DE102017209406B4

DE102017209406B4 - Verfahren und Vorrichtung zum Erkennen von defekten Komponenten eines Abgasnachbehandlungssystems

Info

Publication number: DE102017209406B4
Application number: DE102017209406.0A
Authority: DE
Inventors: Martin Brandt; Klaus Rübling; Manfred Füchsle
Original assignee: Continental Automotive GmbH
Current assignee: Vitesco Technologies GmbH
Priority date: 2017-06-02
Filing date: 2017-06-02
Publication date: 2019-10-02
Anticipated expiration: 2037-06-03
Also published as: DE102017209406A1

Abstract

Verfahren zum Erkennen von defekten Komponenten eines auf selektiver katalytischer Reduktion basierenden Systems (100) zur Abgasnachbehandlung, bei dem ein Additiv (101) zur Reduktion von Stickoxiden im Abgas (109) eines Verbrennungsmotors über einen in dem System (100) angeordneten Druckspeicher (107) mittels einer Dosiervorrichtung (108) in den Abgasstrang (102) des Verbrennungsmotors eindosiert wird, aufweisend die Schritte:Ermitteln (S502) einer Leckage (L) des Additivs (101),Empfangen einer aktuellen Dosieranforderung (Q) als eine aktuell in den Abgasstrang (102) einzubringende Dosiermenge (Q) des Additivs (101) pro Zeiteinheit,Normieren der aktuellen Dosieranforderung (Q) durch die ermittelte Leckage des Additivs (101),Ermitteln (S602) eines modellierten Wertes für eine Fördermenge (Q) ,Ermitteln (S605) einer Differenz (dQ) aus der aktuellen Dosieranforderung (Qreq) und dem modellierten Wert für eine Fördermenge (Q) , Bestimmen (S611, S612) eines Fehlerzustands des Systems (100) basierend auf einem Vergleich (S605) der für einen ersten Zeitbereich (t (3, 4)) modellierten Fördermengen (Q) und der für den ersten Zeitbereich (t(3,4)) ermittelten Dosiermengen (Q) wobei mehrere theoretisch mögliche Fördervolumen (Q) anhand eines Kriteriums aus einem gemessenen Fördervolumen- Dosieranforderung-Diagramm ermittelt werden und durch einen Durchschnitt aus den mehreren ermittelten, theomöglichen Fördervolumen retisch (Q) der modellierte Wert für eine Fördermenge (Q) ermittelt wird.

Description

Es werden ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Erkennen von defekten Komponenten eines auf selektiver katalytischer Reduktion basierenden Systems zur Abgasnachbehandlung beschrieben.
Moderne Abgasnachbehandlungskonzepte für Dieselmotoren reduzieren die bei der Kraftstoffverbrennung entstehenden Stickoxide mit Hilfe von SCR-Systemen durch selektive katalytische Reduktion (Englisch: „selective catalytic reduction“). Dabei wird durch Einspritzen einer wässrigen Lösung von Harnstoff bzw. Urea stromaufwärts eines Katalysators eine chemische Reaktion ausgelöst, die den Stickstoff im Abgas des Verbrennungsmotors bindet und reduziert. Aufgrund gesetzlicher Vorgaben und zum Sicherstellen einer ordnungsgemäßen Funktion des SCR-Systems müssen fehlerhafte Komponenten des Systems im Betrieb möglichst schnell und präzise erkannt werden.
Gemäß aktueller Gesetzgebung muss eine Überwachung der abgasrelevanten Systemkomponenten während des Systembetriebes durchgeführt werden. Dabei sollten sowohl Manipulationen der Systemkomponenten als auch Fehlfunktionen der Systemkomponenten erkannt werden. Des Weiteren muss die injizierte Menge des Additivs überprüft und plausibilisiert werden. Sobald eine Abweichung von mehr als 50 % der angeforderten zu einer tatsächlich injizierten Menge des Additivs innerhalb einer Betriebsdauer von 30 Minuten erkannt wird, muss der Fahrer in Form eine Fehleranzeige darüber informiert werden.
Aus dem Artikel „Methode zur Überwachung des Harnstoffverbrauchs“, Automobiltechnische Zeitschrift, Ausgabe 05/2014, Seiten 36-43, R. Gegusch, L. Henning, H. Barkow, ist der Einsatz eines Sensors zur Überwachung einer Harnstoffeinspritzmenge bekannt.
In der DE 10 2014 222 691 A1 werden verschiedene Systeme und Verfahren zur Erkennung einer Funktionsminderung einer Abgasreduktionsmittel-Einspritzdüse auf der Basis eines Abgas-NOx-Sensors offenbart. In einem Beispiel wird eine Funktionsminderung der Reduktionsmittel-Einspritzdüse angezeigt, wenn eine NOx-Sensoristausgabe unter Kraftmaschine-ausgeschaltet-Bedingungen um mehr als eine Schwellenmenge von einer erwarteten NOx-Sensorausgabe abweicht. Das Anzeigen einer Funktionsminderung einer Abgasreduktionsmittel-Einspritzdüse umfasst das Anzeigen einer Leckage der Abgasreduktionsmittel-Einspritzdüse.
Aus der DE 10 2014 213 344 A1 ist ein Diagnoseverfahren für ein SCR-System in einem Fahrzeug bekannt, wobei das SCR-System einen Injektor zum Einspritzen eines Betriebsmittels, vorzugsweise auf Harnstoff basierende Flüssigkeit, in den Abgasstrang des Fahrzeugs aufweist. Ferner weist es eine Pumpe zum Fördern des Betriebsmittels zum Injektor auf, wobei zur Durchführung der Diagnose Daten am SCR-System erhoben werden und basierend auf den Daten eine eingespritzte Dosiermenge ermittelt wird, wobei nur ermittelte Dosiermengen als richtig erachtet werden, wenn die zugehörigen Daten während eines definierten, von der Pumpe erzeugten Volumenstroms erhoben wurden. Der definierte Volumenstrom beträgt zumindest das 5-fache, vorzugsweise zumindest das 10-fache, besonders vorzugsweise zumindest das 15-fache einer pumpeninternen Leckagemenge der Pumpe.
Die GB 2509114 A zeigt ein Verfahren zur Überprüfung der Funktion einer Dosiereinrichtung für ein Reduktionsmittel in den Abgasstrom einer Brennkraftmaschine. Das System weist eine Pumpe auf und die Drehzahl der Pumpe wird integriert und mit einem Integral einer erwarteten Drehzahl verglichen, welche anhand der angeforderten Dosiermenge bestimmt wurde.
Eine der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe ist es, auf eine robuste und präzise Weise Fehlfunktionen in einem SCR-System zu erkennen sowie mögliche Defekte auf bestimmte Komponenten des SCR-Systems einzugrenzen.
Es werden Verfahren und eine Vorrichtung zum Erkennen von defekten Komponenten eines auf selektiver katalytischer Reduktion basierenden Systems nach den unabhängigen Ansprüchen 1, 3 und 9 bereitgestellt. Ferner wird ein Fahrzeug mit einem erfindungsgemäßen System nach Anspruch 10 bereitgestellt.
Bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den jeweiligen abhängigen Unteransprüchen.
Nach einem ersten Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren zum Erkennen von defekten Komponenten eines auf selektiver katalytischer Reduktion basierenden Systems zur Abgasnachbehandlung bereitgestellt, bei dem ein Additiv zur Reduktion von Stickoxiden im Abgas eines Verbrennungsmotors über einen in dem System angeordneten Druckspeicher mittels einer Dosiervorrichtung in den Abgasstrang des Verbrennungsmotors eindosiert wird. In einem ersten Schritt wird eine Leckage des Additivs ermittelt. Anschließend wird eine aktuelle Dosieranforderung als eine aktuell in den Abgasstrang einzubringende Dosiermenge des Additivs pro Zeiteinheit festgelegt bzw. empfangen. Die empfangene aktuelle Dosieranforderung wird schließlich durch die ermittelte Leckage des Additivs normiert. In einem weiteren Schritt wird ein modellierter Wert für eine Fördermenge einer Dosierpumpe ermittelt. Basierend auf einen Vergleich der für einen ersten Zeitbereich modellierten Fördermenge und der für den ersten Zeitbereich ermittelten einzubringenden Dosiermenge kann ein Fehlerzustand des Systems bestimmt werden, wobei mehrere theoretisch mögliche Fördervolumen (Q_{pump_est} ) anhand eines Kriteriums aus einem gemessenen Fördervolumen- Dosieranforderung-Diagramm ermittelt werden und durch einen Durchschnitt aus den mehreren ermittelten, theoretisch möglichen, Fördervolumen (Q_{pump_est} ) der modellierten Wert für eine Fördermenge (Q_{pump_est_mod} ) ermittelt wird.
Nach einem zweiten Aspekt der Erfindung wird eine Vorrichtung zum Durchführen des Verfahrens zum Erkennen von defekten Komponenten eines auf selektiver katalytischer Reduktion basierenden Systems zur Abgasnachbehandlung bereitgestellt. Erfindungsgemäß weist das System einen Druckspeicher, eine Pumpe zum Fördern von mindestens einem Additiv in den Druckspeicher, eine an dem Druckspeicher angeschlossenen Dosiervorrichtung zum Eindosieren des Additivs in einen Abgasstrang, einen Katalysator, einen Drucksensor zum Messen eines Systemdrucks in dem Druckspeicher und eine Ansteuerung zum Ansteuern des Systems auf, welche dazu eingerichtet ist, das Verfahren nach dem ersten Aspekt durchzuführen.
Nach noch einem Aspekt der Erfindung wird ein Fahrzeug mit einem Verbrennungsmotor und mit einem SCR-System zur Dosierung mindestens eines Additivs in eine Abgasanlage eines Verbrennungsmotors bereitgestellt. Dabei ist das Fahrzeug bzw. das System dazu eingerichtet, zu einer Fehlererkennung das Verfahren nach einem Aspekt der Erfindung durchzuführen und einen erkannten Fehler derart zu überprüfen, ob ein Fehler hinsichtlich einer Abweichung einer tatsächlich eindosierten Menge des Additivs von einer zur Eindosierung angeforderten Menge des Additivs vorliegt. Des Weiteren ist das Fahrzeug bzw. das System dazu eingerichtet einen entsprechend überprüften Fehler bzw. einen tatsächlichen Fehler in Form einer Fehlermeldung insbesondere einen Fahrer anzuzeigen.
Aufgrund der Aspekte der Erfindung können Fehler eines SCR-Systems erkannt und überprüft werden. Insbesondere kann hierdurch die in ein Abgassystem injizierte Menge eines Additivs plausibilisiert werden und Fehldiagnosen, welche zu Systemabschaltungen führen können, vermieden werden. Zum Durchführen des erfindungsgemäßen Verfahrens können nur die bereits im System vorhanden Komponenten verwendet werden. Zusätzliche Sensoren bzw. Komponenten sowie konstruktive Änderungen des Systems bzw. des Fahrzeuges sind nicht erforderlich.
Insbesondere kann das Berechnen des Durchschnitts nach einer definierten Zeitdauer erfolgen. Die definierte Zeitdauer kann durch einen Dosierzyklus festgelegt sein. Aufgrund von einer Vielzahl an beeinflussenden Faktoren, ist ein Vorhersagen eines Pumpenförderverhaltens in allen Betriebsbereichen unterschiedlichen Ungenauigkeiten unterworfen. Durch die Verwendung eines Kriteriums kann ein Pumpenfördervolumen selektiert werden, welches am repräsentativsten ist. Das selektierte Pumpenfördervolumen kann anschließend bei der Bewertung des sogenannten „Consumption Deviation Monitoring“ berücksichtigt werden. Über einen definierten Zeitraum können mehrere Pumpenfördervolumen ausgewählt und anschließend für weitere Verfahrensschritte gemittelt werden. Durch die Verwendung des Kriteriums wird erreicht, dass am Ende des zu überwachenden Zeitraums überwiegend Pumpenfördervolumen selektiert wurden, die bei überwiegend hoher Dosieranforderung aber auch untereinander vergleichbarer Dosieranforderung bestimmt wurden. Hierdurch kann insbesondere eine Streuung von Diagnoseergebnissen reduziert werden. Das Fördervolumen-Dosieranforderung-Diagramm kann beispielsweise im Vorfeld mithilfe von Laboruntersuchungen ermittelt und in einem Speicher abgelegt werden. Durch das Bilden des Durchschnittes nach einer definierten Zeit kann der ermittelte modellierte Wert für eine Fördermenge ein bereits aufintegrierter Wert sein.
Nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung ist das Kriterium ein Produkt aus der normierten aktuellen Dosieranforderung und einen Fördervolumen. Hierdurch berücksichtigt das Kriterium direkt das Pumpenförderverhalten, so dass beispielsweise bei zwei abweichenden Ergebnissen bei gleicher Dosieranforderung das Pumpenfördervolumen mit dem größeren Kriterium für die weitere Verwertung ausgewählt wird. Hierdurch ist eine eindeutige Modellierung einer Fördermenge anhand einer Gewichtung durch das Kriterium möglich.
Nach einem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel wird die Leckage basierend auf einem Druckabfall bestimmt, der über einen zweiten Zeitbereich gemessen wird. In dem zweiten Zeitbereich erfolgt kein Fördern des Additivs in den Druckspeicher und kein Dosieren des Additivs in den Abgasstrang. Hierdurch kann bereits im Vorfeld eine Kalibrierung des Systems durchgeführt werden, welche Aufschluss über einen gegenwärtigen Zustand des Systems gibt.
Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung wird eine vordefinierte Gesamtdosiermenge für einen Dosierzyklus bestimmt, wobei die modellierte Fördermenge und die Dosiermenge des Additivs bei der Ermittlung von Gesamtmengen jeweils über einen Dosierzyklus integriert werden, wobei der für die Ermittlung verwendete erste Zeitbereich zusammenhängend ist oder nicht zusammenhängend ist. Durch das Integrieren über einen definierten Zeitbereich, können temporäre Schwankungen bzw. Abweichungen der Fördermengen bzw. Dosiermenge des Additivs ausgeglichen und das Verfahren robuster gestaltet werden. Der modellierte Wert für eine Fördermenge kann bereits nach seiner Ermittlung bzw. Berechnung bereits aufintegriert sein, wenn er nach dem durchgeführten Dosierzyklus im Rahmen einer Mittelwertbildung berechnet wird.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform wird die Integration beendet, sobald die ermittelte Leckage unterhalb eines Leckageschwellenwertes liegt und ein Vergleich der auf integrierten modellierten Werte für eine Fördermenge und der auf integrierten Dosiermenge durchgeführt ist. Hierdurch kann die ermittelte Leckage in Verhältnis zu einer tolerierbaren Leckage gesetzt werden. Die tolerierbare Leckage kann als Funktion der gemittelten Dosieranforderung in einer Kennlinie hinterlegt werden. Die Kennlinie kann in Form eines Diagramms mit einer Funktion eines Polynoms zweiter Ordnung ausgedrückt werden.
Nach einer weiteren Ausführungsform der Erfindung wird bei dem Bestimmen des Fehlerzustandes des Systems überprüft, dass kein Fehler hinsichtlich der tatsächlich in den Abgasstrang eindosierten Menge des Additivs vorliegt, wenn bei dem Vergleich festgestellt wird, dass der Betrag der gesamten aufintegrierten modellierten Fördermenge um mehr als einen vorbestimmten Faktor von den Betrag der gesamten auf integrierten Dosiermenge abweicht. Hierdurch kann anhand eines technisch einfachen Vergleichs einer theoretisch ermittelten, modellierten, Fördermenge mit einer einzudosierenden Menge des Additivs überprüft werden, ob ein eventueller Fehler vorliegt.
Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung basieren die jeweiligen aktuellen Werte für die Fördermenge auf einem zunächst modellierten Pumpenfluss, wobei, wenn bei dem Vergleich festgestellt wird, dass der Wert der modellierten Fördermenge nicht mehr als einen vorbestimmten Faktor von dem Wert der einzudosierenden Menge abweicht, eine Befüllung des Druckspeicher zum Bestimmen eines aktualisierten anzunehmenden Pumpenfluss durchgeführt wird. Da das hydraulische Volumen des Systems konstant ist, kann ein Befüllen dieses Volumens zum robusten Überprüfen und Bestimmen der variablen Faktoren, wie beispielsweise der Fördermenge der Pumpe, verwendet werden.
Nach einer weiteren Ausführungsform der Erfindung wird ein Vergleich des modellierten Pumpenflusses mit dem aktualisierten Pumpenfluss durchgeführt. Wenn der Vergleich eine Abweichung um nicht mehr als einen vorbestimmten zweiten Schwellenwert ergibt, welcher bei dem Überprüfen des Fehlerzustandes des Systems bestimmt wird, dass kein Fehler hinsichtlich der tatsächlichen in den Abgasstrang ein dosierten Menge des Additivs vorliegt. Andernfalls wird ein entsprechender Fehler erkannt. Ein Vergleich des modellierten Pumpenflusses mit dem anhand des hydraulischen Volumens des Systems ermittelten tatsächlichen Pumpenflusses kann ein Vorliegen eines tatsächlichen Fehlers aufdecken. Durch die Verwendung eines Schwellenwertes können geringfügige Schwankungen und Toleranzen ausgeglichen werden.
Die Erfindung wird nun anhand bevorzugter Ausführungsformen mit Bezug auf die beigefügten Figuren genauer erläutert. Dabei zeigen:

1 eine schematische Darstellung eines System nach einer Ausführungsform der Erfindung,
2 eine schematische Darstellung von Signalverläufen in einem Verfahren gemäß der ersten Ausführungsform,
3 eine schematische Darstellung eines Verfahrens gemäß einer Ausführungsform der Erfindung,
4 eine schematische Darstellung eines gemessenen Fördervolumen-Dosieranforderung-Diagramms zum Ermitteln eines modellierten Wertes für eine Fördermenge in dem Verfahren gemäß der ersten Ausführungsform,
5 eine schematische Darstellung eines Auswahlverfahrens für repräsentative Pumpenfördervolumen zum Ermitteln eines modellierten Wertes für eine Fördermenge in dem Verfahren gemäß der ersten Ausführungsform,
6 eine schematische Darstellung eines Diagramms mit einer Kennlinie zur Überprüfung eines ermittelten Leckagewertes eines Additivs,
7 ein Ablaufdiagramm einer ersten Phase eines Verfahrens zur Überwachung des Systems gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung, und
8 ein Ablaufdiagramm einer zweiten Phase und einer dritten Phase des Verfahrens zur Überwachung des Systems gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung.

In den Figuren und in der folgenden Beschreibung werden gleiche oder ähnliche Komponenten mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet.
In 1 sind Komponenten eines Systems 100, insbesondere eines SCR-Dosiersystems 100, nach einer Ausführungsform der Erfindung, dargestellt. Das hier gezeigte beispielhafte SCR-System 100 weist einen Vorratstank 104 zum Aufnehmen eines Additivs 101 auf. Das Additiv ist gemäß dem Ausführungsbeispiel eine wässrige Lösung aus Urea 101, die über eine Pumpe 106 durch eine als Druckspeicher fungierende Leitung 107 befördert werden kann. Die Pumpe 106 ist mit einem Antriebsmotor 113 versehen. An die Leitung 107 ist ein Ventil 108 zum Dosieren des Additivs 101 in einen Abgasstrang 102 des Fahrzeugs (nicht explizit dargestellt) angeschlossen. Im Abgasstrang 102 ist stromabwärts zum Ventil 108 ein SCR-Katalysator 105 angeordnet, um im Abgasstrom 109 eine Reduktion von schädlichen Stickoxiden vorzunehmen. An die Leitung 107 ist ferner ein Drucksensor 111 als Systemdrucksensor zur Messung des Leitungsdrucks angeschlossen. Das System 100 weist ferner eine Steuereinheit 112 auf, die mit einem Antriebsmotor 113 der Pumpe 106, dem Drucksensor 111, und dem Ventil 108 verbunden ist.
Das Additiv 101 wird aus dem Vorratstank 104 mit Hilfe der Pumpe 106 in die Leitung 107 gefördert und dort auf den gewünschten Betriebsdruck Psys des Systems 100 komprimiert, der hier typischerweise 7 bar absolut beträgt. Der Drucksensor 111 misst den Leitungsdruck P_sys , der mittels der elektronischen Steuereinheit 112 durch Ansteuerung der Pumpe 106 geregelt wird.
