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DE102017111232B4 - Method for real-time detection of deposits in combustion engines with AGN systems - Google Patents

Method for real-time detection of deposits in combustion engines with AGN systems Download PDF

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DE102017111232B4
DE102017111232B4 DE102017111232.4A DE102017111232A DE102017111232B4 DE 102017111232 B4 DE102017111232 B4 DE 102017111232B4 DE 102017111232 A DE102017111232 A DE 102017111232A DE 102017111232 B4 DE102017111232 B4 DE 102017111232B4
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deposit
image
deposits
designed
reducing agent
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Dieter Rothe
Stephan Schraml
Herbert Albert
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MAN Truck and Bus SE
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Abstract

Vorrichtung (10) zur Erfassung von Ablagerungen in einem Abgastrakt eines Verbrennungsmotors, aufweisend:
eine Abgasleitung (12);
eine Bildaufnahmeeinheit (16), die zum Aufnehmen einer in der Abgasleitung (12) vorgesehenen Oberfläche (12A, 24A) angeordnet ist, wobei die Bildaufnahmeeinheit (16) dazu ausgebildet ist, eine Aufnahme der Oberfläche (12A, 24A) zu erfassen und auszugeben; und
eine Bildverarbeitungseinheit (18), die dazu ausgebildet ist, die von der Bildaufnahmeeinheit (16) ausgegebene Aufnahme zu empfangen und zur Überprüfung auf eine auf der Oberfläche (12A; 24A) befindliche Ablagerung zu verarbeiten,
wobei die Vorrichtung (10) ferner ein Bauteil (24) aufweist, das in der Abgasleitung (12) angeordnet ist, wobei die Bildaufnahmeeinheit (16) zur Aufnahme einer Oberfläche (24A) des Bauteils (24) angeordnet ist und wobei das Bauteil (24) eigens als Prüfkörper vorgesehen ist, wobei der Prüfkörper ein Störelement für eine Abgasströmung in der Abgasleitung (12) ausbildet und vorzugsweise bezüglich einer Strömungsrichtung in der Abgasleitung (12) geneigt angeordnet ist, insbesondere in einem Winkel von 90° zu der Strömungsrichtung.

Figure DE102017111232B4_0000
Device (10) for detecting deposits in an exhaust tract of an internal combustion engine, comprising:
an exhaust pipe (12);
an image recording unit (16) arranged to record a surface (12A, 24A) provided in the exhaust line (12), wherein the image recording unit (16) is designed to capture and output a recording of the surface (12A, 24A); and
an image processing unit (18) which is designed to receive the image output by the image recording unit (16) and to process it for checking for a deposit on the surface (12A; 24A),
wherein the device (10) further comprises a component (24) which is arranged in the exhaust line (12), wherein the image recording unit (16) is arranged to record a surface (24A) of the component (24) and wherein the component (24) is specifically provided as a test body, wherein the test body forms a disturbance element for an exhaust gas flow in the exhaust line (12) and is preferably arranged inclined with respect to a flow direction in the exhaust line (12), in particular at an angle of 90° to the flow direction.
Figure DE102017111232B4_0000

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Erfassung von Ablagerungen in einem Abgastrakt eines Verbrennungsmotors, einen Prüfstand mit einer Vorrichtung zur Erfassung von Ablagerungen, ein Kraftfahrzeug mit einer Vorrichtung zur Erfassung von Ablagerungen und ein Verfahren zur Erfassung von Ablagerungen.The invention relates to a device for detecting deposits in an exhaust tract of an internal combustion engine, a test bench with a device for detecting deposits, a motor vehicle with a device for detecting deposits and a method for detecting deposits.

Dieselmotoren können zur Verringerung der ausgestoßenen Stickoxide ein im Abgastrakt installiertes System zur selektiven katalytischen Reduktion (engl. SCR „selective catalytic reduction“) aufweisen. Ein SCR-System umfasst einen Reduktionsmittelinjektor, der ein Reduktionsmittel, zum Beispiel eine wässrige Harnstofflösung, in eine Abgasleitung einspritzt. Das Reduktionsmittel verdampft im heißen Abgas und kann die Stickoxide mit Hilfe eines Katalysators reduzieren.To reduce the nitrogen oxides emitted, diesel engines can have a selective catalytic reduction (SCR) system installed in the exhaust system. An SCR system includes a reducing agent injector that injects a reducing agent, such as an aqueous urea solution, into an exhaust line. The reducing agent evaporates in the hot exhaust gas and can reduce the nitrogen oxides with the help of a catalyst.

Unter bestimmten Bedingungen, zum Beispiel niedrigen Abgastemperaturen, kann es vorkommen, dass das Reduktionsmittel nicht vollständig verdampft. Als eine Folge können sich Reduktionsmittelablagerungen in der Abgasleitung bilden. Derartige Reduktionsmittelablagerungen können sich beispielsweise an den Wänden in der Abgasleitung oder an Bauteilen, die in der Abgasleitung installiert sind, anheften. Dies kann die jeweilige Funktion des Bauteils beeinträchtigen. Zudem wird nicht verdampftes Reduktionsmittel nicht zur Stickoxidumwandlung verwendet und verringert somit die Effizienz des Systems. Zusätzlich können die Ablagerungen große Ausmaße, bis hin zur Verstopfung der Abgasleitung, annehmenUnder certain conditions, such as low exhaust gas temperatures, it may happen that the reducing agent does not evaporate completely. As a result, reducing agent deposits can form in the exhaust line. Such reducing agent deposits can, for example, adhere to the walls in the exhaust line or to components installed in the exhaust line. This can impair the respective function of the component. In addition, non-evaporated reducing agent is not used to convert nitrogen oxides and thus reduces the efficiency of the system. In addition, the deposits can reach large dimensions, even to the point of clogging the exhaust line.

Die DE 10 2008 018 063 A1 offenbart ein Verfahren zum Verbessern der Leistung einer Abgasnachbehandlungsanlage eines Fahrzeugs. Das Verfahren umfasst das Schätzen einer Harnstoffablagerungsansammlung in dem SCR-Katalysator, um Steuerzeiten zum Regenerieren des SCR-Katalysators zum Entfernen der Harnstoffablagerungsansammlung zu ermitteln.The EN 10 2008 018 063 A1 discloses a method for improving the performance of an exhaust aftertreatment system of a vehicle. The method includes estimating a urea deposit accumulation in the SCR catalyst to determine timing for regenerating the SCR catalyst to remove the urea deposit accumulation.

Die WO 2015/ 150 498 A1 offenbart eine Vorrichtung zum Erfassen von Harnstoffablagerungen in einem Abgasrohr einer Brennkraftmaschine. Die Vorrichtung umfasst mindestens einen Strahlungsempfänger, der im Gebrauch innerhalb der Abgasleitung stromabwärts der Reduktionsmitteldüse angeordnet ist. Die Vorrichtung umfasst ferner eine elektronische Steuereinheit in Kommunikation mit dem Strahlungsempfänger. Der Strahlungsempfänger kommuniziert Strahlungsdaten an die Steuereinheit, die der Steuereinheit ermöglichen, festzustellen, ob sich Ablagerungen innerhalb der Abgasleitung gebildet haben.WO 2015/150 498 A1 discloses a device for detecting urea deposits in an exhaust pipe of an internal combustion engine. The device comprises at least one radiation receiver which, in use, is arranged within the exhaust line downstream of the reducing agent nozzle. The device further comprises an electronic control unit in communication with the radiation receiver. The radiation receiver communicates radiation data to the control unit which enables the control unit to determine whether deposits have formed within the exhaust line.

Die US 8 004 695 B1 offenbart Systeme und Verfahren zum Messen der Dicke eines Films auf einer Innenfläche eines Abgasleitungssystems eines Fahrzeugs. Der Film ist typischerweise eine Schicht eines Stickoxidreduktionsmittels. Die Verfahren und Systeme sind auf optische Messungen mit einem Laser gerichtet, die die Innenflächen des Abgassystems direkt untersuchen, um die Dicke eines während des Betriebs des Motors aufgebauten Harnstofffilms und des selektiven katalytischen Reduktionssystems zu bestimmen.The US 8 004 695 B1 discloses systems and methods for measuring the thickness of a film on an interior surface of an exhaust system of a vehicle. The film is typically a layer of a nitrogen oxide reductant. The methods and systems are directed to optical measurements using a laser that directly examine the interior surfaces of the exhaust system to determine the thickness of a urea film built up during operation of the engine and the selective catalytic reduction system.

Weitere Emissionen wie unverbrannte Kohlenwasserstoffe und Partikel wie Ruß und Asche können zum Verstopfen von Bauteilen, wie einem Dieseloxidationskatalysator und einem Dieselpartikelfilter, führen.Other emissions such as unburned hydrocarbons and particles such as soot and ash can lead to clogging of components such as a diesel oxidation catalyst and a diesel particulate filter.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine Vorrichtung und ein Verfahren vorzusehen, die eine alternative und ggf. verbesserte Erfassung von Ablagerungen ermöglicht. Der Erfindung liegt insbesondere die Aufgabe zu Grunde, eine automatisierte und schnelle Detektion von Ablagerungen, vorzugsweise von Reduktionsmittelablagerungen und Verbrennungsproduktablagerungen, im laufenden Betrieb des Verbrennungsmotors zu ermöglichen.The invention is based on the object of providing a device and a method that enables an alternative and possibly improved detection of deposits. The invention is based in particular on the object of enabling an automated and rapid detection of deposits, preferably reducing agent deposits and combustion product deposits, during ongoing operation of the internal combustion engine.

Die Aufgabe wird gelöst durch eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Erfassung von Ablagerungen in einem Abgastrakt eines Verbrennungsmotors gemäß den unabhängigen Ansprüchen. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.The object is achieved by a device and a method for detecting deposits in an exhaust tract of an internal combustion engine according to the independent claims. Advantageous further developments are specified in the dependent claims.

Die Vorrichtung weist eine Abgasleitung und eine Bildaufnahmeeinheit auf. Die Bildaufnahmeeinheit ist zum Aufnehmen einer in der Abgasleitung vorgesehenen Oberfläche angeordnet. Die Bildaufnahmeeinheit ist dazu ausgebildet, eine Aufnahme der Oberfläche zu erfassen und auszugeben. Die Vorrichtung weist eine Bildverarbeitungseinheit auf. Die Bildverarbeitungseinheit ist dazu ausgebildet, eine von der Bildaufnahmeeinheit ausgegebene Aufnahme zu empfangen und zur Überprüfung auf eine auf der Oberfläche befindliche Ablagerung zu verarbeiten.The device has an exhaust line and an image recording unit. The image recording unit is arranged to record a surface provided in the exhaust line. The image recording unit is designed to capture and output an image of the surface. The device has an image processing unit. The image processing unit is designed to receive an image output by the image recording unit and to process it to check for a deposit on the surface.

Durch die Verwendung einer automatisierten Auswertung durch die Bildverarbeitungseinheit kann in Echtzeit eine Überprüfung auf Ablagerungen, insbesondere Betriebsmittelablagerungen, Reduktionsmittelablagerungen und/oder Verbrennungsproduktablagerungen, durchgeführt werden. Dies ermöglicht zudem eine Erfassung von Ablagerungen in einem frühen Stadium, sodass größere Ansammlungen verhindert werden können. Werden Ablagerungen erfasst, so können bspw. entsprechende Gegenmaßnahmen eingeleitet werden.By using an automated evaluation by the image processing unit, a check for deposits, in particular operating fluid deposits, reducing agent deposits and/or combustion product deposits, can be carried out in real time. This also enables deposits to be detected at an early stage so that larger accumulations can be prevented. If deposits are detected, appropriate countermeasures can be initiated, for example.

