DE102009025682A1 - Bordeigene Nachbehandlungsvorrichtung zur Berechnung des Kohlenwasserstoffverlusts am Auspuff - Google Patents

Bordeigene Nachbehandlungsvorrichtung zur Berechnung des Kohlenwasserstoffverlusts am Auspuff Download PDF

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Abstract

Ein Verfahren zur Bestimmung des Kohlenwasserstoffverlusts in einem Verdichtungsentflammungs-Verbrennungsmotor, der mit einer elektronischen Steuereinheit versehen ist, die einen Speicher hat, und an ein Abgasnachbehandlungssystem angeschlossen ist, das einen Dieseloxidationskatalysator aufweist, einen Dieselfeststofffilter, eine Selektivkatalysatorreduzierungseinrichtung und einen Reinigungs-Dieseloxidationskatalysator.

Description

  • Nachbehandlungssysteme bei Dieselverbrennungsmotoren weisen häufig einen Dieseloxidationskatalysator (DOC) auf, der bei vielen Anwendungen dazu eingesetzt wird, zugeführte Kohlenwasserstoffe (über Dosiermaßnahmen im Zylinder oder extern) zu oxidieren, um die Temperatur des Dieselfeststofffilters (DPF) zu erhöhen, um den Ruß zu regenerieren oder zu entfernen, der im DPF festgehalten wurde. Ein derartiger DOC verbrennt nicht notwendigerweise 100% der Kohlenwasserstoffe (HC), und ein gewisser Anteil von diesen geht an den Katalysatorbestandteilsubstraten stromabwärts des DOC vorbei.
  • Es besteht ein Bedürfnis zur Entwicklung einer bordeigenen Nachbehandlungsvorrichtung zur Feststellung des Kohlenwasserstoffverlusts (der Kohlenwasserstoffentweichungsrate) am Auspuff. Bei einer Ausführungsform wird ein Verfahren zur Berechnung des Verlusts (der Entweichungsrate) nach jedem dieser Bestandteile (DPF und DOC) und zu dessen (deren) Umwandlung in Teile pro Million (ppm) beschrieben, jeweils auf eine Art und Weise, die ausreichend einfach ist, dies an Bord des Fahrzeugs durchzuführen, üblicherweise in einer elektronischen Steuereinheit (ECU). Steuerlogik wird dazu eingesetzt, den Verlust (die Entweichungsrate) in ppm aus dem System aus DPF und DOC festzustellen, um die Fähigkeit zu überwachen, den Anforderungen an die bordeigene Diagnose (OBD) für Fahrzeuge zu erfüllen. Dies kann dazu eingesetzt werden, den Wirkungsgrad eines vorhandenen Reinigungskatalysators mit Ammoniakoxidation (AMOR) zu überwachen, falls ein derartiger bei einem System mit selektiver Katalysatorreduzierung (SCR) verwendet wird, woraus man den HC-Verlust (die HC-Entweichungsrate) am Auspuff in ppm erhält.
  • Bei einer Ausführungsform wird ein Verfahren zur Bestimmung des Kohlenwasserstoffverlusts in einem Verbrennungsmotor beschrieben, und spezieller in einem Verdichtungsentflammungs-Verbrennungsmotor, der mit einer elektronischen Steuereinheit versehen ist, die einen Speicher hat, und an ein Abgas-Nachbehandlungssystem angeschlossen ist, das einen Dieseloxidationskatalysator aufweist, einen Dieselfeststofffilter, eine Selektivkatalysatorreduzierungseinrichtung, und einen Reinigungs-Dieseloxidationskatalysator. Das Verfahren umfasst, eine Änderung der Temperatur des Abgasflusses durch das Dieseloxidationskatalysatorbestandteil festzustellen; eine Änderung der Temperatur des Abgasflusses durch den Dieselfeststofffilter festzustellen; eine Änderung der Temperatur durch die Selektivkatalysatorreduzierungseinrichtung an dem Auslass des Reinigungs-Dieseloxidationskatalysators festzustellen; und den Wirkungsgrad jedes Abgas-Nachbehandlungsbestandteils festzustellen.
