DE102010047506B4

DE102010047506B4 - Reduktionsmitteleinspritzsystem und Verfahren zum Überwachen eines Reduktionsmitteleinspritzsystems

Info

Publication number: DE102010047506B4
Application number: DE102010047506.8A
Authority: DE
Inventors: Yue-Yun Wang; Charles E. Solbrig; Stephen Paul Levijoki
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2009-10-09
Filing date: 2010-10-05
Publication date: 2015-11-05
Anticipated expiration: 2030-10-06
Also published as: DE102010047506A1; US20110083424A1; CN102042065A; CN102042065B; US8915062B2

Abstract

Verfahren zum Überwachen eines Reduktionsmitteleinspritzsystems, das ein Reduktionsmittelzufuhrsystem umfasst, das mit einer Reduktionsmittelabgabevorrichtung fluidverbunden ist, die konfiguriert ist, um das Reduktionsmittel in den Abgaszustrom eines Verbrennungsmotors stromaufwärts einer Vorrichtung für selektive katalytische Reduktion abzugeben, umfassend: Anweisen der Reduktionsmittelabgabevorrichtung, Reduktionsmittel bei einem vorgegebenen Reduktionsmittelmassendurchsatz U. c in ein Abgasrohr abzugeben, wobei die Reduktionsmittelabgabevorrichtung mittels eines Schlauchs, der druckbeaufschlagtes Reduktionsmittelfluid führt und die Reduktionsmittelabgabevorrichtung mit einer Zufuhr von druckbeaufschlagtem Reduktionsmittel versorgt, mit dem Reduktionsmittelzufuhrsystem fluidverbunden ist; Steuern des Reduktionsmittelzufuhrsystems zu einem bevorzugten Betriebszustand, bei dem ein erwünschter Reduktionsmitteldruck in dem Schlauch herrscht; Überwachen des Betriebs des Reduktionsmittelzufuhrsystems und Schätzen eines Reduktionsmittelmassendurchsatzes U. a als Funktion des überwachten Betriebs des Reduktionsmittelzufuhrsystems; und Diagnostizieren des Betriebs des Reduktionsmitteleinspritzsystems als Funktion des vorgegebenen Reduktionsmittelmassendurchsatzes U. c und des geschätzten Reduktionsmittelmassendurchsatzes U. a, wobei der geschätzte Reduktionsmittelmassendurchsatz U. a ermittelt wird unter Verwendung der Gleichungwobei PPRF der erwünschte Reduktionsmitteldruck in dem Schlauch, P ein durchschnittlicher Wert des Reduktionsmitteldrucks in dem Schlauch und Pst der Druck in dem Abgasrohr ist.

