Konzentration mit der zweiten NO_x/NH₃-Konzentration.
Genauer bestimmt das Konzentrationsbestimmungsmodul 54 eine erste NO_x/NH₃-Konzentration und eine zweite NO_x/NH₃-Konzentration auf Grundlage eines ersten und zweiten Signals von dem ersten und zweiten NO_x-Sensor 44 bzw. 46. Die erste NO_x/NH₃-Konzentration entspricht einer Konzentration von NO_x stromaufwärts von der SCR-Vorrichtung 42 (d. h. m_{stromaufwärts}). Der zweite NO_x-Sensor 46 ist gegenüber NH₃ querempfindlich. Daher entspricht die zweite NO_x/NH₃-Konzentration nicht unbedingt einer Konzentration von NO_x stromabwärts von der SCR-Vorrichtung 42 und kann einer kombinierten Konzentration von NO_x und NH₃ entsprechen, wenn NH₃ in dem Abgas vorhanden ist.
Das Umwandlungswirkungsgrad-Bestimmungsmodul 56 bestimmt einen Umwandlungswirkungsgrad des SCR-Systems 34 auf Grundlage der ersten NO_x/NH₃-Konzentration und der zweiten NO_x/NH₃-Konzentration. Während die zweite NO_x/NH₃-Konzentration nicht unbedingt die tatsächliche Konzentration von NO_x stromabwärts von der SCR-Vorrichtung 42 reflektiert, kann der Umwandlungswirkungsgrad auf Grundlage der zweiten NO_x/NH₃-Konzentration mit richtigen Kalibrierungen immer noch eine Angabe eines guten oder schlechten Umwandlungswirkungsgrads bereitstellen. Wenn der Umwandlungswirkungsgrad unterhalb einer ersten Schwelle liegt, wird das SCR-System 34 als fehlerhaft diagnostiziert. Das Fehlerbestimmungsmodul 58 bestimmt, welcher Teil des SCR-Systems 34 fehlerhaft ist und zu dem schlechten Umwandlungswirkungsgrad beiträgt.
Alternativ dazu kann ein zusätzlicher NO_x-Sensor, der nicht gegenüber NH₃ querempfindlich ist, stromabwärts von der SCR-Vorrichtung 42 vorgesehen sein, um die tatsächliche stromabwärtige NO_x-Konzentration zu messen. Somit kann der tatsächliche Umwandlungswirkungsgrad so bestimmt werden, um genauer zu bestimmen, ob das SCR-System 34 fehlerhaft ist. Alternativ dazu kann die stromabwärtige NO_x-Konzentration auf Grundlage von Motorparametern geschätzt werden.
3 zeigt eine beispielhafte erste und zweite NO_x/NH₃-Konzentration für ein SCR-System 34, das wie angestrebt arbeitet (beispielsweise mit einem Umwandlungswirkungsgrad oberhalb einer Schwelle). Bei diesem Beispiel beträgt die erste NO_x/NH₃-Konzentration 100 ppm und die zweite NO_x/NH₃-Konzentration beträgt 5 ppm. Die zweite NO_x/NH₃-Konzentration ist geringer als die erste NO_x/NH₃-Konzentration, und der Umwandlungswirkungsgrad beträgt 95%.
4 zeigt eine beispielhafte erste und zweite NO_x/NH₃-Konzentration für ein SCR-System 34, das nicht wie angestrebt arbeitet (beispielsweise mit einem Umwandlungswirkungsgrad unterhalb einer Schwelle). Bei diesem Beispiel beträgt die erste NO_x/NH₃-Konzentration 100 ppm, und die zweite NO_x/NH₃-Konzentration beträgt 250 ppm. Die zweite NO_x/NH₃-Konzentration ist höher als die erste NO_x/NH₃-Konzentration. Der Umwandlungswirkungsgrad auf Grundlage der ersten und zweiten NO_x/NH₃-Konzentration ist negativ und liegt unter der ersten Schwelle.