  • Bei einer anderen Ausführungsform wird ein Verfahren zur Feststellung des Verlusts oder der Entweichungsrate von Kohlenwasserstoffen bei einem Verdichtungsentflammungs-Verbrennungsmotor beschrieben, der mit einer elektronischen Steuereinheit versehen ist, die einen Speicher hat, und an ein Abgasnachbehandlungssystem angeschlossen ist, das einen Dieseloxidationskatalysator aufweist, einen Dieselfeststofffilter, eine Selektivkatalysatorreduziereinrichtung, und einen Reinigungs-Dieseloxidationskatalysator, wobei vorgesehen sind:
    Feststellen einer Änderung der Temperatur des Abgasflusses durch das Dieseloxidationskatalysatorbestandteil;
    Feststellen einer Änderung der Temperatur des Abgasflusses durch den Dieselfeststofffilter;
    Feststellen einer Änderung der Temperatur durch die Selektivkatalysatorreduzierungseinrichtung am Auslass des Reinigungs-Dieseloxidationskatalysators; und
    Feststellen des Wirkungsgrades jedes Abgasnachbehandlungsbestandteils.
  • Bei einer anderen Ausführungsform wird die Änderung der Abgasflusstemperatur durch das Dieselkatalysatorbestandteil folgendermaßen festgestellt: ΔTdoc = Sensed DOC out Temperature – Virtual DOC Out Temperature. (Sensed DOC out Temperature: erfasste DOC-Ausgangstemperatur;
    Virtual DOC Out Temperature: virtuelle DOC-Ausgangstemperatur)
  • Bei einer anderen Ausführungsform wird die Änderung der Temperatur des DPF folgendermaßen festgestellt: ΔTDPF = Sensed DPF Out Temperature – Virtual DPF Out Temperature. (Sensed DPF Out Temperature: erfasste DPF-Ausgangstemperatur;
    Virtual DPF Out Temperature: virtuelle DPF-Ausgangstemperatur)
  • Bei einer anderen Ausführungsform wird die Änderung der Temperatur des Abgasflusses am Reinigungs-DOC-Auslass folgendermaßen festgestellt: ΔTSCR+Clean-upDOC = Sensed Clean-Up DOC Out Temperature – Virtual Clean-Up Out DOC Temperature.(Sensed Clean-Up DOC Out Temperature: erfasste Reinigungs-DOC-Ausgangstemperatur;
    Virtual Clean-Up Out DOC Temperature: virtuelle Reini- gungs-DOC-Ausgangstemperatur)
  • Bei einer anderen Ausführungsform wird die Energie, die in folge der Verbrennung von Kohlenwasserstoffen an jedem Kata lysator freigesetzt wird, folgendermaßen festgestellt: Q . = Cp·ṁexh·ΔT = η·ṁfuel/·ΔH (1)
  • Hierbei ist:
    • η
    – Katalysatorwirkungsgrad
    ṁfuel
    – HC-Flussrate in den Katalysator, kg/s
    ΔH
    – Wärmeinhalt des Kraftstoffs, 43 NJ/kg für Dieselkraftstoff
    ΔT
    – Temperaturerhöhung infolge der Verbrennung von HC (voranstehend erläutert)
    Cp
    – Spezifische Wärme des Abgases, kJ/kg·K
    ṁexh
    – Abgasflussrate durch den Katalysator, kg/s
    wobei der HC-Fluss als Massenanteil (1) wird zu
    Figure 00040001
  • Zusammenstellung der Indices:
    • fuel:
      Kraftstoff
      exh:
      Abgas
      massfraction:
      Massenanteil
      doc:
      Dieseloxidationskatalysator
      dpf:
      Dieselfeststoffkatalysator
      cleanupdoc:
      Reinigungskatalysator
      slip:
      Entweichungsrate
      scr:
      Selektivkatalysatorreduzierungseinrichtung
  • Bei Umwandlung des Massenanteils in einen Volumenanteil (ppm) als C14H30 (wie bei normalem Dieselkraftstoff) ändert sich (2) zu
    Figure 00050001
  • Da die HC-Konzentration (ppm) normalerweise auf C1 korrigiert wird, ergeben sich die ppm in C1 folgendermaßen
    Figure 00050002
  • Anwendung von Gleichung (4) bei DOC, DPF sowie SCR + Reinigungs-DOC ergibt:
    Figure 00050003
  • Die Erfindung wird nachstehend anhand zeichnerisch dargestellter Ausführungsbeispiele näher erläutert, aus welchen weitere Vorteile und Merkmale hervorgehen. Es zeigt:
  • 1 eine schematische Darstellung einer Vorrichtung und eines Systems zur Nachbehandlung zum Einsatz bei einem Verbrennungsmotor; und
  • 2 eine schematische Darstellung eines Software-Flussdiagramms, welches ein Verfahren gemäß der vorliegenden Anmeldung repräsentiert.
