EP2504539A1 - Verfahren zur bestimmung des zustandes eines reduktionsmittels in einem reduktionsmitteltank - Google Patents

Verfahren zur bestimmung des zustandes eines reduktionsmittels in einem reduktionsmitteltank

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EP2504539A1
EP2504539A1 EP10773015A EP10773015A EP2504539A1 EP 2504539 A1 EP2504539 A1 EP 2504539A1 EP 10773015 A EP10773015 A EP 10773015A EP 10773015 A EP10773015 A EP 10773015A EP 2504539 A1 EP2504539 A1 EP 2504539A1
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EP
European Patent Office
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reducing agent
exhaust gas
determining
tank
recorded
Prior art date
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Withdrawn
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EP10773015A
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Thomas Bertow
Hermann Ketterl
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Aumovio Germany GmbH
Original Assignee
Continental Automotive Technologies GmbH
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Publication date
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Withdrawn legal-status Critical Current

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    • Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12—Improving ICE efficiencies

Definitions

  • the present invention relates to a method for determining the condition of a reducing agent in a Redukti ⁇ onskartank, wherein the reducing agent to the exhaust after ⁇ treatment of the exhaust gases produced by an internal combustion engine is used.
  • exhaust gas aftertreatment units are known from the prior art, in which a reducing agent (urea water solution) stored in a reducing agent tank is fed to the exhaust gas line of an internal combustion engine.
  • a reducing agent urea water solution
  • NOx nitrogen oxide
  • SCR Selective Catalytic Reduction
  • the so-called Selective Catalytic Reduction (SCR) Ver ⁇ drive is used here. Since the reducing agent is consumed by the injection into the exhaust system of the internal combustion engine in the region of an SCR catalyst over a long term, fresh reducing agent must be refilled from time to time in the Reduktionsmit ⁇ tank.
  • the reduction of nitrogen oxides (NOx) is only possible if the urea-water solution has a sufficiently high quality.
  • Reducing agents in this context are generally urea-water solutions of a certain quality, ie a certain mixing ratio between urea and water.
  • This urine ⁇ material-water solutions are well known under the trade name AdBlue, urea, Denoxium and OFF 32nd
  • AdBlue urea
  • urea Denoxium
  • OFF 32nd A sufficient reduction of nitric oxide is therefore only mög ⁇ exist if the reducing agent solution having a sufficiently high quality.
  • a reduction of the nitrogen oxides in the exhaust gas of the internal combustion ⁇ machine is not sufficiently secured.
  • the invention solves the problem by the following method steps: determination and recording of the filling and removal amounts of the reducing agent from the reducing agent tank with a level sensor over the entire life of the exhaust aftertreatment unit,
  • the conductivity of the reducing agent is additionally determined with a conductivity sensor and recorded in a memory.
  • the conductivity of the reducing agent is an important clue to Be ⁇ urannon reductant quality.
  • the conductivity of the refilled Reduktionsmit ⁇ means with a conductivity sensor which is arranged in the filler neck of the reducing agent tank, is determined and recorded in a memory.
  • the conductivity of the refilling agent is an important one
  • the NOx concentration in the exhaust gas of the internal combustion engine with at least one NOx sensor is additionally determined and recorded in a memory.
  • the NOx concentration in the exhaust gas is a direct measure of the effectiveness of the exhaust gas purification in the SCR catalytic converter and thus also for the quality of the reducing agent. It is for example, it is conceivable to place a NOx sensor in front of the SCR catalytic converter and to place a NOx sensor behind the SCR catalytic converter and to compare the measured values of the two NOx sensors. The results of this comparison provide a direct indication of the quality of the exhaust gas purification with the reducing agent in the SCR catalytic converter.
  • the theoretically necessary amount of reduction ⁇ means for completely reducing the NOx concentration in the exhaust gas with the actual required amount of Reduktionsmit- means for complete reduction of the NOx concentration in the exhaust gas with at least one NOx sensor can be determined and in one Memory to be recorded.
  • FIG. 1 shows an internal combustion engine 6 with an exhaust gas system 7.
  • Internal combustion engines in particular diesel engines, generate a not inconsiderable amount of environmentally harmful nitrogen oxides, the NOx.
