DE102018216402A1 - Process for quality detection of a reducing agent - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Qualitätserkennung eines Reduktionsmittels (2) in einem Reduktionsmitteltank (1) eines SCR-Systems für einen Verbrennungsmotor mittels eines Messsystems (3), welches eine Schallquelle, einen Schallsensor und ein stationäres Objekt (5), das in einem definierten Abstand zur Schallquelle und zum Schallsensor angeordnet ist, aufweist. Wenn die Temperatur des Reduktionsmittels (2) oberhalb eines Gefrierpunkts des Reduktionsmittels (2) mit Soll-Konzentration liegt, wird von der Schallquelle eine Schallwelle (S) in Richtung des stationären Objekts (5) ausgesendet und das stationäre Objekt (5) reflektiert die Schallwelle (S) in Richtung des Schallsensors als Reflexionswelle (R). Wenn die Reflexionswelle (R) nicht vom Schallsensor empfangen wird, wird auf einen Fehler geschlossen. Wenn auf einen Fehler geschlossen wurde und wenn der Reduktionsmitteltank (1) zumindest soweit gefüllt ist, dass das Messsystem (3) bedeckt ist und wenn das Messsystem (3) als fehlerfrei erkannt wird, darauf geschlossen wird, dass die Konzentration des Reduktionsmittels (2) von der Soll-Konzentration abweicht.The invention relates to a method for quality detection of a reducing agent (2) in a reducing agent tank (1) of an SCR system for an internal combustion engine by means of a measuring system (3), which has a sound source, a sound sensor and a stationary object (5), which is defined in a Distance to the sound source and the sound sensor is arranged. If the temperature of the reducing agent (2) is above a freezing point of the reducing agent (2) with the desired concentration, a sound wave (S) is emitted in the direction of the stationary object (5) from the sound source and the stationary object (5) reflects the sound wave (S) in the direction of the sound sensor as a reflection wave (R). If the reflection wave (R) is not received by the sound sensor, an error is concluded. If an error has been concluded and if the reducing agent tank (1) is at least filled to such an extent that the measuring system (3) is covered and if the measuring system (3) is recognized as error-free, it is concluded that the concentration of the reducing agent (2) deviates from the target concentration.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Qualitätserkennung eines Reduktionsmittels in einem Reduktionsmitteltank eines SCR-Systems. Ferner betrifft die Erfindung ein Computerprogramm, das jeden Schritt des Verfahrens ausführt, wenn es auf einem Rechengerät abläuft, sowie ein maschinenlesbares Speichermedium, welches das Computerprogramm speichert. Schließlich betrifft die Erfindung ein elektronisches Steuergerät, welches eingerichtet ist, das erfindungsgemäße Verfahren auszuführen.The present invention relates to a method for quality detection of a reducing agent in a reducing agent tank of an SCR system. The invention further relates to a computer program that executes every step of the method when it runs on a computing device, and to a machine-readable storage medium that stores the computer program. Finally, the invention relates to an electronic control device which is set up to carry out the method according to the invention.

Stand der TechnikState of the art

Heutzutage wird bei der Nachbehandlung von Abgasen einer Verbrennungsmaschine das SCR-Verfahren (Selective Catalytic Reduction) eingesetzt, um Stickoxide (NOx) im Abgas zu reduzieren. Die DE 103 46 220 A1 beschreibt das grundlegende Prinzip. Dabei wird eine 32,5%ige Harnstoff-Wasser-Lösung (HWL), kommerziell auch als AdBlue® bekannt, in das Abgas eindosiert. Typischerweise ist hierfür ein Dosiersystem mit einem Dosiermodul vorgesehen, um die HWL stromaufwärts eines SCR-Katalysators in den Abgasstrom einzudosieren. Aus der HWL spaltet sich Ammoniak ab, welches anschließend an der reaktiven Oberfläche des SCR-Katalysators gebunden wird. Dort verbindet sich das Ammoniak mit den Stickoxiden, woraus Wasser und Stickstoff entstehen. Die HWL wird mittels eines Fördermoduls mit einer Förderpumpe aus einem Reduktionsmitteltank durch eine Druckleitung zum Dosiermodul gefördert.Nowadays, the aftertreatment of exhaust gases from an internal combustion engine uses the SCR (Selective Catalytic Reduction) process to reduce nitrogen oxides (NOx) in the exhaust gas. The DE 103 46 220 A1 describes the basic principle. A 32.5% urea-water solution (HWL), also known commercially as AdBlue ® , is metered into the exhaust gas. A metering system with a metering module is typically provided for this purpose in order to meter the HWL upstream of an SCR catalytic converter into the exhaust gas stream. Ammonia is split off from the HWL, which is then bound to the reactive surface of the SCR catalytic converter. There the ammonia combines with the nitrogen oxides, from which water and nitrogen arise. The HWL is conveyed from a reducing agent tank through a pressure line to the dosing module by means of a delivery module with a delivery pump.