Die Bildaufnahmeeinheit kann insbesondere einen oder mehrere lichtempfindliche elektronische Bauteile, z.B. CCD- oder CMOS-Sensoren, aufweisen.The image recording unit can in particular have one or more light-sensitive electronic components, e.g. CCD or CMOS sensors.

Die Aufnahme kann aus einer Mehrzahl von Pixeln (Bildpunkten) bestehen.The image can consist of a plurality of pixels (picture elements).

Die Vorrichtung kann zur Überprüfung auf jegliche Art von Ablagerung in der Abgasleitung verwendet werden.The device can be used to check for any type of deposits in the exhaust line.

Vorzugsweise weist die Aufnahme eine oder eine Mehrzahl von optischen Abbildungen auf. Bei einer Mehrzahl von optischen Abbildungen können die optischen Abbildungen verschiedene Abschnitte oder Bereiche einer Oberfläche oder verschiedener Oberflächen zeigen. Alternativ oder zusätzlich können die optischen Abbildungen zeitlich versetzt aufgenommen sein. Somit können zeitliche Veränderungen der Oberflächen analysiert werden sowie mehrere Bereiche in der Abgasleitung untersucht werden.Preferably, the recording has one or a plurality of optical images. With a plurality of optical images, the optical images can show different sections or areas of a surface or different surfaces. Alternatively or additionally, the optical images can be recorded at different times. This allows temporal changes in the surfaces to be analyzed and multiple areas in the exhaust line to be examined.

In einem Ausführungsbeispiel ist die Bildverarbeitungseinheit dazu ausgebildet, die von der Bildaufnahmeeinheit ausgegebene Aufnahme zur Überprüfung auf eine Betriebsmittelablagerung, insbesondere eine Reduktionsmittelablagerung, eine Ablagerung eines Verbrennungsproduktes, insbesondere Ruß oder Asche, und/oder eine Ablagerungsvorstufe (z.B. Betriebsmittelablagerungsvorstufe, Reduktionsmittelablagerungsvorstufe, Verbrennungsproduktablagerungsvorstufe) zu verarbeiten. Die Ablagerungen können bspw. als Wandfilm in einem flüssigen oder festen Zustand erfasst werden.In one embodiment, the image processing unit is designed to process the image output by the image recording unit to check for a deposit of operating fluid, in particular a deposit of reducing agent, a deposit of a combustion product, in particular soot or ash, and/or a deposit precursor (e.g. operating fluid deposit precursor, reducing agent deposit precursor, combustion product deposit precursor). The deposits can be detected, for example, as a wall film in a liquid or solid state.

In einer Ausführungsvariante ist die Bildverarbeitungseinheit dazu ausgebildet, eine Bildauswertung der Bildinformation der Aufnahme vorzunehmen. Insbesondere kann ein Bildverarbeitungsalgorithmus auf die von der Bildaufnahmeeinheit erfasste Aufnahme zur Überprüfung auf eine Ablagerung angewendet werden. Die Verwendung eines eigens dafür angepassten Bildverarbeitungsalgorithmus erhöht die Erkennungsgenauigkeit und ermöglicht zudem die Automatisierung der Auswertung.In one embodiment, the image processing unit is designed to carry out an image evaluation of the image information of the recording. In particular, an image processing algorithm can be applied to the recording captured by the image recording unit to check for deposits. The use of a specially adapted image processing algorithm increases the detection accuracy and also enables the automation of the evaluation.

Der Bildverarbeitungsalgorithmus kann die Aufnahme beispielsweise mit einer früheren Aufnahme oder mit einer Vergleichsaufnahme, die keine Reduktionsablagerungen aufweist, vergleichen.The image processing algorithm can, for example, compare the image with a previous image or with a comparison image that does not contain any reduction deposits.

Die Bildanalyse kann sowohl zwei als auch mehrere Aufnahmen vergleichen. Die Bildanalyse kann zeitliche Änderungen der Informationen in den Aufnahmen feststellen.The image analysis can compare two or more images. The image analysis can determine temporal changes in the information in the images.

Zusätzlich oder alternativ kann der Bildverarbeitungsalgorithmus einen Filter auf die Aufnahme anwenden. Beispielsweise können mehrere Pixel zu einem Pixel zusammengefasst werden. Der Farb- oder Grauwert des zusammengefassten Pixels kann ein Mittelwert aus den zusammengefassten Pixeln sein.Additionally or alternatively, the image processing algorithm can apply a filter to the image. For example, several pixels can be combined into one pixel. The color or gray value of the combined pixel can be an average of the combined pixels.

Ergänzend oder alternativ kann der Bildverarbeitungsalgorithmus die Anzahl der Pixel, bei denen ein Grauwert über einem Grenzwert liegt, zählen.Additionally or alternatively, the image processing algorithm can count the number of pixels where a gray value is above a threshold.

Zusätzlich oder alternativ kann der Bildverarbeitungsalgorithmus einen Bereich des Grauwertes über dem Grenzwert zusätzlich in Klassen einteilen, die Anzahl der Pixel innerhalb jeder dieser Klassen zählen und ein entsprechendes Histogramm erstellen.Additionally or alternatively, the image processing algorithm can further divide a range of the gray value above the threshold into classes, count the number of pixels within each of these classes and create a corresponding histogram.

Ergänzend oder alternativ kann der Bildverarbeitungsalgorithmus die einzelnen Pixel zwischen zwei Bildern direkt miteinander verglichen und/oder Hashfunktionen zur Auswertung verwenden.Additionally or alternatively, the image processing algorithm can directly compare the individual pixels between two images and/or use hash functions for evaluation.

In einem Ausführungsbeispiel ist die Bildverarbeitungseinheit dazu ausgebildet, eine Größe der Ablagerung zu bestimmen. Alternativ oder zusätzlich ist die Bildverarbeitungseinheit dazu ausgebildet, ein Vorhandensein der Ablagerung zu bestimmen. Alternativ oder zusätzlich ist die Bildverarbeitungseinheit dazu ausgebildet, eine zeitliche Änderung der Ablagerung zu bestimmen. Die Bestimmung einer Größe der Reduktionsmittelablagerung und/oder der zeitlichen Veränderung der Ablagerung kann verwendet werden, um zu entscheiden, ob eine Toleranzschwelle überschritten wird. Bei Überschreiten der Toleranzschwelle können entsprechende Maßnahmen zum Verringern der Reduktionsmittelablagerungen und/oder zum Verhindern weiterer Reduktionsmittelablagerungen eingeleitet werden. Die Toleranzschwelle kann vorgesehen sein, um Erfassungsungenauigkeiten durch die Bildaufnahmeeinheit auszugleichen.In one embodiment, the image processing unit is designed to determine a size of the deposit. Alternatively or additionally, the image processing unit is designed to determine a presence of the deposit. Alternatively or additionally, the image processing unit is designed to determine a change in the deposit over time. The determination of a size of the reducing agent deposit and/or the change in the deposit over time can be used to decide whether a tolerance threshold is exceeded. If the tolerance threshold is exceeded, corresponding measures can be initiated to reduce the reducing agent deposits and/or to prevent further reducing agent deposits. The tolerance threshold can be provided to compensate for detection inaccuracies by the image recording unit.

In einer Ausführungsform ist die Bildaufnahmeeinheit als eine Kamera, insbesondere eine Endoskopkamera, ausgebildet. Die Kamera kann insbesondere als 2D-Kamera, 3D-Kamera, Fotokamera und/oder Videokamera ausgebildet sein.In one embodiment, the image recording unit is designed as a camera, in particular an endoscope camera. The camera can in particular be designed as a 2D camera, 3D camera, photo camera and/or video camera.

Vorzugsweise ist die Bildaufnahmeeinheit dazu ausgebildet, eine Aufnahme im ultravioletten Bereich, im Bereich des sichtbaren Lichts und/oder im Infrarotbereich zu erfassen. Preferably, the image recording unit is designed to capture an image in the ultraviolet range, in the visible light range and/or in the infrared range.

Vorteilhafterweise ist die Bildaufnahmeeinheit bei zumindest teilweiser Anordnung in der Abgasleitung in einem umgebungsbeständigen (z.B. säurebeständigen, temperaturfesten und/oder staubdichten) Gehäuse angeordnet.Advantageously, the image recording unit is arranged at least partially in the exhaust pipe in an environmentally resistant (e.g. acid-resistant, temperature-resistant and/or dust-proof) housing.

In einem weiteren Ausführungsbeispiel ist die Vorrichtung dazu ausgebildet, einen fluoreszierenden Hilfsstoff in die Abgasleitung einzuleiten. Zum Beispiel kann zum Einleiten des fluoreszierenden Hilfsstoffs ein separater Injektor vorgesehen sein. Der fluoreszierenden Hilfsstoff kann auch zusammen mit oder separat von einem Betriebsmittel, zum Beispiel einem Reduktionsmittel, von einem Betriebsmittelinjektor eingeleitet werden. Die Vorrichtung kann einen separaten Tank für den fluoreszierenden Hilfsstoff aufweisen. Der fluoreszierende Hilfsstoff kann auch dem Betriebsmittel im Betriebsmitteltank zugegeben oder zugeleitet werden. Der fluoreszierend Hilfsstoff kann auch in dem Betriebsmittel gelöst sein.In a further embodiment, the device is designed to introduce a fluorescent auxiliary substance into the exhaust line. For example, a separate injector can be provided for introducing the fluorescent auxiliary substance. The fluorescent auxiliary substance can also be introduced together with or separately from an operating medium, for example a reducing agent, by an operating medium injector. The device can have a separate tank for the fluorescent auxiliary substance. The fluorescent auxiliary substance can also be added to or fed to the operating medium in the operating medium tank. The fluorescent auxiliary substance can also be dissolved in the operating medium.

In einer weiteren Ausführungsvariante ist die Bildaufnahmeeinheit zur Aufnahme einer Innenwandoberfläche der Abgasleitung angeordnet. Dies ermöglicht die Überprüfung auf Ablagerungen (fest oder als flüssiger Film) auf der Innenwandoberfläche der Abgasleitung.In a further embodiment, the image recording unit is arranged to record an inner wall surface of the exhaust pipe. This enables the inspection for deposits (solid or as a liquid film) on the inner wall surface of the exhaust pipe.

Erfindungsgemäß weist die Vorrichtung ferner ein Bauteil auf. Das Bauteil ist in der Abgasleitung angeordnet. Die Bildaufnahmeeinheit ist zur Aufnahme einer Oberfläche des Bauteils angeordnet. Somit können auch Einbauten in der Abgasleitung auf Ablagerungen untersucht werden.According to the invention, the device further comprises a component. The component is arranged in the exhaust pipe. The image recording unit is arranged to record a surface of the component. This means that components in the exhaust pipe can also be examined for deposits.