  • the output from the internal combustion engine 6 Stick ⁇ oxyde NOx are emitted with the exhaust gas 23 through the exhaust line 7 to the environment if not appropriate measures to re- prise the nitrogen oxides NOx in the exhaust system are made.
  • the exhaust system shows an exhaust aftertreatment unit made of catalysts and other components, which are described below.
  • an oxidation catalyst 8 is provided which is followed by a so-called SCR catalyst for decomposing the nitrogen oxides NOx contained in the exhaust gas.
  • SCR stands here as abbreviation Selective Cataly- tic reduction.
  • the conversion of the nitrogen oxides NOx into harmless nitrogen 2 and water H 2 O takes place in the SCR catalytic converter 9.
  • a urea-water solution which is also referred to as reducing agent 2
  • the reducing agent 2 then reacts with the nitrogen oxides NOx into the harmless components H 2 O and N 2 .
  • the reducing agent tank 1 can Age reducing agent 2, wherein, for example organic Subs ⁇ dance reflected in the reducing agent 2 or the Redukti ⁇ onsstoff due to low temperatures (below -11 ° C) temporarily freezes and possibly loses its composition and quality ⁇ composition. Even high temperatures can damage the reducing agent 2, in particular the evaporation of water from the reducing agent 2 leads to a changed mixing ratio between the urea and the water. In addition, the urea can crystallize out under the action of oxygen and deposit as a crystalline precipitate in the reducing agent tank 1. Moreover, it is conceivable that the reducing agent tank 1 is intentionally or negligently filled with an inferior reducing agent 2 or even with pure water.
  • the reducing agent tank contains, for example, at the filler neck 3, a conductivity sensor 22, which can measure the quality of the filled reducing agent 2 during a filling process.
  • the tank cap 5 can be seen on the filler neck 3, at the opening of the conductivity measurement could be initiated with the conductivity sensor 22 in the filler neck 3.
  • a conductivity sensor 22 and a temperature sensor 17 and a level sensor 21 is formed in the reducing agent tank 1, a conductivity sensor 22 and a temperature sensor 17 and a level sensor 21 is formed.
  • the conductivity of the reducing agent 2 present in the reducing agent tank 1 can be detected permanently.
  • the temperature of the reducing agent 2 present in the reducing agent tank 1 can be detected constantly with the temperature sensor 17.
  • the temperature sensor 17 it can be determined with the temperature sensor 17 whether the reducing agent 2 is frozen in the reduction tank ⁇ 1, is in the liquid state or has become too hot.
  • the level sensor 21 makes it possible to measure the level of the reducing agent 2 in the reducing agent tank 1 over the entire service life of the exhaust gas aftertreatment unit. All recorded data on the state of the reduction means 2 are stored in an electronic memory 25.
  • an ultrasonic transmitter / receiver can be recognized, with which the speed of sound ei ⁇ ner ultrasonic wave of a certain frequency of Reduk- in the Reduk- tion medium tank 1 located reducing agent 2 can be determined.
  • Ultrasonic transmitter 20 emitted ultrasonic pulse is also known, the sound velocity of Ultraschallpul ⁇ ses in the reducing agent 2 can be determined.
  • This Ultra ⁇ speed of sound in the reducing agent 2 can formality to the square and in particular closed on the composition of the Redukti ⁇ onsffens 2 in the reducing agent tank. 1
  • the ultrasound velocity of an ultrasound pulse having a specific frequency in pure water differs markedly from the ultrasound velocity of an ultrasound wave having a specific frequency in a twenty, fifty or ninety percent reductant solution.
  • a removal tube 4 can be seen in the reducing agent tank 1, which leads with a pipe 24 to a filter and a pump 13, which pumps the reducing agent 2 from the reduction ⁇ medium tank 1 via an SCR valve 11 to the SCR nozzle 10 in the SCR catalyst , With the SCR valve 11, the amount of the injected reducing agent 2 can be regulated.
  • the SCR valve 11 is electrically connected to the SCR control unit 15.
  • the SCR control unit 15 thus controls the SCR valve 11.
  • the SCR control unit 15 holds a plurality ⁇ number of signals from the following sensors:
  • NOx sensors 18 which are arranged in the exhaust gas line 7 directly behind the internal combustion engine 6 or between the oxidation catalytic converter 8 and the SCR catalytic converter 9 and / or behind the SCR catalytic converter 9 at the outlet of the exhaust line 7;
  • Ultrasonic transmitter and receiver 20 arranged in or on the reducing agent tank 1,
  • a return line 29 which leads to much promoted reducing agent 2 back into the reducing agent tank 1.