Während des Betriebs des Verbrennungsmotors (nicht gezeigt) wird mit Hilfe des Ventils 108 eine genau dosierte, aktuell benötigte Menge des Additivs 101 in den Abgasstrang 102 eindosiert. Dies erfolgt jeweils als Reaktion auf eine Anforderung an einzudosierender Menge Q_req in Abhängigkeit des Beladungszustandes des Katalysators 105 sowie der aktuellen NO_x Rohemissionen, die es zu reduzieren gilt.
In dem SCR-Katalysator 105 findet dann die katalytisch unterstützte Umwandlung der Stickoxide NO und NO₂ in ungiftige Reaktionsprodukte N₂ und H₂O statt.
Zum Plausibilisieren der eindosierten Menge an Additiv 101 und zum Erkennen einer Abweichung zwischen der angeforderten Menge Q_req einerseits und der tatsächlich eindosierten Menge Q_inj andererseits kann grundsätzlich ein Vergleich der durch die Pumpe 106 geförderten Menge Q_pump an Urea 101 mit der angeforderten Menge Q_req herangezogen werden, wodurch jedoch eine vorhandene Leckage L noch nicht automatisch berücksichtigt ist.
In der folgenden Beschreibung werden zur Erklärung von weiteren Einzelheiten weiterhin die in Zusammenhang mit 1 eingeführten Bezugszeichen verwendet.
In 2 sind verschiedene Phasen von verfahrenstypischen Systemabläufen eines mit einem SCR-System 100 ausgestatteten Fahrzeugs schematisch dargestellt. Nach einer Ausführungsform der Erfindung, wie in der 2 gezeigt wird, wird zu einem Zeitpunkt t₀ das Fahrzeug gestartet, nachdem es eine längere Standphase, beispielsweise über Nacht, hinter sich hat. Die Temperatur Tkat des SCR-Katalysators entspricht in diesem Zustand der um das Fahrzeug herum herrschenden Umgebungstemperatur und ist somit von der minimalen Betriebstemperatur T_{kat_min} des SCR-Katalysators 105 weit entfernt. Die minimale Betriebstemperatur T_{kat_min} des SCR-Katalysators 105 ist notwendig, um die erforderlichen chemischen Reaktionen, die in dem SCR-System 100 entscheidend sind, ablaufen zu lassen. Eine Eindosierung von Additiv 101 bei einem Betrieb unter dieser Minimaltemperatur T_{kat_min} ist daher keinesfalls sinnvoll und kann sogar zu Systemschädigungen, wie beispielsweise Ablagerungen, führen.
Das hydraulische SCR-System 100 befindet sich zum Zeitpunkt t₀ , also bei Fahrzeugstart, im drucklosen Zustand. Setzt sich das Fahrzeug in Bewegung, erwärmt das Abgas 109 nach und nach den SCR-Katalysator 105, so dass dessen Temperatur Tkat steigt. Parallel dazu wird das SCR-System 100, sobald die Freigabebedingungen erfüllt sind, mit Urea 101 befüllt, und der Druck Psys im System 100 wird auf Betriebsdruck gebracht. Zum Zeitpunkt t₁ ist das SCR-System 100 dann einspritzbereit, und zum Zeitpunkt t₂ schließlich übersteigt die Katalysatortemperatur Tkat die Minimaltemperatur T_{kat_min} , sodass eine Anforderung zur Harnstoffeinspritzung sinnvoll ist.
In den Zeitintervallen t₃ - t₄ , t₅ - t₆ , und t₇ - t₈ erfolgt dann die Anforderung an das SCR-System 100, Additiv 101 in den Abgasstrang 102 des Fahrzeugs einzuspritzen. Dies wird entsprechend der Dosiermengenanforderung Q_req gemäß der Steuereinheit 112 mit Hilfe des Ventils 108 realisiert. Da das SCR-System 100 druckgeregelt ist, wird zeitgleich zur Einspritzung die Pumpe 106 derart angesteuert, dass der Systemdruck Psys während der Einspritzung nicht signifikant abfällt sondern nur minimal schwankt bzw. näherungsweise konstant bleibt.
Im leckagefreien Fall gilt: Q_pumpe = Q_inj bei P=const, mit Q_pumpe : das von der Pumpe 106 aus dem Tank 104 in die Leitung 107 geförderte Fluidvolumen, und Qinj: das tatsächlich durch das Ventil 108 in den Abgasstrang 102 eindosierte bzw. injizierte Fluidvolumen.
Die Überwachung der Einspritzmenge bzw. der Solleinspritzmenge Q_{inj_soll} erfolgt unter Voraussetzungen kontinuierlich während des Systembetriebs, parallel zur Einspritzung. Dies geschieht durch einen Vergleich der von der Pumpe 106 geförderten Menge mit der angeforderten Menge Q_req . Übersteigt oder unterschreitet die durch die Pumpe 106 geförderte Menge Q_pumpe die einzudosierende Menge Q_{inj_soll} um mehr als einen bestimmten Wert, hier: mehr als 50%, so können unterschiedliche Fehlerfälle vorliegen, die auch teilweise oder gleichzeitig auftreten können. So kann nach einem ersten beispielhaften Szenario das Ventil 108 defekt sein, so dass die tatsächlich in den Abgasstrang 102 eingebrachte Einspritzmenge Qinj um mehr als 50% vom Sollwert abweicht. In diesem Fall ist ein CDM „Consumption Deviation Monitoring“-Fehler zu erkennen, und der Fahrer ist mittels des DWIS („driver warning and inducement system“) zu informieren. Ferner kann nach einer anderen denkbaren Ursache das Förderverhalten der Pumpe 106, also das Fördervolumen pro Pumpenumdrehung, sich signifikant geändert haben, insbesondere um mehr als 50%. In diesem zweiten Fall erfüllt das System 100 weiterhin die Gesetzesanforderungen. Ferner ist hier eine unbegründete Fehlererkennung zu vermeiden. In einem dritten beispielhaften Fall hat das hydraulische System 100 eine Leckage bezüglich dem Additiv, insbesondere intern, indem das Additiv 101 bei Förderung zum Teil wieder durch die Pumpe 106 zurück in den Tank 104 läuft, weshalb die Pumpe 106 50% mehr Volumen fördern muss, damit der Systemdruck Psys aufrechterhalten werden kann. Auch in diesem Fall erfüllt das System 100 immer noch die Gesetzesanforderungen, und auch in diesem Fall ist daher eine unbegründete Fehlererkennung zu vermeiden.
Die 3 zeigt eine schematische Darstellung eines Verfahrens gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung, wobei, im Vergleich zu 2, in 3 zusätzlich unterschiedliche Phasen des Verfahrens grafisch verdeutlicht sind, die im Folgenden diskutiert werden. Nach der gezeigten Strategie wird eine robuste Erkennung eines Fehlerzustandes ermöglicht, so dass Fehldiagnosen vermieden werden können und insbesondere eine robuste Unterscheidung der oben genannten Fehlerzustände erfolgt.