Wenn in der SCR-Vorrichtung 42 keine Reduktionsreaktion stattfindet, sollte die tatsächliche NO_x-Konzentration stromabwärts von der SCR-Vorrichtung 42 höchstens gleich der NO_xKonzentration stromaufwärts von der SCR-Vorrichtung 42 sein. Der zweite NO_x-Sensor 46 ist gegenüber NH₃ querempfindlich und kann NH₃ ausgesetzt sein. Daher ist die erhöhte zweite NO_x/NH₃-Konzentration auf in dem Abgas stromabwärts von der SCR-Vorrichtung 42 enthaltenes NH₃ zurückführbar. Der erste NO_x-Sensor 44 ist stromaufwärts von dem Injektor 40 vorgesehen und nicht NH₃ ausgesetzt. Die erhöhte NO_x/NH₃-Konzentration gibt an, dass NH₃ von Harnstoff umgewandelt worden ist, es jedoch sein kann, dass keine Reduktionsreaktion auftritt oder nicht effizient ist, um NH₃ und NO_x in dem Abgas zu reduzieren. Wenn die SCR-Vorrichtung 42 einen verschlechterten Katalysator aufweist, kann es sein, dass die Reduktionsreaktion nicht auftritt oder wenig effizient ist. Daher diagnostiziert das Fehlerbestimmungsmodul 58 einen Fehler in dem Katalysator in der SCR-Vorrichtung 42, wenn die erste NO_x/NH₃-Konzentration höher als die zweite NO_x/NH₃-Konzentration ist.
5 zeigt eine andere beispielhafte erste und zweite NO_x/NH₃-Konzentration für ein SCR-System 34 mit schlechtem Umwandlungswirkungsgrad. Bei diesem Beispiel beträgt die erste NO_x/NH₃-Konzentration 100 ppm, und die zweite NO_x/NH₃-Konzentration beträgt 99 ppm. Die zweite NO_x/NH₃-Konzentration ist kleiner als die erste NO_x/NH₃-Konzentration und befindet sich nahe bei dieser (d. h. innerhalb eines gewünschten Bereiches derselben). Der Umwandlungswirkungsgrad ist nahe Null und liegt unterhalb der ersten Schwelle. Die ähnliche Konzentration legt nahe, dass in der SCR-Vorrichtung 42 keine Reduktionsreaktion stattfindet und in der SCR-Vorrichtung 42 kein NH₃ vorhanden ist. Ohne ein Reduktionsmittel (d. h. NH₃) ist es nicht möglich, dass die Reduktionsreaktion stattfindet. Wenn Harnstoff mit Wasser und/oder anderen Chemikalien verdünnt ist und eine schlechte Qualität besitzt, kann Harnstoff in dem Nachbehandlungssystem 14 nicht in NH₃ umgewandelt werden. Daher diagnostiziert das Fehlerbestimmungsmodul 58 eine schlechte Qualität von Harnstoff, wenn die zweite NO_x/NH₃-Konzentration kleiner als die erste NO_x/NH₃-Konzentration ist, jedoch etwa gleich wie die erste NO_x/NH₃-Konzentration ist.
Es sei angemerkt, dass mit der Annahme, dass in dem Abgas kein NH₃ enthalten ist, der erste und zweite NO_x-Sensor 44 und 46 nicht dasselbe Signal, das dieselbe Konzentration angibt, ausgeben müssen, wenn m_{stromaufwärts} und m_{stromabwärts} gleich sind. Nur beispielhaft können Herstelltoleranzen von NO_x-Sensoren, eine NH₃-Speicherwirkung der SCR-Vorrichtung 42 und eine ungleichförmige Verteilung von NO_x in dem Abgas die Messungen des ersten und zweiten NO_x-Sensors 44 und 46 beeinflussen. Daher können die erste und zweite NO_x/NH₃-Konzentration, die nahe beieinander (d. h. innerhalb eines gewünschten Bereiches) liegen, jedoch verschieden sind, angeben, dass m_{stromaufwärts} und m_{stromabwärts} gleich sind und in der SCR-Vorrichtung 42 keine Reduktionsreaktion stattfindet. Das Fehlerbestimmungsmodul 58 kann eine schlechte Qualität von Harnstoff diagnostizieren, wenn die Differenz zwischen der ersten und zweiten NO_x/NH₃-Konzentration unter einer zweiten Schwelle liegt, die die Toleranzen des ersten und zweiten NO_x-Sensors 44 und 46 berücksichtigt.