  • a return is provided entil 28, with which the amount of the back-promoted reducing agent 2 can be adjusted by the SCR control unit 15.
  • the return line 29 may also be arranged temperature sensors 17 which determine the temperature of the back-promoted reducing agent 2 over the entire life of the exhaust aftertreatment unit.
  • All these sensors provide their signals to the SCR control unit 15, which in turn tet an electronic memory 25 beinhal- in which all the signals provided over the entire service life of exhaust gas aftertreatment unit Le ⁇ ⁇ recorded to.
  • the control unit 16 of the internal combustion engine also keeps Informa ⁇ functions from the SCR control unit 15 with which the internal combustion engine can be controlled in accordance with the reducing agent ⁇ quality. It is Z. B. conceivable that after the refilling of pure water in the reducing agent tank. 1 "

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bestimmung des Zustandes eines Reduktionsmittels (2) in einem Reduktionsmitteltank (1), wobei das Reduktionsmittel zur Abgasnachbehandlung der von einer Brennkraftmaschine erzeugten Abgase verwendbar ist. Um mit einfachen Mitteln das Steuergerät (16) einer Brennkraftmaschine (6) über die Qualität des Reduktionsmittels (2) im Reduktionsmitteltank (1) zu informieren, werden die folgenden Verfahrenschritte ausgeführt: Bestimmung und Aufzeichnung der Füll- und Entnahmemengen des Reduktionsmittels (2) aus dem Reduktionsmitteltank (1) mit einem Füllstandssensor (21) über die gesamte Lebensdauer der Abgasnachbehandlungseinheit, Bestimmung und Aufzeichnung der Temperatur des Reduktionsmittels in dem Reduktionsmitteltank mit mindestens einem Temperatursensor (17) über die gesamte Lebensdauer der Abgasnachbehandlungseinheit, Bestimmung und Aufzeichnung der Ausbreitungsgeschwindigkeit von Ultraschallwellen im Reduktionsmittel mit einem Ultraschallsender und Ultraschallempfänger (20), Bestimmung des Zustandes eines Reduktionsmittels aus den vorgenannten Größen in einem Steuergerät (15).

Description

Beschreibung
Verfahren zur Bestimmung des Zustandes eines Reduktionsmit¬ tels in einem Reduktionsmitteltank
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bestimmung des Zustandes eines Reduktionsmittels in einem Redukti¬ onsmitteltank, wobei das Reduktionsmittel zur Abgasnachbe¬ handlung der von einer Brennkraftmaschine erzeugten Abgase verwendbar ist.
Zur Reduzierung von Stickoxidimmissionen von Kraftfahrzeugen sind aus dem Stand der Technik Abgasnachbehandlungseinheiten bekannt, bei denen ein Reduktionsmittel (Harnstoffwasserlö- sung) , das in einem Reduktionsmitteltank gespeichert ist, dem Abgasstrang einer Brennkraftmaschine zugeführt wird. Gerade mit Dieselkraftstoff betriebene Kraftfahrzeuge verursachen eine erhöhte Stickoxid (NOx) Immission, die mit Hilfe der Re¬ duktionsmitteleinspritzung in den Abgasstrang reduziert wer- den kann. Zur Verringerung der Stickoxidimmission wird hierbei das sogenannte Selective Catalytic Reduction (SCR) Ver¬ fahren eingesetzt. Da das Reduktionsmittel durch das Eindüsen in den Abgasstrang der Brennkraftmaschine im Bereich eines SCR-Katalysators über längere Sicht verbraucht wird, muss von Zeit zu Zeit frisches Reduktionsmittel in den Reduktionsmit¬ teltank nachgefüllt werde. Die Reduktion von Stickoxiden (NOx) ist dabei nur möglich, wenn die Harnstoff-Wasser-Lösung eine genügend hohe Qualität aufweist. Reduktionsmittel sind in diesem Zusammenhang in der Regel Harnstoff-Wasser-Lösungen mit einer bestimmten Qualität, d. h. einem bestimmten Mischungsverhältnis zwischen Harnstoff und Wasser. Diese Harn¬ stoff-Wasser-Lösungen sind unter dem Handelsnamen AdBlue, Urea, Denoxium