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Technisches Gebiet
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Diese
Offenbarung betrifft die Steuerung der Nachbehandlung von NOx-Emissionen bei Verbrennungsmotoren.
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Hintergrund
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Die
Angaben in diesem Abschnitt sehen lediglich Hintergrundinformationen
bezüglich
der vorliegenden Offenbarung vor und stellen eventuell nicht den
Stand der Technik dar.
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Die
Schadstoffbegrenzung ist ein wichtiger Faktor beim Motorenbau und
der Motorsteuerung. Ein bestimmtes Verbrennungsnebenprodukt, NOx,
wird durch in der Motoransaugluft vorhandene Stickstoff- und Sauerstoffmoleküle erzeugt,
die sich bei den hohen Verbrennungstemperaturen abspalten. Die Raten
der NOx-Erzeugung umfassen bekannte Beziehungen zu dem Verbrennungsprozess,
wobei zum Beispiel höhere Raten
der NOx-Erzeugung mit höheren
Verbrennungstemperaturen und einem längeren Einwirken der höheren Temperaturen
auf die Luftmoleküle
in Verbindung stehen. Die Reduktion von im Verbrennungsprozess erzeugtem
NOx und die Regelung von NOx in einem Abgasnachbehandlungssystem
haben beim Fahrzeugbau Vorrang.
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Sobald
NOx-Moleküle
in dem Brennraum erzeugt werden, können sie in beispielhaften
Vorrichtungen, die im Stand der Technik innerhalb der breiteren
Kategorie der Nachbehandlungsvorrichtungen bekannt sind, zurück zu Stickstoff-
und Sauerstoffmolekülen
umgewandelt werden. Ein Durchschnittsfachmann wird aber verstehen,
dass Nachbehandlungsvorrichtungen zum großen Teil von Betriebsbedingungen
abhängen,
beispielsweise der von Abgasstromtemperaturen gesteuerten Vorrichtungsbetriebstemperatur.
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Moderne
Motorsteuerverfahren nutzen verschiedene Betriebsstrategien, um
die Verbrennung zu optimieren. Manche Betriebsstrategien, die die
Verbrennung hinsichtlich der Kraftstoffwirtschaftlichkeit optimieren, umfassen
magere, örtlich
begrenzte oder geschichtete Verbrennung in dem Brennraum, um die
Kraftstofffüllung
zu verringern, die zum Erreichen der von dem Zylinder erforderlichen
Arbeitsleistung nötig
ist. Während die
Temperaturen in dem Brennraum in Verbrennungstaschen hoch genug
werden können,
um signifikante Mengen an NOx zu erzeugen, kann die gesamte Energieabgabe
des Brennraums, insbesondere die von dem Motor durch den Abgasstrom
abgegebene Wärmeenergie,
gegenüber
normalen Werten stark verringert sein. Solche Bedingungen können für Abgasnachbehandlungsstrategien
eine Herausforderung darstellen, da wie vorstehend erwähnt die
Nachbehandlungsvorrichtungen häufig
eine erhöhte
Betriebstemperatur erfordern, die von der Abgasstromtemperatur abhängig ist,
um zum Behandeln von NOx-Emissionen angemessen zu arbeiten.
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Zunehmend
strengere Emissionsgrenzwerte erfordern NOx-Nachbehandlungsverfahren,
die zum Beispiel eine Vorrichtung für selektive katalytische Reduktion
(SCR, kurz vom engl. Selective Catalytic Reduction) nutzen. Ein
SCR nutzt ein Reduktionsmittel, beispielsweise Ammoniak, das aus
Harnstoffeinspritzung gewonnen wird oder aus dem normalen Betrieb einer
Dreiwegekatalysatorvorrichtung zum Behandeln von NOx zurückgewonnen
wird. Ferner ist es bekannt, bei Dieselanwendungen einen Dieseloxidationskatalysator
(DOC, kurz vom engl. Diesel Oxidation Catalyst) stromaufwärts des
SCR zu betreiben, um NO zu NO2 umzuwandeln, was
gegenüber
einer Behandlung in dem SCR bevorzugt ist. Eine ständige Verbesserung
der Abgasnachbehandlung erfordert präzise Informationen bezüglich NOx-Emissionen
in dem Abgasstrom, um eine wirksame NOx-Reduktion zu erreichen, beispielsweise
das Dosieren der richtigen Menge von Harnstoff beruhend auf den überwachten
NOx-Emissionen.
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Nachbehandlungsvorrichtungen
wie SCR wandeln NOx bei einem gewissen Umwandlungswirkungsgrad in
umweltverträgliche
Moleküle
um. Der Umwandlungswirkungsgrad kann durch das Strömen von
NOx, das in eine Vorrichtung strömt,
verglichen mit dem Strömen
von NOx, das aus der Vorrichtung austritt, beschrieben werden. Eine
ordnungsgemäß arbeitende
Nachbehandlungsvorrichtung erfährt
entsprechend den Eigenschaften des Abgasstroms, die die in der Vorrichtung
auftretende chemische Reaktion beeinflussen, einen verringerten
Wirkungsgrad. Zum Beispiel beeinflussen Temperatur und Raumgeschwindigkeit
der Gase in einer SCR-Vorrichtung den Wirkungsgrad der Vorrichtung.
Diese Umweltfaktoren können
in dem Nachbehandlungssystem überwacht
werden, und die Wirkungen dieser Faktoren auf den Umwandlungswirkungsgrad
der Vorrichtung können
geschätzt
werden. Zudem können
Fehlfunktionen oder ein Leistungsabfall, die durch Verschleiß oder Beschädigung verursacht
werden, den Wirkungsgrad der Nachbehandlungsvorrichtung mindern. Ein
verringerter Wirkungsgrad kann aber ferner auftreten, wenn an dem
SCR-Katalysator nicht genügend
Reduktionsmittel, beispielsweise durch Harnstoffeinspritzung zugeführtes Ammoniak,
zur Verfügung
steht.
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Das
Vorhandensein von nicht genügend
Reduktionsmittel in der SCR-Vorrichtung,
um den SCR effizient zu betreiben, kann viele Ursachen haben. Wenn
zum Beispiel ein Harnstoffspeichertank, der dem Einspritzsystem
Harnstoff zuführt,
leer ist, dann ist nicht genügend
Reduktionsmittel vorhanden. Eine andere Ursache für nicht
genügend
Reduktionsmittel in der SCR-Vorrichtung ist eine Verunreinigung
oder ein Verdünnen des
Harnstoffs in dem Harnstoffspeichertank. Wenn dem Speichertank fälschlicherweise
Wasser statt Harnstoff zugegeben wird, wird der Wirkungsgrad der
SCR-Vorrichtung stark herabgesetzt.
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Eine
Reihe unterschiedlicher Ursachen kann in einer SCR-Vorrichtung zu
einem verringerten Wirkungsgrad führen, einschließlich nachteilige
Eigenschaften im Abgasstrom, eine Fehlfunktion oder ein beschädigter Katalysator
in der SCR-Vorrichtung, ungenügend
Harnstoff in dem Harnstoffspeichertank und verunreinigter Harnstoff
in dem Harnstoffspeichertank. Ein Verfahren zum Unterscheiden eines
verringerten Wirkungsgrads in einer SCR-Vorrichtung beruhend auf
verunreinigtem Harnstoff in dem Harnstoffspeichertank von anderen
Ursachen für
verringerten Wirkungsgrad wäre
von Vorteil.
