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Hintergrund und Zusammenfassung
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Systeme
für selektive katalytische Reduktion (SCR, kurz vom engl.
selective catalytic reduction) werden zum Mindern von Kraftfahrzeugemissionen verwendet.
Manche Systeme geben dem Abgasstrom des Motors typischerweise ein
gasförmiges oder flüssiges Reduktionsmittel, beispielsweise
Ammoniak oder Harnstoff, zu. Das Reduktionsmittel kann an einen
Katalysator absorbiert werden, wo das Reduktionsmittel mit Stickoxiden
in dem Abgas reagiert, um Wasserdampf und Stickstoff zu bilden.
Das Speichervermögen sowie die Absorptions- und Desorptionsraten
des Reduktionsmittels in den Katalysator können aber mit
Temperatur und anderen Variablen schwanken.
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Eine
Freisetzung von nicht reagiertem Reduktionsmittel von einem SCR-Katalysator
kann als Reduktionsmittelschlupf bezeichnet werden. Unter manchen
Bedingungen kann die in einem SCR-Katalysator gespeicherte Menge
an Reduktionsmittel angehoben werden, um die NOx-Umwandlung in dem SCR-System
zu verstärken. Während mancher Betriebsbedingungen,
beispielsweise während eines transienten Betriebs, kann
aber ein Reduktionsmittelschlupf auftreten, wenn das Reduktionsmittelspeichervermögen
in dem SCR-Katalysator unter die gespeicherte Reduktionsmittelmenge
fällt.
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Ein
Reduktionsmittelschlupf kann die in die Atmosphäre freigesetzte
Menge an Reduktionsmittel steigern. Während oder anschließend
an einen Reduktionsmittelschlupf kann ferner, wenn eine Schadstoffbegrenzungsvorrichtung,
beispielsweise ein Dieselpartikelfilter DPF, stromabwärts
des SCR-Systems angeordnet ist, ein Reduktionsmittel, beispielsweise
Ammoniak, aufgrund des Vorhandenseins von Platin in dem DPF zurück
in NOx umgewandelt werden. Daher kann ein Reduktionsmittelschlupf
unter manchen Betriebsbedingungen Emissionen aus dem Fahrzeug verstärken.
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Verschiedene
Vorgehensweisen versuchen, die in den Abgasstrom eingespritzte Menge
an Reduktionsmittel zu verringern oder zu unterbinden, um Reduktionsmittelschlupf
zu mindern, der durch Desorption von Reduktionsmittel von dem SCR-Katalysator-Brick
bewirkt wird. Zum Beispiel wird in
US 6,415,602 die
Katalysatortemperatur mit Hilfe einer variablen Zeitkonstante gefiltert,
die der aktuellen Raumgeschwindigkeit des Abgases entspricht, um die Änderungen
der Katalysatortemperatur zu berücksichtigen, die transienten
NOx-Emissionen zugeordnet werden. Daher wird die Menge des Reduktionsmittels
auf der Grundlage einer gefilterten NOx-Konzentration bemessen,
die bei einem normalisierten stöchiometrischen Verhältnis
verwendet wird. Auf diese Weise wird die in den Abgasstrom eingespritzte
Menge an Reduktionsmittel beruhend auf der Katalysatortemperatur
angepasst. Wenn das Speichervermögen des Katalysators mit
Temperatur abnimmt, wird im Einzelnen das Reduktionsmittel entsprechend
bemessen, um Reduktionsmittelschlupf zu verringern.
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Ein
Reduktionsmittelschlupf kann aber unabhängig von der Menge
des in den Abgasstrom eingespritzten Reduktionsmittels auftreten,
und sogar, wenn kein Reduktionsmittel eingespritzt wird. Zum Beispiel
kann die Katalysatortemperatur beruhend auf verschiedenen Fahrzeugbetriebsbedingungen sowie
den Umgebungsbedingungen erhebliche und schnelle Temperaturänderungen
erfahren. Unter den vorstehend erwähnten Bedingungen kann
der Katalysator aufgrund der Analogie zwischen Reduktionsmittelspeichervermögen
im Katalysator und Katalysatortemperatur einen Reduktionsmittelschlupf
erfahren. Wenn sich zum Beispiel die Katalysatortemperatur ändert,
wodurch das Reduktionsmittelspeichervermögen auf unter
die aktuelle Menge gespeicherten Reduktionsmittels geändert
wird, kann das überschüssige Reduktionsmittel
freigesetzt werden, selbst wenn kein Reduktionsmittel eingespritzt
wird. Solche Änderungen können entweder während
steigender oder fallender Temperatur auftreten, da Änderungen
in jede Richtung das Speichervermögen aufgrund der nichtlinearen
Beziehung des Speichervermögens zur Temperatur verringern
können.
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Somit
bei einem Vorgehen ein Verfahren zum Steuern des Betriebs eines
Fahrzeugsystems, das einen Verbrennungsmotor und eine in einem Auslass
des Motors angeschlossene katalytische Schadstoffbegrenzungsvorrichtung
umfasst, wobei das Verfahren umfasst: das Zuführen, was
das Einspritzen in das Abgas umfassen kann, von Reduktionsmittel
zur Schadstoffbegrenzungsvorrichtung als Reaktion auf Fahrzeugbetriebsbedingungen
und das Anheben des Einlass-NOx der Schadstoffbegrenzungsvorrichtung
als Reaktion auf eine Reduktionsmittelfreisetzung aus der Schadstoffbegrenzungsvorrichtung.
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Auf
diese Weise kann die Abgasreduktionsmittelfreisetzung von dem Katalysator
zur Reaktion gebracht werden, was Emissionen aus dem Fahrzeug mindert
sowie Ineffizienzen in dem System verringert. In manchen Beispielen
kann die bei der Verbrennung erzeugte NOx-Menge angehoben werden, bis
eine ausreichende NOx-Menge zum Reagieren mit dem von dem Katalysator
freigesetzten Reduktionsmittel erzeugt wird. Im Anschluss an die
Freisetzung des Reduktionsmittels und die Steigerung der NOx-Erzeugung
kann die NOx-Erzeugung verringert werden, um vermehrte Emissionen
zu vermeiden. Wenn aber das Speichervermögen des Katalysators weiter
fällt, wird eine vermehrte NOx-Menge erzeugt. Auf diese
Weise entspricht die NOx-Erzeugung der aus dem Katalysator freigesetzten
Reduktionsmittelmenge.
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Es
versteht sich, dass die vorstehende Zusammenfassung vorgesehen ist,
um in vereinfachter Form eine Auswahl von Konzepten vorzustellen,
die in der eingehenden Beschreibung näher beschrieben werden.
Sie soll nicht ausschlaggebende oder wesentliche Merkmale des beanspruchten
Gegenstands benennen, dessen Schutzumfang allein durch die Ansprüche,
die auf die eingehende Beschreibung folgen, festgelegt ist. Weiterhin
ist der beanspruchte Gegenstand nicht auf Umsetzungen beschränkt,
die vorstehend oder in irgendeinem Teil dieser Offenbarung genannte
Nachteile lösen.
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Kurzbeschreibung der Figuren
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1 zeigt
eine schematische Darstellung eines Verbrennungsmotors.
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2 zeigt
eine schematische Darstellung eines Schadstoffbegrenzungssystems,
das in dem in 1 dargestellten Verbrennungssystem
enthalten ist.
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3 zeigt
eine höchste Ebene einer Regelung, die zum Steuern von
Reduktionsmittelschlupf in dem Abgasstrom verwendet werden kann.