und AUS 32 bekannt. Eine ausreichende Reduktion von Stickoxid ist also nur mög¬ lich, wenn die Reduktionsmittellösung eine genügend hohe Qualität aufweist. Bei der Befüllung des Reduktionsmitteltankes mit einer Reduktionsmittellösung minderer Qualität ist dagegen eine Reduktion der Stickoxide im Abgas der Brennkraftma¬ schine nicht ausreichend sichergestellt. Auf Grund gesetzli¬ cher Vorschriften müssen Fahrzeuge moderner Bauart eine On- Board-Diagnoseeinheit aufweisen, die sämtliche abgasrelevan¬ ten Systeme des Fahrzeuges überwacht (OBD2) . Bei Befüllung des Reduktionsmitteltankes mit einer Reduktionsmittellösung minderer Qualität wird durch eine On-Board-Diagnoseeinheit ein allgemeiner Fehler der Abgasnachbehandlungseinheit er- fasst. Dieser Fehler kann jedoch verschiedene Ursachen haben, z.B. kann er auftreten, wenn eine Komponente im Diagnosesys¬ tem defekt ist, der SCR-Katalysator gealtert ist, eine Stick- oxidsensordrift vorliegt oder wenn eben ein falsches oder minderwertiges Reduktionsmittel nachgefüllt wurde. Die in den Gesetzen verschiedener Staaten vorgeschriebene Forderung nach einer genauen Präzisierung des Fehlers, kann mit einer allgemeinen Fehleraussage nicht erfüllt werden. Daher ist es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren anzugeben, mit dem eine genaue Aussage über die Qualität des verwendeten Reduktionsmittels getroffen werden kann.
Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe durch den Gegenstand des unabhängigen Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Aus¬ gestaltungen finden sich in den abhängigen Ansprüchen sowie der Beschreibung und der Zeichnung.
Für ein Verfahren der eingangs genannten Art löst die Erfindung die Aufgabe durch die folgenden Verfahrensschritte: - Bestimmung und Aufzeichnung der Füll- und Entnahmemengen des Reduktionsmittels aus dem Reduktionsmitteltank mit einem Füllstandssensor über die gesamte Lebensdauer der Abgasnachbehandlungseinheit,
- Bestimmung und Aufzeichnung der Temperatur des Redukti- onsmittels in dem Reduktionsmitteltank mit mindestens ei¬ nem Temperatursensor über die gesamte Lebensdauer der Ab- gasnachbehandlungseinheit , - Bestimmung und Aufzeichnung der Ausbreitungsgeschwindigkeit von Ultraschallwellen im Reduktionsmittel mit ei¬ nem Ultraschallsender und Ultraschallempfänger,
- Bestimmung des Zustandes eines Reduktionsmittels aus den vorgenannten Größen in einem Steuergerät.
Durch die Aufzeichnung der für das Reduktionsmittel relevanten Kenngrößen über den gesamten Lebenszyklus der Abgasnachbehandlungseinheit ist eine genaue Bestimmung der Qualität des Reduktionsmittels zu jeder Zeit möglich. Damit wird eine effektive Abgasnachbehandlung sichergestellt, womit ein Bei¬ trag zum Schutze der Umwelt geleistet wird.
Gemäß einer Ausgestaltung wird zusätzlich die Leitfähigkeit des Reduktionsmittels mit einem Leitfähigkeitssensor bestimmt und in einem Speicher aufgezeichnet. Auch die Leitfähigkeit des Reduktionsmittels ist ein wichtiger Anhaltspunkt zur Be¬ urteilung der Reduktionsmittelqualität. Gemäß einer weiteren Ausgestaltung kann vorgesehen sein, dass zusätzlich die Leitfähigkeit des nachgefüllten Reduktionsmit¬ tels mit einem Leitfähigkeitssensor, der im Einfüllstutzen des Reduktionsmitteltanks angeordnet ist, bestimmt wird und in einem Speicher aufgezeichnet wird. Gerade die Leitfähig- keit des nachgefüllten Reduktionsmittels ist ein wichtiger
Anhaltspunkt zur Beurteilung der Reduktionsmittelqualität, da durch den Betreiber des Fahrzeuges mutwillig oder fahrlässig Fehlbetankungen des Reduktionsmitteltankes erfolgen können. Diese Fehlbetankungen können besonders effektiv im Bereich des Einfüllstutzens erkannt werden.