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Zusammenfassung
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Ein
Verfahren zum Anzeigen eines Nichtharnstoff-Reduktionsmittel-Fehlers in einem
Antriebsstrang, der einen Verbrennungsmotor und ein Nachbehandlungssystem
mit einer Nachbehandlungsvorrichtung umfasst, die einen Katalysator
zum Umwandeln von NOx nutzt, umfasst das Überwachen eines nach einem
Startvorgang des Antriebsstrang aus dem Nachbehandlungssystem austretenden
NOx-Gehalts über
eine Testspanne, das Überwachen
eines Maßes
des nach einem Startvorgang des Antriebsstrangs in das Nachbehandlungssystem
eindringenden NOx-Gehalts über
die Testspanne und das Ermitteln eines Maßes der NOx-Umwandlung, die
in der Nachbehandlungsvorrichtung erreicht wird, beruhend auf dem
aus dem Nachbehandlungssystem austretenden NOx-Gehalt und dem Maß des in
das Nachbehandlungssystem eindringenden NOx-Gehalts. Das Verfahren umfasst über die
Testspanne das Vergleichen des zu Beginn der Testspanne ermittelten
Maßes
der NOx-Umwandlung mit dem Maß der
NOx-Umwandlung zu einem späteren
Zeitpunkt in der Testspanne. Ein Nichtharnstoff-Reduktionsmittel-Fehler
wird beruhend auf dem Vergleichen, das eine Verringerung der in
der Nachbehandlungsvorrichtung erreichten NOx-Umwandlung zwischen
dem Beginn der Testspanne und dem späteren Zeitpunkt der Testspanne
feststellt, angezeigt.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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Nun
werden eine oder mehrere Ausführungsformen
beispielhaft unter Bezug auf die Begleitzeichnungen beschrieben,
wobei:
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1 schematisch
einen beispielhaften Dieselmotor gemäß der vorliegenden Offenbarung
darstellt;
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2 schematisch
ein beispielhaftes Nachbehandlungssystem gemäß der vorliegenden Offenbarung darstellt;
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3 anschaulich
beispielhafte Testergebnisse zeigt, die den Umwandlungswirkungsgrad
bei einem normal funktionierenden Katalysator und einem schlecht
funktionierenden Katalysator über
eine Zeitspanne gemäß der vorliegenden
Offenbarung wiedergibt;
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4 und 5 anschaulich
beispielhafte Testergebnisdaten zeigen, die Wirkungsgradergebnisse für ein System
mit ungenügend
Reduktionsmittel oder keinem Reduktionsmittel unter unterschiedlichen
Umständen
gemäß der vorliegenden
Offenbarung zeigen;
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4 einen
Umwandlungswirkungsgrad über
eine Zeitspanne für
drei verschiedene Kurvenbilder gemäß der vorliegenden Offenbarung
veranschaulicht;
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5 eine
Wirkung von sich ändernden
Katalysatortemperaturen auf den beschriebenen Abfall des Umwandlungswirkungsgrads
im Verhältnis
zu 4 veranschaulicht;
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6 schematisch
einen beispielhaften Informationsfluss darstellt, der den Umwandlungswirkungsgrad über einen
Zeitraum vergleicht, um einen Nichtharnstoff-Reduktionsmittel-Fehler gemäß der vorliegenden Offenbarung
zu ermitteln;
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7 schematisch
einen beispielhaften Harnstoffspeichertank, der zum Durchführen von
Harnstoffeinspritzung genutzte Sensoren umfasst, gemäß der vorliegenden
Offenbarung darstellt;
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8 schematisch
einen beispielhaften Vergleich von Verhältniswerten, die gemäß dem Verfahren von 6 ermittelt
wurden, mit einem Diagnoseschwellwert gemäß der vorliegenden Offenbarung
zeigt;
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9 schematisch
die Verwendung eines beispielhaften SCR-Umwandlungswirkungsgrad-Moduls gemäß der vorliegenden
Offenbarung zeigt; und
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10 schematisch
einen beispielhaften Informationsfluss zeigt, der stromabwärts vorgenommene NOx-Sensormessungen
mit einem prognostizierten stromabwärts genommenen NOx-Wert über einen
Testzeitraum vergleicht, um einen Nichtharnstoff-Reduktionsmittel-Fehler
gemäß der vorliegenden
Offenbarung zu ermitteln.
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Eingehende Beschreibung
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Unter
Bezug nun auf die Zeichnungen, bei denen das Gezeigte lediglich
dem Zweck des Veranschaulichens bestimmter beispielhafter Ausführungsformen
und nicht dem Zweck des Beschränkens
derselben dient, ist 1 eine Schnittdarstellung eines
beispielhaften Dieselmotors gemäß der vorliegenden
Offenbarung. Der Motor 10 umfasst herkömmlicherweise mehrere Zylinder 12,
die darin Hubkolben 14, die mit einer Kurbelwelle 16 verbunden
sind, aufweisen. Diese Offenbarung ist im Allgemeinen auf Viertakt-Kompressionszündungsmotoren
mit Direkteinspritzung anwendbar. Die Enden des Zylinders sind durch
einen Zylinderkopf 18 verschlossen, so dass die Zylinder
und Kolben Brennräume 20 veränderlichen
Volumens festlegen.
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Der
Zylinderkopf ist mit Einlassventilen 22 versehen, die die
zeitlichen Einstellungen und das Strömen von Ansaugluft in die Zylinder
während
Ansaugtakten der Kolben steuern. Auslassventile 24 in dem
Zylinderkopf steuern die zeitlichen Einstellungen und das Strömen von
Abgasprodukten von den Brennräumen
während
der Auspufftakte der Kolben. In dem gezeigten Motor befinden sich
zwei Einlassventile und zwei Auslassventile für jeden Zylinder, doch kann
eine beliebige Anzahl an Ventilen, die für den Betrieb des Motors vorgesehen
sind, gemäß der Offenbarung
verwendet werden.
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Die
Einlass- und die Auslassventile werden durch separate Ventilbetätigungsvorrichtungen 26, 28 betätigt. Die
Ventilbetätigungsvorrichtungen
betreiben ausschließlich
ihre jeweiligen Einlass- und Auslassventile, aber beide werden von
der Kurbelwelle 16 durch eine Steuerkette 30 angetrieben.
Die beispielhafte Konfiguration von 1 ist im
Stand der Technik als oben liegende Nockenwelle bekannt. Es versteht
sich aber für den
Durchschnittsfachmann des Gebiets, dass zum Steuern von Einlass-
und Auslassventilen eine Reihe von Verfahren bekannt sind. Ein anderes
beispielhaftes Verfahren umfasst die Verwendung von Stößelstangen zum
Betätigen
von Einlass- und Auslassventilen gemäß den erwünschten Verbrennungszyklusparametern. Die
Offenbarung zieht die Verwendung von Motoren mit vielen Steuerverfahren
in Betracht und soll nicht auf die hierin beschriebenen bestimmten
Ausführungsformen
beschränkt
sein.
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Der
beispielhafte Motor 10 umfasst einen Gussmetall-Motorblock
mit mehreren darin ausgebildeten Zylindern und einem Motorkopf.
Der Motorblock umfasst vorzugsweise Kühlmittelkanäle 32, durch die Motorkühlfluid
strömt.
Ein Kühlmittel-Temperatursensor,
der zum Überwachen
der Temperatur des Kühlfluids
dient, ist an einer geeigneten Stelle positioniert und sieht eine
parametrische Signaleingabe zu einem Steuersystem vor, die die bei
der Motorsteuerung nützliche
Motorbetriebstemperatur anzeigt. Der Motor umfasst vorzugsweise
bekannte Systeme, einschließlich
eines Ventils für
externe Abgasrückführung (,AGR') und einer Ansaugluftdrosselklappe
(nicht gezeigt).
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Jeder
Kolben 14 ist mittels eines Bolzens und einer Pleuelstange
mit der Kurbelwelle 16 verbunden. Die Kurbelwelle 16 ist
an einer Hauptlagerfläche
nahe einem unteren Teil des Motorblocks drehbar an dem Motorblock
angebracht, so dass die Kurbelwelle um eine Achse drehen kann, die
senkrecht zu einer durch jeden Zylinder festlegten Längsachse
ist. Ein (nicht gezeigter) Kurbelwellenwinkelgeber ist an einer
geeigneten Stelle platziert und dient zum Erzeugen eines Signals,
das durch das Steuergerät
zum Messen von Kurbelwellenwinkel verwendbar ist und das umwandelbar
ist, um Maße
für Kurbelwellendrehung,
Drehzahl und Beschleunigung zu liefern, die bei verschiedenen Steuerprogrammen
verwendbar sind. Während
des Betriebs des Motors bewegt sich jeder Kolben 14 in
dem Zylinder aufgrund der Verbindung mit und Drehung der Kurbelwelle 16 sowie
aufgrund des Verbrennungsprozesses hin- und herbewegend auf und
ab. Der Drehvorgang der Kurbelwelle bewirkt eine Umwandlung einer
linearen Kraft, die auf jeden Kolben während der Verbrennung ausgeübt wird,
in eine Winkeldrehmomentabgabe von der Kurbelwelle, die auf eine
andere Vorrichtung, z. B. ein Fahrzeugantriebssystem, übertragen
werden kann.
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Der
Motorkopf umfasst eine Gussmetallvorrichtung, die ein oder mehrere
Einlasskanäle
und ein oder mehrere Auslasskanäle
aufweist, die zu dem Brennraum 20 verlaufen. Der Einlasskanal
liefert dem Brennraum 20 Luft. Verbrennungsgase (verbrannte
Gase) strömen
mittels des Auslasskanals von dem Brennraum 20. Das Strömen von
Luft durch jeden Einlasskanal wird durch Betätigung des einen oder der mehreren
Einlassventile 22 gesteuert. Das Strömen von Verbrennungsgasen durch
jeden Auslasskanal wird durch Betätigung eines oder mehrerer
Auslassventile 24 gesteuert.
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Die
Einlass- und Auslassventile 22, 24 weisen jeweils
einen Kopfabschnitt auf, der einen oberen Abschnitt umfasst, der
dem Brennraum ausgesetzt ist. Jedes der Ventile 22, 24 weist
einen Schaft auf, der mit einer Ventilbetätigungsvorrichtung verbunden
ist. Eine Ventilbetätigungsvorrichtung 26 dient
zum Steuern des Öffnens
und Schließens
jedes der Einlassventile 22, und eine zweite Ventilbetätigungsvorrichtung 28 dient zum
Steuern des Öffnens
und Schließens
jedes der Auslassventile 24. Gemäß einigen beispielhaften Ventilsteuerverfahren,
beispielsweise einer Stößelstangenkonfiguration,
wird das Öffnen
und Schließen
von Ventilen entsprechend der Drehung der Kurbelwelle mechanisch
zeitgesteuert. Bei der beispielhaften Konfiguration mit oben liegender
Nockenwelle von 1 umfasst jede der Ventilbetätigungsvorrichtungen 26, 28 eine
Vorrichtung, die mit dem Steuersystem signalverbunden ist und zum
Steuern von zeitlichen Einstellungen, Dauer und Größenordnung
des Öffnens
und Schließens
jedes Ventils, entweder gemeinsam oder einzeln, dient. Eine Ausführungsform
des beispielhaften Motors umfasst ein System mit zwei oben liegenden
Nockenwellen, das Vorrichtungen für eine variable Hubsteuerung
(,VLC', kurz vom
engl. Variable Lift Control) und eine variable Nockenphaseneinstellung
(,VCP', kurz vom
engl. Variable Cam Phasing) als Teil der Ventilbetätigungsvorrichtungen 26, 28 umfasst.