  • In den Zeichnungen, in welchen gleiche Bezugszeichen gleiche Anordnungen bezeichnen, und insbesondere in 1, ist eine schematische Darstellung einer Nachbehandlungsvorrichtung oder eines Nachbehandlungssystems 10 zum Einsatz bei einem Verbrennungsmotor, einschließlich einem Verdichtungsentflammungs-Verbrennungsmotor, dargestellt. Das System 10 ist an einem Ende an einen Verbrennungsmotor-Abgaskrümmer angeschlossen, schematisch mit 27 bezeichnet, um Abgas von dem Verbrennungsmotor durch das System 10 abzulassen. Das System 10 besteht aus einer DOC-Einlassleitung 12, in Fluidverbindung mit dem Abgaskrümmer 27 an einem ersten Ende und einem DOC 14 an einem entgegengesetzten Ende. Der DOC 14 ist nahe benachbart einem DPF 16 angeordnet. Eine DPF-Ausgangsleitung 18 steht in Fluidverbindung mit einer SCR 20. Die SCR 20 ist proximal mit einem Reinigungs-DOC 22 versehen, dessen Abgasauslass 24 ein Ablassen des behandelten Abgasstroms an die Atmosphäre ermöglicht.
  • Temperatursensoren sind entlang dem System 10 angeordnet, um die Temperatur des Abgasstroms zu erfassen, wenn er sich durch das System bewegt. DOC-Einlasstemperatursensor 26 und DPF-Einlasssensor 28 erfassen die Temperatur des Abgases, während es durch den DOC 14 hindurchgeht. Wie Fachleute wissen, ist der Abgasstrom durch den DOC sehr heiß. Wenn der Abgasstrom in den DOC 14 hineingelangt und diesen wieder verlässt, dient der DPF-Einlasstemperatursensor als ein DOC-Auslasstemperatursensor. Der DPF-Auslasstemperatursensor 30 ist nahe benachbart der Leitung 18 angeordnet. Der DPF-Auslasstemperatursensor 30 und der SCR-Einlasstemperatursensor 32 erfassen die Temperatur des Abgases, während es durch den DPF hindurchgeht, und in die SCR 20 hineingelangt. Der SCR-Auslasstemperatursensor 34 erfasst die Temperatur des Abgasstroms, wenn dieser den Reinigungs-DOC 22 verlässt. Jeder der Sensoren ist elektronisch an eine elektronische Steuereinheit (ECU) 13 über Elektronikverbindungen 15, 17, 19, 21 bzw. 23 angeschlossen. Die ECU befindet sich normalerweise auf dem Verbrennungsmotor, und steuert den Betriebsablauf des Verbrennungsmotors. Im Einzelnen enthält die ECU die Betriebsbefehle und weitere Software und Algorithmen, die für den Betrieb des Systems und des Verbrennungsmotors erforderlich sind. Die ECU kann eine Steuerung mit einem einzelnen Prozessor oder mit zwei Prozessoren sein, abhängig von der Art und Weise des Designs. Falls die ECU eine Steuerung mit zwei Prozessoren ist, kann sie aus einem Motorsteuermodul (MCM) und einem Bestandteilsteuermodul CPC bestehen, die miteinander kommunizieren. Das MCM weist die Betriebsbefehle für den Verbrennungsmotor auf, und das CPC weist die Betriebsbefehle für die Bestandteile des Fahrzeugs auf. Das MCM weist einen Speicher mit Tabellen oder Profilen auf, welche Werte für die Menge an Kohlenwasserstoffen als Kennfelder aufweisen, oder auf andere Art und Weise speichern, die in dem Abgasstrom an jedem Punkt entlang dem System 10 zulässig ist. Der Speicher kann ein PROM, EPROM, EEPROM, FLASH oder ein anderer Speicher sein. Das MCM und das CPC kommunizieren mit dem Verbrennungsmotor und den anderen Bestandteilen. Ohne dass dies einschränkend zu verstehen ist, ist ein geeignetes Betriebs-Software-Programm DDEC, erhältlich von der Detroit Diesel Corporation.