Gemäß einer nächsten Ausgestaltung wird zusätzlich die NOx Konzentration im Abgas der Brennkraftmaschine mit mindestens einem NOx-Sensor bestimmt und in einem Speicher aufgezeich- net. Die NOx Konzentration im Abgas ist ein direktes Maß für die Effektivität der Abgasreinigung im SCR-Katalysator und damit auch für die Qualität des Reduktionsmittels. Es ist hierfür zum Beispiel denkbar einen NOx-Sensor vor dem SCR- Katalysator zu platzieren und einen NOx-Sensor hinter dem SCR-Katalysator zu platzieren und die Messwerte der beiden NOx-Sensoren zu vergleichen. Die Ergebnisse dieses Verglei- ches geben einen direkten Aufschluss über die Qualität der Abgasreinigung mit dem Reduktionsmittel im SCR-Katalysator. Hierzu kann die theoretisch notwendige Menge des Reduktions¬ mittels zum vollständigen Abbau der NOx-Konzentration in dem Abgas mit der tatsächlich benötigten Menge des Reduktionsmit- tels zum vollständigen Abbau der NOx-Konzentration in dem Abgas mit mindestens einem NOx-Sensor bestimmt werden und in einem Speicher aufgezeichnet werden.
Bei einer nächsten Ausgestaltung wird bestimmt und in dem Speicher aufgezeichnet, ob, wann und/oder für welche Zeit¬ dauer das Reduktionsmittel in einem festen, flüssigen oder teilweise flüssigen Aggregatzustand vorgelegen hat. Gerades das Einfrieren des Reduktionsmittels kann seine Qualität be¬ einflussen, was zuverlässig erkannt werden sollte.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend anhand einer Zeichnung näher erläutert.
Figur 1 zeigt eine Brennkraftmaschine 6 mit einem Abgasstrang 7. Brennkraftmaschinen, insbesondere Dieselmotoren, erzeugen eine nicht unerhebliche Menge an umweltschädlichen Stickoxy¬ den NOx . Die von der Brennkraftmaschine 6 abgegebenen Stick¬ oxyde NOx werden mit dem Abgas 23 über den Abgasstrang 7 an die Umwelt abgegeben, wenn nicht geeignete Maßnahmen zur Re- duktion der Stickoxyde NOx im Abgasstrang getroffen werden.
Zur Abgasreinigung zeigt der Abgasstrang eine Abgasnachbehandlungseinheit aus Katalysatoren und weiteren Bauteilen, die nachfolgend beschrieben werden. Zunächst ist ein Oxidati- onskatalysator 8 vorgesehen, der von einem sogenannten SCR- Katalysator zum Abbau der im Abgas enthaltenen Stickoxyde NOx gefolgt wird. SCR steht hier als Abkürzung Selective Cataly- tic Reduction. Im SCR-Katalysator 9 findet die Umwandlung der Stickoxyde NOx in harmlosem Stickstoff 2 und Wasser H2O statt. Dazu wird über die Düse 10 eine Harnstoff-Wasser- Lösung, die auch als Reduktionsmittel 2 bezeichnet wird, in den SCR-Katalysator 9 eingespritzt. Das Reduktionsmittel 2 reagiert dann mit den Stickoxyden NOx in die harmlosen Bestandteile H2O und N2.