VCP-Vorrichtungen dienen zum Steuern der Zeiten des Öffnens und
Schließens
jedes Einlassventils und jedes Auslassventils im Verhältnis zur
Drehstellung der Kurbelwelle und öffnen jedes Ventil eine feste
Kurbelwinkeldauer lang. VLC-Vorrichtungen
dienen zum Steuern der Größenordnung
des Ventilhubs zu einer von zwei Positionen, die so konfiguriert
sind, dass Sollverbrennungsergebnisse bewirkt werden. Einzelne Ventilbetätigungsvorrichtungen
können
der gleichen Funktion mit der gleichen Wirkung dienen. Die Ventilbetätigungsvorrichtungen
werden vorzugsweise durch das Steuersystem 25 gemäß vorbestimmten Steuerprogrammen
gesteuert. Es können
auch alternative variable Ventilbetätigungsvorrichtungen, einschließlich zum Beispiel
voll flexible elektrische oder elektrohydraulische Vorrichtungen,
verwendet werden und haben den weiteren Vorteil einer unabhängigen Öffnungs-
und Schließphasensteuerung
sowie einer im Wesentlichen stufenlosen Ventilhubvariabilität innerhalb
der Grenzen des Systems.
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Durch
einen Ansaugkrümmerkanal 34,
der durch eine bekannte Luftdosiervorrichtung und eine Drosselvorrichtung
(nicht gezeigt) strömende
gefilterte Luft aufnimmt, wird Luft zu dem Einlasskanal eingelassen. Abgas
strömt
von dem Auslasskanal zu einem Abgaskrümmer, der Abgassensoren umfasst,
die dazu dienen, Bestandteile des Abgasstroms zu überwachen
und diesen zugeordnete Parameter zu ermitteln. Die Abgassensoren
können
eine beliebige von mehreren bekannten Erfassungsvorrichtungen umfassen,
die zum Bereitstellen von Parameterwerten für den Abgasstrom, einschließlich des
Luft/Kraftstoff-Verhältnisses,
oder der Messung von Abgasbestandteilen, z. B. NOx, CO, HC usw.
dienen. Das System kann einen im Zylinder befindlichen Sensor zum Überwachen
von Verbrennungsdrücken
oder nicht intrusive Sensoren oder eine folgernd ermittelte Druckermittlung
(z. B. durch Kurbelwellenbeschleunigungen) umfassen. Die vorstehend
erwähnten
Sensoren und Dosiervorrichtungen liefern dem Steuersystem jeweils
ein Signal als Parametereingabe. Diese Parametereingaben können von
dem Steuersystem zum Ermitteln von Verbrennungsleistungsmessungen
verwendet werden.
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Das
Steuersystem umfasst vorzugsweise eine Teilmenge einer Gesamtsteuerarchitektur,
die zum Vorsehen einer koordinierten Systemsteuerung des Motors 10 und
anderer Systeme dient. Beim Gesamtbetrieb dient das Steuersystem
zum Synthetisieren von Fahrereingaben, Umgebungsbedingungen, Motorbetriebsparametern
und Verbrennungsleistungsmessungen und zum Ausführen von Algorithmen, um verschiedene
Aktuatoren zu so zu steuern, dass Ziele für Steuerparameter erreicht
wer den, einschließlich
solcher Parameter wie Kraftstoffwirtschaftlichkeit, Emissionen,
Leistung und Fahrverhalten. Das Steuersystem ist mit mehreren Vorrichtungen
funktionell verbunden, durch die ein Fahrer den Betrieb des Motors
steuert oder lenkt. Beispielhafte Fahrereingaben umfassen ein Gaspedal,
ein Bremspedal, einen Gangwählhebel
und eine automatische Fahrzeuggeschwindigkeitsregelung, wenn der
Motor in einem Fahrzeug eingesetzt wird. Das Steuersystem kann mit
anderen Steuergeräten,
Sensoren und Aktuatoren mittels eines Busses (nicht gezeigt) eines
lokalen Netzwerks (,LAN')
kommunizieren, was vorzugsweise eine strukturierte Übermittlung
von Steuerparametern und Befehlen zwischen verschiedenen Steuergeräten ermöglicht.
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Das
Steuersystem ist funktionell mit dem Motor 10 verbunden
und dient zum Beschaffen von Parameterdaten von Sensoren und Steuern
verschiedener Aktuatoren des Motors 10 über geeignete Schnittstellen. Das
Steuersystem empfängt
einen Motordrehmomentbefehl und erzeugt beruhend auf den Fahrereingaben eine
Solldrehmomentabgabe. Beispielhafte Motorbetriebsparameter, die
von dem Steuersystem unter Verwenden der vorstehend erwähnten Sensoren
erfasst werden, umfassen Motorkühlmitteltemperatur,
Kurbelwellendrehzahl (,RPM')
und -stellung, Krümmerunterdruck,
Umgebungsluftstrom und -temperatur sowie Umgebungsluftdruck. Ein
Sensor, der die Kurbelwellendrehstellung überwachen kann, kann genutzt
werden, um ein Durchlaufen verschiedener Stufen eines Verbrennungszyklus
von Motor und verschiedenen Zylindern zu ermitteln. Verbrennungsleistungsmessungen
können
gemessene und gefolgerte Verbrennungsparameter umfassen, die Luft/Kraftstoff-Verhältnis, Ort
des Spitzenverbrennungsdrucks u. a. umfassen.
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Von
dem Steuersystem gesteuerte Aktuatoren umfassen: Kraftstoffeinspritzvorrichtungen
(nicht gezeigt); die VCP/VLC-Ventilbetätigungs vorrichtungen 26, 28;
AGR-Ventil (nicht gezeigt) und ein elektronisches Drosselsteuermodul
(nicht gezeigt). Ferner kann ein AGR-Umgehungsventil, das zum selektiven
Umgehen eines AGR-Kühlers
und Leiten von Abgas bestimmter Eigenschaften durch den AGR-Kreislauf
verwendbar ist, gesteuert werden. Kraftstoffeinspritzvorrichtungen
dienen vorzugsweise zum direkten Einspritzen von Kraftstoff in jeden
Brennraum 20.
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Das
Steuersystem umfasst vorzugsweise einen digitalen Universalrechner,
der im Allgemeinen einen Mikroprozessor oder einen Hauptprozessor,
einen Festspeicher (ROM), einen Arbeitsspeicher (RAM), einen elektrisch
programmierbaren Festspeicher (EPROM), einen Hochgeschwindigkeits-Taktgenerator, einen
Analog-Digital(A/D)-Schaltkreis und Digital-Analog(D/A)-Schaltkreis sowie Eingangs-/Ausgangsschaltkreise
und -vorrichtungen (E/A) und geeignete Signalaufbereitungs- und
Pufferschaltkreise umfasst. Jedes Steuergerät weist einen Satz von Steueralgorithmen
auf, die residente Programmbefehle und Kalibrierungen umfassen,
die im ROM gespeichert sind und zum Vorsehen der erwünschten
Funktionen ausgeführt
werden.
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Algorithmen
für die
Motorsteuerung können
während
einer vorab festgelegten Schleife ausgeführt werden. In den nicht flüchtigen
Speichervorrichtungen gespeicherte Algorithmen werden von dem Hauptprozessor
ausgeführt
und dienen zum Überwachen
von Eingaben von den Erfassungsvorrichtungen und zum Ausführen von
Steuer- und Diagnoseroutinen zum Steuern des Betriebs des Motors
unter Verwendung vorab festgelegter Kalibrierungen. Schleifendurchläufe können bei
regelmäßigen Abständen, zum
Beispiel alle 3,125, 6,25, 12,5, 25 und 100 Millisekunden während des
laufenden Motorbetriebs, durchgeführt werden. Alternativ können Algorithmen
als Reaktion auf das Eintreten eines Ereignisses oder einer Unterbrechungsforderung
ausgeführt
werden.
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1 beschreibt
einen beispielhaften Dieselmotor. Es versteht sich aber, dass NOx-Behandlungs- und
Nachbehandlungssysteme bei anderen Motorkonfigurationen, einschließlich Benzinmotoren,
verwendet werden, und die Offenbarung soll nicht auf die hierin
beschriebene spezifische beispielhafte Motorausführungsform beschränkt sein.
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2 veranschaulicht
schematisch ein beispielhaftes Nachbehandlungssystem gemäß der vorliegenden
Offenbarung. Das Nachbehandlungssystem 200 umfasst einen
DOC 210, einen SCR 220, einen stromaufwärts befindlichen
NOx-Sensor 230, einen stromabwärts befindlichen NOx-Sensor 240,
einen Temperatursensor 250 und ein Harnstoffdosiermodul 260.