Description

Technisches Gebiet
Die Erfindung betrifft ein Reduktionsmitteleinspritzsystem und ein Verfahren zum Überwachen eines Reduktionsmitteleinspritzsystems.
Hintergrund
Bekannte Motorsteuerstrategien zum Verbessern von Kraftstoffwirtschaftlichkeit und Verringern von Kraftstoffverbrauch in Verbrennungsmotoren umfassen den Betrieb bei einem mageren Luft/Kraftstoff-Verhältnis. Dies umfasst Motoren, die konfiguriert sind, um im Kompressionszündungsmodus und Fremdzündungsmodus mit Magerverbrennung zu arbeiten. Bei mageren Luft/Kraftstoff-Verhältnissen arbeitende Motoren können erhöhte Verbrennungstemperaturen aufweisen, die zu erhöhten NOx-Emissionen führen.
Ein bekanntes Abgasnachbehandlungssystem samt Steuerstrategie zum Handhaben und Reduzieren von NOx-Emissionen umfasst ein System zur Steuerung von Reduktionsmitteleinspritzung und eine zugeordnete Vorrichtung für reduktionsmittel-selektive katalytische Reduktion. Das System zur Steuerung von Reduktionsmitteleinspritzung spritzt ein Reduktionsmittel, z. B. Harnstoff, in einen Abgaszustrom stromaufwärts einer Vorrichtung für ammoniak-selektive katalytische Reduktion ein, um NOx-Moleküle zu Stickstoff und Sauerstoff zu reduzieren. Bekannte Vorrichtungen für ammoniak-selektive katalytische Reduktion zersetzen Harnstoff zu Ammoniak, und der Ammoniak reagiert bei Vorhandensein eines Katalysators mit den NOx-Molekülen, um Stickstoff zu erzeugen. Eine gewisse Menge an Ammoniak kann an der Vorrichtung für ammoniak-selektive katalytische Reduktion gespeichert werden, was eine fortgesetzte Reduktion der NOx-Moleküle ermöglicht, wenn das System zur Steuerung von Harnstoffeinspritzung keine gesteuerte Harnstoffmenge abgeben kann.
Bekannte Steuersysteme umfassen das Abgeben von Reduktionsmittel bei einer Rate, die Konzentrationen von NOx-Rohemissionen entspricht, um NOx-Reduktion ohne Nutzen übermäßiger Reduktionsmittelmengen zu erreichen, d. h. Abgeben von Reduktionsmittel bei einem stöchiometrischen Verhältnis von Reduktionsmittel/NOx.
Ein herkömmliches Verfahren zum Überwachen eines Reduktionsmitteleinspritzsystems ist aus der Druckschrift DE 196 46 646 A1 bekannt. Aus Jörg Hoffmann, et. al.: Taschenbuch der Messtechnik, 5. Auflage, München, Carl Hanser Verlag, 2007, S. 167, Kapitel ”Wirkdruckverfahren” (ISBN 978-3-446-40993-4) ist ein Verfahren zur Bestimmung eines Massendurchflusses mit Hilfe eines Druckmesssignals bekannt.
Zusammenfassung
Ein Verbrennungsmotor, der bei einem mageren Luft/Kraftstoff-Verhältnis arbeitet, umfasst ein Reduktionsmitteleinspritzsystem, das konfiguriert ist, um Reduktionsmittel in einen Abgaszustrom stromaufwärts einer Vorrichtung für selektive katalytische Reduktion einzuspritzen. Das Reduktionsmitteleinspritzsystem umfasst ein Reduktionsmittelzufuhrsystem, das mit einer Reduktionsmittelabgabevorrichtung fluidverbunden ist, die konfiguriert ist, um das Reduktionsmittel abzugeben. Ein Verfahren zum Überwachen des Reduktionsmitteleinspritzsystems umfasst das Anweisen der Reduktionsmittelabgabevorrichtung, Reduktionsmittel bei einem vorgegebenen Reduktionsmittelmassendurchsatz U ._c in ein Abgasrohr abzugeben, wobei die Reduktionsmittelabgabevorrichtung mittels eines Schlauchs, der druckbeaufschlagtes Reduktionsmittelfluid führt und die Reduktionsmittelabgabevorrichtung mit einer Zufuhr von druckbeaufschlagtem Reduktionsmittel versorgt, mit dem Reduktionsmittelzufuhrsystem fluidverbunden ist. Ferner umfasst das Verfahren das Steuern des Reduktionsmittelzufuhrsystems zu einem bevorzugten Betriebszustand, bei dem ein erwünschter Reduktionsmitteldruck in dem Schlauch herrscht, das Überwachen des Betriebs des Reduktionsmittelzufuhrsystems und das Schätzen eines Reduktionsmittelmassendurchsatzes U ._a als Funktion des überwachten Betriebs des Reduktionsmittelzufuhrsystems und das Diagnostizieren des Betriebs des Reduktionsmitteleinspritzsystems als Funktion des vorgegebenen Reduktionsmittelmassendurchsatzes U ._c und des geschätzten Reduktionsmittelmassendurchsatzes U ._a. Der geschätzte Reduktionsmittelmassendurchsatz U ._a wird unter Verwendung der Gleichung
ermittelt, wobei P_PRF der erwünschte Reduktionsmitteldruck in dem Schlauch, P ein durchschnittlicher Wert des Reduktionsmitteldrucks in dem Schlauch und P_st der Druck in dem Abgasrohr sind.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
Nun werden eine oder mehrere Ausführungsformen beispielhaft unter Bezug auf die Begleitzeichnungen beschrieben, wobei:
1 und 2 zweidimensionale schematische Diagramme eines Motor- und Abgasnachbehandlungssystems gemäß der vorliegenden Offenbarung sind; und
3–5 Datengraphen gemäß der vorliegenden Offenbarung sind.
Eingehende Beschreibung
Unter Bezug auf die Zeichnungen, bei denen das Gezeigte nur dem Zweck des Veranschaulichens bestimmter beispielhafter Ausführungsformen, veranschaulicht 1 schematisch einen Verbrennungsmotor 10, ein Nachbehandlungssystem 45 und ein begleitendes Steuersystem mit einem Steuermodul 5 (CM), die gemäß einer Ausführungsform der Offenbarung konstruiert wurden. Ein beispielhafter Motor 10 ist ein Mehrzylinder-Viertaktverbrennungsmotor mit Direkteinspritzung, der vorrangig bei einem mageren Luft/Kraftstoff-Verhältnis arbeitet. Der beispielhafte Motor 10 kann einen Kompressionszündungsmotor, einen Fremdzündungsmotor mit Direkteinspritzung und andere Motorkonfigurationen umfassen, die unter Verwenden eines Verbrennungszyklus arbeiten, der mageren Betrieb umfasst.
Der Motor 10 ist mit verschiedenen Erfassungsvorrichtungen ausgestattet, die Motorbetrieb überwachen, einschließlich eines Abgassensors 42, der ausgelegt ist, um den Abgaszustrom zu überwachen. Der Abgassensor 42 ist vorzugsweise eine Vorrichtung, die konfiguriert ist, um ein mit dem Luft/Kraftstoff-Verhältnis des Abgaszustroms korrelierbares elektrisches Signal zu erzeugen, woraus Sauerstoffgehalt ermittelt werden kann. Alternativ oder zusätzlich kann der Abgassensor 42 eine Vorrichtung sein, die konfiguriert ist, um ein mit einem Parameterzustand von NOx-Konzentration in dem Abgaszustrom korrelierbares elektrisches Signal zu erzeugen. Alternativ kann eine in dem Steuermodul 5 als Algorithmus ausgeführte virtuelle Erfassungsvorrichtung als Ersatz für den Abgassensor 42 verwendet werden, wobei die NOx-Konzentration in dem Abgaszustrom beruhend auf Motorbetriebsbedingungen, die Motordrehzahl, Kraftstoffmassenzufuhr und andere Faktoren einschließen, geschätzt wird. Der Motor 10 ist vorzugsweise mit einem Luftmassensensor ausgestattet, um Ansaugluftstrom zu messen, woraus der Luftmassenstrom von Abgas ermittelt werden kann. Alternativ oder kombiniert damit kann ein Algorithmus ausgeführt werden, um beruhend auf Motordrehzahl, Hubraum und Füllungsgrad Luftmassenstrom durch den Motor 10 zu ermitteln.
