DE102014109184A1 - Verfahren zum Steuern der in einem SCR-Katalysator adsorbierten Ammoniakmenge und Abgassystem, welches dieses verwendet - Google Patents

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Abstract

Ein Verfahren zum Steuern der Ammoniakmenge, welche in einem SCR-Katalysator adsorbiert ist, kann aufweisen Detektieren einer gegenwärtigen Temperatur des SCR-Katalysators, Lesen einer vorhergesagten maximalen Temperatur des SCR-Katalysators nach einer vorbestimmten Zeit, basierend auf der gegenwärtigen Temperatur des SCR-Katalysators, Ermitteln einer Zieladsorptionsmenge an Ammoniak (NH3), basierend auf der vorhergesagten maximalen Temperatur des SCR-Katalysators, und Steuern der Menge an Harnstoff oder NH3, welcher in das Abgas eingespritzt wird, basierend auf der Zieladsorptionsmenge an NH3 und der gegenwärtigen Adsorptionsmenge an NH3.

Description

  • QUERVERWEIS AUF VERWANDTE ANMELDUNG
  • Die vorliegende Anmeldung beansprucht die Priorität und den Nutzen der koreanischen Patentanmeldung mit der Nummer 10-2013-0161441 , welche am 23. Dezember 2013 eingereicht wurde und deren gesamter Inhalt durch diese Bezugnahme für alle Zwecke hierin mit aufgenommen ist.
  • HINTERGRUND DER ERFINDUNG
  • Gebiet der Erfindung
  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Steuern der Ammoniakmenge, welche in einem SCR-Katalysator (SCR = „selective catalytic reduction“ = selektive katalytische Reduktion) adsorbiert ist, sowie ein Abgassystem, welches dieses Verfahren verwendet/anwendet. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zum Steuern der Ammoniakmenge, welche in einem SCR-Katalysator adsorbiert ist, und ein Abgassystem, welches dieses verwendet, welche die Leistung bzw. Leistungsfähigkeit des SCR-Katalysators verbessern durch Speichern/Adsorbieren von mehr Ammoniak (NH3) in dem SCR-Katalysator, während ein Schlupf von NH3 durch den SCR-Katalysator vermieden wird.
  • Beschreibung verwandter Technik
  • Generell wird Abgas, welches von einem Verbrennungsmotor durch einen Abgaskrümmer hindurch ausströmt, in einen katalytischen Wandler bzw. Katalysator gezwungen/geleitet, der an einer Abgasleitung montiert ist, und wird darin gereinigt. Anschließend wird das Geräusch des Abgases reduziert, während es durch einen Schalldämpfer strömt, und das Abgas wird dann durch ein Endrohr hindurch in die Luft bzw. Umgebung emittiert. Der Katalysator reinigt bzw. entfernt in dem Abgas enthaltene Schadstoffe. Darüber hinaus ist in/an der Abgasleitung ein Partikelfilter zum Fangen von Partikelmaterial (PM), welches in dem Abgas enthalten ist, montiert.
  • Ein SCR-Katalysator ist eine Art von einem solchen katalytischen Wandler bzw. Katalysator.
  • Ein Reduktionsmittel, wie z. B. Harnstoff, Ammoniak, Kohlenstoffmonoxid und Kohlenwasserstoff (HC), reagiert in dem SCR-Katalysator besser mit Stickoxid als mit Sauerstoff.
  • Ein Abgassystem eines Fahrzeugs, welches mit dem SCR-Katalysator versehen ist, weist auf einen Harnstofftank und ein Dosiermodul. Das Dosiermodul spritzt Reduktionsmittel, wie z. B. Harnstoff, in das Abgas, welches durch die Abgasleitung strömt, und hierdurch reinigt der SCR-Katalysator das Stickoxid auf effiziente Weise.
  • Das Reduktionsmittel, welches von dem Dosiermodul eingespritzt wird, wird in dem SCR-Katalysator adsorbiert, wird freigegeben, wenn das Abgas, welches das Stickoxid enthält, durch den SCR-Katalysator strömt, und reagiert mit dem Stickoxid.
  • Jedoch ist eine Menge des Reduktionsmittels, welche in dem SCR-Katalysator adsorbiert ist, eng verknüpft mit der Temperatur des SCR-Katalysators. Daher, wenn in dem SCR-Katalysator eine Menge an Reduktionsmittel adsorbiert ist, welche größer ist als eine maximale Menge des Reduktionsmittels, welche bei einer gegenwärtigen Temperatur des SCR-Katalysators adsorbiert werden kann, schlüpft bzw. leckt ein Teil des Reduktionsmittels durch den SCR-Katalysator hindurch.
  • Ammoniak wird üblicherweise als das Reduktionsmittel des SCR-Katalysators verwendet. Wenn der Ammoniak durch den SCR-Katalysator schlüpft/tritt, kann der Ammoniakschlupf Gestank verursachen, und Kunden können Reklamationen bzw. Beschwerden haben. Daher ist es sehr wichtig, einen Schlupf des Reduktionsmittels durch den SCR-Katalysator zu vermeiden/reduzieren.
  • Gemäß einem herkömmlichen Verfahren zum Steuern der NH3-Menge, welche in dem SCR-Katalysator adsorbiert ist, wird der SCR-Katalysator gesteuert, um eine NH3-Menge zu adsorbieren, welche erhalten wird durch Teilen der maximalen NH3-Menge bei der gegenwärtigen Temperatur des SCR-Katalysators durch einen im Wesentlichen großen Sicherheitsfaktor. Das heißt, der SCR-Katalysator wird gesteuert, um eine NH3-Menge zu adsorbieren, welche kleiner ist als die maximale NH3-Menge, um einen Schlupf des NH3s durch den SCR-Katalysator zu vermeiden. Daher kann die Leistung des SCR-Katalysators unterdurchschnittlich sein bzw. hinter den Erwartungen zurückbleiben.