Wie im Stand der Technik bekannt ist, übernimmt ein DOC 210 eine
Reihe von katalytischen Funktionen, die für eine Nachbehandlung eines
Abgasstroms erforderlich sind. Eine der Funktionen des DOC 210 ist
das Umwandeln von NO, einem NOx-Schadstoff, der in einem SCR nicht einfach
zu behandeln ist, in NO2, einen NOx-Schadstoff,
der in einem SCR leicht zu behandeln ist. Der SCR 220 nutzt
Ammoniak aus Harnstoff als Reduktionsmittel, um NOx in umweltfreundliche
Moleküle
zu reduzieren. Der stromaufwärts
befindliche NOx-Sensor 230 detektiert und quantifiziert
NOx in dem Abgasstrom, der in das Nachbehandlungssystem 200 strömt. Während der
stromaufwärts
befindliche NOx-Sensor 230 als beispielhaftes Mittel zum
Quantifizieren von NOx, das in das Nachbehandlungssystem strömt, veranschaulicht
ist, versteht sich, dass in das System einströmendes NOx zur Verwendung bei
der Beurteilung des Umwandlungswirkungsgrads in einem SCR durch
andere Mittel quantifiziert werden kann, zum Beispiel durch einen
zwischen dem DOC 210 und dem SCR 220 angeordneten
NOx-Sensor oder durch einen virtuellen NOx-Sensor, der Motorleistung und die Bedingungen
in dem Abgasstrom modelliert, um das Vorhandensein eines in das
Nachbehandlungssystem eindringenden NOx zu schätzen. Diese Offenbarung erläutert im
Allgemeinen einen Sensoreingabe, die in das Nachbehandlungssystem
eindringendes NOx beschreibt, gemäß der beispielhaften Ausführungsform,
doch versteht sich, dass abhängig
von einer stromaufwärts
befindlichen Anordnung des Sensors die Eingabe tatsächlich den
NOx-Gehalt beschreiben könnte,
der in einen Teil des Nachbehandlungssystems eindringt. Der SCR 220 nutzt
Ammoniak, das zum Beispiel aus eingespritztem Harnstoff gewonnen
wird, um NOx durch aus dem Stand der Technik bekannte Verfahren
in umweltfreundliche Moleküle
umzuwandeln. Es ist ein Temperatursensor 250 abgebildet,
der in einem Bereich positioniert ist, um Abgasstromtemperaturen in
dem Nachbehandlungssystem 200 zu erfassen. Ferner kann
ein Temperatursensor stromabwärts
(nicht gezeigt) des SCR 220 nahe der Position des stromabwärts befindlichen
NOx-Sensors 240 für
eine beispielhafte Verwendung beim Schätzbetrieb der SCR-Vorrichtung und -parameter
darin genutzt werden. Ein Harnstoffdosiermodul 260 ist
an einer Position stromaufwärts
des SCR 220 abgebildet. Der Harnstoff kann direkt in den Abgasstrom,
der in den SCR eindringt, eingespritzt werden. Es wird aber ein
bevorzugtes Verfahren dargestellt, das eine Mischvorrichtung 270 nutzt.
Das Harnstoffdosiermodul 260 spritzt Harnstoff auf die
Mischvorrichtung 270, und dann wird der Harnstoff durch
den Abgasstrom in einer im Wesentlichen gleichmäßigen Verteilung auf die Katalysatorflächen auf
dem Inneren des SCR 220 befördert. Der stromabwärts befindliche NOx-Sensor 240 detektiert
und quantifiziert NOx in dem Abgasstrom, der aus dem Nachbehandlungssystem 200 austritt.
Es wird ein Verfahren zum Nutzen eines Maßes des in das Nachbehandlungssystem
eindringenden NOx und eines Maßes
des aus dem Nachbehandlungssystem austretenden NOx offenbart, um
den Umwandlungswirkungsgrad des NOx in Nachbehandlungsvorrichtungen
zu umweltfreundlichen Molekülen
zu ermitteln.
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Der
Umwandlungswirkungsgrad ist als der Wirkungsgrad beschrieben, mit
dem eine Nachbehandlungsvorrichtung NOx zu umweltfreundlichen Molekülen umwandeln
kann. Das vorstehend beschriebene beispielhafte Nachbehandlungssystem
beschreibt einen gemessenen oder geschätzten NOx-Gehalt des Abgasstroms,
der stromaufwärts
der analysierten Nachbehandlungsvorrichtung gemessen wird. Dieses
Maß an NOx,
das in das Nachbehandlungssystem eindringt, kann zu einer beliebigen
Zeit t als x(t) beschrieben werden. Das vorstehend beschriebene
beispielhafte Nachbehandlungssystem beschreibt einen gemessenen
oder geschätzten
NOx-Gehalt des Abgasstroms,
der stromabwärts
der analysierten Nachbehandlungsvorrichtung gemessen wird. Dieses
Maß an
NOx, das aus dem Nachbehandlungssystem austritt, kann zu einer beliebigen Zeit
t als y(t) beschrieben werden. Der Umwandlungswirkungsgrad zu einer
beliebigen vorgegebenen Zeit durch die folgende Gleichung.
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Es
versteht sich, dass diese Gleichung den Umwandlungswirkungsgrad
zu einem beliebigen Zeitpunkt vorsieht. Auf diese Weise können gemessene
oder geschätzte
Werte von NOx, das in das Nachbehandlungssystem eindringt oder aus
diesem austritt, genutzt werden, um einen geschätzten oder berechneten tatsächlichen
Umwandlungswirkungsgrad des Nachbehandlungssystems zu ermitteln.
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Eine
ordnungsgemäß arbeitende
oder frische Nachbehandlungsvorrichtung arbeitet mit einem gewissen
maximal erreichbaren Umwandlungswirkungsgrad bei einer vorgegebenen
Reihe von Bedingungen. Es versteht sich aber, dass Nachbehandlungsvorrichtungen,
insbesondere Vorrichtungen, die einen Katalysator nutzen, im Laufe
der Zeit und insbesondere bei Einwirken von hohen Temperaturen einer
verschlechterten Leistung unterliegen können.
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Der
Umwandlungswirkungsgrad in einer frischen Vorrichtung wird durch
eine Reihe von Umwelt- oder Betriebsfaktoren beeinflusst. Der Umwandlungswirkungsgrad
für einen
beispielhaften SCR kann durch ein Modell ermittelt werden, das durch
die Funktion η = f(TBETT,
SV, θNH3, x(t), VHARNSTOFF, ρZELLE) [2]ausgedrückt wird.
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TBETT beschreibt die Temperatur des Katalysatorbetts
in dem SCR. Diese Temperatur kann direkt gemessen werden oder kann
beruhend auf Temperatur, Strömgeschwindigkeit
und anderen Eigenschaften des Abgasstroms geschätzt werden. SV beschreibt die
Oberflächengeschwindigkeit
des Abgases, das durch die SCR-Vorrichtung strömt, und kann als Funktion von
Eigenschaften des Abgasstroms, einschließlich Temperatur und Strömgeschwindigkeit,
ermittelt werden. θNH3 beschreibt eine Menge von Ammoniakspeicherung
auf dem Katalysatorbett, und es ist ein ausreichendes Vorhandensein
von Ammoniak auf dem SCR erforderlich, um die erwünschte NOx-Umwandlungsreaktion
zu erreichen. θNH3 kann zum Beispiel durch Analysieren von Absorptions-
und Desorptionsraten von Ammoniak, NOx-Umwandlungsraten und Oxidationsraten
von adsorbiertem Ammoniak geschätzt
werden. Wie vorstehend beschrieben beschreibt x(t) das Vorhandensein
von NOx in dem Abgasstrom, der in das Nachbehandlungssystem eindringt.
Niedrige NOx-Werte werden in einem ordnungsgemäß funktionierenden SCR problemlos
reagiert, während
NOx-Werte über
einem bestimmten Schwellenwert schwieriger zu reagieren sind und
niedrigeren Umwandlungswirkungsgraden entsprechen. Ein Beispiel
für einen Faktor,
der die Behandlung von NOx oberhalb von bestimmten Mengen beschränkt, umfasst ein
in einem SCR vorhandenes beschränktes
Ammoniak. VHARNSTOFF beschreibt das Volumen
von eingespritztem Harnstoff. Während
VHARNSTOFF ein Vorhandensein von Ammoniak
analog zu θNH3 beschreibt, umfasst VHARNSTOFF ein
vorhandenes Maß an
Harnstoff, der eingespritzt wird, und kann besser einen transienten
Indikator für Ammoniak
beschreiben, das in der nahen Zukunft erwartungsgemäß vorhanden
ist. ρZELLE beschreibt die Dichte von Katalysatormaterial
in dem SCR und beschreibt daher eine Fähigkeit des SCR, die gewünschte Reaktion
zu katalysieren.
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Das
vorstehende Modell, das den Umwandlungswirkungsgrad beschreibt,
umfasst Faktoren, die bei einem normalen Betrieb eines SCR angenommen
oder bestätigt
werden können.
Dadurch kann das Model vereinfacht werden, wodurch eine zum Analysieren
von Umwandlungswirkungsgrad durch das Modell erforderliche Verarbeitungslast
verringert wird. Zum Beispiel kann ein VHARNSTOFF durch
den Betrieb des Harnstoffdosiermoduls überwacht werden, und bei VHARNSTOFF-Werten in einem bestimmten Sollbereich
sollten die sich ergebenden Umwandlungswirkungsgradberechnungen
unbeeinflusst bleiben. In manchen Ausführungsformen wird VHARNSTOFF so gesteuert, dass es im Wesentlichen
direkt proportional zu x(t) ist. Ferner kann θNH3 in
manchen Ausführungsformen
beruhend auf VHARNSTOFF, überwachten
Eigenschaften des Abgasstroms und des SCR, beispielsweise der Temperatur,
und x(t) geschätzt
werden. Bei θNH3-Werten in einem normalen Bereich kann θNH3 auf einen Teil des funktionellen Modells,
der von TBETT abhängig ist, reduziert werden.
Ein Wert für x(t),
wie er vorstehend beschrieben ist, kann durch einen stromaufwärts befindlichen
NOx-Sensor oder einen virtuellen NOx-Sensor überwacht werden. ρZELLE ist
eine Eigenschaft der SCR-Vorrichtung und ist ein bekannter Wert.