Das Steuersystem umfasst das Steuermodul 5, das mit mehreren Erfassungsvorrichtungen signalverbunden ist, die konfiguriert sind, um den Motor 10, den Abgaszustrom und das Abgasnachbehandlungssystem 45 zu überwachen. Das Steuermodul 5 ist mit Aktuatoren des Motors 10 und mit dem Abgasnachbehandlungssystem 45 funktionell verbunden. Das Steuersystem führt Steuerungsschemata aus, die vorzugsweise in dem Steuermodul 5 gespeicherte Steueralgorithmen und Kalibrierungen umfassen, um den Motor 10 und das Abgasnachbehandlungssystem 45 zu steuern. Bei Betrieb überwacht das Steuersystem den Betrieb des Verbrennungsmotors 10 und des Abgasnachbehandlungssystems 45 und steuert ein Reduktionsmitteleinspritzsystem 40, das ein Reduktionsmittelzufuhrsystem 30 umfasst, das wie hierin beschrieben mit einer Reduktionsmittelabgabevorrichtung 55 fluidverbunden ist. Das Steuersystem führt ein oder mehrere Steuerungsschemata aus, um den Motor 10 so zu steuern, dass die Regeneration des Abgasnachbehandlungssystems 45 bewirkt wird.
Das Steuermodul 5 ist vorzugsweise ein digitaler Universalrechner, der umfasst: einen Mikroprozessor oder eine zentrale Recheneinheit, Speichermedien mit nicht flüchtigem Speicher, einschließlich Festspeicher und elektrisch programmierbarem Festspeicher, Arbeitsspeicher, Hochgeschwindigkeitstaktgeber, Analog/Digital- und Digital/Analog-Schaltkreise und Eingabe/Ausgabe-Schaltkreise und -vorrichtungen sowie geeignete Signalaufbereitungs- und Pufferschaltkreise. Das Steuermodul, wie es hierin verwendet wird, bezeichnet ein beliebiges Verfahren oder System zum Verarbeiten als Reaktion auf ein Signal oder Daten und sollte so verstanden werden, dass es Mikroprozessoren, integrierte Schaltungen, Computersoftware, Computerhardware, elektrische Schaltungen, anwendungsspezifische integrierte Schaltungen, Personalcomputer, Chips und andere Vorrichtungen umfasst, die Verarbeitungsfunktionen vorsehen können. Das Steuermodul 5 führt die Steueralgorithmen aus, um den Betrieb des Motors 10 zu steuern. Die Steueralgorithmen sind ausführbare Programmbefehle und Kalibrierungen, die in dem nicht flüchtigen Speicher gespeichert sind. Die Steueralgorithmen werden während vorab festgelegter Schleifendurchläufe ausgeführt, so dass jeder Algorithmus mindestens einmal pro Schleifendurchluf ausgeführt wird. Die Steueralgorithmen werden von der zentralen Recheneinheit ausgeführt, um Eingänge von den vorstehend erwähnten Erfassungsvorrichtungen zu überwachen und den Betrieb des Motors 10, des Nachbehandlungssystems 45 und der Aktuatoren zu steuern und zu überwachen. Die Schleifendurchläufe werden bei regelmäßigen Intervallen, zum Beispiel alle 3,125, 6,25, 12,5, 25 und 100 Millisekunden während laufenden Motor- und Fahrzeugbetriebs, ausgeführt. Alternativ können Algorithmen als Reaktion auf das Eintreten eines Vorgangs ausgeführt werden. Der Motor 10 wird so gesteuert, dass er bei einem bevorzugten Luft/Kraftstoff-Verhältnis arbeitet, um mit Fahrerbefehlen, Kraftstoffverbrauch, Emissionen und Fahrverhalten in Verbindung stehende Leistungsparameter zu erreichen, wobei die Kraftstoffversorgung des Motors und/oder der Ansaugluftstrom so gesteuert werden, dass das bevorzugte Luft/Kraftstoff-Verhältnis erreicht wird.
Das Abgasnachbehandlungssystem 45 ist mit einem Abgaskrümmer des Motors 10 fluidverbunden, um den Abgaszustrom mitzuführen. Das Abgasnachbehandlungssystem 45 umfasst mehrere Nachbehandlungsvorrichtungen, die in Reihe fluidverbunden sind. In einer in 1 gezeigten Ausführungsform sind eine erste, zweite und dritte Nachbehandlungsvorrichtung 50, 60 und 70 unter Verwenden bekannter Rohre und Konnektoren in Reihe fluidverbunden. Jede der Abgasnachbehandlungsvorrichtungen 50, 60 und 70 umfasst eine Vorrichtung, die Technologien mit verschiedenen Fähigkeiten zum Behandeln der Bestandteile des Abgaszustroms nutzt, einschließlich Oxidation, selektive katalytische Reduktion unter Verwenden eines Reduktionsmittels und Partikelfiltern. Für spezifische Anwendungen können Auslegungsmerkmale für jede der Nachbehandlungsvorrichtungen 50, 60 und 70 bestimmt werden, z. B. Volumen, Raumgeschwindigkeit, Zellendichte, Washcoatdichte und Metallbeladung. In der in 1 gezeigten Ausführungsform umfasst die erste Nachbehandlungsvorrichtung 50 einen Oxidationskatalysator, die zweite Nachbehandlungsvorrichtung 60 umfasst in einer Ausführungsform eine ammoniak-selektive katalytische Reaktorvorrichtung und die dritte Nachbehandlungsvorrichtung 70 umfasst einen katalysierten Partikelfilter, wenngleich die hierin beschriebenen Konzepte nicht darauf beschränkt sind. Die erste, zweite und dritte Nachbehandlungsvorrichtung 50, 60 und 70 können zu individuellen Strukturen zusammengebaut werden, die fluidverbunden und in einem Motorraum und einem Fahrzeugunterboden montiert sind, wobei ein oder mehrere Erfassungsvorrichtungen dazwischen gesetzt sind. Ein Fachmann kann sich andere Zusammenbaukonfigurationen vorstellen.
Die erste Nachbehandlungsvorrichtung 50 umfasst vorzugsweise eine katalytische Oxidationsvorrichtung, die ein Cordieritsubstrat mit einem aluminiumoxid-basierten Washcoat umfasst, der ein oder mehrere Platingruppenmetalle enthält, z. B. Platin oder Palladium. In einer Ausführungsform kann auf die erste Nachbehandlungsvorrichtung 50 verzichtet werden.