  • 2 ist eine schematische Darstellung eines Software-Flussdiagramms eines Verfahrens 38 zur Bestimmung des Kohlenwasserstoffverlusts (der Kohlenwasserstoffentweichungsrate) bei einem Abgassystem. Durch Feststellung der Änderung der Temperatur des Abgases zwischen den verschiedenen Bestandteilen in dem System 10 (1) kann der Kohlenwasserstoffverlust festgestellt werden. Im Einzelnen wird im Schritt 40 die Änderung der Temperatur des Abgasstroms durch einen DOC festgestellt. Dies kann dadurch erzielt werden, dass die Temperaturdifferenz zwischen dem DOC-Einlass und dem DOC-Auslass festgestellt wird, um ΔTdoc festzustellen. Dies ermöglicht die Feststellung von HCslip·doc. Im Schritt 42 wird die Änderung der Temperatur des Abgasstroms durch den Dieselfeststofffilter festgestellt. Dies kann dadurch erzielt werden, dass die Temperaturdifferenz zwischen dem DOC-Auslass und dem DPF-Auslass gemessen wird. Die Temperaturdifferenz zwischen dem DOC-Auslass und dem DPF-Auslass bestimmt ΔTdpf. HCslip dpf wird dann festgestellt, und in ppm umgewandelt. Im Schritt 44 wird die Änderung der Temperatur des Abgasstroms durch die Selektivkatalysatorreduzierungseinrichtung (SCR) und einen Reinigungs-DOC-Auslass festgestellt. Die Temperaturdifferenz zwischen der SCR-Einlasstemperatur und der Reinigungs-DOC-Auslasstemperatur wird dazu verwendet, ΔTscr+clean up doc. festzustellen. Der Abgasstrom gelangt dann durch den Reinigungs-DOC hindurch, und HCslip tail pipe ist gleich HCslip scr+clean up doc.. Ein Auspuffkraftstoffeinspritzsystem stromaufwärts des DOC oder eine Nacheinspritzung im Zylinder stellt die HC-Sorte zur Verfügung, und der DOC ist so ausgelegt, dass er den Hauptanteil dieses Kraftstoffs verbrennt, um die Abgastemperatur auf ein Niveau zu erhöhen, bei welchem der im DPF angesammelte Ruß weg gebrannt werden kann, über Regenerierung des DPF oder auf andere Art und Weise. Da es sein kann, dass an jedem Katalysator die HC-Sorte nicht immer zu 100% oxidiert wird, insbesondere infolge der Alterung der Katalysatoren, ist ein bordeigenes HC-Verlust-Vorhersageverfahren erforderlich, um Modifikationen des Betriebsablaufs des Verbrennungsmotors zu ermöglichen, um sicherzustellen, dass die Abgasstromzusammensetzung behördlichen Vorschriften entspricht, oder um den Benutzer zu warnen, dass ein Service der Abgassystembestandteile erforderlich ist.
