Verfahren zum Anpassen der Kennlinie eines Stickoxidsensors in einer Brennkraftmaschine

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Anpassen der Kennlinie eines Stickoxidsensors in einer Brennkraftmaschine, insbesondere ein Verfahren zum Anpassen der Kennlinie eines stromaufwärts eines SCR-Katalysators angeordneten Stick- oxidsensors in einer Brennkraftmaschine mit Abgasrückführung.

Bei Brennkraftmaschinen, insbesondere Diesel-Brennkraft ^¬ maschinen, ist bekannt, sogenannte SCR ( selektive katalytische Reduktion) -Katalysatoren einzusetzen, die zur Reduktion von Stickoxiden in den Abgasen der Brennkraftmaschine eingesetzt werden. Dabei ist die chemische Reaktion am SCR-Katalysator selektiv, das heißt, dass bevorzugt die Stickoxide (NO, O ₂ ) reduziert werden, während unerwünschte Nebenreaktionen, wie die Oxidation von Schwefeldioxid zu Schwefeltrioxid, weitgehend unterdrückt werden.

Für die chemische Reaktion wird ein Harnstoff stromaufwärts des SCR-Katalysators in das Abgas eingespritzt, der sich daraufhin zumindest teilweise in Ammoniak zersetzt, welches mit dem Abgas zu Wasser und Stickstoff innerhalb des SCR-Katalysators rea ^¬ gieren kann. Zur Steuerung der einzuspritzenden Harnstoffmenge werden beispielsweise Stickoxidsensoren und Ammoniaksensoren eingesetzt, um die jeweiligen Anteile im Auslasstrakt der Brennkraftmaschine zu messen und daraufhin die korrekte Menge des einzuspritzenden Harnstoffs zu steuern.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren bereitzustellen, mit dem eine Kennlinienabweichung eines Stickoxidsensors über die Laufzeit reduziert werden kann. Der vorliegenden Erfindung liegt der Gedanke zugrunde, die Kennlinie eines stromaufwärts eines SCR-Katalysators ange ^¬ ordneten ersten Stickoxidsensors einer Brennkraftmaschine mit Abgasrückführung mittels der ermittelten Stickoxidwerte eines stromabwärts des SCR-Katalysators zweiten Stickoxidsensors dann zu korrigieren, wenn sich ein stromaufwärts des SCR-Katalysators angeordneter Partikelfilter in einer Regenerationsphase befindet. Während der Regenerationsphase des Partikelfilter ist üblicherweise die Stickoxidemission aufgrund der erhöhten Abgasrückführungsrate verringert, wobei zusätzlich die Harn ^¬ stoffzufuhr durch eine stromaufwärts des SCR-Katalysators angeordneten Harnstoffeinspritzvorrichtung unterbrochen ist. Insbesondere würde bei der erhöhten Abgastemperatur das durch Zersetzung des Harnstoffs gebildete Ammoniak oxidiert werden, bevor es mit den Stickoxiden im SCR-Katalysator reagieren könnte.

Gemäß der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zum Anpassen der Kennlinie eines stromaufwärts eines SCR-Katalysators an ^¬ geordneten ersten Stickoxidsensors einer Brennkraftmaschine mit Abgasrückführung offenbart, die den SCR-Katalysator, den stromaufwärts des SCR-Katalysators angeordneten ersten

Stickoxidsensor, einen stromabwärts des SCR-Katalysators an ^¬ geordneten zweiten Stickoxidsensor, einen stromaufwärts des SCR-Katalysators angeordneten Partikelfilter und eine strom- aufwärts des SCR-Katalysators angeordnete Harnstoffein ^¬ spritzvorrichtung aufweist. Das erfindungsgemäße Verfahren umfasst ein Bestimmen, das sich der Partikelfilter in einer Regenerationsphase befindet, ein Erhöhen der Abgasrückfüh ^¬ rungsrate während der Regenerationsphase des Partikelfilters, ein Unterbrechen der Harnstoffzufuhr durch die Harnstoffeinspritzungsvorrichtung während der Regenerationsphase des Partikelfilters, ein Ermitteln von ersten Stickoxidwerten aus den vom ersten Stickoxidsensor während der Regenerationsphase des Partikelfilters erzeugten ersten Stickoxidsignalen, ein Bestimmen, das die ersten Stickoxidwerte innerhalb eines ersten Stickoxidintervalls liegen, ein Ermitteln von zweiten Stickoxidwerten aus den vom zweiten Stickoxidsensor während der Regenerationsphase des Partikelfilters erzeugten zweiten Stickoxidsignalen, ein Bestimmen, das die zweiten Stickoxidwerte innerhalb eines zweiten Stickoxidintervalls liegen, und ein Anpassen der Kennlinie des ersten Stickoxidsensors mittels der zweiten Stickoxidwerte.