Die zweite Nachbehandlungsvorrichtung 60 umfasst in einer Ausführungsform die ammoniak-selektive katalytische Reaktorvorrichtung, vorzugsweise ein Cordieritsubstrat, das mit einem Washcoat beschichtet ist. In einer Ausführungsform umfasst die zweite Nachbehandlungsvorrichtung 60 zwei beschichtete Substrate, die in Reihe angeordnet sind. Der bevorzugte Washcoat verwendet eine von ammoniak-selektiven katalytischen Cu-Zeolith-, Fe-Zeolith- und anderen Metallzeolith-Technologien als katalytisches Material. In einer Ausführungsform umfasst der ammoniak-selektive katalytische Reaktor eine Art von Metallion und eine geeignete Zeolithstruktur, die auf einem Cordieritsubstrat gelagert ist.
Die dritte Nachbehandlungsvorrichtung 70 umfasst vorzugsweise einen zweiten Oxidationskatalysator kombiniert mit einem Partikelfilter. Die dritte Nachbehandlungsvorrichtung 70 kann weiterhin gemäß Spezifikationen und Betriebseigenschaften einer spezifischen Motor- und Antriebsstranganwendung einzeln oder kombiniert andere Abgasnachbehandlungsvorrichtungen umfassen, die katalysierte oder nicht katalysierte Partikelfilter, Luftpumpen, externe Heizvorrichtungen, Schwefelfallen, Phosphorfallen, Vorrichtungen für selektive Reduktion u. a. umfassen.
Das Abgasnachbehandlungssystem 45 umfasst das Reduktionsmitteleinspritzsystem 40, das die mit dem Reduktionsmittelzufuhrsystem 30 fluidverbundene Reduktionsmittelabgabevorrichtung 55 umfasst, die unter Bezug auf 2 beschrieben wird. Das Reduktionsmittelzufuhrsystem 30 und die Reduktionsmittelabgabevorrichtung 55 werden jeweils von dem Steuermodul 5 gesteuert, um einen vorgegebenen Massendurchsatz des Ammoniakreduktionsmittels in den Abgaszustrom stromaufwärts der ammoniak-selektiven katalytischen Reaktorvorrichtung 60 abzugeben.
Erfassungsvorrichtungen, die mit dem Überwachen des Nachbehandlungssystems 45 in Verbindung stehen, umfassen vorzugsweise den Abgassensor 42, eine erste Erfassungsvorrichtung 52 unmittelbar stromabwärts der ersten Nachbehandlungsvorrichtung 50, eine zweite Erfassungsvorrichtung 54 unmittelbar stromaufwärts der ammoniak-selektiven katalytischen Reaktorvorrichtung 60, eine dritte Erfassungsvorrichtung 66 stromabwärts der ammoniak-selektiven katalytischen Reaktorvorrichtung 60 und eine vierte Erfassungsvorrichtung 72 stromabwärts der dritten Nachbehandlungsvorrichtung 70. Erfassungsvorrichtungen umfassen weiterhin einen ersten und zweiten Temperaturüberwachungssensor 62 und 64, die konfiguriert sind, um Temperaturen in Verbindung mit der ammoniak-selektiven katalytischen Reaktorvorrichtung 60 zu überwachen. Alternativ oder zusätzlich kann eine virtuelle Erfassungsvorrichtung verwendet werden, um das Nachbehandlungssystem 45 zu überwachen. Eine virtuelle Erfassungsvorrichtung kann in dem Steuermodul 5 als Algorithmus ausgeführt sein und an Stelle eines entsprechenden Abgassensors treten. Die NOx-Konzentration in dem Abgaszustrom kann zum Beispiel beruhend auf Motorbetriebsbedingungen, die unter Verwenden von Motorerfassungsvorrichtungen überwacht werden, geschätzt werden. Die beschriebenen Erfassungsvorrichtungen, die mit dem Überwachen des Nachbehandlungssystems 45 in Verbindung stehen, sollen veranschaulichend sein.
Die erste Erfassungsvorrichtung 52 befindet sich stromaufwärts der zweiten Nachbehandlungsvorrichtung 60 und ist vorzugsweise konfiguriert, um die Temperatur des Abgaszustroms stromabwärts der ersten Nachbehandlungsvorrichtung 50 zu überwachen. Die erste Erfassungsvorrichtung 52 erzeugt ein Signal, das mit der Temperatur des in die ammoniak-selektive katalytische Reaktorvorrichtung 60 eindringenden Abgaszustroms korrelierbar ist.
Die zweite Erfassungsvorrichtung 54 befindet sich unmittelbar stromaufwärts der ammoniak-selektiven katalytischen Reaktorvorrichtung 60 und stromabwärts der Reduktionsmittelabgabevorrichtung 55. Die zweite Erfassungsvorrichtung 54 erzeugt ein elektrisches Signal, das mit Konzentrationen spezifischer Gase, z. B. NOx, Kohlenwasserstoffe, Wasserstoffcyanid und/oder Acetaldehyd, die in dem Abgaszustrom nach dem Austreten aus der ersten Nachbehandlungsvorrichtung 60 enthalten sind, korrelierbar ist.
Die dritte Erfassungsvorrichtung 66 überwacht den Abgaszustrom nach der ammoniak-selektiven katalytischen Reaktorvorrichtung 60 und stromaufwärts der dritten Nachbehandlungsvorrichtung 70 und ist vorzugsweise konfiguriert, um Bestandteile des Abgaszustroms, z. B. NOx-Konzentration, zu überwachen. Die dritte Erfassungsvorrichtung 66 erzeugt ein Signal, das mit der NOx-Konzentration des Abgaszustroms oder einem anderen Parameter (z. B. Ammoniak (NH3)) korrelierbar ist.
Die vierte Erfassungsvorrichtung 72 überwacht den Abgaszustrom stromabwärts der dritten Nachbehandlungsvorrichtung 70 und ist vorzugsweise konfiguriert, um Bestandteile des Abgaszustroms, z. B. NOx-Konzentration, zu überwachen. Die vierte Erfassungsvorrichtung 72 erzeugt ein Signal, das mit NOx-Konzentration oder einem anderen Abgasbestandteil in dem Abgaszustrom korrelierbar ist. Jede von erster, zweiter, dritter und vierter Erfassungsvorrichtung 52, 54, 66 und 72 ist mit dem Steuermodul 5 signalverbunden, das Systemsteueralgorithmen und Diagnosealgorithmen ausführt.
Der erste Temperaturüberwachungssensor 62 misst die Temperatur stromaufwärts von oder in einem vorderen Abschnitt der ammoniak-selektiven katalytischen Reaktorvorrichtung 60, um eine Betriebstemperatur derselben zu ermitteln. Der erste Temperaturüberwachungssensor 62 kann konfiguriert sein, um die Temperatur des Abgaszustroms zu überwachen, und kann alternativ konfiguriert sein, um die Temperatur der ammoniak-selektiven katalytischen Reaktorvorrichtung 60 zu überwachen.
Der zweite Temperaturüberwachungssensor 64 misst die Temperatur stromabwärts von oder in einem hinteren Abschnitt der ammoniak-selektiven katalytischen Reaktorvorrichtung 60, um eine Betriebstemperatur derselben zu ermitteln. Der zweite Temperaturüberwachungssensor 64 kann konfiguriert sein, um die Temperatur des Abgaszustroms zu überwachen, und kann alternativ konfiguriert sein, um die Temperatur der ammoniak-selektiven katalytischen Reaktorvorrichtung 60 zu überwachen.