  • ΔT, das voranstehend beschrieben wurde, ist als die Temperaturerhöhung über einer bestimmten Katalysatorvorrichtung nur infolge der Oxidation von HC definiert. Der Temperaturanstieg (ΔT) ist gleich der gemessenen (erfassten) Katalysatorausgangstemperatur minus der virtuellen Katalysatorausgangstemperatur. Die virtuelle Katalysatorausgangstemperatur wird aus der gemessenen Katalysatoreingangstemperatur mit Korrektur des Wärmeaustausches zwischen dem Abgasstrom und dem Katalysatorsubstrat festgestellt, sowie der Temperatursensorverzögerung. Da das Isoliermattenmaterial zwischen dem Katalysatorsubstrat und der Metallhülle des Katalysatorbehälters sowie irgendwelche anderen Isoliermaßnahmen eine signifikante Wärmeübertragung von dem Substrat an die Umgebung verhindern, wird ein minimaler Wärmeverlust angenommen. Allerdings lässt sich auch überlegen, diesen Wärmeverlust festzustellen und zu kompensieren. Die Wärme, die infolge der kontrollierten Rußverbrennung in dem DPF erzeugt wird, kann infolge ihres geringen Ausmaßes vernachlässigt werden, jedoch lässt sich auch überlegen, diese potentielle Fehlerquelle zu kompensieren. Es lässt sich weiterhin überlegen, dass jede Überprüfung des ppm-Anteils an HC in dem Abgasstrom nur gegen Ende einer aktiven Regenerierung durchgeführt werden kann, wenn die Rußverbrennung gleich Null ist, jedoch lässt sich ebenfalls überlegen, einen Spot-Check des ppm von HC über dem gesamten System 10 durchzuführen.
  • Man beginnt beispielsweise mit dem DOC ΔT doc = sensed Doc out Temperature – virtual DOC out temperature.(sensed DOC out Temperature: erfasste DOC-Ausgangstemperatur;
    virtual DOC Out temperature: virtuelle DOC-Ausgangstemperatur)
  • Die Berechnung der virtuellen DOC-Ausgangstemperatur benötigt die Abgasflussrate als Eingabe, und kann erhalten werden auf Grundlage der Bauweise des Verbrennungsmotors, des Betriebszustands, der zugeführten Einlassluft, und einiger Korrekturtabellen im Speicher der ECU. Alle anderen Eingaben sind entweder Randbedingungen oder experimentell kalibrierte Daten, so dass die virtuelle DOC-Ausgangstemperatur an Bord festgestellt werden kann, ebenso wie ΔT doc. Dieselbe Logik kann bei dem DPF und dem Reinigungs-DOC-Katalysator eingesetzt werden, um ΔT dpf und ΔT scr+clean up doc zu erhalten.
  • Unter der Annahme, dass die an jedem Katalysator freigesetzte Energie infolge der Verbrennung von Kohlenwasserstoffen auftritt, ergibt sich folgendes: Q . = Cp·ṁexh·ΔT = η·ṁfuel·ΔH (1)
  • Hierbei ist:
    • η
    – Katalysatorwirkungsgrad
    ṁfuel
    – HC-Flussrate in den Katalysator, kg/s
    ΔH
    – Wärmeinhalt des Kraftstoffs, 43 MJ/kg für Dieselkraftstoff
    ΔT
    – Temperaturerhöhung infolge der Verbrennung von HC (voranstehend erläutert)
    Cp
    – Spezifische Wärme des Abgases, kJ/kg·K
    ṁexh
    – Abgasflussrate durch den Katalysator, kg/s
    wobei der HC-Fluss als Massenanteil (1) wird zu
  • Figure 00110001
  • Zusammenstellung der Indices:
    • fuel:
      Kraftstoff
      exh:
      Abgas
      massfraction:
      Massenanteil
      doc:
      Dieseloxidationskatalysator
      dpf:
      Dieselfeststoffkatalysator
      cleanupdoc:
      Reinigungskatalysator
      slip:
      Entweichungsrate
      scr:
      Selektivkatalysatorreduzierungseinrichtung
  • Bei Umwandlung des Massenanteils in einen Volumenanteil (ppm) als C14H30 (wie bei normalem Dieselkraftstoff) ändert sich (2) zu
    Figure 00110002
  • Da die HC-Konzentration (ppm) normalerweise auf C1 korrigiert wird, ergeben sich die ppm in C1 folgendermaßen
    Figure 00110003
  • Anwendung von Gleichung (4) bei DOC, DPF sowie SCR + Reinigungs-DOC ergibt:
    Figure 00120001
  • Der HC-Verlust nach jedem Katalysator ist wie folgt:
    Figure 00120002
  • Da der HC-Verlust des stromaufwärtigen Katalysators gleich dem zugeführten Kohlenwasserstoff für den stromabwärtigen Katalysator ist, ist Gleichung (6) gleich Gleichung (8) und ist Gleichung (7) gleich Gleichung (9). Daher erhält man:
    Figure 00120003
  • Setzt man Gleichung (11) in Gleichung (12) ein, und dann Gleichung (12) in Gleichung (10), so erhält man:
    Figure 00130001
  • Wenn eine Nachbehandlungsvorrichtung keinen Reinigungs-DOC aufweist, so gilt ΔT scr+clean up doc = 0. Befindet sich keine Beschichtung auf dem DPF, so gilt ΔT dpf = 0. Unabhängig von jedem dieser Fälle gilt Gleichung 13 für beide Situa tionen.
