DE102022109441A1 - Diagnostic device for an exhaust gas cleaning system - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Diagnosevorrichtung für ein Abgasreinigungssystem eines Verbrennungsmotors zum Evaluieren einer Robustheit eines Ermittelns eines Zustands einer SCR Komponente des Abgasreinigungssystems.
Die erfindungsgemäße Diagnosevorrichtung (1) für ein Abgasreinigungssystem (4) eines Verbrennungsmotors (3), wobei das Abgasreinigungssystem (4) einen SCR Katalysator (6) umfasst, umfasst ein Steuergerät, wobei das Steuergerät ausgebildet und eingerichtet ist, die folgenden Schritte durchzuführen:
- Erfassen (S10) einer Effizienz des SCR Katalysators (6),
- Ermitteln eines Referenzwerts (S20) für die Effizienz des SCR Katalysators (6) anhand eines Effizienzmodells des SCR Katalysators (6),
- Transformieren (S30) der erfassten Effizienz (S10) basierend auf dem ermittelten Referenzwert (S20),
- Ermitteln eines Zustands (S40) des SCR Katalysators (6) basierend auf einem Ergebnis des Transformierens (S30) und
- Evaluieren (S50) einer Robustheit des Ermittelns des Zustands (S50) unter Verwendung einer 6-Sigma-Methode.

Figure DE102022109441A1_0000
The invention relates to a diagnostic device for an exhaust gas cleaning system of an internal combustion engine for evaluating a robustness of determining a state of an SCR component of the exhaust gas cleaning system.
The diagnostic device (1) according to the invention for an exhaust gas cleaning system (4) of an internal combustion engine (3), the exhaust gas cleaning system (4) comprising an SCR catalytic converter (6), comprises a control unit, the control unit being designed and set up to carry out the following steps:
- detecting (S10) an efficiency of the SCR catalytic converter (6),
- Determining a reference value (S20) for the efficiency of the SCR catalytic converter (6) using an efficiency model of the SCR catalytic converter (6),
- Transforming (S30) the detected efficiency (S10) based on the determined reference value (S20),
- Determining a state (S40) of the SCR catalytic converter (6) based on a result of the transformation (S30) and
- Evaluate (S50) a robustness of the determination of the state (S50) using a 6-sigma method.
Figure DE102022109441A1_0000

Description

Die Erfindung betrifft eine Diagnosevorrichtung für ein Abgasreinigungssystem eines Verbrennungsmotors zum Evaluieren einer Robustheit eines Ermittelns eines Zustands einer SCR Komponente des Abgasreinigungssystems.The invention relates to a diagnostic device for an exhaust gas cleaning system of an internal combustion engine for evaluating a robustness of determining a state of an SCR component of the exhaust gas cleaning system.

Aus der EP1926894 B1 ist ein Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine bekannt, wobei eine Differenz zwischen einer berechneten und einer gemessenen Menge an NOx stromab eines SCR Katalysators bestimmt wird und eine Dosierung eines Reagenzmittels in Abhängigkeit von der Differenz beeinflusst wird.From the EP1926894 B1 a method for operating an internal combustion engine is known, wherein a difference between a calculated and a measured amount of NOx is determined downstream of an SCR catalytic converter and a dosage of a reagent is influenced as a function of the difference.

Die erfindungsgemäße Diagnosevorrichtung für ein Abgasreinigungssystem eines Verbrennungsmotors, wobei das Abgasreinigungssystem einen SCR Katalysator umfasst, umfasst ein Steuergerät. Das Steuergerät ist ausgebildet und eingerichtet, die folgenden Schritte durchzuführen:

  • - Erfassen einer Effizienz des SCR Katalysators,
  • - Ermitteln eines Referenzwerts für die Effizienz des SCR Katalysators anhand eines Effizienzmodells des SCR Katalysators,
  • - Transformieren der erfassten Effizienz basierend auf dem ermittelten Referenzwert,
  • - Ermitteln eines Zustands des SCR Katalysators basierend auf einem Ergebnis des Transformierens und
  • - Evaluieren der Robustheit des Ermittelns des Zustands unter Verwendung einer 6-Sigma-Methode.
The diagnostic device according to the invention for an exhaust gas cleaning system of an internal combustion engine, wherein the exhaust gas cleaning system includes an SCR catalytic converter, includes a control unit. The control unit is designed and set up to carry out the following steps:
  • - detecting an efficiency of the SCR catalyst,
  • - Determination of a reference value for the efficiency of the SCR catalyst using an efficiency model of the SCR catalyst,
  • - Transforming the detected efficiency based on the determined reference value,
  • - determining a state of the SCR catalyst based on a result of the transforming and
  • - Evaluate the robustness of determining the state using a 6-sigma method.

