DE102012001251A1 - Verfahren und vorrichtung zur an-bord-überwachung der leistungsfähigkeit eines oxidationskatalysators - Google Patents

Verfahren und vorrichtung zur an-bord-überwachung der leistungsfähigkeit eines oxidationskatalysators Download PDF

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Abstract

Es sind ein Verfahren und ein System zur Bestimmung der Umwandlung von NO zu NO2 in einem Motorabgasstrom durch einen Oxidationskatalysator während eines Betriebs des Motors auf Grundlage eines Injizierens von Kohlenwasserstoffkraftstoff in den Abgasstrom stromaufwärts des Oxidationskatalysators, Messen einer Temperatur des Abgasstroms an der stromaufwärtigen und stromabwärtigen Seite des Oxidationskatalysators, Berechnen einer Differenz der Abgasstromtemperatur zwischen der stromaufwärtigen und stromabwärtigen Seite des Oxidationskatalysators und Bestimmen der Umwandlung von NO zu NO2 durch den Oxidationskatalysator aus der Differenz der Abgasstromtemperatur auf Grundlage eines vorbestimmten Korrelationsprofils zwischen den Temperaturen an der stromaufwärtigen und stromabwärtigen Seite des Oxidationskatalysators und der Umwandlung von NO zu NO2 offenbart.

Description

  • GEBIET DER ERFINDUNG
  • Beispielhafte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung betreffen eine Überwachung von Motorabgassystemen und insbesondere eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Bestimmung des Wirkungsgrads der Umwandlung von NO zu NO2 eines Oxidationskatalysators (DOC) in dem Motorabgasstrom.
  • HINTERGRUND
  • Es ist erhebliches Interesse auf die Reduzierung gewisser Bestandteile im Abgas von Verbrennungsmotoren gerichtet worden. In jüngster Zeit ist der Fokus auf Dieselmotoren gerichtet worden. Dieselmotorabgas enthält typischerweise gasförmige Emissionen, wie Kohlendioxid (”CO2”), Wasserdampf (”H2O”), nicht verbrannte Kohlenwasserstoffe (”HC”), Kohlenmonoxid (”CO”) und Stickoxide (”NOx”), die NO und NO2 aufweisen, zusammen mit Materialien mit fester und/oder flüssiger kondensierter Phase, die als Partikel bezeichnet werden. Die Behandlung von Dieselmotorabgas kann verschiedene katalytische Vorrichtungen betreffen, die einen oder mehrere Katalysatoren besitzen, die auf einem Substrat angeordnet sind, um die Niveaus regulierter Bestandteile in dem Dieselabgas zu reduzieren. Beispielsweise können Dieselabgasbehandlungssysteme einen Oxidationskatalysator, der auch als ein Dieseloxidationskatalysator (”DOC” von engl.: ”diesel oxidation catalyst”) bekannt ist, um HC und CO in CO2 und Wasser umzuwandeln, einen Katalysator für die Reduzierung von NOx und einen Partikelfilter, der auch als ein Dieselpartikelfilter (”DPF”) bekannt ist, zur Entfernung von Partikeln aufweisen.
  • Eine Dieselabgasbehandlungstechnologie von besonderem Interesse ist die Verwendung eines Katalysators für selektive katalytische Reduktion (”SCR” von engl.: ”selective catalytic reduction”) für die Reduzierung von NOx. Diese Technologie betrifft die katalytisch unterstützte Reduzierung von NOx zu Stickstoff und Sauerstoff durch Ammoniak oder eine Ammoniakquelle, wie Harnstoff. Der Wirkungsgrad dieser Reduzierungsreduktion wird signifikant durch das Verhältnis von NO2:NOx in dem Abgasstrom, der in den SCR-Katalysator eintritt, beeinflusst. Der Einfluss dieses Verhältnisses auf den SCR-Wirkungsgrad ist insbesondere bei geringeren Betriebstemperaturen (z. B. < 300°C) ausgeprägt. Für einen typischen Zeolith basierten SCR-Katalysator beträgt das Soll-NO2:NOx-Verhältnis etwa 0,5, was für eine schnelle SCR-Reaktion erforderlich ist. Abgas, das von einem Motor kommt, weist jedoch oftmals ein weniger ideales NO2:NOx-Verhältnis von weniger als 0,2 auf. Glücklicherweise ist eine DOC-Vorrichtung, die oftmals stromaufwärts eines SCR-Reaktors in Dieselabgasbehandlungssystemen angeordnet ist, in der Lage, NO zu NO2 umzuwandeln, sodass das Verhältnis von NO2:NOx in dem in den SCR-Reaktor eintretenden Abgasstrom sich enger an das Sollverhältnis annähern kann.