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4 zeigt
eine höchste Ebene einer prädikativen Steuerstrategie,
die zum Steuern von Reduktionsmittelschlupf im Abgasstrom verwendet
werden kann.
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5 veranschaulicht
eine beispielhafte Steuerstrategie, die zum Steuern von Reduktionsmittelschlupf
in einem Verbrennungsmotor genutzt werden kann.
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6 veranschaulicht
eine andere beispielhafte Steuerstrategie, die zum Steuern von Reduktionsmittelschlupf
in einem Verbrennungsmotor genutzt werden kann.
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7A–7D veranschaulichen
graphisch, wie die NOx-Erzeugung als Reaktion auf eine Freisetzung
von Reduktionsmittel im Abgasstrom gesteigert werden kann.
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8 veranschaulicht
graphisch, wie das Reduktionsmittelspeichervermögen des
Katalysators mit der Katalysatortemperatur schwankt.
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Eingehende Beschreibung
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Unter
Bezug nun auf 1 ist ein Verbrennungsmotor 10,
der mehrere Brennräume umfasst und durch ein elektronisches
Steuergerät 12 gesteuert wird, gezeigt. Der Brennraum 30 (z.
B. Zylinder) des Motors 10 umfasst Brennraumwände 32 mit
einem darin positionierten und mit einer Kurbelwelle 40 verbundenen
Kolben 36. In einem Beispiel umfasst der Kolben 36 eine
Aussparung oder Mulde (nicht gezeigt), um ausgewählte Grade
an Schichtung oder Homogenisierung von Luft- und Kraftstoff-Füllungen zu
bilden. Alternativ kann auch ein flacher Kolben verwendet werden.
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Der
Brennraum 30 wird mit einem Ansaugkrümmer 44 und
einem Abgaskrümmer 48 mittels eines Einlassventils 52 und
eines Auslassventils 54 in Verbindung stehend gezeigt.
Ein Kraftstoffeinspritzventil 66 ist stromaufwärts
des Einlassventils angeschlossen gezeigt, wobei es eine als Kanaleinspritzung
bekannte Einspritzung vorsieht. Das Kraftstoffeinspritzventil liefert
proportional zur Pulsbreite des von dem Steuergerät 12 mittels
eines herkömmlichen elektronischen Treibers 68 empfangenen
Signals fpw flüssigen Kraftstoff direkt dorthinein. Zusätzlich
oder alternativ kann das Kraftstoffeinspritzventil direkt mit dem
Brennraum verbunden sein, wobei es Direkteinspritzung vorsieht.
Mittels eines (nicht gezeigten) Kraftstoffsystems, das einen Kraftstofftank,
Kraftstoffpumpen und ein Verteilerrohr umfasst, wird dem Kraftstoffeinspritzventil
Kraftstoff zugeführt. In manchen Ausführungsformen
kann der Motor 10 mehrere Brennräume umfassen,
die jeweils mehrere Einlass- und/oder Auslassventile aufweisen.
Ein Motorblock kann die Brennräume aufnehmen.
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In
diesem Beispiel können das Einlassventil 52 und
die Auslassventile 54 durch Nockenbetätigung mittels
jeweiliger Nockenbetätigungssysteme 51 und 53 gesteuert
werden. Die Nockenbetätigungssysteme 51 und 53 können
jeweils einen oder mehrere Nocken umfassen und können eines
oder mehrere der Systeme Nockenprofilumschalten (CPS, kurz vom engl.
Cam Profile Switching), veränderliche Nockensteuerung (VCT,
kurz vom engl. Variable Cam Timing), veränderliche Ventilsteuerung
(VVT, kurz vom engl. Variable Valve Timing) und/oder veränderlicher
Ventilhub (VVL, kurz vom engl. Variable Valve Lift) nutzen, die
von dem Steuergerät 12 zum Verändern
von Ventilbetrieb betrieben werden können. Die Stellung
des Einlassventils 52 und des Auslassventils 54 kann
durch Stellungssensoren 55 bzw. 57 ermittelt werden.
In alternativen Ausführungsformen können das Einlassventil 52 und/oder
das Auslassventil 54 durch elektrische Ventilbetätigung
gesteuert werden. Zum Beispiel kann der Brennraum 30 alternativ
ein Einlassventil, das mittels elektrischer Ventilbetätigung
gesteuert wird, und ein Auslassventil, das mittels Nockenbetätigung,
einschließlich CPS-, VCT-Systemen, und/oder hydraulischen
oder elektrohydraulischen veränderlichen Einlassventilsystemen
gesteuert wird, umfassen.
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Der
Einlasskanal 42 kann eine Drossel 62 mit einer
Drosselklappe 64 umfassen. In diesem bestimmten Beispiel
kann die Stellung der Drosselklappe 64 durch das Steuergerät 12 mittels
eines Signals verändert werden, das einem mit der Drossel 62 enthaltenen
Elektromotor oder Aktuator geliefert wird, eine Auslegung, die üblicherweise
als elektronische Drosselsteuerung (ETC, kurz vom engl. Electronic Throttle
Control) bezeichnet wird. Auf diese Weise kann die Drossel 62 so
betrieben werden, dass sie die dem Brennraum 30 unter den
anderen Motorzylindern gelieferte Ansaugluft verändert.
Die Stellung der Drosselklappe 64 kann dem Steuergerät 12 durch
das Drosselstellungssignal TP geliefert werden. Ferner ist in diesem
bestimmten Beispiel die Einlassdrossel stromaufwärts eines
Verdichters 84 angeordnet, wie hierin näher erläutert
wird. In anderen Beispielen kann die Drossel aber an einer anderen
geeigneten Stelle angeordnet sein, beispielsweise stromabwärts
des Verdichters. Der Einlasskanal 42 kann einen Luftmassenstromsensor 120 und
einen Krümmerluftdrucksensor 122 zum Liefern jeweiliger
Signale MAF und MAP zu dem Steuergerät 12 umfassen.
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Das
Steuergerät 12 aktiviert das Kraftstoffeinspritzventil 66,
so dass eine erwünschte Kraftstoffeinspritzmenge vorgesehen
wird. Ferner ist das Steuergerät 12 so ausgelegt,
dass es das Kraftstoffeinspritzventil 66 so aktiviert,
dass während eines Zyklus mehrere Kraftstoffeinspritzungen
ausgeführt werden können. In einem spezifischen
Beispiel kann ein Common-Rail-Kraftstoffeinspritzsystem verwendet
werden.
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Ein
Abgaskrümmer-Gassensor 126 wird mit dem Auslasskanal 48 stromaufwärts
des Katalysators 70 verbunden gezeigt. Der Sensor 126 kann
jeder geeignete Sensor zum Vorsehen eines Hinweises auf das Kraftstoff/Luft-Verhältnis
des Abgases sein, beispielsweise eine lineare Lambdasonde oder UEGO
(Universal- oder Breitbandabgassauerstoff, kurz vom engl. Universal
Exhaust Gas Oxygen Sensor), eine Zweizustandslambdasonde oder EGO, eine
HEGO (beheizte EGO), ein NOx-, Kohlenwasserstoff(HC)- oder Kohlenmonoxid(CO)-Sensor.
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Der
Katalysator 70 wird mit dem Abgaskrümmer 48 in
Verbindung stehend gezeigt. In manchen Ausführungsformen
kann der Katalysator 70 ein Dieseloxidationskatalysator
sein. Ein Schadstoffbegrenzungssystem 72 ist stromabwärts
des Katalysators 70 gezeigt. Das Schadstoffbegrenzungssystem 72 kann
eine Reduktionsmittelspeichervorrichtung 74 und eine Schadstoffbegrenzungsvorrichtung 76 umfassen.