Dadurch, dass das Steuergerät das Ermitteln des Zustands des SCR Katalysators basierend auf einem Ergebnis des Transformierens der erfassten Effizienz mit dem ermittelten Referenzwert durchführt, ermöglicht die Erfindung, das Evaluieren der Robustheit des Ermittelns des Zustands unter Verwendung der 6-Sigma-Methode durchzuführen. Denn das Ermitteln des Referenzwerts kann so erfolgen, dass Ergebnisse des Transformierens so verteilt sind, dass die 6-Sigma-Methode anwendbar ist.Because the control unit determines the state of the SCR catalytic converter based on a result of transforming the detected efficiency with the determined reference value, the invention enables the robustness of the determination of the state to be evaluated using the 6-sigma method. This is because the reference value can be determined in such a way that the results of the transformation are distributed in such a way that the 6-sigma method can be used.

Als Effizienz des SCR Katalysators wird bevorzugt eine NOx Konvertierungsrate des SCR Katalysators verstanden. Als Erfassen wird hier ein Messen und/oder ein Berechnen, beispielsweise durch ein Modell, oder ein Auslesen aus einem Kennfeld verstanden.A NOx conversion rate of the SCR catalytic converter is preferably understood as the efficiency of the SCR catalytic converter. Here, detection means measuring and/or calculating, for example using a model, or reading out from a characteristic map.

Der Referenzwert repräsentiert einen erwarteten Zustand des SCR Katalysators. Der Referenzwert kann vom Betriebszustand des Verbrennungsmotors, des Abgasreinigungssystems und/oder des SCR Katalysators abhängen.The reference value represents an expected state of the SCR catalyst. The reference value can depend on the operating state of the internal combustion engine, the emission control system and/or the SCR catalytic converter.

Als Robustheit wird die Aussagekraft des Ermittelns des Zustands verstanden. Wenn das Ermitteln des Zustands einen intakten SCR Katalysator indiziert, obwohl der SCR Katalysator defekt ist, oder einen defekten SCR Katalysator indiziert, obwohl der SCR Katalysator intakt ist, ist das Überwachen nicht robust. Da die erfasste Effizienz üblicherweise gewissen Schwankungen unterliegt, ist auch das Ermitteln des Zustands gewissen Schwankungen unterworfen. Wenn trotz dieser Schwankungen das Ermitteln des Zustands einen korrekten Zustand des SCR Katalysators indiziert, ergibt das Evaluieren, dass das Ermitteln des Zustands als robust angesehen werden kann.Robustness is understood to mean the meaningfulness of determining the status. If determining the condition indicates a healthy SCR catalyst even though the SCR catalyst is defective or indicates a defective SCR catalyst even though the SCR catalyst is healthy, the monitoring is not robust. Since the detected efficiency is usually subject to certain fluctuations, the determination of the state is also subject to certain fluctuations. If, despite these fluctuations, the state determination indicates a correct state of the SCR catalytic converter, the evaluation shows that the state determination can be regarded as robust.

Als 6-Sigma-Methode werden Verfahren zum Überprüfen eines Qualitätsmerkmals, hier die Effizienz des SCR Katalysators, verstanden, bei denen eine nächstgelegene Toleranzgrenze mindestens sechs Standardabweichungen (Sigma) von dem Referenzwert entfernt ist.The 6-sigma method is a method for checking a quality feature, in this case the efficiency of the SCR catalytic converter, in which a closest tolerance limit is at least six standard deviations (sigma) away from the reference value.

Vorzugsweise ist das Steuergerät ausgebildet und eingerichtet, das Ermitteln des Referenzwerts so durchzuführen, dass das Ergebnis des Transformierens normal verteilt ist.The control unit is preferably designed and set up to determine the reference value in such a way that the result of the transformation is normally distributed.

Dadurch, dass das Ergebnis des Transformierens normal verteilt ist, kann die 6-Sigma-Methode vorteilhaft angewendet werden.Because the result of the transformation is normally distributed, the 6-sigma method can be used to advantage.

Vorzugsweise berücksichtigt das Effizienzmodell ein NO/NO2 Verhältnis, eine Temperatur des SCR Katalysators und/oder eine Beladung des SCR Katalysators.The efficiency model preferably takes into account an NO/NO2 ratio, a temperature of the SCR catalytic converter and/or a loading of the SCR catalytic converter.