Durch das Bestimmen, dass die ersten Stickoxidwerte innerhalb eines ersten Stickoxidintervalls liegen, und durch das Be ^¬ stimmen, dass die zweiten Stickoxidwerte innerhalb eines zweiten Stickoxidintervalls liegen, wird überprüft, ob die jeweiligen aus den jeweiligen Signalen des ersten und zweiten Stickoxidsensors ermittelten Stickoxidwerte im Wesentlichen stabil sind. Anstelle der Überprüfung der Stabilität der Stickoxidwerte können aufgrund der im Wesentlichen linearen Verläufe der Kennlinien der Stickoxidsensoren auch direkt die jeweiligen Stickoxidsignale überprüft werden, ob diese innerhalb einem Intervall sind bzw. ob diese stabil sind.

In einer bevorzugten Ausgestaltung beschreibt das erste

Stickoxidintervall ein Intervall, das sich um einen aus den ersten Stickoxidwerten ermittelten ersten Mittelwert mit ±10 %, insbesondere ±5 %, erstreckt. Ferner beschreibt dabei das zweite Stickoxidintervall ein Intervall, das sich um einen aus den zweiten Stickoxidwerten ermittelten zweiten Mittelwert mit ±10 %, insbesondere ±5 %, erstreckt. In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weist die

Brennkraftmaschine ferner einen stromabwärts des

SCR-Katalysators angeordneten Ammoniaksensor auf. In dieser bevorzugten Ausgestaltung umfasst das erfindungsgemäße Verfahren ferner ein Erzeugen eines Ammoniaksignals mittels des Ammoniaksensors, ein Ermitteln eines Ammoniakwerts aus den vom Ammoniaksensor erzeugten Ammoniaksignal und ein Bestimmten, dass der ermittelte Ammoniakwert kleiner als ein vorbestimmter Ammoniakschwellenwert ist. Nur wenn bestimmt wird, dass der ermittelte Ammoniakwert kleiner als der vorbestimmte Ammoni ^¬ akschwellenwert ist, wird die Anpassung der Kennlinie des ersten Stickoxidsensors gemäß dem vorliegenden Verfahren durchgeführt. Im Umkehrschluss bedeutet dies, dass bei dem Bestimmen, dass der ermittelte Ammoniakwert größer als der vorbestimmte Ammoni- akschwellenwert ist, die Kennlinienadaption gemäß der vor ^¬ liegenden Erfindung nicht durchgeführt werden darf.

Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung beträgt der vorbestimmte Ammoniakschwellenwert ungefähr 5 ppm, insbesondere ungefähr 1 ppm.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung weist das erfindungsgemäße Verfahren ferner ein Ermitteln eines absoluten Änderungsgradienten der Ammoniaksignale und ein Bestimmen auf, dass der absolute Änderungsgradient der Ammoniaksignale un ^¬ terhalb eines vorbestimmten Ammoniakänderungsschwellenwert liegt .

Im Rahmen der vorliegenden Offenbarung beschreibt ein absoluter Änderungsgradient eine zeitliche Änderung der innerhalb eines vorbestimmten Zeitintervalls kurzzeitig hintereinander er- fassten Signale. Insbesondere kann der Änderungsgradient ein Indiz für stabile Werte bzw. Signale sein. Vorteilhafterweise wird bei der Anpassung der Kennlinie des ersten Stickoxidsensors die Zeitverzögerung zwischen dem Signal des ersten Stickoxidsensor und dem Signal des zweiten Stickoxidsensors berücksichtigt. In Abhängigkeit des Strömungs ^¬ verhaltens des Abgases, beispielsweise Strömungsgeschwindigkeit und/oder Strömungsweglänge zwischen dem ersten Stickoxidsensor und dem zweiten Stickoxidsensor, sind die eine Abgasprobe charakterisierenden Signale zwischen dem ersten Stickoxidsensor und dem zweiten Stickoxidsensor zeitlich versetzt. Vorzugsweise wird diesem zeitlichen Versatz Rechnung getragen und in der Anpassung berücksichtigt.

Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Auslasstrakt für eine Brennkraftmaschine mit Abgasrückführung offenbart, der einen SCR-Katalysator, einen stromaufwärts des SCR-Katalysators angeordneten Partikelfilter, insbesondere Diesel-Partikelfilter, einen stromaufwärts des SCR-Katalysators angeordneten ersten Stickoxidsensor, der dazu ausgebildet ist, ein den Stickoxidwert anzeigendes erstes Stickoxidsignal zu erzeugen, eine stromaufwärts des SCR-Katalysators angeordnete Harnstoffeinspritzvorrichtung, die dazu ausgebildet ist, eine vorbestimmte Harnstoffmenge einzuspritzen, einen stromabwärts des SCR-Katalysators angeordneten zweiten Stickoxidsensor, der dazu ausgebildet ist, ein den Stickoxidwert anzeigendes zweites Stickoxidsignal zu erzeugen, einen stromabwärts des SCR-Sensors angeordneten Ammoniaksensor, der dazu ausgebildet ist, ein den Ammoniakwert anzeigendes Ammoniaksignal zu erzeugen, und eine Steuereinheit aufweist, die dazu ausgebildet ist, das erste Stickoxidsignal, das zweite Stickoxidsignal und das Ammoni- aksignal zu empfangen und ein Verfahren gemäß der vorliegenden Offenbarung auszuführen.

Weitere Merkmale und Aufgaben der vorliegenden Erfindung werden dem Fachmann durch Betrachten der beiliegenden Zeichnungen ersichtlich, in denen:

Fig. 1 einen Teil eines beispielhaft offenbarten Auslass ^¬ trakts einer Brennkraftmaschine mit Abgasrückführung zeigt und Fig. 2 ein Flussdiagramm eines beispielhaften Verfahrens zur Anpassung der Kennlinie eines Stickoxidsensors gemäß der vorliegenden Offenbarung darstellt. Die Figur 1 zeigt schematisch einen Teil eines Auslasstrakts 10 einer Brennkraftmaschine (nicht näher dargestellt) . Der Aus ^¬ lasstrakt 10 weist einen SCR-Katalysator 20 auf, der dazu ausgebildet ist, eine chemische Reaktion durchzuführen, damit die Stickoxide im Abgas reduziert werden können. Stromaufwärts des SCR-Katalysators 20 ist ein Partikelfilter 30, bei ^¬ spielsweise ein Dieselpartikelfilter, angeordnet. In einer bevorzugten Ausgestaltung sind der SCR-Katalysator 20 und der Partikelfilter 30 in einer Bauteileinheit integriert. Strom ^¬ abwärts des SCR-Katalysators 20 sind ein Stickoxidsensor 22 und ein Ammoniaksensor 24 angeordnet, die dazu ausgebildet sind, entsprechende Signale zu erzeugen. Insbesondere ist der

Stickoxidsensor 22 dazu ausgebildet, ein einen Stickoxidwert anzeigendes Stickoxidsignal zu erzeugen. In ähnlicher Weise ist der Ammoniaksensor 24 dazu ausgebildet, ein einen Ammoniakwert anzeigendes Ammoniaksignal zu erzeugen.

Stromaufwärts des SCR-Katalysators 20 ist eine Harnstoffein- spritzvorrichtung 26 angeordnet, die dazu ausgebildet ist, zu vorbestimmten Zeitpunkten eine vorbestimmte Harnstoffmenge einzuspritzen. Die Harnstofflösung ist dazu ausgebildet, vom Abgas derart zersetzt zu werden, dass zumindest teilweise Ammoniak entsteht, welches in dem SCR-Katalysator 20 chemisch reagieren kann und somit die Stickoxide im Abgas reduzieren kann.

Gemäß der in der Fig. 1 dargestellten beispielhaften Ausgestaltung des Auslasstrakts 10 ist ferner ein weiterer Stickoxidsensor 32 stromaufwärts des Partikelfilters 20 vorgesehen, der dazu ausgebildet ist, ein einen Stickoxidewert anzeigendes weiteres Stickoxidsignal zu erzeugen. Eine Steuereinheit 40, die beispielsweise Bestandteil der Steuerung der Brennkraftmaschine sein kann, ist mit dem

Stickoxidsensor 22, dem Ammoniaksensor 24, der Harnstoffein- spritzvorrichtung 26 und dem weiteren Stickoxidsensor 32 verbunden und dazu ausgebildet, Signale von diesen Vorrichtungen zu empfangen bzw. an diese zur Steuerung derselben zu senden.