  • Die in der Beschreibung verwendeten Begriffe sind als beschreibend und nicht als einschränkend zu verstehen. Fachleute auf diesem Gebiet erkennen, dass zahlreiche Änderungen und Modifikationen möglich sind, ohne vom Wesen und Umfang der Erfindung abzuweichen, die sich aus der Gesamtheit der vorliegenden Anmeldeunterlagen ergeben, und von den beigefügten Patentansprüchen umfasst sein sollen.

Claims (12)

  1. Verfahren zur Feststellung des Kohlenwasserstoffverlusts in einem Verdichtungsentflammungs-Verbrennungsmotor, der mit einer elektronischen Steuereinheit versehen ist, die einen Speicher aufweist, und an ein Abgasnachbehandlungssystem angeschlossen ist, das einen Dieseloxidationskatalysator aufweist, einen Dieselfeststofffilter, eine Selektivkatalysatorreduzierungseinrichtung, und einen Reinigungs-Dieseloxidationskatalysator, wobei vorgesehen sind: Feststellen einer Änderung der Temperatur des Abgasflusses durch das Dieseloxidationskatalysatorbestandteil; Feststellen einer Änderung der Temperatur des Abgasflusses durch den Dieselfeststofffilter; Feststellen einer Änderung der Temperatur durch die Selektivkatalysatorreduzierungseinrichtung an dem Reinigungs-Dieseloxidationskatalysator-Ausgang; und Feststellen des Wirkungsgrads jedes Abgas-Nachbehandlungsbestandteils durch Feststellen, ob bei dem Bestandteil eine Beschichtung aus überschüssigem Kohlenwasserstoff vorhanden ist.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, das die Änderung der Abgasflusstemperatur durch das Dieseloxidationskatalysatorbestandteil folgendermaßen festgestellt wird: ΔTdoc = Sensed DOC out Temperature – Virtual DOC Out Temperature.
  3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Änderung der Temperatur des DPF folgendermaßen festgestellt wird: ΔTDPF = Sensed DPF Out Temperature – Virtual DPF Out Temperature.
  4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Änderung der Temperatur des Abgasflusses am ReinigungsDOC-Ausgang folgendermaßen festgestellt wird: ΔTSCR+Clean-upDOC = Sensed Clean-Up DOC Out Temperature – Virtual Clean-Up Out DOC Temperature.