Wie in 3 gezeigt wird, ist die Phase I aktiv, wenn der Systemdruck des SCR-Systems 100 aufgebaut ist und daher prinzipiell keine Einspritzung oder Pumpenförderung stattfindet. Nach der in 3 gezeigten Ausführungsform ist dies der Fall im Zeitbereich bzw. im Zeitintervall zwischen den Zeitpunkten t₁ und t₂ . In der Phase I wird der Systemdruck Psys überwacht, und die maximale Systemleckage wird bestimmt. Die Leckage ist dabei durch den Druckabfall in einem Zeitintervall, in dem weder Einspritzung noch Pumpenförderung erfolgt, definiert. Dies ist beispielsweise regelmäßig nach einem Kaltstart des Verbrennungsmotors der Fall. Alternativ können zur Durchführung der Phase I auch längere Schubphasen des Fahrzeugs verwendet werden, in denen keine Ureaeindosierung angefordert wird.
Nach der Bestimmung der Leckagemenge in Phase I wird die Phase II des Verfahrens durchgeführt, die in der 3 zwischen den Zeitpunkten t₃ und t₅ stattfindet. Dabei sind die Schritte der Phase II, insbesondere die Diagnoseschritte, von der Größe der bestimmten Leckage abhängig. So wird in einem Fall, in dem die bestimmte Leckage unterhalb einer applizierbaren Schwelle L_th1 liegt, die Phase II auf kontinuierliche Art und Weise durchgeführt. Dies bedeutet insbesondere, dass ein Vergleich einer jeweils angeforderten Einspritzmenge Q_req zu der von der Pumpe 106 im Überwachungszeitraum gelieferten Menge Q_{pump_est} permanent durchgeführt wird, was weiter unten in Zusammenhang mit 8 näher beschrieben wird. Insbesondere werden dabei auch Zeitintervalle ohne Einspritzung mitberücksichtigt.
Wird jedoch in Phase I eine Leckage größer als die Schwelle L_th1 und kleiner als eine zweite Schwelle L_th2 gemessen, so wird das unter Phase II beschriebene Verfahren lediglich quasikontinuierlich, genauer gesagt, nur in solchen ersten Zeitbereichen, in denen eine Dosiermengenanforderung Q_req größer einer vorbestimmte Schwelle Qmin ist, angewendet. Somit wird für einen zweiten Zeitbereich, in dem die Dosiermengenanforderung Q_req kleiner als die minimale relevante Dosiermenge Qmin ist, die Phase II zeitweise ausgesetzt, so dass die Dosiermengenanforderungen Q_req und die von der Pumpe 106 gelieferte Menge Q_{pump_est} in diesem Zeitbereich nicht betrachtet werden bzw. nicht in dem in Phase II durchgeführten Vergleich mitberücksichtigt werden. In der 3 ist ein solcher zweiter Zeitbereich t(4,5) zwischen den Zeitpunkten t₄ und t₅ durch Pfeile gekennzeichnet. Sobald die Dosiermengenanforderung Q_req wieder den Mindestwert Qmin erreicht, kann der Vergleich fortgeführt werden, was in 3 aber nicht mehr explizit dargestellt ist. Dabei ist der gewählte Wert für die minimale relevante Dosiermenge Qmin, wie bereits erwähnt, von dem bestimmten Leckagestrom L abhängig: $Q_{min} = f (L) .$
Dadurch wird erreicht, dass die in Phase I bestimmte Leckage L das Diagnoseergebnis der CDM-Diagnose (Englisch: „Consumption Deviation Monitoring“) in der Phase II nicht signifikant verfälscht wird und der Beitrag der Leckage an der betrachteten Gesamtmenge, die dem System entnommen wird, reduziert wird.
Ferner wird, wie in 3 gezeigt wird, zwischen den Zeitpunkten t₆ und t₇ eine Phase III durchgeführt, in der ein in Phase II angenommenes Fördervolumen Q_pumpe der Pumpe 106 plausibilisiert wird, was ebenfalls weiter unten genauer erklärt wird. Die 4 zeigt eine schematische Darstellung eines gemessenen Fördervolumen-Dosieranforderung-Diagramms zum Ermitteln eines modellierten Wertes für eine Fördermenge Q_{pump_est_mod} in dem Verfahren gemäß der ersten Ausführungsform. In dem Diagramm sind im Vorfeld ermittelten Fördervolumen Q_{pump_est} in Abhängigkeit von Dosieranforderung Q_req dargestellt. Durch die Verwendung eines Kriteriums, welches ein Produkt aus dem Fördervolumen Q_{pump_est} und der Dosieranforderung Q_req ist, können auch bei mehrdeutigen Ergebnissen optimale Fördervolumen Q_req ausgewählt werden.
Die Streuung des Pumpenföderverhaltens Q_{pump_est} nimmt bei niedrigen Dosieranforderungen Q_req rapide zu. Es erfolgt daher die Bewertung maßgeblich anhand der normierten Dosieranforderung Q_req , die zur Bestimmung des Pumpenförderverhaltens Q_{pump_est} umgesetzt wurde. Die normierte Dosieranforderung Q_req wird durch Dividieren einer aktuellen Dosieranforderung Q_req durch die ermittelte Leckage L des Additivs 101 ermittelt. Zusätzlich kann durch das Kriterium des Pumpenförderverhalten Q_{pump_est} selbst bei zwei abweichenden Ergebnissen gleicher Dosieranforderung Q_req berücksichtigt und plausibilisiert werden. Das Kriterium kann als ein Produkt der gemittelten Dosieranforderung Q_req und des Pumpenfördervolumens Q_{pump_est} berechnet werden. Die in dem Diagramm dargestellte durchgezogene Linie kann beispielsweise als eine gemäß dem Kriterium optimale Selektion angesehen werden.
Die innerhalb eines definierten Zeitbereiches ausgewählten optimalen Fördervolumen Q_{pump_est} können in einem Speicher gemäß dem größten bzw. besten Kriterium sortiert werden. Die 5 zeigt eine schematische Darstellung eines Auswahlverfahrens für repräsentative Pumpenfördervolumen Q_{pump_est} zum Ermitteln eines modellierten Wertes für eine Fördermenge Q_{pump_est_mod} in dem Verfahren gemäß der ersten Ausführungsform.
Jedes ermittelte Pumpenförderverhalten kann über das Kriterium sortiert werden. Dazu wird neben Pumpenfördervolumen Q_{pump_est} das dazugehörige Kriterium und auch die gemittelte Dosieranforderung Q_req in einem Speicher abgelegt. Die maximale Anzahl an innerhalb eines Zeitraums hinterlegten Daten kann auf eine definierte maximale Anzahl begrenzt werden. Hierdurch kann der Speicherbedarf reduziert werden. Wird ein neues Pumpenförderverhalten mit einem besseren bzw. höheren Kriterium ermittelt, wird ein Wert des Pumpenförderverhaltens Q_{pump_est} mit dem niedrigsten Kriterium im Speicher durch den Wert Q_{pump_est} mit dem höheren Kriterium ersetzt. Hierbei kann ein höherer Wert des Kriteriums als ein repräsentativeres Kriterium gewertet werden. In 5 wird dieser Vorgang verdeutlicht.