  • Ein Problem jedoch, sich auf eine DOC-Vorrichtung zu verlassen, um NO zu NO2 umzuwandeln, um das NO:NO2-Verhältnis in dem in die SCR-Vorrichtung eintretenden Abgasstrom zu steigern, besteh darin, dass der Wirkungsgrad der Umwandlung von NO zu NO2 einer DOC-Vorrichtung mit Alterung und/oder Betriebsbedingungen variieren kann. Es wäre daher erwünscht, an Bord eines Fahrzeugs die Fähigkeit zu haben, den Wirkungsgrad der Umwandlung von NO zu NO2 einer DOC-Abgasbehandlungsvorrichtung zu überwachen. Unglücklicherweise sind die meisten NOx-Sensoren nicht in der Lage, zwischen NO und NO2 zu unterscheiden, sodass eine direkte An-Bord-Messung des Wirkungsgrades der Umwandlung von NO zu NO2 des DOC nicht durchführbar ist. Demgemäß ist es erwünscht, ein System und Verfahren zur Messung eines Wirkungsgrades einer DOC-Abgasbehandlungsvorrichtung zum Umwandeln von NO zu NO2 bereitzustellen.
  • ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
  • Bei einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst ein Abgasbehandlungssystem, das in der Lage ist, eine Umwandlung von NO zu NO2 in einem Motorabgasstrom durch einen Oxidationskatalysator während eines Betriebs des Dieselmotors zu bestimmen:
    einen Oxidationskatalysator, der in einem Motorabgasstrom angeordnet ist;
    einen Temperatursensor, der in dem Abgasstrom stromaufwärts des Oxidationskatalysators angeordnet ist;
    einen Temperatursensor, der in dem Abgasstrom stromabwärts des Oxidationskatalysators angeordnet ist; und
    einen Controller, der einen Mikroprozessor in Kommunikation mit dem Temperatursensor, der in dem Abgasstrom stromaufwärts des Oxidationskatalysators angeordnet ist, und mit dem Temperatursensor umfasst, der in dem Abgasstrom stromabwärts des Oxidationskatalysators angeordnet ist,
    und ein Speichermedium, das Anweisungen aufweist, um zu bewirken, dass der Mikroprozessor ein Verfahren implementiert, das umfasst:
    Injizieren von Kohlenwasserstoff-Kraftstoff in den Abgasstrom stromaufwärts des Oxidationskatalysators;
    Messen einer Temperatur des Abgasstroms an der stromaufwärtigen und stromabwärtigen Seite des Oxidationskatalysators;
    Berechnen einer Differenz der Abgasstromtemperatur zwischen der stromaufwärtigen und stromabwärtigen Seite des Oxidationskatalysators; und
    Bestimmen der Umwandlung von NO zu NO2 durch den Oxidationskatalysator aus der Differenz der Abgasstromtemperatur auf Grundlage eines vorbestimmten Korrelationsprofils zwischen den Temperaturen an der stromaufwärtigen und stromabwärtigen Seite des Oxidationskatalysators und der Umwandlung von NO zu NO2.
  • Bei einer anderen beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst ein Verfahren zur Bestimmung der Umwandlung von NO zu NO2 in einem Motorabgasstrom durch einen Oxidationskatalysator während des Betriebs des Motors die Schritte:
    Injizieren von Kohlenwasserstoffkraftstoff in den Abgasstrom stromaufwärts des Oxidationskatalysators;
    Messen einer Temperatur des Abgasstroms an der stromaufwärtigen und stromabwärtigen Seite des Oxidationskatalysators;
    Berechnen einer Differenz der Abgasstromtemperatur zwischen der stromaufwärtigen und stromabwärtigen Seite des Oxidationskatalysators; und
    Bestimmen einer Umwandlung von NO zu NO2 durch den Oxidationskatalysator aus der Differenz der Abgasstromtemperatur auf Grundlage eines vorbestimmten Korrelationsprofils zwischen den Temperaturen an der stromaufwärtigen und stromabwärtigen Seite des Oxidationskatalysators und der Umwandlung von NO zu NO2.
  • Die obigen Merkmale und Vorteile und andere Merkmale und Vorteile der Erfindung werden aus der folgenden detaillierten Beschreibung der Erfindung in Verbindung mit den begleitenden Zeichnungen leicht offensichtlich.
  • KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • Andere Aufgaben, Merkmale, Vorteile und Einzelheiten werden nur beispielhaft in der folgenden detaillierten Beschreibung der Ausführungsformen offensichtlich, wobei die detaillierte Beschreibung Bezug auf die Zeichnungen nimmt, in welchen:
  • 1 eine schematische Ansicht eines Abgasbehandlungssystems gemäß beispielhafter Ausführungsformen der Erfindung ist;
  • 2A ein Graph ist, der eine prozentuale Umwandlung von NO zu NO2 in einem Oxidationskatalysator als eine Funktion der Betriebstemperaturdifferenz zwischen den Einlass- und Auslasstemperaturen des Oxidationskatalysators zeigt;
  • 2B ein Graph ist, der eine Kohlenwasserstoffumwandlung in einem Oxidationskatalysator als eine Funktion der Betriebstemperaturdifferenz zwischen den Einlass- und Auslasstemperaturen des Oxidationskatalysators zeigt; und
  • 3 ein Blockdiagramm ist, das ein Verfahren zur Bestimmung der Umwandlung von NO zu NO2 in einem Oxidationskatalysator gemäß beispielhafter Ausführungsformen der Erfindung darstellt.
