本发明涉及一种用于对scr催化器进行监控的方法。此外，本发明涉及一种计算机程序，该计算机程序在其在计算器上运行时执行所述方法的每个步骤，并且涉及一种机器可读的存储介质，该机器可读的存储介质保存着所述计算机程序。最后，本发明涉及一种电子的控制器，该电子的控制器被设立用于执行所述按本发明的方法。
背景技术：
目前为了使机动车的废气中的氮氧化物（nox）还原而尤其使用scr催化器（selectivecatalyticreduction（选择性催化还原））。在此，处于scr催化器表面上的氮氧化物分子在存在作为还原剂的氨（nh3）时被还原成元素的氮。所述还原剂以尿素-水-溶液的形式来提供并且通过处于所述scr催化器上游的配量模块来喷射到排气系中，其中从所述尿素-水-溶液中分裂出（abspalten）氨，所述尿素-水-溶液在商业上也作为
现今所熟知的scr催化器在其催化器表面上储存着氨。储存能力决定性地取决于所述催化器表面的温度并且在温度上升时减小。越多的氨被结合在所述催化器表面上并且供还原所用，氮氧化物转换率就越高。只要所述scr催化器的储存能力没有得到充分利用，那就储存过量地配入的还原剂。
而如果所述配量单元提供比对于在废气中存在的氮氧化物的完全的还原来说所必需的更少的还原剂，则由于所述氮氧化物的、继续在所述催化器表面上进行的还原而降低氨装填水平。
在对于与排放相关的构件的诊断的领域内，更为严峻的法律在车载诊断（obd）的范围内要求对所有废气后处理组件以及所使用的传感装置就其功能能力进行监控。为了遵守用于氮氧化物（nox）的极限值，在使用scr催化器时必须保证其功能能力。因此，所述监控功能必须保证，可靠地识别出由于所述scr催化器的老化或者损坏而引起的scr功能性的太大的减退。
从de102012201749a1中公开了一种用于对scr催化器进行监控的方法。为了诊断目的，要进行还原剂的超过化学计量的配量、也就是剂量过多的配量，并且根据至少一个取决于所述scr催化器的氮氧化物转换率的特征值来推断出所述scr催化器的储存能力。在此，在进行超过化学计量的配量之前实施调节阶段，用于设定能够预先给定的运行点。在所述调节阶段中，能够进行所述还原剂的低于化学计量的配量、也就是剂量不足的配量。
技术实现要素：
在用于对scr催化器进行监控的方法中，为了诊断目的，将还原剂超过化学计量地配量、也就是剂量过多地配量到所述scr催化器中。而后，根据至少一个取决于所述scr催化器的氮氧化物转换率的特征值来推断出所述scr催化器的储存能力。为了设定能够预先给定的运行点，在超过化学计量地配量还原剂之前实施调节阶段。尤其在这里比如通过对于所述还原剂的低于化学计量的配量、也就是剂量不足的配量来降低所述scr催化器的氨装填水平。所述能够预先给定的运行点而后比如能够通过取决于氨装填水平的氮氧化物转换率来获知。越精确地获知所述运行点，就能够越可靠地对所述scr催化器进行监控。对于变得越小的氨装填水平来说，其公差降低，从而能够更加精确地获知所述能够预先给定的运行点。不过如果所述氨装填水平太低，则由于同样下降的氮氧化物转换率而没有完全通过所述scr来使所述氮氧化物还原，从而必定预料更高的氮氧化物排放。
对于这种方法来说，重要的是，根据置信系数来调节所述调节阶段。所述置信系数表明，有多精确地知道实际上的氨装填水平，也就是实际上的氨装填水平有多好地与当前所建模的氨装填水平相一致。换句话说，所述置信系数代表着用于对当前所建模的氨装填水平的“信任”的尺度。所述置信系数优选取处于零与一之间的数值，其中“一”对应于实际上的氨装填水平与当前所建模的氨装填水平之间的高的一致性。
如前面所解释的一样，对于变得更小的氨装填水平来说其公差减小，从而越来越精确地知道所述氨装填水平。相应地，能够假设，对于变得更小的氨装填水平来说所述置信系数则提高。所述置信系数防止：在已经充分地知道所述氨装填水平时在调节阶段中不适当地改变、尤其是不必要地剧烈地降低所述氨装填水平。