In manchen Beispielen kann die Schadstoffbegrenzungsvorrichtung 76 eine
katalytische Schadstoffbegrenzungsvorrichtung sein, beispielsweise
ein SCR-Katalysator für selektive katalytische Reduktion,
der auch als SCR-Schadstoffbegrenzungsvorrichtung bezeichnet wird.
Alternativ kann eine andere geeignete Schadstoffbegrenzungsvorrichtung
genutzt werden. Die Schadstoffbegrenzungsvorrichtung 76 wird
mit dem Katalysator 70 in Verbindung stehend gezeigt. Die
Reduktionsmittelspeichervorrichtung 74 kann einem in die
Schadstoffbegrenzungsvorrichtung 76 eindringenden Abgasstrom
ein Reduktionsmittel liefern. Das Schadstoffbegrenzungssystem 72 wird
hierin unter Bezug auf 2 näher beschrieben.
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Das
Steuergerät 12 wird in 1 als Mikrocomputer
gezeigt, welcher umfasst: einen Mikroprozessor 102, Input/Output-Ports 104,
ein elektronisches Speichermedium von ausführenden Programmen
und Kalibrierungswerten, das in diesem bestimmten Beispiel als Festwertspeicher 106 gezeigt ist,
einen Arbeitsspeicher 108, einen Dauerspeicher 110 und
einen herkömmlichen Datenbus.
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Das
Steuergerät 12 wird gezeigt, wie es verschiedene
Signale von mit dem Motor 10 verbundenen Sensoren zusätzlich
zu den bereits erläuterten Signalen empfängt,
einschließlich: Motorkühlmitteltemperatur (ECT)
von einem mit einem Kühlmantel 114 verbundenen
Temperaturfühler 112; ein Zündungsprofil-Aufnehmersignal
(PIP) von einem mit der Kurbelwelle 40 verbundenen Hallgeber 118,
das einen Hinweis auf Motordrehzahl (RPM) gibt; eine Drosselstellung
(TP) von einem Drosselstellungssensor 119; und ein absolutes
Krümmerdrucksignal MAP von einem Sensor 122. Ein
Motordrehzahlsignal RPM wird durch das Steuergerät 12 aus
dem Signal PIP erzeugt.
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Das
Steuergerät 12 ist dafür ausgelegt, das Schadstoffbegrenzungssystem 72 zu
steuern. Ferner kann das Schadstoffbegrenzungssystem 72 eine Rückmeldung
an das Steuergerät 12 senden. Dieses Merkmal wird
nachstehend näher beschrieben. Ferner versteht sich, dass
verschiedene Temperatursensoren, die mit dem Steuergerät 12 in
Verbindung stehen, an verschiedenen Stellen im Fahrzeug angeschlossen
sein können. Geeignete Temperatursensorstellen können
umfassen: direkt an der Schadstoffbegrenzungsvorrichtung 76,
stromaufwärts der Schadstoffbegrenzungsvorrichtung 76,
stromabwärts der Schadstoffbegrenzungsvorrichtung 76,
direkt an der Autokarosserie des Fahrzeugs, etc.
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Die
Verbrennung in dem Motor 10 kann abhängig von
Betriebsbedingungen von unterschiedlicher Art sein. Während 1 einen
Kompressionszündungsmotor darstellt, versteht sich, dass
die nachstehend beschriebenen Ausführungsformen in jedem
geeigneten Motor verwendet werden können, einschließlich
aber nicht ausschließlich bei Diesel- und Benzin-Kompressionszündungsmotoren, Fremdzündungsmotoren,
Direkt- oder Kanaleinspritzmotoren, etc. Ferner können
verschiedene Kraftstoffe und/oder Kraftstoffgemische wie Benzin, Diesel,
Biodiesel, H2, Ethanol, Methan und/oder Kombinationen derselben
verwendet werden.
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In
einer Ausführungsform kann der Motor 10 einen
Turbolader 80 aufweisen, der eine mit dem Abgaskrümmer 48 verbundene
Turbine und den mit dem Ansaugkrümmer 44 verbundenen
Verdichter 84 aufweist. Die Turbine 82 ist mittels
einer Antriebswelle 86 mit dem Verdichter 84 verbunden.
Optional kann ein Zwischenkühler 85 stromabwärts
des Verdichters zum Kühlen von verdichteter Ansaugluft
angeschlossen sein. Es kann ein geeigneter Zwischenkühler,
beispielsweise ein Ladeluftkühler oder ein auf Fluid (z.
B. Motorkühlmittel, Wasser, etc.) beruhender Zwischenkühler,
verwendet werden.
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Bei
dem turbogeladenen Motor kann ein Solldrehmoment durch Verstellen
verschiedener Ventile, beispielsweise eines (nicht gezeigten) Turbinenladedruckregelventils
und/oder von (nicht gezeigten) Verdichterbypassventilen, gehalten
werden. Es können verschiedene Arten von Turboladern und
Anordnungen verwendet werden. Zum Beispiel kann ein Turbolader veränderlicher
Geometrie (VGT) verwendet werden, bei dem die Geometrie der Turbine
und/oder des Verdichters während Motorbetrieb durch das Steuergerät 12 verändert
werden kann.
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Alternativ
oder zusätzlich kann ein Turbolader veränderlicher
Düse (VNT, kurz vom engl. Variable Nozzle Turbocharger)
verwendet werden, bei dem eine Düse veränderlicher
Fläche zum Verändern der wirksamen Expansion oder
Verdichtung von Gasen durch den Turbolader stromaufwärts
und/oder stromabwärts der Turbine in der Abgasleitung (und/oder stromaufwärts
oder stromabwärts des Verdichters in der Ansaugleitung)
gesetzt wird. Ferner kann bei Bedarf eine Biturbolader-Anordnung
und/oder eine sequentielle Turbolader-Anordnung verwendet werden. Im
Fall von mehreren verstellbaren Turboladern und/oder Stufen kann
ein relativer Betrag an Expansion durch den Turbolader abhängig
von Betriebsbedingungen (z. B. Krümmerdruck, Luftstrom,
Motordrehzahl, etc.) verändert werden. Weiterhin kann bei Bedarf
ein mechanisch oder elektrisch angetriebener Lader verwendet werden.
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Weiterhin
kann in manchen Beispielen ein Abgasrückführungs(AGR)-System 91,
das stromaufwärts des Einlassventils und stromabwärts
des Auslassventils angeschlossen ist und eine AGR-Leitung 92,
ein AGR-Ventil 96 und einen optionalen AGR-Kühler 94 aufweist,
dafür ausgelegt sein, Abgas zu dem Ansaugkrümmer
zu leiten. Auf diese Weise kann unter manchen Betriebsbedingungen
die Emission verringert werden.
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Zusätzlich
kann in dem Motor ein Motorheizungssystem 95, beispielsweise
eine oder mehrere Glühkerzen, enthalten sein. Das Motorheizungssystem
kann so ausgelegt sein, dass es vor der Zündung Wärme
auf den Motor überträgt. In diesem Beispiel ist
das Motorheizungssystem direkt mit den Brennraumwänden
verbunden. In anderen Beispielen kann das Motorheizungssystem mit
einer anderen geeigneten Stelle verbunden sein.