  • 4 ist ein Blockdiagramm, das ein Verfahren zum Bestimmen der Umwandlung von NO zu NO2 in einem Oxidationskatalysator in Übereinstimmung mit einer Partikelfilter-(DPF-)Regeneration gemäß beispielhafter Ausführungsformen der Erfindung zeigt.
  • BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSFORMEN
  • Nun Bezug nehmend auf 1 ist eine beispielhafte Ausführungsform der Erfindung auf ein Abgasbehandlungssystem 10 zur Reduzierung regulierter Komponenten des Motorabgases von einem Verbrennungsmotor, wie einem Dieselmotor 12, gerichtet. Das System weist eine Abgasleitung 13 auf, die Abgas von dem Dieselmotor 12 sammelt und dieses an die Behandlungsvorrichtungen in dem System transportiert, wie einen Oxidationskatalysator 14, einen SCR-Katalysator 16 und einen Partikelfilter 18. Der Temperatursensor 22 misst die Oxidationskatalysatoreinlasstemperatur durch Messen der Temperatur des Abgasstromes an dem Einlass zu dem Oxidationskatalysator 14. Der Temperatursensor 24 misst die Oxidationskatalysatorauslasstemperatur durch Messen der Temperatur des Abgasstromes an dem Auslass von dem Oxidationskatalysator 14. Der Temperatursensor 26 misst die Abgasstromtemperatur stromabwärts des SCR-Katalysators 16, und der Temperatursensor 28 misst die Abgasstromtemperatur stromabwärts des Partikelfilters 18. Andere Sensoren (nicht gezeigt), wie zusätzliche Temperatursensoren, Sauerstoffsensoren, Ammoniaksensoren und dergleichen, können an verschiedenen Positionen in dem Abgasbehandlungssystem integriert sein, wie es in der Technik bekannt ist.
  • Die Kraftstoffquelle 36 ist mit dem Kraftstoffinjektor 38 zur Injektion von Kraftstoff in den Motorabgasstrom stromaufwärts des Oxidationskatalysators 14 verbunden. Bei dieser beispielhaften Ausführungsform ist der Kraftstoffinjektor 38 so gezeigt, dass er in dem Abgasstrom stromabwärts des Motors 12 positioniert ist, was vom Konzept her die Injektion von Kraftstoff in den Abgasstrom repräsentiert, was auch als ”Nachinjektion” bekannt ist. Bei anderen beispielhaften Ausführungsformen, wie es in der Technik üblicherweise praktiziert wird, kann eine Nachinjektion mit Kraftstoffinjektoren ausgeführt werden, die Kraftstoff in die Motorzylinder zur Verbrennung durch Modifikation der zeitlichen Steuerung der Kraftstoffinjektion injizieren, um Kraftstoff in die Motorzylinder während ihres Abgashubes zu injizieren, wodurch der Bedarf nach einem separaten stromabwärtigen Kraftstoffinjektor 38 beseitigt wird.
  • Die Reduktionsmittelquelle 34 ist mit dem Reduktionsmittelinjektor 32 zur Injektion von Reduktionsmittel in den Motorabgasstrom stromaufwärts des SCR-Katalysators 16 verbunden, um die Wirksamkeit des SCR-Katalysators bei der Reduzierung von NOx-Emissionen zu steigern. Das Reduktionsmittel kann ein beliebiges bekanntes Reduktionsmittel aufweisen, wie Ammoniak oder Harnstoff. Harnstoff wird üblicherweise als ein Reduktionsmittel verwendet, das für Schemata zur SCR-Behandlung von Kraftfahrzeugabgas verwendet ist, und wird auch von der US EPA als ein Dieselabgasfluid (DEF) bezeichnet.
  • Das Steuermodul 30 empfängt Eingänge von Temperatursensoren 22, 24, 26 und 28 und kommuniziert Ausgangseinstellungen an den Kraftstoffinjektor 38 und den Reduktionsmittelinjektor 32. Das Steuermodul 30 empfängt auch Eingangsdaten und kommuniziert Ausgangseinstellungen an verschiedene Komponenten in dem Motor 12 wie auch andere Sensoren und Vorrichtungen an anderen an Bord befindlichen Fahrzeugsystemen. Das Steuermodul 30 kann ein beliebiger bekannter Typ von Steuermodul sein, wie ein Mikroprozessor, der mit einem Speichermedium gekoppelt ist, das Daten und Anweisungen zur Steuerung des Systems 10 und zur Ausführung von Verfahren gemäß beispielhafter Ausführungsformen der Erfindung enthält.