Beispielsweise ist die Steuerung 40 dazu ausgebildet, ein Verfahren gemäß der Fig. 2 auszuführen. Die Fig. 2 zeigt ein beispielhaftes Flussdiagramm eines Verfahrens zum Anpassen der Kennlinie eines Stickoxidsensors einer Brennkraftmaschine mit Abgasrückführung .

Das Verfahren startet am Schritt 200 und es wird am Schritt 210 bestimmt, dass sich der Partikelfilter 30 in einer Regenerationsphase befindet. Beispielsweise ist eine Regenerationsphase des Partikelfilters dann notwendig, wenn die Beladung des Partikelfilters einen vorbestimmten Schwellenwert, bei ^¬ spielsweise mehr als 90% der maximalen Beladung, überschreitet. Wenn am Schritt 210 bestimmt wird, dass sich der Partikelfilter 30 nicht in einer Regenerationsphase befindet, gelangt das Verfahren zum Schritt 270 und endet dort.

Wenn am Schritt 210 bestimmt wird, dass sich der Partikelfilter 30 in einer Regenerationsphase befindet, wird am Schritt 220 die Abgasrückführungsrate erhöht. Am folgenden Schritt 230 wird die Harnstoffzufuhr durch die Harnstoffeinspritzvorrichtung 26 unterbrochen. In einem anschließenden Schritt 240 werden aus den vom ersten Stickoxidsensor 32 ermittelten ersten Stick- oxidsignalen erste Stickoxidwerte ermittelt. Gleichzeitig werden am Schritt 240 aus den vom zweiten Stickoxidsensor 22 ermittelten zweiten Stickoxidsignalen zweite Stickoxidwerte ermittelt . An einem darauffolgenden Schritt 250 wird überprüft, ob die ersten bzw. zweiten Stickoxidwerte innerhalb eines ersten Stickoxidintervalls bzw. innerhalb eines zweiten Stickoxi ^¬ dintervalls liegen. Das heißt, dass bestimmt wird, ob die ersten bzw. zweiten Stickoxidsignale im Wesentlichen stabil sind. Wenn am Schritt 250 bestimmt wird, dass die ersten Stickoxidsignale nicht innerhalb des ersten Stickoxidintervalls liegen und/oder die zweiten Stickoxidsignale nicht innerhalb des zweiten Stickoxidintervalls liegen, gelangt das Verfahren zum Schritt 270, an dem es beendet wird.

Wenn jedoch am Schritt 250 bestimmt wird, dass sowohl die ersten Stickoxidsignale innerhalb des ersten Stickoxidintervalls liegen als auch die zweiten Stickoxidsignale innerhalb des zweiten Stickoxidintervalls liegen, erfolgt am Schritt 260 eine Anpassung der Kennlinie des ersten Stickoxidsensors 32 mittels der Stickoxidwerte des zweiten Stickoxidsensors 22.

Das Verfahren gemäß der Fig. 2 kann dahingehend erweitert werden, dass aus dem vom Ammoniaksensor 24 erzeugten Ammoniaksignal ein Ammoniakwert ermittelt wird. Daraufhin kann bestimmt werden, ob der ermittelte Ammoniakwert kleiner als ein vorbestimmter Ammoniakschwellenwert ist, beispielsweise ungefähr 5 ppm, insbesondere ungefähr 1 ppm.

Insbesondere ist es vorteilhaft, die Anpassung am Schritt 260 erst dann vorzunehmen, wenn bestimmt wird, dass die ermittelte Ammoniakmenge kleiner als der vorbestimmte Ammoniakschwel ^¬ lenwert ist. Das bedeutet im Umkehrschluss , dass eine solche Anpassung nicht stattfindet, wenn der Ammoniakwert größer als der vorbestimmte Ammoniakschwellenwert ist.

In ähnlicher Weise entfällt die oben dargelegte Anpassung der Kennlinie des ersten Stickoxidsensors 32 wenn bestimmt wird, dass zusätzlich oder alternativ zum Überschreiten des Ammoniakschwellenwerts ein absoluter Änderungsgradient der Ammoniak ^¬ signale des Ammoniaksensors einen vorbestimmten Ammoniakänderungsschwellenwert überschreitet .