DE102012215172A1 - Method for monitoring oxidation catalyst of selective catalytic reduction system for vehicle diesel engine, involves determining catalyst improper operation when difference between oxygen levels is smaller than predefined level - Google Patents
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Abstract
Description
TECHNISCHES GEBIETTECHNICAL AREA
Die Erfindung betrifft allgemein ein Abgasbehandlungssystem und insbesondere ein Verfahren zum Überwachen eines Oxidationskatalysators des Abgasbehandlungssystems, um zu bestimmen, ob der Oxidationskatalysator unsachgemäß funktioniert.The invention relates generally to an exhaust treatment system, and more particularly to a method for monitoring an oxidation catalyst of the exhaust treatment system to determine whether the oxidation catalyst is operating improperly.
HINTERGRUNDBACKGROUND
Abgasbehandlungssysteme für Dieselmotoren können einen Dieseloxidationskatalysator zur Behandlung einer Abgasströmung von dem Motor aufweisen. Der Dieseloxidationskatalysator ist eine Durchströmvorrichtung, die aus einem Kanister besteht, der ein Substrat oder eine wabenartige Struktur enthält. Das Substrat besitzt eine große Oberfläche, die mit einer aktiven Katalysatorschicht beschichtet ist. Wenn die Abgase die aktive Katalysatorschicht durchlaufen, werden Kohlenmonoxid, gasförmige Kohlenwasserstoffe und flüssige Kohlenwasserstoffpartikel, d. h. nicht verbrannter Kraftstoff und/oder Öl, oxidiert, wodurch schädliche Emissionen reduziert werden.Exhaust gas treatment systems for diesel engines may include a diesel oxidation catalyst for treating exhaust gas flow from the engine. The diesel oxidation catalyst is a flow device consisting of a canister containing a substrate or a honeycomb structure. The substrate has a large surface coated with an active catalyst layer. As the exhaust gases pass through the active catalyst layer, carbon monoxide, gaseous hydrocarbons and liquid hydrocarbon particles, i. H. unburned fuel and / or oil, oxidizes, thereby reducing harmful emissions.
Damit jedoch die aktive Katalysatorschicht das Kohlenmonoxid, die gasförmigen Kohlenwasserstoffe und die flüssigen Kohlenwasserstoffpartikel oxidiert, muss sich die aktive Katalysatorschicht bei oder oberhalb einer Anspringtemperatur befinden. Oftmals werden, sobald die aktive Katalysatorschicht die Anspringtemperatur erreicht, zusätzliche Kohlenwasserstoffe in die Abgasströmung durch entweder späte Nachkraftstoffeinspritzung oder eine Kohlenwasserstoffeinspritzeinrichtung eingespritzt. Die zusätzlichen Kohlenwasserstoffe, die in die Abgasströmung eingespritzt werden, können gezündet werden, um die Abgasströmung weiter zu erwärmen.However, in order for the active catalyst layer to oxidize the carbon monoxide, the gaseous hydrocarbons, and the liquid hydrocarbon particles, the active catalyst layer must be at or above a light-off temperature. Often, once the active catalyst layer reaches the light-off temperature, additional hydrocarbons are injected into the exhaust gas flow by either post-fuel post-injection or a hydrocarbon injector. The additional hydrocarbons injected into the exhaust gas stream may be ignited to further heat the exhaust gas flow.
