DE102017114288A1

DE102017114288A1 - Def-dosierung für selektive katalytische reduktionskatalysatoren

Info

Publication number: DE102017114288A1
Application number: DE102017114288.6A
Authority: DE
Inventors: David P. Quigley; Sarah Funk; Pablo E. Hernandez Garcia; Amr M. Radwan
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2016-07-11
Filing date: 2017-06-27
Publication date: 2018-01-11
Also published as: US20180008932A1; CN107605576A

Abstract

Es wird ein Verfahren zur Verringerung des NOX-Durchbruchs und NH3-Schlupfes bereitgestellt, wenn im SCR-System ein Temperaturanstieg und/oder ein erhöhter Abgasmassenstrom auftritt. Das Verfahren beinhaltet die Schritte der Überwachung der Parameterzustände des Abgasstroms vor einem SCR-Katalysator, wobei die Parameterzustände mindestens eine Einlasstemperatur und/oder einen Abgasmassenstrom beinhalten; Identifizieren eines Temperaturanstiegs oder eines Anstiegs des Abgasmassenstroms am SCR-Einlass; Identifizieren eines neuen, niedrigeren Ammoniaksollwerts oder einer Speicherungskonzentration für den SCR; und Identifizieren der Geschwindigkeit des NH3-Verbrauchs. Das Verfahren beinhaltet des Weiteren den Schritt des Bestimmens einer „intervenierenden Phase”, in der eine kleine Dosierung des DEF fortgesetzt wird, während der intervenierenden Phase.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Offenbarung betrifft Emissionssteuerungssysteme und insbesondere das Steuern eines Ammoniakspeicherwerts in einem selektiven katalytischen Reduktionssystem, um den NO_X-Durchbruch und den NH3-Schlupf zu verhindern.
HINTERGRUND
Die hierin vorliegende Hintergrundbeschreibung, die hierin beschrieben ist, dient dazu, den Kontext der Offenbarung im Allgemeinen darzustellen. Die Arbeit der gegenwärtig genannten Erfinder im in diesem Hintergrundabschnitt beschriebenen Umfang sowie Aspekte der Beschreibung, die zum Zeitpunkt der Anmeldung nicht anderweitig als Stand der Technik gelten, gelten gegenüber der vorliegenden Offenbarung weder ausdrücklich noch konkludent als Stand der Technik.
Motoren geben Abgas ab, das Kohlenmonoxid (CO), Kohlenwasserstoffe (HC) und Stickoxide (NO_X) enthält. Ein Abgasbehandlungssystem reduziert die Konzentrationen von CO, HC und NO_x im Abgas. Das Abgasbehandlungssystem kann einen Oxidationskatalysator (OC) (z. B. einen Diesel-OC), einen (optionalen) Partikelfilter (PF) (z. B. einen Diesel-PF) und ein SCR-System (selektive katalytische Reduktionsvorrichtung) beinhalten. Der OC oxidiert CO und HC unter Bildung von Kohlendioxid und Wasser. Der Partikelfilter entfernt Feinstaub aus den Abgasen. Das SCR-System reduziert NO_x.
Das SCR-System spritzt vor einem SCR-Katalysator ein Reduktionsmittel (beispielsweise, Harnstoff) in das Abgas. Das Reduktionsmittel bildet Ammoniak, das mit NO_x im SCR-Katalysator reagiert. Die Reaktion von Ammoniak und NO_x im SCR-Katalysator reduziert NO_x und führt zur Emission von zweiatomigem Stickstoff und Wasser. Wenn überschüssiges Reduktionsmittel in das Abgas eingespritzt wird, dann kann das überschüssige Reduktionsmittel überschüssiges Ammoniak erzeugen, das ohne zu reagieren durch den SCR-Katalysator strömt.
ZUSAMMENFASSUNG