Dadurch, dass das das Effizienzmodell ein NO/NO2 Verhältnis, eine Temperatur des SCR Katalysators und/oder eine Beladung des SCR Katalysators beim Ermitteln des Referenzwerts berücksichtigt, ermöglicht die Erfindung, dass der Referenzwert mit einer höheren Genauigkeit ermittelt werden kann. Dadurch kann auch die Genauigkeit des Evaluierens der Robustheit verbessert werden.Because the efficiency model takes into account an NO/NO2 ratio, a temperature of the SCR catalytic converter and/or a loading of the SCR catalytic converter when determining the reference value, the invention enables the reference value to be determined with greater accuracy. This can also improve the accuracy of evaluating the robustness.

Vorzugsweise ist das Steuergerät ausgebildet und eingerichtet, die Schritte wiederholt durchzuführen.The control unit is preferably designed and set up to carry out the steps repeatedly.

Dadurch, dass das Steuergerät die Schritte wiederholt durchführt, ermöglicht die Erfindung, das Evaluieren der Robustheit über einen Zeitraum, für eine Anzahl oder in Intervallen durchzuführen.Because the control unit carries out the steps repeatedly, the invention enables the robustness to be evaluated over a period of time, for a number or at intervals.

Bevorzugt führt das Steuergerät die Schritte kontinuierlich durch.The control unit preferably carries out the steps continuously.

Vorzugsweise ist das Steuergerät ausgebildet und eingerichtet, die Schritte im Rahmen einer On-Board Diagnose oder eines On-Board Monitorings durchzuführen.Preferably, the control unit is designed and set up, the steps in a Carry out on-board diagnosis or on-board monitoring.

Dadurch, dass das Steuergerät die Schritte im Rahmen einer On-Board Diagnose oder eines On-Board Monitorings durchführt, ermöglicht die Erfindung, das Evaluieren der Robustheit während des Betriebs des Verbrennungsmotors durchzuführen.Because the control unit carries out the steps as part of an on-board diagnosis or an on-board monitoring, the invention makes it possible to carry out the robustness evaluation while the internal combustion engine is in operation.

Vorzugsweise umfasst das Abgasreinigungssystem einen ersten NOx Sensor, wobei der erste NOx Sensor stromauf oder stromab des SCR Katalysators angeordnet ist und wobei das Steuergerät ausgebildet und eingerichtet ist, Messdaten des ersten NOx Sensors beim Erfassen der Effizienz zu verwenden.The exhaust gas cleaning system preferably includes a first NOx sensor, the first NOx sensor being arranged upstream or downstream of the SCR catalytic converter and the control unit being designed and set up to use measurement data from the first NOx sensor when detecting the efficiency.

Dadurch, dass das Steuergerät Messdaten des ersten NOx Sensors beim Erfassen der Effizienz verwendet, kann eine Genauigkeit des Erfassens der Effizienz erhöht werden.Because the control unit uses measurement data from the first NOx sensor when detecting the efficiency, the accuracy of detecting the efficiency can be increased.

Bevorzugt ist der erste NOx Sensor stromab des SCR Katalysators angeordnet. Das Steuergerät ist ausgebildet und eingerichtet, ein Modell zum Ermitteln von NOx Rohemissionen stromauf des SCR Katalysators auszuführen. Basierend auf den Messdaten des ersten NOx Sensors und der ermittelten NOx Rohemission kann das Steuergerät die Effizienz des SCR Katalysators erfassen.The first NOx sensor is preferably arranged downstream of the SCR catalytic converter. The control unit is designed and set up to run a model for determining raw NOx emissions upstream of the SCR catalytic converter. Based on the measurement data from the first NOx sensor and the determined raw NOx emissions, the control unit can record the efficiency of the SCR catalytic converter.

Alternativ umfasst das Abgasreinigungssystem bevorzugt einen zweiten NOx Sensor, wobei der erste NOx Sensor stromauf und der zweite NOx Sensor stromab des SCR Katalysators angeordnet ist. Basierend auf den Messdaten des ersten und des zweiten NOx Sensors kann das Steuergerät die Effizienz des SCR Katalysators erfassen.Alternatively, the emission control system preferably comprises a second NOx sensor, the first NOx sensor being arranged upstream and the second NOx sensor being arranged downstream of the SCR catalytic converter. Based on the measurement data from the first and second NOx sensors, the control unit can determine the efficiency of the SCR catalytic converter.

Die abhängigen Ansprüche beschreiben weitere vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung.The dependent claims describe further advantageous embodiments of the invention.

Bevorzugte Ausführungsbeispiele werden anhand der folgenden Figuren näher erläutert. Dabei zeigt

  • 1 ein Ausführungsbeispiel eines Antriebsstrangs mit einer Diagnosevorrichtung und
  • 2 ein Ausführungsbeispiel von durch ein Steuergerät ausgeführten Schritten zum Evaluieren einer Robustheit eines Ermittelns eines Zustands eines SCR Katalysators.
Preferred exemplary embodiments are explained in more detail with reference to the following figures. while showing
  • 1 an embodiment of a drive train with a diagnostic device and
  • 2 an embodiment of steps performed by a controller to evaluate a robustness of determining a state of an SCR catalyst.