Es sei angemerkt, dass das SCR-Diagnosemodul 52 der vorliegenden Offenbarung eine schlechte Qualität von Harnstoff diagnostizieren kann, wenn Harnstoff teilweise in NH₃ umgewandelt wird und die Reduktionsreaktion teilweise in der SCR-Vorrichtung 42 ausgeführt wird. In dieser Situation kann die zweite NO_x/NH₃-Konzentration geringer als die erste NO_x/NH₃-Konzentration sein, jedoch nicht innerhalb eines Bereiches der ersten NO_x/NH₃-Konzentration liegen. Eine Schwelle kann geeignet gewählt werden, um zwischen Harnstoff mit akzeptabler Verdünnung und Harnstoff mit nicht akzeptabler Verdünnung zu unterscheiden.
Alternativ dazu kann das Fehlerbestimmungsmodul 58 den berechneten Umwandlungswirkungsgrad verwenden, um zu ermitteln, welches Teil des SCR-Systems 34 fehlerhaft ist. Nur beispielhaft kann das Fehlerbestimmungsmodul 58 einen Fehler in dem Katalysator in der SCR-Vorrichtung 42 diagnostizieren, wenn der Umwandlungswirkungsgrad negativ ist, wie in Verbindung mit 4 beschrieben ist. Das Fehlerbestimmungsmodul 58 kann eine schlechte Qualität von Harnstoff diagnostizieren, wenn der Umwandlungswirkungsgrad nahe Null ist, wie in Verbindung mit 5 beschrieben ist.
Nun Bezug nehmend auf 6 startet ein Verfahren 80 zur Diagnose eines SCR-Systems bei Schritt 82. Das Konzentrationsbestimmungsmodul 54 bestimmt bei Schritt 84 eine erste NO_x/NH₃-Konzentration und eine zweite NO_x/NH₃-Konzentration auf Grundlage des ersten Signals und des zweiten Signals. Das Umwandlungswirkungsgrad-Bestimmungsmodul 56 bestimmt bei Schritt 86 einen Umwandlungswirkungsgrad auf Grundlage der ersten und zweiten NO_x/NH₃-Konzentration. Wenn der Umwandlungswirkungsgrad bei Schritt 88 unter einer ersten Schwelle liegt, vergleicht das Fehlerbestimmungsmodul 58 bei Schritt 90 die erste NO_x/NH₃-Konzentration mit der zweiten NO_x/NH₃-Konzentration. Wenn die zweite NO_x/NH₃-Konzentration höher als die erste NO_x/NH₃-Konzentration ist, diagnostiziert das Fehlerbestimmungsmodul 58 bei Schritt 92 einen Fehler in dem Katalysator der SCR-Vorrichtung 42. Wenn bei Schritt 94 die zweite NO_x/NH₃-Konzentration kleiner als die erste NO_x/NH₃-Konzentration ist und nahe bei dieser liegt (d. h. innerhalb eines Bereiches derselben), diagnostiziert das Fehlerbestimmungsmodul 58 bei Schritt 96 eine schlechte Qualität des Dosiermittels. Bei Schritt 98 endet das Verfahren 80.
Es sei angemerkt, dass die erste NO_x/NH₃-Konzentration und die zweite NO_x/NH₃-Konzentration durch Mittel bestimmt werden können, die von dem ersten und zweiten NO_x-Sensor verschieden sind. Beispielsweise kann die erste NO_x/NH₃ auf Grundlage von Motorbetriebsparametern ohne die Verwendung eines NO_x-Sensors geschätzt werden. Die zweite NO_x/NH₃-Konzentration kann auf Grundlage von Messungen eines NO_x-Sensors und eines NH₃-Sensors bestimmt werden.