Fahrzeuge können ein Diagnosesystem aufweisen, um einen potentiellen Ausfall des Oxidationskatalysators zu detektieren. Beispielsweise kann das Diagnosesystem eine Temperatur des Abgases stromaufwärts und stromabwärts des Oxidationskatalysators messen. Falls die Temperatur des Abgases stromabwärts des Oxidationskatalysators signifikant höher (d. h. der ungefähre Temperaturanstieg kann auf Grundlage der Wärmemenge berechnet werden, die von den eingespritzten Kohlenwasserstoffen freigesetzt wird) als die Temperatur des Abgases stromaufwärts des Oxidationskatalysators ist, kann dann ein Steuermodul annehmen, dass die in die Abgasströmung eingespritzten Kohlenwasserstoffe sachgemäß mit dem Oxidationskatalysator oxidieren, wobei eine exotherme Reaktion erzeugt wird, und kann signalisieren, dass der Oxidationskatalysator sachgemäß funktioniert. Falls die Temperatur des Abgases stromabwärts des Oxidationskatalysators gleich oder nur geringfügig höher als die Temperatur des Abgases stromaufwärts des Oxidationskatalysators ist, dann kann das Steuermodul annehmen, dass die in die Abgasströmung eingespritzten Kohlenwasserstoffe unsachgemäß mit dem Oxidationskatalysator oxidieren, wobei keine exotherme Reaktion erzeugt wird, und kann signalisieren, dass der Oxidationskatalysator unsachgemäß funktioniert.Vehicles may include a diagnostic system to detect a potential failure of the oxidation catalyst. For example, the diagnostic system may measure a temperature of the exhaust gas upstream and downstream of the oxidation catalyst. If the temperature of the exhaust gas downstream of the oxidation catalyst is significantly higher (ie, the approximate temperature rise can be calculated based on the amount of heat released from the injected hydrocarbons) than the temperature of the exhaust gas upstream of the oxidation catalyst, then a control module may assume that the in oxidize the exhaust gas injected hydrocarbons properly with the oxidation catalyst, wherein an exothermic reaction is generated, and may signal that the oxidation catalyst is functioning properly. If the temperature of the exhaust downstream of the oxidation catalyst is equal to or just slightly higher than the temperature of the exhaust upstream of the oxidation catalyst, then the control module may assume that the hydrocarbons injected into the exhaust flow improperly oxidize with the oxidation catalyst, producing no exothermic reaction, and may signal that the oxidation catalyst is operating improperly.
ZUSAMMENFASSUNGSUMMARY
Es ist ein Verfahren zum Überwachen eines Oxidationskatalysators eines Abgasbehandlungssystems vorgesehen. Das Verfahren umfasst ein Einspritzen von Kraftstoff in eine Abgasströmung, die durch das Abgasbehandlungssystem stromaufwärts des Oxidationskatalysators strömt. Ein Sauerstoffniveau in der Abgasströmung wird stromaufwärts des Oxidationskatalysators gemessen, um ein stromaufwärtiges Sauerstoffniveau zu definieren. Ein Sauerstoffniveau in der Abgasströmung wird stromabwärts des Oxidationskatalysators gemessen, um ein stromabwärtiges Sauerstoffniveau zu definieren. Eine Differenz zwischen dem stromaufwärtigen Sauerstoffniveau und dem stromabwärtigen Sauerstoffniveau wird berechnet. Ein unsachgemäßer Betrieb des Oxidationskatalysators wird festgestellt, wenn die berechnete Differenz zwischen dem stromaufwärtigen Sauerstoffniveau und dem stromabwärtigen Sauerstoffniveau kleiner als eine vordefinierte Sauerstoffniveaugrenze ist.A method is provided for monitoring an oxidation catalyst of an exhaust treatment system. The method includes injecting fuel into an exhaust flow that flows through the exhaust treatment system upstream of the oxidation catalyst. An oxygen level in the exhaust gas flow is measured upstream of the oxidation catalyst to define an upstream oxygen level. An oxygen level in the exhaust gas flow is measured downstream of the oxidation catalyst to define a downstream oxygen level. A difference between the upstream oxygen level and the downstream oxygen level is calculated. Improper operation of the oxidation catalyst is detected when the calculated difference between the upstream oxygen level and the downstream oxygen level is less than a predefined oxygen level limit.