Die Masse des abgespalteten Ammoniaks hängt direkt sowohl von der Masse der eindosierten Harnstoff-Wasser-Lösung als auch von der Konzentration des Harnstoffs in der Harnstoff-Wasser-Lösung - die auch als Qualität des Reduktionsmittels bzw. der Harnstoff-Wasser-Lösung bezeichnet wird - ab. The mass of the ammonia split off depends directly both on the mass of the metered urea-water solution and on the concentration of the urea in the urea-water solution - which is also referred to as the quality of the reducing agent or the urea-water solution - from.

Daher ist es für die Funktionsweise des SCR-Systems relevant, die Qualität der HWL zu überwachen. Ist die Konzentration des Harnstoffs bzw. die Qualität des Reduktionsmittels zu gering, wird weniger Stickoxid umgesetzt und der Wirkungsgrad des SCR-Katalysators fällt. Ist die Konzentration des Harnstoffs zu groß bzw. die Qualität des Reduktionsmittels zu hoch, reagiert der umgewandelte Ammoniak nicht mit den Stickoxiden und passiert den SCR-Katalysator; Ammoniak-Schlupf entsteht.It is therefore relevant for the functioning of the SCR system to monitor the quality of the HWL. If the concentration of urea or the quality of the reducing agent is too low, less nitrogen oxide is converted and the efficiency of the SCR catalyst drops. If the concentration of urea is too high or the quality of the reducing agent is too high, the converted ammonia does not react with the nitrogen oxides and passes through the SCR catalytic converter; Ammonia slip occurs.

Die US 9,038,442 B2 beschreibt ein System und ein Verfahren zur Bestimmung der Qualität sowie der Quantität des Reduktionsmittels. Zur Bestimmung der Qualität weist das System einen Wandler und ein in einem bekannten Abstand zum Wandler befestigtes stationäres Objekt auf. Der Wandler ist eingerichtet, eine Schallwelle in horizontaler Richtung auf ein stationäres Objekt auszusenden und eine Reflexionswelle (ein Echo) vom stationären Objekt zu empfangen. Zudem ist ein Temperatursensor vorgesehen, der die Temperatur des Reduktionsmittels misst. Die Bestimmung der Qualität erfolgt nun auf Basis der Schallwelle und der Reflexionswelle sowie der Temperatur durch ein Steuergerät. Ein Wandler wird auch Transducer genannt und kann in speziellen Fällen als Ultraschall-Transducer oder Ultraschallkopf ausgebildet sein. Demgemäß sind (Mess-)Wandler, (Ultraschall-)Transducer und Ultraschallkopf jeweils Ultraschallquellen.The US 9,038,442 B2 describes a system and a method for determining the quality and the quantity of the reducing agent. To determine the quality, the system has a transducer and a stationary object attached at a known distance from the transducer. The transducer is set up to emit a sound wave in the horizontal direction onto a stationary object and to receive a reflection wave (an echo) from the stationary object. A temperature sensor is also provided, which measures the temperature of the reducing agent. The quality is now determined on the basis of the sound wave and the reflection wave as well as the temperature by a control unit. A transducer is also called a transducer and can be designed as an ultrasonic transducer or ultrasonic head in special cases. Accordingly, (measuring) transducers, (ultrasound) transducers and ultrasound heads are each ultrasound sources.

Dieses Verfahren setzt allerdings voraus, dass das Reduktionsmittel in flüssigem Zustand vorliegt. Der Gefrierpunkt der obengenannten 32,5%igen Harnstoff-Wasser-Lösung liegt bei ca. -11°C, sodass es in der Praxis vorkommen kann, dass das zu untersuchende Reduktionsmittel eingefroren ist. Im gefrorenen Zustand ändert sich die Transmission für die Schallwellen, sodass die Reflexionswelle den Wandler nicht mehr erreicht. Daher kann die Qualität nicht mit dem obengenannten Verfahren bestimmt werden.However, this process assumes that the reducing agent is in the liquid state. The freezing point of the 32.5% urea-water solution mentioned above is approx. -11 ° C, so that in practice it can happen that the reducing agent to be investigated is frozen. When frozen, the transmission for the sound waves changes so that the reflection wave no longer reaches the transducer. Therefore, the quality cannot be determined by the above method.

Für den Fall, dass die Reflexionswelle den Wandler nicht erreicht, wird ein Fehler ausgegeben. Im Allgemeinen kann jedoch nicht direkt darauf geschlossen werden, dass, wenn der Wandler keine Reflexionswelle empfängt, das Reduktionsmittel gefroren ist, vielmehr müssen andere Fehlerquellen, insbesondere ein leerer Reduktionsmitteltank oder ein defekter Wandler in Betracht gezogen werden. Es sind Füllstandsensoren bekannt, um den Füllstand des Reduktionsmitteltanks zu ermitteln und somit auch den Fall zu erkennen, dass der Reduktionsmitteltank leer ist. Daneben sind Verfahren zur Überwachung des Wandlers bekannt.In the event that the reflection wave does not reach the converter, an error is output. In general, however, it cannot be directly concluded that if the transducer does not receive a reflection wave, the reducing agent is frozen, rather other sources of error, in particular an empty reducing agent tank or a defective transducer, have to be considered. Fill level sensors are known to determine the fill level of the reducing agent tank and thus also to recognize the case that the reducing agent tank is empty. In addition, methods for monitoring the converter are known.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Es wird ein Verfahren zur Qualitätserkennung eines Reduktionsmittels in einem Reduktionsmitteltank eines SCR-Systems für einen Verbrennungsmotor vorgeschlagen. Es ist ein Messsystem vorgesehen, welches eine Schallquelle, einen Schallsensor und ein stationäres Objekt, das in einem definierten Abstand zur Schallquelle und zum Schallsensor angeordnet ist, aufweist. Als bevorzugte Ausgestaltung ist die Schallquelle eine Ultraschallquelle. Vorzugsweise bilden die Schallquelle und der Schallsensor eine Einheit und sind beispielsweise als Messwandler, auch Transducer genannt, und speziell als Ultraschallkopf ausgebildet.A method for quality detection of a reducing agent in a reducing agent tank of an SCR system for an internal combustion engine is proposed. A measuring system is provided which has a sound source, a sound sensor and a stationary object which is arranged at a defined distance from the sound source and the sound sensor. As a preferred embodiment, the sound source is an ultrasound source. The sound source and the sound sensor preferably form a unit and are designed, for example, as measuring transducers, also called transducers, and specifically as ultrasonic heads.