Aufgrund dieser bekannten oder schätzbaren Faktoren kann der Umwand lungswirkungsgrad
für einen
beispielhaften SCR durch ein Modell ermittelt werden, das ausgedrückt wird
durch die Funktion: η = f(TBETT, SV, θNH3) [3]
-
Auf
diese Weise kann der Umwandlungswirkungsgrad des SCR durch Halten
anderer Faktoren in bekannten oder kalibrierten Bereichen präzis als
Onboard-Diagnosefunktion ermittelt werden.
-
Eine
normal arbeitende SCR-Vorrichtung erzeugt unter geeigneten Betriebsbedingungen
prognostizierbare Wirkungsgradergebnisse bei Testergebnissen, die
den Wirkungsgrad verfolgen. Unterschiedliche Ursachen für verringerten
Wirkungsgrad in einer SCR-Vorrichtung erzeugen unterschiedliche
Ergebnisse bei Testergebnissen, die den Wirkungsgrad verfolgen.
Zum Beispiel neigt ein verringerter Wirkungsgrad, der durch einen
dauerhaft beschädigten
oder fehlerhaft funktionierenden Katalysator verursacht ist, dazu,
einen gesamten Test lang abgeschwächte Wirkungsgradergebnisse
zu erzeugen. Ein verringerter Wirkungsgrad, der durch zu hohe oder
zu niedrige Abgastemperaturen erzeugt wird, zeigt gleichfalls bestimmte
Ergebnisse bei den Testergebnisdaten, die von anderen Ursachen für verringerten
Wirkungsgrad unterscheidbar sind. Ferner werden Abgastemperaturen
als Teil des Harnstoffeinspritzungsverfahrens eng verfolgt, da die
Wirksamkeit von Harnstoffeinspritzung stark von den Temperaturen
in der SCR-Vorrichtung abhängt.
Ein verringerter Wirkungsgrad, der durch das Vorhandensein von nicht
genügend
Reduktionsmittel oder einem Fehlen von Reduktionsmittel verursacht
ist, zeigt analog bestimmte Ergebnisse in den Testergebnisdaten,
die unterscheidbar sind.
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3 zeigt
anschaulich beispielhafte Testergebnisse, die den Umwandlungswirkungsgrad
bei einem normal funktionierenden Katalysator und einem schlecht
funktionierendem Katalysator über
eine Zeitspanne angeben, gemäß der vorliegenden
Offenbarung. Der Umwandlungswirkungsgrad bei einer SCR-Vorrichtung mit
einem normal funktionierenden Katalysator kommt, wie in den beispielhaften
Testergebnissen dargestellt, einem solchen sehr nahe, der einen
SCR beschreibt, der eine nahezu vollständige Umwandlung zu NOx verwirklicht.
Der Umwandlungswirkungsgrad in einer SCR-Vorrichtung mit einem schlecht
funktionierenden Katalysator, wie er in den beispielhaften Testergebnissen
dargestellt ist, liegt signifikant unter eins, wobei ein SCR beschrieben
wird, dem das Erreichen einer vollständigen Umwandlung zu NOx nicht
gelingt, und der stattdessen eine gewisse Menge an NOx durch die
Vorrichtung strömen
lässt.
Es versteht sich für
einen Durchschnittsfachmann, dass, wenn alle den Umwandlungswirkungsgrad
beeinflussenden Faktoren über
die Zeitspanne des Tests konstant gehalten werden, der Wirkungsgrad
des schlecht funktionierenden Katalysators im Wesentlichen in einem
konstanten Bereich bleibt.
-
4 und 5 zeigen
gemäß der vorliegenden
Offenbarung anschauliche beispielhafte Testergebnisdaten, die Wirkungsgradergebnisse
für ein
System mit nicht genügend
Reduktionsmittel oder keinem Reduktionsmittel unter verschiedenen
Umständen
zeigen. 4 veranschaulicht den Umwandlungswirkungsgrad über eine
Zeitspanne für
drei verschiedene Kurvenbilder. Ein erstes Kurvenbild beschreibt
ein System mit zunächst
null Reduktionsmittel an dem SCR-Katalysator und mit einem Gemisch
aus 50% Harnstoff und 50% Wasser in dem Harnstoffspeichertank. Wie
das Kurvenbild aufzeigt, bleibt der Umwandlungswirkungsgrad des SCR über den
Testzeitraum im Wesentlichen in einem konstanten Bereich. Wie aber
durch das zweite und dritte Kurvenbild aufgezeigt wird, die Systeme
mit gewisser anfänglicher
Reduktionsmittelspeicherung an dem Katalysator beschreiben, liegt
ein Muster vor, bei dem an dem Katalysator vorhandenes Reduktionsmittel
für das Umwandeln
von NOx einige Zeit in den Testzeitraum hinein wirksam bleibt. Wenn
der Test aber weiter abläuft und
wenn das Reduktionsmittel auf dem Katalysator nicht durch nicht
verunreinigte Harnstoffeinspritzung wieder ergänzt wird, fällt der Umwandlungswirkungsgrad
auf einen gewissen Wert, der durch die Konzentration von Harnstoff
in dem Harnstoffspeichertank angezeigt wird. Von dem zweiten und
dritten Kurvenbild umfasst das zweite Kurvenbild eine anfängliche
Ammoniakspeicherung an dem Katalysator und ein Gemisch aus 50% Harnstoff
und 50% Wasser in dem Harnstoffspeichertank, ähnlich dem ersten Kurvenbild.
Während
andere Variablen konstant gehalten werden, schwingt sich das zweite
Kurvenbild schließlich
in einem im Wesentlichen konstanten Bereich ein, ähnlich dem
in dem ersten Kurvenbild gezeigten Bereich. Das dritte Kurvenbild ähnelt dem
zweiten Kurvenbild, umfasst eine anfängliche Ammoniakspeicherung
an dem Katalysator. Das dritte Kurvenbild umfasst aber Daten bezüglich eines
Harnstoffspeichertanks, der zu 100% mit Wasser gefüllt ist.
Dadurch schwingt der Umwandlungswirkungsgrad bei den beispielhaften
Testergebnissen schnell auf Null ein, wobei kein Reduktionsmittel
auf der Katalysatoroberfläche
nachgefüllt
wird. Dieser Abfall des Umwandlungswirkungsgrads ist für ein Starten
des Antriebsstrangs beschreibend, bei dem der Harnstoffspeichertank
seit dem letzten Abschalten des Antriebsstrangs mit einer verdünnten, verunreinigten
oder falschen Substanz nachgefüllt
wurde. Dieser Abfall ist zum Feststellen des Vorhandenseins von
Verdünnung
oder Verunreinigung in dem Harnstoffspeichertank brauchbar und kann
verwendet werden, um falsche Verweise auf andere Ursachen für einen
niedrigen Umwandlungswirkungsgrad in der SCR-Vorrichtung zu vermeiden.
-
Wie
vorstehend beschrieben können
sich andere Faktoren neben dem Vorhandensein von Reduktionsmittel
auf den Umwandlungswirkungsgrad auswirken, beispielsweise Abgasstrom
oder Katalysatortemperaturen. Ferner können Katalysatortemperaturen
beeinflussen, wie lange anfänglich
an dem Katalysator gespeichertes Reduktionsmittel vorhanden bleibt. 5 veranschaulicht
eine Wirkung von sich ändernden
Katalysatortemperaturen auf den in Bezug auf 4 beschriebenen
Abfall des Umwandlungswirkungsgrads. Es sind zwei Kurvenbilder gezeigt,
die Testergebnisse von Systemen, einschließlich einer anfänglichen
Reduktionsmittelspeicherung an einer Katalysatoroberfläche und
100% Wasser in einem Harnstoffspeichertank, darstellen. Es sind
Rohdaten sowie Linien berechneter Trends für die Daten gezeigt. Ein erstes
Kurvenbild, bei dem die Temperatur des Katalysators bei einer niedrigeren
Temperatur (287°C)
gehalten wurde, und ein zweites Kurvenbild, bei dem die Temperatur
des Katalysators bei einer höheren
Temperatur (327°C)
gehalten wurde, sind gezeigt. Wie in den Testergebnissen offensichtlich
ist, lässt
eine erhöhte
Katalysatortemperatur das Reduktionsmittel anfänglich auf der Oberfläche des
SCR schneller dissipieren als das Reduktionsmittel auf der Oberfläche des
Katalysators niedrigerer Temperatur. Diese Angabe ist verwendbar,
um einen kalibrierbaren Testzeitraum festzulegen, der zum Diagnostizieren
eines Nichtharnstoff-Reduktionsmittels bei Starten des Antriebsstrangs
erforderlich ist. Entsprechend diesem Verhalten kann eine Lookup-Tabelle
oder eine einfache Funktion programmiert werden, um einen Testzeitraum
entsprechend einer gemessenen, ermittelten oder prognostizierten
Katalysatortemperatur festzulegen.