  • Darüber hinaus, da der SCR-Katalysator eine geringe Leistung zeigt, sollte das Volumen des SCR-Katalysators angehoben werden.
  • Die in diesem Hintergrundabschnitt offenbarte Information dient lediglich dem besseren Verständnis des allgemeinen Hintergrunds der Erfindung und sollte nicht verstanden werden als irgendeine Form von Vorschlag, dass diese Information den Stand der Technik bildet, der einem Fachmann bereits bekannt ist.
  • KURZZUSAMMENFASSUNG/KURZBESCHREIBUNG
  • Verschiedene Aspekte der vorliegenden Erfindung sind darauf gerichtet, ein Verfahren zum Steuern der Ammoniakmenge, welche in einem SCR-Katalysator adsorbiert ist, sowie ein Abgassystem bereitzustellen/anzugeben, welches das Verfahren verwendet/anwendet, welche Vorteile haben des Verbesserns der Leistung des SCR-Katalysators sowie des Reduzierens des Volumens des SCR-Katalysators, indem mehr NH3 in dem SCR-Katalysator adsorbiert/gespeichert wird, während ein NH3-Schlupf durch den SCR-Katalysator vermieden wird.
  • Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung kann ein Verfahren zum Steuern der Ammoniakmenge, welche in einem SCR-Katalysator adsorbiert ist, aufweisen: Detektieren der gegenwärtigen Temperatur des SCR-Katalysators, Lesen (z. B. Auslesen) der vorhergesagten maximalen Temperatur des SCR-Katalysators nach einer vorbestimmten Zeit (z. B. nach/während einer vorbestimmten Zeitspanne), basierend auf der gegenwärtigen Temperatur des SCR-Katalysators, Ermitteln einer Zieladsorptionsmenge von Ammoniak (NH3), basierend auf der vorhergesagten maximalen Temperatur des SCR-Katalysators, und Steuern der Menge an Harnstoff oder NH3, welche in das Abgas eingespritzt wird, basierend auf der Zieladsorptionsmenge des NH3 und der gegenwärtigen Adsorptionsmenge des NH3.
  • Die Zieladsorptionsmenge an NH3 ist z. B. eine maximale NH3-Menge, welche in dem SCR-Katalysator bei der vorhergesagten maximalen Temperatur des SCR-Katalysators adsorbiert ist.
  • Die Zieladsorptionsmenge an NH3 ist z. B. ein Wert, welcher erhalten wird durch Multiplizieren eines vorbestimmten Sicherheitsfaktors mit einer maximalen NH3-Menge, welche in dem SCR-Katalysator bei der vorhergesagten maximalen Temperatur des SCR-Katalysators adsorbiert ist.
  • Z. B. wird das Auslesen der vorhergesagten maximalen Temperatur des SCR-Katalysators nach der vorbestimmten Zeit (z. B. nur dann) durchgeführt, wenn die gegenwärtige Temperatur des SCR-Katalysators größer oder gleich einer Harnstoff-Umwandlungstemperatur ist.
  • Die vorhergesagte maximale Temperatur des SCR-Katalysators nach der vorbestimmten Zeit gemäß der gegenwärtigen Temperatur des SCR-Katalysators kann z. B. gespeichert sein, z. B. in einer vorbestimmten Karte (z. B. Tabelle oder Kennfeld/Kennlinie).
  • Die vorhergesagte maximale Temperatur bzw. die vorbestimmte Karte kann z. B. gespeichert sein in einem nichtflüchtigen Speicher eines Fahrzeugs, z. B. Kraftfahrzeug, z. B. PKW.
  • Das Verfahren kann z. B. ferner aufweisen: Detektieren der tatsächlichen maximalen Temperatur des SCR-Katalysators für die vorbestimmte Zeit (z. B. für/während die/der vorbestimmten Zeitspanne), Ermitteln, ob die tatsächliche maximale Temperatur des SCR-Katalysators für die vorbestimmte Zeit höher ist als die vorhergesagte maximale Temperatur des SCR-Katalysators nach der vorbestimmten Zeit, und Speichern der tatsächlichen maximalen Temperatur des SCR-Katalysators für die vorbestimmte Zeit als die vorhergesagte maximale Temperatur des SCR-Katalysators nach der vorbestimmten Zeit (z. B. in der vorbestimmten Karte), wenn die tatsächliche maximale Temperatur des SCR-Katalysators für die vorbestimmte Zeit höher ist als die vorhergesagte maximale Temperatur des SCR-Katalysators nach der vorbestimmten Zeit.
  • Gemäß einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung kann ein Abgassystem aufweisen: einen Verbrennungsmotor, der ein Antriebsmoment erzeugt durch Verbrennen eines Gemischs aus Luft und Kraftstoff und der Abgas, welches bei dem Verbrennungsprozess erzeugt wird, durch eine Abgasleitung ausgibt/ausstößt, eine Reduktionsmittel-Zufuhrvorrichtung, welche an der Abgasleitung stromabwärts des Verbrennungsmotors montiert ist und angepasst/eingerichtet ist, um Harnstoff oder Ammoniak (NH3) in das Abgas einzuspritzen, wobei der Harnstoff zersetzt wird in Ammoniak, einen SCR-Katalysator, welcher an der Abgasleitung stromabwärts der Reduktionsmittel-Zufuhrvorrichtung montiert ist und angepasst/eingerichtet ist, um den Ammoniak zu speichern (absorbieren/adsorbieren) und in dem Abgas enthaltenes Stickoxid unter Verwendung von gespeichertem, eingespritztem oder zersetztem, Ammoniak zu reduzieren, einen Temperatursensor, welcher eine Temperatur des SCR-Katalysators detektiert, und eine Steuerung, welche eine vorhergesagte maximale Temperatur des SCR-Katalysators nach einer vorbestimmten Zeit basierend auf der gegenwärtigen Temperatur des SCR-Katalysators ausliest, eine Zieladsorptionsmenge von Ammoniak basierend auf der vorhergesagten maximalen Temperatur des SCR-Katalysators ermittelt, und eine Menge von Harnstoff oder NH3, die von der Reduktionsmittel-Zufuhrvorrichtung eingespritzt wird, basierend auf der Zieladsorptionsmenge des NH3s und der gegenwärtigen Adsorptionsmenge von NH3 steuert.