  • Gemäß beispielhafter Ausführungsformen der Erfindung diagnostiziert ein Steuermodul 30 einen Wirkungsgrad der Umwandlung von NO zu NO2 des Oxidationskatalysators 14, das seinerseits nützliche Information bezüglich des Wirkungsgrads des SCR bei der Reduzierung von NOx-Emissionen bereitstellen und Motorbetriebsparameter für eine effektive Abgaserwärmung und entsprechende Optimierung einer Dosierrate von Harnstofflösung (DEF) steuern kann. Dabei verlässt sich das Steuermodul 30 auf eine Beziehung zwischen der Temperaturdifferenz von dem Einlass zu dem Auslass des Oxidationskatalysators während Perioden eines Hochtemperaturbetriebs. Ein derartiger Hochtemperaturbetrieb des Oxidationskatalysators kann während einer Nachinjektion von Kraftstoff in den Abgasstrom stattfinden, wie während eines Regenerationszyklus für den Partikelfilter.
  • Eine geschätzte Beziehung zwischen der Differenz (ΔT) der Einlass/Auslasstemperatur des Oxidationskatalysators kann durch Bezugnahme auf die 2A und 2B gesehen werden, die die Umwandlung von NO und NO2 und Kohlenwasserstoffumwandlung als eine Funktion der Auslasstemperatur für einen Oxidationskatalysator auftragen, der einer simulierten beschleunigten Alterung durch Oxidation eines kohlenwasserstoffhaltigen Zustrom, um 4000 (4K) Meilen an Regenerationszyklus, 120.000 (120K) Meilen an Regenerationszyklus zu modellieren, und einer Schwellenalterung (in den 2A und 2B als > 120K Meilen festgestellt) ausgesetzt worden ist, wo der Katalysator einer simulierten Alterung ausgesetzt worden ist, die ausreichend ist, um zu bewirken, dass dieser beim Erfüllen von Leistungsspezifikationen versagt. Es sei angemerkt, dass für eine relativ konstante Einlasstemperatur die Auslasstemperatur zu dem ΔT invers zugeordnet ist (z. B. höhere Auslasstemperaturen bedeuten ein kleineres ΔT, und geringere Auslasstemperaturen bedeuten ein größeres ΔT). 2A zeigt einen Wirkungsgrad der Umwandlung von NO zu NO2 als eine Funktion der Auslasstemperatur (und somit als eine Funktion von ΔT) bei den verschiedenen simulierten Alterungsniveaus, wodurch das Verhältnis von NO2:NOx beeinflusst wird. 2B zeigt eine Kohlenwasserstoffumwandlung als eine Funktion der Auslasstemperatur bei den verschiedenen simulierten Alterungsniveaus und zeigt, dass für einen gegebenen Betrag an Kohlenwasserstoffumwandlung ΔT mit der Alterung abfällt, wodurch die Gesamtniveaus von NO2 und NOx in dem Abgasstrom beeinflusst werden. Selbstverständlich hängt die tatsächliche Beziehung zwischen der Einlass/Auslasstemperaturdifferenz während des Betriebs eines bestimmten Motors und Abgassystems von der spezifischen Konstruktion und spezifischen Betriebsparametern des bestimmten Motors und Oxidationskatalysators ab, jedoch können diese leicht bestimmt und in ein Vorhersagemodell aufgrund experimenteller Daten umgewandelt werden, die für ein Motor/Abgassystem erhalten werden.
  • Nun Bezug nehmend auf 3 ist ein Flussdiagramm 100, das Abschnitte eines Steueralgorithmus gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der Erfindung veranschaulicht, zur Ausführung von Diagnose veranschaulicht, um den Wirkungsgrad der Umwandlung von NO zu NO2 eines Oxidationskatalysators zu bestimmen. Bei dieser beispielhaften Ausführungsform ist der Steueralgorithmus 100 als das Ergebnis einer über das elektronische Steuermodul (”ECM”) ausgelösten Diagnose während des Betriebs eines Fahrzeugs implementiert, wobei in diesem Fall der Algorithmus bei Schritt 101 prüft, ob Bedingungen existieren, um die Auslösung der Diagnoseroutine zu bewirken, um den Wirkungsgrad der Umwandlung von NO zu NO2 des Oxidationskatalysators zu bestimmen. Derartige Bedingungen können abhängig von der jeweiligen Konstruktion und von Betriebsparametern des Motors und seines Abgassystems variieren und können beispielsweise das Durchlaufen der akkumulierten Zeit des Motorbetriebs, geeignete DOC-Einlasstemperaturen, unnormale Sensorablesungen, wie eine unerwartete Konzentration von Ammoniak in dem Abgasstrom stromabwärts des SCR-Katalysators, oder andere Faktoren aufweisen, wie es dem Fachmann bekannt ist.