1 zeigt einen Antriebsstrang 2 für ein Fahrzeug. Der Antriebsstrang 2 umfasst eine Ansaugstrecke 9, einen Verbrennungsmotor 3, eine Abgasstrecke 10 sowie eine erste 11 und eine zweite 12 Abgasrückführstrecke. Dabei ist die Ansaugstrecke 9 stromauf des Verbrennungsmotors 3 angeordnet. Die Abgasstrecke 10 ist stromab des Verbrennungsmotors 3 angeordnet und umfasst ein Abgasreinigungssystem 4. 1 shows a drive train 2 for a vehicle. The drive train 2 includes an intake section 9, an internal combustion engine 3, an exhaust section 10 and a first 11 and a second 12 exhaust gas recirculation section. In this case, the intake path 9 is arranged upstream of the internal combustion engine 3 . The exhaust line 10 is arranged downstream of the internal combustion engine 3 and includes an exhaust gas purification system 4.

Der Verbrennungsmotor 3 ist als aufgeladener, direkteinspritzender Dieselmotor mit vier Zylindern 13 ausgeführt. Dazu umfasst der Verbrennungsmotor 3 einen Abgasturbolader 14. Der Abgasturbolader 14 umfasst einen in der Ansaugstrecke 9 angeordneten Verdichter 15 und eine in der Abgasstrecke 10 angeordnete Turbine 16. Die Turbine 16 und der Verdichter 15 sind miteinander gekoppelt, so dass die durch die Turbine 16 vom Abgas aufgenommene Energie vom Verdichter 15 genutzt werden kann, um das Frischgas auf ein erhöhtes Druckniveau zu verdichten.The internal combustion engine 3 is designed as a supercharged, direct-injection diesel engine with four cylinders 13 . For this purpose, the internal combustion engine 3 includes an exhaust gas turbocharger 14. The exhaust gas turbocharger 14 includes a compressor 15 arranged in the intake section 9 and a turbine 16 arranged in the exhaust section 10. The turbine 16 and the compressor 15 are coupled to one another, so that the turbine 16 from the Exhaust energy absorbed can be used by the compressor 15 to compress the fresh gas to an increased pressure level.

Zum Einbringen des Diesels in die Zylinder 13 umfasst der Verbrennungsmotor 3 eine Einspritzvorrichtung 30. Die Einspritzvorrichtung 30 umfasst einen Injektor je Zylinder 13, Zuleitungen und eine Kraftstoffversorgung.The internal combustion engine 3 includes an injection device 30 for introducing the diesel into the cylinders 13. The injection device 30 includes an injector for each cylinder 13, feed lines and a fuel supply.

Das Abgasreinigungssystem 4 umfasst einen Dieseloxidationskatalysator (DOC) 5, ein SCR System und einen Ammoniakschlupfkatalysator (ASK) 7. Der DOC 5 ist ausgebildet Emissionen von Kohlenstoffmonoxid und unverbrannten Kohlenwasserstoffen zu reduzieren.The emission control system 4 includes a diesel oxidation catalyst (DOC) 5, an SCR system and an ammonia slip catalyst (ASK) 7. The DOC 5 is designed to reduce emissions of carbon monoxide and unburned hydrocarbons.

Das SCR System ist stromab des DOC 5 angeordnet und umfasst einen SCR Katalysator 6, eine Dosiereinheit 19 und einen Mischer 20. Die Dosiereinheit 19 ist ausgebildet und eingerichtet Ammoniak (NH3) stromauf des SCR Katalysators 6 in die Abgasstrecke 10 einzubringen. In dem zwischen der Dosiereinheit 19 und dem SCR Katalysator 6 angeordneten Mischer 20 werden das eingebrachte Ammoniak und das Abgas gemischt. Der SCR Katalysator 6 ist ausgebildet und eingerichtet, NOx Emissionen unter Nutzung des Ammoniaks zu reduzieren.The SCR system is arranged downstream of the DOC 5 and includes an SCR catalyst 6, a metering unit 19 and a mixer 20. The metering unit 19 is designed and set up to introduce ammonia (NH3) upstream of the SCR catalyst 6 into the exhaust line 10. The introduced ammonia and the exhaust gas are mixed in the mixer 20 arranged between the dosing unit 19 and the SCR catalytic converter 6 . The SCR catalytic converter 6 is designed and set up to reduce NOx emissions using the ammonia.

