DE102014112273A1 - System und Verfahren zur Steuerung einer Dosierung von Abgasfluid - Google Patents

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Abstract

Ein Dosiersteuersystem für ein Abgassystem umfasst: einen Reduktionsmittelfluidtank, der dazu dient, eine Reduktionsmittellösung, die Harnstoff umfasst, zu enthalten; eine Einspritzeinrichtung, die in Wirkverbindung zwischen einem Reduktionsmitteltank und einer SCR-Vorrichtung angeordnet ist, wobei die Einspritzeinrichtung dazu dient, die Reduktionsmittellösung von dem Reduktionsmitteltank in eine Strömung von Abgas stromaufwärts der SCR-Vorrichtung einzuspritzen; einen Harnstoffqualitätssensor (UQS), der derart konfiguriert und angeordnet ist, eine Konzentration des Harnstoffs in der Reduktionsmittellösung zu erfassen; und ein Steuermodul, das in Signalkommunikation mit dem UQS angeordnet ist und in Wirkverbindung mit der Einspritzeinrichtung steht, wobei das Steuermodul dazu dient, eine Dosierung der Reduktionsmittellösung, die durch die Einspritzeinrichtung eingespritzt wird, auf Grundlage einer Konzentration des Harnstoffs in der Reduktionsmittellösung einzustellen.

Description

  • GEBIET DER ERFINDUNG
  • Die vorliegende Erfindung betrifft Verbrennungsmotoren und insbesondere den Gebrauch eines Abgasfluid-Reduktionsmittels zum Reduzieren von Stickoxid-(NOx-)Emissionen in dem Abgas solcher Motoren.
  • HINTERGRUND
  • Ein beispielhaftes Reduktionsmittel ist eine wässrige Harnstofflösung, die optimalerweise mit 32,5% Harnstoff und 67,5% deionisiertem Wasser gemischt ist und in Abgassystemen mit selektiver katalytischer Reduktion (SCR) verwendet wird, um NOx-Abgasemissionen zu senken. Wenn die Reduktionsmittellösung aus dem optimalen Gemisch verdünnt wird, steigen die Auspuff-NOx-Emissionen. Demgemäß wird die Technik zur Steuerung von NOx-Emissionen in dem Abgas von Verbrennungsmotoren dadurch verbessert, dass ein Steuersystem bereitgestellt wird, das die Dosierung des Reduktionsmittels einstellen kann, wenn es verdünnt wird.
  • ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
  • Bei einer beispielhaften Ausführungsform der Erfindung ist ein Dosiersteuersystem für ein Abgassystem vorgesehen, wobei das Abgassystem einen Abgasströmungskanal, der derart konfiguriert und angeordnet ist, um eine Abgasströmung von einem Verbrennungsmotor aufzunehmen, und eine Baugruppe einer Vorrichtung für selektive katalytische Reduktion (SCR) aufweist, die in stromabwärtiger Strömungskommunikation mit dem Abgasströmungskanal angeordnet ist. Das Dosiersteuersystem umfasst: einen Reduktionsmittelfluidtank, der dazu dient, eine Reduktionsmittellösung, die Harnstoff umfasst, zu enthalten; eine Einspritzeinrichtung, die in Wirkverbindung zwischen dem Reduktionsmitteltank und der SCR-Vorrichtung angeordnet ist, wobei die Einspritzeinrichtung dazu dient, die Reduktionsmittellösung aus dem Reduktionsmitteltank in die Strömung von Abgas stromaufwärts der SCR-Vorrichtung einzuspritzen; einen Harnstoffqualitätssensor (UQS von Engl.: ”urea quality sensor”), der derart konfiguriert und angeordnet ist, eine Konzentration des Harnstoffs in der Reduktionsmittellösung zu erfassen; und ein Steuermodul, das in Signalkommunikation mit dem UQS angeordnet ist und in Wirkverbindung mit der Einspritzeinrichtung steht, wobei das Steuermodul derart dazu dient, eine Dosierung der Reduktionsmittellösung, die durch die Einspritzeinrichtung eingespritzt wird, auf Grundlage einer Konzentration des Harnstoffs in der Reduktionsmittellösung einzustellen.
  • Bei einer anderen beispielhaften Ausführungsform der Erfindung ist ein Verfahren zur Lieferung einer Reduktionsmittellösung für Abgasfluid zu einer Abgasströmung stromaufwärts einer Vorrichtung für selektive katalytische Reduktion (SCR) vorgesehen. Das Verfahren umfasst, dass: ein Konzentrationsprozentsatz von Harnstoff in der Reduktionsmittellösung überwacht wird, die sich in einem Reduktionsmittelbehälter oder in der Leitung zwischen dem Reduktionsmittelbehälter und der Einspritzeinrichtung für Reduktionsmittellösung befindet; auf Grundlage der überwachten Harnstoffkonzentration in der Reduktionsmittellösung eine Dosierung der Reduktionsmittellösung zur Einspritzung in die Abgasströmung stromaufwärts der SCR-Vorrichtung eingestellt wird; und die eingestellte Dosierung der Reduktionsmittellösung in die Abgasströmung stromaufwärts der SCR-Vorrichtung eingespritzt wird.