Erfindungsgemäß ist das Bauteil eigens als Prüfkörper vorgesehen, der an kritischen Stellen in der Abgasleitung zur Überprüfung Ablagerungen angeordnet ist. Der Prüfkörper kann beispielsweise in Form eines Blechs vorgesehen sein. Der Prüfkörper kann ein Störelement für die Abgasströmung in der Abgasleitung ausbilden. Dazu kann das Blech beispielsweise bezüglich einer Strömungsrichtung in der Abgasleitung geneigt angeordnet sein, zum Beispiel in einem Winkel von 90° zur Strömungsrichtung.According to the invention, the component is specifically designed as a test body that is arranged at critical points in the exhaust line to check for deposits. The test body can be provided in the form of a sheet, for example. The test body can form a disruptive element for the exhaust gas flow in the exhaust line. For this purpose, the sheet can be arranged at an angle with respect to a flow direction in the exhaust line, for example at an angle of 90° to the flow direction.

In einer weiteren Ausführungsform weist die Vorrichtung ferner einen Betriebsmittelinjektor auf, der zum Einleiten eines Betriebsmittels (z.B. ein Reduktionsmittel oder eine Kraftstoff) in die Abgasleitung ausgebildet und angeordnet ist. Die Bildaufnahmeeinheit kann insbesondere stromabwärts oder stromaufwärts des Betriebsmittelinjektors angeordnet sein. Die Bildaufnahmeeinheit kann somit flexibel je nach Anforderung und Möglichkeit angeordnet werden. Eine Anordnung stromaufwärts des Betriebsmittelinjektors kann eine Verschmutzung der Bildaufnahmeeinheit durch das Betriebsmittel verhindern.In a further embodiment, the device further comprises an operating fluid injector which is designed and arranged to introduce an operating fluid (e.g. a reducing agent or a fuel) into the exhaust line. The image recording unit can in particular be arranged downstream or upstream of the operating fluid injector. The image recording unit can thus be arranged flexibly depending on requirements and possibilities. An arrangement upstream of the operating fluid injector can prevent contamination of the image recording unit by the operating fluid.

Der Reduktionsmittelinjektor und/oder die Abgasleitung können insbesondere Teil eines SCR-Systems sein.The reducing agent injector and/or the exhaust line can in particular be part of an SCR system.

Die Bildaufnahmeeinheit ist vorzugsweise so angeordnet, dass ein Bereich stromabwärts des Betriebsmittelinjektors im Sichtfeld der Bildaufnahmeeinheit ist. Mit anderen Worten gesagt, befindet sich die von der Bildaufnahmeeinheit erfasste Oberfläche stromabwärts des Betriebsmittelinjektors. Somit können insbesondere die für Betriebsmittelablagerungen anfälligen Bereiche von der Bildaufnahmeeinheit erfasst werden.The image recording unit is preferably arranged such that an area downstream of the operating fluid injector is in the field of view of the image recording unit. In other words, the surface recorded by the image recording unit is downstream of the operating fluid injector. In this way, the areas susceptible to operating fluid deposits in particular can be recorded by the image recording unit.

In einem weiteren Ausführungsbeispiel weist die Vorrichtung eine Steuereinheit auf. Die Steuereinheit steht mit dem Betriebsmittelinjektor in Kommunikationsverbindung. Die Steuereinheit ist dazu ausgebildet, den Betriebsmittelinjektor basierend auf der Überprüfung auf eine Ablagerung zu steuern. So kann beispielsweise eine Reduktionsmitteldosierrate zur Verbesserung einer Stickoxidumwandlungseffizienz erhöht werden, wenn keine Reduktionsmittelablagerungen festgestellt werden. Andererseits kann eine Reduktionsmitteldosierrate zur Verhinderung von Ablagerungen verringert werden, wenn Reduktionsmittelablagerungen festgestellt werden.In a further embodiment, the device has a control unit. The control unit is in communication with the operating fluid injector. The control unit is designed to control the operating fluid injector based on the check for deposits. For example, a reducing agent dosing rate can be increased to improve nitrogen oxide conversion efficiency if no reducing agent deposits are detected. On the other hand, a reducing agent dosing rate can be reduced to prevent deposits if reducing agent deposits are detected.

Der Begriff „Steuereinheit“ bezieht sich auf eine Steuerelektronik, die je nach Ausbildung Steuerungsaufgaben und/oder Regelungsaufgaben übernehmen kann.The term “control unit” refers to a control electronics unit that, depending on its design, can perform control and/or regulation tasks.

Die Steuereinheit kann zusätzlich zum Ansteuern des Betriebsmittelinjektors mit der Bildaufnahmeeinheit in Kommunikationsverbindung stehen. Zusätzlich oder alternativ kann die Steuereinheit mit einer Beleuchtungsvorrichtung zum Ansteuern der Beleuchtungsvorrichtung in Kommunikationsverbindung sein.In addition to controlling the operating fluid injector, the control unit can be in communication with the image recording unit. Additionally or alternatively, the control unit can be in communication with a lighting device for controlling the lighting device.

Vorteilhafterweise ist die Steuereinheit dazu ausgebildet, eine Dosierrate durch den Betriebsmittelinjektor, insbesondere eine Öffnungsdauer, eine Öffnungshäufigkeit und/oder einen Öffnungsgrad des Betriebsmittelinjektors, basierend auf der Überprüfung auf eine Ablagerung der Bildverarbeitungseinheit zu steuern.Advantageously, the control unit is designed to control a dosing rate through the operating fluid injector, in particular an opening duration, an opening frequency and/or an opening degree of the operating fluid injector, based on the check for deposits by the image processing unit.

Insbesondere ist die Steuereinheit dazu ausgebildet, eine Dosierrate des Betriebsmittelinjektors zu verringern, wenn die Bildverarbeitungseinheit ein Vorhandensein einer Ablagerung auf der Oberfläche bestimmt, eine bestimmte Größe der Ablagerung einen vorgegebenen Grenzwert überschreitet, eine zeitliche Änderung einer Ablagerung bestimmt und/oder eine zeitliche Änderung der Ablagerung einen Grenzwert überschreitet. Eine Verringerung der Dosierung kann die Ausbildung weiterer Ablagerungen verhindern.In particular, the control unit is designed to reduce a dosing rate of the operating medium injector if the image processing unit determines the presence of a deposit on the surface, a certain size of the deposit exceeds a predetermined limit value, determines a temporal change in a deposit and/or a temporal change in the deposit exceeds a limit value. Reducing the dosage can prevent the formation of further deposits.

Alternativ oder zusätzlich kann die Steuereinheit eine Maßnahme zur Verringerung der Ablagerung einleiten. Zum Beispiel kann der Verbrennungsmotor zur Verringerung der Ablagerung gesteuert werden, wenn die Bildverarbeitungseinheit ein Vorhandensein einer Ablagerung auf der Oberfläche bestimmt, die bestimmte Größe der Reduktionsmittelablagerung einen vorgegebenen Grenzwert überschreitet, eine zeitliche Änderung einer Ablagerung bestimmt und/oder eine zeitliche Änderung der Ablagerung einen Grenzwert überschreitet. Vorzugsweise kann hierzu beispielsweise eine Abgastemperatur und/oder ein Abgasmassenstrom erhöht werden.Alternatively or additionally, the control unit can initiate a measure to reduce the deposit. For example, the combustion engine can be controlled to reduce the deposit if the image processing unit determines the presence of a deposit on the surface, the specific size of the reducing agent deposit exceeds a predetermined limit value, determines a temporal change in a deposit and/or a temporal change in the deposit exceeds a limit value. Preferably, for example, an exhaust gas temperature and/or an exhaust gas mass flow can be increased for this purpose.

In einer weiteren Ausführungsvariante ist die Steuereinheit dazu ausgebildet, für einen oder eine Mehrzahl von Motorbetriebspunkten des Verbrennungsmotors eine maximale Betriebsmitteldosierrate zu bestimmen und/oder zu aktualisieren, bei der keine Ablagerung von der Bildverarbeitungseinheit bestimmt wird, eine bestimmte Größe der Ablagerung einen vorgegebenen Grenzwert nicht überschreitet, bei der keine zeitliche Änderung einer Ablagerung bestimmt wird, und/oder eine zeitliche Änderung der Ablagerung einen Grenzwert nicht überschreitet. Hierzu kann die Steuereinheit die Betriebsmitteldosierung beispielsweise so lange schrittweise erhöhen, bis eine Ablagerung erfasst wird. Dies ermöglicht die automatische Erstellung von Kennlinien in einem Prüfstand für den späteren Gebrauch in der Praxis. Eine Aktualisierung kann bspw. bei einer Anwendung im Fahrzeug vorgenommen werden, wenn eine im Fahrzeug bestimmte maximale Dosierrate von einer im Labor, bei Feldversuchen oder einer zuvor bestimmten maximalen Dosierrate abweicht.In a further embodiment, the control unit is designed to determine and/or update a maximum operating fluid dosing rate for one or a plurality of engine operating points of the internal combustion engine, at which no deposit is determined by the image processing unit, a certain size of the deposit does not exceed a predetermined limit value, at which no temporal change in a deposit is determined, and/or a temporal change in the deposit does not exceed a limit value. To do this, the control unit can, for example, increase the operating fluid dosing step by step until a deposit is detected. This enables the automatic creation of characteristic curves in a test bench for later use in practice. An update can be carried out, for example, in an application in the vehicle if a maximum dosing rate determined in the vehicle deviates from one in the laboratory, in field tests or from a previously determined maximum dosing rate.

Die Steuereinheit kann automatisch nacheinander verschiedene Motorbetriebspunkte ansteuern und für jeden Motorbetriebspunkt eine maximale Dosierrate bestimmen.The control unit can automatically control different engine operating points one after the other and determine a maximum dosing rate for each engine operating point.

Die maximale Dosierrate kann in einem Speicher der Steuereinheit abgespeichert werden, sodass zukünftig verhindert werden kann, dass zu viel Betriebsmittel eingespritzt wird.The maximum dosing rate can be stored in a memory of the control unit so that too much operating fluid can be prevented from being injected in the future.

In einem weiteren Ausführungsbeispiel weist die Vorrichtung ferner eine Beleuchtungsvorrichtung auf. Die Beleuchtungsvorrichtung ist zum Beleuchten der von der Bildaufnahmeeinheit aufgenommenen Oberfläche angeordnet. Eine solche Ausgestaltung hat den Vorteil, dass die Aufnahmequalität verbessert werden kann.In a further embodiment, the device further comprises an illumination device. The illumination device is arranged to illuminate the surface recorded by the image recording unit. Such a configuration has the advantage that the recording quality can be improved.

Die Beleuchtungsvorrichtung kann separat zur Bildaufnahmeeinheit als zusätzliche Einheit verwendet werden und/oder in die Bildaufnahmeeinheit integriert sein.The lighting device can be used separately from the image recording unit as an additional unit and/or be integrated into the image recording unit.

Die Beleuchtungsvorrichtung kann insbesondere dazu ausgebildet sein, Licht mit verschiedenen Wellenlängen, insbesondere Licht in einem ultravioletten Bereich, einem sichtbaren Bereich und/oder einem infraroten Bereich, auszusenden.The lighting device can in particular be designed to emit light with different wavelengths, in particular light in an ultraviolet range, a visible range and/or an infrared range.

Es versteht sich, dass sich der Ausdruck „sichtbarer Bereich des Lichts“ auf einen für das menschliche Auge sichtbaren Bereich des Lichts bezieht (Wellenlänge zwischen 380 nm und 780 nm).It is understood that the term “visible range of light” refers to a range of light visible to the human eye (wavelength between 380 nm and 780 nm).

