DE102011104233B4

DE102011104233B4 - Dosiersteuersystem für ein fahrzeug

Info

Publication number: DE102011104233B4
Application number: DE102011104233A
Authority: DE
Inventors: James M. Perrin; Rebecca J. Darr; Paul Jasinkiewicz; Jason Daniel Mullins; Kyle E. Crawford
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2010-06-18
Filing date: 2011-06-15
Publication date: 2013-07-11
Anticipated expiration: 2031-06-16
Also published as: US20110311420A1; CN102287252B; CN102287252A; US8454916B2; DE102011104233A1

Abstract

Dosiersteuersystem für ein Fahrzeug; umfassend: ein Modul für aktuelle Speicherung, das eine Menge an Ammoniak, die durch einen Katalysator für selektive katalytische Reduktion (SCR) gespeichert ist, schätzt; ein Adaptionsauslösemodul, das eine Reduktion der Menge an Ammoniak, die durch den SCR-Katalysator gespeichert ist, auf Null auslöst; ein Adaptionsendmodul, das auf Grundlage eines Vergleichs einer ersten Menge von Stickoxiden (NOx) mit einer zweiten Menge von NOx stromaufwärts des SCR-Katalysators die Reduktion selektiv beendet und eine Injektion von Dosiermittel aktiviert; ein Ansammlungsmodul; und ein Zustandsbewertungsmodul; wobei das Adaptionsendmodul die Reduktion selektiv beendet und die Injektion von Dosiermittel aktiviert, wenn eine Differenz zwischen der ersten und zweiten Menge von NOx kleiner als eine vorbestimmte Differenz ist; dadurch gekennzeichnet, dass das Adaptionsauslösemodul die Reduktion der Menge an Ammoniak, die durch den SCR-Katalysator gespeichert ist, auf Null auslöst, wenn die erste Menge an NOx, die durch einen ersten NOx-Sensor gemessen ist, der stromabwärts des SCR-Katalysators angeordnet ist, größer als ein vorhergesagter Wert der ersten Menge von NOx ist, dass das Ansammlungsmodul eine Gesamtmenge von NOx-Eingang zu dem SCR-Katalysator während der Reduktion bestimmt, und dass das Zustandsbewertungsmodul, wenn die Differenz kleiner als die vorbestimmte Differenz ist, auf Grundlage eines zweiten Vergleichs der Gesamtmenge von NOx mit einer Abreicherungsmenge von NOx, die auf Grundlage der Schätzung bestimmt ist, selektiv bestimmt, ob die Schätzung größer als oder kleiner als eine tatsächliche Menge von Ammoniak war, die durch den SCR-Katalysator gespeichert wurde.

Description

GEBIET
Die vorliegende Offenbarung betrifft ein Dosiersteuersystem gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
HINTERGRUND
Luft wird in eine Maschine durch einen Ansaugkrümmer gezogen. Ein Drosselventil steuert eine Luftströmung in die Maschine. Die Luft mischt sich mit Kraftstoff von einem oder mehreren Kraftstoffinjektoren, um ein Luft/Kraftstoff-Gemisch zu bilden. Das Luft/Kraftstoff-Gemisch wird in einem oder mehreren Zylindern der Maschine verbrannt. Die Verbrennung des Luft/Kraftstoff-Gemisches erzeugt Drehmoment.
Abgas, das aus der Verbrennung des Luft/Kraftstoff-Gemisches resultiert, wird von den Zylindern an ein Abgassystem ausgestoßen. Das Abgas kann Partikelmaterial (PM) und Gas enthalten. Das Abgas enthält Stickoxide (NOx), wie Stickstoffoxid (NO) und Stickstoffdioxid (NO₂). Ein Behandlungssystem reduziert NOx und PM in dem Abgas.
Das Abgas strömt von der Maschine zu einem Oxidationskatalysator (OC). Der OC entfernt Kohlenwasserstoffe und/oder Kohlenstoffoxide von dem Abgas. Das Abgas strömt von dem OC an einen Katalysator für selektive katalytische Reduktion (SCR). Ein Dosiermittelinjektor injiziert ein Dosiermittel in den Abgasstrom stromaufwärts des SCR-Katalysators. Ammoniak (NH₃), der durch das Dosiermittel bereitgestellt wird, wird von dem SCR-Katalysator absorbiert. Ammoniak reagiert mit den NOx in dem den SCR-Katalysator passierenden Abgas.
Ein Dosiermodul steuert den Massendurchfluss des durch den Dosiermittelinjektor injizierten Dosiermittels. Auf diese Art und Weise steuert das Dosiermodul die Lieferung von Ammoniak an den SCR-Katalysator und die durch den SCR-Katalysator gespeicherte Menge an Ammoniak. Die durch den SCR-Katalysator gespeicherte Menge an Ammoniak wird als eine aktuelle Speicherung (beispielsweise Gramm) bezeichnet. Der Prozentsatz von NOx-Eingang zu dem SCR-Katalysator, der von dem Abgas entfernt wird, ist als der NOx-Umwandlungswirkungsgrad bezeichnet. Der NOx-Umwandlungswirkungsgrad steht mit der aktuellen Speicherung des SCR-Katalysators in Verbindung. Beispielsweise steigt der NOx-Umwandlungswirkungsgrad, wenn die aktuelle Speicherung des SCR-Katalysators steigt, und umgekehrt. Das Dosiermodul kann die Injektion von Dosiermittel steuern, um beispielsweise den NOx-Umwandlungswirkungsgrad zu maximieren.
Die US 2008/0022658 A1 offenbart ein Dosiersteuersystem nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein verbessertes Dosiersteuersystem für ein Fahrzeug bereitzustellen.
ZUSAMMENFASSUNG
Die Aufgabe wird durch ein Dosiersteuersystem mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen und Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
Ein Dosiersteuersystem für ein Fahrzeug umfasst ein Modul für aktuelle Speicherung, ein Adaptionsauslösemodul und ein Adaptionsendmodul. Das Modul für aktuelle Speicherung schätzt eine Menge an Ammoniak, die durch einen Katalysator für selektive katalytische Reduktion (SCR) gespeichert ist. Das Adaptionsauslösemodul löst eine Reduktion der Menge an Ammoniak, die durch den SCR-Katalysator gespeichert ist, auf Null aus, wenn eine erste Menge an Stickoxiden (NOx), die durch einen ersten NOx-Sensor gemessen wird, der stromabwärts des SCR-Katalysators angeordnet ist, größer als ein vorhergesagter Wert der ersten Menge an NOx ist. Das Adaptionsendmodul beendet selektiv die Reduktion und aktiviert eine Injektion eines Dosiermittels auf Grundlage eines Vergleichs der ersten Menge an NOx mit einer zweiten Menge an NOx stromaufwärts des SCR-Katalysators.
Weitere Anwendungsbereiche werden aus der nachfolgenden detaillierten Beschreibung offensichtlich. Es sei zu verstehen, dass die detaillierte Beschreibung und spezifische Beispiele zu Zwecken der Veranschaulichung bestimmt sind.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Die Erfindung wird aus der detaillierten Beschreibung und den begleitenden Zeichnungen besser verständlich, wobei:
1 ein Funktionsblockschaubild eines beispielhaften Maschinensystems ist;
2 ein Funktionsblockschaubild eines beispielhaften Steuersystems für einen Katalysator für selektive katalytische Reduktion (SCR) ist;
3 ein beispielhaftes Schaubild von Eingangsstickoxiden (NOx) als eine Funktion der Zeit, ein beispielhaftes Schaubild einer aktuellen Speicherung als eine Funktion der Zeit und ein beispielhaftes Schaubild von Ausgangs-NOx als eine Funktion der Zeit aufweist;
4A–4B beispielhafte Schaubilder von NOx als eine Funktion der Zeit, wenn der SCR-Katalysator unterbelastet ist, aufweisen;
5A–5B beispielhafte Schaubilder von NOx als eine Funktion der Zeit, wenn der SCR-Katalysator überbelastet ist; und
6 ein Flussdiagramm ist, das ein beispielhaftes Verfahren zur Ausführung eines Adaptionsereignisses zeigt.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
Zu Zwecken der Klarheit werden dieselben Bezugszeichen in den Zeichnungen zur Identifizierung ähnlicher Elemente verwendet. Die hier verwendete Formulierung ”zumindest eines aus A, B und C” ist so auszulegen, dass ein logisches A oder B oder C unter Verwendung eines nicht exklusiven logischen Oder gemeint ist. Es sei zu verstehen, dass Schritte innerhalb eines Verfahrens in verschiedener Reihenfolge ohne Änderung der Grundsätze der vorliegenden Offenbarung ausgeführt werden können.