  • Bei einer anderen beispielhaften Ausführungsform der Erfindung umfasst ein Fahrzeug: einen Verbrennungsmotor; ein Abgassystem; und ein Dosiersteuersystem. Das Abgassystem umfasst: einen Abgasströmungskanal, der derart konfiguriert und angeordnet ist, um eine Abgasströmung von dem Motor aufzunehmen; und eine Vorrichtung für selektive katalytische Reduktion (SCR), die in stromabwärtiger Strömungskommunikation mit dem Abgasströmungskanal angeordnet ist. Das Dosiersteuersystem umfasst: einen Reduktionsmitteltank, der dazu dient, eine Reduktionsmittellösung, die Harnstoff umfasst, zu enthalten; eine Einspritzeinrichtung, die in Wirkverbindung zwischen dem Reduktionsmitteltank und der SCR-Vorrichtung angeordnet ist, wobei die Einspritzeinrichtung dazu dient, die Reduktionsmittellösung von dem Reduktionsmitteltank in eine Strömung von Abgas stromaufwärts der SCR-Vorrichtung einzuspritzen; einen Harnstoffqualitätssensor (UQS), der derart konfiguriert und angeordnet ist, eine Konzentration des Harnstoffs in der Reduktionsmittellösung zu erfassen; und ein Steuermodul, das in Signalkommunikation mit dem UQS angeordnet ist und in Wirkverbindung mit der Einspritzeinrichtung steht, wobei das Steuermodul dazu dient, eine Dosierung der Reduktionsmittellösung, die durch die Einspritzeinrichtung eingespritzt wird, auf Grundlage einer Konzentration des Harnstoffs in der Reduktionsmittellösung einzustellen.
  • Bei einer anderen beispielhaften Ausführungsform der Erfindung umfasst eine nicht auf der Straße eingesetzte oder stationäre Vorrichtung: einen Verbrennungsmotor; ein Abgassystem; und ein Dosiersteuersystem. Das Abgassystem umfasst: einen Abgasströmungskanal, der derart konfiguriert und angeordnet ist, um eine Abgasströmung von dem Motor zu enthalten; und eine Vorrichtung für selektive katalytische Reduktion (SCR), die in stromabwärtiger Strömungskommunikation mit dem Abgasströmungskanal angeordnet ist. Das Dosiersteuersystem umfasst: einen Reduktionsmitteltank, der dazu dient, eine Reduktionsmittellösung, die Harnstoff umfasst, aufzunehmen; eine Einspritzeinrichtung, die in Wirkverbindung zwischen dem Reduktionsmitteltank und der SCR-Vorrichtung angeordnet ist, wobei die Einspritzeinrichtung dazu dient, die Reduktionsmittellösung von dem Reduktionsmitteltank in eine Abgasströmung stromaufwärts der SCR-Vorrichtung einzuspritzen; einen Harnstoffqualitätssensor (UQS), der derart konfiguriert und angeordnet ist, eine Konzentration des Harnstoffs in der Reduktionsmittellösung zu erfassen; und ein Steuermodul, das in Signalkommunikation mit dem UQS angeordnet ist und in Wirkverbindung mit der Einspritzeinrichtung steht, wobei das Steuermodul derart dazu dient, eine Dosierung der Reduktionsmittellösung, die durch die Einspritzeinrichtung eingespritzt wird, auf Grundlage einer Konzentration des Harnstoffs in der Reduktionsmittellösung einzustellen.
  • Die obigen Merkmale und Vorteile wie auch weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung werden leicht aus der folgenden detaillierten Beschreibung der Erfindung in Verbindung mit den begleitenden Zeichnungen offensichtlich.
  • KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • Andere Merkmale, Vorteile und Einzelheiten werden nur beispielhaft in der folgenden detaillierten Beschreibung von Ausführungsformen deutlich, wobei die detaillierte Beschreibung Bezug auf die Zeichnungen nimmt, in welchen:
  • 1 ein Blockdiagrammschema eines Systems zur Steuerung einer Dosierung von Abgasfluid gemäß einer Ausführungsform der Erfindung zeigt; und
  • 2 ein Flussdiagramm eines Verfahrens zum Dosieren und Liefern einer Abgasfluidlösung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung zeigt.
  • BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSFORMEN
  • Die folgende Beschreibung ist lediglich beispielhafter Natur und nicht dazu bestimmt, die vorliegende Offenbarung, ihre Anwendung oder Gebräuche zu beschränken. Es sei zu verstehen, dass in den Zeichnungen entsprechende Bezugszeichen gleiche oder entsprechende Teile und Merkmale angeben.