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In
dem Motor kann ein (nicht gezeigtes) Motorkühlsystem, beispielsweise
ein Kühlkörper, enthalten sein. Das Motorkühlsystem
kann dafür ausgelegt sein, während des Betriebs
Wärme von dem Motor abzuführen. Zusätzlich
kann in dem Fahrzeug ein Fahrgastraumheiz- und/oder Fahrgastraumkühlsystem
(nicht gezeigt) enthalten sein. Das Fahrgastraumheizsystem und das
Fahrgastraumkühlsystem (z. B. Klimaanlage) können
dafür ausgelegt sein, die Temperatur des Fahrgastraums
des Fahrzeugs anzupassen. Wie hierin erläutert umfasst
das Anpassen einer Vorrichtung, eines Systems etc., beispielsweise des
Heiz- und Kühlsystems, in manchen Beispielen das Ein- oder
Ausschalten der Vorrichtung sowie das Anpassen eines Grads der Betätigung
der Vorrichtung.
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2 zeigt
ein Beispiel eines Schadstoffbegrenzungssystems 72 des
Motors 10 näher. Im Allgemeinen können
die hierin beschriebenen Bestandteile dazu dienen, einer Abgasleitung 202 ein
Reduktionsmittel zu liefern. Insbesondere kann das Schadstoffbegrenzungssystem 72 einen
Nebel oder Sprühstrahl eines Reduktionsmittels oder einer
Reduktionsmittel enthaltenden Flüssigkeit, das/die in einer Reduktionsmittelspeichervorrichtung 74 gespeichert ist,
zu liefern. Weiterhin kann das Schadstoffbegrenzungssystem 72 umfassen,
dass das Steuergerät 12 zum Steuern der selektiven
Erzeugung und Lieferung des gespeicherten Reduktionsmittels zu der
Abgasanlage ausgelegt ist.
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Die
Reduktionsmittelspeichervorrichtung 74 kann eine an Bord
befindliche Speichervorrichtung zum Speichern des Reduktionsmittels
sein. Insbesondere kann die Reduktionsmittelspeichervorrichtung
eine wässrige Harnstofflösung speichern, die zum
Beispiel von einem Fahrer des Fahrzeugs zugeführt wird,
wenngleich verschiedene andere Reduktionsmittel verwendet werden
können. Zudem können andere Formen von Reduktionsmittel
genutzt werden. Zum Beispiel kann ein gasförmiges Reduktionsmittel
oder festes Harnstoff-Granulat für die Reduktionsmitteleinspritzung
in das Schadstoffbegrenzungssystem genutzt werden. In einem anderen
Beispiel können Kohlenwasserstoffe, die bei der Verbrennung erzeugt
werden können, als Reduktionsmittel für eine Kohlenwasserstoff-SCR
verwendet werden.
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Das
Schadstoffbegrenzungssystem 72 kann weiterhin eine Reduktionsmittelpumpe 79 und
einen Reduktionsmittelinjektor, der mit einer Abgasleitung 202 stromaufwärts
der Schadstoffbegrenzungsvorrichtung 76 (z. B. SCR-Katalysator)
verbunden ist, umfassen. Die Reduktionsmittelpumpe kann dafür ausgelegt
sein, den Druck stromabwärts der Pumpe anzuheben. Der Reduktionsmittelinjektor
kann dafür ausgelegt sein, die Menge des in die Abgasleitung eingeleiteten
Reduktionsmittels anzupassen. Es versteht sich, dass andere Konfigurationen
genutzt werden können, um Reduktionsmittel in den Abgasstrom einzuleiten.
Ein Temperatursensor 204 kann direkt mit der Schadstoffbegrenzungsvorrichtung 76 verbunden
und mit dem Steuergerät 12 elektronisch verbunden
sein. Zusätzlich oder alternativ kann ein Temperatursensor 206 mit
der Abgasleitung 202 stromaufwärts des SCR-Katalysators
verbunden sein.
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Unter
manchen Bedingungen kann Reduktionsmittel von der Reduktionsmittelspeichervorrichtung 74 der
Abgasleitung 202 zugeführt werden. Wenn demgemäß solche
Bedingungen detektiert werden, kann das Steuergerät das
Schadstoffbegrenzungssystem 72 veranlassen, eine Menge
an Reduktionsmittel aus der Reduktionsmittelspeichervorrichtung
freizusetzen, um das aus der Schadstoffbegrenzungsvorrichtung 76 austretende
NOx wesentlich zu verringern. Somit kann Reduktionsmittel aus der
Reduktionsmittelspeichervorrichtung in der Schadstoffbegrenzungsvorrichtung 76 absorbiert werden,
um NOx in dem Abgasstrom zu reduzieren.
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Die
in der Reduktionsmittelspeichervorrichtung 74 gespeicherte
Harnstofflösung kann sich zu Ammoniak zersetzen, wodurch
Ammoniak an der Schadstoffbegrenzungsvorrichtung 76 NOx
umwandeln kann. Weiterhin kann Harnstoff an verschiedenen Stellen
zwischen der Reduktionsmittelspeichervorrichtung 74 und
der Schadstoffbegrenzungsvorrichtung 76 zu Ammoniak zersetzt
werden. In einer Ausführungsform kann Harnstofflösung
vor dem Eindringen in die Abgasleitung 202 zu Ammoniak
zersetzt werden. Zum Beispiel kann Wärme an der in der Reduktionsmittelspeichervorrichtung 74 gespeicherten
Harnstofflösung angelegt werden, um Ammoniak zu erzeugen.
In einem anderen Beispiel kann die gespeicherte Harnstofflösung
gerührt werden, um Ammoniak vor dem Eindringen in die Abgasleitung 202 freizusetzen.
Somit kann Ammoniak zur die Abgasleitung 202 zum Reduzieren
von NOx eingeleitet werden.
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Unter
manchen Bedingungen kann es aber erwünscht sein, Harnstofflösung
an Stelle von Ammoniak zur Abgasleitung 202 einzuleiten.
Insbesondere kann Harnstofflösung zur Abgasleitung geliefert werden,
um zum Beispiel die bei Erzeugen von Ammoniak verbrauchte Energie
zu verringern. Alternativ kann zum Beispiel Wärme von dem
Abgasstrom des Motors eine Zersetzung von Harnstoff, der zu der
Abgasleitung 202 eingeleitet wird, erleichtern.
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Temperaturschwankungen
können das Reduktionsmittelspeichervermögen in
dem SCR-Katalysator beeinflussen. In einem bestimmten Beispiel können
schnelle Temperaturänderungen Reduktionen des Reduktionsmittelspeichervermögens
in solchem Umfang bewirken, dass das Speichervermögen unter
die tatsächliche Menge gespeicherten Reduktionsmittels
fällt. In solchen Fällen wird das überschüssige
gespeicherte Reduktionsmittel freigesetzt, selbst wenn kein Reduktionsmittel
eingespritzt wird. Um diese Situation zumindest teilweise anzugehen, können
verschiedene Anpassungen beim Motorbetrieb vorgenommen werden, zum
Beispiel das Steigern der NOx-Erzeugung während solcher
Bedingungen, um dadurch mit dem freigesetzten Reduktionsmittel zu
reagieren und Reduktionsmittelschlupf zu verringern. Auf diese Weise
kann das Einlass-NOx in den Katalysator angehoben werden, wodurch
zumindest ein Teil des freigesetzten Reduktionsmittels zur Reaktion
gebracht wird, wobei das Einlass-NOx die in die Schadstoffbegrenzungsvorrichtung 76 eindringende
NOx-Menge umfasst.