按照一个方面，能够根据所述置信系数来改变在所述调节阶段的期间所实施的对于所述还原剂的低于化学计量的配量。尤其，如果所述置信系数接近于一，则所述还原剂的配量质量能够更高，因此精确地知道所述氨装填水平。由此防止：剂量不足的配量过分剧烈并且由此所述氨装填水平不利地变小。
按照另一个方面，能够以特别简单的方式通过所述置信系数来调节所述调节阶段，方法是：如果所述置信系数或者其梯度高于能够预先给定的第一阈值，则禁止所述调节阶段，并且如果所述置信系数低于所述能够预先给定的第一阈值，则释放所述调节阶段。如果禁止所述调节阶段，则能够直接用对于所述还原剂的超过化学计量的配量来继续进行对于所述scr催化器的监控。因此，借助于所述第一阈值来实现这一点：如果充分知道所述氨装填水平，那么所述氨装填水平就没有得到进一步的变化、尤其没有得到降低。
优选以滞后的形式设置了所述第一阈值。因此，对所述置信系数低于所述第一阈值的情况来说为所述第一阈值设置了更小的数值，并且对所述置信系数高于所述第一阈值的情况来说设置了更大的数值。
有利地通过子置信系数的相乘来计算所述置信系数。所述子置信系数反映了对所述氨装填水平的不同的影响系数并且能够按照其相关性来划分为至少三个类别。
这样的子置信系数一方面可能取决于所述scr催化器的温度。对于更高的温度来说，所述scr催化器的储存能力降低并且由此所述氨装填水平也降低。在这种情况下，能够在所述scr催化器的温度更高时将所述子置信系数置于更高的数值上。
其次，这样的子置信系数可能取决于所述还原剂的配量质量。尤其在持久的剂量不足的配量时，能够认为所述氨装填水平明显地变小。在这种情况下，同样能够将所述子置信系数置于更高的数值上。
其三，这样的子置信系数可能取决于布置在所述scr催化器上游的氮氧化物传感器的氮氧化物信号。在此，能够直接考虑到所述氮氧化物传感器的影响、比如在氮氧化物浓度太低时进行的有错误的测量或者考虑到不进行测量。另一方面，不断地变换的运行条件以及随之出现的剧烈背离（ausschlagend）的氮氧化物信号可能负面地影响到所建模的氨装填水平。在这些情况中，所述置信系数下降。
如果所述氨装填水平低于第二阈值，也就是说在所述scr催化器中存在很少的氨，则能够在装填所述scr催化器之后在预先给定的时间间隔里不变地保持所述置信系数。这一点也于是能够进行，如果使排气系中的柴油颗粒过滤器再生。能够在所述能够预先给定的时间间隔里容忍（hinnehmen）由于在装填时的公差引起的误差，因为前面所提到的事件用于良好的公差状况。由此，能够至少在这个能够预先给定的时间间隔里执行对于所述scr催化器的监控。
优选能够对所述置信系数进行滤波。所述滤波一方面能够通过低通滤波器来进行，另一方面所述滤波能够借助于所述scr催化器上游的氮氧化物质量来加权。
所述计算机程序被设立尤其在其在计算器或者控制器上被执行时实施所述方法的每个步骤。能够在传统的电子的控制器中实施所述方法，而不必对其进行结构上的改动。为此，所述计算机程序保存在机器可读的存储介质上。
通过将所述计算机程序装载到传统的电子的控制器上，来得到所述电子的控制器，所述电子的控制器被设立实施对于所述scr催化器的监控。
附图说明
本发明的实施例在附图中示出并且以下描述中进行详细解释。
图1a示出了在实施按本发明的对于像新的一样的scr催化器的监控的一种实施方式时布置在scr催化器下游的氮氧化物传感器的总和信号与所述scr催化器的氨装填水平之间的关联的示意图。
图1b示出了在实施按本发明的对于老化的scr催化器的监控的一种实施方式时布置在所述scr催化器下游的氮氧化物传感器的总和信号与所述scr催化器的氨装填水平之间的关联的示意图。
图2以一张图表示出了所述氨装填水平与温度的相关性以及所述按本发明的方法的一种实施方式的三个运行点。
图3以一张图表示出了所述氨装填水平与温度的相关性以及所述按本发明的方法的一种实施方式的另外三个运行点。
图4以一张图表按照所述按本发明的方法的一种实施方式在上面的部分中示出了所述scr催化器的温度的时间上的走向、在当中的部分中示出了所建模的氨装填水平的时间上的走向并且在下面的部分中示出了置信系数的时间上的走向。