Der Fachmann kann nun aus der vorhergehenden Beschreibung erkennen, dass die breiten Lehren der Offenbarung in einer Vielzahl von Formen ausgeführt werden können. Daher ist, während diese Offenbarung bestimmte Beispiele aufweist, der wahre Schutzumfang der Offenbarung nicht so beschränkt, da andere Abwandlungen dem Fachmann bei einem Studium der Zeichnungen, der Beschreibung und der folgenden Ansprüche offensichtlich werden.

Claims

System für selektive katalytische Reduktion (SCR), umfassend: einen ersten Sensor, der eine erste Konzentration von NO_x bestimmt; einen zweiten Sensor, der eine zweite Konzentration von NO_x und NH₃ bestimmt; und ein Fehlerbestimmungsmodul, das einen Fehler in einem Dosiermittel und/oder einem Katalysator in einer SCR-Vorrichtung auf Grundlage der ersten und zweiten Konzentration diagnostiziert.
SCR-System nach Anspruch 1, wobei der erste Sensor ein NO_x-Sensor ist, der stromaufwärts von einer SCR-Vorrichtung vorgesehen ist, und der zweite Sensor ein NO_x-Sensor ist, der stromabwärts von der SCR-Vorrichtung vorgesehen ist.
SCR-System nach Anspruch 1, wobei das Fehlerbestimmungsmodul einen Fehler in dem Katalysator diagnostiziert, wenn die zweite Konzentration größer als die erste Konzentration ist.
SCR-System nach Anspruch 1, wobei die zweite Konzentration einer kombinierten Konzentration aus NO_x und NH₃ entspricht.
SCR-System nach Anspruch 1, wobei das Fehlerbestimmungsmodul eine schlechte Qualität des Dosiermittels diagnostiziert, wenn die zweite Konzentration innerhalb eines Bereichs der ersten Konzentration liegt. wobei die erste Konzentration insbesondere größer als die zweite Konzentration ist.
SCR-System nach Anspruch 5, wobei die erste Konzentration und die zweite Konzentration einer Konzentration von NO_x entsprechen.
SCR-System nach Anspruch 1, ferner mit einem Umwandlungswirkungsgrad-Bestimmungsmodul, das einen Umwandlungswirkungsgrad auf Grundlage der ersten Konzentration und der zweiten Konzentration bestimmt.
SCR-System nach Anspruch 7, wobei das Fehlerbestimmungsmodul einen Fehler in dem Katalysator diagnostiziert, wenn der Umwandlungswirkungsgrad negativ ist.
SCR-System nach Anspruch 7, wobei das Fehlerbestimmungsmodul eine schlechte Qualität des Dosiermittels diagnostiziert, wenn der Umwandlungswirkungsgrad nahe Null ist.
Verfahren zur Diagnose eines Systems für selektive katalytische Reduktion (SCR), umfassend, dass: eine erste Konzentration von NO_x bestimmt wird; eine zweite Konzentration von NO_x und NH₃ bestimmt wird; und ein Fehler in einem Dosiermittel und/oder einem Katalysator in dem SCR-System auf Grundlage der ersten Konzentration und der zweiten Konzentration diagnostiziert wird, ferner insbesondere umfassend, dass ein Fehler in dem Katalysator diagnostiziert wird, wenn die zweite Konzentration größer als die erste Konzentration ist, und/oder wobei die zweite Konzentration einer kombinierten Konzentration von NO_x und NH₃ entspricht, und/oder ferner umfassend, dass eine schlechte Qualität des Dosiermittels diagnostiziert wird, wenn die zweite Konzentration in einem Bereich der ersten Konzentration liegt, und/oder wobei die erste Konzentration höher als die zweite Konzentration ist, und/oder wobei die erste Konzentration und die zweite Konzentration einer Konzentration von NO_x entsprechen, und/oder ferner umfassend, dass ein Umwandlungswirkungsgrad des SCR-Systems auf Grundlage der ersten Konzentration und der zweiten Konzentration bestimmt wird. und/oder ferner umfassend, dass ein Fehler in dem Katalysator diagnostiziert wird, wenn der Umwandlungswirkungsgrad negativ ist, und/oder ferner umfassend, dass eine schlechte Qualität des Dosiermittels diagnostiziert wird, wenn der Umwandlungswirkungsgrad nahe Null ist.