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Es
wird ein Verfahren offenbart, um Testergebnisse zu nutzen, die einen
Abfall des Umwandlungswirkungsgrads in einer SCR-Vorrichtung wiedergeben,
um einen Nichtharnstoff-Reduktionsmittel-Fehler anzuzeigen. Es werden
eine Reihe von Verfahren zum Anzeigen eines solchen Abfallver haltens
in Betracht gezogen. Ein Modell könnte eine Trendlinie in den
Testergebnissen oder einen durchschnittlichen Wirkungsgrad in den Testergebnissen
grafisch darstellen und Vergleiche der Trendlinie mit Schwellenwerten
anstellen. Alternativ können
Mindestwirkungsgradwerte, die in einem Fenster gemittelt werden,
mit anderen Wirkungsgradwerten anderer Fenster oder mit einem absoluten
Schwellenwert verglichen werden, um einen Testfehler anzuzeigen. Es
wird ein Verfahren zum Vergleichen eines Umwandlungswirkungsgradfehlers,
der in einem ersten Fenster eines Tests gemittelt wird, der als
Differenz zwischen einem gemessenen durchschnittlichen Testwert
in dem ersten Fenster zu einem prognostizierten Testwert in dem
ersten Fenster berechnet wird, mit einem Umwandlungswirkungsgradfehler,
der in einem folgenden Fenster des gleichen Tests gemittelt wird,
der als Differenz zwischen einem gemessenen durchschnittlichen Testwert
in dem folgenden Fenster und einem prognostizierten Testwert in
dem folgenden Fenster berechnet wird, offenbart. Der Vergleich dieser
Differenzen kann mit einem Diagnoseschwellwert verglichen werden,
und ein Nichtharnstoff-Reduktionsmittel-Fehler kann in dem Fall
ausgegeben werden, dass der Diagnoseschwellenwert verletzt wird.
Der Fehler kann für
eine einzige Verletzung ausgegeben werden. Alternativ kann abhängig von
der Zuverlässigkeit
der Testergebnisse, insbesondere unter Bezug auf Signalrauschen
und die Wirkungen anderer Faktoren auf den Umwandlungswirkungsgrad,
ein Nichtharnstoff-Reduktionsmittel beruhend auf einem wiederholten
Fehler im Vergleich zum Diagnoseschwellenwert erzeugt werden.
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6 zeigt
schematisch gemäß der vorliegenden
Offenbarung einen beispielhaften Informationsfluss, der einen Umwandlungswirkungsgrad über einen
Testzeitraum vergleicht, um einen Nichtharnstoff-Reduktionsmittel-Fehler zu ermitteln.
Der Informationsfluss 300 umfasst ein Testauslösermodul 310,
ein Modul 320 für die
Anfangsfenster-Berechnung des Wir kungsgrads, ein Modul 330 für eine laufende
Berechnung des Wirkungsgrads, Addiermodule 340 und 345,
ein Divisionsmodul 350, ein Modul 360 für absoluten
Wert und ein Komparatormodul 370. Die hierin beschriebenen
Verfahren können
bei jedem Starten des Antriebsstrangs laufen gelassen werden. In
der beispielhaften Ausführungsform
von 6 erfasst ein Testauslösermodul 310 statt des
Auslösens
eines Tests bei jedem Starten Informationen, um eine geeignete Bedingung
zum Signalisieren eines Tests zu ermitteln. Wie vorstehend beschrieben
ist es am wahrscheinlichsten, dass ein Test ein Nichtharnstoff-Reduktionsmittel
unmittelbar nach einem Nachfüllen
eines Harnstoffspeichertanks korrekt diagnostiziert. Das Modul 310 überwacht
ein Tanknachfüll-Detektionssignal,
um anzuzeigen, dass ein Test angebracht ist. Das Tanknachfüll-Signal kann einfache
Angaben von einem Harnstoffspeichertank-Füllstandsensor
umfassen oder kann ein verarbeitetes Signal von einem (nicht gezeigten)
anderen Modul sein. Da die Katalysatortemperatur für den Umwandlungswirkungsgrad
wichtig ist, kann ferner eine stabile Katalysatortemperatur in einem
kalibrierten Bereich erforderlich sein, um den Nichtharnstoff-Reduktionsmittel-Test
auszuführen.
Das Modul 310 erzeugt bei Überwachen eines Tanknachfüllvorgangs
und bei Überwachen
von Katalysatortemperaturen innerhalb eines zulässigen Bereichs ein Signal
für einen
Test.
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7 zeigt
schematisch einen beispielhaften Harnstoffspeichertank gemäß der vorliegenden
Offenbarung, der zum Ausführen
von Harnstoffeinspritzung genutzte Sensoren umfasst. Ein Harnstoffeinspritzsystem 400 umfasst
ein Harnstoffdosiermodul 260, einen Harnstoffspeichertank 410,
eine Harnstoffpumpe 415, eine Harnstoffzufuhrleitung 420,
einen Harnstoffzufuhrleitungsdrucksensor 430 und einen
Tankfüllstandssensor 440.
Das Harnstoffdosiermodul 260 ist vorstehend in Verbindung
mit 2 beschrieben. Der Harnstoffspeichertank 410 umfasst
ein Volumen, in dem eine Harnstoffmenge für eine spätere Verwendung in dem Nachbehandlungssystem
gespeichert werden kann. Die Harnstoffpumpe 415 ist eine
vorzugsweise elektrisch betriebene Vorrichtung, die Harnstoff aus
dem Tank 410 saugen und der Harnstoffzufuhrleitung 420 druckbeaufschlagten
Harnstoff zuführen
kann. Die Pumpe 415 kann mit dem Tank 410 integral
verbunden sein oder die Pumpe 415 kann separat außerhalb
des Tanks vorliegen. Die Harnstoffzufuhrleitung 420 verbindet
den Tank 410 mit dem Harnstoffdosiermodul 260.
Der Drucksensor 430 ist mit der Leitung 420 kommunizierfähig verbunden
und dient zum Ermöglichen
einer präzisen
Druckbeaufschlagung der Leitung 420 auf einen bestimmten
kalibrierten Leitungsdruck. Der Harnstoff-Füllstandsensor 440 dient
zum Ausgeben eines ungefähren
Volumens an Flüssigkeit,
die in dem Tank 410 vorhanden ist. Ein Signal von dem Sensor 440 kann
genutzt werden, um ein Tanknachfüll-Detektiersignal
zu erzeugen, wie in 6 dargestellt ist.
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Zurück zu 6 überwacht
das Modul 320 für
die Anfangsfenster-Berechnung
des Wirkungsgrads das Signal zum Testen von dem Modul 310.
Bei Auslösen
eines Tests misst das Modul 320 durch ein Fenster einen
durchschnittlichen Wirkungsgrad für die SCR-Vorrichtung. Der
durchschnittliche Wirkungsgrad kann durch die folgende Gleichung
berechnet werden.
-
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Bei
dieser beispielhaften Gleichung umfassen die durch das Modul 320 überwachten
Umwandlungswirkungsgradmessungen mehrere x(t)- und y(t)-Werte, und
es wird ein Durchschnittswert für
diese Werte ermittelt.
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Eine
bestimmte Ausführungsform,
durch die Gleichung 4 genutzt werden könnte, umfasst Folgendes:
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Ein
Durchschnittsfachmann wird erkennen, dass die Gleichungen 4 und
5 im Wesentlichen einen Teil des NOx, das in der Vorrichtung umgewandelt
wird, verglichen mit dem Einströmen
von NOx zu der Vorrichtung ergeben. In einer Situation, in der Reduktionsmittel
aus einem Betrieb vor dem letzten Abschalten des Antriebsstrangs
auf der Oberfläche
des Katalysators bleibt, wie sie vorstehend beschrieben ist, kann
ein Wirkungsgrad bei oder nahe einem normalen Umwandlungswirkungsgrad
in Testergebnissen angezeigt werden. Das Ermitteln des Umwandlungswirkungsgrads
der Vorrichtung in dem ersten Fenster als Grund- bzw. Basislinien-Messung ermöglicht die
Wahrnehmung des vorstehend beschriebenen Abfalls, der eine unzureichende Harnstoffeinspritzung
zum Nachfüllen
des Reduktionsmittels anzeigt. Alternativ zum Umwandlungswirkungsgrad
in dem ersten Fenster könnte
eine akzeptierte Basislinie für
die aktuellen Bedingungen und Betriebsbereiche von einem Modell
ausgegeben werden, das einen zulässigen
Basislinien-Umwandlungswirkungsgrad ermittelt. Ein solches modellbasiertes
Verfahren würde
aber von Natur aus beruhend auf ungenauen Basislinien-Prognosen
des Modells zu falschen Anzeigen von Nichtharnstoff-Reduktionsmittel-Fehlern
neigen, während
das Nutzen von Ist-Messungen aus dem ersten Fenster weniger zu solchen
Ungenauigkeiten neigt. Die Dauer des ersten Testfensters, das zum
Nehmen eines durchschnittlichen Wirkungsgrads durch das Fenster genutzt
wird, muss kurz genug sein, um einen prognostizierten Abfall des
Um wandlungswirkungsgrads zu übersehen.
Das Fenster muss aber auch lang genug sein, um Signalrauschen und
andere transiente Wirkungen bei der Wirkungsgradberechnung herauszufiltern.