  • Der hier verwendete Begriff Fahrzeug ist nicht nur auf ein Personenfahrzeug, einen Lastwagen, einen Lieferwagen oder einen Geländewagen beschränkt, sondern umfasst auch jegliche selbstangetriebene oder gezogene Fördereinrichtung, die zum Transport einer Last geeignet ist, oder irgendeine stationäre oder nicht auf der Straße eingesetzte Motorausstattung.
  • Bei einer Ausführungsform betrifft der Begriff ”Motor”, wie er hier verwendet ist, jeden Verbrennungsmotor, der in der Lage ist, Stickoxide zu erzeugen. Bei einer Ausführungsform betrifft der Begriff ”Motor” einen Dieselmotor. Bei einer anderen Ausführungsform betrifft der Begriff ”Motor” einen Funkenzündungsmotor, der durch Dieselkraftstoff oder irgendwelche anderen geeigneten brennbaren flüssigen oder gasförmigen Kraftstoffe mit Kraftstoff versorgt wird.
  • Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der Erfindung und mit Bezug auf 1 ist ein Dosiersteuersystem 200 für einen Abschnitt eines Abgassystems 100 eines Fahrzeugs 300 gezeigt. Das Abgassystem 100 weist einen Abgasströmungskanal 102, der derart konfiguriert und angeordnet ist, eine Abgasströmung 104 von einem Motor 106 oder einem Abgaskrümmer davon aufzunehmen, sowie eine SCR-Vorrichtung 108 auf, die in stromabwärtiger Strömungskommunikation mit dem Abgasströmungskanal 102 angeordnet ist. Ein stromabwärtiger Abgasströmungskanal 110, der in der Form eines Abgasrohres oder Auspuffs vorliegen kann, dient dazu, die stromabwärtige Abgasströmung 112 an die Umgebung zu liefern. Das Dosiersteuersystem 200 weist einen Reduktionsmitteltank 202 auf, der dazu dient, eine Reduktionsmittellösung 204, die Harnstoff enthält, zu enthalten. Wie oben erwähnt ist, ist die Reduktionsmittellösung 204 eine wässrige Harnstofflösung, die optimalerweise mit 32,5% Harnstoff und 67,5% deionisiertem Wasser gemischt ist. Die Reduktionsmittellösung 204 wird in einer SCR-Vorrichtung 108 verwendet, um die Konzentration von NOx in den Abgasemissionen von Verbrennungsmotoren zu senken. Das Dosiersteuersystem 200 umfasst ferner eine Einspritzeinrichtung 206, einen UQS (Harnstoffqualitätssensor) 208, der in dem Reduktionsmitteltank 202 angeordnet oder in Reihe mit dem Reduktionsmitteltank 202 vor der Einspritzeinrichtung 206 angeordnet sein kann, sowie ein Steuermodul 210. Die Einspritzeinrichtung 206 ist in Wirkverbindung zwischen dem Reduktionsmitteltank 202 und der SCR-Vorrichtung 108 über einen Strömungskanal 212 angeordnet. Die Einspritzeinrichtung 206 dient dazu, die Reduktionsmittellösung 204 von dem Reduktionsmitteltank 202 über den Strömungskanal 212 aufzunehmen und die Reduktionsmittellösung 204 in den Abgasströmungskanal 102 stromaufwärts der SCR-Vorrichtung 108 einzuspritzen. Der UQS 208 ist derart konfiguriert und angeordnet, eine Konzentration des Harnstoffs in der Reduktionsmittellösung 204 zu erfassen. Ein Nennbereich für die Konzentration von Harnstoff liegt im Bereich von etwa 31,8 Vol.-% bis etwa 33,2 Vol.-%, was alternativ als 32,5% +/–0,7% bezeichnet wird. Wie hier verwendet ist, betrifft der Begriff ”etwa” einen Bereich, der geringfügig von der +/–0,7% Toleranz um eine Nennkonzentration von 32,5% abhängig von als Industriestandard akzeptierten Vorgehensweisen abweichen kann. Ein UQS 208, der für die hier offenbarten Zwecke geeignet ist, ist beispielsweise von WEMA USA, Inc., Schrader International, Inc., SSI Technologies, Inc., Measurement Specialties, Continental oder Sun-A Corp. verfügbar und arbeitet auf eine Weise, die in der Technik derartiger Sensoren bekannt ist. Das Steuermodul 210 steht in Signalkommunikation mit dem UQS 208 über eine Signalleitung 214 und in Wirkverbindung mit der Einspritzeinrichtung 206 über die Steuerleitung 216. Das Steuermodul 210 dient dazu, eine Dosierung der Reduktionsmittellösung 204, die durch die Einspritzeinrichtung 206 eingespritzt wird, auf Grundlage einer Konzentration des Harnstoffs in der Reduktionsmittellösung 204 einzustellen, was nachfolgend detaillierter erläutert ist.
