用于机动车辆的排气处理系统的制作方法

本发明涉及一种用于机动车辆的排气处理系统和一种用于确定排气处理系统中的故障原因的方法。

背景技术：

在用于选择性催化还原(scr-selectivecatalyticreduction)的催化器中，根据法律必须监控催化器是否具备所要求的降低氮氧化物的能力。此外，必须监控排气系中的氮氧化物传感器是否正常地发挥作用。在技术上困难的是，如何区分有缺陷的催化器、有缺陷的氮氧化物传感器和用于还原剂的有缺陷的配量系统，因为在此出现相同的状况、例如较低的氮氧化物转化率。在柴油排气系中(该柴油排气系包括两个彼此相继的主动配量的催化器和三个氮氧化物传感器)这种挑战是特别大的。

技术实现要素：

本发明的目的在于以技术上简单的方式和方法并且以高准确度来确定排气处理系统中的故障原因。

根据第一方面，该目的通过一种用于机动车辆的排气处理系统来实现，所述排气处理系统具有：用于选择性催化还原的第一催化器；用于选择性催化还原的第二催化器；位于所述第一催化器之前的、用于检测第一氮氧化物值的第一氮氧化物传感器；位于所述第一与第二催化器之间的、用于检测第二氮氧化物值的第二氮氧化物传感器；位于所述第二催化器之后的、用于检测第三氮氧化物值的第三氮氧化物传感器；以及电子分析装置，其用于：基于所述第一和第二氮氧化物值来计算所述第一催化器的第一效率，基于所述第二和第三氮氧化物值来计算所述第二催化器的第二效率，并且基于所述第一和第三氮氧化物值来计算所述排气处理系统的总效率；以及用于基于分配矩阵来获取故障原因的故障确定单元，所述分配矩阵基于所述第一效率、所述第二效率以及所述总效率来分配故障原因。由此实现了技术上的优点，使得能够快速地、以简单的方式、并且可靠地获取排气处理系统的单独部件的可能故障原因或缺陷。排气处理系统的失效的部件可以容易地被识别出来。这些部件在此包括催化器或用于将含水的尿素溶液喷射到催化器中的喷射系统。

在排气处理系统的技术上有利的实施方式中，电子分析装置包括用于存储分配矩阵的数据存储器。由此例如实现了技术上的优点，使得能够持久地存储分配矩阵。

在排气处理系统的另一种技术上有利的实施方式中，电子分析装置包括用于更新分配矩阵的数据接口。由此例如实现了技术上的优点，使得在稍后的时刻能够进行改变和匹配。

在排气处理系统的另一种技术上有利的实施方式中，排气处理系统包括用于检测第一催化器的第一温度的第一温度传感器以及用于检测第二催化器的第二温度的第二温度传感器。由此例如实现了技术上的优点，从而获取用于获取故障原因的其他数据。

在排气处理系统的另一种技术上有利的实施方式中，电子分析装置被设计成用于附加地基于第一和第二温度来确定故障原因。由此例如实现了技术上的优点，使得能够更准确地识别排气处理系统的单独的有缺陷的部件。

在排气处理系统的另一种技术上有利的实施方式中，分配矩阵被用于基于第一和第二温度来确定故障原因。由此例如同样实现了技术上的优点，使得快速地并且以少的步骤来获取所述故障原因。

在排气处理系统的另一种技术上有利的实施方式中，电子分析装置是由数字电子电路或由软件模块构成的。由此例如实现了技术上的优点，使得能够快速地处理输出信息。

根据第二方面，该目的通过一种用于确定排气处理系统中的故障原因的方法来实现，所述方法具有以下步骤：检测位于用于选择性催化还原的第一催化器之前的第一氮氧化物值；检测位于用于选择性催化还原的所述第一催化器与所述第二催化器之间的第二氮氧化物值；检测位于用于选择性催化还原的所述第二催化器之后的第三氮氧化物值；基于所述第一和第二氮氧化物值来计算所述第一催化器的第一效率，基于所述第二和第三氮氧化物值来计算所述第二催化器的第二效率，并且基于所述第一和第三氮氧化物值来计算所述排气处理系统的总效率；并且基于分配矩阵来获取故障原因，所述分配矩阵基于第一效率、第二效率和总效率来分配故障原因。由此实现了与根据第一方面的排气处理系统相同的技术上的优点。