Die Beleuchtungsvorrichtung kann als eine Dauerbeleuchtungsvorrichtung oder eine Blitzvorrichtung ausgebildet sein.The lighting device can be designed as a continuous lighting device or a flash device.

In einer weiteren Ausführungsform kann die Beleuchtungsvorrichtung Licht im ultravioletten Bereich aussenden. Dies ermöglicht, dass beispielsweise fluoreszierende Hilfsstoffe in den Ablagerungen sichtbar gemacht werden. Die Beleuchtung kann vor oder während der Aufnahme durch die Bildaufnahmeeinheit erfolgen.In a further embodiment, the illumination device can emit light in the ultraviolet range. This makes it possible, for example, to make fluorescent auxiliary substances in the deposits visible. The illumination can take place before or during the recording by the image recording unit.

Die Erfindung betrifft ferner einen Prüfstand, insbesondere einen Motorprüfstand, oder ein Kraftfahrzeug, insbesondere ein Nutzfahrzeug, mit der Vorrichtung zur Erfassung von Reduktionsmittelablagerungen wie hierin offenbart.The invention further relates to a test bench, in particular an engine test bench, or a motor vehicle, in particular a commercial vehicle, with the device for detecting reducing agent deposits as disclosed herein.

Zusätzlich betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Erfassung von Ablagerungen in einem Abgastrakt eines Verbrennungsmotors. Die Ablagerung sind insbesondere Betriebsmittelablagerungen, vorzugsweise Reduktionsmittelablagerungen, und/oder Verbrennungsproduktablagerungen, vorzugsweise Ruß oder Asche. Das Verfahren weist das Aufnehmen einer Oberfläche in einer Abgasleitung auf. Zusätzlich weist das Verfahren das Anwenden einer Bildverarbeitung auf die Aufnahme zur Überprüfung auf Ablagerung auf der Oberfläche auf.The invention also relates to a method for detecting deposits in an exhaust tract of an internal combustion engine. The deposits are in particular operating fluid deposits, preferably reducing agent deposits, and/or combustion product deposits, preferably soot or ash. The method comprises recording a surface in an exhaust line. The method also comprises applying image processing to the recording to check for deposits on the surface.

Wie bei der zuvor beschriebenen Vorrichtung ermöglicht die Verwendung einer automatisierten Aufnahme und Auswertung eine Echtzeitüberprüfung auf Ablagerungen. Die Ablagerungen können in einem frühen Stadium erfasst werden. Ggf. können geeignete Gegenmaßnahmen zur Verhinderung weiterer Ablagerungen und/oder zum Verkleinern oder Auflösen der vorhandenen Ablagerungen eingeleitet werden.As with the device described previously, the use of automated recording and evaluation enables real-time monitoring of deposits. Deposits can be detected at an early stage. If necessary, appropriate countermeasures can be taken to prevent further deposits and/or to reduce or dissolve existing deposits.

Das Verfahren kann die Vorrichtung wie hierin offenbart verwenden.The method may use the apparatus as disclosed herein.

In einer bevorzugten Ausführungsform weist das Verfahren ferner das Einleiten eines Betriebsmittels, insbesondere eines Reduktionsmittels, zum Beispiel eine wässrige Harnstofflösung, in die Abgasleitung auf. Die Bildverarbeitung wird auf die Aufnahme zur Überprüfung auf eine Ablagerung des Betriebsmittels auf der Oberfläche angewendet.In a preferred embodiment, the method further comprises introducing an operating medium, in particular a reducing agent, for example an aqueous urea solution, into the exhaust line. The image processing is based on the recording to check for deposits of the operating fluid on the surface.

Das Betriebsmittel kann zusammen mit einem fluoreszierenden Hilfsstoff eingeleitet. Das Verfahren kann dann ferner insbesondere das Bestrahlen der Oberfläche mit Licht, das eine Anregungswellenlänge des fluoreszierenden Hilfsstoffs aufweist, aufweisen. Das Licht kann insbesondere einen Anteil im ultravioletten Bereich aufweisen. Dies hat den Vorteil, dass fluoreszierende Reduktionsmittelablagerungen die Erkennungsgenauigkeit erhöhen können.The operating agent can be introduced together with a fluorescent auxiliary substance. The method can then further comprise, in particular, irradiating the surface with light that has an excitation wavelength of the fluorescent auxiliary substance. The light can in particular have a component in the ultraviolet range. This has the advantage that fluorescent reducing agent deposits can increase the detection accuracy.

Das Bestrahlen der Oberfläche mit Licht kann vor dem Aufnehmen der Oberfläche oder während des Aufnehmens der Oberfläche stattfinden.Irradiating the surface with light can occur before the surface is imaged or during the surface is imaged.

Die zuvor beschriebenen bevorzugten Ausführungsformen und Merkmale der Erfindung sind beliebig miteinander kombinierbar. Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung werden im Folgenden unter Bezug auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben. Es zeigen:

  • 1 eine schematische Ansicht einer beispielhaften Vorrichtung zur Erfassung von Reduktionsmittelablagerungen;
  • 2 eine schematische Ansicht einer weiteren beispielhaften Vorrichtung zur Erfassung von Reduktionsmittelablagerungen;
  • 3 ein Flussdiagramm zum Darstellen eines Verfahrens zur Kennfeldermittlung unter Verwendung der Vorrichtung zur Erfassung von Reduktionsmittelablagerungen; und
  • 4 ein Flussdiagramm zum Darstellen eines Verfahrens für eine Fahrzeuganwendung unter Verwendung der Vorrichtung zur Erfassung von Reduktionsmittelablagerungen.
The preferred embodiments and features of the invention described above can be combined with one another as desired. Further details and advantages of the invention are described below with reference to the accompanying drawings. They show:
  • 1 a schematic view of an exemplary device for detecting reducing agent deposits;
  • 2 a schematic view of another exemplary device for detecting reducing agent deposits;
  • 3 a flow chart illustrating a method for determining characteristic maps using the device for detecting reducing agent deposits; and
  • 4 a flow chart illustrating a method for a vehicle application using the device for detecting reducing agent deposits.

Die in den Figuren gezeigten Ausführungsformen stimmen zumindest teilweise überein, so dass ähnliche oder identische Teile mit den gleichen Bezugszeichen versehen sind und zu deren Erläuterung auch auf die Beschreibung der anderen Ausführungsformen bzw. Figuren verwiesen wird, um Wiederholungen zu vermeiden.The embodiments shown in the figures correspond at least partially, so that similar or identical parts are provided with the same reference numerals and for their explanation reference is also made to the description of the other embodiments or figures in order to avoid repetition.

Nachfolgend wird insbesondere auf eine besonders bevorzugte Vorrichtung und ein besonders bevorzugtes Verfahren zur Erfassung von Reduktionsmittelablagerungen Bezug genommen. Fachleute werden jedoch leicht verstehen, dass die Vorrichtung und das Verfahren ebenso zur Erfassung anderer Ablagerungen, z.B. Ablagerung von anderen Betriebsmitteln (z.B. Diesel) oder Verbrennungsprodukten (beispielsweise Ruß oder Asche), anwendbar sind.In the following, particular reference is made to a particularly preferred apparatus and method for detecting reducing agent deposits. However, those skilled in the art will readily understand that the apparatus and method are equally applicable to detecting other deposits, e.g. deposits from other operating fluids (e.g. diesel) or combustion products (e.g. soot or ash).

Die 1 zeigt eine Vorrichtung 10 zur Erfassung von Reduktionsmittelablagerungen. Die Vorrichtung 10 weist eine Abgasleitung 12, eine Bildaufnahmeeinheit 16 und eine Bildverarbeitungseinheit 18 auf.The 1 shows a device 10 for detecting reducing agent deposits. The device 10 has an exhaust line 12, an image recording unit 16 and an image processing unit 18.

Die Abgasleitung 12 bildet einen Abschnitt eines Abgastrakts eines nicht näher dargestellten Verbrennungsmotors. Die Abgasleitung 12 kann beispielsweise stromabwärts von einer Abgassammelleitung des Verbrennungsmotors zum Führen von Abgas angeordnet sein. Die Pfeile A und B zeigen eine Strömungsrichtung durch die Abgasleitung 12.The exhaust pipe 12 forms a section of an exhaust tract of an internal combustion engine (not shown in detail). The exhaust pipe 12 can, for example, be arranged downstream of an exhaust manifold of the internal combustion engine for conducting exhaust gas. The arrows A and B show a flow direction through the exhaust pipe 12.

Ein Reduktionsmittelinjektor 14 ragt in die Abgasleitung 12. Der Reduktionsmittelinjektor 14 ist dazu ausgebildet, ein Reduktionsmittel, zum Beispiel eine wässrige Harnstofflösung, in die Abgasleitung 12 einzuspritzen. Auf eine bekannte Weise kann das Reduktionsmittel im heißen Abgas verdampfen und mithilfe eines Katalysators Stickoxide (NOx) im Abgas reduzieren.A reducing agent injector 14 extends into the exhaust line 12. The reducing agent injector 14 is designed to inject a reducing agent, for example an aqueous urea solution, into the exhaust line 12. In a known manner, the reducing agent can evaporate in the hot exhaust gas and reduce nitrogen oxides (NO x ) in the exhaust gas with the help of a catalyst.

In anderen Ausführungsformen kann statt des Reduktionsmittelinjektors 14 ein anderer Betriebsmittelinjektor oder gar kein Injektor vorgesehen sein. Es versteht sich, dass die Vorrichtung insbesondere ohne Betriebsmittelinjektor (Reduktionsmittelinjektor) vorgesehen werden kann, wenn bspw. kein SCR-System vorhanden ist und/oder (nur) Verbrennungsproduktablagerungen erfasst werden sollen.In other embodiments, a different operating fluid injector or no injector at all can be provided instead of the reducing agent injector 14. It is understood that the device can be provided in particular without an operating fluid injector (reducing agent injector) if, for example, no SCR system is present and/or (only) combustion product deposits are to be detected.

Der Reduktionsmittelinjektor 14 ist über eine Reduktionsmittelpumpe (nicht dargestellt) mit einem Reduktionsmitteltank (nicht dargestellt) verbunden. Eine Steuereinheit 20 kann den Reduktionsmittelinjektor 14 zum Einspritzen von Reduktionsmittel ansteuern.The reducing agent injector 14 is connected to a reducing agent tank (not shown) via a reducing agent pump (not shown). A control unit 20 can control the reducing agent injector 14 to inject reducing agent.

Die Bildaufnahmeeinheit 16 ist so angeordnet, dass eine Oberfläche in der Abgasleitung 12 im Sichtfeld der Bildaufnahmeeinheit 16 ist. In der vorliegenden Ausführungsform ist ein Abschnitt einer Innenwandoberfläche 12A der Abgasleitung 12 im Sichtfeld der Bildaufnahmeeinheit 16. Die Bildaufnahmeeinheit 16 ist dazu ausgebildet, die Oberfläche 12A aufzunehmen und die Aufnahme beispielsweise in Form von Datensignalen auszugeben. Die Bildaufnahmeeinheit 16 kann beispielsweise als eine 2D- oder 3D-, Video- oder Fotokamera ausgebildet sein. Die Kamera kann lichtempfindliche Sensoren, zum Beispiel CMOS- oder CCD-Sensoren, aufweisen.The image recording unit 16 is arranged such that a surface in the exhaust pipe 12 is in the field of view of the image recording unit 16. In the present embodiment, a portion of an inner wall surface 12A of the exhaust pipe 12 is in the field of view of the image recording unit 16. The image recording unit 16 is designed to record the surface 12A and output the recording, for example in the form of data signals. The image recording unit 16 can be designed, for example, as a 2D or 3D, video or photo camera. The camera can have light-sensitive sensors, for example CMOS or CCD sensors.