  5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Energie, die an jedem Katalysator infolge der Verbrennung von Kohlenwasserstoffen freigesetzt wird, folgendermaßen festgestellt wird: Q . = Cp·ṁexh·ΔT = η·ṁfuel·ΔH (1)Hierbei ist: η - Katalysatorwirkungsgrad ṁfuel – HC-Flussrate in den Katalysator, kg/s ΔH – Wärmeinhalt des Kraftstoffs, 43 MJ/kg für Dieselkraftstoff ΔT – Temperaturerhöhung infolge der Verbrennung von HC (voranstehend erläutert) Cp – Spezifische Wärme des Abgases, kJ/kg·K ṁexh – Abgasflussrate durch den Katalysator, kg/s
  6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der HC-Fluss als Massenanteil folgendermaßen ausgedrückt wird:
    Figure 00160001
  7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Massenanteil folgendermaßen in einen Volumenanteil umgewandelt wird:
    Figure 00160002
  8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die HC-Konzentration in ppm ausgedrückt wird, und entsprechend C1 korrigiert wird, und zwar folgendermaßen:
    Figure 00160003
  9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die HC-Konzentration, ausgedrückt in ppm, am DOC, am DPF und bei SCR + Reinigungs-DOC folgendermaßen ausgedrückt wird:
    Figure 00160004
  10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der HC-Verlust nach jedem Katalysator folgendermaßen ausgedrückt wird:
    Figure 00170001
  11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der HC-Verlust von einem Katalysator stromaufwärts die HC-Zufuhr für den Katalysator stromabwärts ist, Gleichung (6) gleich Gleichung (8) ist, und Gleichung (7) gleich Gleichung (9) ist, ausgedrückt folgendermaßen:
    Figure 00170002
  12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass Gleichung (11) in Gleichung (12) eingesetzt wird, und dann Gleichung (12) in Gleichung (10) eingesetzt wird, woraus sich ergibt:
    Figure 00170003
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102013206040B4 (de) * 2012-04-10 2017-10-19 GM Global Technology Operations LLC (n. d. Gesetzen des Staates Delaware) Verfahren und system zum bewerten eines nicht-methan-kohlenwasserstoffumwandlungswirkungsgrads für ein dieselnachbehandlungssystem

Families Citing this family (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4666018B2 (ja) * 2008-07-29 2011-04-06 株式会社デンソー 内燃機関の排気浄化装置
US8407985B2 (en) * 2009-07-28 2013-04-02 International Engine Intellectual Property Company, Llc Method of monitoring hydrocarbon levels in a diesel particulate filter
KR101048144B1 (ko) * 2009-11-02 2011-07-08 기아자동차주식회사 배기 시스템
US8460610B2 (en) * 2009-12-22 2013-06-11 Caterpillar Inc. Canister aftertreatment module
CN101936888B (zh) * 2010-08-19 2013-05-01 武汉市天虹仪表有限责任公司 机动车尾气在线监测仪
US8607546B2 (en) * 2011-05-11 2013-12-17 GM Global Technology Operations LLC Method for monitoring hydrocarbon slip from an oxidation catalyst
RU2605486C2 (ru) * 2012-06-13 2016-12-20 Мак Тракс, Инк. Способ контроля компонентов системы последующей обработки отработавших газов, система последующей обработки отработавших газов и ее контроллер
US9074507B2 (en) * 2013-08-07 2015-07-07 GM Global Technology Operations LLC Event-based deviation integration temperature control loop diagnostic system
KR101534933B1 (ko) * 2013-10-24 2015-07-07 현대자동차주식회사 차량 촉매 운용 시스템 및 방법
US20170234197A1 (en) * 2016-02-12 2017-08-17 GM Global Technology Operations LLC Vehicle oxidation catalyst diagnostic strategy

Family Cites Families (32)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5921076A (en) * 1996-01-09 1999-07-13 Daimler-Benz Ag Process and apparatus for reducing nitrogen oxides in engine emissions
DE19714293C1 (de) * 1997-04-07 1998-09-03 Siemens Ag Verfahren zum Überprüfen der Konvertierungsfähigkeit eines Katalysators
DE19736233C2 (de) * 1997-08-20 2001-03-29 Siemens Ag Verfahren zum Überprüfen eines Katalysators
DE19747670C1 (de) * 1997-10-29 1998-12-10 Daimler Benz Ag Abgasreinigungsanlage für eine Brennkraftmaschine
US6293096B1 (en) * 1999-06-23 2001-09-25 Southwest Research Institute Multiple stage aftertreatment system