Zum Erfassen von NOx Emissionen sind ein erster NOx Sensor 21 stromauf und ein zweiter NOx Sensor 22 stromab des Abgasnachbehandlungssystems 4 angeordnet.A first NOx sensor 21 is arranged upstream and a second NOx sensor 22 is arranged downstream of the exhaust gas aftertreatment system 4 for detecting NOx emissions.

Die erste Abgasrückführstrecke 11 ist stromauf des Abgasreinigungssystems 4 angeordnet und ausgebildet, Abgas stromauf der Turbine 16 des Abgasturboladers 14 aus der Abgasstrecke 10 abzuführen und der Ansaugstrecke 9 stromab des Verdichters 15 des Abgasturboladers 14 zuzuführen. Die zweite Abgasrückführstrecke 12 ist ausgebildet, Abgas stromab des DOC 5 aus der Abgasstrecke 10 abzuführen und stromauf des Verdichters 15 des Abgasturboladers 14 der Ansaugstrecke 9 zuzuführen. Mit der ersten 11 und der zweiten 12 Abgasrückführstrecke können für den Betrieb des Verbrennungsmotors 3 bevorzugte Abgasrückführungsraten bereitgestellt und ein möglichst effizienter Betrieb des Verbrennungsmotors 3 erreicht werden.The first exhaust gas recirculation path 11 is arranged upstream of the exhaust gas purification system 4 and is designed to discharge exhaust gas from the exhaust gas path 10 upstream of the turbine 16 of the exhaust gas turbocharger 14 and to feed it to the intake path 9 downstream of the compressor 15 of the exhaust gas turbocharger 14 . The second exhaust gas recirculation path 12 is designed to discharge exhaust gas from the exhaust path 10 downstream of the DOC 5 and to feed it to the intake path 9 upstream of the compressor 15 of the exhaust gas turbocharger 14 . With the first 11 and the second 12 exhaust gas recirculation line can be used for the operation of the combustion engine tion engine 3 preferred exhaust gas recirculation rates are provided and the most efficient operation of the internal combustion engine 3 can be achieved.

Der Antriebsstrang 2 umfasst eine Diagnosevorrichtung 1. Die Diagnosevorrichtung 1 umfasst ein Steuergerät und das Steuergerät ist ausgebildet und eingerichtet, ein Steuerprogramm auszuführen. Das Steuerprogramm umfasst Befehle, die in 2 dargestellten Schritte durchzuführen:

  • - Erfassen S10 einer Effizienz des SCR Katalysators 6,
  • - Ermitteln eines Referenzwerts S20 für die Effizienz des SCR Katalysators 6 anhand eines Effizienzmodells des SCR Katalysators 6,
  • - Transformieren S30 der erfassten Effizienz S10 basierend auf dem ermittelten Referenzwert S20,
  • - Ermitteln eines Zustands S40 des SCR Katalysators 6 basierend auf einem Ergebnis des Transformierens S30 und
  • - Evaluieren S50 einer Robustheit des Ermittelns des Zustands S50 unter Verwendung einer 6-Sigma-Methode.
The drive train 2 includes a diagnostic device 1. The diagnostic device 1 includes a control unit and the control unit is designed and set up to execute a control program. The control program includes commands that are in 2 carry out the steps shown:
  • - detecting S10 an efficiency of the SCR catalyst 6,
  • - Determination of a reference value S20 for the efficiency of the SCR catalytic converter 6 using an efficiency model of the SCR catalytic converter 6,
  • - transforming S30 of the detected efficiency S10 based on the determined reference value S20,
  • - determining a state S40 of the SCR catalytic converter 6 based on a result of the transformation S30 and
  • - Evaluate S50 a robustness of the determination of the state S50 using a 6-sigma method.

Das Steuergeräteprogramm umfasst Befehle, die Schritte S10, S20, S30, S40, S50 kontinuierlich im Rahmen einer On-Board Diagnose durchzuführen.The control unit program includes commands that continuously carry out steps S10, S20, S30, S40, S50 as part of an on-board diagnosis.

Das Steuergeräteprogramm umfasst Befehle, das Erfassen S10 der Effizienz basierend auf Messwerten des ersten 21 und des zweiten 22 NOx Sensors durchzuführen. Hierzu empfängt es die Messdaten und bestimmt basierend auf den Messdaten eine NOx Konvertierungsrate des SCR Katalysators 6. Die bestimmte NOx Konvertierungsrate entspricht hier der Effizienz des SCR Katalysators 6.The control unit program includes commands to carry out the detection S10 of the efficiency based on measured values of the first 21 and the second 22 NOx sensor. For this purpose, it receives the measurement data and determines a NOx conversion rate of the SCR catalytic converter 6 based on the measurement data. The determined NOx conversion rate here corresponds to the efficiency of the SCR catalytic converter 6.