Zur optimalen Reaktion zwischen NOx und der Harnstoff-Wasser- Lösung muss eine der NOx-Konzentration im Abgas 23 angepasste Harnstoffmenge über die Düse 10 in den SCR-Katalysator 9 ein- gedüst werden. Dazu ist es wichtig, die genaue Zusammenset¬ zung des Reduktionsmittels 2 aus Wasser und Harnstoff zu ken¬ nen. Da nur geringe Mengen Reduktionsmittel 2 in den SCR- Katalysator eingedüst werden müssen, und eine häufige Betankung eines Kraftfahrzeuges mit Reduktionsmittel 2 vermieden werden soll, verbleibt eine bestimmte Menge des Reduktions¬ mittels 2 über einen langen Zeitraum im Reduktionsmitteltank 1. Im Reduktionsmitteltank 1 kann das Reduktionsmittel 2 mit der Zeit altern, wobei sich beispielsweise organische Subs¬ tanzen im Reduktionsmittel 2 niederschlagen oder das Redukti¬ onsmittel auf Grund niedriger Temperaturen (unter -11°C) zeitweise einfriert und eventuell dadurch seine Zusammenset¬ zung und Qualität verliert. Auch hohe Temperaturen können dem Reduktionsmittel 2 schaden, insbesondere die Verdunstung von Wasser aus dem Reduktionsmittel 2 führt zu einem veränderten Mischungsverhältnis zwischen dem Harnstoff und dem Wasser. Zudem kann der Harnstoff unter Einwirkung von Sauerstoff aus- kristallieren und sich als kristalliner Niederschlag im Re- duktionsmitteltank 1 absetzen. Darüber hinaus ist es denkbar, dass der Reduktionsmitteltank 1 vorsätzlich oder fahrlässig mit einem minderwertigen Reduktionsmittel 2 oder gar mit bloßem Wasser befüllt wird. Wenn die Qualität des Reduktionsmit¬ tels 2 auf Grund solcher Ereignisse vermindert wird, muss dies festgestellt werden, um weiterhin für eine optimale Rei¬ nigung des Abgases 23 sorgen zu können. Bei einer verringerten Harnstoffkonzentration im Reduktionsmittel 2 müsste bei- spielsweise eine erhöhte Menge Reduktionsmittel 2 in den SCR- Katalysator 9 eingedüst werden. Wenn auf Grund einer kompletten Fehlbetankung des Reduktionsmitteltanks 1 überhaupt keine sinnvolle Reinigung des Abgases 3 von NOx mehr möglich ist, muss ein entsprechendes Fehlersignal im Cockpit des Fahr¬ zeugsführers erscheinen und/oder ein entsprechender Eintrag muss im Fehlerspeicher der On-Board-Diagnoseeinheit (OBD) niedergelegt werden. Zur Überwachung der Reduktionsmittelqualität zeigt Figur 1 eine Vielzahl von Sensoren. Der Reduktionsmitteltank enthält beispielsweise am Einfüllstutzen 3 einen Leitfähigkeitssensor 22, der die Qualität des eingefüllten Reduktionsmittels 2 während eines Einfüllvorganges messen kann. Darüber hinaus ist auf dem Einfüllstutzen 3 der Tankdeckel 5 zu erkennen, bei dessen Öffnung die Leitfähigkeitsmessung mit dem Leitfähigkeitssensor 22 im Einfüllstutzen 3 initiiert werden könnte. Auch im Reduktionsmitteltank 1 ist ein Leitfähigkeitssensor 22 sowie ein Temperatursensor 17 und ein Füllstandssensor 21 ausgebildet. Mit dem Leitfähigkeitssensor 22 kann permanent die Leitfähigkeit des im Reduktionsmitteltank 1 vorhandenen Reduktionsmittels 2 erfasst werden. Darüber hinaus kann mit dem Temperatursensor 17 ständig die Temperatur des im Reduktionsmitteltank 1 vorhandenen Reduktionsmittels 2 erfasst werden. Insbesondere kann mit dem Temperatursensor 17 festgestellt werden, ob das Reduktionsmittel 2 im Reduktionsmit¬ teltank 1 eingefroren ist, in flüssigem Zustand vorliegt oder zu heiß geworden ist. Der Füllstandssensor 21 ermöglicht es, über die gesamte Lebensdauer der Abgasnachbehandlungseinheit den Füllstand des Reduktionsmittels 2 im Reduktionsmitteltank 1 zu messen. Alle erfassten Daten zum Zustand der Reduktions- mittels2 werden in einem elektronischen Speicher 25 hinterlegt . Zudem ist am Reduktionsmitteltank 1 ein Ultraschallsender/- empfänger zu erkennen, mit dem die Schallgeschwindigkeit ei¬ ner Ultraschallwelle einer bestimmten Frequenz des im Reduk- tionsmitteltank 1 befindlichen Reduktionsmittels 2 bestimmt werden kann. Dazu ist es vorteilhaft, eine Reflektorfläche 27 in einem vorbestimmten Abstand d vor dem Ultraschallsender 20 zu montieren. Da der Abstand d zwischen dem Ultraschallsen- der/-empfänger 20 bekannt ist, und die Wellenlänge des vom
Ultraschallsender 20 ausgesendeten Ultraschallpulses auch bekannt ist, kann die Schallgeschwindigkeit des Ultraschallpul¬ ses im Reduktionsmittel 2 bestimmt werden. Mit dieser Ultra¬ schallgeschwindigkeit im Reduktionsmittel 2 kann auf die Qua- lität und insbesondere auf die Zusammensetzung des Redukti¬ onsmittels 2 im Reduktionsmitteltank 1 geschlossen werden. Die Ultraschallgeschwindigkeit eines Ultraschallpulses mit einer bestimmten Frequenz in reinem Wasser unterscheidet sich dabei deutlich von der Ultraschallgeschwindigkeit einer Ult- raschallwelle mit einer bestimmten Frequenz in einer zwanzig, fünfzig oder neunzig prozentigen Reduktionsmittellösung.