  • Der Algorithmus-Logikpfad bewegt sich dann zu dem Entscheidungsknoten 102, wo der Algorithmus beurteilt, ob Bedingungen zum Fortfahren mit der Diagnose erfüllt sind. Wenn die Bedingungen nicht erfüllt sind, kehrt der Logikpfad entlang Pfad 104 zurück zu Kasten 101. Wenn die Bedingungen erfüllt sind, fährt der Logikpfad entlang Pfad 106 mit Kasten 108 fort, was für den Beginn der Nachkraftstoffinjektion sorgt, und startet auch einen Zeitgeber und/oder eine Kraftstoffströmungsüberwachungseinrichtung.
  • Von Kasten 108 fährt der Logikpfad mit Kasten 110 fort, der eine Überwachung des thermischen Ansprechprofils des Oxidationskatalysators (d. h. Einlass- und Auslasstemperaturen) zusammen mit irgendwelchen anderen Daten bereitstellt, die zur Bestimmung des Wirkungsgrades der Umwandlung von NO zu NO2 des Oxidationskatalysators erforderlich sind, einschließlich, jedoch nicht darauf beschränkt, Alterungsinformation an dem Katalysator (z. B. kumulative Betriebsstunden und/oder kumulative Betriebsstunden während der Nachinjektion), Abgasdurchfluss und Nachinjektionskraftstoffmenge.
  • Von Kasten 110 fährt der Logikpfad zu Entscheidungsknoten 112 fort, der abfragt, ob ausreichend Zeit verstrichen ist und/oder eine Nachinjektionskraftstofflieferung stattgefunden hat, seit der Zeitgeber und/oder die Kraftstofflieferüberwachungseinrichtung bei Kasten 108 gestartet wurde, um ein vorbestimmtes Schwellenniveau zu erfüllen, um den Wirkungsgrad der Umwandlung von NO zu NO2 des Oxidationskatalysators zu modellieren. Wenn das/die Schwellenniveau(s) erfüllt worden sind, folgt der Logikpfad dem Pfad 114 zu Kasten 118, wo das Modellieren des Wirkungsgrades der Umwandlung von NO zu NO2 des Oxidationskatalysators ausgeführt wird. Wie oben diskutiert ist, basiert diese Modellierung auf der Änderung der Temperatur über den Oxidationskatalysator; wie die Änderung der Temperatur jedoch in den Umwandlungswirkungsgrad umgewandelt wird, kann von anderen Faktoren abhängig sein, einschließlich, jedoch nicht darauf beschränkt, dem Alter des Katalysators, dem Abgasdurchfluss, der Nachkraftstoffinjektionsmenge oder -durchfluss, der Oxidationskatalysatoreinlasstemperatur und/oder der Oxidationskatalysatorauslasstemperatur. Die Umwandlung kann durch Bezugnahme durch den Mikroprozessor auf ein Datenkennfeld ausgeführt werden, das aus mehreren Sätzen von Nachschlagetabellen der Temperaturänderung gegenüber dem Umwandlungswirkungsgrad bestehen kann, wobei die Auswahl dessen, welche Nachschlagetabelle verwendet wird, auf einen oder mehreren der oben beschriebenen Datensätze basiert (z. B. Katalysatoralterung, etc.). Nach Ausführung und Bericht des Wirkungsgrads der Umwandlung von NO zu NO2 des Oxidationskatalysators an die Systemsteuerung kehrt der Logikpfad zurück zu Kasten 101, um das nächste Auslösen der Diagnose abzuwarten.
  • Wenn bei Entscheidungsknoten 112 die Schwellenniveaus der Zeit und/oder die Nachinjektionskraftstofflieferung nicht erfüllt worden sind, folgt der Logikpfad dem Pfad 116 zu dem Entscheidungsknoten 120, wo der Controller prüft, ob eine Systemumgehungsanweisung empfangen worden ist, um die Diagnose der NO2-Umwandlung zu beenden. Derartige Anweisungen zur Beendigung der Systemumgehung können auf einer Anzahl von Faktoren basieren, wie wenn das Fahrzeug eine vorbestimmte Grenze eines Motorleerlaufs überschreitet, während sich das Fahrzeug nicht bewegt, was die Außenumgebung benachbart der Abgassystemkomponenten unerwünscht hohen Temperaturen aussetzen kann. Wenn keine Anweisung zur Beendigung der Systemumgehung empfangen worden ist, kehrt der Logikpfad zurück entlang Pfad 124 zu Kasten 110 zur fortgesetzten Überwachung des Profils des thermischen Ansprechens des Oxidationskatalysators. Wenn eine Anweisung zur Beendigung einer Systemumgehung empfangen worden ist, wird die Kraftstoffnachinjektion zusammen mit der Diagnoseroutine beendet, und der Logikpfad kehrt zurück entlang Pfad 122 zu Kasten 101, um das nächste Auslösen der Diagnose abzuwarten.