  • Bei einer Ausführungsform weist das Steuermodul 210 eine Verarbeitungsschaltung 218 auf, die auf ausführbare Anweisungen anspricht, die bei Ausführung durch die Verarbeitungsschaltung 218 eine Aufwärtseinstellung der Dosierung der Reduktionsmittellösung 204 in Ansprechen auf eine Abwärtsänderung der Konzentration des Harnstoffs in der Reduktionsmittellösung 204 unterstützen, wie von dem UQS 208 erfasst und an das Steuermodul 210 über die Signalleitung 214 kommuniziert ist. Eine derartige Abwärtsänderung der Konzentration des Harnstoffs in der Reduktionsmittellösung 204 kann auftreten, falls ein Bediener des Fahrzeugs 300 in einer Notsituation Wasser oder eine andere Lösung (allgemein als ein Verdünnungsmittel bezeichnet) dem Reduktionsmitteltank 202 zusetzt, um das Fahrzeug 300 betriebsfähig zu halten, wenn die Menge an Reduktionsmittellösung 204 in dem Reduktionsmitteltank 202 gering ist und keine Ersatz-Reduktionsmittellösung 204 verfügbar ist. In einer solchen Situation dient eine Aufwärtseinstellung der Dosierung der Reduktionsmittellösung 204, die in die Abgasströmung stromaufwärts der SCR-Vorrichtung 108 eingespritzt wird, dazu, eine Steuerung von NOx-Emissionen beizubehalten, wenn die Reduktionsmittellösung 204 verdünnt worden ist. Bei einer Ausführungsform spricht die Verarbeitungsschaltung 218 auf ausführbare Anweisungen an, um die Dosierung der Reduktionsmittellösung 204 in Ansprechen darauf aufwärts einzustellen, dass die Konzentration des Harnstoffs in der Reduktionsmittellösung 204 unter etwa 31,8 Vol.-% fällt.
  • Sobald die vorher erwähnte Notsituation vorbei ist und der Bediener des Fahrzeugs 300 den Reduktionsmitteltank 202 von Wasser und anderem Verdünnungsmittel gespült und den Reduktionsmitteltank 202 mit einer richtig festgelegten Reduktionsmittellösung 204 versorgt und wiederaufgefüllt hat, weist eine Ausführungsform auch eine Anordnung auf, bei der die Verarbeitungsschaltung 218 auf ausführbare Anweisungen anspricht, um die Dosierung der Reduktionsmittellösung 204 in Ansprechen darauf abwärts einzustellen, dass die Konzentration des Harnstoffs in der Reduktionsmittellösung 204 von einem Niveau unterhalb des vorher erwähnten definierten Konzentrationsbereiches von 32,5% +/–0,7% (gibt eine verdünnte Lösung an) zu einem Niveau in dem definierten Konzentrationsbereich (gibt eine nicht verdünnte Lösung an) erhöht ist.
  • Bei einer Ausführungsform ist der UQS 208 so konfiguriert, die Harnstoffkonzentration in der Reduktionsmittellösung 204 mit einer ersten definierten Rate, wie beispielsweise 1 Hz, zu erfassen, und die Verarbeitungsschaltung 218 spricht auf ausführbare Anweisungen an, um die Dosierung der Reduktionsmittellösung 204 bei einer zweiten definierten Rate einzustellen, die geringer als die erste definierte Rate ist, wie beispielsweise einmal pro Minute. Da nicht erwartet wird, dass sich die. Harnstoffkonzentration in der Reduktionsmittellösung 204 in dem gewöhnlichen Verlauf des Betriebs des Fahrzeugs 300 schnell ändert, sollte es nicht notwendig sein, eine Dosiereinstellung so häufig auszuführen, wie der UQS 208 zur Erfassung der Harnstoffkonzentration in der Lage ist. Daher kann die Verarbeitungsschaltung 218 entsprechend programmiert sein. Während hier spezifische Raten vorgesehen sind, sei angemerkt, dass die erneute Angabe derartiger Raten nur zu veranschaulichenden Zwecken dient, und dass der Schutzumfang der Erfindung nicht so beschränkt ist. Es sei auch angemerkt, dass der Schutzumfang der Erfindung nicht darauf beschränkt ist, dass die vorher erwähnte erste und zweite definierte Rate verschieden sind, da in Erwägung gezogen wird, dass der UQS 208 so programmiert, eingestellt oder konfiguriert sein könnte, um bei einer Rate zu arbeiten, die mit der Rate kompatibel ist, bei der die Dosierung der Reduktionsmittellösung 204 einzustellen ist.