  • Zum Beispiel ist die Zieladsorptionsmenge an NH3 eine maximale NH3-Menge, welche in dem SCR-Katalysator bei der vorhergesagten maximalen Temperatur des SCR-Katalysators (maximal) adsorbiert ist.
  • Zum Beispiel ist die Zieladsorptionsmenge an NH3 ein Wert, welcher erhalten wird durch Multiplizieren eines vorbestimmten Sicherheitsfaktors mit einer maximalen NH3-Menge, welche in dem SCR-Katalysator bei der vorhergesagten maximalen Temperatur des SCR-Katalysators (maximal) adsorbiert ist.
  • Zum Beispiel liest die Steuerung die vorhergesagte maximale Temperatur des SCR-Katalysators nach der vorbestimmten Zeit nur dann aus, wenn die gegenwärtige Temperatur des SCR-Katalysators größer oder gleich einer Harnstoffumwandlungstemperatur ist.
  • Die vorhergesagte maximale Temperatur des SCR-Katalysators nach der vorbestimmten Zeit gemäß der gegenwärtigen Temperatur des SCR-Katalysators kann z. B. gespeichert sein, z. B. in einer vorbestimmten Karte (z. B. Tabelle oder Kennfeld/Kennlinie).
  • Zum Beispiel ist die vorhergesagte maximale Temperatur bzw. die vorbestimmte Karte gespeichert in einem nichtflüchtigen Speicher eines Fahrzeugs, z. B. Kraftfahrzeug, z. B. PKW.
  • Die Steuerung speichert z. B. eine tatsächliche maximale Temperatur des SCR-Katalysators für die vorbestimmte Zeit als die vorhergesagte maximale Temperatur des SCR-Katalysators nach der vorbestimmten Zeit (z. B. in der vorbestimmten Karte), wenn die aktuelle maximale Temperatur des SCR-Katalysators für die vorbestimmte Zeit größer ist als die vorhergesagte maximale Temperatur des SCR-Katalysators nach der vorbestimmten Zeit.
  • Die Verfahren und Vorrichtungen der vorliegenden Erfindung haben andere Merkmale und Vorteile, welche ersichtlich sind aus oder im Detail beschrieben sind in der angehängten Zeichnung, welche hierin mit aufgenommen ist, sowie der folgenden detaillierten Beschreibung, welche zusammen dazu dienen, bestimmte Prinzipien der vorliegenden Erfindung zu erläutern.
  • KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNG
  • 1 ist eine schematische Ansicht eines Abgassystems gemäß einer als Beispiel dienenden Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
  • 2 ist ein Blockdiagramm eines Abgassystems, welches ein Verfahren zum Steuern der Ammoniakmenge, die in einem SCR-Katalysator adsorbiert ist, gemäß einer als Beispiel dienenden Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ausführt.
  • 3 ist ein Flussdiagramm eines Verfahrens zum Steuern der Ammoniakmenge, welche in einem SCR-Katalysator adsorbiert ist, gemäß einer als Beispiel dienenden Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
  • 4 ist ein Graph/Diagramm, welcher ein Beispiel einer Temperatur eines SCR-Katalysators über der Zeit zeigt.
  • 5 zeigt ein Beispiel einer vorbestimmten Karte.
  • 6 ist ein Graph, welcher die Zieladsorptionsmenge von Ammoniak gemäß einem herkömmlichen Verfahren sowie die Zieladsorptionsmenge von Ammoniak gemäß der vorliegenden beispielgebenden Ausführungsform veranschaulicht.
  • Es sollte verständlich sein, dass die angehängte Zeichnung nicht notwendiger Weise maßstabgetreu ist, sondern eine etwas vereinfachte Wiedergabe von verschiedenen Merkmalen darstellen kann, welche illustrativ sind für die Grundprinzipien der Erfindung. Die spezifischen Designmerkmale der vorliegenden Erfindung, wie sie hierin offenbart ist, umfassend z. B. spezifische Dimensionen, Orientierungen/Ausrichtungen, Anordnungen und Formen, werden z. T. durch die im Besonderen beabsichtigte Anwendung und Verwendungsumgebung bestimmt.
  • In den verschiedenen Figuren der Zeichnung beziehen sich Bezugszeichen auf ähnliche oder äquivalente Teile der vorliegenden Erfindung.
  • DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
  • Im Folgenden wird im Detail Bezug genommen auf verschiedene Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung, von der Beispiele in der angehängten Zeichnung veranschaulicht und unten beschrieben sind. Während die Erfindung in Verbindung mit beispielgebenden Ausführungsformen beschrieben wird, sollte es verständlich sein, dass die vorliegende Beschreibung nicht dazu dienen soll, die Erfindung auf diese beispielgebenden Ausführungsformen einzuschränken. Vielmehr soll die Erfindung nicht nur die beispielgebenden Ausführungsformen abdecken, sondern auch verschiedene Alternativen, Modifikationen, Äquivalente und andere Ausführungsformen, welche in dem Geist und Umfang der Erfindung, wie er durch die angehängten Ansprüche definiert ist, enthalten sein können.
  • Eine beispielgebende Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird im Folgenden im Detail mit Bezug auf die angehängte Zeichnung beschrieben.