DE10031924A1 (de) * 2000-06-30 2002-01-10 Bosch Gmbh Robert Überprüfung von Katalysatorheizmassnahmen bei Brennkraftmaschinen
US6408616B1 (en) * 2000-07-20 2002-06-25 Ford Global Technologies, Inc. Diesel OBD-II system for detection of degradation of catalyst activity
US7121085B2 (en) * 2001-09-04 2006-10-17 Ford Global Technologies, Llc Method and apparatus for controlling hydrocarbon injection into engine exhaust to reduce NOx
US6959542B2 (en) * 2002-01-25 2005-11-01 Arvin Technologies, Inc. Apparatus and method for operating a fuel reformer to regenerate a DPNR device
US7117667B2 (en) * 2002-07-11 2006-10-10 Fleetguard, Inc. NOx adsorber aftertreatment system for internal combustion engines
US6993900B2 (en) * 2002-10-21 2006-02-07 Ford Global Technologies, Llc Exhaust gas aftertreatment systems
US6834498B2 (en) * 2002-11-21 2004-12-28 Ford Global Technologies, Llc Diesel aftertreatment systems
US6947831B2 (en) * 2003-04-11 2005-09-20 Ford Global Technologies, Llc Pressure sensor diagnosis via a computer
US6871489B2 (en) * 2003-04-16 2005-03-29 Arvin Technologies, Inc. Thermal management of exhaust systems
US6983589B2 (en) * 2003-05-07 2006-01-10 Ford Global Technologies, Llc Diesel aftertreatment systems
US6898929B2 (en) * 2003-06-25 2005-05-31 Daimlerchrysler Corporation Method and apparatus for supplying a reductant to an engine exhaust treatment system
US7047729B2 (en) * 2003-10-27 2006-05-23 Ford Global Technologies, Llc Control method and system for diesel particulate filter regeneration
US6973776B2 (en) * 2003-11-03 2005-12-13 Ford Global Technologies, Llc Exhaust gas aftertreatment systems
US6990854B2 (en) * 2003-11-19 2006-01-31 Ford Global Technologies, Llc Active lean NOx catalyst diagnostics
US8443589B2 (en) * 2004-06-18 2013-05-21 GM Global Technology Operations LLC Diesel oxidation catalyst efficiency diagnostic method
US20060201139A1 (en) * 2005-03-10 2006-09-14 Navin Khadiya Emission abatement systems and methods
US7216478B2 (en) * 2005-06-03 2007-05-15 Gm Global Technology Operations, Inc. Exhaust treatment diagnostic using a temperature sensor
US7371353B2 (en) * 2005-08-31 2008-05-13 Caterpillar Inc. Exhaust purification with on-board ammonia production
JP4506622B2 (ja) * 2005-09-06 2010-07-21 株式会社デンソー 内燃機関用排出ガス浄化装置
US8156732B2 (en) * 2006-03-24 2012-04-17 Fleetguard, Inc. Apparatus, system, and method for regenerating an exhaust gas treatment device
US7685814B2 (en) * 2006-07-12 2010-03-30 Cummins Filtration, Inc. Systems, apparatuses, and methods of determining plugging or deplugging of a diesel oxidation catalyst device
US7587890B2 (en) * 2006-08-21 2009-09-15 Cummins Inc. Reductant injection rate shaping method for regeneration of aftertreatment systems
US7526950B2 (en) * 2007-01-31 2009-05-05 Ford Global Technologies, Llc Emission control diagnostic system and method
US8156733B2 (en) * 2008-02-29 2012-04-17 Detroit Diesel Corporation Method of operating an internal combustion engine to heat up a selective catalyst reducer
US8176729B2 (en) * 2008-03-06 2012-05-15 GM Global Technology Operations LLC Perturbation control strategy for low-temperature urea SCR NOx reduction
US8069656B2 (en) * 2008-05-09 2011-12-06 Detroit Diesel Corporation Method of controlling hydrocarbon accumulation in a particulate filter under certain operating conditions
US20100050757A1 (en) * 2008-08-28 2010-03-04 Detroit Diesel Corporation Method and system to determine the efficiency of a diesel oxidation catalyst

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102013206040B4 (de) * 2012-04-10 2017-10-19 GM Global Technology Operations LLC (n. d. Gesetzen des Staates Delaware) Verfahren und system zum bewerten eines nicht-methan-kohlenwasserstoffumwandlungswirkungsgrads für ein dieselnachbehandlungssystem

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US7942043B2 (en) 2011-05-17
US20100206060A1 (en) 2010-08-19

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