图5示出了按照所述按本发明的方法的第一种实施例用于获知所述置信系数的流程图。
图6示出了按照所述按本发明的方法的第二种实施例用于获知所述置信系数的流程图。
图7示出了按照所述按本发明的方法的第三种实施例用于获知所述置信系数的流程图。
具体实施方式
图1a和1b示出了由布置在scr催化器下游的氮氧化物传感器的氮氧化物nox和氨nh3构成的总和信号s与所述scr催化器的氨装填水平fnh3之间的关联。图1a示出了按本发明的、对于像新的一样的scr催化器的监控的一种实施例，而图1b则示出了按本发明的、对于老化的scr催化器的监控的一种实施例。在这两种情况中，在监控时确定一个起点10。随后在调节阶段的期间用对于用于所述scr催化器的还原剂的低于化学计量的配量来进行剂量不足的配量11，从而将所述氨装填水平fnh3降低到能够预先给定的运行点12。为了进行精确的监控，应该尽可能精确地知道所述氨装填水平fnh3，所述运行点12处于所述氨装填水平fnh3上。如下面所说明那样，适用这一点：所述氨装填水平fnh3越小，就越精确地知道所述氨装填水平fnh3，如果nox+nh3随着氨装填水平的下降而上升。从这个运行点12开始，用对于所述还原剂的高于化学计量的配量进行剂量过多的配量13，使得所述氨装填水平fnh3又升高，直至其在图1a中到达第一终点14并且在图1b中到达第二终点15。所述第一终点14在图1a中处于最小的总和信号s的范围中。从中得出以下结论：所述scr催化器能够储存足够的氨nh3并且因此像新的一样。在图1b中，在到达所述第二终点15之前所述总和信号s已经上升。与此相比，图1a的总和信号在这里作为虚线来示出。将第二终点15与下述一个点之间的、在所述总和信号s中的差别16用作用于所述监控的特征值，在所述那个点处所述氨装填水平fnh3又通过所述起点10。
图2和3分别以一张图表示出所述氨装填水平fnh3、准确地说最大的氨装填水平fnh3max及目标-氨装填水平fnh3soll与所述scr催化器的温度t的相关性。在图2中额外地示出了三个运行点1、2和3。在所述第一运行点1上，与所述scr催化器相连接的内燃机仅仅经受轻微的负荷，因而所述温度t是低的。所述scr催化器的最大的氨装填水平fnh3max反比例地取决于所述温度t，使得不仅所述scr催化器的最大的氨装填水平fnh3max而且所述目标-氨装填水平fnh3soll都处于高的范围内。在所述第二运行点2上，所述内燃机比如在高速公路行驶的期间经受剧烈的负荷，并且所述温度t剧烈地上升。相应地，所述最大的氨装填水平fnh3max和所述目标-氨装填水平fnh3soll处于低的范围内。所述最大的氨装填水平fnh3max限制所述氨装填水平fnh3，因而所述氨装填水平fnh3因此还只能在小的范围内浮动并且因此能够非常精确地为人所知。在所述第三运行点3上，所述内燃机又经受轻微的负荷，因而所述温度t又下降并且所述最大的氨装填水平fnh3max和所述目标-氨装填水平fnh3soll又上升。所述第三运行点3在此明显地比所述第一运行点1更靠近所述目标-氨装填水平fnh3soll。这通过以下方式来实现：以高的精确度知道所述第二运行点2并且在接下来装填所述scr催化器时能够比所述第一运行点1更加精确地操控所述第三运行点3。
在图3中示出了另外三个运行点4、5和6。所述第四运行点4代表着具有化学计量的配量的正常运行。从那里开始，在所述第五运行点5中根据对所述内燃机的要求来执行剂量不足的配量。在图3中，额外地为所述scr催化器的、50%的效率示出了所述氨装填水平fnh3mod，所述氨装填水平fnh3mod接近于所述第五运行点5上的氨装填水平fnh3。由于所述低的氨装填水平fnh3，在所述第五运行点5中同样精确地知道所述氨装填水平fnh3。出现所述第六运行点6，如果又返回转换到正常运行，并且所述第六运行点比所述第四运行点4更靠近所述目标-氨装填水平fnh3soll。