  • Bei einer Ausführungsform kann das Dosiersteuersystem 200 ferner einen NOx-Sensor 220 aufweisen, der stromabwärts der SCR-Vorrichtung 108 angeordnet und derart konfiguriert ist, ein Niveau von NOx-Emissionen in der Abgasströmung in dem stromabwärtigen Abgasströmungskanal 110 zu überwachen. Der NOx-Sensor 220 kommuniziert das Niveau von NOx-Emissionen an das Steuermodul 210 über die Signalleitung 222 und das Steuermodul 210 ermittelt aus derartiger Information über die Verarbeitungsschaltung 218 oder ein anderes geeignetes Mittel eine Nenndosierung der Reduktionsmittellösung 204 zur Einspritzung in die Abgasströmung stromaufwärts der SCR-Vorrichtung 108, um das gewünschte Niveau an Steuerung zur NOx-Reduzierung bereitzustellen. In Ansprechen darauf, dass der UQS 208 eine verdünnte Reduktionsmittellösung 204 erfasst, unterstützt die Verarbeitungsschaltung 218 eine Aufwärtseinstellung der Dosierung der Reduktionsmittellösung 204, wie oben diskutiert ist, was bei einer Ausführungsform durch Einstellen der Nenndosierung, um eine modifizierte Dosierung herzustellen, und dann Einspritzen der modifizierten Dosierung der Reduktionsmittellösung 204 in die Abgasströmung stromaufwärts der SCR-Vorrichtung 108 erreicht wird. Bei einer Ausführungsform spricht die Verarbeitungsschaltung 218 auf ausführbare Anweisungen an, um die Dosierung der Reduktionsmittellösung 204 von der Nenndosierung zu der modifizierten Dosierung durch Verwendung einer Nachschlagetabelle, einer mathematischen Funktion, eines Multiplikators oder irgendeines anderen Mittels zur Änderung eines Nennwertes in einen modifizierten Wert, der für die hier offenbarten Zwecke geeignet ist, einzustellen.
  • Bei einer Ausführungsform kann das Dosiersteuersystem 200 ferner einen Ammoniak-NH3-(alternativ NH3-)Sensor 221 aufweisen, der stromabwärts der SCR-Vorrichtung 108 angeordnet und derart konfiguriert ist, ein Niveau von NH3-Emissionen (typischerweise als ”Schlupf” bezeichnet) in der Abgasströmung in dem stromabwärtigen Abgaskanal 110 zu überwachen. Der NH3-Sensor 221 kommuniziert das Niveau von NH3-Emissionen an das Steuermodul 210 über die Signalleitung 222, und das Steuermodul 210 ermittelt aus derartiger Information über die Verarbeitungsschaltung 218 oder ein anderes geeignetes Mittel eine Nenndosierung der Reduktionsmittellösung 204 zur Einspritzung in die Abgasströmung stromaufwärts der SCR-Vorrichtung 108, um das gewünschte Steuerungsniveau zur NOx-Reduzierung bereitzustellen, während ein NH3-Schlupf gemindert wird. In Ansprechen darauf, dass der UQS 208 eine verdünnte Reduktionsmittellösung 204 erfasst, unterstützt die Verarbeitungsschaltung 218 eine Aufwärtseinstellung der Dosierung der Reduktionsmittellösung 204, wie oben diskutiert ist, was bei einer Ausführungsform durch Einstellen der Nenndosierung, um eine modifizierte Dosierung herzustellen, und dann Einspritzen der modifizierten Dosierung der Reduktionsmittellösung 204 in die Abgasströmung stromaufwärts der SCR-Vorrichtung 108 erreicht wird. Bei einer Ausführungsform spricht die Verarbeitungsschaltung 218 auf ausführbare Anweisungen an, um die Dosierung der Reduktionsmittellösung 204 von der Nenndosierung zu der modifizierten Dosierung durch Verwendung einer Nachschlagetabelle, einer mathematischen Funktion, eines Multiplikators oder irgendeines anderen Mittels zur Änderung eines Nennwertes in einen modifizierten Wert, der für die hier offenbarten Zwecke geeignet ist, einzustellen.
  • Wenn das Steuermodul 210 in Betrieb ist, wie beispielsweise während des Betriebs des Fahrzeugs 300, weist eine Ausführungsform auf, dass das Steuermodul 210 derart konfiguriert ist, eine kontinuierliche Einstellung der Dosierung der Reduktionsmittellösung 204 in Ansprechen auf eine Änderung der Konzentration des Harnstoffs in der Reduktionsmittellösung 204 über kontinuierliche Rückkopplung von dem UQS 208 zu dem Steuermodul 210 zu unterstützen. Eine andere oder eine selbe Ausführungsform umfasst, dass das Steuermodul 210 derart konfiguriert ist, eine Einstellung der Dosierung der Reduktionsmittellösung 204 bei anfänglicher Aktivierung des Dosiersteuersystems 200 zu unterstützen, wie es beispielsweise während eines Zündstarts des Fahrzeugs 300 auftreten würde.
  • Angesichts des Vorhergehenden sei angemerkt, dass eine Ausführungsform der Erfindung auch ein Verfahren 400 aufweist, das über ausführbare Anweisungen ausgeführt wird, die beispielsweise von der Verarbeitungsschaltung 218 ausgeführt werden, um eine Reduktionsmittellösung 204 zu einer Abgasströmung 104 stromaufwärts einer SCR-Vorrichtung 108 zu liefern, was nun mit Bezug auf 2 in Kombination mit 1 beschrieben ist.