  • 1 ist eine schematische Ansicht eines Abgassystems gemäß einer beispielgebenden Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
  • Wie in 1 gezeigt, wird in Abgas enthaltenes Stickoxid entfernt, während das Abgas, welches in einem Verbrennungsmotor 10 erzeugt wird, durch einen SCR-Katalysator 30 strömt (SCR = „selective catalytic reduction“ = selektive katalytische Reduktion). Falls notwendig, kann ein Partikelfilter zum Fangen von Partikelmaterial, welches in dem Abgas enthalten ist, und/oder ein Oxidationskatalysator zum Oxidieren von Kohlenstoffmonoxid oder Kohlenwasserstoff, welche in dem Abgas enthalten sind, verwendet werden. Das Abgassystem, welches in 1 veranschaulicht ist, zeigt ein vereinfachtes Layout eines Abgassystems, auf welches der Geist oder das Prinzip der vorliegenden Erfindung angewandt werden kann, und es sollte verständlich sein, dass ein Bereich bzw. Umfang der vorliegenden Erfindung nicht auf das Abgassystem eingeschränkt ist, welches in 1 gezeigt ist.
  • Der Verbrennungsmotor 10 verbrennt ein Luft/Kraftstoff-Gemisch, in welchem Kraftstoff und Luft miteinander gemischt sind, um chemische Energie in mechanische Energie umzuwandeln. Der Verbrennungsmotor 10 ist verbunden mit einem Einlassbzw. Ansaugkrümmer 16, um die Luft in einer Verbrennungskammer 12 aufzunehmen, und ist verbunden mit einem Auslass- bzw. Abgaskrümmer 18, sodass das in dem Verbrennungsprozess erzeugte Abgas in dem Abgaskrümmer 18 gesammelt wird und an die Umgebung abgegeben/ausgestoßen wird. Ein Injektor bzw. eine Einspritzvorrichtung 14 ist in der Verbrennungskammer 12 montiert, um den Kraftstoff in die Verbrennungskammer 12 einzuspritzen.
  • Eine Abgasleitung 20 ist mit dem Abgaskrümmer 18 verbunden, und ist angepasst/eingerichtet, um das Abgas an die Fahrzeugumgebung abzugeben/auszustoßen.
  • Der SCR-Katalysator 30 ist an der Abgasleitung 20 montiert, und ist angepasst/eingerichtet, um das in dem Abgas enthaltene Stickoxid unter Verwendung eines Reduktionsmittels in Stickstoffgas umzuwandeln bzw. zu reduzieren.
  • Für diesen Zweck kann das Abgassystem z. B. ferner einen Harnstofftank, eine Harnstoffpumpe und ein Dosiermodul 34 aufweisen. Im Hinblick auf eine kurze Beschreibung sind der Harnstofftank und die Harnstoffpumpe in der Zeichnung nicht dargestellt. Darüber hinaus wird gemäß dieser Beschreibung von dem Dosiermodul 34 Harnstoff eingespritzt, aber die Erfindung ist nicht darauf beschränkt, dass das Dosiermodul 34 Harnstoff einspritzt. Das heißt, das Dosiermodul 34 kann z. B. Ammoniak einspritzen. Außerdem kann ein anderes Reduktionsmittel als Ammoniak eingespritzt werden, z. B. zusammen mit dem Ammoniak oder allein bzw. alternativ dazu.
  • Das Dosiermodul 34 spritzt den Harnstoff, welcher mittels der Harnstoffpumpe gepumpt wird, in die Abgasleitung 20 ein. Das Dosiermodul 34 ist an der Abgasleitung 20 zwischen dem Verbrennungsmotor 10 und dem SCR-Katalysator 30 montiert, und spritzt den Harnstoff in das Abgas ein, bevor dieses in den SCR-Katalysator 30 eintritt. Der in das Abgas eingespritzte Harnstoff wird abgebaut bzw. zersetzt in/zu Ammoniak, und der Ammoniak wird als das Reduktionsmittel für Stickoxid verwendet.
  • Der Harnstofftank, die Harnstoffpumpe und das Dosiermodul, welche in dieser Beschreibung beschrieben sind, sind Beispiele von Reduktionsmittel-Zufuhrvorrichtungen, und es sollte verständlich sein, dass ein Bereich bzw. Umfang der vorliegenden Erfindung nicht auf die Beispiele von Reduktionsmittel-Zufuhrvorrichtungen eingeschränkt ist. Das heißt, andere Arten von Reduktionsmittel-Zufuhrvorrichtungen können in einer beispielgebenden Ausführungsform der vorliegenden Erfindung verwendet werden.
  • Das Abgassystem weist ferner eine Mehrzahl von Sensoren auf, umfassend einen ersten NOx-Sensor 32, einen Temperatursensor 36 sowie einen zweiten NOx-Sensor 38.
  • Der erste NOx-Sensor 32 ist an der Abgasleitung 20 stromaufwärts des SCR-Katalysators 30 montiert, und detektiert die NOx-Menge, welche in dem Abgas stromaufwärts des SCR-Katalysators enthalten ist.
  • Der Temperatursensor 36 ist an der Abgasleitung 20 stromaufwärts des SCR-Katalysators 30 oder in dem SCR-Katalysator 30 montiert, und detektiert die Temperatur des Abgases stromaufwärts des SCR-Katalysators 30 oder in dem SCR-Katalysator 30. Zum besseren Verständnis und zur leichteren Beschreibung kann die Temperatur des SCR-Katalysators 30, welche in dieser Beschreibung sowie den Ansprüchen beschrieben ist, eine Temperatur des Abgases stromaufwärts des SCR-Katalysators 30 oder eine Temperatur des Abgases in dem SCR-Katalysator 30 sein.
  • Der zweite NOx-Sensor 38 ist an der Abgasleitung 20 stromabwärts des SCR-Katalysators 30 montiert, und detektiert die NOx-Menge, welche in dem Abgas stromabwärts des SCR-Katalysators 30 enthalten ist. In verschiedenen beispielgebenden Ausführungsformen kann die NOx-Menge stromaufwärts bzw. stromabwärts des SCR-Katalysators 30 vorhergesagt werden, z. B. basierend auf der Abgasströmungsrate, der Betriebshistorie des Verbrennungsmotors, der Temperatur des SCR-Katalysators 30, der Einspritzmenge des Reduktionsmittels und/oder einer Menge des Reduktionsmittels, welche in dem SCR-Katalysator 30 absorbiert/adsorbiert ist, anstatt einer Verwendung des zweiten NOx-Sensors 38.