图4以一张图表按照所述按本发明的方法的一种实施方式在上面的部分中示出了所述scr催化器的温度t的走向、在当中的部分中示出了所建模的氨装填水平fnh3mod包括其公差30的走向并且在下面的部分中示出了置信系数v的走向。此外，绘入了图2的三个运行点1、2和3。在围绕着所述第一运行点1的第一范围21中，比如在公路上行驶的期间所述内燃机仅仅经受轻微的负荷。在这个第一范围21中，所述温度t低于400℃，相应地所述scr催化器的最大的氨装填水平fnh3max是高的，从而为所建模的氨装填水平fnh3mod同样假设高的数值。如已经解释的那样，从中得出这一点：用于所建模的氨-滑移fnh3的公差30相应地大，因为没有精确地知道所述氨装填水平fnh3。这个事实也又反映在所述置信系数v中，该置信系数接近于零。在围绕着所述第二运行点2的第二范围21中，比如在高速公路行驶的期间，所述内燃机经受剧烈的负荷。在这个第二范围22中，所述温度t剧烈地上升并且始终超过400℃。与图2相类似，由此所建模的氨装填水平fnh3mod下降到低于第二阈值s2。如已经解释的那样，所述氨装填水平fnh3被所述最大的氨装填水平fnh3max所限制，使得用于所建模的氨装填水平fnh3mod的公差30变得更小并且精确地知道所述氨装填水平fnh3。
相应地，所述置信系数上升到接近于1的数值并且在此超过第一阈值s1。在这种简单的实施方式中，在监控所述scr催化器时禁止所述调节阶段并且随之禁止所述剂量不足的配量11。关于图1，将所述起点10选择作为下述运行点-从该运行点开始进行剂量过多的配量13，因为足够精确地知道这个起点。
在图4中的、围绕着所述第一运行点1的第三范围23中，所述内燃机又经受轻微的负荷。关于所述温度t、所建模的氨装填水平fnh3mod以及其公差30，适用用于所述第一范围21的描述。因为从清楚地知道的nh3装填水平开始来形成装填水平，所以待预料的公差首先保持得低，因而所述置信系数v首先比在所述第一范围21中高。在一种作为替代方案的实施例中，将所述置信系数v保持用于预先给定的时间th。在这个时间th期间从其开始，所述公差30足够小，用于足够精确地知道所述氨装填水平fnh3。
图5、6和7分别按照所述按本发明的方法的第一种、第二种或者第三种实施例示出了用于获知所述置信系数的流程图。在此，作为基础，将子置信系数tv1到tv9彼此相乘40，用于得到粗略的置信系数vroh，并且随后对其进行滤波。
下面列出子置信系数tv1到tv3，所述子置信系数tv1到tv3提高所述置信系数v：
第一子置信系数tv1涉及所述scr催化器的温度t。如已经解释的那样，对于更高的温度t来说，所述氨装填水平fnh3降低，这引起更高的第一子置信系数tv1。在此，也在计算所述第一子置信系数tv1之前对所述温度t的走向加以考虑。
第二子置信系数tv2涉及与所述scr催化器处于连接之中的颗粒过滤器，准确地说涉及其的再生。在所述颗粒过滤器的再生的期间，所述scr催化器中的温度t很高，因而所述第二子置信系数tv2同样是高的。作为用于计算所述子置信系数tv2的输入参量，要使用所述颗粒过滤器dpf的再生的状态和所述温度t。
如果限制所述配量数量mdos，因此执行所述剂量不足的配量，那就如在关于图3的描述中已经解释的那样，降低氨装填水平fnh3。除了配量数量mdos之外，为了计算第三子置信系数tv3，要对所建模的氨装填水平fnh3mod和目标-氨装填水平fnh3soll进行分析。
下面列出子置信系数tv4到tv9，所述子置信系数tv4到tv9降低所述置信系数v：
第四子置信系数tv4与所述第一子置信系数tv1相类似涉及所述温度t。如果说所述温度t在更长的时间间隔里处于低的范围内，则所述公差30就相加。
第五子置信系数tv4涉及所述温度t的梯度gt。如果所述温度t明显地变化，那么所述氨装填水平fnh3也太过剧烈地波动，因而能够将其视为已知。