Der in Modul 320 ermittelte Wirkungsgrad für das erste Fenster
wird zu dem Addiermodul 340 ausgegeben. Im Addiermodul 340 wird
der Umwandlungswirkungsgrad für
das erste Fenster zu einem prognostizierten Umwandlungswirkungsgrad
für einen
normalen Katalysator in dem ersten Fenster addiert. Der prognostizierte
Umwandlungswirkungsgrad für
den normalen Katalysator kann ein auf historischen Daten beruhender
Wert sein, kann durch Lookup-Tabellen erzeugt werden oder kann eine
Ausgabe von einem Modell sein, die zum Beschreiben von Verhalten
einer SCR-Vorrichtung ausreicht. Tests haben aber gezeigt, dass,
da ein ordnungsgemäß funktionierender
SCR unter Normalbetrieb häufig
bei nahezu vollständigem
Wirkungsgrad arbeitet, bei dem in 6 beschriebenen
Verfahren eine Vereinfachung durch die Annahme gemacht werden kann,
dass der prognostizierte Umwandlungswirkungsgrad des normalen Katalysators
gleich eins ist. Das Addiermodul 340 gibt daher die Differenz
zwischen dem Umwandlungswirkungsgrad für das erste Fenster minus des
prognostizierten Umwandlungswirkungsgrads oder einen Wert von eins
aus. Das Modul 330 für
die laufende Berechnung des Umwandlungswirkungsgrads arbeitet analog
zu Modul 320, wobei es Gleichung 4 oder eine ähnliche
Berechnung nutzt, um einen durchschnittlichen Umwandlungswirkungsgrad
des SCR durch ein folgendes Fenster des Tests zu ermitteln. Die
Länge des
Zeitraums eines folgenden Fensters kann die gleiche Länge wie
der Zeitraum des ersten Fensters sein, muss aber nicht die gleiche
Länge sein.
Ferner kann die Länge
jedes folgenden Fensters die gleiche Länge sein, muss es aber nicht
sein. Das Modul 330 überwacht
Umwandlungswirkungsgradmessungen und gibt einen Umwandlungswirkungsgrad
für mindestens
ein Fenster nach dem ersten Fenster aus. Wie bei den Eingaben zu
dem Addiermodul 340 überwacht
das Addiermodul 345 den Um wandlungswirkungsgrad eines folgenden
Fensters von Modul 330 und gibt eine Differenz zwischen
einem prognostizierten Umwandlungswirkungsgrad für einen normalen Katalysator
in diesem Fenster oder einen Wert von eins aus, und Modul 345 gibt
die Differenz aus. Differenzwerte von den Addiermodulen 340 und 345 sind
Eingaben zu dem Divisionsmodul 350. Ein Verhältnis der
Differenzwerte wird durch Beschreiben eines Verhältnisses ermittelt, das leicht
auf Differenzen zwischen dem für
das erste Fenster ermittelten Umwandlungswirkungsgrad und dem für das folgende
Fenster entwickelten Umwandlungswirkungsgrad anspricht. Der in Modul 350 entwickelte
Verhältniswert
kann durch die folgende Gleichung ausgedrückt werden.
-
-
Insbesondere
in Situationen, bei denen ein ermittelter Umwandlungswirkungsgrad
nahe bei eins liegen kann, können
Fehler- und Signalrauschen einen der Differenzwerte zu einem positiven
oder negativen Wert machen. Eine solche Änderung des Vorzeichens eines
Differenzwerts kann bewirken, dass das in Modul 350 ermittelte
Verhältnis
die Vorzeichen wechselt. Das Modul 360 für den absoluten
Wert korrigiert den Verhältniswert
zu einem positiven Wert. Das Komparatormodul 370 vergleicht
den Verhältniswert
mit einem kalibrierten oder ermittelten Diagnoseschwellenwert. Der
Schwellenwert wird auf einen Wert gesetzt, der einen signifikanten
Abfall des Umwandlungswirkungsgrads von dem ersten Fenster zu dem
folgenden Fenster anzeigt. Wenn im Kontext des Verhältnisses
sowohl der Wirkungsgrad für
das erste Fenster als auch der Wirkungsgrad für das folgende Fenster einheitliche
Werte sind, dann sollte das Verhältnis
nahe eins liegen. Wenn zwischen dem ersten Fenster und dem folgenden
Fenster ein signifikanter Abfall des Umwandlungswirkungsgrads eintritt,
steigt das durch die beispielhafte Gleichung 5 ermittelte Verhältnis schnell
auf eine Zahl über
eins an. Die Wahl eines geeigneten Diagnoseschwellwerts erlaubt
die Ermittlung eines Nichtharnstoff-Reduktionsmittel-Fehlers. Das
in 6 beschriebene Verfahren kann während eines
Testzeitraums ein- oder
zweimal ausgeführt
werden oder kann während
des festgelegten Testzeitraums viele Male ausgeführt werden, mit der Einschränkung, dass
die Fenster lang genug sein müssen,
um eine Ermittlung von präzisen
Durchschnittswerten zu ermöglichen.
So verwendet kann der Umwandlungswirkungsgrad zum Ermitteln eines
Maßes
von NOx-Umwandlung in einer SCR-Vorrichtung und zum Anzeigen eines
Nichtharnstoff-Reduktionsmittel-Fehlers beruhend
auf dem Maß der
NOx-Umwandlung eingesetzt werden.
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8 zeigt
anschaulich gemäß der vorliegenden
Offenbarung einen beispielhaften Vergleich von Verhältniswerten,
die nach dem Verfahren von 6 ermittelt
wurden, mit einem Diagnoseschwellwert. Ein Verhältnis der NOx-Umwandlungswirkungsgrade
bezüglich
eines Basislinien- oder Anfangsfenster-Umwandlungswirkungsgrads
ist quer über
5 Testsequenzproben dargestellt. Es sind zwei Datenmengen dargestellt: eine
erste, bei der ein schlecht funktionierender Katalysator zum Erzeugen
der Daten genutzt wird, und eine zweite, bei der verunreinigter
oder verdünnter
Harnstoff im Harnstoffspeichertank und ein Katalysator mit einer Anfangsmenge
an Reduktionsmittel genutzt werden, um die Daten zu erzeugen. Die
erste Testsequenzprobe für
beiden Datenmengen ist die Probe des ersten Fensters. Da die Testsequenzprobe
des ersten Fensters die Basislinien-Probe ist, ist dieses Verhältnis gleich
eins. In der vorstehend beschriebenen Datenmenge, die den schlecht
funktionierenden Katalysator beschreibt, wird ein gewisser Wert
an verschlechtertem Umwandlungswir kungsgrad während des gesamten Tests beibehalten.
Auch wenn der Wirkungsgrad gegenüber
einem normalen Wirkungsgrad nahe eins verringert ist, bleibt die
Verringerung des Wirkungsgrads innerhalb eines Bereichs, in dem
auch der Basislinien-Wert erzeugt wurde. Daher bleiben Verhältnisse
in der ersten Datenmenge nahe eins. In der vorstehend beschriebenen
zweiten Datenmenge nimmt ein zunächst
hoher Umwandlungswirkungsgrad, der mit dem anfänglich an dem Katalysator vorhandenen
Reduktionsmittel in Beziehung steht, schnell ab. Wie in Verbindung
mit 6 beschrieben bewirkt dies hohe Verhältnisse,
wie in 8 bezüglich des
Basislinien-Werts dargestellt ist. Durch Wählen eines geeigneten Diagnoseschwellwerts,
in diesem bestimmten Beispiel eines kalibrierten Schwellenverhältnisses,
das bei einem Verhältnis
von 2,5 gewählt
wurde, kann beruhend auf einem Vergleich der Verhältniswerte
mit dem Diagnoseschwellenwert ein Nichtharnstoff-Reduktionsmittel-Fehler
ermittelt werden.
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Ein
Nichtharnstoff-Reduktionsmittel-Fehler kann beruhend auf einem einzigen
Vergleich zwischen einem Umwandlungswirkungsgrad in einem folgenden
Fenster und einen Diagnoseschwellenwert, der gemäß den vorstehenden beispielhaften
Verfahren ermittelt wurde, erzeugt werden. Alternativ kann beruhend
auf Rauschsignalen oder anderen Fehlerquellen das Erzeugen eines
Fehlers auf mehreren Umwandlungswirkungsgraden oder einem Durchschnittswert
mehrerer Umwandlungswirkungsgrade, die die Validität einer
Ermittlung eines verringerten Umwandlungswirkungsgrads bestätigen, beruhen.
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9 zeigt
anschaulich die Verwendung eines beispielhaften SCR-Umwandlungswirkungsgrad-Moduls
gemäß der vorliegenden
Offenbarung. Ein Nachbehandlungssystem 500 umfasst eine
SCR-Vorrichtung 220, einen stromabwärts befindlichen NOx-Sensor 240,
ein Harnstoffdosiermo dul 260, einen Harnstoffspeichertank 410,
einen SCR-Katalysatorbett-Temperatursensor 510 und
ein SCR-Umwandlungswirkungsgrad-Modul 520. Das SCR-Umwandlungswirkungsgrad-Modul 520 überwacht
Angaben bezüglich
des Umwandlungswirkungsgrads der Vorrichtung 220 und zeigt
einen Nichtharnstoff-Reduktionsmittel-Fehler gemäß den hierin beschriebenen
Verfahren an. Wie vorstehend beschrieben können die zum Analysieren von
Umwandlungswirkungsgrad beschriebenen Verfahren einen stromaufwärts befindlichen
NOx-Sensor umfassen, oder die Verfahren können einen virtuellen NOx-Sensor
umfassen, der ein Modell umfasst, das die NOx-Abgabe eines Motors
beschreibt, der kommunizierbar an dem Nachbehandlungssystem angebracht
ist. In der vorliegenden Ausführungsform
werden Angaben bezüglich
des Motorbetriebs von einem Fernmodul oder -system überwacht,
beispielsweise einem Motorsteuermodul. Diese Angaben bezüglich des
Motorbetriebs werden durch Programmierung in dem Modul 520 genutzt,
um NOx-Erzeugung in dem Motor, die anschließend in das Nachbehandlungssystem
eindringt, oder x(t) zu schätzen.