Es ist auch ein Verfahren zum Detektieren eines unsachgemäß funktionierenden Oxidationskatalysators eines Abgasbehandlungssystems vorgesehen. Das Verfahren umfasst ein Einspritzen von Kraftstoff in eine Abgasströmung, die durch das Abgasbehandlungssystem stromaufwärts des Oxidationskatalysators strömt. Ein Sauerstoffniveau in der Abgasströmung wird stromaufwärts des Oxidationskatalysators gemessen, um ein stromaufwärtiges Sauerstoffniveau zu definieren. Ein Sauerstoffniveau in der Abgasströmung wird stromabwärts des Oxidationskatalysators gemessen, um ein stromabwärtiges Sauerstoffniveau zu definieren. Es wird eine prozentuale Differenz zwischen dem stromaufwärtigen Sauerstoffniveau und dem stromabwärtigen Sauerstoffniveau berechnet. Eine Temperatur der Abgasströmung, die durch das Abgasbehandlungssystem strömt, wird stromabwärts des Oxidationskatalysators und stromaufwärts eines Partikelfilters gemessen, um eine stromaufwärtige Abgastemperatur zu definieren. Eine Temperatur der Abgasströmung, die durch das Abgasbehandlungssystem strömt, wird stromabwärts des Partikelfilters gemessen, um eine stromabwärtige Abgastemperatur zu definieren. Eine numerische Differenz zwischen der stromabwärtigen Abgastemperatur und der stromaufwärtigen Abgastemperatur wird berechnet. Ein unsachgemäßer Betrieb des Oxidationskatalysators wird signalisiert, wenn die berechnete Differenz zwischen dem stromaufwärtigen Sauerstoffniveau und dem stromabwärtigen Sauerstoffniveau kleiner als eine vordefinierte Sauerstoffniveaugrenze ist und die berechnete numerische Differenz zwischen der stromabwärtigen Abgastemperatur und der stromaufwärtigen Abgastemperatur größer als eine vordefinierte Temperaturgrenze ist.There is also provided a method of detecting an improperly functioning oxidation catalyst of an exhaust treatment system. The method includes injecting fuel into an exhaust flow that flows through the exhaust treatment system upstream of the oxidation catalyst. An oxygen level in the exhaust gas flow is measured upstream of the oxidation catalyst to define an upstream oxygen level. An oxygen level in the exhaust gas flow is measured downstream of the oxidation catalyst to define a downstream oxygen level. A percentage difference between the upstream oxygen level and the downstream oxygen level is calculated. A temperature of the exhaust gas flow passing through the exhaust treatment system is measured downstream of the oxidation catalyst and upstream of a particulate filter to define an upstream exhaust gas temperature. A temperature of the exhaust gas flow passing through the exhaust treatment system is measured downstream of the particulate filter to define a downstream exhaust gas temperature. A numerical difference between the downstream exhaust gas temperature and the upstream exhaust gas temperature is calculated. Improper operation of the oxidation catalyst will signals when the calculated difference between the upstream oxygen level and the downstream oxygen level is less than a predefined oxygen level limit and the calculated numerical difference between the downstream exhaust temperature and the upstream exhaust temperature is greater than a predefined temperature limit.
Es ist auch ein Abgasbehandlungssystem zum Behandeln einer Abgasströmung von einem Motor eines Fahrzeugs vorgesehen. Das Abgasbehandlungssystem umfasst einen Oxidationskatalysator und einen stromabwärts des Oxidationskatalysators angeordneten Partikelfilter. Ein erster Sauerstoffsensor ist stromaufwärts des Oxidationskatalysators angeordnet, und ein zweiter Sauerstoffsensor ist stromabwärts des Oxidationskatalysators und stromaufwärts des Partikelfilters angeordnet. Ein erster Temperatursensor ist stromabwärts des Oxidationskatalysators und stromaufwärts des Partikelfilters angeordnet, und ein zweiter Temperatursensor ist stromabwärts des Partikelfilters angeordnet. Ein Steuermodul ist mit dem ersten Sauerstoffsensor, dem zweiten Sauerstoffsensor, dem ersten Temperatursensor und dem zweiten Temperatursensor gekoppelt. Das Steuermodul dient dazu, Daten von dem ersten Sauerstoffsensor, die einem gemessenen Sauerstoffniveau stromaufwärts des Oxidationskatalysators zugeordnet sind, zu empfangen und ein stromaufwärtiges Sauerstoffniveau zu definieren. Daten von dem zweiten Sauerstoffsensor, die einem gemessenen Sauerstoffniveau stromabwärts des Oxidationskatalysators zugeordnet sind, werden ebenfalls von dem Steuermodul empfangen und dazu verwendet, ein stromabwärtiges Sauerstoffniveau zu definieren. Das Steuermodul berechnet eine prozentuale Differenz zwischen dem stromaufwärtigen Sauerstoffniveau und dem stromabwärtigen Sauerstoffniveau und bestimmt, ob die berechnete prozentuale Differenz zwischen dem stromaufwärtigen Sauerstoffniveau und dem stromabwärtigen Sauerstoffniveau kleiner als eine vordefinierte Sauerstoffniveaugrenze, gleich der vordefinierten Sauerstoffniveaugrenze oder größer als die vordefinierte Sauerstoffniveaugrenze ist. Das Steuermodul empfängt ferner Daten von dem ersten Temperatursensor, die einer gemessenen Abgastemperatur stromaufwärts des Partikelfilters zugeordnet sind, und definiert eine stromaufwärtige Abgastemperatur. Daten von dem zweiten Temperatursensor, die einer gemessenen Abgastemperatur stromabwärts des Partikelfilters