  • Das Abgassystem weist ferner eine Steuerung 40 auf. Die Steuerung 40 steuert den Betrieb des Injektors 14 sowie des Dosiermoduls 34 basierend auf der Detektion bzw. den ermittelten Daten des ersten und des zweiten NOx-Sensors 32 bzw. 38 sowie des Temperatursensors 36.
  • 2 ist ein Blockdiagramm eines Abgassystems, welches ein Verfahren zum Steuern der Ammoniakmenge, welche in einem SCR-Katalysator adsorbiert ist, gemäß einer beispielgebenden Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ausführt.
  • Der Temperatursensor 36 detektiert die Temperatur des SCR-Katalysators 30, und übermittelt ein entsprechendes Signal an die Steuerung 40.
  • Der erste NOx-Sensor 32 detektiert die NOx-Menge, welche in dem Abgas stromaufwärts des SCR-Katalysators 30 enthalten ist, und übermittelt ein entsprechendes Signal an die Steuerung 40.
  • Der zweite NOx-Sensor 38 detektiert die NOx-Menge, welche in dem Abgas stromabwärts des SCR-Katalysators 30 enthalten ist, und übermittelt ein entsprechendes Signal an die Steuerung 40.
  • Die Steuerung 40 berechnet eine Zieladsorptionsmenge an NH3, welche in dem SCR-Katalysator 30 adsorbiert sein wird/soll, basierend auf der Temperatur des SCR-Katalysators 30, welche mittels des Temperatursensors 36 detektiert wird, und steuert die Harnstoffmenge, welche mittels des Dosiermoduls 34 eingespritzt wird, basierend auf der Zieladsorptionsmenge an NH3 sowie der NOx-Menge, welche in dem Abgas stromaufwärts des SCR-Katalysators 30 enthalten ist und welche mittels des ersten NOx-Sensors 32 detektiert wird.
  • Darüber hinaus kann die Steuerung 40 z. B. die Leistung des SCR-Katalysators 30 evaluieren, basierend auf dem NOx, welches in dem Abgas stromabwärts des SCR-Katalysators 30 enthalten ist und welches mittels des zweiten NOx-Sensors 38 detektiert wird.
  • Außerdem kann die Steuerung 40 z. B. die Kraftstoffmenge steuern, welche mittels des Injektors 14 eingespritzt wird, sowie einen Einspritzzeitpunkt bzw. ein Einspritztiming, basierend auf Fahrzuständen des Fahrzeugs.
  • Die Steuerung 40 kann realisiert werden mittels eines oder mehrerer Prozessoren, welche von einem vorbestimmten Programm aktiviert werden bzw. mit welchen ein vorbestimmtes Programm ausgeführt wird, und das vorbestimmte Programm kann programmiert werden bzw. programmiert sein, um einen jeweiligen Schritt eines Verfahrens zum Steuern einer Ammoniakmenge, welche in einem SCR-Katalysator adsorbiert ist, gemäß beispielgebender Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung durchzuführen.
  • Ferner kann die Steuerung 40 z. B. einen Speicher 42 aufweisen. Hierbei ist in der vorliegenden Beschreibung angegeben, dass der Speicher 42 in der Steuerung 40 enthalten ist, aber die Erfindung ist nicht hierauf beschränkt. Der Speicher 42 kann z. B. ein nichtflüchtiger Speicher sein.
  • 3 ist ein Flussdiagramm eines Verfahrens zum Steuern einer Ammoniakmenge, welche in einem SCR-Katalysator adsorbiert ist, gemäß einer beispielgebenden Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, 4 ist ein Graph, welcher ein Beispiel einer Temperatur eines SCR-Katalysators über der Zeit zeigt, und 5 zeigt ein Beispiel einer vorbestimmten Karte.
  • Wie in 3 gezeigt, beginnt ein Verfahren zum Steuern einer Ammoniakmenge, welche in einem SCR-Katalysator adsorbiert ist, gemäß einer beispielgebenden Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, wenn bei einem Schritt S100 ein Zündschalter angeschaltet bzw. in seine An-Stellung gebracht wird/ist.
  • Wenn der Zündschalter bei dem Schritt S100 angeschaltet ist, detektiert der Temperatursensor 36 bei dem Schritt S110 die gegenwärtige Temperatur des SCR-Katalysators 30, und übermittelt das entsprechende Signal an die Steuerung 40.
  • Wenn die Steuerung 40 das Signal entsprechend der gegenwärtigen Temperatur des SCR-Katalysators 30 empfängt, ermittelt die Steuerung 40, ob die gegenwärtige Temperatur des SCR-Katalysators 30 größer oder gleich einer Harnstoff-Umwandlungstemperatur ist (bei dem Schritt S120). Hierbei ist die Harnstoff-Umwandlungstemperatur eine Temperatur, wo bzw. bei welcher der Harnstoff, welcher mittels des Dosiermoduls 34 eingespritzt wird, zu Ammoniak zersetzt werden bzw. reagieren kann und der zersetzte Ammoniak in dem SCR-Katalysator 30 adsorbiert werden kann. Wenn der Harnstoff bei einer Temperatur eingespritzt wird, welche kleiner ist als die Harnstoff-Umwandlungstemperatur, kann der Harnstoff weder zu Ammoniak zersetzt werden bzw. reagieren noch in dem SCR-Katalysator 30 adsorbiert werden, und schlüpft durch den SCR-Katalysator 30, falls er zersetzt wird. Daher kann das Verfahren gemäß einer beispielgebenden Ausführungsform der vorliegenden Erfindung bei einer Temperatur, welche größer oder gleich der Harnstoff-Umwandlungstemperatur ist, normal betrieben werden.