  • Bei einer beispielhaften Ausführungsform der Erfindung kann das Auslösen der Diagnose des Wirkungsgrades der Umwandlung von NO zu NO2 mit einem Regenerationszyklus des Partikelfilters (DPF) zusammenfallen, der ebenfalls eine Nachkraftstoffinjektion verwendet, um Abgastemperaturen zu erhöhen. Nun Bezug nehmend auf 4 ist ein Flussdiagramm 200, das Abschnitte eines Steueralgorithmus gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der Erfindung zeigt, zur Ausführung von Diagnose veranschaulicht, um den Wirkungsgrad der Umwandlung von NO zu NO2 eines Oxidationskatalysators in Verbindung mit einem Partikelfilterregenerationszyklus zu bestimmen. Bei dieser beispielhaften Ausführungsform ist der Steueralgorithmus 200 als das Ergebnis eines über elektronisches Steuermodul (”ECM”) ausgelöste Partikelfilterregeneration während des Betriebs eines Fahrzeugs implementiert, wobei in diesem Fall der Algorithmus bei Schritt 250 prüft, ob Bedingungen vorhanden sind, um ein Auslösen einer Partikelfilterregeneration zu bewirken. Derartige Bedingungen können abhängig von der jeweiligen Konstruktion und den jeweiligen Betriebsparametern des Motors und seines Abgassystems variieren und können beispielsweise den Durchgang einer Periode an akkumulierter Zeit an Motorbetrieb, unnormale Sensorablesungen, wie die Temperatur oder die Abgasströmung stromabwärts des Partikelfilters, oder andere Faktoren aufweisen, wie es dem Fachmann bekannt ist.
  • Der Algorithmuslogikpfad bewegt sich dann zu Entscheidungsknoten 252, wo der Algorithmus bewertet, ob Bedingungen zum Fortfahren mit der Diagnose erfüllt sind. Wenn die Bedingungen nicht erfüllt sind, kehrt der Logikpfad entlang Pfad 256 zurück zu Kasten 250. Wenn die Bedingungen erfüllt sind, fährt der Logikpfad entlang Pfad 254 zu Kasten 258 fort, was für den Beginn der Kraftstoffnachinjektion sorgt, und startet auch einen Zeitgeber und/oder eine Kraftstoffströmungsüberwachungseinrichtung.
  • Von Kasten 258 fährt der Logikpfad zu Kasten 260 fort, was für eine Überwachung des Profils des thermischen Ansprechens des Oxidationskatalysators (d. h. Einlass- und Auslasstemperaturen) zusammen mit anderen Daten sorgt, die zur Bestimmung des Wirkungsgrads der Umwandlung von NO zu NO2 des Oxidationskatalysators erforderlich sind, einschließlich, jedoch nicht darauf beschränkt, Alterungsinformation an dem Katalysator (z. B. kumulative Betriebsstunden und/oder kumulative Betriebsstunden während der Nachinjektion), Abgasdurchfluss und Nachinjektionskraftstoffmenge.
  • Von Kasten 260 fährt der Logikpfad zu Entscheidungsknoten 262 fort, der abfragt, ob eine Systemumgehungsanweisung empfangen worden ist, um den Partikelfilterregenerationszyklus zu beenden. Derartige Anweisungen zur Beendigung einer Systemumgehung können auf einer Anzahl von Faktoren basieren, wie wenn das Fahrzeug eine vorbestimmte Grenze an Motorleerlauf überschreitet, während sich das Fahrzeug nicht bewegt, was die Außenumgebung benachbart den Abgassystemkomponenten unerwünscht hohen Temperaturen aussetzen kann.
  • Wenn eine Anweisung zur Beendigung einer Systemumgehung empfangen worden ist, wird die Kraftstoffnachinjektion zusammen mit der Diagnoseroutine beendet, und der Logikpfad fährt entlang Pfad 264 mit Entscheidungsknoten 268 fort, wo der Controller abfragt, ob ausreichend Zeit war und/oder eine Nachkraftstoffinjektionslieferung stattgefunden hat, seit der Zeitgeber und/oder die Kraftstofflieferüberwachungseinrichtung bei Kasten 258 gestartet wurden, um ein vorbestimmtes Schwellenniveau zu erfüllen, um den Wirkungsgrad der Umwandlung von NO zu NO2 des Oxidationskatalysators zu modellieren. Wenn eine Anweisung zur Beendigung einer Systemumgehung nicht empfangen worden ist, wird die Kraftstoffnachinjektion beibehalten, und der Logikpfad fährt entlang Pfad 266 zu Entscheidungsknoten 276 fort, wo der Controller abfragt, ob ausreichend Zeit vorhanden war und/oder eine Nachkraftstoffinjektionslieferung stattgefunden hat, seit der Zeitgeber und/oder die Kraftstofflieferüberwachungseinrichtung bei Kasten 258 gestartet wurde, um ein vorbestimmtes Schwellenniveau zu erfüllen, um den Wirkungsgrad der Umwandlung von NO zu NO2 des Oxidationskatalysators zu modellieren.