Der hier verwendete Begriff ”Modul” kann eine anwendungsspezifische integrierte Schaltung (ASIC); eine elektronische Schaltung; eine kombinatorische Logikschaltung; ein Field Programmable Gate Array (FPGA); einen Prozessor (gemeinsam genutzt, dediziert oder Gruppe), der Code ausführt; andere geeignete Komponenten, die die beschriebene Funktionalität bereitstellen; oder eine Kombination einiger oder aller der obigen; wie in einem System-on-Chip betreffen, Teil davon sein oder umfassen. Der Begriff ”Modul” kann einen Speicher (gemeinsam genutzt, dediziert oder Gruppe) aufweisen, der durch den Prozessor ausgeführten Code speichert.
Der Begriff ”Code”, wie oben verwendet ist, kann Software, Firmware und/oder Mikrocode aufweisen und kann Programme, Routinen, Funktionen, Klassen und/oder Objekte betreffen. Der Begriff ”gemeinsam genutzt”, wie oben verwendet ist, bedeutet, dass einiger oder der gesamte Code von mehreren Modulen unter Verwendung eines einzelnen (gemeinsam genutzten) Prozessors ausgeführt werden kann. Zusätzlich kann einiger oder der gesamte Code von mehreren Modulen durch einen einzelnen (gemeinsam genutzten) Speicher gespeichert werden. Der Begriff ”Gruppe”, wie oben verwendet ist, bedeutet, dass einiger oder der gesamte Code von einem einzelnen Modul unter Verwendung einer Gruppe von Prozessoren ausgeführt werden kann. Zusätzlich kann einiger oder der gesamte Code von einem einzelnen Modul unter Verwendung einer Gruppe von Speichern gespeichert werden.
Die Vorrichtungen und Verfahren, die hier beschrieben sind, können durch ein oder mehrere Computerprogramme implementiert sein, die durch einen oder mehrere Prozessoren ausgeführt werden. Die Computerprogramme umfassen prozessorausführbare Anweisungen, die an einem nicht flüchtigen konkreten computerlesbaren Medium gespeichert sind. Die Computerprogramme können auch gespeicherte Daten aufweisen. Nicht beschränkende Beispiele des nicht flüchtigen konkreten computerlesbaren Mediums sind nichtflüchtige Speicher, Magnetspeicher und optische Speicher.
Ein Dosiersteuermodul steuert eine Injektion von Dosiermittel (beispielsweise Harnstoff) in ein Abgassystem stromaufwärts eines Katalysators für selektive katalytische Reduktion (SCR). Der SCR-Katalysator empfängt Abgasausgang von einer Maschine eines Fahrzeugs. Das Abgas umfasst Stickoxide (NOx). Ammoniak (NH₃), der an den SCR-Katalysator über das Dosiermittel geliefert wird, reagiert mit NOx, wodurch die Menge an NOx, die von dem SCR-Katalysator ausgegeben wird, reduziert wird.
Das Dosiersteuermodul schätzt eine Menge an Ammoniak, die durch den SCR-Katalysator gespeichert ist (aktuelle Speicherung), und steuert eine Dosiermittelinjektion auf Grundlage der aktuellen Speicherung. Das Dosiersteuermodul sagt auf Grundlage der aktuellen Speicherung eine Menge an NOx vorher, die durch einen NOx-Sensor gemessen wird, der stromabwärts des SCR-Katalysators angeordnet ist (d. h. ein stromabwärtiger NOx-Sensor).
Das Dosiersteuermodul leitet eine Ausführung eines Adaptionsereignisses ein, wenn durch den stromabwärtigen NOx-Sensor gemessene NOx größer als die vorhergesagten NOx sind. Wenn die gemessenen NOx sich von den vorhergesagten NOx unterscheiden, kann die Schätzung der aktuellen Speicherung größer oder kleiner als eine tatsächliche aktuelle Speicherung des SCR-Katalysators sein.
Das Dosiersteuermodul deaktiviert eine Dosiermittelinjektion während des Adaptionsereignisses, um den SCR-Katalysator von Ammoniak abzureichern. Das Dosiersteuermodul der vorliegenden Offenbarung überwacht die NOx, die durch den stromabwärtigen NOx-Sensor gemessen werden, und NOx, die durch einen zweiten NOx-Sensor gemessen werden, der stromaufwärts des SCR-Katalysators angeordnet ist (d. h. ein stromaufwärtiger NOx-Sensor), oder einen modellierten Wert der NOx stromaufwärts des SCR-Katalysators während des Adaptionsereignisses.
Das Dosiersteuermodul beendet selektiv das Adaptionsereignis auf Grundlage eines Vergleichs der NOx-Messungen. Das Dosiersteuermodul beendet selektiv das Adaptionsereignis, wenn eine Differenz zwischen den NOx-Messungen kleiner als eine vorbestimmte Differenz ist. Auf diese Art und Weise beendet das Dosiersteuermodul selektiv das Adaptionsereignis, wenn die NOx-Messungen konvergieren. Ein selektives Beenden des Adaptionsereignisses auf Grundlage der Konvergenz der NOx-Messungen anstelle der Ausführung des Adaptionsereignisses unter Verwendung einer vorbestimmten Anzahl von Phasen kann die Länge (d. h. Periode) des Adaptionsereignisses verkürzen, wenn die tatsächliche aktuelle Speicherung des SCR-Katalysators kleiner als die geschätzte aktuelle Speicherung zu dem Zeitpunkt ist, wenn das Adaptionsereignis ausgelöst wird.
Nun Bezug nehmend auf 1 ist ein Funktionsblockschaubild eines beispielhaften Maschinensystems 100 dargestellt. Eine Maschine 102 erzeugt Antriebsmoment für ein Fahrzeug. Während die Maschine 102 als eine Dieselmaschine gezeigt und diskutiert ist, kann die Maschine 102 ein anderer geeigneter Typ von Maschine sein, wie eine fremd gezündete Maschine oder ein anderer Typ von Kompressionsbrennkraftmaschine. Zusätzlich können ein oder mehrere Elektromotoren (oder Motor-Generatoren) Antriebsmoment erzeugen.
Luft wird in die Maschine 102 durch einen Ansaugkrümmer 104 gezogen. Die Luftströmung in die Maschine 102 kann unter Verwendung eines Drosselventils 106 variiert werden. Ein Drosselaktuatormodul 108 steuert eine Öffnung des Drosselventils 106. Ein oder mehrere Kraftstoffinjektoren, wie der Kraftstoffinjektor 110, mischen Kraftstoff mit der Luft, um ein Luft/Kraftstoff-Gemisch zu bilden. Das Luft/Kraftstoff-Gemisch wird in Zylindern der Maschine 102 verbrannt, wie Zylinder 114. Obwohl die Maschine 102 mit einem Zylinder gezeigt ist, kann die Maschine 102 mehr als einen Zylinder aufweisen.
Abgas wird von der Maschine 102 an ein Abgassystem 120 ausgestoßen. Das Abgas kann Partikelmaterial (PM) und Abgas enthalten. Das Abgas (Gas) umfasst Stickoxide (NOx), wie Stickstoffoxid (NO) und Stickstoffdioxid (NO₂). Das Abgassystem 120 umfasst ein Behandlungssystem, das die jeweiligen Mengen von NOx und PM in dem Abgas reduziert.
Das Abgassystem 120 umfasst einen Oxidationskatalysator (OC) 122 und einen Katalysator 124 für selektive katalytische Reduktion (SCR). Das Abgassystem 120 kann auch einen Partikelfilter (nicht gezeigt) aufweisen. Das Abgas strömt von der Maschine 102 an den OC 122. Nur beispielhaft kann der OC 122 einen Dieseloxidationskatalysator (DOC) aufweisen. Das Abgas strömt von dem OC 122 an den SCR-Katalysator 124. Das Abgas kann von dem SCR-Katalysator 124 an den Partikelfilter strömen. Bei verschiedenen Implementierungen kann der Partikelfilter in einem gemeinsamen Gehäuse mit dem SCR-Katalysator 124 implementiert sein. Nur beispielhaft kann der Partikelfilter einen Dieselpartikelfilter (DPF) aufweisen.