Das Steuergeräteprogramm umfasst Befehle, das Ermitteln des Referenzwerts S20 anhand des Effizienzmodells des SCR Katalysators 6 durchzuführen. Hierzu führt es das Effizienzmodell aus. Das Effizienzmodell berücksichtigt zum Bestimmen des Referenzwerts ein NO/NO2 Verhältnis, eine Temperatur des SCR Katalysators 6 und eine Beladung des SCR Katalysators 6. Der Referenzwert repräsentiert einen Erwartungswert für die Effizienz des SCR Katalysators 6. Das Steuergeräteprogramm ermittelt den Referenzwert abhängig von einem Betriebszustand des SCR Katalysators 6, des Abgasreinigungssystems 4 und des Verbrennungsmotors 3.The control unit program includes instructions for determining reference value S20 using the efficiency model of SCR catalytic converter 6 . To do this, it runs the efficiency model. To determine the reference value, the efficiency model takes into account an NO/NO2 ratio, a temperature of the SCR catalytic converter 6 and a load on the SCR catalytic converter 6. The reference value represents an expected value for the efficiency of the SCR catalytic converter 6. The control unit program determines the reference value as a function of an operating state of the SCR catalytic converter 6, the emission control system 4 and the internal combustion engine 3.

Das Steuergeräteprogramm umfasst Befehle, die erfasste Effizienz S10 basierend auf dem ermittelten Referenzwert S20 zu transformieren. Dadurch, dass das Steuergeräteprogramm das Ermitteln des Referenzwerts S20 anhand des Effizienzmodells durchführt und das Effizienzmodell zum Bestimmen des Referenzwerts durch das Berücksichtigen von NO/NO2 Verhältnis, Temperatur des SCR Katalysators 6 und Beladung des SCR Katalysators 6 eine vorteilhafte Genauigkeit aufweist, ist das Ergebnis des Transformierens S30 normal verteilt.The control unit program includes commands to transform the detected efficiency S10 based on the determined reference value S20. Due to the fact that the control unit program uses the efficiency model to determine the reference value S20 and the efficiency model for determining the reference value by taking into account the NO/NO2 ratio, temperature of the SCR catalytic converter 6 and loading of the SCR catalytic converter 6 has an advantageous level of accuracy, the result of the Transforms S30 normally distributed.

Das Steuergeräteprogramm umfasst Befehle, das Ermitteln des Zustands S40 des SCR Katalysators 6 basierend auf dem Ergebnis des Transformierens S30 durchzuführen. Wenn das Transformieren S30 ergibt, dass ein Wert der transformierten erfassten Effizienz größer als ein Schwellenwert ist, ermittelt das Steuergeräteprogramm einen defekten SCR Katalysator 6. Andernfalls ermittelt das Steuergeräteprogramm einen intakten SCR Katalysator 6. Der Wert der transformierten, erfassten Effizienz repräsentiert dabei eine Abweichung zwischen erfasster Referenz S10 und dem ermittelten Referenzwert S20.The control unit program includes instructions for determining the state S40 of the SCR catalytic converter 6 based on the result of the transformation S30. If the transformation S30 shows that a value of the transformed, detected efficiency is greater than a threshold value, the control unit program determines a defective SCR catalytic converter 6. Otherwise, the control unit program determines an intact SCR catalytic converter 6. The value of the transformed, detected efficiency represents a deviation between detected reference S10 and the determined reference value S20.

Da das Erfassen der Effizienz S10 einer gewissen Unsicherheit unterliegt, kann auch das Ermitteln des Zustands S40 einer gewissen Unsicherheit unterliegen. Daher umfasst das Steuergeräteprogramm Befehle, das Evaluieren S50 einer Robustheit des Ermittelns des Zustands S40 unter Verwendung einer 6-Sigma-Methode durchzuführen.Since the detection of the efficiency S10 is subject to a certain degree of uncertainty, the determination of the state S40 can also be subject to a certain degree of uncertainty. The control unit program therefore includes instructions for evaluating S50 the robustness of determining state S40 using a 6-sigma method.

Hierzu prüft das Steuergeräteprogramm, ob ein definierter Anteil der Werte des Ergebnisse des Transformierens S30, also der transformierten, erfassten Effizienz S10 außerhalb eines Grenzwerts liegt. Dieser Grenzwert entspricht vier Standardabweichungen (Sigma) vom ermittelten Referenzwert S20. Wenn das Evaluieren S50 ergibt, dass weniger als der definierte Anteil des Ergebnisses des Transformierens S40 außerhalb des Grenzwerts liegt, schließt das Steuergeräteprogramm auf ein robustes Ermitteln des Zustands S40.For this purpose, the control unit program checks whether a defined proportion of the values of the results of the transformation S30, ie the transformed, recorded efficiency S10, lies outside a limit value. This limit corresponds to four standard deviations (sigma) from the determined reference value S20. If the evaluation S50 shows that less than the defined proportion of the result of the transformation S40 lies outside the limit value, the control unit program concludes that the state S40 has been determined in a robust manner.