  • Bei einer Ausführungsform ist das Verfahren 400 ein Prozess mit geschlossener Schleife, der bei Logikblock 402 beginnt, bei dem der UQS 208 den Volumenprozentsatz der Harnstoffkonzentration in der Reduktionsmittellösung 204 in dem Reduktionsmitteltank 202 erfasst. Anschließend fährt die Steuerlogik zu Logikblock 404 fort.
  • Bei Logikblock 404 läuft, wenn die Harnstoffkonzentration kleiner als eine definierte Menge ist, wie beispielsweise 31,8% (32,5% minus 0,7%), dann die Steuerlogik zu Logikblock 406.
  • Bei Logikblock 406 wird die Dosierung der Reduktionsmittellösung 204 über einen Dosierkompensationsfaktor gemäß eines der hier diskutierten Verfahren inkrementell erhöht, um die verdünnte Qualität der Reduktionsmittellösung 204 zu kompensieren. Die Steuerlogik läuft dann zu Logikblock 408.
  • Bei Logikblock 408 wird eine Berechnung ausgeführt, um eine neue modifizierte Dosierung der Reduktionsmittellösung 204 zu ermitteln, die auf der inkrementellen Zunahme, die vom Block 406 ermittelt wird, und einer Nenn-Dosiermenge für Reduktionsmittel, die von Logikblock 410 bereitgestellt wird, basiert, wobei die Nenn-Dosiermenge für Reduktionsmittel durch entweder einen oder beide der Sensoren 220, 221 als ein unterdosierter oder überdosierter Zustand verifiziert wird. Bei einer Ausführungsform können der NOx-Sensor 220 und der NH3-Sensor 221 als derselbe Sensor ausgeführt sein. Bei einer Ausführungsform ist das modifizierte Dosierniveau das Produkt des Dosierkompensationsfaktors von Logikblock 406 und des Nenndosierniveaus von Block 410. Die Steuerlogik läuft dann zu Logikblock 412.
  • Bei Logikblock 412 unterstützt das Steuermodul 210 eine Betätigung der Einspritzeinrichtung 206, um das modifizierte Dosierniveau der Reduktionsmittellösung 204 in die Abgasströmung 104 stromaufwärts der SCR-Vorrichtung 108 einzuspritzen. Die Steuerlogik läuft dann zurück zu Logikblock 402 über Logikpfad 414, um das Verfahren 400 zu wiederholen.
  • Zurück Bezug nehmend auf Logikblock 404 läuft, wenn die Harnstoffkonzentration nicht kleiner als eine definierte Menge ist, wie beispielsweise 31,8% (32,5% minus 0,7%), dann die Steuerlogik zu Logikblock 416.
  • Bei Logikblock 416 unterstützt das Steuermodul 210 eine Betätigung der Einspritzeinrichtung 206, um das ursprüngliche Dosierniveau der Reduktionsmittellösung 204 in die Abgasströmung 104 stromaufwärts der SCR-Vorrichtung 108 einzuspritzen, d. h., das Steuermodul unterstützt eine Betätigung der Einspritzeinrichtung 206, um die Nennreduktionsmitteldosiermenge, die von dem Logikblock 410 bereitgestellt wird, einzuspritzen. Während andere Modifikatoren für die Reduktionsmitteldosiermenge vorhanden sein könnten, würde der modifizierte Beitrag aufgrund des UQS 208 zunichte gemacht, falls die Harnstoffkonzentration als innerhalb des Nennbereiches detektiert würde. Die Steuerlogik läuft dann über Logikpfad 414 zurück zu Logikblock 402, um das Verfahren 400 zu wiederholen.