Ein Dosiermittelinjektor 130 injiziert ein Dosiermittel in das Abgassystem 120 stromaufwärts des SCR-Katalysators 124. Nur beispielhaft kann der Dosiermittelinjektor 130 das Dosiermittel an einer Stelle zwischen dem OC 122 und dem SCR-Katalysator 124 injizieren. Das Dosiermittel kann Harnstoff (CO(NH₂)₂), Ammoniak (NH₃) und/oder einen anderen geeigneten Typ von Dosiermittel aufweisen. Das Dosiermittel kann auch als ein Emissionsfluid (EF) oder ein Dieselemissionsfluid (DEF) bezeichnet werden. Bei Implementierungen, wenn das Dosiermittel Harnstoff aufweist, reagiert der Harnstoff mit dem Abgas, um Ammoniak zu erzeugen, und der Ammoniak wird an den SCR-Katalysator 124 geliefert. Das Dosiermittel kann mit Wasser (H₂O) bei verschiedenen Implementierungen verdünnt werden. Bei Implementierungen, wenn das Dosiermittel mit Wasser verdünnt ist, verdampft Wärme (beispielsweise von dem Abgas) das Wasser, und Ammoniak wird an den SCR-Katalysator 124 geliefert. Eine beispielhafte chemische Gleichung, die die Erzeugung von Ammoniak aus einer beispielhaften Dosiermittellösung veranschaulicht, ist nachfolgend vorgesehen. HCNO + H₂O → NH₃ + CO₂
Der SCR-Katalysator 124 speichert (d. h. absorbiert) Ammoniak, der durch das Dosiermittel geliefert wird. Nur beispielhaft kann der SCR-Katalysator 124 einen Vanadiumkatalysator, einen Zeolithkatalysator und/oder einen anderen geeigneten Typ von SCR-Katalysator aufweisen. Eine beispielhafte chemische Gleichung, die eine Ammoniakabsorption veranschaulicht, ist nachfolgend vorgesehen. NH₃ + S → NH₃(S)
Der SCR-Katalysator 124 katalysiert eine Reaktion zwischen gespeichertem Ammoniak und den SCR-Katalysator 124 passierenden NOx. Die Menge an Ammoniak, die durch den SCR-Katalysator 124 gespeichert ist, wird als aktuelle Speicherung bezeichnet. Die aktuelle Speicherung kann als eine Masse von Ammoniak (beispielsweise Gramm), eine Anzahl von Mol an Ammoniak oder als ein anderes geeignetes Maß der Menge an Ammoniak, die durch den SCR-Katalysator 124 gespeichert ist, ausgedrückt werden.
NOx und Ammoniak reagieren mit einer bekannten Rate, die als eine Reaktionsrate bezeichnet werden kann. Die Reaktionsrate kann durch die Gleichung beschrieben werden:
wobei RR die Reaktionsrate ist und X abhängig von der Menge an Stickstoffdioxid (NO₂) in dem Abgas variiert. Nur beispielhaft kann X zwischen 1,0 und 1,333 variieren.
Ein Prozentsatz von NOx-Eingang zu dem SCR-Katalysator 124, der von dem Abgas über Reaktion mit Ammoniak entfernt wird, kann als NOx-Umwandlungswirkungsgrad bezeichnet werden. Der NOx-Umwandlungswirkungsgrad steht direkt mit der aktuellen Speicherung des SCR-Katalysators 124 in Verbindung. Nur beispielhaft steigt der NOx-Umwandlungswirkungsgrad, wenn die aktuelle Speicherung des SCR-Katalysators 124 zunimmt.
Die aktuelle Speicherung des SCR-Katalysators 124 ist jedoch auf eine maximale Menge an Ammoniak beschränkt. Diese maximale Menge an Ammoniak wird als die maximale Speicherkapazität des SCR-Katalysators 124 bezeichnet. Die Beibehaltung der aktuellen Speicherung des SCR-Katalysators 124 nahe der maximalen Speicherkapazität stellt sicher, dass eine maximale Menge an NOx von dem Abgas entfernt wird. Mit anderen Worten kann die Beibehaltung der aktuellen Speicherung nahe der maximalen Speicherkapazität sicherstellen, dass ein größtmöglicher NO_x-Umwandlungswirkungsgrad erreicht wird.
Jedoch erhöht die Beibehaltung der aktuellen Speicherung bei oder nahe der maximalen Speicherkapazität auch die Möglichkeit, dass Ammoniak von dem Abgassystem 120 ausgetragen wird. Das Austragen von Ammoniak von dem Abgassystem 120 kann als Ammoniakschlupf bezeichnet werden. Die erhöhte Möglichkeit eines Ammoniakschlupfes kann auf die inverse Beziehung zwischen der maximalen Speicherkapazität und der Temperatur des SCR-Katalysators 124 zurückführbar sein. Genauer nimmt die maximale Speicherkapazität ab, wenn die SCR-Temperatur zunimmt, und die Abnahme der maximalen Speicherkapazität kann eine Desorption (d. h. Freisetzung) von Ammoniak von dem SCR-Katalysator 124 bewirken. Mit anderen Worten bewirkt eine Zunahme der SCR-Temperatur eine Abnahme der maximalen Speicherkapazität, und Ammoniak, der oberhalb dieser verringerten maximalen Speicherkapazität gespeichert ist, kann von dem SCR-Katalysator 124 desorbieren. Somit kann eine Zunahme der SCR-Temperatur einen Ammoniakschlupf bewirken. Eine beispielhafte chemische Gleichung, die eine Ammoniakdesorption veranschaulicht, ist nachfolgend vorgesehen. NH₃(S) → NH₃ + S
Der gesamte oder ein Anteil des Ammoniaks, der durch das Dosiermittel geliefert wird, kann vor oder nach Absorption durch den SCR-Katalysator 124 oxidieren. Beispielsweise kann Ammoniak mit Sauerstoff in dem Abgas reagieren, um Stickstoff (N₂) und Wasser (H₂O) zu erzeugen. Eine Ammoniakoxidation kann beispielsweise durch Wärme ausgelöst werden. Beispielhafte chemische Gleichungen, die eine Ammoniakoxidation veranschaulichen, sind nachfolgend vorgesehen. 4NH₃ + 3O₂ → 2N₂ + 6H₂O 2NH₃ + 2O₂ → N₂O + 3H₂O 4NH₃ + 5O₂ → 4NO + 6H₂O
Die Reaktion von Ammoniak mit NOx erzeugt Stickstoff und Wasser. Andere Komponenten des Abgases, wie Sauerstoff (O₂) können ebenfalls in der Ammoniak- und NOx-Reaktion betroffen sein. Die beispielhaften chemischen Gleichungen, die nachfolgend vorgesehen sind, veranschaulichen die Reaktion von Ammoniak und NOx. 4NH₃ + 4NO + O₂ → 4N₂ + 6H₂O 4NH₃ + 2NO + 2NO₂ → 4N₂ + 6H₂O 8NH₃ + 6NO₂ → 7N₂ + 12H₂O
Ein stromaufwärtiger NOx-Sensor 142 misst NOx in dem Abgas an einer Stelle stromaufwärts des OC 122. Nur beispielhaft kann der stromaufwärtige NOx-Sensor 142 einen Massendurchfluss von NOx (beispielsweise Gramm pro Sekunde), eine Konzentration von NOx (beispielsweise Teile pro Million) oder ein anderes geeignetes Maß der Menge an NOx messen. Der stromaufwärtige NOx-Sensor 142 erzeugt ein Eingangs-NOx-Signal 158 auf Grundlage der NOx in dem Abgas stromaufwärts des OC 122. Bei verschiedenen Implementierungen kann der stromaufwärtige NOx-Sensor 142 weggelassen werden, und die Eingangs-NOx können auf Grundlage eines oder mehrerer Maschinenbetriebsparameter modelliert werden. Ein erster Temperatursensor 144 misst eine Temperatur des Abgases stromaufwärts des OC 122. Der erste Temperatursensor 144 erzeugt ein erstes Temperatursignal 160 auf Grundlage der Temperatur des Abgases stromaufwärts des OC 122.
Ein Sauerstoffsensor 146 misst Sauerstoff (O₂) in dem Abgas an einer Stelle zwischen dem OC 122 und dem SCR-Katalysator 124. Der Sauerstoffsensor 146 erzeugt ein Sauerstoffsignal 162 auf Grundlage des Sauerstoffs in dem Abgas zwischen dem OC 122 und dem SCR-Katalysator 124. Ein zweiter Temperatursensor 148 misst eine Temperatur des Abgases an einer Stelle zwischen dem OC 122 und dem SCR-Katalysator 124. Der zweite Temperatursensor 148 erzeugt ein zweites Temperatursignal 164 auf Grundlage der Temperatur des Abgases zwischen dem OC 122 und dem SCR-Katalysator 124. Nur beispielhaft können der Sauerstoffsensor 146 und der zweite Temperatursensor 148 zwischen einer Stelle, wo der Dosiermittelinjektor 130 das Dosiermittel injiziert, und dem SCR-Katalysator 124 angeordnet sein.