Es wird ermöglicht, dass am Ende eines zu überwachenden Zeitraums überwiegend Pumpenfördervolumen Q_{pump_est} im Speicher vorhanden sind, die bei überwiegend hoher Dosieranforderung Q_req bestimmt wurden. Da bei hohen Dosieranforderungen Q_req das Diagramm gemäß 4 genauer ist, kann das Verfahren präziser einen modellierten Wert für eine Fördermenge Q_{pump_est_mod} bestimmen. Durch das Auswählen der Pumpenfördervolumen Q_{pump_est} mit den höchsten Kriterien weisen die ermittelten Pumpenfördervolumen Q_{pump_est} geringere Schwankungen auf und sind untereinander vergleichbar aufgrund ähnlicher Größenordnung.
Am Ende eines zu überwachenden Zeitraums kann ein Mittelwert aus den, beispielsweise in einem Speicher einer Vorrichtung hinterlegten, ermittelten Pumpenfördervolumen Q_{pump_est} gebildet werden. Der Mittelwert wird hier als der modellierte Wert für eine Fördermenge Q_{pump_est_mod} verwendet.
In der 6 ist eine schematische Darstellung eines Diagramms zur Überprüfung eines ermittelten Leckagewertes L eines Additivs 101 gezeigt.
Der in der Phase I ermittelte Wert für die Leckage kann anschließend im Verhältnis zu einer tolerierbaren Leckage Lth gesetzt werden. Dies kann insbesondere im Rahmen der Phase II durchgeführt werden. Die tolerierbare Leckage kann als Funktion zur normierten Dosieranforderung Q_req in Form einer Kennlinie hinterlegt werden. Gemäß dem Ausführungsbeispiel entspricht die Kennlinie einem Polynom zweiter Ordnung. Sollte die maximal gemessene Leckage bei einer definierten Drehzahl der Pumpe 106 unterhalb der Kennlinie liegen, so sind die Diagnoseergebnisse durch eine tatsächliche Leckage gestört. Somit kann die definierte Zeitdauer zum Aufintegrieren abgeschlossen und die Phase III eingeleitet werden. Das Einleiten der Phase III kann alternativ erst dann erfolgen, wenn eine Abweichung der Leckage den Leckageschwellenwert L_th übersteigt. Vor dem Initiieren der Phase III erfolgt ein Vergleich der auf integrierten modellierten Werte für eine Fördermenge Q_{pump_est_mod} mit der Dosiermenge Q_{inj_soll} .
In der 7 ist ein Ablaufdiagramm der Phase I des Verfahrens zur Überwachung des Systems 100 gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung gezeigt. In einem ersten Schritt S500 wird das Verfahren gestartet. Im Schritt S501 wird zunächst eine Systemleckage L mit einem Wert aus einem Speicher initialisiert, der beispielsweise in der Steuereinheit 112 angeordnet ist. In Schritt S502 wird geprüft, ob eine Leckageerkennung aktiviert wird oder nicht. Ist dies nicht der Fall, endet die Phase I mit Schritt S504. Falls die Leckageerkennung in Schritt S502 aktiviert wird, wird in Schritt S503 die Systemleckage L bestimmt, gefiltert und gespeichert. Dabei kann die Leckage, wie oben bereits erwähnt, mittels eines Druckabfalls pro Zeitinterfall basierend auf die Beziehung $Leckage \approx V_{hyd_sys} * (P_{sys} (t_{2}) - P_{sys} (t_{1})) / (t_{2} - t_{1})$
bestimmt werden, mit V_{hyd_sys}: Volumen des zu befüllenden hydraulischen Teils des Systems 100
Die 8 zeigt ein Ablaufdiagramm der Phasen II und III des Verfahrens zur Überwachung des SCR-Systems 100 gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung. In Schritt S600 wird die Phase II gestartet bzw. aktiviert. Dies kann grundsätzlich unmittelbar im Anschluss an Phase I geschehen, bzw. dann, wenn ein Wert für einen aktuellen Leckagestrom L bestimmt wurde. In der Phase II findet ein Vergleich der angeforderten Einspritzmenge zu der von der Pumpe 106 geförderten Menge statt.
In Schritt S601 wird zunächst geprüft, ob ein Einspritzmengenstrom die als vorgegebene untere Schwelle fungierende, sich aus der bestimmten Leckage ergebende, minimale relevante Dosiermenge Qmin unterschreitet oder nicht. Der Wert der minimalen Dosiermenge Qmin ist ausschlaggebend dafür, ob die bestimmten Diagnoseschritte der Phase II momentan durchgeführt werden sollen oder nicht. Falls Q_min nicht erreicht wird, werden die weiteren Diagnoseschritte der Phase II solange ausgesetzt, bis Qmin erreicht wird. Ungeachtet einer daraus folgenden eventuellen Pausierung der Diagnoseschritte werden die durch das Verfahren veranlasste Einspritzung des Additivs und die Pumpenförderung im System 100 ansteuerungsgemäß weiter durchgeführt.
Falls die bestimmte Leckagemenge unterhalb einer unteren Schwelle L_th1 liegt, wird das Verfahren der Phase II kontinuierlich betrieben. In einem solchen Fall beträgt die minimale relevante Dosiermenge Qmin effektiv Null oder ist zumindest auf einen definierten geringen Wert unterhalb Qmin eingestellt.
Falls die bestimmte Leckagemenge zwischen der unteren Schwelle L_th1 und einem oberen Grenzwert L_th2 liegt, wird das Verfahren der Phase II kontinuierlich durchgeführt, was dadurch erreicht wird, dass die minimale relevante Dosiermenge Qmin auf einen festen ausgewählten Wert gesetzt wird.
In Schritt S602 wird der Pumpenfluss der Pumpe modelliert. Hierbei wird die von der Pumpe 106 geförderte Menge Q_{pump_est} anhand eines Kriteriums aus dem in 4 dargestellten Fördervolumen-Dosieranforderung-Diagramm ermittelt. Das Kriterium ist ein Produkt aus dem Fördervolumen Q_{pump_est} und der Dosieranforderung Q_req . Anhand mehrerer innerhalb eines Zeitbereiches ermittelter Fördervolumen Q_{pump_est} kann durch Bilden eines Durchschnittes der ermittelten Fördervolumen Q_{pump_est} der modellierte Pumpenfluss Q_{pump_est_mod} berechnet werden. Durch Bilden eines Mittelwertes werden Schwankungen unterdrückt und Fehldiagnosen vermieden.