zugeordnet sind, werden ebenfalls von dem Steuermodul empfangen und dazu verwendet, eine stromabwärtige Abgastemperatur zu definieren. Das Steuermodul berechnet eine numerische Differenz zwischen der stromabwärtigen Abgastemperatur und der stromaufwärtigen Abgastemperatur und bestimmt, ob die berechnete numerische Differenz zwischen der stromabwärtigen Abgastemperatur und der stromaufwärtigen Abgastemperatur kleiner als eine vordefinierte Temperaturgrenze, gleich der vordefinierten Temperaturgrenze oder größer als die vordefinierte Temperaturgrenze ist. Das Steuermodul signalisiert, dass der Oxidationskatalysator unsachgemäß funktioniert, wenn die berechnete prozentuale Differenz zwischen dem stromaufwärtigen Sauerstoffniveau und dem stromabwärtigen Sauerstoffniveau kleiner als die vordefinierte Sauerstoffniveaugrenze ist und die berechnete numerische Differenz zwischen der stromabwärtigen Abgastemperatur und der stromaufwärtigen Abgastemperatur größer als die vordefinierte Temperaturgrenze ist.There is also provided an exhaust treatment system for treating an exhaust flow from an engine of a vehicle. The exhaust treatment system includes an oxidation catalyst and a particulate filter disposed downstream of the oxidation catalyst. A first oxygen sensor is disposed upstream of the oxidation catalyst, and a second oxygen sensor is disposed downstream of the oxidation catalyst and upstream of the particulate filter. A first temperature sensor is disposed downstream of the oxidation catalyst and upstream of the particulate filter, and a second temperature sensor is disposed downstream of the particulate filter. A control module is coupled to the first oxygen sensor, the second oxygen sensor, the first temperature sensor, and the second temperature sensor. The control module serves to receive data from the first oxygen sensor associated with a measured oxygen level upstream of the oxidation catalyst and to define an upstream oxygen level. Data from the second oxygen sensor associated with a measured oxygen level downstream of the oxidation catalyst is also received by the control module and used to define a downstream oxygen level. The control module calculates a percentage difference between the upstream oxygen level and the downstream oxygen level and determines whether the calculated percentage difference between the upstream oxygen level and the downstream oxygen level is less than a predefined oxygen level limit equal to the predefined oxygen level limit or greater than the predefined oxygen level limit. The control module further receives data from the first temperature sensor associated with a measured exhaust gas temperature upstream of the particulate filter and defines an upstream exhaust temperature. Data from the second temperature sensor associated with a measured exhaust gas temperature downstream of the particulate filter is also received by the control module and used to define a downstream exhaust gas temperature. The control module calculates a numerical difference between the downstream exhaust temperature and the upstream exhaust temperature and determines whether the calculated numerical difference between the downstream exhaust temperature and the upstream exhaust temperature is less than a predefined temperature limit equal to the predefined temperature limit or greater than the predefined temperature limit. The control module signals that the oxidation catalyst is improperly functioning when the calculated percentage difference between the upstream oxygen level and the downstream oxygen level is less than the predefined oxygen level limit and the calculated numerical difference between the downstream exhaust temperature and the upstream exhaust temperature is greater than the predefined temperature limit.
Demgemäß werden die Sauerstoffniveaus des Abgases stromaufwärts und stromabwärts des Oxidationskatalysators dazu verwendet, um festzustellen, ob der Oxidationskatalysator sachgemäß oder unsachgemäß funktioniert. Falls der Oxidationskatalysator sachgemäß funktioniert, verringert das Verbrennen von Kohlenwasserstoffen, die in das Abgas stromaufwärts des Oxidationskatalysators eingespritzt werden, das Sauerstoffniveau in dem Abgas stromabwärts des Oxidationskatalysators. Demgemäß geben signifikant reduzierte Sauerstoffniveaus stromabwärts von dem Oxidationskatalysator eine sachgemäße Funktion des Oxidationskatalysators an, während ähnliche Sauerstoffniveaus stromaufwärts und stromabwärts des Oxidationskatalysators angeben, dass der Oxidationskatalysator nicht sachgemäß funktioniert.Accordingly, the oxygen levels of the exhaust gas upstream and downstream of the oxidation catalyst are used to determine whether the oxidation catalyst is functioning properly or improperly. If the oxidation catalyst is functioning properly, the combustion of hydrocarbons injected into the exhaust gas upstream of the oxidation catalyst reduces the oxygen level in the exhaust gas downstream of the oxidation catalyst. Accordingly, significantly reduced oxygen levels downstream of the oxidation catalyst indicate proper function of the oxidation catalyst, while similar oxygen levels upstream and downstream of the oxidation catalyst indicate that the oxidation catalyst is not functioning properly.