2 zeigt Einzelheiten des Reduktionsmitteleinspritzsystems 40, das das Reduktionsmittelzufuhrsystem 30 und die Reduktionsmittelabgabevorrichtung 55 umfasst. Die Reduktionsmittelabgabevorrichtung 55 ist konfiguriert, um das Reduktionsmittel mittels einer Düse 58 abzugeben, die in das Abgasrohr 56 eingeführt ist. Die Reduktionsmittelabgabevorrichtung 55 gibt das Reduktionsmittel in den durch das Abgasrohr 56 tretenden Abgaszustrom ab. Die Düse 58 der Reduktionsmittelabgabevorrichtung 55 ist stromaufwärts der ammoniak-selektiven katalytischen Reaktorvorrichtung 60 in das Abgasrohr 56 eingeführt. Der Druck in dem Abgasrohr 56 (P_st) der Abgasanlage 45 kann mit einem Abgasdrucksensor gemessen werden oder kann alternativ beruhend auf Motorbetriebsbedingungen, einschließlich des Abgasdurchsatzes, geschätzt werden.
Die Reduktionsmittelabgabevorrichtung 55 ist mittels eines Schlauchs 57, der druckbeaufschlagtes Reduktionsmittelfluid führt, so dass er die Reduktionsmittelabgabevorrichtung 55 mit einer Zufuhr von druckbeaufschlagtem Reduktionsmittel versorgt, mit dem Reduktionsmittelzufuhrsystem 30 fluidverbunden. Die Reduktionsmittelabgabevorrichtung 55 ist mit dem Steuermodul 5 funktionell verbunden und umfasst vorzugsweise ein magnetgesteuertes Fluidstrom-Steuerventil, das einen Fluidauslass aufweist, der ausgelegt ist, um das Reduktionsmittel in den Abgaszustrom in dem Abgasrohr 56 einzuspritzen. Das Steuermodul 5 führt einen algorithmischen Code aus, um Betriebsbedingungen des Motors 10 und Betriebsparameter des Nachbehandlungssystems 45 zu überwachen und einen Massendurchsatz des Abgaszustroms, einschließlich einer Konzentration und eines Massendurchsatzes von NOx-Emissionen, zu ermitteln. Es wird ein vorgegebener Reduktionsmittelmassendurchsatz U ._c angeordnet. Der vorgegebene Reduktionsmittelmassendurchsatz U ._c erreicht vorzugsweise ein stöchiometrisches Verhältnis von Reduktionsmittel/NOx und sieht ausreichenden Massendurchsatz des Reduktionsmittels vor, um die Konzentration und den Massenstrom von NOx-Emissionen zu Stickstoff bei Vorhandensein des katalytischen Materials der ammoniak-selektiven katalytischen Reaktorvorrichtung 60 vorzusehen. Das Steuermodul 5 führt einen algorithmischen Code aus, um ein Einspritzvorrichtungssteuersignal, z. B. ein pulsweitenmoduliertes Steuersignal (PWM(Inj)), zu der Reduktionsmittelabgabevorrichtung 55 bei einem angeordneten Druck in dem Schlauch 57 zu erzeugen, das dem vorgegebenen Reduktionsmittelmassendurchsatz U ._c entspricht.
Das Reduktionsmittelzufuhrsystem 30 umfasst eine Reduktionsmittelpumpe 32 und ein zugeordnetes Steuermodul 34 sowie einen Reduktionsmittelspeichertank 38, der an einem Einlass 57' mit der Reduktionsmittelpumpe 32 verbunden ist. In einer Ausführungsform umfasst die Reduktionsmittelpumpe 32 einen motorbetriebenen Druckpumpenmechanismus, der einen Hubkolben umfasst, der in einem Einlass- und Auslassventile aufweisenden Gehäuse enthalten ist. Die Hubbewegung des Kolbens wird durch einen elektrisch betriebenen Motor bewirkt, der durch das Steuermodul 34 betätigt wird. Ein Untersetzungsgetriebe zwischen dem Motor und dem Pumpmechanismus kann ein Übersetzungsverhältnis für die Pumpe vorsehen. In dem Reduktionsmittelspeichertank 38 gespeichertes Reduktionsmittel kann bezüglich eines Temperaturzustands T₀ und eines Druckzustands P₀ gekennzeichnet sein, wobei der Druckzustand P₀ dem Einlassdruck der Reduktionsmittelpumpe 32 zugeordnet ist. Vorzugsweise ist das Reduktionsmittelzufuhrsystem 30 so konfiguriert, dass von dem Reduktionsmittelspeichertank 38 zu dem Einlass der Reduktionsmittelpumpe 32 Strömen durch Schwerkraft vorliegt. Der Auslass der Reduktionsmittelpumpe 32 ist mit dem Schlauch 57 fluidverbunden, der druckbeaufschlagtes Reduktionsmittel zu der Reduktionsmittelabgabevorrichtung 55 befördert. Ein Drucksensor 36 ist ausgelegt, um in einer Ausführungsform Reduktionsmitteldruck P_R in dem Schlauch 57 zu überwachen. Bei Betrieb steuert das Steuermodul 5 das Reduktionsmittelzufuhrsystem 30 zum Beispiel durch Erzeugen eines bevorzugten Drucks P_PRF für das Reduktionsmittelzufuhrsystem 30 zu einem bevorzugten Betriebszustand. Eine Differenz zwischen dem überwachten Reduktionsmitteldruck P_R und dem bevorzugten Druck P_PRF in dem Schlauch 57 wird ermittelt und zu dem Steuermodul 34 geschickt, das darauf beruhend ein Pumpensteuersignal zum Betreiben der Reduktionsmittelpumpe 32 erzeugt. Das Steuermodul 34 steuert den Betrieb der Reduktionsmittelpumpe 32 als Reaktion auf das Pumpensteuersignal. Ein Steuerparameter für die Reduktionsmittelpumpe 32 kann ein Pumpensteuersignal umfassen, das eine Pumpenmotordrehzahl ω oder einen Pumpenmotor-Arbeitszyklus PWM(Pumpe) der Reduktionsmittelpumpe 32 umfasst. In einer Ausführungsform beträgt der bevorzugte oder erwünschte Druck P_PRF 6000 mBar(abs). Das Steuermodul 34 kann getrennt von dem Steuermodul 5 sein oder mit diesem integriert sein. Sowohl das Steuermodul 5 als auch das Steuermodul 34 sind Teil des hierin genannten Steuersystems.
Das Steuersystem überwacht den Betrieb des Reduktionsmittelzufuhrsystems 30 und der Reduktionsmittelabgabevorrichtung 55 und ermittelt einen geschätzten Reduktionsmittelmassendurchsatz U ._a in dem Reduktionsmittelzufuhrsystem 30, der dem überwachten Betrieb des Reduktionsmittelzufuhrsystems 30 zugeordnet ist. Bei Betrieb wird der vorgegebene Reduktionsmittelmassendurchsatz U ._c mit dem geschätzten Reduktionsmittelmassendurchsatz U ._a verglichen. Der geschätzte Reduktionsmittelmassendurchsatz U ._a wird dem Steuerparameter der Reduktionsmittelpumpe 32 zugeordnet, wobei mit dem Strom in Beziehung stehende Faktoren, einschließlich des Reduktionsmitteldrucks P_R in dem Schlauch 57, des Temperaturzustands T₀ und des Druckzustands P₀, berücksichtigt werden. Somit kann der Betrieb des die Reduktionsmittelabgabevorrichtung 55 und das Reduktionsmittelzufuhrsystem 30 umfassenden Reduktionsmitteleinspritzsystems 40 diagnostiziert werden und es kann ein Fehler festgestellt werden, wenn der vorgegebene Reduktionsmittelmassendurchsatz U ._c um einen Betrag, der einen Schwellenwert überschreitet, von dem geschätzten Reduktionsmittelmassendurchsatz U ._a abweicht.
Der Reduktionsmitteldurchsatz in dem Reduktionsmittelzufuhrsystem 30, der dem überwachten Betrieb zugeordnet ist, kann beruhend auf dem überwachten Betrieb desselben geschätzt werden. Ein Massendurchsatz aus der Reduktionsmitteldruckpumpe 32 heraus kann durch Gleichung 1 modelliert werden:
wobei U . der Reduktionsmittelmassendurchsatz ist,