Weiterhin ist im Reduktionsmitteltank 1 ein Entnahmerohr 4 zu erkennen, das mit einem Rohr 24 zu einem Filter und einer Pumpe 13 führt, die das Reduktionsmittel 2aus dem Reduktions¬ mitteltank 1 über ein SCR-Ventil 11 zur SCR-Düse 10 im SCR- Katalysator pumpt. Mit dem SCR-Ventil 11 kann die Menge des eingespritzten Reduktionsmittels 2 reguliert werden. Dazu ist das SCR-Ventil 11 elektrisch mit der SCR-Steuereinheit 15 verbunden. Die SCR-Steuereinheit 15 steuert damit das SCR- Ventil 11 an. Dazu hält die SCR-Steuereinheit 15 eine Viel¬ zahl von Signalen von den folgenden Sensoren:
- NOx-Sensoren 18, die im Abgasstrang 7 direkt hinter der Brennkraftmaschine 6 oder zwischen dem Oxidationskataly- sator 8 und dem SCR-Katalysator 9 und/oder hinter dem SCR-Katalysator 9 am Ausgang des Abgasstranges 7 angeordnet sind,
- Temperatursensoren 17, die ihrerseits direkt hinter der Brennkraftmaschine 6 und/oder hinter dem Oxidationskata- lysator 8 und/oder im SCR-Katalysator 9 und/oder hinter dem SCR-Katalysator 9 und/oder in der Rücklaufleitung 29 angeordnet sind,
- Leitfähigkeitsensoren, die im Einfüllstutzen 3 und/oder im Reduktionsmitteltank 2 und/oder im Rohr 24 das zum Transport des Reduktionsmittels 2 zur Pumpe 13 angeord¬ net sind,
- Ultraschallsender und -empfänger 20, die im oder am Reduktionsmitteltank 1 angeordnet sind,
- Füllstandssensor (en) 21, der (die) im Reduktionsmittel- tank 1 angeordnet ist (sind) .
Es ist auch denkbar die Abgasnachbehandlungseinheit mit einer Rücklaufleitung 29 auszurüsten, die zu viel gefördertes Reduktionsmittel 2 zurück in den Reduktionsmitteltank 1 führt. Dazu ist ein Rücklauf entil 28 vorgesehen, mit dem die Menge der zurück geförderten Reduktionsmittels 2 von der SCR Steuereinheit 15 eingestellt werden kann. In der Rücklaufleitung 29 können ebenfalls Temperatursensoren 17 angeordnet sein, die die Temperatur des zurück geförderten Reduktionsmittels 2 über die die gesamte Lebensdauer der Abgasnachbehandlungseinheit bestimmen.