Als definierter Anteil werden hier 0.6 % aller Werte der transformierten erfassten Effizienz verstanden. In anderen, nicht gezeigten Ausführungsbeispielen ist der definierte Anteil aber größer oder kleiner gewählt.Here, 0.6% of all values of the transformed recorded efficiency are understood as a defined proportion. In other exemplary embodiments that are not shown, the defined proportion is selected to be larger or smaller.

Wenn das Evaluieren S50 ergibt, dass der definierte Anteil der Werte des Ergebnisses des Transformierens S30 außerhalb des zweiten Grenzwerts liegt, schließt das Steuergeräteprogramm auf ein nicht-robustes Ermitteln des Zustands S40. Das Ergebnis des Ermittelns des Zustands S40 ist also unsicherheitsbehaftet. In diesem Fall umfasst das Steuergeräteprogramm Befehle, die Schritte S10 bis S50 zu wiederholen. Wenn das Evaluieren S50 innerhalb einer bestimmten Anzahl an Wiederholungen der Schritte S10 bis S50 ein nicht-robustes Ermitteln des Zustands S40 ergibt, indiziert das Steuergeräteprogramm einen Defekt beim Ermitteln des Zustands S40.If the evaluation S50 shows that the defined proportion of the values of the result of the transformation S30 lies outside the second limit value, the control unit program concludes that the state S40 has not been determined in a robust manner. The result of determining the state S40 is therefore subject to uncertainty. In this case, the control unit program includes commands to repeat steps S10 to S50. If evaluating S50 within a certain number of iterations If steps S10 to S50 result in a non-robust determination of state S40, the control unit program indicates a defect when determining state S40.

In einem alternativen Ausführungsbeispiel prüft das Steuergeräteprogramm separat das Ergebnis aus dem Schritt S40 und das Ergebnis aus dem Schritt S50. Im Fall das Ergebnis aus dem Schritt S40 noch keinen Defekt erkennt, aber das Ergebnis aus dem Schritt 50 eine Verschlechterung des SCR-Zustands hindeutet, kann eine aktive Diagnose gestartet werden, um eine bessere Aussage des SCR-Zustands treffen zu können.In an alternative exemplary embodiment, the control unit program separately checks the result from step S40 and the result from step S50. If the result from step S40 does not yet identify a defect, but the result from step 50 indicates a deterioration in the SCR state, an active diagnosis can be started in order to be able to make a better statement about the SCR state.

In einem alternativen Ausführungsbeispiel umfasst das Abgasreinigungssystem nur einen ersten NOx Sensor, der stromab des SCR Katalysators 6 angeordnet ist. Das Steuergeräteprogramm umfasst Befehle ein NOx Modell zum Berechnen von NOx Rohemissionen stromauf des SCR Katalysators auszuführen. Zum Erfassen der Effizienz des SCR Katalysators bestimmt das Steuergeräteprogramm basierend auf den berechneten NOx Rohemissionen und den Messdaten des ersten NOx Sensors eine NOx Konvertierungsrate des SCR Katalysators 6.In an alternative embodiment, the emission control system comprises only a first NOx sensor, which is arranged downstream of the SCR catalytic converter 6 . The control unit program includes instructions to run a NOx model for calculating raw NOx emissions upstream of the SCR catalyst. To record the efficiency of the SCR catalytic converter, the control unit program determines a NOx conversion rate of the SCR catalytic converter 6 based on the calculated raw NOx emissions and the measurement data from the first NOx sensor.

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Zitierte PatentliteraturPatent Literature Cited

  • EP 1926894 B1 [0002]EP 1926894 B1 [0002]

Claims (7)