在该方法的一种技术上有利的实施方式中，附加地基于第一催化器和/或第二催化器的温度来确定故障原因。由此例如同样实现了技术上的优点，从而获取用于获取故障原因的其他数据。

在该方法的另一种技术上有利的实施方式中，将分配矩阵用于基于第一和第二温度来确定所述分配矩阵。由此例如同样实现了技术上的优点，使得快速地并且以少的步骤来获取所述故障原因。

在该方法的另一种技术上有利的实施方式中，经由数据接口来更新分配矩阵。由此例如实现了技术上的优点，使得在稍后的时刻能够进行改变和匹配。

附图说明

在附图中展示了本发明的多个实施例并且以下将对其进行更详细的说明。

附图示出：

图1示出了排气处理系统的示意图；

图2示出了用于获取故障原因的分配矩阵；以及

图3示出了用于确定排气处理系统中的故障原因的方法的框图。

具体实施方式

图1示出了排气处理系统100的示意图。排气处理系统100被集成在车辆的柴油排气系109中并用于清洁排气。排气处理系统100包括用于选择性催化还原的第一催化器101-1和用于选择性催化还原的第二催化器101-2。这两个催化器101-1和101-2相继地布置在柴油排气系109中，使得能够执行用于排气的双重选择性催化反应。

通过选择性催化还原，排气中的氮氧化物nox被还原。为此目的，使用含水的尿素溶液。尿素溶液以配量的方式被喷射器喷射到具有系统压力的排气流中。在钛涂层的scr催化器中，氨从170度的排气温度开始将一氧化氮和二氧化氮还原为氮气和水蒸气。

催化器101-1和101-2上的化学反应是选择性的，使得优选还原氮氧化物no、no2，而将二氧化硫氧化为三氧化硫等不期望的副反应在很大程度上得到抑制。

为确定排气处理前后的氮氧化物值，排气处理系统100包括多个氮氧化物传感器103-1、...、103-3。氮氧化物传感器103-1、...、103-3包括例如陶瓷的金属氧化物，所述金属氧化物可以承受排气流中的温度。氮氧化物传感器103-1、...、103-3获取排气流中的氮氧化物值、例如no值或no2值。

第一氮氧化物传感器103-1布置在第一催化器101-1的前方，并用于检测排气处理之前排气流中的第一氮氧化物值nox-1。第二氮氧化物传感器103-2布置在第一与第二催化器101-1和101-2之间，并用于检测催化器101-1和101-2之间的排气流中的第二氮氧化物值nox-2。第三氮氧化物传感器103-3布置在第二催化器101-2之后，并用于检测在由排气处理系统100处理之后排气流中的第三氮氧化物值nox-3。

氮氧化物传感器103-1、...、103-3经由数据线电连接到电子分析装置105，使得可以将所测量的氮氧化物值传输给该电子分析装置。电子分析装置105分析氮氧化物值并用于确定可能的故障原因。为此，电子分析装置105可以计算第一催化器101-1的效率、第二催化器101-2的效率、或排气处理系统100的总效率。

例如，可以通过将第一氮氧化物值除以第二氮氧化物值来获取第一催化器101-1的效率。例如，可以通过将第二氮氧化物值除以第三氮氧化物值来获取第二催化器101-2的效率。例如，可以通过将第一氮氧化物值除以第三氮氧化物值来获取排气处理系统100的总效率。电子分析装置105例如是由数字电子电路或软件模块构成的。

分析装置105包括电子用于基于分配矩阵200来获取故障原因的故障确定单元113。电子故障确定单元113例如同样是由数字电子电路或软件模块构成的。

此外，分析装置105包括数据接口115，经由该数据接口可以改变或更新所存储的分配矩阵。数据接口115例如是诸如wlan接口或gsm接口等无线接口或诸如can总线等有线接口。