ω: die Pumpenmotordrehzahl ist,
g: ein Übersetzungsverhältnis für die Pumpe ist,
D: das Hubvolumen des Kolbens ist,
P₀: der Einlassdruck des Reduktionsmittels ist,
T₀: die Einlasstemperatur des Reduktionsmittels ist,
P_R: der gemessene Druck in dem Schlauch 57 ist,
R: die ideale Gaskonstante ist und
η: der Wirkungsgrad der Reduktionsmittelpumpe 32 ist.

Ein Volumendurchsatz des Reduktionsmittels
kann als proportional zur Pumpenmotordrehzahl ω gezeigt werden, wie in Gleichung 2 dargelegt ist:
wobei ρ die Dichte des Reduktionsmittels ist.
Somit kann der geschätzte Reduktionsmittelmassendurchsatz U ._a gemäß Gleichung 3 wie nachstehend dargelegt beruhend auf der Pumpenmotordrehzahl ω, dem Übersetzungsverhältnis g für die Pumpe, dem Hubvolumen D des Kolbens und der Dichte ρ des Reduktionsmittels ermittelt werden. U ._a = g·ω·ρ·D [3]
Der vorgegebene Reduktionsmittelmassendurchsatz U ._c ist bekannt und ist ein vorbestimmter Reduktionsmittelmassendurchsatz, der erforderlich ist, um mit einer Konzentration von NOx-Emissionen in der ammoniak-selektiven katalytischen Reaktorvorrichtung 60 zu reagieren, um die NOx-Emissionen zu Stickstoff zu reduzieren, wie hierin beschrieben ist.
Ein Reduktionsmittelmassendurchsatzfehler e_FR kann als Differenz zwischen dem vorgegebenen Reduktionsmittelmassendurchsatz U ._c und dem geschätzten Reduktionsmittelmassendurchsatz U ._a berechnet werden, wie in Gleichung 4 dargelegt ist. e_FR = U ._c – U ._a [4]
Wenn der absolute Wert des Reduktionsmitteldurchsatzfehlers e_FR einen vorbestimmten Schwellenwert überschreitet, wird bei dem die Reduktionsmittelpumpe 32 umfassenden Reduktionsmittelzufuhrsystem 30 ein Fehler festgestellt. Wenn der Reduktionsmitteldurchsatzfehler e_FR größer als null ist, d. h. ein positiver Wert, zeigt dies einen Unterdosierungsfehler an, bei dem weniger Reduktionsmittel als vorgegeben geliefert wird. Wenn der Reduktionsmitteldurchsatzfehler e_FR kleiner als null ist, d. h. ein negativer Wert, zeigt dies einen Überdosierungsfehler an, bei dem mehr Reduktionsmittel als vorgegeben geliefert wird.
In einem Betriebssystem, in dem die Pumpenmotordrehzahl ω nicht gemessen wird, treibt das Steuermodul 34 die Reduktionsmittelpumpe 32 unter Verwenden des Pumpenmotor-Arbeitszyklus PWM(Pumpe) als Steuerparameter an. Eine zeitliche Änderung der Pumpenmotordrehzahl ω . und des elektrischen Stroms i kann als Vektorgleichung ausgedrückt werden. Die Vektorgleichung, die ein Zustandsraummodell zweiter Ordnung ist, wobei Eingaben Pumpenmotordrehzahl ω, den Pumpenmotor-Arbeitszyklus in Prozent (in 2 als PWM(Pumpe) und in den folgenden Gleichungen als PWM dargestellt), Druck PR und Motorwicklungstemperatur T_M des Elektromotors für die Reduktionsmittelpumpe 32 umfassen, ist nachstehend dargelegt.
Die Zustandsraumparameter von Gleichung 5 werden durch die Motorauslegung bestimmt. Sie sind Konstanten, variieren aber geringfügig mit Änderungen der Motorwicklungstemperatur T_M.
Es kann ein Systemfeststellungsansatz verwendet werden, um Gleichung 5 wie folgt zu reduzieren, wodurch der elektrische Strom als erforderlicher überwachter Zustand eliminiert wird. Eine zeitliche Änderung der Pumpenmotordrehzahl ω . kann als Funktion von Zuständen der Pumpenmotordrehzahl ω, Pumpenmotorarbeitszyklus in Prozent (PWM), des Drucks PR und der Motorwicklungstemperatur T_M des Elektromotors für die Reduktionsmittelpumpe 32 wie folgt geschätzt werden. ω . = f(ω, PWM, P_R, T_M) [6]
Gleichung 6 kann als Differenzgleichung, die dem geschätzten Reduktionsmittelmassendurchsatz U ._a zugeordnet ist, angepasst für die Dichte ρ des Reduktionsmittels, um einen geschätzten Volumenstrom zu ergeben, umgeschrieben werden.
Gleichung 7 kann über Zeit integriert werden, um den gesamten Reduktionsmittelmassendurchsatz, d. h. ∫U ._a·dt, zu schätzen, der mit einem integrierten Wert für den vorgegebenen Reduktionsmittelmassendurchsatz U ._c über Zeit, d. h. ∫U ._c·dt verglichen werden kann.
Ein integrierter Durchsatzfehlerterm e_F des Reduktionsmittels kann wie folgt berechnet werden.
Ein Fehler kann festgestellt werden, wenn der integrierte Durchsatzfehlerterm e_F des Reduktionsmittels einen Schwellenwert, z. B. 50%, überschreitet. Der Schwellenwert kann einer Wirkung des Durchsatzes des Reduktionsmittels auf die NOx-Emissionsreduktionsleistung der ammoniak-selektiven katalytischen Reaktorvorrichtung 60 zugeordnet werden. Diese Beurteilung ermöglicht das Feststellen von Fehlern bezüglich des Magnetventils für die Reduktionsmittelabgabevorrichtung 55, eines Lecks oder einer Verstopfung in der Reduktionsmittelabgabevorrichtung 55 einschließlich der Düse 58 und einer Obstruktion in dem Schlauch 57, z. B. aufgrund eines Gefrierens oder eines anderen Problems.
4 zeigt graphisch einen Bereich von Druckverhältnissen P_R/P₀ für eine beispielhafte Pumpe 32, der einem Bereich vorgegebener Massendurchsätze des Reduktionsmittels U ._c angepasst für die Dichte ρ des Reduktionsmittels, ausgedrückt als angeordneter Reduktionsmittelvolumendurchsatz
entspricht. Das Druckverhältnis P_R/P₀ ist eine Druckverstärkung von Eingangsdruck zu Ausgangsdruck für eine beispielhafte Pumpe 32. Gezeigt ist eine Linie von konstanter Pumpenmotordrehzahl ω, die veranschaulicht, dass eine Zunahme des angeordneten Reduktionsmittelvolumendurchsatzes
einen entsprechenden Anstieg der Pumpenmotordrehzahl erfordert, um das Druckverhältnis P_R/P₀ bei einem gewählten Druckverhältnis oder Solldruckverhältnis zu halten.