Diagnosevorrichtung (1) für ein Abgasreinigungssystem (4) eines Verbrennungsmotors (3), wobei das Abgasreinigungssystem (4) einen SCR Katalysator (6) umfasst, wobei die Diagnosevorrichtung (1) ein Steuergerät umfasst und wobei das Steuergerät ausgebildet und eingerichtet ist, die folgenden Schritte durchzuführen: - Erfassen (S10) einer Effizienz des SCR Katalysators (6), - Ermitteln eines Referenzwerts (S20) für die Effizienz des SCR Katalysators (6) anhand eines Effizienzmodells des SCR Katalysators (6), - Transformieren (S30) der erfassten Effizienz (S10) basierend auf dem ermittelten Referenzwert (S20), - Ermitteln eines Zustands (S40) des SCR Katalysators (6) basierend auf einem Ergebnis des Transformierens (S30) und - Evaluieren (S50) einer Robustheit des Ermittelns des Zustands (S50) unter Verwendung einer 6-Sigma-Methode.Diagnostic device (1) for an exhaust gas cleaning system (4) of an internal combustion engine (3), the exhaust gas cleaning system (4) comprising an SCR catalytic converter (6), the diagnostic device (1) comprising a control unit and the control unit being designed and set up as follows steps to perform: - detecting (S10) an efficiency of the SCR catalytic converter (6), - Determining a reference value (S20) for the efficiency of the SCR catalytic converter (6) using an efficiency model of the SCR catalytic converter (6), - Transforming (S30) the detected efficiency (S10) based on the determined reference value (S20), - Determining a state (S40) of the SCR catalytic converter (6) based on a result of the transformation (S30) and - Evaluate (S50) a robustness of the determination of the state (S50) using a 6-sigma method. Diagnosevorrichtung (1) nach Anspruch 1, wobei das Steuergerät ausgebildet und eingerichtet, das Ermitteln des Referenzwerts (S20) so durchzuführen, dass das Ergebnis des Transformierens (S30) normal verteilt ist.Diagnostic device (1) after claim 1 , wherein the control unit is designed and set up to determine the reference value (S20) so that the result of the transformation (S30) is normally distributed. Diagnosevorrichtung (1) nach Anspruch 1 oder 2, wobei das Effizienzmodell ein NO/NO2 Verhältnis, eine Temperatur des SCR Katalysators (6) und/oder eine Beladung des SCR Katalysators (6) berücksichtigt.Diagnostic device (1) after claim 1 or 2 , wherein the efficiency model takes into account an NO/NO2 ratio, a temperature of the SCR catalytic converter (6) and/or a loading of the SCR catalytic converter (6). Diagnosevorrichtung (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei das Steuergerät ausgebildet und eingerichtet ist, die Schritte (S10, S20, S30, S40, S50) wiederholt durchzuführen.Diagnostic device (1) according to one of the preceding claims, wherein the control unit is designed and set up to carry out the steps (S10, S20, S30, S40, S50) repeatedly. Diagnosevorrichtung (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei das Steuergerät ausgebildet und eingerichtet ist, die Schritte (S10, S20, S30, S40, S50) im Rahmen einer On-Board Diagnose oder eines On-Board Monitorings durchzuführen.Diagnostic device (1) according to one of the preceding claims, wherein the control unit is designed and set up to carry out the steps (S10, S20, S30, S40, S50) as part of an on-board diagnosis or an on-board monitoring. Diagnosevorrichtung (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei das Abgasreinigungssystem (4) einen ersten NOx Sensor (21) umfasst, wobei der erste NOx Sensor (21) stromauf oder stromab des SCR Katalysators (6) angeordnet ist und wobei das Steuergerät ausgebildet und eingerichtet ist, Messdaten des ersten NOx Sensors (21) beim Erfassen der Effizienz (S10) zu verwenden.Diagnostic device (1) according to one of the preceding claims, wherein the exhaust gas cleaning system (4) comprises a first NOx sensor (21), wherein the first NOx sensor (21) is arranged upstream or downstream of the SCR catalytic converter (6) and wherein the control device is designed and is set up to use measurement data from the first NOx sensor (21) when detecting the efficiency (S10). Diagnosevorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei das Abgasreinigungssystem (4) einen ersten (21) und einen zweiten (22) NOx Sensor umfasst, wobei der erste NOx Sensor (21) stromauf des SCR Katalysators (6) und der zweite NOx Sensor (22) stromab des SCR Katalysators (6) angeordnet ist und wobei das Steuergerät ausgebildet und eingerichtet ist, Messdaten des ersten (21) und des zweiten (22) NOx Sensors beim Erfassen der Effizienz (S10) zu verwenden.Diagnostic device (1) according to one of Claims 1 until 5 , wherein the exhaust gas purification system (4) comprises a first (21) and a second (22) NOx sensor, wherein the first NOx sensor (21) upstream of the SCR catalyst (6) and the second NOx sensor (22) downstream of the SCR catalyst ( 6) is arranged and wherein the control unit is designed and set up to use measurement data from the first (21) and the second (22) NOx sensor when detecting the efficiency (S10).
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Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1926894B1 (en) 2005-09-07 2008-12-31 Robert Bosch Gmbh Method for operating an internal combustion engine and device for carrying out the method

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