In Schritt S603 wird der modellierte Pumpenfluss Q_{pump_est_mod} parallel zu der angeforderten Einspritzmenge Q_req über ein vordefiniertes Mengenintervall integriert, zum Beispiel über 500 mg, entsprechend der vorbestimmten Geamtdosiermenge Q_gesamt , die hier als ein oberer Schellenwert Q_th1 verwendet werden kann. Es wird angenommen, dass die angeforderte Dosiermenge Q_req tatsächlich in den Abgasstrang 102 eindosiert wird, solange kein Fehler vorliegt. Somit wird in Phase II ein entsprechender Sollwert Q_{inj_soll} für die Einspritzmenge bzw. den Einspritzstrom, oder mit anderen Worten, ein angenommener, einzudosierender Wert Q_{inj_soll} betrachtet, was auch in 8 so gezeigt ist.
In Schritt S604 wird anhand der in 6 dargestellten Kennlinie geprüft, ob die ermittelte Leckage tolerierbar ist oder nicht. Liegt ein ermittelter Leckagewert unterhalb der Kennlinie, werden in Schritt S605 die aufintegrierten Größen Q_{inj_soll} und Q_{pumpe_est} miteinander verglichen, um eine Differenz dQ zu ermitteln. Dabei gilt: $\begin{array}{l} dQ (t_{3} {,t}_{4}) = Q_{pump_est_mod} (t_{3} {,t}_{4},T,n,P) - Q_{inj_soll} (t_{3} {,t}_{4}), bzw {. Q}_{pum-} \\ _{pe_est_mod} (t_{3} {,t}_{4},T,n,P) = Q_{inj_soll} (t_{3} {,t}_{4}) + dQ (t_{3} {,t}_{4}) . \end{array}$
Wie ein Vergleich mit der 3 zeigt, wird hier impliziert, dass die Integration sich effektiv auf die Dosierung zwischen den Zeitpunkten t₃ und t₄ , bezieht, da nur dort, bei den gegebenen beispielhaften Werten, die Bedingung Q_req > Qmin erfüllt ist.
In Schritt S606 wird die bestimmte Differenz dQ ausgewertet. Wird dabei eine Abweichung dQ um mehr als einen vorbestimmten Wert, hier: 50% innerhalb eines Zeitintervalls von 30 Minuten festgestellt, so wird anschließend unmittelbar, in Schritt S607, die Phase III eingeleitet.
Während der Phase III wird gemäß Schritt S608 zunächst das komplette hydraulische SCR-System 100 entleert. Dazu wird die bidirektionale Pumpe 106 in der Rückförderrichtung betrieben, so dass die Flüssigkeit 101 aus dem System 100 komplett in den Tank 104 zurückgefördert wird. Anschließend wird das Ventil 108 geschlossen und eine Systembefüllung inklusive eines Druckaufbaus gestartet. Dabei wird in Schritt S609 die Anzahl der Pumpenumdrehungen, die zur Systembefüllung notwendig sind, bestimmt. Aus dem konstanten hydraulischen Volumen des SCR-Systems 100 und der Anzahl n_{pump_strokes_phase_III} der Pumpenhübe, die für die Leitungsbefüllung und den Druckaufbau notwendig sind, wird dann das aktuelle Fördervolumen Q_pumpe__strokes_p_{hase_III} der Pumpe 106 pro Hub bestimmt, wobei gilt $Q_{pumpe_strokes_phase_III} = f (V_{hyd_sys} {,n}_{pump_strokes_phase_III}),$
mit V_{hyd_sys} : Volumen des zu befüllenden hydraulischen Teils des SCR-Systems. Daraus wird der aktuelle Pumpenfluss Q_{pumpe_est_2} bestimmt.
In Schritt S610 erfolgt der Vergleich von Q_{pumpe_est_2} mit Q_pum _{pe_est_mod} (t₃ , t₄ , T, n, P). Sind beide Werte innerhalb definierter Grenzen gleich, so gilt |Q_{pump_est_2} - Q_{pump_est_mod} | < Q_th2, wobei Q_th2 eine vordefinierte obere Schwelle ist, so ist das in der Phase II geschätzte Fördervolumen der Pumpe 106 als korrekt anzusehen. Folglich gilt der in der Phase II erkannte Fehler als bestätigt. Folglich erfolgt gemäß Schritt S611 eine Ausgabe eines erkannten Fehlers bezüglich der vom Ventil 108 eindosierten Menge des Additivs 101.
Sind die beiden Werte Q_{pump_est_2} und Q_{pump_est_mod} jedoch stark unterschiedlich, so liegt eine spontane Förderungleichförmigkeit der Pumpe 106 vor, und der in Phase II detektierte Fehler hat sich nicht bestätigt, sodass Schritt S612 durchgeführt wird. In diesem Fall wird das Diagnoseergebnis verworfen, und ein neuer Zyklus wird gestartet. Somit kann zum Beispiel der Tausch einer Komponente, insbesondere der Pumpe 106, ohne besondere Maßnahmen, wie zum Beispiel eine Kodierung des Volumenstroms oder ein Anlernen der Komponente im System, durchgeführt werden. In Schritt S613 ist das Verfahren beendet.
Wie der Fachmann erkennt, ist die Erfindung nicht auf die gezeigten Ausführungsformen beschränkt. Insbesondere können eine Vielzahl von Variationen und Modifikationen vorgenommen werden, ohne dadurch den Rahmen und den Schutzumfang der Patentansprüche zu verlassen. So sind insbesondere die Reihenfolge der in Zusammenhang mit den gezeigten Figuren beschriebenen Schritte und die Anzahl der Zwischenritte rein exemplarisch und können je nach Anwendungsfall und Ausgestaltung der Ansteuerung variiert werden. Beispielsweise kann eine Prüfung der Größe der aktuellen Dosiermengenanforderung Q_req , ähnlich zu Schritt S601, auch nach der Modellierung des Pumpenflusses durchgeführt werden.

Claims

Verfahren zum Erkennen von defekten Komponenten eines auf selektiver katalytischer Reduktion basierenden Systems (100) zur Abgasnachbehandlung, bei dem ein Additiv (101) zur Reduktion von Stickoxiden im Abgas (109) eines Verbrennungsmotors über einen in dem System (100) angeordneten Druckspeicher (107) mittels einer Dosiervorrichtung (108) in den Abgasstrang (102) des Verbrennungsmotors eindosiert wird, aufweisend die Schritte: Ermitteln (S502) einer Leckage (L) des Additivs (101), Empfangen einer aktuellen Dosieranforderung (Q_req) als eine aktuell in den Abgasstrang (102) einzubringende Dosiermenge (Q_{inj_soll}) des Additivs (101) pro Zeiteinheit, Normieren der aktuellen Dosieranforderung (Q_req) durch die ermittelte Leckage des Additivs (101), Ermitteln (S602) eines modellierten Wertes für eine Fördermenge (Q_{pump_est_mod}) , Ermitteln (S605) einer Differenz (dQ) aus der aktuellen Dosieranforderung (Qreq) und dem modellierten Wert für eine Fördermenge (Q_{pump_est_mod}) , Bestimmen (S611, S612) eines Fehlerzustands des Systems (100) basierend auf einem Vergleich (S605) der für einen ersten Zeitbereich (t (3, 4)) modellierten Fördermengen (Q_{pump_est_mod}) und der für den ersten Zeitbereich (t(3,4)) ermittelten Dosiermengen (Q_{inj_soll}) wobei mehrere theoretisch mögliche Fördervolumen (Q_{pump_est}) anhand eines Kriteriums aus einem gemessenen Fördervolumen- Dosieranforderung-Diagramm ermittelt werden und durch einen Durchschnitt aus den mehreren ermittelten, theomöglichen Fördervolumen retisch (Q_{pump_est}) der modellierte Wert für eine Fördermenge (Q_{pump_est_mod}) ermittelt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Kriterium ein Produkt aus der normierten aktuellen Dosieranforderung (Q_req) und einem Fördervolumen (Q_pump) ist.