Herkömmlicherweise ist es vorgesehen die Konzentration des Reduktionsmittels im flüssigen Aggregatzustand zu bestimmen. Es ist eine Temperaturschwelle vorgesehen, die den Gefrierpunkt des Reduktionsmittels bei Soll-Konzentration repräsentiert. Als Soll-Konzentration wird hierbei die Konzentration bezeichnet, von der angenommen wird, dass das verwendete Reduktionsmittel diese aufweist, und von der im weiteren Betrieb, beispielsweise im Rahmen von Dosierstrategien, ausgegangen wird. Die Temperaturschwelle wird also je nach verwendetem Reduktionsmittel gewählt und kann beispielsweise aus einer Tabelle abgelesen werden oder durch Versuche im Vorfeld ermittelt werden. Es kann demnach gemäß der Definition der Temperaturschwelle angenommen werden, dass bei einer Temperatur oberhalb der Temperaturschwelle das Reduktionsmittel bei Soll-Konzentration im flüssigen Aggregatzustand vorliegt. Als bevorzugte Temperaturschwelle wird der Gefrierpunkt einer typischerweise verwendeten Harnstoff-Wasser-Lösung, der bei -11°C liegt, verwendet. Die Temperatur wird vorzugsweise durch einen Temperatursensor am oder im Reduktionsmitteltank gemessen.Conventionally, it is provided to determine the concentration of the reducing agent in the liquid state. It is one Temperature threshold provided, which represents the freezing point of the reducing agent at the target concentration. The target concentration is the concentration from which it is assumed that the reducing agent used has it and which is assumed in further operation, for example as part of metering strategies. The temperature threshold is therefore selected depending on the reducing agent used and can be read, for example, from a table or determined in advance by tests. It can therefore be assumed according to the definition of the temperature threshold that the reducing agent is in the liquid state at the target concentration at a temperature above the temperature threshold. The preferred temperature threshold is the freezing point of a typically used urea-water solution, which is around -11 ° C. The temperature is preferably measured by a temperature sensor on or in the reducing agent tank.

Liegt die Temperatur oberhalb des Gefrierpunkts des Reduktionsmittels mit Soll-Konzentration, erfolgt die Diagnose. Hierbei wird eine Schallwelle von der Schallquelle in Richtung des stationären Objekts abgegeben. Dort reflektiert das stationäre Objekt die Schallwelle in Richtung des Schallsensors. Die reflektierte Schallwelle wird im Folgenden als „Reflexionswelle“ bezeichnet. Wird die Reflexionswelle nicht vom Schallsensor empfangen, so wird auf einen Fehler geschlossen. Allgemeine Fehlerquellen sind eine Fehlfunktion des Messsystems oder ein ungenügender Füllstand des Reduktionsmittels, bei dem der Schallsensor und das stationäre Objekt sowie den dazwischen befindlichen Schallweg, also das Messsystem, nicht überdeckt werden zu nennen.If the temperature is above the freezing point of the reducing agent with the target concentration, the diagnosis is made. Here, a sound wave is emitted from the sound source in the direction of the stationary object. There the stationary object reflects the sound wave in the direction of the sound sensor. The reflected sound wave is referred to below as the “reflection wave”. If the reflection wave is not received by the sound sensor, an error is concluded. General sources of error are a malfunction of the measuring system or an insufficient fill level of the reducing agent, in which the sound sensor and the stationary object as well as the sound path in between, i.e. the measuring system, are not covered.