  • Anders gesagt umfasst das Verfahren 400, dass ein Konzentrationsprozentsatz von Harnstoff in der Reduktionsmittellösung (die in einem Reduktionsmittelbehälter oder in der Reduktionsmittelleitung 212 angeordnet ist) überwacht wird (Logikblock 402); auf Grundlage der überwachten Harnstoffkonzentration in der Reduktionsmittellösung 204 eine Dosierung der Reduktionsmittellösung 204 zur Einspritzung in die Abgasströmung stromaufwärts der SCR-Vorrichtung (Logikblöcke 406, 408, 410) eingestellt wird; und die eingestellte Dosierung der Reduktionsmittellösung 204 in die Abgasströmung stromaufwärts der SCR-Vorrichtung (Logikblock 412) eingespritzt wird. Bei einer Ausführungsform betrifft der Schritt zum Einstellen der Dosierung der einzuspritzenden Reduktionsmittellösung 204 ein aufwärts gerichtetes Einstellen der Dosierung der Reduktionsmittellösung 204 in Ansprechen auf eine Abwärtsänderung der Konzentration des Harnstoffes in der Reduktionsmittellösung 204, wobei eine Aufwärtseinstellung der Dosierung der Reduktionsmittellösung 204 in Ansprechen darauf erfolgt, dass die Konzentration des Harnstoffes in der Reduktionsmittellösung 204 unter etwa 31,8 Vol.-% fällt (Logikblock 404). Bei einer Ausführungsform betrifft der Schritt zum Überwachen des Konzentrationsprozentsatzes von Harnstoff in der Reduktionsmittellösung 204, dass der Konzentrationsprozentsatz mit einer definierten Rate (in dem Schritt bei Logikblock 402 integriert) überwacht wird und die Dosierung der Reduktionsmittellösung 204 zur Einspritzung eingestellt wird, was umfasst, dass die Dosierung mit einer anderen Rate eingestellt wird, die langsamer als die definierte Rate ist (in den Schritt bei Logikblock 412 integriert). Bei einer Ausführungsform betrifft der Schritt zum Einstellen der Dosierung der einzuspritzenden Reduktionsmittellösung 204 ein Einstellen der Dosierung der Reduktionsmittellösung 204 gemäß zumindest einem aus: einer Nachschlagetabelle; einer mathematischen Funktion; oder eines Multiplikators (Logikblock 406). Bei einer Ausführungsform umfasst das Verfahren 400 auch ein Abwärtseinstellen der Dosierung der Reduktionsmittellösung 204 in Ansprechen darauf, dass die Konzentration des Harnstoffs in der Reduktionsmittellösung 204 von einem Niveau unterhalb eines definierten Konzentrationsbereiches auf ein Niveau innerhalb des definierten Konzentrationsbereiches angehoben wird, wobei der definierte Konzentrationsbereich zwischen etwa 31,8 Vol.-% bis etwa 33,2 Vol.-% liegt (in den Schritt bei Logikblock 416 integriert). Bei einer Ausführungsform und in Ansprechen auf eine Abwärtsänderung der Konzentration des Harnstoffs in der Reduktionsmittellösung 204 ein Aufwärtseinstellen der Dosierung der Reduktionsmittellösung 204 (Logikblöcke 404, 406, 408, 410); und in Ansprechen auf eine Aufwärtsänderung der Konzentration des Harnstoffs in der Reduktionsmittellösung 204, Abwärtseinstellen der Dosierung der Reduktionsmittellösung 204 (in den Schritt bei Logikblock 416) integriert; und in Ansprechen auf eine Abwesenheit der Änderung der Konzentration des Harnstoffs in der Reduktionsmittellösung 204 Ausführen keiner zusätzlichen Einstellung der Dosierung der Reduktionsmittellösung 204 (in den Schritt bei Logikblock 416 integriert).
  • Während die Erfindung unter Bezugnahme auf beispielhafte Ausführungsformen beschrieben worden ist, sei dem Fachmann zu verstehen, dass verschiedene Änderungen durchgeführt und Äquivalente gegen Elemente derselben ersetzt werden können, ohne von dem Schutzumfang der Erfindung abzuweichen. Zusätzlich können viele Modifikationen durchgeführt werden, um eine bestimmte Situation oder ein bestimmtes Material an die Lehren der Erfindung anzupassen, ohne von dem wesentlichen Schutzumfang davon 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 Anmeldung fallen.

Claims (10)

  1. Dosiersteuersystem für ein Abgassystem, wobei das Abgassystem einen Abgasströmungskanal, der derart konfiguriert und angeordnet ist, eine Abgasströmung von einem Verbrennungsmotor aufzunehmen, und eine Baugruppe einer Vorrichtung für selektive katalytische Reduktion (SCR) aufweist, die in stromabwärtiger Strömungskommunikation mit dem Abgasströmungskanal angeordnet ist, wobei das Dosiersteuersystem umfasst: einen Reduktionsmittelfluidtank, der dazu dient, eine Reduktionsmittellösung, die Harnstoff umfasst, zu enthalten; eine Einspritzeinrichtung, die in Wirkverbindung zwischen dem Reduktionsmitteltank und der SCR-Vorrichtung angeordnet ist, wobei die Einspritzeinrichtung dazu dient, die Reduktionsmittellösung von dem Reduktionsmitteltank in eine Strömung von Abgas stromaufwärts der SCR-Vorrichtung einzuspritzen; einen Harnstoffqualitätssensor (UQS), der derart konfiguriert und angeordnet ist, eine Konzentration des Harnstoffs in der Reduktionsmittellösung zu erfassen; und ein Steuermodul, das in Signalkommunikation mit dem UQS angeordnet ist und in Wirkverbindung mit der Einspritzeinrichtung steht, wobei das Steuermodul dazu dient, eine Dosierung der Reduktionsmittellösung, die durch die Einspritzeinrichtung eingespritzt wird, auf Grundlage einer Konzentration des Harnstoffs in der Reduktionsmittellösung einzustellen.