3 zeigt graphisch einen Bereich von angeordneten Reduktionsmittelvolumendurchsätzen
der einem Bereich von Pumpenmotorarbeitszyklen PWM(Pumpe) unter Betrieb in einem quasi-stationärem Zustand für ein beispielhaftes Reduktionsmittelzufuhrsystem 30, das die Reduktionsmittelpumpe 32 umfasst, entspricht. Die Ergebnisse stellen ein zulässiges Betriebsband und zugeordnete Schwellenwerte für Reduktionsmittelunterdosierung und Reduktionsmittelüberdosierung dar. Aufgrund von Änderungen des Umgebungsdrucks, der Reduktionsmitteltemperatur und von Pumpenmotorbetriebstemperatur und -wirkungsgraden kann die Beziehung variieren, wie durch das zulässige Betriebsband in gestrichelten Linien (Grenzen der T_M-Wirkung) angezeigt ist. Es kann eine Mustererkennung verwendet werden, um beruhend auf der Beziehung zwischen angeordnetem Reduktionsmittelvolumendurchsatz
und dem Pumpenmotorarbeitszyklus PWM (Pumpe) Reduktionsmitteleinspritzfehler zu detektieren. Liegt eine blockierte Leitung vor, ist z. B. Reduktionsmittel in dem Schlauch 57 gefroren, oder schafft es die Reduktionsmittelabgabevorrichtung 55 nicht zu öffnen, kann ein solcher Fehler detektiert werden, wenn das Reduktionsmittelzufuhrsystem 30 einen hohen Reduktionsmitteldurchsatz
bei einem Zustand mit niedrigem Prozentsatz für den Pumpenmotorarbeitszyklus PWM(Pumpe) anordnet. Zum Beispiel kann ein solcher Fehler festgestellt werden, wenn das System einen Pumpenmotorarbeitszyklus von weniger als 16% anordnet, um einen vorgegebenen Reduktionsmittelmassendurchsatz von 400 mg/s zu erreichen. Wenn in dem Reduktionsmittelzufuhrsystem 30 ein Leck vorliegt, kann ein solcher Fehler detektiert werden, wenn das Reduktionsmittelzufuhrsystem 30 bei einem Zustand mit hohem Prozentsatz für den Pumpenmotorarbeitszyklus PWM(Pumpe) einen niedrigen Reduktionsmittelvolumendurchsatz
anordnet. Zum Beispiel kann ein solcher Fehler festgestellt werden, wenn das System einen Pumpenmotorarbeitszyklus von mehr als 70% anordnet, um einen vorgegebenen Reduktionsmittelmassendurchsatz von 50 mg/s zu erreichen.
5 zeigt graphisch einen Pumpenmotorarbeitszyklus (PWM(Pumpe)(Prozent)) und einen vorgegebenen Reduktionsmittelmassendurchsatz U ._c , aufgetragen gegen Zeit, und stellt einen Solleinspritzwert, der dem Pumpenmotorarbeitszyklus (PWM) zugeordnet ist, und den vorgegebenen Reduktionsmittelmassendurchsatz U ._c dar, was die Darstellung eines Ereignisses von Übereinspritzung des Reduktionsmittels einschließt.
Der Reduktionsmittelmassendurchsatz U . kann durch eine nichtlineare Funktion festgelegt werden, die nachstehend in Gleichung 9 dargelegt ist:
wobei v die Kolbengeschwindigkeit ist und
f ~ eine Schätzfunktion ist, die den Reduktionsmittelmassendurchsatz U . beruhend auf Druck P_R und Pumpenmotordrehzahl ω ermittelt.
Gleichung 9 kann wie in Gleichung 10 gezeigt mit Hilfe von Eingabe PWM und P und Ausgabe dU/dt reduziert werden. 5 zeigt den tatsächlichen Reduktionsmittelmassendurchsatz U . und den geschätzten Reduktionsmittelmassendurchsatz U ._a aus dem vorstehenden Modell von 7.
Im Folgenden wird ein erfindungsgemäßes Ausführungsbeispiel beschrieben.
Der Betrieb der Reduktionsmittelabgabevorrichtung 55 wird durch das Steuersystem überwacht. Der Reduktionsmitteldurchsatz durch die Reduktionsmittelabgabevorrichtung 55 kann unter Verwenden einer Flüssigkeitsströmungsöffnungsgleichung geschätzt werden, die für den Betrieb der Düse 58 für die Reduktionsmittelabgabevorrichtung 55 repräsentativ ist, wie in Gleichung 11 dargestellt wird:
wobei P ein durchschnittlicher Wert des gemessenen Leitungsdrucks PR ist und f_FLÄCHE eine äquivalente oder wirksame Einspritzvorrichtungsöffnungsfläche für die Reduktionsmittelabgabevorrichtung 55 ist, die dem Steuersignal von dem Steuermodul 5 entspricht, d. h. dem pulsweitenmodulierten (PWM) Steuersignal, das dem vorgegebenen Reduktionsmittelmassendurchsatz U ._c entspricht.
Durch Aufheben von üblichen Wirkungen, die Temperatur und PWM zugeordnet sind, können ein Verhältnis des vorgegebenen Reduktionsmittelmassendurchsatzes U ._c und des geschätzten Reduktionsmittelmassendurchsatzes U ._a ermittelt werden, wobei ein Betriebsleitungsdruck von 6000 mbar vorliegt:
Die geschätzten und vorgegebenen Mengen von eingespritztem Reduktionsmittel können unter Verwenden von Integration berechnet werden, wie jeweils nachstehend dargelegt wird.
Der integrierte Massendurchsatzfehlerterm e_F des Reduktionsmittels kann wie folgt berechnet werden.
Wenn der integrierte Massendurchsatzfehlerterm e_F des Reduktionsmittels einen vorbestimmten Schwellenwert überschreitet, z. B. 50%, kann in dem Reduktionsmittelzufuhrsystem 30 ein Fehler festgestellt werden, z. B. ein Leck in dem Schlauch 57.
Ein Einspritzvorrichtungsfehler kann das Überwachen des Pumpendrucks umfassen, um einen Fehler im Reduktionsmittelstrom festzustellen, was das Verwenden der vorstehenden Gleichung 13 einschließt. Wenn in dem Leitungsdruck PR ein Abfall vorliegt, was zu einem Einspritzen von 50% des vorgegebenen Reduktionsmittels führt, wird Gleichung 12 zu:
Wenn ein Abfall des Pumpendrucks vorliegt, P = αP_PRF und P_st = P_PRF/k [17]
Gleichungen 16 und 17 können wie folgt zu Gleichung 18 reduziert werden. 4α² – 4 / k·α + ( 1 / k – 1) = 0 [18]
Da k bekannt ist, kann der Term α durch Lösen von Gleichung 18 kalibriert werden. Veranschaulichende Werte für k und a entsprechend dem Term α sind in Tabelle 1 gezeigt. Tabelle 1