Die Bildaufnahmeeinheit 16 ist so ausgebildet, dass sie den hohen Temperaturen und korrosiven Bedingungen im Abgastrakt des Verbrennungsmotors standhält. Zum Beispiel kann die Bildaufnahmeeinheit in einem temperatur- und säurefesten sowie staubdichten Gehäuse vorgesehen sein. Alternativ oder zusätzlich kann die Bildaufnahmeeinheit 16 als eine Endoskopkamera ausgebildet sein, bei der beispielsweise ein in die Abgasleitung 12 ragendes Lichtleiterkabel mit einem oder mehreren lichtempfindlichen Bauteile verbunden ist.The image recording unit 16 is designed to withstand the high temperatures and corrosive conditions in the exhaust system of the internal combustion engine. For example, the image recording unit can be installed in a temperature and acid re-resistant and dust-tight housing. Alternatively or additionally, the image recording unit 16 can be designed as an endoscope camera in which, for example, a fiber optic cable protruding into the exhaust line 12 is connected to one or more light-sensitive components.

In der dargestellten Ausführungsform ist die Bildaufnahmeeinheit 16 stromaufwärts des Reduktionsmittelinjektors 14 angeordnet. Zusätzlich oder alternativ kann eine Bildaufnahmeeinheit auch an einer anderen Position in oder an der Abgasleitung 12 angeordnet sein. Die Bildaufnahmeeinheit kann insbesondere so angeordnet sein, dass sich für Reduktionsmittelablagerungen anfällige Oberflächen in einem Sichtfeld der Bildaufnahmeeinheit befinden. Dies kann beispielsweise im Bereich von Strömungswiderständen, wie beispielsweise Bogensegmenten oder Einbauten in der Abgasleitung 12, der Fall sein. In der 1 sind beispielhaft zwei weitere denkbare Anordnungen für die Bildaufnahmeeinheit mit dem Bezugszeichen „X“ und „Y“ angegeben.In the embodiment shown, the image recording unit 16 is arranged upstream of the reducing agent injector 14. Additionally or alternatively, an image recording unit can also be arranged at a different position in or on the exhaust line 12. The image recording unit can in particular be arranged so that surfaces susceptible to reducing agent deposits are located in a field of view of the image recording unit. This can be the case, for example, in the area of flow resistances, such as curved segments or fittings in the exhaust line 12. In the 1 Two further conceivable arrangements for the image recording unit are indicated by way of example with the reference symbols “X” and “Y”.

Die Bildaufnahmeeinheit 16 ist in Kommunikationsverbindung mit der Bildverarbeitungseinheit 18. Die Bildverarbeitungseinheit 18 kann eine oder mehrere Aufnahmen von der Bildaufnahmeeinheit 16 empfangen. Die Bildverarbeitungseinheit 18 verarbeitet die empfangene Aufnahme, um gegebenenfalls vorhandene Reduktionsmittelablagerungen auf der Oberfläche 12A zu erfassen. Dazu kann die Bildverarbeitungseinheit 18 einen oder eine Mehrzahl von vorbestimmten Bildverarbeitungsalgorithmen verwenden.The image recording unit 16 is in communication with the image processing unit 18. The image processing unit 18 can receive one or more images from the image recording unit 16. The image processing unit 18 processes the received image in order to detect any reducing agent deposits present on the surface 12A. To do this, the image processing unit 18 can use one or a plurality of predetermined image processing algorithms.

Zum Beispiel kann ein Bildverarbeitungsalgorithmus die Aufnahme der Oberfläche 12A mit einer vordefinierten Aufnahme der Oberfläche 12A vergleichen, auf der keine Reduktionsmittelablagerungen vorhanden sind. Ein derartiger Vergleich kann auch indirekt beispielsweise durch eine Hinterlegung eines Datensatzes erfolgen. Der Datensatz weist zu vergleichende Kennwerte für eine Situation ohne Reduktionsmittelablagerungen auf.For example, an image processing algorithm can compare the image of the surface 12A with a predefined image of the surface 12A on which no reducing agent deposits are present. Such a comparison can also be made indirectly, for example by storing a data set. The data set has characteristic values to be compared for a situation without reducing agent deposits.

Der Vergleich zweier Bilder miteinander kann über verschiedene Verfahren erfolgen. Von denen beispielhaft einige nachfolgend erläutert sind.Two images can be compared using various methods, some of which are explained below as examples.

Grundlegend für die meisten Verfahren ist die Berücksichtigung der Grau- und Farbwerte der einzelnen Pixel des Bildes. Bevor der eigentliche Vergleich stattfindet, kann ein Bild vorgefiltert werden. Eine Möglichkeit des Filterns ist das Zusammenlegen mehrerer Pixel zu einem großen Pixel, welcher die Mittelwerte der Grauwerte und Farbwerte der zusammengeführten Pixel als Eigenschaft hat. Im Nachfolgenden ist unter Pixel sowohl der Pixel als auch der Mittelwert aus mehreren Pixeln gemeint. Beim Vergleich können sowohl direkt zeitlich, als auch indirekt zeitlich (es liegen mehrere Bilder zwischen den zu vergleichenden Aufnahmen) aufeinander folgende Bilder verwendet werden. Nachfolgend werden einige Verfahren zum Bildvergleich beispielhaft beschrieben.The basic principle for most methods is to take into account the gray and color values of the individual pixels in the image. Before the actual comparison takes place, an image can be pre-filtered. One way of filtering is to combine several pixels into one large pixel, which has the average values of the gray and color values of the combined pixels as its property. In the following, pixel refers to both the pixel and the average of several pixels. When comparing, images that follow one another directly in time or indirectly in time (there are several images between the images to be compared) can be used. Some methods for comparing images are described below as examples.

Es wird ein Grenzwert für den Grauwert definiert. Für jedes Bild wird die Anzahl der Pixel gezählt, bei denen der Grauwert über dem Grenzwert liegt. Ändert sich diese Anzahl zwischen zwei Bildern, so ist dies proportional zur vorliegenden Menge an Reduktionsmittelablagerungen.A limit value is defined for the gray value. For each image, the number of pixels where the gray value is above the limit value is counted. If this number changes between two images, this is proportional to the amount of reducing agent deposits present.

Statt nur die Anzahl der Pixel über dem Grenzwert zu zählen, kann der Bereich des Grauwertes über dem Grenzwert zusätzlich in Klassen eingeteilt werden. Man zählt nun die Anzahl der Pixel innerhalb jeder dieser Klassen und enthält auf Basis dessen ein Histogramm. Hier ist die Änderung des Histogramms beim Vergleich zweier Bilder proportional zur Menge der Reduktionsmittelablagerungen.Instead of just counting the number of pixels above the limit, the range of the gray value above the limit can also be divided into classes. The number of pixels within each of these classes is then counted and a histogram is created on this basis. Here, the change in the histogram when comparing two images is proportional to the amount of reducing agent deposits.

Das oben genannte Verfahren mithilfe eines Histogramms kann auch ohne Festlegung eines Grenzwertes angewendet werden. Dazu wird der komplette Wertebereich des Grauwertes (0:255) in Klassen eingeteilt und wiederum die Anzahl der Pixel eines Bildes pro Klasse gezählt. Auf Basis dessen wird ein Histogramm erstellt. Zusätzlich zum Grauwert kann ebenfalls eine Untersuchung der Farbwerte (RPG) mit dieser Methode durchgeführt werden. D.h., für jeden Farbwert werden Klassen eingeführt und die Anzahl der Pixel in jeder Klasse für jeden Farbwert bestimmt. Daraus folgt ein Histogramm für jeden Farbwert. Diese Histogramme werden zum Vergleich von zwei oder mehreren Bildern herangezogen und eine Änderung in den Histogrammen gibt eine Änderung in den Reduktionsmittelablagerungen an.The above method using a histogram can also be used without setting a limit value. To do this, the entire range of gray values (0:255) is divided into classes and the number of pixels in an image per class is counted. A histogram is created on the basis of this. In addition to the gray value, a color value analysis (RPG) can also be carried out using this method. That is, classes are introduced for each color value and the number of pixels in each class is determined for each color value. This results in a histogram for each color value. These histograms are used to compare two or more images and a change in the histograms indicates a change in the reducing agent deposits.

Bei einem weiteren Verfahren werden die einzelnen Pixel zwischen zwei Bildern direkt miteinander verglichen. Da jedes Bild dieselbe Gesamtanzahl an Pixeln besitzt, können die einzelnen jeweiligen Pixel zweier oder mehrerer Bilder direkt miteinander verglichen werden. Zum Vergleich können sowohl Grau- als auch Farbwerte verwendet werden. Unterscheiden sich Pixel zwischen Bildern, so ist dies ein Maß für Reduktionsmittelablagerungen.Another method involves directly comparing the individual pixels between two images. Since each image has the same total number of pixels, the individual pixels of two or more images can be directly compared. Both gray and color values can be used for comparison. If pixels differ between images, this is a measure of reducing agent deposits.

Als weitere Vergleichsmethode können beispielsweise Hashfunktionen verwendet werden. Eine derartige Hashfunktion ist zum Beispiel eine kryptologische Hashfunktion. In dieser werden wahlweise sämtliche Farb- oder Grauwerte eines Bildes in einen eindeutigen und diese gesamten Werte einzigartigen Zahl notiert (zum Beispiel MD5-Hash; 32-stellige Hexadezimalzahl). Diese Zahl wird für jedes Bild erstellt und kann dann untereinander verglichen werden. Insofern sich Bilder unterscheiden, ist diese Zahl unterschiedlich.Hash functions can be used as another comparison method. One such hash function is a cryptological hash function. In this function, all of the color or gray values of an image are recorded in a unique number (for example, MD5 hash; 32-digit hexadecimal number). This number is created for each image and can then be compared with each other. As images differ, this number will vary.

Es versteht sich, dass die genannten Möglichkeiten untereinander kombiniert werden können und/oder andere Verfahren der Bildverarbeitung und/oder Objekterkennung verwendet werden können.It is understood that the above-mentioned possibilities can be combined with each other and/or other methods of image processing and/or object recognition can be used.

Wird von der Bildverarbeitungseinheit 18 eine Reduktionsmittelablagerung auf der Oberfläche 12A erfasst, so kann die Bildverarbeitungseinheit 18 in einigen Ausführungsformen die Größe der Reduktionsmittelablagerungen bestimmen. Die bestimmte Größe kann mit einem Grenzwert verglichen werden.If the image processing unit 18 detects a reducing agent deposit on the surface 12A, the image processing unit 18 may, in some embodiments, determine the size of the reducing agent deposits. The determined size may be compared to a threshold value.