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3–6 veranschaulichen
verschiedene Steuerstrategien, die implementiert werden können,
wobei sie einen schnellen Verbrauch eines Reduktionsmittels in einem
Schadstoffbegrenzungssystems als Reaktion auf verschiedene Betriebsbedingungen
des Motors und/oder des Fahrzeugs ermöglichen. Die vorstehend
erwähnten Steuerstrategien können während
transienter und/oder stationärer Bedingungen ausgeführt
werden. Im Einzelnen zeigt 3 eine regelungsartige
Steuerstrategie. 4 zeigt eine prädikative
Steuerstrategie, 5 zeigt eine Steuerstrategie,
die das Maß der NOx-Erzeugung beruhend auf der Menge (z.
B. Pegel) des freigesetzten Reduktionsmittels oder der erwarteten Menge
an Reduktionsmittelfreisetzung von dem SCR-Katalysator anpasst,
und 6 demonstriert verschiedene Maßnahmen,
die in dem Motor ausgeführt werden können, um
das in der Verbrennung erzeugte NOx zu steigern und überschüssiges
Reduktionsmittel, das freigesetzt werden kann, zur Reaktion zu bringen,
sowie die Temperatur des Schadstoffbegrenzungssystems zu senken,
um die in den Abgasstrom von dem Katalysator freigesetzte Menge an
Reduktionsmittel zu reduzieren. Es versteht sich, dass die in 3–6 gezeigten
Steuerstrategien mit Hilfe der Systeme und der Komponente, die vorstehend
beschrieben sind, umgesetzt werden können. Alternativ können
die Steuerstrategien unter Nutzung anderer geeigneter Systeme und
Komponenten umgesetzt werden.
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In
einem Beispiel kann der zum Reagieren mit dem Reduktionsmittel genutzte
NOx-Anstieg proportional zur Menge an Reduktionsmittel sein, das von
dem SCR-Katalysator in den Abgasstrom freigesetzt wird oder freigesetzt
werden wird. Auf diese Weise wird überschüssiges
NOx erzeugt, um überschüssiges Reduktionsmittel
chemisch zu reduzieren, das in dem SCR-Katalysator gespeichert sein kann
oder von diesem in den Abgasstrom aufgrund temperaturbedingter Abnahmen
des Katalysatorspeichervermögens freigesetzt werden kann.
Weiterhin können vermehrte Emissionen aufgrund der Korrelation
zwischen NOx-Erzeugung und Reduktionsmittelschlupf verringert werden.
In manchen Beispielen kann auch eine thermische Alterung des Katalysators beim
Anpassen des Motorbetriebs berücksichtigt werden, um die
Freisetzungsrate oder die vorhergesagte Freisetzungsrate des Reduktionsmittels
von dem Katalysator besser anzupassen.
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3 veranschaulicht
eine Steuerstrategie 300, die implementiert werden kann,
um Reduktionsmittelschlupf zu verringern. Im Einzelnen kann der Motor
angepasst werden, um die NOx-Erzeugung zum Reagieren mit dem aufgrund
verschiedener Betriebsbedingungen, beispielsweise einem Temperaturanstieg,
von einem SCR-Katalysator freigesetzten Reduktionsmittel (was eine
erwartete Menge an Reduktionsmittel, das freigesetzt werden kann,
umfassen kann) zu steigern.
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Bei 312 umfasst
das Verfahren das Ermitteln der Betriebsbedingungen in dem Fahrzeug
und/oder dem Motor. Die Betriebsbedingungen können umfassen:
Umgebungstemperatur, Motortemperatur, Schadstoffbegrenzungssystemtemperatur,
Abgaszusammensetzung, Luft/Kraftstoff-Verhältnis, Drosselstellung,
Ventilstellung, etc. Dann rückt das Verfahren zu 313 vor,
wo dem SCR-Katalysator als Reaktion auf Fahrzeugbetriebsbedingungen
Reduktionsmittel zugeführt wird. Die Zufuhr von Reduktionsmittel
kann das Einspritzen von Reduktionsmittel in den Abgasstrom stromaufwärts
des SCR-Katalysators umfassen.
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Dann
rückt das Verfahren zu 314 vor, wo ermittelt wird,
ob sich die Temperatur des SCR-Katalysators einem Schwellenwert
nähert. Alternativ kann ermittelt werden, ob die Desorptionsrate
oder Freisetzungsrate von Reduktionsmittel von dem SCR-Katalysator
einen Schwellenwert überschritten hat.
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Das
Speichervermögen des SCR-Katalysators kann proportional
zur Temperatur des SCR-Katalysators sein, wie beispielsweise bezüglich 8 beschrieben,
die veranschaulicht, wie das Reduktionsmittelspeichervermögen
in dem SCR-Katalysator mit der Temperatur des SCR-Katalysators schwanken
kann. In diesem Beispiels steigt bei Anstieg der Temperatur das
Speichervermögen, bis es einen Schwellenwert 810 erreicht,
an welchem Punkt das Reduktionsmittelspeichervermögen des
SCR-Katalysators zu sinken beginnt. Es versteht sich, dass der in 8 dargestellte
Graph beispielhafter Natur ist.
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Zurück
zu 3 kann die Schwellentemperatur einer festgelegten
Reduktionsmittelfreisetzungsrate entsprechen. In einem Beispiel
kann die Schwellentemperatur der Temperatur entsprechen, bei der
das Reduktionsmittelspeichervermögen des Katalysators unter
die Menge des in dem Katalysator gespeicherten Reduktionsmittels
fällt. In einem anderen Beispiel kann die Desorptionsrate
oder die Schwellentemperatur mit Hilfe einer Reihe von Variablen
berechnet werden, die umfassen können: Fahrzeug- und/oder
Umgebungstemperatur, Umgebungsfeuchtigkeit, Kraftstoff/Luft-Verhältnis,
aktuelle Reduktionsmittelspeicherwerte, aktuelles Reduktionsmitteispeichervermögen,
Abgaszusammensetzung etc. Des weiteren kann in anderen Beispielen die
Schwellentemperatur einer Temperatur entsprechen, bei der oder über
der die Wahrscheinlichkeit des Auftretens von Reduktionsmittelfreisetzung
zu einem folgenden Zeitpunkt über einen Schwellenwert angestiegen
ist. Auf diese Weise kann zwischen einer Temperatur, bei der Reduktionsmittel
in den Abgasstrom freigesetzt wird, und der Schwellentemperatur
ein Spielraum vorhanden sein.
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Dann
rückt das Verfahren zu 316 vor, wo die Menge des
in den Abgasstrom eingespritzten (z. B. eingesprühten)
Reduktionsmittels verringert wird. In einem Beispiel kann das Verringern
das Unterbrechen und/oder Unterbinden der Einspritzung des Reduktionsmittels
umfassen.
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Als
Nächstes rückt das Verfahren zu 318 vor, wo
das durch den Verbrennungsprozess im Motor erzeugte NOx gesteigert
wird. Das Einlass-NOx wird wiederum gesteigert. Zum Anheben der
NOx-Erzeugung verwendete Maßnahmen werden hierin näher erläutert
und können zum Beispiel das Verringern von AGR-Werten,
das Anpassen von Nockensteuerzeiten, das Verstellen von Einspritzsteuerzeiten
auf früh etc. umfassen. Auf diese Weise wird eine ausreichende
Menge an NOx erzeugt, um das aus dem Katalysator freigesetzte Reduktionsmittel
zur Reaktion zu bringen und/oder überschüssiges
Reduktionsmittel in dem Katalysator zu verbrauchen, wobei das überschüssige
Reduktionsmittel in dem Katalysator eine Menge gespeicherten Reduktionsmittels
umfassen kann, dessen Freisetzung zu einem folgenden Zeitpunkt vorhergesagt
ist. Daher wird mittels einer Verringerung von Reduktionsmittelschlupf
und daher von Emissionen ein verbesserter Betrieb erreicht. In einem
Beispiel kann die gesteigerte NOx-Erzeugung proportional zur Menge
des aus dem Katalysator freigesetzten Reduktionsmittels sein, um
zu stark erhöhte NOx-Emissionen zu verringern.