Wenn auf einen Fehler geschlossen wurde, wird geprüft, ob die übrigen Fehlerquellen ausgeschlossen werden können. Es sind bereits Vorrichtungen und Verfahren bekannt, um diese Fehlerquellen zu erkennen. Im Einzelnen bedeutet das: Der Reduktionsmitteltank ist zumindest soweit mit der Reduktionsmittellösung gefüllt, dass das Messsystem bedeckt ist, d. h. sowohl die Schallquelle und der Schallsensor - bzw. der Messwandler - als auch das stationäre Objekt sowie der dazwischen befindliche Schallweg sind vom Reduktionsmittel bedeckt. Der Füllstand kann vorzugsweise durch einen Füllstandsensor überwacht werden. Zudem wird das Messsystem mittels eines Diagnoseverfahrens als fehlerfrei erkannt, d. h. die Schallquelle und der Schallsensor - bzw. der Messwandler - sind funktionsfähig und für den Einsatz richtig eingestellt und justiert und das stationäre Objekt ist richtig ausgerichtet. Je nach Diagnose kann das Messsystem während des Einsatzes oder bei einer Wartung überprüft werden. Wird die Temperatur, wie vorstehend beschrieben, durch einen Temperatursensor gemessen, wird dessen Funktionsfähigkeit und Kalibrierung ebenfalls geprüft.If an error has been concluded, it is checked whether the other sources of error can be excluded. Devices and methods for recognizing these sources of error are already known. Specifically, this means that the reducing agent tank is filled with the reducing agent solution at least to such an extent that the measuring system is covered, ie. H. Both the sound source and the sound sensor - or the transducer - as well as the stationary object and the sound path in between are covered by the reducing agent. The fill level can preferably be monitored by a fill level sensor. In addition, the measuring system is recognized as error-free by means of a diagnostic method, i. H. the sound source and the sound sensor - or the transducer - are functional and correctly set and adjusted for use, and the stationary object is correctly aligned. Depending on the diagnosis, the measuring system can be checked during use or during maintenance. If the temperature is measured by a temperature sensor as described above, its functionality and calibration are also checked.

Gemäß dem Verfahren wird für diesen Fall, bei dem die Temperatur über der Temperaturschwelle liegt und bei dem auf einen Fehler geschlossen wurde, die oben genannten Fehlerquellen allerdings ausgeschlossen werden können, darauf geschlossen, dass die Konzentration des Reduktionsmittels von der Soll-Konzentration abweicht. Grund hierfür ist, dass, wenn alle anderen Fehlerquellen ausgeschlossen werden können, nur die Transmissionseigenschaften des Reduktionsmittels für den Fehler verantwortlich sein können. Diese ändern sich besonders stark, wenn das Reduktionsmittel eingefroren ist, und zwar so stark, dass die Schallwelle nicht mehr in vorgesehener Weise reflektiert werden kann und demnach auch keine Reflexionswelle vom Schallsensor erfasst werden kann. Der Fehler rührt also von einem eingefrorenen Reduktionsmittel her. Da die Temperatur aber oberhalb der Temperaturschwelle liegt, die den Gefrierpunkt des Reduktionsmittels bei Soll-Konzentration repräsentiert, kann das Reduktionsmittel nur einfrieren, wenn die Konzentration des Reduktionsmittels von der Soll-Konzentration abweicht.According to the method, in this case, in which the temperature is above the temperature threshold and in which an error has been concluded, but the above-mentioned sources of error can be excluded, it is concluded that the concentration of the reducing agent deviates from the target concentration. The reason for this is that if all other sources of error can be excluded, only the transmission properties of the reducing agent can be responsible for the error. These change particularly strongly when the reducing agent is frozen, to such an extent that the sound wave can no longer be reflected in the intended manner and therefore no reflection wave can be detected by the sound sensor. The error therefore comes from a frozen reducing agent. However, since the temperature is above the temperature threshold that represents the freezing point of the reducing agent at the target concentration, the reducing agent can only freeze if the concentration of the reducing agent deviates from the target concentration.

Durch dieses Verfahren ist eine Qualitätserkennung des Reduktionsmittels auch im eingefrorenen Zustand möglich.This method enables the reducing agent to be recognized in quality even in the frozen state.

Typischerweise wird als Reduktionsmittel eine Harnstoff-Wasser-Lösung verwendet. Der Gefrierpunkt für eine 32,5%ige Harnstoff-Wasser-Lösung liegt bei Soll-Konzentration bei -11°C. Vorteilhafterweise liegt die Temperatur oberhalb dieses Gefrierpunkts der Harnstoff-Wasser-Lösung bei Soll-Konzentration. Dadurch kann der häufig vorkommende Fall, dass der Reduktionsmitteltank mit Wasser anstelle der Harnstoff-Wasser-Lösung betankt wird, erfasst werden. Denn durch das zusätzlich eingebrachte Wasser verringert sich die Konzentration der Harnstoff-Wasser-Lösung und der Gefrierpunkt verschiebt sich bei geringer werdender Konzentration zu 0°C hin.A urea-water solution is typically used as the reducing agent. The freezing point for a 32.5% urea-water solution is -11 ° C at the target concentration. The temperature is advantageously above this freezing point of the urea-water solution at the desired concentration. As a result, the frequently occurring case that the reducing agent tank is filled with water instead of the urea-water solution can be recorded. Because the additional water introduced reduces the concentration of the urea-water solution and the freezing point shifts to 0 ° C as the concentration decreases.

Demnach ist es vorteilhaft, dass das Verfahren nur ausgeführt wird, wenn die Temperatur bei wasserbasierten Reduktionsmitteln unterhalb von 0°C liegt, da ein Gefrierpunkt der oberhalb liegt, nicht erreicht wird.Accordingly, it is advantageous that the method is only carried out when the temperature in the case of water-based reducing agents is below 0 ° C., since a freezing point which is above this is not reached.