Wenn das Vorhandensein einer Reduktionsmittelablagerung von der Bildverarbeitungseinheit 18 erfasst wird, eine Größe der Reduktionsmittelablagerung einen Grenzwert überschreitet, eine zeitliche Änderung einer Größe einer Reduktionsmittelablagerung erfasst wird oder eine zeitliche Änderung einer Größe der Reduktionsmittelablagerung einen Grenzwert überschreitet, so können je nach Anforderung und Anwendungsumgebung verschiedene Maßnahmen unternommen werden. Hierin sind später unter Bezugnahme auf 3 und 4 verschiedene Verfahren für die Anwendung auf einem Motorprüfstand (3) und in einem Fahrzeug (4) beschrieben.When the presence of a reducing agent deposit is detected by the image processing unit 18, a size of the reducing agent deposit exceeds a limit, a temporal change in a size of a reducing agent deposit is detected, or a temporal change in a size of the reducing agent deposit exceeds a limit, various measures can be taken depending on the requirement and application environment. 3 and 4 different procedures for application on an engine test bench ( 3 ) and in a vehicle ( 4 ) described.

Insbesondere kann die Steuereinheit 20, die mit der Bildverarbeitungseinheit 18 in Kommunikationsverbindung steht, eine Reduktionsmitteldosierrate durch den Reduktionsmittelinjektor 14 basierend auf der Überprüfung auf eine Reduktionsmittelablagerung einstellen.In particular, the control unit 20, which is in communication with the image processing unit 18, can adjust a reductant dosing rate through the reductant injector 14 based on the check for reductant deposition.

Vorzugsweise kann die Steuereinheit 20 eine Reduktionsmitteldosierrate durch den Reduktionsmittelinjektor 14 verringern, wenn eine Reduktionsmittelablagerung erfasst wurde. Hierzu kann beispielsweise eine Öffnungshäufigkeit, ein Öffnungsgrad und/oder eine Öffnungsdauer des Reduktionsmittelinjektors 14 verringert werden.Preferably, the control unit 20 can reduce a reducing agent metering rate through the reducing agent injector 14 if a reducing agent deposit has been detected. For this purpose, for example, an opening frequency, an opening degree and/or an opening duration of the reducing agent injector 14 can be reduced.

Andererseits ist es ebenso möglich, dass die Steuereinheit 20 eine Reduktionsmitteldosierrate durch den Reduktionsmittelinjektor 14 erhöht, wenn keine Reduktionsmittelablagerung erfasst wurde. Eine Erhöhung der Reduktionsmitteldosierung kann insbesondere dann sinnvoll sein, wenn ein Stickoxidsensor (nicht dargestellt) eine zu hohe Stickoxidkonzentration stromabwärts des Katalysators zur selektiven katalytischen Reduktion erfasst. Zur Erhöhung der Reduktionsmitteldosierung kann beispielsweise eine Öffnungshäufigkeit, ein Öffnungsgrad und/oder eine Öffnungsdauer des Reduktionsmittelinjektors 14 erhöht werden.On the other hand, it is also possible for the control unit 20 to increase a reducing agent metering rate through the reducing agent injector 14 if no reducing agent deposits have been detected. Increasing the reducing agent metering can be particularly useful if a nitrogen oxide sensor (not shown) detects an excessively high nitrogen oxide concentration downstream of the catalyst for selective catalytic reduction. To increase the reducing agent metering, for example, an opening frequency, an opening degree and/or an opening duration of the reducing agent injector 14 can be increased.

Die Steuereinheit 20 kann ferner mit der Bildaufnahmeeinheit 16 in Kommunikationsverbindung stehen. Die Steuereinheit 20 kann die Bildaufnahmeeinheit 16 zum Anfertigen einer Aufnahme der Oberfläche 12A ansteuern.The control unit 20 can also be in communication with the image recording unit 16. The control unit 20 can control the image recording unit 16 to take a picture of the surface 12A.

Die Steuereinheit 20 kann als ein elektronisches Steuergerät in einem Kraftfahrzeug ausgebildet sein. Alternativ kann die Steuereinheit 20 beispielsweise als ein Computersystem eines Prüfstands, zum Beispiel eines Motorprüfstands, ausgebildet sein.The control unit 20 can be designed as an electronic control unit in a motor vehicle. Alternatively, the control unit 20 can be designed, for example, as a computer system of a test bench, for example an engine test bench.

Zur Beleuchtung des Innenraums der Abgasleitung 12 und insbesondere der Oberfläche 12A kann eine Beleuchtungsvorrichtung 22 vorgesehen sein. Die Beleuchtungsvorrichtung 22 kann als eine Dauerbeleuchtungsvorrichtung oder eine Blitzvorrichtung ausgestaltet sein. Die Beleuchtungsvorrichtung 22 kann mit der Steuereinheit 20 zum Einschalten und Ausschalten oder Auslösen verbunden sein.A lighting device 22 can be provided to illuminate the interior of the exhaust pipe 12 and in particular the surface 12A. The lighting device 22 can be designed as a continuous lighting device or a flash device. The lighting device 22 can be connected to the control unit 20 for switching on and off or triggering.

In einigen Ausführungsformen kann die Beleuchtungsvorrichtung 22 in die Bildaufnahmeeinheit 16, zum Beispiel als Lichtquelle einer Endoskopkamera, integriert sein.In some embodiments, the illumination device 22 may be integrated into the image recording unit 16, for example as a light source of an endoscope camera.

In einigen Ausführungsformen kann dem Reduktionsmittel ein fluoreszierendes Hilfsmittel beigemischt sein. Das fluoreszierende Hilfsmittel kann beim Einleiten durch den Reduktionsmittelinjektor 14 oder davor beispielsweise durch Zugabe in den Reduktionsmitteltank beigemischt werden. Das fluoreszierende Hilfsmittel kann die Bildverarbeitung erleichtern, indem Reduktionsmittelablagerungen sich kontrastreicher von der Oberfläche 12A absetzen. Zur weiteren Verbesserung kann die Beleuchtungsvorrichtung 22 die Oberfläche 12A mit Licht bestrahlen, dass eine Anregungswellenlänge des fluoreszierenden Hilfsmittels aufweist. Zum Beispiel kann die Beleuchtungsvorrichtung 22 als eine UV (ultraviolettes Licht)-Beleuchtungsvorrichtung ausgebildet sein.In some embodiments, a fluorescent aid may be mixed with the reducing agent. The fluorescent aid may be mixed in during introduction through the reducing agent injector 14 or prior thereto, for example by adding it to the reducing agent tank. The fluorescent aid may facilitate image processing by allowing reducing agent deposits to separate from the surface 12A with greater contrast. To further enhance this, the illumination device 22 may irradiate the surface 12A with light having an excitation wavelength of the fluorescent aid. For example, the illumination device 22 may be designed as a UV (ultraviolet light) illumination device.

Die 2 zeigt eine weitere Ausgestaltung der Vorrichtung zur Erfassung von Reduktionsmittelablagerungen, die mit dem Bezugszeichen 10` versehen ist. Im Vergleich mit der Ausführungsform von 1 sind gleiche Bauteile mit gleichen Bezugszeichen versehen. Zur Vermeidung von Wiederholungen wird auf eine Beschreibung von gleichen Bauteilen verzichtet.The 2 shows a further embodiment of the device for detecting reducing agent deposits, which is provided with the reference number 10`. In comparison with the embodiment of 1 Identical components are provided with the same reference symbols. To avoid repetition, a description of identical components is omitted.

Die Vorrichtung 10` weist zusätzlich ein Bauteil 24 auf. Das Bauteil 24 ist in der Abgasleitung 12 angeordnet. Das Bauteil 24 kann beispielsweise ein Blech, ein Katalysator, ein Mischer oder ein Partikelfilter sein. Das Blech kann beispielsweise zur Strömungsführung oder eigens als Prüfkörper zur Erfassung von Reduktionsmittelablagerungen vorgesehen sein.The device 10` additionally has a component 24. The component 24 is arranged in the exhaust line 12. The component 24 can be, for example, a sheet metal, a catalyst, a mixer or a particle filter. The sheet metal can be used, for example, for flow guidance or specifically as a test body for detecting removal of reducing agent deposits.

Zusätzlich oder alternativ zur Aufnahme eines Abschnitts der Innenwandoberfläche 12A, ist die Bildaufnahmeeinheit 16 dazu ausgebildet und angeordnet, eine Aufnahme einer Oberfläche 24A des Bauteils 24 zu machen. Folglich kann auch die Oberfläche 24A des Bauteils 24 auf Reduktionsmittelablagerungen untersucht werden. Zur besseren Ausleuchtung der Oberfläche 24A des Bauteils 24 kann die Beleuchtungseinheit 22 die Oberfläche 24A beleuchten.In addition or as an alternative to recording a section of the inner wall surface 12A, the image recording unit 16 is designed and arranged to take a picture of a surface 24A of the component 24. Consequently, the surface 24A of the component 24 can also be examined for reducing agent deposits. To better illuminate the surface 24A of the component 24, the lighting unit 22 can illuminate the surface 24A.

Auch bei der Ausführungsform nach 2 ist es möglich, dass statt des Reduktionsmittelinjektors 14 ein anderer Betriebsmittelinjektor oder gar kein Injektor vorgesehen ist.Even in the embodiment according to 2 it is possible that instead of the reducing agent injector 14 another operating fluid injector or no injector at all is provided.

Die hierin offenbarte Vorrichtung zur Erfassung von Reduktionsmittelablagerungen kann vielfältig angewendet werden. Nachfolgend ist unter Bezugnahme auf 3 ein Anwendungsbeispiel in einem Motorprüfstand und unter Bezugnahme auf 4 ein Anwendungsbeispiel in einem Kraftfahrzeug beschrieben. Die Verfahren können vollautomatisch oder teilautomatisch durchgeführt werden.The device disclosed herein for detecting reducing agent deposits can be used in a variety of ways. The following is a description of the device with reference to 3 an application example in an engine test bench and with reference to 4 An application example in a motor vehicle is described. The processes can be carried out fully automatically or partially automatically.

Die 3 zeigt ein beispielhaftes Verfahren zum Ermitteln eines Kennfelds, das eine maximale Reduktionsmitteldosierrate in Beziehung zu einem Motorbetriebspunkt setzt. Der Motorbetriebspunkt kann beispielsweise durch eine Last an dem Verbrennungsmotor, einen Zylinderdruck, eine Zylindertemperatur, eine Gaspedalstellung, eine Drehzahl des Verbrennungsmotors, ein Drehmoment des Verbrennungsmotors, eine Ausgangsleistung des Verbrennungsmotors, einen Kraftstoffverbrauch des Verbrennungsmotors, eine Abgastemperatur und/oder eine Abgasströmungsmenge des Verbrennungsmotors gekennzeichnet sein.The 3 shows an exemplary method for determining a map relating a maximum reductant dosing rate to an engine operating point. The engine operating point can be characterized, for example, by a load on the internal combustion engine, a cylinder pressure, a cylinder temperature, an accelerator pedal position, a speed of the internal combustion engine, a torque of the internal combustion engine, an output power of the internal combustion engine, a fuel consumption of the internal combustion engine, an exhaust gas temperature and/or an exhaust gas flow rate of the internal combustion engine.

Nachfolgend ist das beispielhafte Verfahren der 3 unter Bezugnahme auf die Vorrichtung von 1 beschrieben.Below is the exemplary procedure of 3 with reference to the device of 1 described.

In einem ersten Schritt S100 wird ein neuer Motorbetriebspunkt für den Verbrennungsmotor eingestellt. Der Verbrennungsmotor wird mit diesem neuen Motorbetriebspunkt betrieben. Für diesen Motorbetriebspunkt soll nachfolgend die maximal mögliche Reduktionsmitteldosierrate ermittelt werden.In a first step S100, a new engine operating point is set for the internal combustion engine. The internal combustion engine is operated at this new engine operating point. The maximum possible reducing agent dosing rate is then to be determined for this engine operating point.