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Als
Nächstes kann das Verfahren bei 320 das Anpassen
der Temperatur des Schadstoffbegrenzungssystems umfassen. Zum Beispiel
kann die Temperatur des Abgases zeitweilig verringert werden, um
ein weiteres Absenken des Speichervermögens und somit eine
weitere Reduktionsmittelfreisetzung zu verringern. Nach 320 kann
das Verfahren enden. In manchen Beispielen kann das Verfahren aber zum
Start zurückkehren.
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4 veranschaulicht
eine alternative Steuerstrategie 400, die umgesetzt werden
kann, um das in dem Motor erzeugte NOx als Reaktion auf eine Änderung
und/oder erwartete Änderung eines Speichervermögens
eines SCR-Katalysators anzuheben. Auf diese Weise kann das an oder
in dem SCR-Katalysator gespeicherte Reduktionsmittel durch das vermehrte
NOx zur Reaktion gebracht werden. Es können verschiedene
Parameter genutzt werden, um das Speichervermögen zu ermitteln,
beispielsweise die Temperatur des SCR-Katalysators, Feuchtigkeit, etc. 4 zeigt
insbesondere eine prädikative Steuerstrategie, die umgesetzt
werden kann, um einem Reduktionsmittelschlupf vorauszugreifen und
das überschüssige Reduktionsmittel mittels erhöhter NOx-Erzeugung
zur Reaktion zu bringen, wodurch die in die Atmosphäre
freigesetzte und zurück in NOx umgewandelte Menge an Reduktionsmittel
verringert wird, wenn eine Schadstoffbegrenzungsvorrichtung, beispielsweise
Dieselpartikel enthaltendes Platin, stromabwärts des SCR-Katalysators
positioniert ist. In manchen Beispielen kann das in oder auf dem SCR-Katalysator
gespeicherte Reduktionsmittel durch das vermehrte NOx reagiert werden,
bevor es in den Abgasstrom freigesetzt wird, wodurch Reduktionsmittelschlupf
verringert wird.
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Bei 412 umfasst
das Verfahren 400 das Ermitteln der Betriebsbedingungen
in dem Fahrzeug und/oder Motor. Die Betriebsbedingungen können umfassen:
Umgebungstemperatur, Motortemperatur, Schadstoffbegrenzungssystemtemperatur,
Abgaszusammensetzung, Luft/Kraftstoff-Verhältnis, Drosselstellung,
Ventilstellung, NOx-Speicherwert etc. Dann rückt das Verfahren
zu 413 vor, wo dem SCR-Katalysator als Reaktion auf Motor-
und/oder Fahrzeugbetriebsbedingungen Reduktionsmittel zugeführt
wird. Die Zufuhr von Reduktionsmittel kann das Einspritzen von Reduktionsmittel
in den Abgasstrom stromaufwärts des SCR-Katalysators umfassen.
Als Nächstes umfasst das Verfahren bei 414 das
Vorhersagen des Reduktionsmittelspeichervermögens des SCR-Katalysators.
Zum Berechnen des vorhergesagten Speichervermögens können
mehrere Variable verwendet werden, einschließlich Abgastemperatur,
Motortemperatur, Abgasdurchflussrate, Abgaszusammensetzung, Umgebungstemperatur
etc.
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Als
Nächstes rückt die Routine zu 416 vor, wo
ermittelt wird, ob das Reduktionsmittelspeichervermögen
des SCR-Katalysators unter einen Schwellenwert sinken wird. In manchen
Beispielen wird ermittelt, ob die Reduktionsmitteldesorptionsrate des
SCR-Katalysators über einen Schwellenwert hinaus steigen
wird oder ob die Temperatur des SCR-Katalysators über einen
Schwellenwert steigen wird. Des weiteren kann eine Schwellenwahrscheinlichkeit
verwendet werden, um die vorstehend erwähnten Ermittlungen
auszuführen.
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Dann
rückt das Verfahren zu 418 vor, wo die Menge an
Reduktionsmittel, das in den Abgasstrom eingespritzt wird, verringert
wird. Als Nächstes rückt das Verfahren zu 420 vor,
wo das in der Verbrennung erzeugte NOx angehoben wird, um das durch
den SCR-Katalysator freigesetzte Reduktionsmittel und/oder das in
dem SCR- Katalysator gespeicherte überschüssige
Reduktionsmittel zur Reaktion zu bringen. Die Menge des erzeugten
NOx kann proportional zur Menge des von dem SCR-Katalysator freigesetzten
Reduktionsmittels und/oder des in dem Katalysator gespeicherten überschüssigen
Reduktionsmittels sein. Auf diese Weise kann eine übermäßige
NOx-Erzeugung vermieden werden, was die Möglichkeit eines
Anstiegs von Emissionen senkt.
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Das
Verfahren rückt zu 422 vor, wo Maßnahmen
ergriffen werden, um die Temperatur des Abgasstroms zu senken. Diese
vorstehend erwähnten Maßnahmen können
die Anpassung des Kraftstoffzufuhrsystems, die Anpassung des Ladesystems
(z. B. Turbolader) etc. umfassen.
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5 zeigt
eine noch andere alternative Steuerstrategie, die genutzt werden
kann, um einem Reduktionsmittelschlupf in einem Schadstoffbegrenzungssystem
entgegenzuwirken, wodurch die Menge der Reduktionsmittelfreisetzung
von dem Schadstoffbegrenzungssystem gesenkt wird.
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Zunächst
wird bei 511 dem SCR-Katalysator als Reaktion auf Fahrzeug-
und/oder Motorbetriebsbedingungen Reduktionsmittel zugeführt.
Als Nächstes wird bei 512 das Reduktionsmittelspeichervermögen
in einem oder mehreren der Katalysatorbricks berechnet. Zum Berechnen
des Reduktionsmittelspeichervermögens können mehrere
Variable, darunter eine Motortemperatur, Abgastemperatur, Abgasdurchflussrate
und Abgaszusammensetzung genutzt werden. Insbesondere können
wie hierin festgestellt Änderungen der Abgas- und/oder
SCR-Katalysator-Temperatur eine signifikante Änderung (z.
B. Abnahme) des Reduktionsmittelspeichervermögens bewirken.
In anderen Beispielen kann eine Zielmenge an Reduktionsmittel, das
in dem SCR-Katalysator gespeichert wird, berechnet werden.
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Als
Nächstes wird bei 514 die Menge des in einem oder
mehreren der SCR-Katalysatorbricks gespeicherten Reduktionsmittels
berechnet. In manchen Beispielen kann eine Historie des eingespritzten
Reduktionsmittels zum Berechnen des gespeicherten Reduktionsmittels
verwendet werden. Bei 516 wird ermittelt, ob die in dem
SCR-Katalysator gespeicherte Menge an Reduktionsmittel größer
als das Reduktionsmittelspeichervermögen des SCR-Katalysators
ist. In anderen Beispielen kann ermittelt werden, ob die Differenz
oder Abweichung zwischen dem in dem SCR-Katalysator gespeicherten
Reduktionsmittel und der in dem SCR-Katalysator gespeicherten Zielmenge
an Reduktionsmittel einen Schwellenwert überschritten hat.