Die vorliegende Offenbarung stellt ein Verfahren zur Verhinderung eines NOx-Durchbruchs und NH3-Schlupfs bereit, wenn das SCR-System einen plötzlichen Temperaturanstieg oder eine plötzliche Erhöhung des Abgasmassenstroms erfährt. Das Verfahren beinhaltet die Schritte der Überwachung der Parameterzustände des Abgaszuführstroms vor der Reduktionsvorrichtung mit einem Ammoniak-selektiven Katalysator, wobei die Parameterzustände mindestens die Einlasstemperatur und/oder den Abgasmassenstrom; das Identifizieren einer Temperaturerhöhung oder eines Anstiegs des Abgasmassenstroms am SCR-Einlass; Identifizieren eines neuen, niedrigeren Ammoniaksollwerts für den SCR-Wabenkörper; und Identifizieren der Geschwindigkeit des NH₃-Verbrauchs beinhalten. Das Verfahren beinhaltet des Weiteren den Schritt des Bestimmens einer „intervenierenden Phase”, worin das NH₃ verbraucht wird und während der intervenierenden Phase eine kleine Dosierung von DEF fortgesetzt wird. Das Verfahren beinhaltet des Weiteren die Prüfung des neuen, niedrigeren Ammoniaksollwerts mit der tatsächlichen NH₃-Konzentration; und die Wiederaufnahme der standardmäßigen DEF-Dosierung, wenn der neue, niedrigere Ammoniaksollwert mit der tatsächlichen NH₃-Konzentration übereinstimmt.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist ein Funktionsblockdiagramm eines Motorsystems gemäß der vorliegenden Offenbarung.
2 zeigt ein Diagramm des Umwandlungsverhältnisses eines SCR-Systems entsprechend der vorliegenden Offenbarung.
3 ist ein Funktionsblockdiagramm eines ECM gemäß der vorliegenden Offenbarung.
4 ist eine Grafik, die zeigt, wie sich das Umwandlungsverhältnis im SCR-Katalysator in Abhängigkeit von der Temperatur verändert.
5 ist ein Diagramm, das die Änderung des optimalen Speicherwerts eines SCR-Katalysators veranschaulicht, wenn sich die SCR-Temperatur von 250 auf 300 Grad Celsius verändert.
6 veranschaulicht grafische Daten für die SCR-Temperatur, die NH3-Beladung und den NOx-Ausstoß des SCR-Katalysators für unterschiedliche DEF-Dosierungsverfahren.
7 ist eine schematische Darstellung eines exemplarischen algorithmischen Flussdiagramms für die sequentielle, stufenweise Bestimmung der Ammoniakspeicherung für jedes diskrete Substratelement in Abhängigkeit von der verstrichenen Zeit in einem SCR-Katalysator.
8 zeigt ein Flussdiagramm des Verfahrens zur DEF-Dosierung nach einem Temperaturanstieg oder einem Anstieg des Abgasmassenstroms, um den NOx-Durchbruch entsprechend den Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung zu reduzieren.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung werden hierin beschrieben. Es versteht sich jedoch, dass die offenbarten Ausführungsformen lediglich Beispiele sind und andere Ausführungsformen verschiedene und alternative Formen annehmen können. Die Figuren sind nicht unbedingt maßstabsgerecht; einige Merkmale können größer oder kleiner dargestellt sein, um die Einzelheiten bestimmter Komponenten zu veranschaulichen. Folglich sind die offenbarten aufbau- und funktionsspezifischen Details nicht als einschränkend zu verstehen, sondern lediglich als repräsentative Grundlage, um den Fachleuten die verschiedenen Arten und Weisen der Nutzung der vorliegenden Erfindung zu vermitteln. Wie der Fachleute verstehen, können verschiedene Merkmale, die mit Bezug auf beliebige der Figuren dargestellt und beschrieben werden, mit Merkmalen kombiniert werden, die in einer oder mehreren anderen Figuren dargestellt sind, um Ausführungsformen zu erzeugen, die nicht explizit dargestellt oder beschrieben sind. Die dargestellten Kombinationen von Merkmalen stellen repräsentative Ausführungsformen für typische Anwendungen bereit. Beliebige Kombinationen und Modifikationen der Merkmale, die mit den Lehren dieser Offenbarung übereinstimmen, könnten jedoch für bestimmte Anwendungen und Implementierungen erwünscht sein. Es sei darauf hingewiesen, dass Schritte innerhalb eines Verfahrens in anderer Reihenfolge ausgeführt werden können, ohne die Prinzipien der vorliegenden Offenbarung zu verändern.