  • Falls die gegenwärtige Temperatur des SCR-Katalysators 30 niedriger ist als die Harnstoff-Umwandlungstemperatur (bei dem Schritt S120), kehrt das Verfahren zurück zu dem Schritt S100. Falls die gegenwärtige Temperatur des SCR-Katalysators 30 größer oder gleich der Harnstoff-Umwandlungstemperatur ist (bei dem Schritt S120), liest die Steuerung 40 basierend auf der gegenwärtigen Temperatur des SCR-Katalysators 30 eine vorhergesagte maximale Temperatur des SCR-Katalysators 30 nach einer vorbestimmten Zeit t aus (bei dem Schritt S130). Wie in 5 gezeigt, ist die vorhergesagte maximale Temperatur des SCR-Katalysators 30 nach der vorbestimmten Zeit t gemäß der gegenwärtigen Temperatur des SCR-Katalysators 30 in einer vorbestimmten Karte (z. B. Kennlinie) gespeichert, und die vorbestimmte Karte kann in dem Speicher 42 gespeichert sein. Da der Speicher 42 der nichtflüchtige Speicher sein kann, wird die vorbestimmte Karte nicht von dem Speicher 42 gelöscht.
  • Obgleich die Temperatur des SCR-Katalysators 30 sich kontinuierlich ändert, kann sich die Temperatur des SCR-Katalysators 30 innerhalb eines spezifischen Bereichs ändern. Das heißt, die Temperatur des SCR-Katalysators 30 kann gleich sein oder kleiner sein als die vorhergesagte maximale Temperatur des SCR-Katalysators 30 nach der vorbestimmten Zeit t. Darüber hinaus, falls die Temperatur des SCR-Katalysators 30 sich auf eine Temperatur ändert, welche höher ist als die vorhergesagte maximale Temperatur des SCR-Katalysators 30 für die vorbestimmte Zeit t, wird die höchste Temperatur als die vorhergesagte maximale Temperatur des SCR-Katalysators 30 in der vorbestimmten Karte gespeichert.
  • Falls die vorhergesagte maximale Temperatur des SCR-Katalysators 30 nach der vorbestimmten Zeit t gemäß der gegenwärtigen Temperatur des SCR-Katalysators 30 bei dem Schritt S130 ausgelesen wird, rechnet die Steuerung 40 bei dem Schritt S140 eine Zieladsorptionsmenge an NH3, basierend auf der vorhergesagten maximalen Temperatur. Wie oben beschrieben, da die Temperatur des SCR-Katalysators 30 nach der vorbestimmten Zeit t sich höchstens auf die vorhergesagte maximale Temperatur des SCR-Katalysators 30 verändern kann, kann das NH3 nicht durch den SCR-Katalysator 30 hindurch schlüpfen bzw. lecken, falls die Zieladsorptionsmenge an NH3 basierend auf der vorhergesagten maximalen Temperatur berechnet wird. Gemäß verschiedenen beispielgebenden Ausführungsformen kann die Zieladsorptionsmenge an NH3 eine maximale NH3-Menge sein, welche der SCR-Katalysator 30 bei der vorhergesagten maximalen Temperatur des SCR-Katalysators 30 (maximal) absorbieren/adsorbieren kann. In verschiedenen beispielgebenden Ausführungsformen kann die Zieladsorptionsmenge an NH3 ein Wert sein, welcher erhalten wird durch Multiplizieren eines vorbestimmten Sicherheitsfaktors mit der maximalen NH3-Menge, welche der SCR-Katalysator 30 bei der vorhergesagten maximalen Temperatur des SCR-Katalysators 30 absorbieren/adsorbieren kann. In diesem Fall kann der Sicherheitsfaktor ein Wert nahe 1 (z. B. 1,1 oder 1,2) sein.
  • Wenn die Zieladsorptionsmenge an NH3 bei dem Schritt S140 berechnet ist/wurde, steuert die Steuerung 40 die Harnstoffmenge, welche in das Abgas eingespritzt wird, mittels des Dosiermoduls 34, basierend auf der Zieladsorptionsmenge an NH3 und der gegenwärtigen NH3-Menge, welche in dem SCR-Katalysator 30 adsorbiert ist (bei dem Schritt S150). Zusätzlich kann z. B. die NOx-Menge, welche in dem Abgas stromaufwärts des SCR-Katalysators 30 enthalten ist, berücksichtigt werden.
  • Anschließend detektiert der Temperatursensor 36 bei dem Schritt S160 die tatsächliche maximale Temperatur des SCR-Katalysators 30 für die vorbestimmte Zeit t, und übermittelt das entsprechende Signal an die Steuerung 40. Der Schritt S160 wird durchgeführt, um die vorbestimmte Karte upzudaten bzw. zu aktualisieren, und der Prozess wird mit Bezug auf die 4 und 5 im Detail beschrieben.
  • Wenn die aktuelle bzw. tatsächliche maximale Temperatur des SCR-Katalysators 30 für die vorbestimmte Zeit t bei dem Schritt S160 detektiert ist/wurde, ermittelt die Steuerung 40, ob die tatsächliche maximale Temperatur des SCR-Katalysators 30 für die vorbestimmte Zeit t größer ist als die vorhergesagte maximale Temperatur des SCR-Katalysators 30 nach der vorbestimmten Zeit t (bei dem Schritt S170).
  • Falls die tatsächliche maximale Temperatur des SCR-Katalysators 30 für die vorbestimmte Zeit t kleiner oder gleich der vorhergesagten maximalen Temperatur des SCR-Katalysators 30 nach der vorbestimmten Zeit t ist (bei dem Schritt S170), kehrt das Verfahren zu dem Schritt S100 zurück. Falls die tatsächlich maximale Temperatur des SCR-Katalysators 30 für die vorbestimmte Zeit t größer ist als die vorhergesagte maximale Temperatur des SCR-Katalysators 30 nach der vorbestimmten Zeit t (bei dem Schritt S170), aktualisiert die Steuerung 40 die vorbestimmte Karte bei dem Schritt S180. Die Aktualisierung der vorbestimmten Karte wird im Detail beschrieben.