  2. Dosiersteuersystem nach Anspruch 1, wobei: das Steuermodul eine Verarbeitungsschaltung umfasst, die auf ausführbare Anweisungen anspricht, die bei Ausführung durch die Verarbeitungsschaltung eine Aufwärtseinstellung der Dosierung der Reduktionsmittellösung in Ansprechen auf eine Abwärtsänderung der Konzentration des Harnstoffs in der Reduktionsmittellösung unterstützen.
  3. Dosiersteuersystem nach Anspruch 2, wobei die Verarbeitungsschaltung ferner auf ausführbare Anweisungen anspricht, um die Dosierung der Reduktionsmittellösung mit einer langsameren Rate einzustellen, als der UQS zur Erfassung der Konzentration des Harnstoffes in der Reduktionsmittellösung konfiguriert ist.
  4. Dosiersteuersystem nach Anspruch 2, wobei die Verarbeitungsschaltung ferner auf ausführbare Anweisungen anspricht, um die Dosierung der Reduktionsmittellösung in Ansprechen darauf abwärts einzustellen, dass die Konzentration des Harnstoffs in der Reduktionsmittellösung von einem Niveau unterhalb eines definierten Konzentrationsbereiches zu einem Niveau innerhalb des definierten Konzentrationsbereiches angehoben wird.
  5. Dosiersteuersystem nach Anspruch 1, wobei das Steuermodul, wenn es in Betrieb ist, derart konfiguriert ist, eine kontinuierliche Einstellung der Dosierung der Reduktionsmittellösung in Ansprechen auf eine Änderung der Konzentration des Harnstoffs in der Reduktionsmittellösung über kontinuierliche Rückkopplung von dem UQS zu dem Steuermodul zu unterstützen.
  6. Verfahren zur Lieferung einer Reduktionsmittellösung für Abgasfluid an eine Abgasströmung stromaufwärts einer Vorrichtung für selektive katalytische Reduktion (SCR), wobei das Verfahren umfasst, dass: ein Konzentrationsprozentsatz von Harnstoff in der Reduktionsmittellösung überwacht wird, die sich in einem Reduktionsmittelbehälter oder in einer Leitung zwischen dem Reduktionsmittelbehälter und einer Einspritzeinrichtung für Reduktionsmittellösung befindet; auf Grundlage der überwachten Harnstoffkonzentration in der Reduktionsmittellösung eine Dosierung der Reduktionsmittellösung zur Einspritzung in die Abgasströmung stromaufwärts der SCR-Vorrichtung eingestellt wird; und die eingestellte Dosierung der Reduktionsmittellösung in die Abgasströmung stromaufwärts der SCR-Vorrichtung eingespritzt wird.
  7. Verfahren nach Anspruch 6, ferner umfassend, dass: ein Niveau von NOx- oder NH3-Emissionen in der Abgasströmung stromabwärts der SCR-Vorrichtung überwacht wird und aus dem überwachten Niveau von NOx- oder NH3-Emissionen die geeignete Dosierung der Reduktionsmittellösung in die Abgasströmung stromaufwärts der SCR-Vorrichtung verifiziert wird; wobei das Einstellen der Dosierung der Reduktionsmittellösung zur Einspritzung ein Einstellen der Nenndosierung umfasst, um eine in der Qualität erfasste modifizierte Dosierung herzustellen; und wobei das Einspritzen der eingestellten Dosierung ein Einspritzen der in der Qualität erfassten modifizierten Dosierung umfasst.
  8. Verfahren nach Anspruch 6, wobei das Einstellen der Dosierung der Reduktionsmittellösung zur Einspritzung umfasst, dass die Dosierung der Reduktionsmittellösung in Ansprechen auf eine Abwärtsänderung der Konzentration des Harnstoffs in der Reduktionsmittellösung aufwärts eingestellt wird.
  9. Verfahren nach Anspruch 8, ferner umfassen, dass die Dosierung der Reduktionsmittellösung in Ansprechen darauf abwärts eingestellt wird, dass die Konzentration des Harnstoffs in der Reduktionsmittellösung von einem Niveau unterhalb eines definierten Konzentrationsbereiches zu einem Niveau innerhalb des definierten Konzentrationsbereiches angehoben wird.
  10. Verfahren nach Anspruch 7, wobei: in Ansprechen auf eine Abwärtsänderung der Konzentration des Harnstoffes in der Reduktionsmittellösung die Dosierung der Reduktionsmittellösung aufwärts eingestellt wird; in Ansprechen auf eine Aufwärtsänderung der Konzentration des Harnstoffes in der Reduktionsmittellösung die Dosierung der Reduktionsmittellösung abwärts eingestellt wird; und in Ansprechen auf eine Abwesenheit der Änderung in der Konzentration des Harnstoffs in der Reduktionsmittellösung keine Einstellung an der Dosierung der Reduktionsmittellösung ausgeführt wird.
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