第六子置信系数tv6和第七子置信系数tv7涉及氮氧化物传感器。所述第六子置信系数tv6在此又反映所述传感器的无效的信号s，并且所述第七子置信系数tv7涉及由于太低的氮氧化物浓度cnox而通过所述信号s引起的更高的公差。在另一种实施方式中，能够取代所述氮氧化物浓度cnox来使用氮氧化物质量流。
第八子置信系数tv8涉及所述氮氧化物浓度cnox的梯度gnox。如果所述氮氧化物浓度cnox比如由于动态的行驶方式而明显地变化，则助长了对于所建模的氨装填水平fnh3mod的有错误的计算。在这里，在另一种实施方式中也能够取代所述氮氧化物浓度cnox而使用所述氮氧化物质量流。
第九子置信系数tv9涉及一种消耗系数vbf，该消耗系数作为由所配入的氨质量和参与scr的氨质量构成的商数来计算。高的消耗系数vbf引起低的第九子置信系数tv9。
除了所示出的子置信系数tv1到tv9之外，也能够设置另外的子置信系数。
在图5的流程图中将所有子置信系数tv1到tv9一起相乘40，用于计算所述粗略的置信系数vroh。随后通过低通对这个粗略的置信系数vroh进行滤波40，并且就这样得到经过滤波的置信系数vfil。将这个数值与所述阈值s1进行比较，用于禁止或者释放预调节（vorkonditionierung）。
在另一种按照图6的实施例中，借助于通过所述scr催化器上游的氮氧化物浓度cnox来加权的滤波器来对所述粗略的置信系数vroh进行滤波50。在另一种实施方式中，能够取代所述氮氧化物浓度cnox而使用所述氮氧化物质量流。所述子置信系数tv1到tv9对应于图5的子置信系数。一方面对所述氮氧化物浓度cnox进行积分51，另一方面将所述粗略的置信系数vroh与所述氮氧化物浓度cnox相乘，并且同样对述结果进行积分52。将所述二个积分51和52的结果除以彼此53。由此得到通过所述scr催化器上游的氮氧化物浓度cnox来加权的置信系数vgew。如果所积分的氮氧化物数值在查询54中低于第三阈值s3，则将经过加权的置信系数vgew用作经过滤波的置信系数vfil。而如果所积分的氮氧化物最大值超过所述第三阈值s3，则将所述经过加权的置信系数vgew比如以经过指数加权的平均值的形式作为新的结果来转交给离散的滤波器55。同时将所述积分51和52复位并且从前面开始所述积分。在一种作为替代方案的实施例中，能够在所述积分之前向上限制所述nox原始值（浓度或者质量流），用于未过度地对所述scr催化器上游的、具有高的nox的运行点进行加权。
在不取决于所述滤波的种类的情况下，也能够取代绝对的阈值s1而对所述置信系数v的梯度进行评估，用于禁止或者释放所述预调节。
在图7中示出了对于所述置信系数v的一种备选的计算。在此要分开地对提高所述置信系数的子置信系数tv1到tv3和降低所述置信系数v的子置信系数tv4到tv9进行观察。将提高所述置信系数的子置信系数tv1和tv3与增量数值60相乘61，所述增量数值代表着在提高所述置信系数v时所使用的步距（schrittweite）。将降低所述置信系数v的子置信系数tv4和tv9分开地与减量数值62并且与系数“-1”相乘63，所述减量数值代表着在降低所述置信系数v时所使用的步距。所述步距60和62能够相同或者不同。此外，能够根据另一个参量、比如当前的nox浓度来确定所述步距。而后将所述两个相乘61和63的结果相加64，用于得到所述粗略的置信系数vroh。额外地如在前面所描述的实施例中所描述的那样，对所述粗略的置信系数vroh进行滤波65，从中得到所述经过滤波的置信系数vfil。
按照本发明的一种实施例，而后使用所述经过滤波的置信系数vfil，用于在对所述scr催化器进行监控时调节所述调节阶段。因为与按照图5和6的相乘的变型方案相比所述加法64不局限于0与1之间的数值，所以在这里取代绝对的阈值而对梯度进行的评估特别有意义。
如果以如下方式复原（zurückführen）所述当前的粗略的置信系数vroh，使得所述系数tv1到tv9取决于这个数值，那就能够将所述粗略的置信系数vroh局限于一种间隔。在这种情况下，绝对的阈值s1也是有意义的。