Verfahren zum Erkennen von defekten Komponenten eines auf selektiver katalytischer Reduktion basierenden Systems (100) zur Abgasnachbehandlung, bei dem ein Additiv (101) zur Reduktion von Stickoxiden im Abgas (109) eines Verbrennungsmotors über einen in dem System (100) angeordneten Druckspeicher (107) mittels einer Dosiervorrichtung (108) in den Abgasstrang (102) des Verbrennungsmotors eindosiert wird, aufweisend die Schritte: Ermitteln (S502) einer Leckage (L) des Additivs (101), Empfangen einer aktuellen Dosieranforderung (Q_req) als eine aktuell in den Abgasstrang (102) einzubringende Dosiermenge (Q_{inj_soll}) des Additivs (101) pro Zeiteinheit, Normieren der aktuellen Dosieranforderung (Q_req) durch die ermittelte Leckage des Additivs (101), Ermitteln (S602) eines modellierten Wertes für eine Fördermenge (Q_{pump_est_mod}), Ermitteln (S605) einer Differenz (dQ) aus der aktuellen Dosieranforderung (Qreq) und dem modellierten Wert für eine Fördermenge (Q_{pump_est_mod}), Bestimmen (S611, S612) eines Fehlerzustands des Systems (100) basierend auf einem Vergleich (S605) der für einen ersten Zeitbereich (t (3, 4) ) modellierten Fördermengen (Q_{pump_est_mod}) und der für den ersten Zeitbereich (t (3, 4)) ermittelten Dosiermengen (Q_{inj_soll}), wobei die Leckage basierend auf einen Druckabfall bestimmt wird, der über einen zweiten Zeitbereich (t(1,2)) gemessen wird, in dem kein Fördern des Additivs (101) in den Druckspeicher (107) und kein Dosieren des Additivs (101) in den Abgasstrang (102) erfolgt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei eine vordefinierte Gesamtdosiermenge (Q_gesamt) für einen Dosierzyklus bestimmt wird, wobei die modellierte Fördermenge (Q_{pump_est_mod}) und die Dosiermenge (Q_{inj_soll}) des Additivs (101) bei zur Ermittlung von Gesamtmengen jeweils über einen Dosierzyklus integriert (S603) werden, wobei der für die Ermittlung verwendete erste Zeitbereich (t(3,4)) zusammenhängend ist oder nicht zusammenhängend ist.
Verfahren nach Anspruch 4, wobei die Integration (S603) beendet wird, sobald die ermittelte Leckage (L) unterhalb eines Leckageschwellenwertes (L_th) liegt, und ein Vergleich (S605) der aufintegrierten modellierten Werte der für eine Fördermenge (Q_{pump_est_mod}) und der Dosiermenge (Q_{inj_soll}) durchgeführt ist.
Verfahren nach Anspruch 5, wobei bei dem Bestimmen des Fehlerzustands des Systems (100) überprüft wird, dass kein Fehler hinsichtlich der tatsächlich in den Abgasstrang (102) eindosierten Menge (Q_inj) des Additivs vorliegt (S612), wenn bei dem Vergleich festgestellt wird, dass der Betrag der gesamten auf integrierten modellierten Fördermenge (Q_{pump_est_mod}) um mehr als einen vorbestimmten Faktor von dem Betrag der gesamten aufintegrierten Dosiermenge (Q_{inj_soll}) abweicht.
Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, wobei die jeweiligen aktuellen Werte für die Fördermenge (Q_{pump_est}) auf einem zunächst modellierten Pumpenfluss (Q_{pump_est_mod}) basieren und wobei, wenn bei dem Vergleich (S605) festgestellt wird, dass der Wert der modellierten Fördermenge (Q_{pump_est_mod}) um nicht mehr als einen vorbestimmten Faktor von dem Wert der einzudosierenden Menge (Q_{inj_soll}) abweicht (S606), eine Befüllung (S608) des Druckspeichers (107) zum Bestimmen eines aktualisierten anzunehmenden Pumpenflusses (Q_{pump_est_2}) durchgeführt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 7, wobei ein Vergleich des modellierten Pumpenflusses (Q_{pump_est_mod}) mit dem aktualisierten Pumpenfluss (Q_{pump_est_2}) durchgeführt wird, wobei, wenn der Vergleich (S610) der Pumpenflüsse (Q_{pump_est_mod}, Q_{pump_est_2}) eine Abweichung um nicht mehr als einen vorbestimmten zweiten Schwellenwert (Q_th2) ergibt, welcher bei dem Überprüfen des Fehlerzustands des Systems (100) bestimmt wird, dass kein Fehler hinsichtlich der tatsächlich in den Abgasstrang (102) eindosierten Menge (Q_inj) des Additivs vorliegt (S612), und andernfalls ein solcher Fehler erkannt wird (S611).
Vorrichtung zum Durchführen des Verfahrens zum Erkennen von defekten Komponenten eines auf selektiver katalytischer Reduktion basierenden Systems (100) zur Abgasnachbehandlung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das System (100) einen Druckspeicher (107), eine Pumpe (106) zum Fördern von mindestens einem Additiv (101) in den Druckspeicher (107), eine an den Druckspeicher (107) angeschlossene Dosiervorrichtung (108) zum Eindosieren des Additivs (101) in einen Abgasstrang (102), einen Katalysator (105), einen Drucksensor (111) zum Messen eines Systemdrucks in dem Druckspeicher (107), und eine Ansteuerung (112) aufweist, welche dazu eingerichtet ist, das Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8 durchzuführen.
Fahrzeug mit einem Verbrennungsmotor und einem System (100) zur Dosierung von mindestens einem Additiv (101) in eine Abgasanlage (102) eines Verbrennungsmotors, wobei das System (100) dazu eingerichtet ist, zur Fehlererkennung das Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8 durchzuführen, und ferner dazu eingerichtet ist, einen erkannten Fehler derart zu überprüfen, ob ein Fehler hinsichtlich einer Abweichung einer tatsächlich eindosierten Menge (Q_inj) von einer zur Eindosierung angeforderten Menge (Q_req) vorliegt, wobei abhängig von der Abweichung eine Fehlermeldung anzeigbar ist.