Ein stromabwärtiger NOx-Sensor 150 misst NOx in dem Abgas an einer Stelle stromabwärts des SCR-Katalysators 124. Nur beispielhaft kann der stromabwärtige NOx-Sensor 150 einen Massendurchfluss von NOx (beispielsweise Gramm pro Sekunde), eine Konzentration von NOx (beispielsweise Teile pro Million) oder ein anderes geeignetes Maß der Menge an NOx messen. Der stromabwärtige NOx-Sensor 150 erzeugt ein Ausgangs-NOx-Signal 166 auf Grundlage der NOx in dem Abgas stromabwärts des SCR-Katalysators 124. Der stromabwärtige NOx-Sensor 150 ist auch für Ammoniak querempfindlich, und daher kann die Ausgangs-NOx-Signal auch Ammoniak in dem Abgas stromabwärts des SCR-Katalysators 124 reflektieren. Ein dritter Temperatursensor 152 misst die Temperatur des Abgases stromabwärts des SCR-Katalysators 124. Der dritte Temperatursensor 152 erzeugt ein drittes Temperatursignal 168 auf Grundlage der Temperatur des Abgases stromabwärts des SCR-Katalysators 124.
In dem Maschinensystem 100 können ein oder mehrere andere Sensoren 156 implementiert sein. Nur beispielhaft können die anderen Sensoren 156 einen Luftmassendurchfluss-(MAF-)Sensor, einen Abgasdurchfluss-(EFR-)Sensor, einen Ansauglufttemperatur-(IAT-)Sensor, einen Kühlmitteltemperatursensor, einen Krümmerabsolutdruck-(MAP-)Sensor, eine Maschinendrehzahl-(RPM-)Sensor, einen Abgasdrucksensor und/oder andere geeignete Sensoren aufweisen.
Ein Maschinensteuermodul (ECM) 170 steuert den Drehmomentausgang der Maschine 102. Das ECM 170 kann ein Dosiersteuermodul 190 aufweisen, das die Injektion des Dosiermittels steuert. Nur beispielhaft kann das Dosiersteuermodul 190 den zeitlichen Verlauf und die Rate der Dosiermittelinjektion steuern. Das Dosiersteuermodul 190 steuert die Lieferung von Ammoniak an den SCR-Katalysator 124 und die aktuelle Speicherung des SCR-Katalysators 124 über Steuerung der Injektion von Dosiermittel.
Die Rate, mit der Dosiermittel injiziert wird, kann als eine Dosierrate (beispielsweise Gramm pro Sekunde) bezeichnet werden, und die Rate, mit der Ammoniak an den SCR-Katalysator 124 geliefert wird, kann als eine Ammoniaklieferrate (beispielsweise Gramm pro Sekunde) bezeichnet werden. Das Dosiersteuermodul 190 kann die Ziellieferrate zu der Lieferung von Ammoniak an den SCR-Katalysator 124 bestimmen, eine Zieldosierrate zur Erreichung der Ziellieferrate bestimmen und die Injektion von Dosiermittel mit der Zieldosierrate steuern.
Das Dosiersteuermodul 190 sagt die Menge an NOx vorher, die durch den stromabwärtigen NOx-Sensor 150 gemessen wird, und vergleicht die vorhergesagte Menge von NOx mit der Menge an NOx, die durch den stromabwärtigen NOx-Sensor 150 gemessen wird. Das Dosiersteuermodul 190 leitet selektiv eine Ausführung eines Adaptionsereignisses auf Grundlage des Vergleichs der vorhergesagten Menge an NOx mit der Menge an NOx, die durch den stromabwärtigen NOx-Sensor 150 gemessen wird, ein. Das Dosiersteuermodul 190 löst die Ausführung eines Adaptionsereignisses aus, wenn die durch den stromabwärtigen NOx-Sensor 150 gemessenen NOx größer als die vorhergesagte Menge an NOx sind. Wenn die gemessenen NOx größer als die vorhergesagte Menge an NOx sind, kann die aktuelle Speicherung, die durch das Dosiersteuermodul 190 geschätzt wird, größer als oder kleiner als die tatsächliche Menge an Ammoniak sein, die durch den SCR-Katalysator 124 gespeichert wird.
Ein Adaptionsereignis betrifft eine Deaktivierung (oder Verlangsamung) der Injektion von Dosiermittel zur Abreicherung des SCR-Katalysators 124 von Ammoniak. Das Dosiersteuermodul 190 bestimmt eine Abreicherungsmenge von Eingangs-NOx auf Grundlage der aktuellen Speicherung, wenn das Adaptionsereignis ausgelöst wird. Das Dosiersteuermodul 190 überwacht die Eingangs- und Ausgangs-NOx, wie durch die stromaufwärtigen und stromabwärtigen NOx-Sensoren 142 bzw. 150 gemessen wird, während des Adaptionsereignisses, um zu bestimmen, wann der SCR-Katalysator 124 von Ammoniak abgereichert ist.
Das Dosiersteuermodul 190 löst selektiv ein Ende des Adaptionsereignisses auf Grundlage eines Vergleichs der Eingangs- und Ausgangs-NOx-Messungen aus. Genauer löst das Dosiersteuermodul 190 selektiv das Ende des Adaptionsereignisses aus, wenn eine Differenz zwischen den Eingangs- und Ausgangs-NOx kleiner als eine vorbestimmte Differenz ist. Mit andern Worten löst das Dosiersteuermodul 190 selektiv das Ende des Adaptionsereignisses aus, wenn die Eingangs- und Ausgangs-NOx-Messungen innerhalb eines vorbestimmten Bereiches voneinander liegen.
Das Dosiersteuermodul 190 bestimmt und verfolgt auch eine angesammelte (oder gesamte) Menge an NOx-Eingang zu dem SCR-Katalysator 124 (angesammelte Eingangs-NOx) während des Adaptionsereignisses. Das Dosiersteuermodul 190 kann auf Grundlage eines Vergleichs der angesammelten Eingangs-NOx mit der abgereicherten Menge bestimmen, ob die tatsächliche aktuelle Speicherung des SCR-Katalysators 124 größer als die geschätzte aktuelle Speicherung (d. h. überlastet) oder kleiner als die geschätzte aktuelle Speicherung (beispielsweise unterlastet) war. Nur beispielhaft kann das Dosiersteuermodul 190 bestimmen, dass der SCR-Katalysator 124 überlastet war, wenn die angesammelten Eingangs-NOx größer als die abgereicherte Menge sind. Umgekehrt kann das Dosiersteuermodul 190 bestimmen, dass der SCR-Katalysator 124 unterlastet war, wenn die angesammelten Eingangs-NOx kleiner als die abgereicherte Menge sind.
Das Dosiersteuermodul 190 legt einen Dosierrateneinstellfaktor an die Zieldosierrate an. Mit anderen Worten stellt das Dosiersteuermodul 190 die Zieldosierrate auf Grundlage des Dosierrateneinstellfaktors ein. Das Dosiersteuermodul 190 kann selektiv den Dosierrateneinstellfaktor auf Grundlage dessen erhöhen oder verringern, ob der SCR-Katalysator 124 überlastet oder unterlastet war, wenn das Adaptionsereignis ausgelöst wurde. Genauer erhöht und verringert das Dosiersteuermodul 190 den Dosierrateneinstellfaktor, wenn der SCR-Katalysator 124 unterlastet bzw. überlastet war, wenn das Adaptionsereignis ausgelöst wurde. Auf diese Art und Weise kann das Dosiersteuermodul 190 die Ziellieferrate erhöhen oder verringern, um ein zukünftiges Unterlasten oder Überlasten des SCR-Katalysators 124 nach dem Adaptionsereignis zu verhindern.
Das Dosiersteuermodul 190 kann eine Größe der Einstellung für den Dosierrateneinstellfaktor auf Grundlage einer Differenz zwischen den angesammelten Eingangs-NOx und der abgereicherten Menge bestimmen. Nur beispielhaft kann die Größe der Einstellung an dem Dosierrateneinstellfaktor zunehmen, wenn die Differenz zunimmt. Auf diese Art und Weise kann das Dosiersteuermodul 190 den Dosierrateneinstellfaktor variabel auf Grundlage des Ausmaßes einstellen, in dem der SCR-Katalysator 124 überlastet oder unterlastet war, wenn das Adaptionsereignis ausgelöst wurde.
Nun Bezug nehmend auf 2 ist ein Funktionsblockschaubild eines beispielhaften Dosiersteuersystems 200 dargestellt. Das Dosiersteuermodul 190 kann ein Dosierregulierungsmodul 202, ein Injektorsteuermodul 206, ein Prozentsatzsetzmodul 210, ein Modul 214 für aktuelle Speicherung, ein Umwandlungswirkungsgradmodul 218, ein Modul 222 für vorhergesagten NOx-Ausgang und ein Modul 226 für NO2-Eingang aufweisen. Das Dosiersteuermodul 190 kann auch ein Adaptionsauslösemodul 240, ein Adaptionsendmodul 244, ein Zeitgebermodul 248, ein Ansammlungsmodul 252, ein Zustandsbewertungsmodul 256, ein Faktoreinstellmodul 260 und ein Differenzbestimmungsmodul 270 aufweisen.