All diese Sensoren liefern ihre Signale der SCR-Steuereinheit 15, die ihrerseits einen elektronischen Speicher 25 beinhal- tet, in dem all die gelieferten Signale über die gesamte Le¬ bensdauer der Abgasnachbehandlungseinheit aufgezeichnet wer¬ den. Mit den in dem elektronischen Speicher 25 aufgezeichneten Daten der Sensoren kann über die Qualität des Reduktionsmittels 2 im Reduktionsmitteltank 1 eine Langzeitanalyse er- folgen, womit zu jeder Zeit die Qualität des Reduktionsmit¬ tels 2 bekannt ist und die Abgasreinigung der Qualität des Reduktionsmittels 2 angepasst werden kann. Darüber hinaus er¬ hält das Steuergerät 16 der Brennkraftmaschine auch Informa¬ tionen von der SCR-Steuereinheit 15, mit denen die Brenn- kraftmaschine entsprechend der Reduktionsmittelqualität an¬ gesteuert werden kann. Es ist z. B. denkbar, dass nach dem Nachfüllen von reinem Wasser in den Reduktionsmitteltank 1 „
die Qualität des Reduktionsmittels 2 derart abgesunken ist, dass eine Abgasnachbehandlung und die entsprechende Reduktion des NOx nicht mehr ausreichend sichergestellt werden kann. In einem solchen Fall erfolgt zum einen ein Eintrag in einem Fehlerspeicher der On-Board-Diagnoseeinheit des Fahrzeuges und zum anderen kann die Brennkraftmaschine 6 über die Steu¬ ereinheit 16 der Brennkraftmaschine in einem Betriebszustand gefahren werden, in dem möglichst wenig NOx produziert wird. Dass dies die maximalen Leistungsfähigkeit der Brennkraftma¬ schine 6 herabsetzen kann, wäre eine möglicherweise gewollte Konsequenz, da der Fahrzeugführer aufgrund des Leistungsverlustes der Brennkraftmaschine gezwungen wäre, eine entspre¬ chende Reparaturwerkstatt aufzusuchen, die dann dafür sorgt, dass im Reduktionsmitteltank 1 ein Reduktionsmittel 2 mit ausreichender Qualität zur Verfügung steht. Damit wäre eine umweltgerechte Nachbehandlung des Abgases 23 im Abgasstrang 7 zu jederzeit sichergestellt.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zur Bestimmung des Zustandes eines Reduktions¬ mittels (2) in einem Reduktionsmitteltank (1), wobei das Reduktionsmittel (2) zur Abgasnachbehandlung der von einer Brennkraftmaschine (6) erzeugten Abgase (23) verwen¬ det wird, mit den Verfahrensschritten:
- Bestimmung und Aufzeichnung der Füll- und Entnahmemengen des Reduktionsmittels (2) aus dem Reduktionsmittel¬ tank (1) mit einem Füllstandssensor (21) über die gesamte Lebensdauer der Abgasnachbehandlungseinheit,
- Bestimmung und Aufzeichnung der Temperatur des Reduktionsmittels (2) in dem Reduktionsmitteltank (1) mit mindestens einem Temperatursensor (17) über die gesamte Lebensdauer der Abgasnachbehandlungseinheit,
- Bestimmung und Aufzeichnung der Ausbreitungsgeschwindigkeit von Ultraschallwellen (26) im Reduktionsmittel (2) mit einem Ultraschallsender (20) und Ultraschallempfänger (20)
- Bestimmung des Zustandes eines Reduktionsmittels (2) aus den vorgenannten Größen in einem Steuergerät (15) .
2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei zusätzlich die Leitfähigkeit des Reduktionsmittels (2) mit einem Leitfähig¬ keitssensor (22) bestimmt wird und in einem Speicher (25) aufgezeichnet wird.
3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, wobei zusätzlich die Leitfähigkeit des nachgefüllten Reduktions¬ mittels (2) mit einem Leitfähigkeitssensor (22), der im Einfüllstutzen (3) des Reduktionsmitteltanks (1) angeord¬ net ist, bestimmt wird und in einem Speicher (25) aufge¬ zeichnet wird.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei zusätzlich die NOx Konzentration im Abgas (23) der Brennkraft- maschine mit mindestens einem NOx-Sensor (18) bestimmt wird und in einem Speicher (25) aufgezeichnet wird.
Verfahren nach Anspruch 4, wobei die theoretisch notwendige Menge des Reduktionsmittels (2) zum vollständigen Abbau der NOx-Konzentration in Abgas (23) mit der tatsächlich benötigten Menge des Reduktionsmittels (2) zum vollständigen Abbau der NOx-Konzentration im Abgas (23) mit einem NOx-Sensor (18) bestimmt wird und in einem Speicher (25) aufgezeichnet wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei bestimmt und in dem Speicher (25) aufgezeichnet wird, ob, wann und/oder für welche Zeitdauer das Reduktionsmittel (2) in einem festen, flüssigen oder teilweise flüssigen Aggregatzustand vorgelegen hat.
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