Vorzugsweise wird das Verfahren unmittelbar direkt nach dem Start des Verbrennungsmotors ausgeführt. Zu diesem Zeitpunkt sind zusätzliche Heizvorrichtungen, die zum Auftauen des Reduktionsmittels dienen, noch nicht voll einsatzfähig.The method is preferably carried out immediately after the start of the internal combustion engine. At this point, additional heaters that are used to thaw the reducing agent are not yet fully operational.

Ein bereits genannter Füllstandmesser ist typischerweise nicht in der Lage, den Füllstand des Reduktionsmittels im gefroren Zustand zu messen. Vorzugsweise wird ein zuletzt als gültig gespeicherter Füllstand, der zuvor durch den Füllstandsensor ermittelt wurde, zur Bewertung, ob das Messsystem bedeckt ist, verwendet. A fill level meter already mentioned is typically not able to measure the fill level of the reducing agent in the frozen state. A fill level last stored as valid, which was previously determined by the fill level sensor, is preferably used to assess whether the measuring system is covered.

Das Computerprogramm ist eingerichtet, jeden Schritt des Verfahrens durchzuführen, insbesondere, wenn es auf einem Rechengerät oder Steuergerät durchgeführt wird. Es ermöglicht die Implementierung des Verfahrens in einem herkömmlichen elektronischen Steuergerät, ohne hieran bauliche Veränderungen vornehmen zu müssen. Hierzu ist es auf dem maschinenlesbaren Speichermedium gespeichert.The computer program is set up to carry out each step of the method, in particular if it is carried out on a computing device or control device. It enables the method to be implemented in a conventional electronic control unit without having to make structural changes to it. For this purpose, it is stored on the machine-readable storage medium.

Durch Aufspielen des Computerprogramms auf ein herkömmliches elektronisches Steuergerät, wird das elektronische Steuergerät erhalten, welches eingerichtet ist, die Qualitätserkennung des Reduktionsmittels durchzuführen.By loading the computer program onto a conventional electronic control device, the electronic control device is obtained which is set up to carry out the quality detection of the reducing agent.

FigurenlisteFigure list

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.

  • 1 zeigt eine schematische Darstellung eines Reduktionsmitteltanks mit einem Messsystem, bei dem das erfindungsgemäße Verfahren durchgeführt werden kann.
  • 2 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Verfahrens.
Embodiments of the invention are shown in the drawings and explained in more detail in the following description.
  • 1 shows a schematic representation of a reducing agent tank with a measuring system in which the inventive method can be carried out.
  • 2nd shows a flow chart of an embodiment of the inventive method.

Ausführungsbeispiel der ErfindungEmbodiment of the invention

1 zeigt eine schematische Darstellung eines Reduktionsmitteltanks 1 für ein nicht dargestelltes SCR-System eines Verbrennungsmotors, der mit einem Reduktionsmittel 2 gefüllt ist. Das bevorzugt verwendete Reduktionsmittel 2 für die SCR ist eine 32,5%ige Harnstoff-Wasser-Lösung. Am Boden des Reduktionsmitteltanks 1 ist ein Messsystem 3 zur Qualitätserkennung des Reduktionsmittels 2 angeordnet. Das Messsystem 3 weist einen Messwandler 4 und ein stationäres Objekt 5 auf, welche in diesem Ausführungsbeispiel einteilig ausgebildet sind. In diesem Ausführungsbeispiel ist das stationäre Objekt 5 waagerecht zum Messwandler 4 und in einem vorgegebenen Abstand zu diesem angeordnet. Der Messwandler 4 dient als Schallquelle für eine Schallwelle S, die er in Richtung des stationären Objekts 5 ausstrahlt. Das stationäre Objekt 5 ist so eingerichtet und ausgerichtet, dass die Schallwelle S reflektiert wird und als Reflexionswelle R zum Messwandler 4 zurückläuft. Zugleich ist der Messwandler 4 eingerichtet, die Reflexionswelle R zu empfangen und dient somit als Schallsensor. Der Messwandler 4 ist auf einer Leiterplatte 6 innerhalb des Messsystems 3 ausgebildet, welches als Schnittstelle zu einem elektronischen Steuergerät 7 dient, wobei das elektronische Steuergerät 7 den Messwandler 4 ansteuert sowie die empfangenen Signale aufnimmt und verarbeitet. Auf der Leiterplatte 6 ist zudem ein Temperatursensor 8 vorgesehen, der die Temperatur T des Reduktionsmittels 2 misst und den Messwert an das elektronische Steuergerät 7 weitergibt. Außerdem ist innerhalb des Reduktionsmitteltanks 1 ein Füllstandmesser 9 angeordnet. Dieser erfasst, wie weit der Reduktionsmitteltank 1 befüllt ist, d. h. die Höhe bis zu der das Reduktionsmittel 2 im Reduktionsmitteltank 1 steht. Der Füllstand wird an das elektronische Steuergerät 7 übertragen, dort validiert und gespeichert. 1 shows a schematic representation of a reducing agent tank 1 for an SCR system of an internal combustion engine, not shown, which is equipped with a reducing agent 2nd is filled. The preferred reducing agent 2nd for the SCR is a 32.5% urea-water solution. At the bottom of the reducing agent tank 1 is a measuring system 3rd for quality detection of the reducing agent 2nd arranged. The measuring system 3rd has a transducer 4th and a stationary object 5 on, which are formed in one piece in this embodiment. In this embodiment, the stationary object 5 horizontal to the transducer 4th and arranged at a predetermined distance from it. The transducer 4th serves as a sound source for a sound wave S he towards the stationary object 5 broadcasts. The stationary object 5 is set up and aligned so that the sound wave S is reflected and as a reflection wave R to the transducer 4th runs back. At the same time is the transducer 4th set up the reflection wave R to receive and thus serves as a sound sensor. The transducer 4th is on a circuit board 6 within the measurement system 3rd trained, which as an interface to an electronic control unit 7 serves, the electronic control unit 7 the transducer 4th controls and records and processes the received signals. On the circuit board 6 is also a temperature sensor 8th provided the the temperature T of the reducing agent 2nd measures and the measured value to the electronic control unit 7 passes on. It is also inside the reducing agent tank 1 a level meter 9 arranged. This records how far the reducing agent tank 1 is filled, ie the height up to which the reducing agent 2nd in the reducing agent tank 1 stands. The fill level is sent to the electronic control unit 7 transferred, validated and saved there.