  • Wie in 4 gezeigt, ändert sich die Temperatur des SCR-Katalysators 30 kontinuierlich über der Zeit. Wenn die gegenwärtige Temperatur des SCR-Katalysators 30 Tc ist, so ist die vorhergesagte maximale Temperatur des SCR-Katalysators 30 nach der vorbestimmten Zeit t zunächst auf T1 festgesetzt (siehe den unteren Graphen von 5). Anschließend steigt die Temperatur des SCR-Katalysators 30 auf T2 für die vorbestimmte Zeit t, wenn die gegenwärtige Temperatur des SCR-Katalysators 30 Tc ist. In diesem Fall wird die vorhergesagte maximale Temperatur des SCR-Katalysators 30 umgestellt bzw. neu festgesetzt auf T2 (siehe den oberen Graphen in 5). Wenn die Temperatur des SCR-Katalysators 30 für die vorbestimmte Zeit t nicht auf T1 ansteigt, wenn die gegenwärtige Temperatur von dem SCR-Katalysator 30 Tc ist, so wird die vorhergesagte maximale Temperatur des SCR-Katalysators 30 bei T1 gehalten. Die vorbestimmte Karte wird auf diese Art und Weise kontinuierlich aktualisiert.
  • 6 ist ein Graph, welcher eine Zieladsorptionsmenge an Ammoniak gemäß einem herkömmlichen Verfahren und eine Zieladsorptionsmenge an Ammoniak gemäß der vorliegenden beispielgebenden Ausführungsform veranschaulicht. Die durchgezogene Linie zeigt die Zieladsorptionsmenge an NH3 gemäß einer beispielgebenden Ausführungsform der vorliegenden Erfindung an, und die gestrichelte Linie zeigt die Zieladsorptionsmenge an NH3 gemäß einem herkömmlichen Verfahren an.
  • Wie in 6 gezeigt, ist die Zieladsorptionsmenge an NH3 bei der gegenwärtigen Temperatur Tc des SCR-Katalysators 30 gemäß einem herkömmlichen Verfahren m1, aber die Zieladsorptionsmenge an NH3 bei der gegenwärtigen Temperatur Tc des SCR-Katalysators 30 ist gemäß einer beispielgebenden Ausführungsform der vorliegenden Erfindung m2. Darüber hinaus ist die durchgezogene Linie, welche die Zieladsorptionsmenge an NH3 gemäß einer beispielgebenden Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt, höher positioniert als die gestrichelte Linie, welche die Zieladsorptionsmenge an NH3 gemäß einem herkömmlichen Verfahren zeigt. Das heißt, verglichen mit einem herkömmlichen Verfahren, kann der SCR-Katalysator 30 gemäß einer beispielgebenden Ausführungsform der vorliegenden Erfindung bei der gleichen Temperatur des SCR-Katalysators 30 mehr NH3 absorbieren/adsorbieren. Daher kann die volle Leistungsfähigkeit bzw. volle Funktion des SCR-Katalysators 30 ausgenutzt werden, und ein Volumen des SCR-Katalysators 30 kann reduziert werden.
  • Wie oben beschrieben, kann eine beispielgebende Ausführungsform der vorliegenden Erfindung die Leistung/Funktion des SCR-Katalysators verbessern und das Volumen des SCR-Katalysators reduzieren, indem mehr NH3 in dem SCR-Katalysator adsorbiert wird, während ein Ammoniak-Schlupf durch den SCR-Katalysator vermieden wird.
  • Zur leichteren Beschreibung und genauen Definition in den angehängten Ansprüchen werden die Ausdrücke „oben“, „unten“, „innen“ und „außen“ verwendet, um Merkmale der beispielgebenden Ausführungsformen mit Bezug auf deren Position, wie sie in der Zeichnung gezeigt ist, zu beschreiben.
  • Die vorhergehende Beschreibung von spezifischen beispielgebenden Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung wurde präsentiert zum Zwecke der Illustration und Beschreibung. Sie soll nicht erschöpfend sein oder dazu dienen, die Erfindung auf die offenbarten präzisen Formen zu beschränken und selbstverständlich sind viele Modifikationen und Variationen im Lichte der obigen Lehre möglich. Sie soll nicht erschöpfend sein oder die Erfindung auf die offenbarten präzisen Formen beschränken, und selbstverständlich sind viele Modifikationen und Variationen sowie verschiedene Alternativen und Modifikationen davon im Lichte der obigen Lehre möglich. Es ist beabsichtigt, dass der Umfang der Erfindung durch die hieran angehängten Ansprüche und ihre Äquivalente definiert wird.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • KR 10-2013-0161441 [0001]

Claims (14)

  1. Ein Verfahren zum Steuern der Ammoniakmenge, welche in einem SCR-Katalysator adsorbiert ist/wird, aufweisend: Detektieren einer gegenwärtigen Temperatur des SCR-Katalysators; Lesen einer vorhergesagten maximalen Temperatur des SCR-Katalysators nach einer vorbestimmten Zeit, basierend auf der gegenwärtigen Temperatur des SCR-Katalysators; Ermitteln einer Zieladsorptionsmenge an Ammoniak (NH3), basierend auf der vorhergesagten maximalen Temperatur des SCR-Katalysators; und Steuern einer Menge an Harnstoff oder NH3, welcher in das Abgas eingespritzt wird, basierend auf der Zieladsorptionsmenge an NH3 und der gegenwärtigen Adsorptionsmenge an NH3.
  2. Das Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Zieladsorptionsmenge an NH3 eine maximale NH3-Menge ist, welche in dem SCR-Katalysator bei der vorhergesagten maximalen Temperatur des SCR-Katalysators adsorbiert wird.