Das Dosierregulierungsmodul 202 bestimmt eine Zieldosierrate 272. Das Dosierregulierungsmodul 202 stellt die Zieldosierrate 272 auf Grundlage des Dosierrateneinstellfaktors vor Lieferung der Zieldosierrate 272 an das Injektorsteuermodul 206 ein. Nur beispielhaft kann der Dosierrateneinstellfaktor 273 ein Wert zwischen 2,0 und 0,0 inklusive sein. Das Dosierregulierungsmodul 202 kann die Zieldosierrate 272 durch Einstellen (beispielsweise Multiplizieren) der Zieldosierrate 272 durch den (mit dem) Dosierrateneinstellfaktor 273 vor Lieferung der Zieldosierrate 272 an das Injektorsteuermodul 206 einstellen.
Das Injektorsteuermodul 206 legt ein Signal 274 an den Dosiermittelinjektor 230 an, um die Zieldosierrate 272 zu erreichen. Das Signal 274, das an den Dosiermittelinjektor 130 angelegt wird, kann beispielsweise ein Impulsbreitenmodulations-(PWM-)Signal oder ein anderer geeigneter Typ von Signal sein. Das Injektorsteuermodul 206 kann das Einschaltverhältnis (beispielsweise Prozentsatz von EIN-Zeit während einer vorbestimmten Zeitdauer) des Signals 274 setzen, um die Zieldosierrate 272 zu erreichen und das PWM-Signal an den Dosiermittelinjektor 130 anzulegen.
Die Zieldosierrate 272 entspricht einer Injektionsrate des Dosiermittels zur Erreichung der Ziellieferrate von Ammoniak zu dem SCR-Katalysator 124. Die Ziellieferrate entspricht einer gewünschten Rate zur Lieferung von Ammoniak an den SCR-Katalysator 124. Bei Implementierungen, bei denen Ammoniak als das Dosiermittel injiziert wird, kann die Zieldosierrate 272 gleich oder etwa gleich der Ziellieferrate sein. Das Dosierregulierungsmodul 202 kann die Ziellieferrate 272 auf Grundlage einer aktuellen Zielspeicherung für den SCR-Katalysator 124, der aktuellen Speicherung 276 des SCR-Katalysators 124, die Eingangs-NOx 158 und/oder eines oder mehrerer anderer geeigneter Parameter bestimmen. Das Dosierregulierungsmodul 202 kann die Ziellieferrate beispielsweise bestimmen, um den NOx-Umwandlungswirkungsgrad zu maximieren, die Ausgangs-NOx 166 zu minimieren, den Ammoniakschlupf zu minimieren und/oder ein oder mehrere geeignete Ziele zu erreichen.
Das Dosierregulierungsmodul 202 kann die aktuelle Zielspeicherung auf Grundlage eines Prozentsatzes der maximalen Speicherkapazität des SCR-Katalysators 124 bestimmen. Die maximale Speicherkapazität kann auf Grundlage der SCR-Temperatur 278 bestimmt werden. Nur beispielhaft nimmt die maximale Speicherkapazität ab, wenn die SCR-Temperatur 278 zunimmt, und umgekehrt. Das Prozentsatzsetzmodul 210 kann den Prozentsatz auf Grundlage beispielsweise der Maschinendrehzahl 280, der Maschinenlast 282 und der SCR-Temperatur 278 bestimmen. Die SCR-Temperatur 278 kann auf Grundlage der ersten, zweiten und dritten Temperatur 160, 164 bzw. 168 bei verschiedenen Implementierungen geschätzt werden. Bei anderen Implementierungen kann die SCR-Temperatur 278 unter Verwendung eines SCR-Temperatursensors (nicht gezeigt) gemessen werden oder auf eine andere geeignete Art und Weise bestimmt werden. Die SCR-Temperatur 278 kann beispielsweise eine Durchschnittstemperatur des SCR-Katalysators 124 sein.
Das Modul 214 für aktuelle Speicherung schätzt die aktuelle Speicherung 276 des SCR-Katalysators 124. Nur beispielhaft kann das Modul 214 für aktuelle Speicherung die aktuelle Speicherung 276 des SCR-Katalysators 124 auf Grundlage der Ziellieferrate, der Eingangs-NOx 158, der Ausgangs-NOx 166 und/oder eines oder mehrerer anderer geeigneter Parameter schätzen. Genauer kann das Modul 214 für aktuelle Speicherung die aktuelle Speicherung 276 des SCR-Katalysators 124 auf Grundlage der Ziellieferrate, des NOx-Umwandlungswirkungsgrades 284 und/oder eines oder mehrerer anderer geeigneter Parameter schätzen.
Das Umwandlungswirkungsgradmodul 218 schätzt den NOx-Umwandlungswirkungsgrad 284. Nur beispielhaft kann das Umwandlungswirkungsgradmodul 218 den NOx-Umwandlungswirkungsgrad 284 auf Grundlage der aktuellen Speicherung 276 des SCR-Katalysators 124, der Ziellieferrate, der Eingangs-NOx 158, einer oder mehrerer der Temperaturen, des EFR 288 und/oder eines oder mehrerer anderer geeigneter Parameter schätzen. Der EFR 288 kann unter Verwendung eines EFR-Sensors (nicht gezeigt) gemessen oder beispielsweise auf Grundlage des MAF bestimmt werden.
Das Modul 222 für vorhergesagten NOx-Ausgang sagt die Ausgangs-NOx vorher, wie durch den stromabwärtigen NOx-Sensor 150 gemessen wird. Der vorhergesagte Wert der Ausgangs-NOx kann als vorhergesagte Ausgangs-NOx 286 bezeichnet werden. Nur beispielhaft kann das Modul 222 für vorhergesagten NOx-Ausgang die vorhergesagten Ausgangs-NOx 286 auf Grundlage der Eingangs-NOx 158, des NOx-Umwandlungswirkungsgrades 284, des EFR 288, der SCR-Temperatur 278, einer Menge an Stickstoffdioxid 290, die dem SCR-Katalysator 124 zugeführt wird, einer Menge an HC 292, die durch den Partikelfilter gespeichert wird, und/oder eines oder mehrerer anderer geeigneter Parameter bestimmen.
Das NO2-Eingangsmodul 226 schätzt die Menge an Stickstoffdioxid 290, die dem SCR-Katalysator 124 zugeführt wird. Das NO2-Eingangsmodul 226 kann die Menge an Stickstoffdioxid 290, die dem SCR-Katalysator 124 zugeführt wird, auf Grundlage der Eingangs-NOx 158 und eines geschätzten Verhältnisses der Eingangs-NOx 158, der Stickstoffdioxid ist, schätzen. Das geschätzte Verhältnis der Eingangs-NOx 158, der Stickstoffdioxid ist, kann auf Grundlage der Abgasbedingungen und der Eingangs-NOx 158 geschätzt werden. Die Abgasbedingungen umfassen beispielsweise einen Abgasdruck 294, eine oder mehrere der Temperaturen 160, 164 und 168, den EFR 288, das Äquivalenzverhältnis (EQR) des Luft/Kraftstoff-Gemisches, das an die Maschine 102 geliefert wird, und/oder einen oder mehrere andere geeignete Parameter.
Das Adaptionsauslösemodul 240 löst selektiv die Ausführung eines Adaptionsereignisses aus. Das Adaptionsauslösemodul 240 löst selektiv die Ausführung des Adaptionsereignisses auf Grundlage der Ausgangs-NOx 166 und der vorhergesagten Ausgangs-NOx 286 aus. Das Adaptionsauslösemodul 240 löst die Ausführung des Adaptionsereignisses aus, wenn die Ausgangs-NOx 166 größer als die vorhergesagten Ausgangs-NOx 286 sind.
Nun Bezug nehmend auf 3 und mit fortgesetztem Bezug auf 2 ist ein beispielhaftes Schaubild 310 der angesammelten Eingangs-NOx 296 gegenüber der Zeit, ein beispielhaftes Schaubild 320 der aktuellen Speicherung 276 gegenüber der Zeit und ein beispielhaftes Schaubild 330 der Ausgangs-NOx 166 gegenüber der Zeit dargestellt. Die Ausführung eines Adaptionsereignisses wird bei etwa Zeitpunkt 340 in 3 ausgelöst.
Das Dosierregulierungsmodul 202 deaktiviert eine Dosiermittelinjektion, wenn die Ausführung des Adaptionsereignisses ausgelöst ist. Das Dosierregulierungsmodul 202 kann die Dosiermittelinjektion deaktivieren, bis das Adaptionsendmodul 244 ein Ende des Adaptionsereignisses auslöst. Anstelle der Deaktivierung einer Dosiermittelinjektion kann das Dosierregulierungsmodul 202 eine Dosiermittelinjektion bei verschiedenen Implementierungen verlangsamen. Die beispielhafte Kurve 344 verfolgt die aktuelle Speicherung 276 des SCR-Katalysators 124. Die aktuelle Speicherung 276 nimmt aufgrund der Deaktivierung (oder Verlangsamung) der Injektion des Dosiermittels ab, nach dem das Adaptionsereignis ausgelöst ist.