2 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Verfahrens. Das Verfahren wird direkt nach dem Start des Verbrennungsmotors ausgeführt und beginnt, wenn in einer Abfrage 10 die aktuell gemessene Temperatur T des Reduktionsmittels über einer Temperaturschwelle TS liegt, die den Gefrierpunkt des Reduktionsmittels 2 bei Soll-Konzentration repräsentiert. Als Soll-Konzentration wird in diesem Ausführungsbeispiel die Konzentration bezeichnet, welche für die typischerweise verwendete 32,5%ige Harnstoff-Wasser-Lösung angenommen wird und von der in der Dosierstrategie für das SCR ausgegangen wird. In diesem Ausführungsbeispiel liegt die Temperaturschwelle TS bei -11°C, da hier der Gefrierpunkt der 32,5%igen Harnstoff-Wasser-Lösung bei liegt. Liegt die Temperatur T unterhalb der Temperaturschwelle Ts oder entspricht dieser wird das Verfahren beendet 11 und die Qualität des Reduktionsmittels 2 kann durch andere, bereits bekannte Verfahren ermittelt werden, die hier nicht weiter ausgeführt werden. Liegt die Temperatur T hingegen oberhalb der Temperaturschwelle TS , kann davon ausgegangen werden, dass die 32,5%ige Harnstoff-Wasser-Lösung, also das Reduktionsmittel 2, nicht eingefroren ist, sondern im flüssigen Aggregatszustand vorliegt. Bei der Harnstoff-Wasser-Lösung ist es zudem vorgesehen, dass für Temperaturen T oberhalb von 0°C, das Verfahren ebenfalls nicht durchgeführt wird, da in diesem Fall die Harnstoff-Wasser-Lösung bei jeder Konzentration, selbst bei reinem Wasser, einfriert. Es erfolgt, wie in 1 gezeigt, das Aussenden 12 der Schallwelle S durch den Messwandler 4, die Reflexion der Schallwelle S am ortfesten Objekt 5 und das Zurücklaufen der Reflexionswelle R zum Messwandler 4. Erreicht die Reflexionswelle R den Messwandler 4, so wird sie von diesem erfasst 13. Wird beim Erfassen 13 der Reflexionswelle R in einer Abfrage 14 kein Fehler festgestellt, so wird das Verfahren beendet 11 und die Qualität des Reduktionsmittels 2 kann durch andere, bereits bekannte Verfahren ermittelt werden. 2nd shows a flow chart of an embodiment of the inventive method. The process is carried out immediately after the engine starts and starts when in a query 10th the currently measured temperature T of the reducing agent above a temperature threshold T S which is the freezing point of the reducing agent 2nd represented at target concentration. In this exemplary embodiment, the target concentration is the concentration which is assumed for the typically used 32.5% urea-water solution and which is assumed in the dosing strategy for the SCR. In this embodiment, the temperature threshold is T S at -11 ° C, because the freezing point of the 32.5% urea-water solution is here. Is the temperature T below the temperature threshold Ts or corresponds to this, the procedure is ended 11 and the quality of the reducing agent 2nd can be determined by other, already known methods which are not described further here. Is the temperature T however, above the temperature threshold T S , it can be assumed that the 32.5% urea-water solution, i.e. the reducing agent 2nd , is not frozen, but is in the liquid state. With the urea-water solution it is also provided that for temperatures T above 0 ° C, the process is also not carried out, since in this case the urea-water solution freezes at any concentration, even with pure water. It is done as in 1 shown sending out 12th the sound wave S through the transducer 4th , the reflection of the sound wave S at the fixed object 5 and the return of the reflection wave R to the transducer 4th . Reaches the reflection wave R the transducer 4th , it will be captured by it 13 . Will be when capturing 13 the reflection wave R in a query 14 If no error is found, the process is ended 11 and the quality of the reducing agent 2nd can be determined by other, already known methods.