  3. Das Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Zieladsorptionsmenge an NH3 ein Wert ist, welcher erhalten wird durch Multiplizieren eines vorbestimmten Sicherheitsfaktors mit einer maximalen NH3-Menge, welche in dem SCR-Katalysator bei der vorhergesagten maximalen Temperatur des SCR-Katalysators adsorbiert wird.
  4. Das Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei das Lesen der vorhergesagten maximalen Temperatur des SCR-Katalysators nach der vorbestimmten Zeit durchgeführt wird, falls die gegenwärtige Temperatur des SCR-Katalysators größer oder gleich einer Harnstoff-Umwandlungstemperatur ist.
  5. Das Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die vorhergesagte maximale Temperatur des SCR-Katalysators nach der vorbestimmten Zeit gemäß der gegenwärtigen Temperatur des SCR-Katalysators gespeichert ist, z. B. in einer vorbestimmten Karte.
  6. Das Verfahren nach Anspruch 5, wobei die vorhergesagte maximale Temperatur bzw. die vorbestimmte Karte in einem nichtflüchtigen Speicher eines Fahrzeugs gespeichert ist.
  7. Das Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, ferner aufweisend: Detektieren einer tatsächlichen maximalen Temperatur des SCR-Katalysators für die vorbestimmte Zeit; Ermitteln, ob die tatsächliche maximale Temperatur des SCR-Katalysators für die vorbestimmte Zeit größer ist als die vorhergesagte maximale Temperatur des SCR-Katalysators nach der vorbestimmten Zeit; und Speichern der tatsächlichen maximalen Temperatur des SCR-Katalysators für die vorbestimmte Zeit als die vorhergesagte maximale Temperatur des SCR-Katalysators nach der vorbestimmten Zeit, z. B. in der vorbestimmten Karte, falls die tatsächliche maximale Temperatur des SCR-Katalysators für die vorbestimmte Zeit größer ist als die vorhergesagte maximale Temperatur des SCR-Katalysators nach der vorbestimmten Zeit.
  8. Ein Abgassystem, aufweisend: einen Verbrennungsmotor, der ein Antriebsmoment erzeugt durch Verbrennen eines Gemischs aus Luft und Kraftstoff und der ein Abgas, welches bei einem Verbrennungsprozess erzeugt wird, durch eine Abgasleitung hindurch ausgibt; eine Reduktionsmittel-Zufuhrvorrichtung, welche an der Abgasleitung stromabwärts des Verbrennungsmotors montiert ist und eingerichtet ist, um Harnstoff oder Ammoniak (NH3) in das Abgas einzuspritzen, wobei der Harnstoff zu Ammoniak zersetzt wird bzw. reagiert; einen SCR-Katalysator, welcher an der Abgasleitung stromabwärts der Reduktionsmittel-Zufuhrvorrichtung montiert ist und der eingerichtet ist, um den Ammoniak zu absorbieren/adsorbieren und um in dem Abgas enthaltenes Stickoxid unter Verwendung des adsorbierten/absorbierten, eingespritzten oder zersetzten, Ammoniaks zu reduzieren; einen Temperatursensor, welcher die Temperatur des SCR-Katalysators detektiert; und eine Steuerung, welche eine vorhergesagte maximale Temperatur des SCR-Katalysators nach einer vorbestimmten Zeit basierend auf einer gegenwärtigen Temperatur des SCR-Katalysators liest, eine Zieladsorptionsmenge an Ammoniak basierend auf der vorhergesagten maximalen Temperatur des SCR-Katalysators ermittelt und eine Menge an Harnstoff oder Ammoniak, welcher von der Reduktionsmittel-Zufuhrvorrichtung eingespritzt wird, basierend auf der Zieladsorptionsmenge an NH3 und der gegenwärtigen Adsorptionsmenge an NH3 steuert.
  9. Das Abgassystem nach Anspruch 8, wobei die Zieladsorptionsmenge an NH3 eine maximale NH3-Menge ist, welche in dem SCR-Katalysator bei der vorhergesagten maximalen Temperatur des SCR-Katalysators adsorbiert wird.
  10. Das Abgassystem nach Anspruch 8, wobei die Zieladsorptionsmenge an NH3 ein Wert ist, welcher erhalten wird durch Multiplizieren eines vorbestimmten Sicherheitsfaktors mit einer maximalen NH3-Menge, welche in dem SCR-Katalysator bei der vorhergesagten maximalen Temperatur des SCR-Katalysators adsorbiert wird.
  11. Das Abgassystem nach einem der Ansprüche 8 bis 10, wobei die Steuerung die vorhergesagte maximale Temperatur des SCR-Katalysators nach der vorbestimmten Zeit nur dann liest, wenn die gegenwärtige Temperatur des SCR-Katalysators größer oder gleich einer Harnstoff-Umwandlungstemperatur ist.
  12. Das Abgassystem nach einem der Ansprüche 8 bis 11, wobei die vorhergesagte maximale Temperatur des SCR-Katalysators nach der vorbestimmten Zeit gemäß der gegenwärtigen Temperatur des SCR-Katalysators gespeichert ist, z. B. in einer vorbestimmten Karte.
  13. Das Abgassystem nach Anspruch 12, wobei die vorhergesagte maximale Temperatur bzw. die vorbestimmte Karte in einem nichtflüchtigen Speicher eines Fahrzeugs gespeichert ist.
  14. Das Abgassystem nach Anspruch 12 oder 13, wobei die Steuerung eine tatsächliche maximale Temperatur des SCR-Katalysators für die vorbestimmte Zeit als die vorhergesagte maximale Temperatur des SCR-Katalysators nach der vorbestimmten Zeit speichert, z. B. in der vorbestimmten Karte, wenn die tatsächliche maximale Temperatur des SCR-Katalysators für die vorbestimmte Zeit größer ist als die vorhergesagte maximale Temperatur des SCR-Katalysators nach der vorbestimmten Zeit.
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