Die obigen Merkmale und Vorteile wie auch weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden leicht aus der folgenden detaillierten Beschreibung der besten Arten zur Ausführung der Erfindung in Verbindung mit den begleitenden Zeichnungen offensichtlich.The above features and advantages as well as other features and advantages of the present invention will be readily apparent from the following detailed description of the best modes for carrying out the invention when taken in connection with the accompanying drawings.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGENBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS
DETAILLIERTE BESCHREIBUNGDETAILED DESCRIPTION
Dem Fachmann ist bekannt, dass Begriffe, wie ”oberhalb”, ”unterhalb”, ”aufwärts”, ”abwärts”, ”oben”, ”unten” etc. beschreibend für die Figuren verwendet sind und keine Beschränkungen hinsichtlich des Schutzumfangs der Erfindung darstellen, wie durch die angefügten Ansprüche definiert ist.It will be appreciated by those skilled in the art that terms such as "above," "below," "upward," "downward," "above," "below," etc. are used descriptively throughout the figures and are not limitations on the scope of the invention. as defined by the appended claims.
Bezug nehmend auf die Figuren, in denen gleiche Bezugszeichen gleiche Teile über die verschiedenen Ansichten hinweg angeben, ist mit
Das Abgasbehandlungssystem
Der Oxidationskatalysator
Die aktive Katalysatorschicht des Oxidationskatalysators
Der Partikelfilter
Das Abgasbehandlungssystem
Das Abgasbehandlungssystem
Bezug nehmend auf
Ein Sauerstoffniveau in der Abgasströmung wird durch den ersten Sauerstoffsensor
Das Steuermodul
Das Steuermodul
Die vordefinierte Sauerstoffniveaugrenze liegt bevorzugt zwischen dem Bereich von null Prozent (0%) und zehn Prozent (10%) und ist bevorzugter etwa gleich oder größer als drei Prozent (3%) aufgrund der Sensorgenauigkeit. Jedoch sei angemerkt, dass die vordefinierte Sauerstoffniveaugrenze auf einen beliebigen Wert definiert sein kann, einschließlich Werten, die nicht innerhalb des bevorzugten Bereichs, der oben beschrieben ist, liegen, und von der spezifischen Konfiguration und dem spezifischen Betrieb des Abgasbehandlungssystems
Wenn das Steuermodul
Eine Temperatur der Abgasströmung wird durch den ersten Temperatursensor
Das Steuermodul
Das Steuermodul
Die vordefinierte Temperaturgrenze ist der maximale Betrag an Temperaturänderung zwischen der stromaufwärtigen Abgastemperatur und der stromabwärtigen Abgastemperatur für einen sachgemäß funktionierenden Oxidationskatalysator
Bevorzugt liegt die vordefinierte Temperaturgrenze zwischen dem Bereich von fünfundsiebzig Grad Celsius (75°C) und einhundertfünfundzwanzig Grad Celsius (125°C) und liegt bevorzugter bei etwa gleich einhundert Grad Celsius (100°C). Jedoch sei angemerkt, dass die vordefinierte Temperaturgrenze auf einen beliebigen Wert definiert sein kann, einschließlich Werten, die nicht innerhalb des bevorzugten Bereichs liegen, der oben beschrieben ist, und von der spezifischen Konfiguration und dem spezifischen Betrieb des Abgasbehandlungssystems
Wenn das Steuermodul
Es sei angemerkt, dass eine Deltatemperaturdifferenz über den Oxidationskatalysator
Die obige Beschreibung beschreibt eine beispielhafte Ausführungsform des Abgasbehandlungssystems
Die detaillierte Beschreibung und die Zeichnungen oder Figuren unterstützen und beschreiben die Erfindung, jedoch ist der Schutzumfang der Erfindung ausschließlich durch die Ansprüche definiert. Während einige der besten Arten und andere Ausführungsformen zur Ausführung der beanspruchten Erfindung detailliert beschrieben worden sind, sind verschiedene alternative Konstruktionen und Ausführungsformen zur Ausführung der Erfindung, wie in den angefügten Ansprüchen definiert ist, vorhanden.The detailed description and drawings or figures support and describe the invention, but the scope of the invention is defined solely by the claims. While some of the best modes and other embodiments for carrying out the claimed invention have been described in detail, various alternative constructions and embodiments for carrying out the invention as defined in the appended claims are provided.
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