Im Schritt S102 wird eine Minimaldosierung des Reduktionsmittels eingestellt. Die Minimaldosierung des Reduktionsmittels kann beispielsweise durch die Konstruktion und/oder Steuerbarkeit des Reduktionsmittelinjektors 14 vorgegeben sein. Die Minimaldosierung wird in Form eines Steuerbefehls eingestellt, mit der der Reduktionsmittelinjektor 14 angesteuert wird.In step S102, a minimum dosage of the reducing agent is set. The minimum dosage of the reducing agent can be predetermined, for example, by the design and/or controllability of the reducing agent injector 14. The minimum dosage is set in the form of a control command with which the reducing agent injector 14 is controlled.

Der Steuerbefehl zum Ansteuern des Reduktionsmittelinjektors 14 kann sich auf eine Öffnungsdauer, eine Öffnungshäufigkeit und/oder einen Öffnungsgrad des Reduktionsmittelinjektors 14 beziehen.The control command for controlling the reducing agent injector 14 can relate to an opening duration, an opening frequency and/or an opening degree of the reducing agent injector 14.

Im Schritt S104 wird ein Reduktionsmittel in die Abgasleitung 12 durch den Reduktionsmittelinjektor 14 eingeleitet. Das Reduktionsmittel wird gemäß der zuvor eingestellten Dosierung eingeleitet.In step S104, a reducing agent is introduced into the exhaust line 12 through the reducing agent injector 14. The reducing agent is introduced according to the previously set dosage.

Im Schritt S106 wird von der Bildaufnahmeeinheit 16 eine Aufnahme der Oberfläche 12A gemacht. Zur Verbesserung der Aufnahmequalität wird die Oberfläche 12A von der Beleuchtungsvorrichtung 22 während der Aufnahme beleuchtet. Die Aufnahme, die aus einem oder mehreren Bildern bestehen kann, wird von der Bildaufnahmeeinheit 16 zu der Bildverarbeitungseinheit 18 ausgegeben.In step S106, the image recording unit 16 takes a picture of the surface 12A. To improve the quality of the picture, the surface 12A is illuminated by the lighting device 22 during the picture. The picture, which can consist of one or more images, is output from the image recording unit 16 to the image processing unit 18.

Im Schritt S108 wird die Aufnahme der Bildaufnahmeeinheit 16 von der Bildverarbeitungseinheit 18 verarbeitet. Die Bildverarbeitungseinheit 18 überprüft die Aufnahme auf das Vorhandensein von Reduktionsmittelablagerungen auf der Oberfläche 12A.In step S108, the image of the image recording unit 16 is processed by the image processing unit 18. The image processing unit 18 checks the image for the presence of reducing agent deposits on the surface 12A.

Im Schritt S110 wird geprüft, ob die Bildverarbeitung im Schritt S118 eine Reduktionsmittelablagerung erfasst hat. Wenn eine Reduktionsmittelablagerung erfasst wurde, so wird mit Schritt S112 fortgefahren. Wenn keine Reduktionablagerung erfasst wurde, so wird mit Schritt S116 fortgefahren.In step S110, it is checked whether the image processing in step S118 has detected a reducing agent deposit. If a reducing agent deposit was detected, the process continues with step S112. If no reducing agent deposit was detected, the process continues with step S116.

Im Schritt S112 wird geprüft, ob eine erfasste Reduktionsmittelablagerung einen Grenzwert überschreitet. Der Grenzwert kann so definiert sein, dass nur kleine erfasste Reduktionsmittelablagerungen unbeachtlich bleiben, da diese beispielsweise aus Aufnahmeungenauigkeiten, Unschärfen, veränderten Beleuchtungsbedingungen usw. herrühren können. Der Grenzwert kann beispielsweise als Flächengröße einer Reduktionsmittelablagerung oder indirekt als ein Vergleichskennwert definiert sein.In step S112, it is checked whether a detected reducing agent deposit exceeds a limit value. The limit value can be defined in such a way that only small detected reducing agent deposits remain unnoticed, since these can result, for example, from recording inaccuracies, blurring, changed lighting conditions, etc. The limit value can be defined, for example, as the surface size of a reducing agent deposit or indirectly as a comparison characteristic value.

Wenn der Grenzwert überschritten wurde, so wird das zu erstellende Kennfeld im Schritt S114 aktualisiert. Insbesondere wird die derzeitige Reduktionsmitteldosierrate oder die zuvor eingestellte Reduktionsmitteldosierrate, bei der die Reduktionsablagerungen noch keinen Grenzwert überschritten haben, als die maximal mögliche Reduktionsmitteldosierrater für den eingestellten Motorbetriebspunkt aktualisiert. Das Verfahren beginnt erneut bei Schritt S100 mit der Einstellung eines neuen Motorbetriebspunkts, für den eine Maximaldosierrate festgestellt werden soll.If the limit value has been exceeded, the characteristic map to be created is updated in step S114. In particular, the current reducing agent dosing rate or the previously set reducing agent dosing rate at which the reducing deposits have not yet exceeded a limit value is updated as the maximum possible reducing agent dosing rate for the set engine operating point. The method begins again in step S100 with the setting of a new engine operating point for which a maximum dosing rate is to be determined.

Wenn kein Grenzwert überschritten wurde (Schritt S112) oder keine Ablagerung erfasst wurde (Schritt S110), wird die Reduktionsmitteldosierrate im Schritt S116 erhöht. Das Verfahren beginnt erneut bei Schritt S104 mit der Einleitung des Reduktionsmittels.If no limit value has been exceeded (step S112) or no deposit has been detected (step S110), the reducing agent dosing rate is increased in step S116. The method begins again at step S104 with the introduction of the reducing agent.

Die 4 zeigt ein Verfahren, das während des Betriebs eines Kraftfahrzeugs verwendet werden kann.The 4 shows a method that can be used during operation of a motor vehicle.

Die Schritte S200 bis S208 können im Wesentlichen wie die Schritte S104 bis S112 durchgeführt werden, sodass zur Vermeidung von Wiederholungen auf eine ausführliche Beschreibung verzichtet wird.The steps S200 to S208 can be carried out essentially like the steps S104 to S112, so that a detailed description is omitted to avoid repetition.

Wird im Schritt S206 keine Ablagerung erfasst oder im Schritt S208 kein Grenzwert überschritten, so wird das Verfahren in einer weiteren Schleife mit einem Neustart bei Schritt S200 durchgeführt.If no deposit is detected in step S206 or no limit value is exceeded in step S208, the method is carried out in a further loop with a restart in step S200.

Wird im Schritt S208 ein Grenzwert überschritten, so können im Schritt S210 geeignete Gegenmaßnahmen eingeleitet werden. Zum Ablösen der Reduktionsmittelablagerungen kann bspw. eine Abgastemperatur und/oder eine Abgasströmungsmenge erhöht werden.If a limit value is exceeded in step S208, suitable countermeasures can be initiated in step S210. To remove the reducing agent deposits, an exhaust gas temperature and/or an exhaust gas flow rate can be increased, for example.

Zusätzlich kann im Schritt S210 ein bspw. in der Steuereinheit hinterlegtes Kennfeld bezüglich der maximalen Reduktionsmitteldosierrate aktualisiert werden.In addition, in step S210, a characteristic map stored in the control unit, for example, can be updated with regard to the maximum reducing agent dosing rate.

Im Schritt S212 kann, wenn gewünscht, eine Dosierrate angepasst werden. Zum Beispiel kann eine Dosierrate erhöht werden, wenn keine Ablagerungen festgestellt werden oder kein Grenzwert überschritten wird. Eine Dosierrate kann bspw. verringert werden, wenn ein Grenzwert für die Ablagerung überschritten wird.In step S212, a dosing rate can be adjusted if desired. For example, a dosing rate can be increased if no deposits are detected or no limit value is exceeded. A dosing rate can be reduced, for example, if a limit value for the deposits is exceeded.

Die Erfindung ist nicht auf die vorstehend beschriebenen bevorzugten Ausführungsbeispiele beschränkt. Vielmehr ist eine Vielzahl von Varianten und Abwandlungen möglich, die ebenfalls von dem Erfindungsgedanken Gebrauch machen und deshalb in den Schutzbereich fallen. The invention is not limited to the preferred embodiments described above. Rather, a large number of variants and modifications are possible which also make use of the inventive concept and therefore fall within the scope of protection.

Insbesondere beansprucht die Erfindung auch Schutz für den Gegenstand und die Merkmale der Unteransprüche unabhängig von den in Bezug genommenen Ansprüchen.In particular, the invention also claims protection for the subject matter and features of the subclaims independently of the claims referred to.

BezugszeichenlisteList of reference symbols

1010
Vorrichtung zur Erfassung von Reduktionsmittelablagerungen (Ablagerungen)Device for detecting reducing agent deposits (deposits)
1212
AbgasleitungExhaust pipe
12A12A
Innenoberfläche der AbgasleitungInner surface of the exhaust pipe
1414
Reduktionsmittelinjektor (Betriebsmittelinjektor)Reducing agent injector (operating fluid injector)
1616
BildaufnahmeeinheitImage acquisition unit
1818
BildverarbeitungseinheitImage processing unit
2020
SteuereinheitControl unit
2222
BeleuchtungsvorrichtungLighting device
2424
Bauteil in AbgasleitungComponent in exhaust pipe
24A24A
Oberfläche des BauteilsSurface of the component
A, BAWAY
StrömungsrichtungFlow direction
X, YX, Y
Mögliche Positionen für BildaufnahmeeinheitPossible positions for image acquisition unit

Claims (14)