Wird hingegen in der Abfrage 14 ein Fehler erkannt, da keine Reflexionswelle R durch den Messwandler 4 erfasst 13 wurde, so wird zunächst die Art des Fehlers ermittelt. Hierzu werden die verschiedenen Fehlerquellen durch an sich bekannte Diagnoseverfahren geprüft, die in 2 als unterschiedliche Abfragen 15, 16, 17 dargestellt sind. Die Abfragen 15, 16, 17 bzw. die Diagnoseverfahren können zeitgleich oder hintereinander ausgeführt werden. Es ist auch möglich, dass Diagnoseverfahren bereits im Vorfeld durchgeführt wurden, vorausgesetzt die Robustheit des jeweiligen Diagnoseverfahrens ermöglicht es und das Ergebnis ist während des erfindungsgemäßen Verfahrens noch immer gültig. Zum einen wird der Füllstand des Reduktionsmittels 2 im Reduktionsmitteltank 1 geprüft 15. Da erfindungsgemäß nicht davon ausgegangen werden kann, dass das Reduktionsmittel 2 nicht eingefroren ist, wird nicht der aktuelle Füllstand, der im gefrorenen Zustand mit den herkömmlich verwendeten Füllstandmessern 9 sowieso nicht ermittelt werden kann, sondern der zuletzt als gültig gespeicherte Füllstand Flgs verwendet. Ist das Messsystem 3, genauer der Messwandler 4, das stationäre Objekt 5 und der von den Schwallwellen S und den Reflexionswellen R durchlaufene Schallweg, durch das Reduktionsmittel 2 bedeckt, so kann diese Fehlerquelle ausgeschlossen werden. Zum zweiten wird das Messsystem 3 auf Funktionstüchtigkeit geprüft 16. Genauer wird geprüft, ob der Messwandler 4 in der Lage ist, Schallwellen auszusenden und auch zu empfangen. Zum dritten wird die Funktionstüchtigkeit und die Kalibrierung des Temperatursensors 8 geprüft 17. Ist beides der Fall, kann das Messsystem selbst als Fehlerquelle ausgeschlossen werden. However, is in the query 14 an error detected because no reflection wave R through the transducer 4th detected 13 the type of error is first determined. For this purpose, the various sources of error are checked by known diagnostic methods, which are described in 2nd as different queries 15 , 16 , 17th are shown. The queries 15 , 16 , 17th or the diagnostic procedures can be carried out simultaneously or in succession. It is also possible that diagnostic methods have already been carried out in advance, provided that the robustness of the respective diagnostic method makes it possible and the result is still valid during the method according to the invention. Firstly, the fill level of the reducing agent 2nd in the reducing agent tank 1 checked 15 . Since, according to the invention, it cannot be assumed that the reducing agent 2nd is not frozen, the current level, which is in the frozen state with the conventionally used level meters, is not 9 can not be determined anyway, but the last level saved as valid F lgs used. Is the measuring system 3rd , more precisely the transducer 4th , the stationary object 5 and that of the gush waves S and the reflection waves R passed sound path through the reducing agent 2nd covered, this source of error can be excluded. The second is the measuring system 3rd checked for functionality 16. It is checked more precisely whether the transducer 4th is able to emit and also receive sound waves. The third is the functionality and the calibration of the temperature sensor 8th checked 17th . If both are the case, the measuring system itself can be excluded as a source of error.

Wird die Fehlerquelle durch eine diese Abfragen 15, 16, 17 festgestellt, mit anderen Worten, gibt eines der Diagnoseverfahren, welche durch diese Abfragen 15, 16, 17 repräsentiert wird, den Fehler aus, so wird das Verfahren beendet 11. Es können dann keine Aussagen über die Qualität des Reduktionsmittels 2 getroffen werden, da die Ursache des Fehlers in der Messung selbst liegt. Wird allerdings die Fehlerquelle durch keine der genannten Abfragen 15, 16, 17 festgestellt, mit anderen Worten, wird der Fehler durch keines der genannten Diagnoseverfahren gefunden, so wird gemäß der Erfindung festgestellt 18, dass der Fehler nur daher rühren kann, dass das Reduktionsmittel 2 eingefroren ist. Unter Berücksichtigung der am Anfang durch die Abfrage 10 festgestellten Prämisse, dass die Temperatur T des Reduktionsmittels oberhalb der Temperaturschwelle TS liegt, die den Gefrierpunkt für das Reduktionsmittel bei Soll-Konzentration repräsentiert, wird erfindungsgemäß aus der Erkenntnis, dass das Reduktionsmittel 2 dennoch eingefroren ist, geschlossen, dass die Konzentration des Reduktionsmittels 2 von der Soll-Konzentration abweicht 19. Für den Fall, dass das Reduktionsmittel die bereits erwähnte Harnstoff-Wasser-Lösung ist, deutet die höhere Temperatur T, bei der die Harnstoff-Wasser-Lösung gefroren ist, auf eine niedrigere Konzentration bezogen auf die Soll-Konzentration hin und somit auf einen erhöhten Wasseranteil hin.If the source of the error is through one of these queries 15 , 16 , 17th found, in other words, is one of the diagnostic procedures provided by these queries 15 , 16 , 17th represents the error, the method is ended 11 . No statements can then be made about the quality of the reducing agent 2nd be taken because the cause of the error lies in the measurement itself. However, the source of the error is not one of the queries mentioned 15 , 16 , 17th determined, in other words, if the error is not found by any of the diagnostic methods mentioned, it is determined according to the invention 18 that the error can only result from the fact that the reducing agent 2nd is frozen. Taking into account the beginning of the query 10th established premise that the temperature T of the reducing agent above the temperature threshold T S lies, which represents the freezing point for the reducing agent at the desired concentration, according to the invention from the knowledge that the reducing agent 2nd is still frozen, concluded that the concentration of the reducing agent 2nd deviates from the target concentration 19th . In the event that the reducing agent is the urea-water solution already mentioned, the higher temperature indicates T , in which the urea-water solution is frozen, to a lower concentration in relation to the target concentration and thus to an increased water content.