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Wenn
die in dem SCR-Katalysator gespeicherte Menge an Reduktionsmittel
nicht größer als das Speichervermögen
des SCR-Katalysators ist oder wenn die Differenz zwischen der in
dem SCR-Katalysator gespeicherten Menge an Reduktionsmittel und
der Zielmenge des gespeicherten Reduktionsmenge nicht einen Schwellenwert überschritten
hat, wird ermittelt, dass das Reduktionsmittel nicht von dem SCR-Katalysator
freigesetzt wird oder werden wird, und die Routine endet.
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Wenn
aber die in dem SCR-Katalysator gespeicherte Menge an Reduktionsmittel
größer als das Speichermögen des Katalysators
ist oder die Differenz zwischen der in dem SCR-Katalysator gespeicherten
Menge an Reduktionsmittel und der Zielmenge des gespeicherten Reduktionsmenge
einen Schwellenwert überschritten hat, wird ermittelt,
dass aufgrund der Abnahme des Speichervermögens oder der
erwarteten Abnahme des Speichervermögens Reduktionsmittel
aus dem SCR-Katalysator freigesetzt werden wird. Die Abnahme des
Speichermögens kann proportional zu einem Anstieg der Temperatur
des SCR-Katalysators sein. Wenn daher die in dem Katalysator gespeicherte
Menge an Reduktionsmittel größer als das Speichervermögen
oder das erwartete Speichervermögen ist (z. B. wird Reduktionsmittel
von dem Katalysator freigesetzt oder wird aus diesem freigesetzt
werden), rückt die Routine zu 518 vor, wo die
Menge und/oder erwartete Menge an Reduktionsmittel, die von dem
SCR-Katalysator freigesetzt wird, berechnet wird. Zusätzlich
oder alternativ kann die Freisetzungsrate des Reduktionsmittels
von dem SCR-Katalysator berechnet werden. Es können verschiedene
Parameter verwendet werden, um die Menge und/oder erwartete Menge
des von dem SCR-Katalysator freigesetzten Reduktionsmittels und/oder
die Reduktionsmittelfreisetzungsrate (z. B. Desorptionsrate) des
SCR-Katalysators zu berechnen.
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Als
Nächstes rückt die Routine zu 520 vor, wo
die Menge an NOx zum Reagieren des freigesetzten Reduktionsmittels
oder des vorhergesagten freigesetzten Reduktionsmittels berechnet
wird. Anschließend wird die Menge des dem SCR-Katalysator
gelieferten Reduktionsmittels bei 522 verringert und/oder
unterbunden und bei 524 die Erzeugung des erforderlichen
NOx ausgelöst. Das Auslösen kann das Betätigen
verschiedener Ventile in dem Motor und/oder das Senden verschiedener
Steuersignale zu Betriebssystemen in dem Fahrzeug umfassen.
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Auf
diese Weise kann das freigesetzte Reduktionsmittel oder das erwartete
freigesetzte Reduktionsmittel durch die erhöhte NOx-Erzeugung
reagiert werden. Weiterhin kann die durch den Motor erzeugte Menge
an zusätzlichem NOx proportional zur Menge des von dem
Katalysator freigesetzten Reduktionsmittels sein, und das zusätzliche
NOx kann zum Reagieren des überschüssigen Reduktionsmittels
verwendet werden, wodurch es einem Reduktionsmittelschlupf entgegenwirkt.
In einigen Beispielen ist die Menge an erzeugtem NOx proportional zur
Menge an freigesetztem Reduktionsmittel.
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6 veranschaulicht
eine Steuerstrategie 600, die umgesetzt werden kann, um
das freigesetzte Reduktionsmittel in dem Abgasstrom von dem Katalysatorbrick/den
Katalysatorbricks zu verringern und reagieren und/oder eine überschüssige
Menge an Reduktionsmittel zu reagieren, deren Freisetzung von dem
Katalysatorbrick/den Katalysatorbricks erwartet wird. Insbesondere
veranschaulicht 6 eine Reihe unterschiedlicher
Maßnahmen, die gleichzeitig oder nacheinander umgesetzt
werden können, um die Menge des aus dem Abgasstrom an die
Atmosphäre freigesetzten Reduktionsmittels zu verringern,
während Emissionswerte beibehalten oder in manchen Beispielen
gesenkt werden.
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Zunächst
können bei 612 die Betriebsbedingungen des Fahrzeugs
und/oder des Motors ermittelt werden. Als Nächstes wird
bei 613 Reduktionsmittel in den Abgasstrom als Reaktion
auf Fahrzeug- und/oder Motorbetriebsbedingungen eingespritzt. Bei 614 wird
ermittelt, ob die SCR-Katalysatortemperatur bei einer Schwellentemperatur
liegt oder sich dieser nähert. Wie vorstehend erläutert
kann die SCR-Katalysatortemperatur proportional zum Reduktionsmittelspeichervermögen
des SCR-Katalysators sein. Daher kann die Schwellentemperatur einer Temperatur
entsprechen, über der der SCR-Katalysator Reduktionsmittel
freisetzten kann oder sich einer Freisetzung von Reduktionsmittel
nähert. In einem Beispiel kann die Schwellentemperatur
beruhend auf verschiedenen Betriebsbedingungen, einschließlich
den Katalysatorzusammensetzungen, Abgasdurchflussrate etc., ermittelt
werden.
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Bei 615 kann
das Verfahren das Anpassen der Menge der Reduktionsmitteleinspritzung
in den Abgasstrom stromaufwärts des SCR-Katalysators umfassen.
Das Anpassen der in den Abgasstrom eingespritzten Reduktionsmittelmenge
kann das Unterbinden oder wesentliche Senken der Menge des mittels
Betätigung einer Reduktionsmittelpumpe und/oder eines Reduktionsmittelinjektors
in den Abgasstrom eingespritzten Reduktionsmittels umfassen.
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Bei 616 können
NOx verstärkende Maßnahmen ausgelöst
werden, beispielsweise die in 618–624 enthaltenen
NOx verstärkenden Maßnahmen. Einige der NOx verstärkenden
Maßnahmen können die Abgastemperatur senken, was
zusammen mit der vermehrten NOx-Erzeugung dazu dienen kann, das
Einsetzen und/oder das Ausmaß des aus dem Katalysator freigesetzten
Reduktionsmittels zu verzögern. Auf diese Weise kann in
dem Katalysator gespeichertes überschüssiges Reduktionsmittel entsprechend
einem vorhergesagten Reduktionsmittelschlupf durch einen NOx-Anstieg
zur Reaktion gebracht werden. Zusätzlich oder alternativ
kann eine freigesetzte Menge an Reduktionsmittel entsprechend einem
Reduktionsmittelschlupf durch einen NOx-Anstieg zur Reaktion gebracht
werden. Die Blöcke 618–624 können
den Grad der NOx-Erzeugung anheben, um das aufgrund eines Temperaturanstiegs
von dem SCR-Katalysator freigesetzte Reduktionsmittel zur Reaktion
zu bringen oder überschüssiges Reduktionsmittel
in dem Katalysator entsprechend einem erwarteten Reduktionsmittelschlupf aufgrund
eines Temperaturanstiegs zur Reaktion zu bringen. Es versteht sich,
dass die in den Blöcken 618–624 beschriebenen
Maßnahmen im Wesentlichen gleichzeitig, asynchron oder
in Folge (z. B. sequentiell) umgesetzt werden können. Die
in den Blöcken 616–624 beschriebenen
Maßnahmen können als NOx verstärkende
Maßnahmen oder als das Einlass-NOx des SCR-Katalysators
verstärkende Maßnahmen bezeichnet werden. Weiterhin
können einige der folgenden Maßnahmen in manchen
Ausführungsformen ausgeschlossen werden, um den Wirkungsgrad
der Steuerstrategie zu steigern sowie um die Menge des erzeugten NOx
zu beschränken, um von dem Schadstoffbegrenzungssystem
an die Atmosphäre gerichtete Emissionen beizubehalten oder zu
senken. Weiterhin kann die Größenordnung der folgenden
Maßnahmen proportional zur Menge des in dem Katalysator
gespeicherten Reduktionsmittels, dem Reduktionsmittelspeichervermögen
des Katalysators und/oder der Freisetzungsrate oder dem Freisetzungswert
des Reduktionsmittels von dem Katalysator sein. Daher kann eine
vermehrte Emission aufgrund übermäßiger
NOx-Erzeugung vermieden werden.