  • Wenn das/die Schwellenniveau(s) bei Entscheidungsknoten 268 nicht erfüllt worden sind, kehrt der Logikpfad zurück entlang Pfad 272 zu Kasten 250, um das nächste Auslösen eines Partikelfilterregenerationszyklus abzuwarten. Wenn die Schwellenniveaus bei Entscheidungsknoten 276 nicht erfüllt worden sind, kehrt der Logikpfad entlang Pfad 280 zurück, um eine Überwachung des Profils des thermischen Ansprechens des Oxidationskatalysators fortzusetzen.
  • Wenn das/die Schwellenniveau(s) in einem der Entscheidungsknoten 268 oder 276 erfüllt worden sind, folgt der Logikpfad dem Pfad 270 oder Pfad 278 zu Kasten 274, wo das Modellieren des Wirkungsgrads der Umwandlung von NO zu NO2 des Oxidationskatalysators ausgeführt wird. Wie oben diskutiert ist, basiert diese Modellierung auf der Änderung der Temperatur über den Oxidationskatalysator, wie die Änderung der Temperatur jedoch in den Umwandlungswirkungsgrad umgewandelt wird, kann von anderen Faktoren abhängen, einschließlich, jedoch nicht darauf beschränkt, dem Alter des Katalysators, dem Abgasdurchfluss, der Nachinjektionskraftstoffmenge oder -durchfluss, der Oxidationskatalysatoreinlasstemperatur und/oder der Oxidationskatalysatorauslasstemperatur. Die Umwandlung kann dadurch ausgeführt werden, dass der Mikroprozessor auf ein Datenkennfeld Bezug nimmt, das aus mehreren Sätzen von Nachschlagetabellen der Temperaturänderung gegenüber dem Umwandlungswirkungsgrad besteht, wobei die Auswahl, welche Nachschlagetabelle verwendet wird, auf einem oder mehreren der oben beschriebenen Datensätze (z. B. Katalysatoralter, etc.) basiert. Nach Ausführen und Berichten des Wirkungsgrads der Umwandlung von NO zu NO2 des Oxidationskatalysators an die Systemsteuerung fährt der Logikpfad zurück zu Kasten 250, um eine Auslösung der nächsten Partikelfilterregeneration abzuwarten.
  • Während die Erfindung unter Bezugnahme auf beispielhafte Ausführungsformen beschrieben worden ist, sei dem Fachmann zu verstehen, dass verschiedene Änderungen durchgeführt und äquivalente Gegenelemente derselben ohne Abweichung von dem Schutzumfang der Erfindung ersetzt werden können. Zusätzlich können viele Modifikationen derart ausgebildet werden, um eine bestimmte Situation oder ein bestimmtes Material an die Lehren der Erfindung anzupassen, ohne von dem wesentlichen Schutzumfang derselben abzuweichen. Daher ist es beabsichtigt, dass die Erfindung nicht auf die bestimmten Ausführungsformen, die offenbart sind, beschränkt ist, sondern dass die Erfindung alle Ausführungsformen umschließt, die in den Schutzumfang der vorliegenden Anmeldung fallen.

Claims (10)

  1. Motorabgasbehandlungssystem, das fluidtechnisch mit einem Verbrennungsmotor gekoppelt ist, umfassend: einen Oxidationskatalysator, der in einem Motorabgasstrom angeordnet ist; einen Kohlenwasserstoffinjektor, der stromaufwärts des Oxidationskatalysators angeordnet ist; einen Temperatursensor, der in dem Abgasstrom stromaufwärts des Oxidationskatalysators angeordnet ist; einen Temperatursensor, der in dem Abgasstrom stromabwärts des Oxidationskatalysators angeordnet ist; und einen Controller in Kommunikation mit dem Temperatursensor, der in dem Abgasstrom stromaufwärts des Oxidationskatalysators angeordnet ist, mit dem Temperatursensor, der in dem Abgasstrom stromabwärts des Oxidationskatalysators angeordnet ist, und mit dem Kohlenwasserstoffinjektor, wobei der Controller derart konfiguriert ist, um: Kohlenwasserstoff-Kraftstoff in den Abgasstrom stromaufwärts des Oxidationskatalysators zu injizieren; eine Temperatur des Abgasstroms an der stromaufwärtigen und stromabwärtigen Seite des Oxidationskatalysators zu messen; eine Differenz der Abgasstromtemperatur zwischen der stromaufwärtigen und stromabwärtigen Seite des Oxidationskatalysators zu berechnen; und eine Umwandlung von NO zu NO2 durch den Oxidationskatalysator aus der Differenz der Abgasstromtemperatur auf Grundlage eines vorbestimmten Korrelationsprofils zwischen den Temperaturen an der stromaufwärtigen und stromabwärtigen Seite des Oxidationskatalysators und der Umwandlung von NO zu NO2 zu bestimmen.