Von dem Temperatursensor 510 werden Daten zusätzlich überwacht,
die Katalysatortemperatur, den Tank 410 bezüglich Nachfüllvorgängen und
Harnstoffdosierung zu dem Nachbehandlungssystem und den stromabwärts befindlichen
NOx-Sensor 240 bezüglich
y(t) beschreiben, und werden gemäß den hierin
beschriebenen Verfahren verarbeitet.
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Das
beispielhafte Verfahren von 6 ist eine
bevorzugte Ausführungsform
eines Vergleichs von Umwandlungswirkungsgraden zwischen dem Basislinien-Wirkungsgrad
des ersten Fensters und folgenden Wirkungsgraden. Das vorstehend
beschriebene Erzeugen der Terme der Umwandlungswirkungsgradfehler
verstärkt
kleine Differenzen bei den Umwandlungswirkungsgraden der verschiedenen
Fenster und erzeugt resultierende Verhältnisse mit relativ großen Zahlen.
Ein Durchschnittsfachmann wird aber erkennen, dass dieser bevorzugte
Vergleich lediglich ein bei spielhaftes Mittel zum Analysieren der
Umwandlungswirkungsgrade für die
verschiedenen Fenster ist, und die Offenbarung soll nicht auf dieses
bestimmte beispielhafte mathematische Mittel zur Verwendung in dem
Vergleich beschränkt
sein.
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Der
Umwandlungswirkungsgrad ist ein Verfahren, um das Auftreten einer
verringerten NOx-Behandlung in einer SCR-Vorrichtung festzustellen.
Es werden aber andere Methoden zum Detektieren einer verringerten
Umwandlung von NOx in Betracht gezogen. Zum Beispiel kann das Überwachen
von NOx an dem stromabwärts
befindlichen NOx-Sensor, y(t), Ergebnisse zeitigen, die dem vorstehend
beschriebenen Überwachen
des Umwandlungswirkungsgrads ähneln.
Bei einer Bedingung zum Beispiel, bei der ein Reduktionsmittel anfänglich auf
der Oberfläche
des Katalysators vorhanden ist, aber nicht ausreichend nachgefüllt wird,
kann y(t) bei niedrigen Werten beginnen und schnell auf Werte steigen,
die nicht einer ordnungsgemäßen NOx-Behandlung
in einer funktionierenden SCR-Vorrichtung
entsprechen. Bei einem solchen Verfahren könnte eine einfache y(t)-Schwellenmessung
kombiniert mit einem charakteristischen Zeitbereich im Betrieb entsprechend einem
Dissipieren eines anfänglichen
Reduktionsmittels auf dem SCR verwendet werden, um einen Nichtharnstoff-Reduktionsmittel-Fehler
anzuzeigen. Alternativ könnte
y(t) beruhend auf einem Modell prognostiziert werden, das den SCR-Betrieb
prognostiziert, und könnte
mit tatsächlichen
y(t)-Messwerten verglichen werden, um einen Nichtharnstoff-Reduktionsmittel-Fehler
anzuzeigen. 10 zeigt anschaulich gemäß der vorliegenden Offenbarung
einen beispielhaften Informationsfluss, der einen Testzeitraum lang
Messungen eines stromabwärts
befindlichen NOx-Sensors mit einem prognostizierten stromabwärts vorhandenen
NOx-Wert vergleicht, um einen Nichtharnstoff-Reduktionsmittel-Fehler zu ermitteln.
Der Informationsfluss 600 umfasst ein stromabwärts befindliches
NOx-Prognosemodul 610 und ein stromab wärts befindliches NOx-Komparatormodul 620. Das
stromabwärts
befindliche NOx-Prognosemodul 610 überwacht eine Anzahl von Eingaben,
die den SCR-Betrieb anzeigen, einschließlich x(t), TBETT,
SV(t) und θNH3. Programmierte Berechnungen in dem Modul 610 ermitteln
einen Wert yPROG NOSTIZIERT(t).
Das stromabwärts
befindliche NOx-Komparatormodul 620 vergleicht y(t) mit
yPROGNOSTIZIERT(t) und legt an den Werten
ein Diagnosekriterium an, um einen Nichtharnstoff-Reduktionsmittel-Fehler
anzuzeigen. Dieses Diagnosekriterium kann viele Formen annehmen,
einschließlich
Schwellenwerte und Zeitbereiche, die ein ansteigendes Δy festzustellen
versuchen, eine Differenz zwischen y(t) und yPROGNOSTIZIERT(t)
beschreiben, die einem sinkenden Umwandlungswirkungsgrad entspricht,
und einen SCR beschreiben, der wie vorstehend beschrieben nicht
ausreichend mit Reduktionsmittel nachgefüllt wurde. Alternativ kann
das Modul 620 ein SCR-Modell umfassen, das beruhend auf
einer Datenkurve von Δy
programmierte Berechnungen benutzt, um einen SCR zu diagnostizieren,
der nicht gemäß erwarteten
Behandlungsparametern arbeitet, die einer ausreichenden Zufuhr von
Reduktionsmittel zugeordnet sind. Die in Modul 620 genutzten
Kriterien zum Anzeigen eines Nichtharnstoff-Reduktionsmittel-Fehlers
können
viele Formen annehmen, wobei sie SCR-Betriebsverhalten zum Diagnostizieren
einer zeitabhängigen
Abnahme der SCR-Leistung,
die einem Anstieg von Δy
zugeordnet ist, nutzen, und die Offenbarung soll nicht auf die hierin
beschriebenen bestimmten Ausführungsformen
beschränkt
sein. In der beispielhaften Ausführungsform
von 10 ist ein Term ΔyKRITISCH gezeigt,
der eine Differenz zwischen y(t) und yPROGNOSTIZIERT(t)
beschreibt, wobei er ein signifikantes Abweichen von NOx, das an
dem stromabwärts
befindlichen Sensor vorhanden ist, von einem prognostizieren Wert
veranschaulicht, und es ist ein kritischer Zeitbereich dargestellt,
der eine Verzögerung
von anfänglich
normalen Werten beschreibt, wobei Werte, die laut Feststellung gegen
den Wert ΔyKRITISCH neu verstoßen, zum Diagnostizieren und
Anzeigen eines Nichtharnstoff- Reduktionsmittel-Fehlers
genutzt werden können.
Die Verwendung von ΔyKRITISCH sowie des kritischen Zeitbereichs
kann die Form eines ersten Fensters in einer Testspanne, das vor
dem Ablauf des kritischen Zeitbereichs gewählt wird, und eines folgenden
Fensters oder folgender Fenster nach dem Ablauf des kritischen Zeitbereichs
annehmen, wobei jedes Fenster das Verhalten von Δy verglichen mit einer Basislinie Δy, die durch
das erste Fenster festgelegt ist, prüft. Auf diese Weise verwendet
kann y(t) genutzt werden, um ein Maß an NOx-Umwandlung in einer
SCR-Vorrichtung
zu ermitteln und einen Nichtharnstoff-Reduktionsmittel-Fehler beruhend auf
dem Maß an
NOx-Umwandlung anzuzeigen.
-
Die
vorstehenden Verfahren können
genutzt werden, um einen Nichtharnstoff-Reduktionsmittel-Fehler zu
diagnostizieren und anzuzeigen. Es versteht sich aber, dass bestimmte
Normalbetriebsbedingungen erforderlich sind, um die Diagnose mit
hoher Sicherheit vornehmen zu können.
Zum Beispiel können
ein niedriger Harnstoffzufuhrleitungsdruck oder Harnstoffinjektorfehler,
Situationen, die ein ausreichendes Nachfüllen des Reduktionsmittels
auf dem Katalysator verhindern können, ähnliche
Bedingungen in einer SCR-Vorrichtung wie Verunreinigung in dem Harnstoffspeichertank
erzeugen. Der Leitungsdruck in dem System, das dem Injektor Harnstoff
liefert, kann aber überwacht
werden, und Injektorfehler, beispielsweise vollständiges oder
teilweises Verstopfen, können
durch Druckmessungen oder andere im Stand der Technik bekannte Verfahren
diagnostiziert werden. Den vorstehenden Verfahren kann ein Schritt
hinzugefügt
werden, bevor ein Nichtharnstoff-Injektor-Fehler diagnostiziert
oder angezeigt wird, um zu beurteilen, ob diese Normalbetriebsbedingungen
erfüllt
wurden, um falsche Nichtharnstoff-Reduktionsmittel-Fehler zu vermeiden.
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Die
Anzeige eines Nichtharnstoff-Reduktionsmittel-Fehlers kann viele
Formen annehmen und kann solche Anzeigen wie eine Warnanzeige für einen
Fahrer in Form einer Leuchte, eine sichtbare Meldung oder eine hörbare Meldung;
eine in einem Steuergerät
des Antriebsstrangs aufgezeichnete Anzeige; eine Anzeige zu einem
Motorsteuergerät,
um Betriebsmodi zu bevorzugen, die weniger NOx erzeugen; und eine
Meldung über
ein drahtloses Kommunikationssystem zu einem fernen Prozessor oder
Informationsnetzwerk umfassen.
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Die
Offenbarung hat bestimmte bevorzugte Ausführungsformen und Abwandlungen
derselben beschrieben. Dritten können
beim Lesen und Verstehen der Beschreibung weitere Abwandlungen und Änderungen
einfallen. Daher soll die Offenbarung nicht auf die bestimmten)
Ausführungsform(en)
beschränkt
sein, die als die beste Methode offenbart ist, die zum Ausführen dieser
Offenbarung erwogen wird, sondern die Offenbarung soll alle Ausführungsformen
umfassen, die in den Schutzumfang der beigefügten Ansprüche fallen.