此外，排气处理系统100包括用于检测第一催化器101-1的第一温度的第一温度传感器107-1和用于检测第二催化器101-2的第二温度的第二温度传感器107-2。温度传感器107-1和107-2是提供电信号作为温度的度量的电子部件。温度传感器107-1和107-2也经由数据线电连接到电子分析装置105，从而可以将测量的温度值传输给该电子分析装置。

除了氮氧化物值之外，还可以分析催化器101-1和101-2的温度以获取故障原因。为此目的，借助于分配矩阵来获取故障原因，所述分配矩阵将故障原因分配给相应的氮氧化物值和温度值。

分配矩阵例如存储在电子分析装置105内的诸如rom存储器或闪存存储器等电子数据存储器中。通过用于数据处理的处理器，可以处理分配矩阵以及氮氧化物值和温度值。以这种方式，可以获取排气处理系统100内的相应故障原因。

图2示出了用于获取故障原因的可能的分配矩阵200(指纹矩阵)。分配矩阵200基于第一催化器1011、第二催化器101-2和整个排气处理系统100的相应效率以及第一催化器101-1和第二催化器101-2的温度来分配相应的故障原因。因此可以基于分配矩阵200来获取：当已知了第一催化器101-1、第二催化器101-2和排气处理系统的效率以及第一催化器101-1和第二催化器101-2的温度时，存在哪种故障原因。通过分配矩阵200，可以基于相应的效率和温度以简单且快速的方式来获取排气处理系统100的单独的有缺陷的部件。

例如，如果第一催化器101-1的效率和温度高、第二催化器101-2的效率和温度高、且排气处理系统100的总效率高，则排气处理系统100处于正常的状态(ok)。

与之相反，如果第一催化器101-1在高温下效率低、且第二催化器101-2的效率和温度高、且排气处理系统100的总效率高，则催化器101-1是有缺陷的。

借助于分配矩阵200，可以针对排气处理系统100的所有工作状态下获取对应的故障原因。通过使用分配矩阵200，可以以简单且快速的方式可靠地获取故障原因。

图3示出了用于确定排气处理系统100中的故障原因的方法的框图。该方法包括：第一步骤s101，检测位于用于选择性催化还原的第一催化器101-1之前的第一氮氧化物值nox-1；步骤s102，检测位于用于选择性催化还原的第一催化器101-1与第二催化器101-2之间的第二氮氧化物值nox-2；以及步骤s103，检测s103位于用于选择性催化还原的第二催化器101-1之后的第三氮氧化物值nox-2。随后，在步骤s104中，基于第一和第二氮氧化物值来计算第一催化器的第一效率，基于第二和第三氮氧化物值来计算第二催化器的第二效率，并且基于第一和第三氮氧化物值来计算排气处理系统的总效率。在步骤s105中，基于分配矩阵来获取故障原因，所述分配矩阵基于第一效率、第二效率和总效率来分配故障原因。

通过在各种条件(例如催化器的温度)下确定第一和第二催化器101-1和101-2的效率，收集了可以更准确地确定故障原因的输出信息。

特别地，所述条件是优选的，其中：

-第一和第二催化器101-1和101-2都处于工作温度，

-第一和第二催化器101-1和101-2都低于工作温度，

-仅第一催化器101-1处于工作温度，或

-仅第二催化器101-2处于工作温度。

通过这样收集的输出信息，可以借助于分配矩阵200来确定故障源。

利用分配矩阵，以便借助于第一催化器101-1的效率、第二催化器101-2的效率、以及排气处理系统100的总效率来确定故障源。另外，确定第一催化器101-1的工作温度和第二催化器101-2的工作温度。监控单独的催化器和整个排气处理系统的nox转化率，以便收集分配矩阵的输出信息。

结合本发明的单个实施方式阐述和示出的所有特征均能够以不同的组合在发明的主题中提出，以便同时实现其有利的作用。

所有方法步骤都能够通过适合执行各方法步骤的装置来实施。所有由本主题的特征实施的功能都可以是方法的方法步骤。

本发明的保护范围通过权利要求给出并且不限于在说明书中阐述或附图示出的特征。

附图标记清单

100排气处理系统

101催化器

103氮氧化物传感器

105分析装置

107温度传感器

109柴油机排气系

111数据存储器

113故障确定单元

115数据接口

200分配矩阵