  2. System nach Anspruch 1, wobei das Speichermedium ferner ein Kennfeld von Abgasstromtemperaturwerten an stromaufwärtigen und stromabwärtigen Seiten des Oxidationskatalysators und von Werten der Umwandlung von NO zu NO2 umfasst.
  3. System nach Anspruch 1, wobei das Speichermedium ferner Anweisungen zur Berechnung von Werten der Umwandlung von NO zu NO2 auf Grundlage einer mathematischen Beziehung zwischen Abgasstromtemperaturwerten an stromaufwärtigen und stromabwärtigen Seiten des Oxidationskatalysators umfasst.
  4. System nach Anspruch 1, wobei das vorbestimmte Korrelationsprofil zwischen den Temperaturen an den stromaufwärtigen und stromabwärtigen Seiten des Oxidationskatalysators und der Umwandlung von NO zu NO2 ein vorbestimmtes Korrelationsprofil auf Grundlage eines oder mehrerer Faktoren ist, die die Differenz der Temperaturen zwischen der stromaufwärtigen und stromabwärtigen Seite des Oxidationskatalysators aufweisen.
  5. System nach Anspruch 1, ferner mit einer Reduktionsmittelquelle, einem SCR-Katalysator und einem Partikelfilter, der stromabwärts des Oxidationskatalysators angeordnet ist.
  6. System nach Anspruch 1, wobei der Kohlenwasserstoffinjektor in Fluidkommunikation mit dem Abgasstrom stromabwärts des Motors und stromaufwärts des Oxidationskatalysators angeordnet ist.
  7. System nach Anspruch 1, wobei der Verbrennungsmotor einen Verbrennungszylinder mit einem darin angeordneten Kohlenwasserstoffinjektor aufweist, und der Controller ferner derart konfiguriert ist, eine zeitliche Steuerung der Kraftstoffinjektion zur Injektion von Kraftstoff in den Verbrennungszylinder während eines Verbrennungszylinderabgastaktes zusätzlich zu einer Injektion von Kraftstoff in den Zylinder zur Verbrennung zu modifizieren.
  8. Verfahren zur Bestimmung der Umwandlung von NO zu NO2 in einem Abgasstrom eines Verbrennungsmotors, der durch einen Oxidationskatalysator während eines Betriebs des Motors behandelt wird, umfassend: Injizieren von Kohlenwasserstoffkraftstoff in den Abgasstrom stromaufwärts des Oxidationskatalysators; Messen einer Temperatur des Abgasstroms an der stromaufwärtigen und stromabwärtigen Seite des Oxidationskatalysators; Berechnen einer Differenz der Abgasstromtemperatur zwischen der stromaufwärtigen und stromabwärtigen Seite des Oxidationskatalysators; und Bestimmen einer Umwandlung von NO zu NO2 durch den Oxidationskatalysator aus der Differenz der Abgasstromtemperatur auf Grundlage eines vorbestimmten Korrelationsprofils zwischen den Temperaturen an der stromaufwärtigen und stromabwärtigen Seite des Oxidationskatalysators und der Umwandlung von NO zu NO2.
  9. Verfahren nach Anspruch 11, wobei der Kohlenwasserstoffkraftstoff in den Abgasstrom durch einen Kohlenwasserstoffkraftstoffinjektor injiziert wird, der in Fluidkommunikation mit dem Abgasstrom stromabwärts des Motors und stromaufwärts des Oxidationskatalysators angeordnet ist.
  10. Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Verbrennungsmotor einen Verbrennungszylinder aufweist und der Kohlenwasserstoffkraftstoff in den Abgasstrom durch einen Kohlenwasserstoffkraftstoffinjektor injiziert wird, der in dem Verbrennungszylinder angeordnet ist, wobei das Verfahren ferner ein Modifizieren einer zeitlichen Steuerung der Kraftstoffinjektion zur Injektion von Kraftstoff in einen Verbrennungszylinder während eines Verbrennungszylinderabgashubes zusätzlich zu einer Injektion von Kraftstoff in den Zylinder zur Verbrennung umfasst. und stromabwärtige Seiten des Oxidationskatalysators und Umwandlung von NO zu NO2.
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