Das Zeitgebermodul 248 startet den Zeitgeber, wenn das Adaptionsauslösemodul 240 die Ausführung des Adaptionsereignisses auslöst. Das Zeitgebermodul 248 kann auch den Zeitgeber auf einen vorbestimmten Rücksetzwert zurückstellen, wie Null, wenn das Adaptionsauslösemodul 240 die Ausführung des Adaptionsereignisses auslöst. Der Zeitgeber verfolgt die Zeitperiode, die verstrichen ist, seit die Ausführung des Adaptionsereignisses ausgelöst wurde.
Die Ausführung des Adaptionsereignisses kann allgemein in N sequentiellen Phasen erreicht werden. N ist eine ganze Zahl, die größer als oder gleich 2 ist. M ist eine vorbestimmte Anzahl der N sequentiellen Phasen, während denen das Ammoniak von dem SCR-Katalysator 124 abgereichert wird, und M ist gleich N – 1. M ist eine ganze Zahl, die größer als oder gleich 1 ist. Nur beispielhaft kann M gleich 2 sein und N kann gleich 3 sein. Ein beispielhaftes Adaptionsereignis, bei dem N gleich 3 ist und M gleich 2 ist, ist in 3 veranschaulicht.
Das Auslösen der Ausführung des Adaptionsereignisses aktiviert das Ansammlungsmodul 252. Das Ansammlungsmodul 252 überwacht die Eingangs-NOx 158, die durch den stromaufwärtigen NOx-Sensor 142 gemessen werden, und bestimmt die angesammelten Eingangs-NOx 296 auf Grundlage der Eingangs-NOx 158. Die angesammelten Eingangs-NOx 296 können auf eine Gesamtmenge an NOx (beispielsweise Gramm) bezogen sein, die dem SCR-Katalysator 124 zugeführt wurde, seit das Adaptionsereignis ausgelöst wurde.
Das Ansammlungsmodul 252 kann die angesammelten Eingangs-NOx 296 zurücksetzen, wenn die Ausführung des Adaptionsereignisses durch das Adaptionsauslösemodul 240 ausgelöst ist. Das Ansammlungsmodul 252 kann die angesammelten Eingangs-NOx 296 auf einen vorbestimmten Rücksetzwert, wie Null, rücksetzen. Die beispielhafte Kurve 348 verfolgt die angesammelten Eingangs-NOx 296. Wenn die Zeit vergeht, werden NOx dem SCR-Katalysator 124 zugeführt (und von der Maschine 102 ausgegeben), und daher nehmen die angesammelten Eingangs-NOx 296 zu.
Das Adaptionsendmodul 244 überwacht die Eingangs- und Ausgangs-NOx 158 und 166, wie durch die Eingangs- und Ausgangs-NOx-Sensoren 142 bzw. 150 gemessen ist, während des Adaptionsereignisses. Das Adaptionsendmodul 244 löst selektiv das Ende des Adaptionsereignisses auf Grundlage eines Vergleichs der Ausgangs-NOx 166 und der Eingangs-NOx 158 aus. Genauer löst das Adaptionsendmodul 244 selektiv das Ende des Adaptionsereignisses aus, wenn eine Differenz zwischen den Ausgangs-NOx 166 und den Eingangs-NOx 158 kleiner als eine vorbestimmte Differenz 297 ist. Mit anderen Worten löst das Adaptionsendmodul 244 selektiv das Ende des Adaptionsereignisses aus, wenn die Ausgangs-NOx 166 und die Eingangs-NOx 158 innerhalb eines vorbestimmten Bereiches zueinander liegen. Das Adaptionsendmodul 244 kann erfordern, dass die Differenz kleiner als die vorbestimmte Differenz 297 für eine vorbestimmte Periode vor Auslösen des Endes des Adaptionsereignisses ist.
Die vorbestimmte Differenz (oder der vorbestimmte Bereich) 297 ist variabel. Das Differenzbestimmungsmodul 270 kann die vorbestimmte Differenz 297 auf Grundlage der SCR-Temperatur 278 und des EFR 288 setzen. Das Differenzbestimmungsmodul 270 kann zusätzlich oder alternativ die vorbestimmte Differenz auf Grundlage der Maschinendrehzahl 280, der Maschinenlast 282 und/oder eines oder mehrerer geeigneter Parameter setzen.
Das Adaptionsendmodul 244 überwacht den Zeitgeber während des Adaptionsereignisses. Das Adaptionsendmodul 244 löst auch das Ende des Adaptionsereignisses aus, wenn der Zeitgeber größer als eine vorbestimmte maximale Periode ist. Auf diese Art und Weise löst, wenn die Ausgangs-NOx 166 und die Eingangs-NOx 158 innerhalb des vorbestimmten Bereiches zueinander für die vorbestimmte maximale Periode nicht ausreichend sind, das Adaptionsendmodul 244 dennoch das Ende des Adaptionsereignisses aus. Nur beispielhaft kann die vorbestimmte maximale Periode etwa 10 Minuten betragen.
Das Adaptionsendmodul 244 löst auch das Zustandsbewertungsmodul 256 aus, wenn die Differenz zwischen den Eingangs- und Ausgangs-NOx 158 und 166 kleiner als die vorbestimmte Differenz ist. Nach Auslösen bestimmt das Zustandsbewertungsmodul 256 einen Belastungszustand 298 des SCR-Katalysators 124 zu der Zeit, wenn die Ausführung des Adaptionsereignisses ausgelöst wurde. Der Belastungszustand 298 des SCR-Katalysators 124 kann überlastet, unterlastet oder unbestimmt sein.
Das Adaptionsendmodul 244 kann eine Abreicherungsmenge von NOx 299 auf Grundlage der aktuellen Speicherung 276 des SCR-Katalysators 124 zu dem Zeitpunkt, wenn das Adaptionsereignis ausgelöst ist, schätzen. Die Abreicherungsmenge von NOx 299 kann einer geschätzten Menge an NOx (beispielsweise Gramm) entsprechen, um die aktuelle Speicherung 276 auf Null zu reduzieren und den SCR-Katalysator 124 von Ammoniak abzureichern. Demgemäß sollte der SCR-Katalysator 124 von Ammoniak abgereichert werden, wenn die angesammelten Eingangs-NOx 296 größer als die Abreicherungsmenge 299 während des Adaptionsereignisses sind. Das Adaptionsendmodul 244 kann die Abreicherungsmenge 299 an das Zustandsbewertungsmodul 256 liefern.
Das Zustandsbewertungsmodul 256 bestimmt den Belastungszustand 298 auf Grundlage eines Vergleichs der angesammelten Eingangs-NOx 296 und der Abreicherungsmenge von NOx 299. Das Zustandsbewertungsmodul 256 kann bestimmen, dass der SCR-Katalysator 124 überlastet war, wenn die angesammelten Eingangs-NOx 296 größer als die Abreicherungsmenge von NOx 299 ist. Wenn die angesammelten Eingangs-NOx 296 größer als die Abreicherungsmenge von NOx 299 sind, wird mehr NOx als erwartet (d. h. mehr als die Abreicherungsmenge 299) dem SCR-Katalysator 124 zugeführt, bevor der SCR-Katalysator 124 von Ammoniak abgereichert wurde. Somit kann das Zustandsbewertungsmodul 256 bestimmen, dass der SCR-Katalysator 124 überlastet war, wenn die angesammelten Eingangs-NOx 296 größer als die Abreicherungsmenge 299 sind. Umgekehrt kann das Zustandsbewertungsmodul 256 bestimmen, dass der SCR-Katalysator 124 unterlastet war, wenn die angesammelten Eingangs-NOx 296 kleiner als die Abreicherungsmenge von NOx 299 sind.
Das Zustandsbewertungsmodul 256 kann das Faktoreinstellmodul 260 über den Lastzustand 298 benachrichtigen. Das Zustandsbewertungsmodul 256 kann die angesammelten Eingangs-NOx 296 und/oder die Abreicherungsmenge von NOx 299 an das Faktoreinstellmodul 260 liefern. Das Faktoreinstellmodul 260 stellt selektiv den Dosierrateneinstellfaktor 273 auf Grundlage des Lastzustands 298, der angesammelten Eingangs-NOx 296 und/oder der Abreicherungsmenge 299 ein.