k α

3,72 0,5382

5 0,5583

7,24 0,5826
Somit führt abhängig von dem k-Faktor, der von dem Druck in dem Abgasrohr P_st beeinflusst wird, ein Druckabfall zwischen 40 und 50% zu einer Einspritzung von etwa der Hälfte des vorgegebenen Reduktionsmittelmassendurchsatzes U ._c. Die potentielle Ursache von Fehlern umfasst einen Fehler bei der Reduktionsmittelpumpe 32 und ein Leck in dem Schlauch 57.

Claims

Verfahren zum Überwachen eines Reduktionsmitteleinspritzsystems, das ein Reduktionsmittelzufuhrsystem umfasst, das mit einer Reduktionsmittelabgabevorrichtung fluidverbunden ist, die konfiguriert ist, um das Reduktionsmittel in den Abgaszustrom eines Verbrennungsmotors stromaufwärts einer Vorrichtung für selektive katalytische Reduktion abzugeben, umfassend: Anweisen der Reduktionsmittelabgabevorrichtung, Reduktionsmittel bei einem vorgegebenen Reduktionsmittelmassendurchsatz U ._c in ein Abgasrohr abzugeben, wobei die Reduktionsmittelabgabevorrichtung mittels eines Schlauchs, der druckbeaufschlagtes Reduktionsmittelfluid führt und die Reduktionsmittelabgabevorrichtung mit einer Zufuhr von druckbeaufschlagtem Reduktionsmittel versorgt, mit dem Reduktionsmittelzufuhrsystem fluidverbunden ist; Steuern des Reduktionsmittelzufuhrsystems zu einem bevorzugten Betriebszustand, bei dem ein erwünschter Reduktionsmitteldruck in dem Schlauch herrscht; Überwachen des Betriebs des Reduktionsmittelzufuhrsystems und Schätzen eines Reduktionsmittelmassendurchsatzes U ._a als Funktion des überwachten Betriebs des Reduktionsmittelzufuhrsystems; und Diagnostizieren des Betriebs des Reduktionsmitteleinspritzsystems als Funktion des vorgegebenen Reduktionsmittelmassendurchsatzes U ._c und des geschätzten Reduktionsmittelmassendurchsatzes U ._a, wobei der geschätzte Reduktionsmittelmassendurchsatz U ._a ermittelt wird unter Verwendung der Gleichung
wobei P_PRF der erwünschte Reduktionsmitteldruck in dem Schlauch, P ein durchschnittlicher Wert des Reduktionsmitteldrucks in dem Schlauch und P_st der Druck in dem Abgasrohr ist.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Diagnostizieren des Betriebs des Reduktionsmitteleinspritzsystems das Feststellen eines dem Reduktionsmitteleinspritzsystem zugeordneten Fehlers umfasst, wenn eine Differenz zwischen dem vorgegebenen Reduktionsmittelmassendurchsatz U ._c und dem geschätzten Reduktionsmittelmassendurchsatz U ._a einen Schwellenwert überschreitet.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Überwachen des Betriebs des Reduktionsmittelzufuhrsystems und das Schätzen des Reduktionsmittelmassendurchsatzes U ._a als Funktion des überwachten Betriebs des Reduktionsmittelzufuhrsystems das Überwachen eines Betriebs einer Reduktionsmittelpumpe und das Schätzen des Reduktionsmittelmassendurchsatzes U ._a als Funktion des überwachten Betriebs der Reduktionsmittelpumpe umfasst.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Diagnostizieren des Betriebs des Reduktionsmitteleinspritzsystems als Funktion des vorgegebenen Reduktionsmittelmassendurchsatzes U ._c und des geschätzten Reduktionsmittelmassendurchsatzes U ._a umfasst: Integrieren des geschätzten Reduktionsmittelmassendurchsatzes U ._a über einen Zeitraum; Integrieren des vorgegebenen Reduktionsmittelmassendurchsatzes U ._c über den Zeitraum; Ermitteln eines integrierten Stromfehlers des Reduktionsmittels als Differenz zwischen dem integrierten geschätzten Reduktionsmittelmassendurchsatz U ._a und dem integrierten vorgegebenen Reduktionsmittelmassendurchsatz U ._c; und Feststellen eines dem Reduktionsmitteinspritzsystem zugeordneten Fehlers, wenn der integrierte Stromfehler des Reduktionsmittels einen Schwellenwert überschreitet.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Anweisen der Reduktionsmittelabgabevorrichtung, Reduktionsmittel bei einem vorgegebenen Reduktionsmittelmassendurchsatz U ._c abzugeben, umfasst: Anweisen des vorgegebenen Reduktionsmittelmassendurchsatzes U ._c, um ein stöchiometrisches Verhältnis von Reduktionsmittel zu NOx in dem Abgaszustrom stromaufwärts der Vorrichtung für selektive katalytische Reduktion zu erreichen.
Reduktionsmitteleinspritzsystem, umfassend: eine Reduktionsmittelabgabevorrichtung, die eine Zufuhr von druckbeaufschlagtem Reduktionsmittel erhält; ein Steuermodul, das die Reduktionsmittelabgabevorrichtung anweist, Reduktionsmittel bei einem vorgegebenen Reduktionsmittelmassendurchsatz U ._c des druckbeaufschlagten Reduktionsmittels in ein Abgasrohr abzugeben; ein Reduktionsmittelzufuhrsystem, das einen Motor umfasst, der eine Reduktionsmittelpumpe antreibt, um die Zufuhr von druckbeaufschlagtem Reduktionsmittel herzustellen; ein Steuermodul, das ein Steuersignal vorsieht, um den die Reduktionsmittelpumpe antreibenden Motor zu steuern, um die Zufuhr von druckbeaufschlagtem Reduktionsmittel bei einem erwünschten Druck herzustellen; und ein Steuermodul, das einen geschätzten Reduktionsmittelmassendurchsatz U ._a als Funktion des Steuersignals ermittelt und den Betrieb des Reduktionsmitteleinspritzsystems als Funktion des vorgegebenen Reduktionsmittelmassendurchsatzes U ._c und des geschätzten Reduktionsmittelmassendurchsatzes U ._a diagnostiziert, wobei das Steuermodul den geschätzten Reduktionsmittelmassendurchsatz U ._a unter Verwendung der Gleichung
ermittelt, wobei P_PRF der erwünschte Druck des druckbeaufschlagten Reduktionsmittels, P ein durchschnittlicher Wert des Drucks des druckbeaufschlagten Reduktionsmittels und P_st der Druck in dem Abgasrohr ist.