Vorrichtung (10) zur Erfassung von Ablagerungen in einem Abgastrakt eines Verbrennungsmotors, aufweisend: eine Abgasleitung (12); eine Bildaufnahmeeinheit (16), die zum Aufnehmen einer in der Abgasleitung (12) vorgesehenen Oberfläche (12A, 24A) angeordnet ist, wobei die Bildaufnahmeeinheit (16) dazu ausgebildet ist, eine Aufnahme der Oberfläche (12A, 24A) zu erfassen und auszugeben; und eine Bildverarbeitungseinheit (18), die dazu ausgebildet ist, die von der Bildaufnahmeeinheit (16) ausgegebene Aufnahme zu empfangen und zur Überprüfung auf eine auf der Oberfläche (12A; 24A) befindliche Ablagerung zu verarbeiten, wobei die Vorrichtung (10) ferner ein Bauteil (24) aufweist, das in der Abgasleitung (12) angeordnet ist, wobei die Bildaufnahmeeinheit (16) zur Aufnahme einer Oberfläche (24A) des Bauteils (24) angeordnet ist und wobei das Bauteil (24) eigens als Prüfkörper vorgesehen ist, wobei der Prüfkörper ein Störelement für eine Abgasströmung in der Abgasleitung (12) ausbildet und vorzugsweise bezüglich einer Strömungsrichtung in der Abgasleitung (12) geneigt angeordnet ist, insbesondere in einem Winkel von 90° zu der Strömungsrichtung.Device (10) for detecting deposits in an exhaust tract of an internal combustion engine, comprising: an exhaust line (12); an image recording unit (16) arranged to record a surface (12A, 24A) provided in the exhaust line (12), wherein the image recording unit (16) is designed to record and output a recording of the surface (12A, 24A); and an image processing unit (18) which is designed to receive the image output by the image recording unit (16) and to process it to check for a deposit on the surface (12A; 24A), wherein the device (10) further comprises a component (24) which is arranged in the exhaust line (12), wherein the image recording unit (16) is arranged to record a surface (24A) of the component (24) and wherein the component (24) is specifically provided as a test body, wherein the test body forms a disturbance element for an exhaust gas flow in the exhaust line (12) and is preferably arranged inclined with respect to a flow direction in the exhaust line (12), in particular at an angle of 90° to the flow direction. Vorrichtung (10) nach Anspruch 1, wobei die Aufnahme eine oder eine Mehrzahl von optischen Abbildungen aufweist, die insbesondere zeitlich versetzt aufgenommen sind und/oder verschiedene Bereiche der Oberfläche (12A, 24A) zeigen.Device (10) according to Claim 1 , wherein the recording has one or a plurality of optical images, which are in particular recorded at different times and/or show different regions of the surface (12A, 24A). Vorrichtung nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, wobei: die Bildverarbeitungseinheit (18) dazu ausgebildet ist, die von der Bildaufnahmeeinheit (16) ausgegebene Aufnahme zur Überprüfung auf eine Betriebsmittelablagerung, insbesondere eine Reduktionsmittelablagerung, eine Ablagerung eines Verbrennungsproduktes, insbesondere Ruß oder Asche, und/oder eine Ablagerungsvorstufe zu verarbeiten; und/oder die Bildverarbeitungseinheit (18) dazu ausgebildet ist, eine Bildauswertung der Bildinformation der Aufnahme vorzunehmen, wobei die Bildverarbeitungseinheit (18) insbesondere einen Bildverarbeitungsalgorithmus auf die von der Bildaufnahmeeinheit (16) erfasste Aufnahme zur Überprüfung auf eine Ablagerung anwendet.Device according to Claim 1 or Claim 2 , wherein: the image processing unit (18) is designed to use the image output by the image recording unit (16) to check for a deposit of operating fluid, in particular a reduction agent deposit, a deposit of a combustion product, in particular soot or ash, and/or a deposit precursor; and/or the image processing unit (18) is designed to carry out an image evaluation of the image information of the recording, wherein the image processing unit (18) in particular applies an image processing algorithm to the recording captured by the image recording unit (16) to check for a deposit. Vorrichtung (10) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Bildverarbeitungseinheit (18) dazu ausgebildet ist: eine Größe der Ablagerung zu bestimmen; und/oder ein Vorhandensein der Ablagerung zu bestimmen; und/oder eine zeitliche Änderung der Ablagerung zu bestimmen.Device (10) according to one of the preceding claims, wherein the image processing unit (18) is designed to: determine a size of the deposit; and/or determine a presence of the deposit; and/or determine a temporal change in the deposit. Vorrichtung (10) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei: die Bildaufnahmeeinheit (16) als eine Kamera, insbesondere eine Endoskopkamera, ausgebildet ist; und/oder die Bildaufnahmeeinheit (16) dazu ausgebildet ist, eine Aufnahme im ultravioletten Bereich, im Bereich des sichtbaren Lichts und/oder im Infrarotbereich zu erfassen; und/oder die Vorrichtung (10) dazu ausgebildet ist, einen fluoreszierenden Hilfsstoff in die Abgasleitung (12) einzuleiten.Device (10) according to one of the preceding claims, wherein: the image recording unit (16) is designed as a camera, in particular an endoscope camera; and/or the image recording unit (16) is designed to capture an image in the ultraviolet range, in the visible light range and/or in the infrared range; and/or the device (10) is designed to introduce a fluorescent auxiliary substance into the exhaust line (12). Vorrichtung (10) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei: die Bildaufnahmeeinheit (16) zur Aufnahme einer Innenwandoberfläche (12A) der Abgasleitung (12) angeordnet ist.Device (10) according to one of the preceding claims, wherein: the image recording unit (16) is arranged to record an inner wall surface (12A) of the exhaust pipe (12). Vorrichtung (10) nach einem der vorherigen Ansprüche, ferner mit einem Betriebsmittelinjektor (14), der zum Einleiten eines Betriebsmittels, insbesondere Diesel oder ein Reduktionsmittel, in die Abgasleitung (12) ausgebildet und angeordnet ist, wobei die Bildaufnahmeeinheit (16) vorzugsweise stromabwärts oder stromaufwärts des Betriebsmittelinjektors (14) angeordnet ist.Device (10) according to one of the preceding claims, further comprising an operating medium injector (14) which is designed and arranged to introduce an operating medium, in particular diesel or a reducing agent, into the exhaust line (12), wherein the image recording unit (16) is preferably arranged downstream or upstream of the operating medium injector (14). Vorrichtung (10) nach Anspruch 7, ferner aufweisend eine Steuereinheit (20), die mit dem Betriebsmittelinjektor (14) in Kommunikationsverbindung steht und dazu ausgebildet ist, den Betriebsmittelinjektor (14) basierend auf der Überprüfung auf eine Ablagerung der Bildverarbeitungseinheit (18) zu steuern.Device (10) according to Claim 7 , further comprising a control unit (20) which is in communication with the operating medium injector (14) and is designed to control the operating medium injector (14) based on the check for deposits by the image processing unit (18). Vorrichtung (10) nach Anspruch 8, wobei die Steuereinheit (20) dazu ausgebildet ist: eine Dosierrate des Betriebsmittelinjektors (14) zu verringern, wenn die Bildverarbeitungseinheit (18) ein Vorhandensein einer Ablagerung auf der Oberfläche (12A; 24A) bestimmt, eine bestimmte Größe der Ablagerung einen vorgegebenen Grenzwert überschreitet, eine zeitliche Änderung einer Ablagerung bestimmt und/oder eine zeitliche Änderung der Ablagerung einen Grenzwert überschreitet; und/oder eine Maßnahme zur Verringerung der Ablagerung einleitet, insbesondere den Verbrennungsmotor zur Erhöhung einer Abgastemperatur und/oder einer Abgasströmungsmenge zu steuern, wenn die Bildverarbeitungseinheit (18) ein Vorhandensein einer Ablagerung auf der Oberfläche (12A; 24A) bestimmt, eine bestimmte Größe der Ablagerung einen vorgegebenen Grenzwert überschreitet, eine zeitliche Änderung einer Ablagerung bestimmt und/oder eine zeitliche Änderung der Ablagerung einen Grenzwert überschreitet.Device (10) according to Claim 8 , wherein the control unit (20) is designed to: reduce a dosing rate of the operating medium injector (14) if the image processing unit (18) determines the presence of a deposit on the surface (12A; 24A), a certain size of the deposit exceeds a predetermined limit value, determines a temporal change in a deposit and/or a temporal change in the deposit exceeds a limit value; and/or initiate a measure to reduce the deposit, in particular to control the internal combustion engine to increase an exhaust gas temperature and/or an exhaust gas flow rate, if the image processing unit (18) determines the presence of a deposit on the surface (12A; 24A), a certain size of the deposit exceeds a predetermined limit value, determines a temporal change in a deposit and/or a temporal change in the deposit exceeds a limit value. Vorrichtung (10) nach Anspruch 8 oder Anspruch 9, wobei die Steuereinheit (20) dazu ausgebildet ist, für einen oder eine Mehrzahl von Motorbetriebspunkten des Verbrennungsmotors eine maximale Betriebsmitteldosierrate zu bestimmen und/oder zu aktualisieren, bei der keine Ablagerung von der Bildverarbeitungseinheit (18) bestimmt wird, bei der eine bestimmte Größe der Ablagerung einen vorgegebenen Grenzwert nicht überschreitet, bei der keine zeitliche Änderung einer Ablagerung bestimmt wird und/oder eine zeitliche Änderung der Ablagerung einen Grenzwert nicht überschreitet.Device (10) according to Claim 8 or Claim 9 , wherein the control unit (20) is designed to determine and/or update a maximum operating medium dosing rate for one or a plurality of engine operating points of the internal combustion engine, at which no deposit is determined by the image processing unit (18), at which a certain size of the deposit does not exceed a predetermined limit value, at which no temporal change in a deposit is determined and/or a temporal change in the deposit does not exceed a limit value. Vorrichtung (10) nach einem der vorherigen Ansprüche, ferner aufweisend eine Beleuchtungsvorrichtung (22), die zum Beleuchten der von der Bildaufnahmeeinheit (16) aufgenommenen Oberfläche (12A, 24A) angeordnet und insbesondere in der Bildaufnahmeeinheit (16) integriert ist, wobei die Beleuchtungsvorrichtung (22) vorzugsweise dazu ausgebildet ist, Licht in einem ultravioletten Bereich, einem sichtbaren Bereich und/oder einem infraroten Bereich auszusenden.Device (10) according to one of the preceding claims, further comprising an illumination device (22) which is arranged to illuminate the surface (12A, 24A) recorded by the image recording unit (16) and in particular is integrated in the image recording unit (16), wherein the illumination device (22) is preferably designed to emit light in an ultraviolet range, a visible range and/or an infrared range. Prüfstand, insbesondere Motorprüfstand, oder Kraftfahrzeug, insbesondere Nutzfahrzeug, mit der Vorrichtung (10) nach einem der vorherigen Ansprüche.Test bench, in particular engine test bench, or motor vehicle, in particular commercial vehicle, with the device (10) according to one of the preceding claims. Verfahren zur Erfassung von Ablagerungen in einem Abgastrakt eines Verbrennungsmotors, insbesondere Betriebsmittelablagerungen, vorzugsweise Reduktionsmittelablagerungen, und/oder Verbrennungsproduktablagerungen, wobei das Verfahren die Vorrichtung (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 11 verwendet, das Verfahren aufweisend: Aufnehmen einer Oberfläche (12A, 24A) in einer Abgasleitung (12); und Anwenden einer Bildverarbeitung auf die Aufnahme zur Überprüfung auf eine Ablagerung auf der Oberfläche (12A, 24A).Method for detecting deposits in an exhaust system of an internal combustion engine, in particular operating fluid deposits, preferably reducing agent deposits, and/or combustion product deposits, the method using the device (10) according to one of the Claims 1 until 11 used, the method comprising: recording a surface (12A, 24A) in an exhaust pipe (12); and applying image processing to the recording to check for deposits on the surface (12A, 24A). Verfahren nach Anspruch 13, ferner aufweisend: Einleiten eines Betriebsmittels, insbesondere eines Reduktionsmittels, zum Beispiel eine wässrige Harnstofflösung, in die Abgasleitung, wobei die Bildverarbeitung auf die Aufnahme zur Überprüfung auf eine Ablagerung des Betriebsmittels auf der Oberfläche (12A, 24A) angewendet wird und das Reduktionsmittel insbesondere zusammen mit einem fluoreszierenden Hilfsstoff eingeleitet wird und das Verfahren ferner vorzugsweise ein Bestrahlen der Oberfläche (12A, 24A) mit Licht, das eine Anregungswellenlänge des fluoreszierenden Hilfsstoffs aufweist, aufweist.Procedure according to Claim 13 , further comprising: introducing an operating medium, in particular a reducing agent, for example an aqueous urea solution, into the exhaust line, wherein the image processing is applied to the image to check for a deposit of the operating medium on the surface (12A, 24A) and the reducing agent is introduced in particular together with a fluorescent auxiliary substance and the method further preferably comprises irradiating the surface (12A, 24A) with light which has an excitation wavelength of the fluorescent auxiliary substance.
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