Genauer stellt das Faktoreinstellmodul 260 selektiv den Dosierrateneinstellfaktor 273 auf der Grundlage der angesammelten Eingangs-NOx 296 und der Abreicherungsmenge 299 ein. Nur beispielhaft kann das aktoreinstellmodul 260 den Dosierrateneinstellfaktor 273 erhöhen, wenn die angesammelten Eingangs-NOx 296 kleiner als die Abreicherungsmenge 299 sind (d. h. wenn der SCR-Katalysator 124 unterbelastet war). Das Faktoreinstellmodul 260 kann den Dosierrateneinstellfaktor 273 verringern, wenn die angesammelten Eingangs-NOx 296 größer als die Abreicherungsmenge 299 sind (d. h. wenn der SCR-Katalysator 124 überlastet war).
Das Faktoreinstellmodul 260 bestimmt auf Grundlage der angesammelten Eingangs-NOx 296 und der Abreicherungsmenge 299, um wie viel der Dosierrateneinstellfaktor 273 (z. B. eine Größe der Einstellung) eingestellt werden kann. Nur beispielhaft kann das Faktoreinstellmodul 260 die Größe der Einstellung erhöhen, wenn eine Differenz zwischen den angesammelten Eingangs-NOx 296 und der Abreicherungsmenge 299 zunimmt. Das Faktoreinstellmodul 260 kann die Größe der Einstellung verringern, wenn die Differenz abnimmt. Auf diese Art und Weis wird veranlasst, dass die Einstellung des Dosierrateneinstellfaktors 273 damit korreliert, wie überbelastet oder unterbelastet der SCR-Katalysator 124 war, wenn das Adaptionsereignis ausgelöst wurde. Das Faktoreinstellmodul 260 kann auch die Größe der Einstellung auf Grundlage eines oder mehrerer anderer Parameter bestimmen. Nur beispielhaft kann das Faktoreinstellmodul 260 die Größe der Einstellung auf Grundlage des (bisherigen) Wertes des Dosierrateneinstellfaktors 273 und/oder der Nähe des Dosierrateneinstellfaktors 273 zu maximalen und minimalen Werten des Dosierrateneinstellfaktors 273 bestimmen.
Das Faktoreinstellmodul 260 liefert den Dosierrateneinstellfaktor 273 an das Dosierregulierungsmodul 202. Das Dosierregulierungsmodul 202 ermöglicht eine Dosiermittelinjektion, wenn das Ende das Adaptionsereignisses ausgelöst wird. Das Dosierregulierungsmodul 202 bestimmt die Zieldosierrate 272, stellt die Zieldosierrate 272 auf Grundlage des (eingestellten) Dosierrateneinstellfaktors 273 ein und liefert die Zieldosierrate 272 an das Injektorsteuermodul 206. Das Modul 214 für aktuelle Speicherung setzt die aktuelle Speicherung 276 auf einen vorbestimmten Rücksetzwert, wie Null, zurück, wenn das Ende des Adaptionsereignisses ausgelöst ist. Da das Ende des Adaptionsereignisses ausgelöst ist, sobald bekannt ist, dass Ammoniak von dem SCR-Katalysator 124 abgereichert worden ist (wie durch die Konvergenz der Eingangs- und Ausgangs-NOx 158, 160 angegeben ist), stellt das Rücksetzen der aktuellen Speicherung 276 auf den vorbestimmten Rücksetzwert, wenn das Ende der Adaption ausgelöst ist, sicher, dass die aktuelle Speicherung 276 von einem genauen Startwert startet.
Nun Bezug nehmend auf 4A ist ein beispielhaftes Schaubild von NOx als eine Funktion der Zeit für den Zustand dargestellt, wenn der SCR-Katalysator 124 unterbelastet ist. Die Ausführung des Adaptionsereignisses wird bei etwa Zeitpunkt 402 ausgelöst. Die beispielhafte Kurve 404 verfolgt die Eingangs-NOx 158, wie durch den stromaufwärtigen NOx-Sensor 142 gemessen ist, und die beispielhafte Kurve 408 verfolgt die Ausgangs-NOx 166, wie durch den stromabwärtigen NOx-Sensor 150 gemessen ist. Das beispielhafte Schaubild von 4A veranschaulicht Beispiele, bei denen das Adaptionsereignis beendet wird, wenn die N-te Phase (N = 3 in 4A) vollständig ist. Nur beispielhaft endet das Adaptionsereignis in 4A bei etwa Zeitpunkt 412.
Nun Bezug nehmend auf 4B ist ein anderes beispielhaftes Schaubild von NOx als eine Funktion der Zeit für den Zustand, wenn der SCR-Katalysator 124 unterbelastet ist, dargestellt. Die Ausführung des Adaptionsereignisses wird bei etwa Zeitpunkt 402 ausgelöst. Die beispielhafte Kurve 454 verfolgt die Eingangs-NOx 158, wie durch den stromaufwärtigen NOx-Sensor 142 gemessen ist, und die beispielhafte Kurve 458 verfolgt die Ausgangs-NOx 166, wie durch den stromabwärtigen NOx-Sensor 150 gemessen ist. Wie oben beschrieben ist, löst das Adaptionsendmodul 244 der vorliegenden Offenbarung selektiv das Ende des Adaptionsereignisses aus, wenn die Differenz zwischen den Eingangs- und Ausgangs-NOx 158 und 166 kleiner als die vorbestimmte Differenz 297 ist. Das Adaptionsendmodul 244 der vorliegenden Offenbarung löst selektiv das Ende des Adaptionsereignisses ungeachtet der Phase des Adaptionsereignisses aus.
Auf diese Art und Weise kann, falls der SCR-Katalysator 124 unterbelastet ist, wenn die Ausführung des Adaptionsereignisses ausgelöst ist, das Adaptionsendmodul 244 das Ende des Adaptionsereignisses auslösen, bevor die N-te Phase anderweitig vervollständigt wird. Nur beispielhaft kann das Adaptionsendmodul 244 das Ende des Adaptionsereignisses bei etwa Zeitpunkt 462 selektiv auslösen, wenn die Differenz zwischen den Eingangs-NOx 158 und den Ausgangs-NOx 166 kleiner als die vorbestimmte Differenz ist.
Nun Bezug nehmend auf 5A ist ein beispielhaftes Schaubild von NOx als eine Funktion der Zeit für den Zustand, wenn der SCR-Katalysator 124 überbelastet ist, dargestellt. Die Ausführung des Adaptionsereignisses wird bei etwa Zeitpunkt 502 ausgelöst. Die beispielhafte Kurve 504 verfolgt die Eingangs-NOx 158, wie durch den stromaufwärtigen NOx-Sensor 142 gemessen ist, und die beispielhafte Kurve 508 verfolgt den Ausgangs-NOx 166, wie durch den stromabwärtigen NOx-Sensor 150 gemessen ist. Das beispielhafte Schaubild von 5A veranschaulicht Beispiele, bei denen das Adaptionsereignis endet, wenn die N-te Phase (N = 3 in 5A) vervollständigt ist. Nur beispielhaft endet das Adaptionsereignis in 5A bei etwa Zeitpunkt 512.
Nun Bezug nehmend auf 5B ist ein anderes beispielhaftes Schaubild von NOx als eine Funktion der Zeit für den Zustand, wenn der SCR-Katalysator 124 überbelastet ist, dargestellt. Die Ausführung des Adaptionsereignisses wird bei etwa Zeitpunkt 502 ausgelöst. Die beispielhafte Bahn 554 verfolgt die Eingangs-NOx 158, wie durch den stromaufwärtigen NOx-Sensor 142 gemessen, und die beispielhafte Kurve 558 verfolgt die Ausgangs-NOx 166, wie durch den stromabwärtigen NOx-Sensor 150 gemessen ist. Wie oben beschrieben ist, löst das Adaptionsendmodul 244 der vorliegenden Offenbarung das Ende des Adaptionsereignisses selektiv aus, wenn die Differenz zwischen den Eingangs- und Ausgangs-NOx 158 und 166 kleiner als die vorbestimmte Differenz 297 ist. Das Adaptionsendmodul 244 der vorliegenden Offenbarung löst selektiv das Ende des Adaptionsereignisses ungeachtet der Phase des Adaptionsereignisses aus.
Auf diese Art und Weise kann, falls der SCR-Katalysator 124 überbelastet ist, wenn die Ausführung des Adaptionsereignisses ausgelöst ist, das Adaptionsendmodul 244 das Ende des Adaptionsereignisses auslösen, nachdem die N-te Phase anderweitig vervollständigt ist. Nur beispielhaft kann das Adaptionsendmodul 244 das Ende des Adaptionsereignisses bei etwa Zeitpunkt 562 selektiv auslösen, wenn die Differenz zwischen den Eingangs-NOx 158 und den Ausgangs-NOx 166 kleiner als die vorbestimmte Differenz 297 ist. Jedoch gibt die Konvergenz der Eingangs- und Ausgangs-NOx 158 und 166 an, dass der SCR-Katalysator 124 von Ammoniak abgereichert ist. Daher kann die aktuelle Speicherung 276 des SCR-Katalysators 124 auf nach das Ende des Adaptionsereignisses genau rückgesetzt werden.