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Claims (9)

Verfahren zur Qualitätserkennung eines Reduktionsmittels (2) in einem Reduktionsmitteltank (1) eines SCR-Systems für einen Verbrennungsmotor mittels eines Messsystems (3), welches eine Schallquelle, einen Schallsensor und ein stationäres Objekt (5), das in einem definierten Abstand zur Schallquelle und zum Schallsensor angeordnet ist, aufweist, bei dem, wenn die Temperatur (T) des Reduktionsmittels (2) oberhalb eines Gefrierpunkts des Reduktionsmittels (2) mit Soll-Konzentration liegt, von der Schallquelle eine Schallwelle (S) in Richtung des stationären Objekts (5) ausgesendet (12) wird und das stationäre Objekt (5) die Schallwelle (S) in Richtung des Schallsensors als Reflexionswelle (R) reflektiert, und bei dem, wenn die Reflexionswelle (R) nicht vom Schallsensor empfangen wird, auf einen Fehler geschlossen (14) wird, dadurch gekennzeichnet, dass, wenn auf einen Fehler geschlossen (14) wurde und wenn der Reduktionsmitteltank (1) zumindest soweit gefüllt ist, dass das Messsystem (3) bedeckt ist und wenn das Messsystem (3) als fehlerfrei erkannt wird, darauf geschlossen wird, dass die Konzentration des Reduktionsmittels (2) von der Soll-Konzentration abweicht (19).Method for quality detection of a reducing agent (2) in a reducing agent tank (1) of an SCR system for an internal combustion engine by means of a measuring system (3), which has a sound source, a sound sensor and a stationary object (5) which is at a defined distance from the sound source and is arranged to the sound sensor, in which, when the temperature (T) of the reducing agent (2) lies above a freezing point of the reducing agent (2) with the desired concentration, a sound wave (S) from the sound source in the direction of the stationary object (5 ) is emitted (12) and the stationary object (5) reflects the sound wave (S) in the direction of the sound sensor as a reflection wave (R), and if the reflection wave (R) is not received by the sound sensor, an error is concluded ( 14), characterized in that if an error has been concluded (14) and if the reducing agent tank (1) is filled at least to the extent that the measuring system em (3) is covered and if the measuring system (3) is recognized as error-free, it is concluded that the concentration of the reducing agent (2) deviates from the target concentration (19). Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperatur (T) oberhalb des Gefrierpunkts für eine Harnstoff-Wasser-Lösung mit Soll-Konzentration liegt.Procedure according to Claim 1 , characterized in that the temperature (T) is above the freezing point for a urea-water solution with the desired concentration. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperatur (T) unterhalb von 0°C liegt.Procedure according to Claim 1 or 2nd , characterized in that the temperature (T) is below 0 ° C. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es direkt nach einem Start des Verbrennungsmotors ausgeführt wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that it is carried out directly after starting the internal combustion engine. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperatur (T) durch einen Temperatursensor (8) ermittelt wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the temperature (T) is determined by a temperature sensor (8). Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zur Bewertung (15), ob das Messsystem (3) durch die Reduktionsmittellösung (2) bedeckt ist, ein zuletzt als gültig gespeicherter Füllstand (Flgs), der zuvor durch einen Füllstandsensor (9) ermittelt wurde, verwendet wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that for evaluating (15) whether the measuring system (3) is covered by the reducing agent solution (2), a fill level (F lgs ) last stored as valid which was previously stored by a fill level sensor (9 ) was determined, is used. Computerprogramm, welches eingerichtet ist, jeden Schritt des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 6 durchzuführen.Computer program, which is set up each step of the method according to one of the Claims 1 to 6 perform. Maschinenlesbares Speichermedium, auf welchem ein Computerprogramm nach Anspruch 7 gespeichert ist.Machine-readable storage medium on which a computer program Claim 7 is saved. Elektronisches Steuergerät (7), welches eingerichtet ist, um mittels eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 6 die Qualitätserkennung des Reduktionsmittels (2) durchzuführen.Electronic control device (7), which is set up to use a method according to one of the Claims 1 to 6 perform the quality detection of the reducing agent (2).
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