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Bei 618 kann
das Verfahren das Anpassen verschiedener Aspekte des Kraftstoffzufuhrsystems umfassen.
Das Anpassen des Kraftstoffzufuhrsystems kann das Anpassen der Kraftstoffpulsbreite FPW 618a,
der Einspritzsteuerzeiten 618b, das Anpassen oder Umsetzen
einer sekundären Einspritzung 618c, das Anpassen
der Ventilsteuerzeiten, das Anpassen des Kraftstoffeinspritzdrucks
etc. umfassen. Die sekundäre Einspritzung, beispielsweise
eine Pilot- oder Nacheinspritzung, kann eine sekundäre Einspritzung
einer zweiten Art von Kraftstoff umfassen. Die zweite Art von Kraftstoff
kann eine klopfmindernde Substanz sein.
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Bei 620 kann
das Verfahren das Anpassen einer Ladevorrichtung umfassen, die einen
Lader, Turbolader etc. umfassen kann. Die Anpassung der Ladevorrichtung
kann das Senken des Verdichtungsverhältnisses mittels Anpassung
des Verdichters und/oder der Turbine 620a, der Anpassung
des Zwischenkühlers 620b, der Anpassung verschiedener Ventile
(z. B. Ladedruckregelventil), die dem Ladesystem 620c zugeordnet
sind, etc. umfassen.
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Bei 622 kann
das Verfahren das Anpassen des AGR-Durchflusses umfassen. Das Anpassen des
AGR-Durchflusses umfasst das Anpassen des AGR-Kühlers 622a,
das Senken der AGR-Menge mittels Betätigung eines oder
mehrerer Ventile, die dem AGR-System 622b zugeordnet sind,
etc.
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Bei 624 kann
das Verfahren das Anheben der parasitären Last an dem System
mittels eines Hilfssystems umfassen. Das Anheben der parasitären
Lasten kann das Anpassen der Motorheiz- und/oder Motorkühlsysteme 620a,
das Anpassen der Fahrgastraum-Heiz- und/oder Kühlsysteme 620b (z. B.
Klimaanlage), das Anpassen eines Gebläses, das Anpassen
einer oder mehrerer Glühkerzen, das Anpassen einer Kraftstoffpumpe
etc. umfassen.
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7A–7D veranschaulichen
die Korrelation zwischen der Katalysatortemperatur, dem Reduktionsmittelspeichervermögen
in einem SCR-Katalysator und dem bei Verbrennung erzeugten NOx.
Im Einzelnen zeigt 7A einen Graph der Temperatur
eines SCR-Katalysators, der in einem Motor enthalten ist. 7B zeigt
eine Abnahme des Reduktionsmittelspeichervermögens in dem SCR-Katalysator
bei steigender Temperatur. Wenn daher das Reduktionsmittelspeichervermögen
einen Schwellenwert übersteigt, kann abhängig
von der tatsächlichen Menge an Reduktionsmitteln, die in
dem SCR-Katalysator zu diesem Zeitpunkt gespeichert sind, Reduktionsmittel
in das Abgas freigesetzt werden. Weiterhin wird in 7B ein
beispielhaftes Zielspeichermögen gezeigt. Das Zielspeichermögen kann
anfangs dem Speichervermögen innerhalb eines vorbestimmten
Bereichs folgen. Anschließend kann bei einem bestimmten
Zeitintervall nach einer Abnahme des Speichervermögens
das Zielspeichervermögen niedriger als das Speichervermögen
sein, nach welchem Zeitpunkt das Zielspeichermögen angehoben
wird, bis das Zielspeichermögen dem Speichervermögen
in einem vorbestimmten Bereich folgt. Um freigesetztem Reduktionsmittel
und/oder einer erwarteten Freisetzung von Reduktionsmittel entgegenzuwirken,
wird die NOx-Erzeugung in dem Motor angehoben, wie in 7C gezeigt
ist, um eine Menge an Reduktionsmittel proportional zu einer Menge zu
reagieren, die ansonsten von dem SCR-Katalysator freigesetzt werden
kann. Es versteht sich, dass die bei der Verbrennung erzeugte Menge
an NOx als Reaktion auf einen Anstieg der Freisetzungsrate von Reduktionsmittel
von dem SCR-Katalysator oder einen Anstieg der Temperatur des SCR-Katalysators angehoben
werden kann. 7D zeigt eine Menge an Reduktionsmittel,
das aufgrund eines schnellen Anstiegs der Abgastemperatur freigesetzt
werden kann. Es versteht sich aber, dass unter manchen Bedingungen
Reduktionsmittel nicht freigesetzt wird und ein Anstieg der NOx-Erzeugung
immer noch implementiert werden kann, um Reduktionsmittel als Reaktion
auf eine vorhergesagte Reduktionsmittelfreisetzung auf oder in dem
Katalysator zu reagieren.
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Es
versteht sich, dass die hierin offenbarten Konfigurationen und Routinen
beispielhafter Natur sind und dass diese spezifischen Ausführungsformen
nicht einschränkend aufgefasst werden dürfen, da
zahlreiche Abänderungen möglich sind. Zum Beispiel
kann die obige Technologie auf V-6, I-4, I-6, V-12, Gegenkolben-
und andere Motorausführungen angewendet werden. Der Gegenstand
der vorliegenden Offenbarung umfasst alle neuartigen und nicht nahe
liegenden Kombinationen und Unterkombinationen der verschiedenen
Systeme und Konfigurationen sowie andere Merkmale, Funktionen und/oder Eigenschaften,
die hierin offenbart werden.
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Die
folgenden Ansprüche zeigen insbesondere bestimmte Kombinationen
und Unterkombinationen auf, welche als neuartig und nicht nahe liegend betrachtet
werden. Diese Ansprüche können auf „ein” Element
oder „ein erstes” Element oder eine Entsprechung
desselben verweisen. Diese Ansprüche sind so zu verstehen,
dass sie das Integrieren eines oder mehrerer solcher Elemente umfassen,
wobei sie zwei oder mehrere dieser Elemente weder fordern noch ausschließen.
Andere Kombinationen und Unterkombinationen der offenbarten Merkmale, Funktionen,
Elemente und/oder Eigenschaften können durch Abänderung
der vorliegenden Ansprüche oder durch Vorlage neuer Ansprüche
in dieser oder einer verwandten Anmeldung beansprucht werden. Solche
Ansprüche werden, ob sie nun gegenüber dem Schutzumfang
der ursprünglichen Ansprüche breiter, enger, gleich
oder unterschiedlich sind, ebenfalls als im Gegenstand der vorliegenden
Offenbarung enthalten betrachtet.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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