Nun Bezug nehmend auf 6A ist ein Flussdiagramm dargestellt, das ein beispielhaftes Verfahren 600 zur Ausführung eines Adaptionsereignisses zeigt. Die Steuerung beginnt bei 602, wo die Steuerung den vorhergesagten Ausgangs-NOx 286 bestimmt. Die Steuerung bestimmt bei 606, ob die Ausgangs-NOx 166, die durch den stromabwärtigen NOx-Sensor 150 gemessen sind, größer als die vorhergesagten Ausgangs-NOx 286 sind. Wenn dies zutrifft, kann die Steuerung mit 610 fortfahren; wenn dies nicht zutrifft, kann die Steuerung zu 602 zurückkehren.
Bei 610 kann die Steuerung ein Adaptionsereignis auslösen, eine Dosiermittelinjektion deaktivieren und einen Zeitgeber starten. Die Steuerung bestimmt die Abreicherungsmenge von NOx 299 bei 614. Die Steuerung kann die Abreicherungsmenge von NOx 299 basierend auf der aktuellen Speicherung 276 bestimmen. Die Steuerung bestimmt bei 618 die angesammelten Eingangs-NOx 296. Die Steuerung bestimmt bei 622 die vorbestimmte Differenz 297. Die Steuerung kann die vorbestimmte Differenz 297 beispielsweise auf Grundlage der SCR-Temperatur 278 und des EFR 288 bestimmen. Zusätzlich oder alternativ kann die Steuerung die vorbestimmte Differenz auf Grundlage der Maschinendrehzahl 280, der Maschinenlast 282 und/oder eines oder mehrerer anderer geeigneter Parameter bestimmen.
Die Steuerung überwacht die Eingangs- und Ausgangs-NOx 158 und 166, wie durch die stromaufwärtigen und stromabwärtigen NOx-Sensoren 142 bzw. 150 gemessen ist, und bestimmt bei 626, ob die Differenz zwischen den Eingangs- und Ausgangs-NOx 158 und 166 kleiner als die vorbestimmte Differenz 297 ist. Wenn dies nicht zutrifft, fährt die Steuerung mit 630 fort; wenn dies zutrifft, läuft die Steuerung zu 634. 634 wird nachfolgend detaillierter diskutiert.
Die Steuerung bestimmt bei 630, ob der Zeitgeber größer als die vorbestimmte maximale Periode ist. Wenn dies zutrifft, läuft die Steuerung zu 634; wenn dies nicht zutrifft, kehrt die Steuerung zu 618 zurück. Auf diese Art und Weise fährt die Steuerung mit 634 fort, wenn der Zeitgeber größer als die vorbestimmte maximale Periode ist (bei 630) oder wenn die Differenz kleiner als die vorbestimmte Differenz ist (bei 626). Nur beispielhaft kann die vorbestimmte maximale Periode etwa 10 Minuten betragen.
Bei 634 löst die Steuerung das Ende des Adaptionsereignisses aus. Die Steuerung setzt die aktuelle Speicherung 276 des SCR-Katalysators 124 bei 638 auf Null. Die Steuerung bestimmt bei 642 die Einstellgröße des Dosierrateneinstellfaktors 273. Mit anderen Worten bestimmt die Steuerung bei 642, ob der Dosierrateneinstellfaktor 273 erhöht oder verringert wird, und die Steuerung bestimmt, um wie viel der Dosierrateneinstellfaktor 273 erhöht oder verringert werden soll. Nur beispielhaft kann die Steuerung den Dosierrateneinstellfaktor 273 erhöhen und verringern, wenn die angesammelten Eingangs-NOx 296 kleiner als bzw. größer als die Abreicherungsmenge 299 ist. Die Größe der Zunahme oder Abnahme kann zunehmen, wenn die Differenz zwischen den angesammelten Eingangs-NOx 296 und der Abreicherungsmenge 299 zunimmt.
Die Steuerung stellt bei 646 den Dosierrateneinstellfaktor 273 ein. Die Steuerung kann dann enden. Die Steuerung, reaktiviert die Dosiermittelinjektion, nachdem das Ende des Adaptionsereignisses ausgelöst ist, und die Steuerung stellt die Zieldosierrate 272 auf Grundlage des Dosierrateneinstellfaktors 273 ein. Auf diese Art und Weise wird die Rate der Dosiermittelinjektion nach dem Adaptionsereignis eingestellt, um eine zukünftige Überlastung oder Unterlastung des SCR-Katalysators 124 zu minimieren.

Claims

Dosiersteuersystem für ein Fahrzeug; umfassend: ein Modul für aktuelle Speicherung, das eine Menge an Ammoniak, die durch einen Katalysator für selektive katalytische Reduktion (SCR) gespeichert ist, schätzt; ein Adaptionsauslösemodul, das eine Reduktion der Menge an Ammoniak, die durch den SCR-Katalysator gespeichert ist, auf Null auslöst; ein Adaptionsendmodul, das auf Grundlage eines Vergleichs einer ersten Menge von Stickoxiden (NOx) mit einer zweiten Menge von NOx stromaufwärts des SCR-Katalysators die Reduktion selektiv beendet und eine Injektion von Dosiermittel aktiviert; ein Ansammlungsmodul; und ein Zustandsbewertungsmodul; wobei das Adaptionsendmodul die Reduktion selektiv beendet und die Injektion von Dosiermittel aktiviert, wenn eine Differenz zwischen der ersten und zweiten Menge von NOx kleiner als eine vorbestimmte Differenz ist; dadurch gekennzeichnet, dass das Adaptionsauslösemodul die Reduktion der Menge an Ammoniak, die durch den SCR-Katalysator gespeichert ist, auf Null auslöst, wenn die erste Menge an NOx, die durch einen ersten NOx-Sensor gemessen ist, der stromabwärts des SCR-Katalysators angeordnet ist, größer als ein vorhergesagter Wert der ersten Menge von NOx ist, dass das Ansammlungsmodul eine Gesamtmenge von NOx-Eingang zu dem SCR-Katalysator während der Reduktion bestimmt, und dass das Zustandsbewertungsmodul, wenn die Differenz kleiner als die vorbestimmte Differenz ist, auf Grundlage eines zweiten Vergleichs der Gesamtmenge von NOx mit einer Abreicherungsmenge von NOx, die auf Grundlage der Schätzung bestimmt ist, selektiv bestimmt, ob die Schätzung größer als oder kleiner als eine tatsächliche Menge von Ammoniak war, die durch den SCR-Katalysator gespeichert wurde.
Dosiersteuersystem nach Anspruch 1, wobei das Adaptionsendmodul die Reduktion selektiv beendet und die Injektion von Dosiermittel aktiviert, wenn die Differenz kleiner als die vorbestimmte Differenz für eine vorbestimmte Periode ist.
Dosiersteuersystem nach Anspruch 1, ferner mit einem Differenzbestimmungsmodul, das die vorbestimmte Differenz auf Grundlage einer Temperatur des SCR-Katalysators und eines Abgasdurchflusses bestimmt.
Dosiersteuersystem nach Anspruch 1, ferner mit einem Differenzbestimmungsmodul, das die vorbestimmte Differenz auf Grundlage einer Maschinendrehzahl und einer Maschinenlast bestimmt.
Dosiersteuersystem nach Anspruch 1, ferner umfassend: ein Faktoreinstellmodul, das einen Dosierrateneinstellfaktor erhöht oder verringert, wenn die Schätzung kleiner als bzw. größer als die tatsächliche Menge war; und ein Dosierregulierungsmodul, das, nachdem das Adaptionsendmodul die Reduktion beendet und die Injektion von Dosiermittel aktiviert, eine Zieldosierrate auf Grundlage des Dosierrateneinstellfaktors einstellt und die Injektion von Dosiermittel zum Erreichen der Zieldosierrate steuert.
Dosiersteuersystem nach Anspruch 5, wobei das Faktoreinstellmodul eine Größe auf Grundlage der Gesamtmenge an NOx und der Abreicherungsmenge von NOx bestimmt und den Dosierrateneinstellfaktor auf Grundlage der Größe erhöht oder verringert.
Dosiersteuersystem nach Anspruch 5, wobei das Faktoreinstellmodul eine Größe auf Grundlage einer Differenz zwischen der Gesamtmenge an NOx und der Abreicherungsmenge von NOx bestimmt und den Dosierrateneinstellfaktor auf Grundlage der Größe erhöht oder verringert.