Der hier verwendete Begriff „Modul” bezieht sich auf eine anwendungsspezifische integrierte Schaltung (ASIC), eine elektronische Schaltung, einen Prozessor (gemeinsam genutzt, dediziert oder Gruppenprozessor) und einen Speicher, der ein oder mehrere Software- oder Firmwareprogramme, eine kombinatorische Logikschaltung und/oder andere geeignete Komponenten ausführt, die die beschriebene Funktionalität bieten.
Ein SCR-System (selektive katalytische Reduktionsvorrichtung) reduziert Stickoxide (NOx) im Abgas. Das SCR-System beinhaltet eine Reduktionsmitteleinspritzung, die ein Reduktionsmittel (DEF – Diesel Exhaust Fluid) in das Abgas einspritzt, um Ammoniak (NH₃) zu bilden. NH₃ kann vom SCR-System freigegeben werden, beispielsweise, wenn die Reduktionsmitteleinspritzung überschüssiges Reduktionsmittel einspritzt oder wenn die Temperatur des SCR-Systems ansteigt. Die Freisetzung von NH₃ aus dem SCR-System kann hier als „NH₃-Schlupf” bezeichnet werden
Ein Speicherwert-Ermittlungssystem gemäß der vorliegenden Offenbarung ermittelt einen optimalen NH₃-Speicherwert für den SCR-Katalysator, um sowohl einen NH₃-Schlupf als auch einen NO_x-Durchbruch zu verhindern, nachdem ein Temperaturanstieg oder eine Erhöhung des Abgasmassenstroms aufgetreten ist. Der optimale NH₃-Speicherwert kann ein Speicherwert sein, der den Wirkungsgrad der NOx-Umwandlung des SCR-Katalysators maximiert, bei gleichzeitiger Minimierung der Wahrscheinlichkeit eines NH₃-Schlupfs infolge von instationären Betriebszuständen (z. B. einer Änderung der SCR-Temperatur oder der Abgasmenge). Das Speicherwert-Ermittlungssystem bestimmt den optimalen NH₃-Speicherwert des SCR-Katalysators mithilfe eines SCR-Modells. So kann beispielsweise das Speicherwert-Ermittlungssystem anhand des SCR-Modells bestimmen, ob ein anfänglicher Speicherwert optimal auf der Modellierung der Wirkungen von Störungen des ursprünglichen Speicherwerts auf die Temperatur- und den Speicherwert basiert, und kann die Menge an Ammoniak auf dem SCR-Wabenkörper auf einen maximalen Umwandlungswirkungsgrad einstellen, und dabei einen NO_x- und NH₃-Durchbruch vermeiden.
Unter nun erfolgender Bezugnahme auf 1 beinhaltet ein Motorsystem 20 (z. B. ein Dieselmotorsystem) einen Motor 22, der ein Kraftstoff-/Luftgemisch verbrennt, um Antriebsdrehmoment zu erzeugen. Luft 23 wird über einen Ansaugkrümmer 24 in den Einlass 26 eingesaugt. Eine Drossel (nicht dargestellt) kann enthalten sein, um den Luftstrom zum Ansaugkrümmer 24 zu regulieren. Die Luft im Ansaugkrümmer 24 wird an eine Vielzahl von Zylindern 28 verteilt. Obwohl 1 sechs Zylinder 28 zeigt, kann der Motor 22 mehr oder weniger Zylinder 28 beinhalten. Obwohl ein Dieselmotor dargestellt ist, ist auch ein Benzinmotor denkbar.
Das Motorsystem 20 beinhaltet ein Motorsteuergerät (ECM) 32, das mit Komponenten des Motorsystems 20 einschließlich, aber nicht beschränkt auf Sensoren 34, 36, 38, 40, 50, kommuniziert. Die Komponenten können den Motor 22, Abgassensoren und Aktuatoren beinhalten, wie hierin beschrieben. Das ECM 32 kann das NH₃ Speicherwert-Ermittlungssystem und das Verfahren der vorliegenden Offenbarung implementieren.
Das ECM 32 betätigt Einspritzdüsen 42 zum Einspritzen von Kraftstoff in die Zylinder 28. Ein Einlassventil 44 wird selektiv geöffnet und geschlossen, damit Luft in den Zylinder 28 gelangen kann. Eine Einlassnockenwelle (nicht dargestellt) regelt die Position des Einlassventils 44. Ein Kolben (nicht dargestellt) komprimiert und verbrennt das Luft-/Kraftstoffgemisch im Zylinder 28. Alternativ kann das Luft-/Kraftstoff-Gemisch gezündet werden, unter Verwendung einer Zündkerze in einem Benzinmotor. Der Kolben treibt die Kurbelwelle während eines Arbeitstaktes an, um ein Antriebsdrehmoment zu erzeugen. Das durch die Verbrennung in Zylinder 28 entstehende Abgas wird durch den Abgaskrümmer 46 nach außen gedrückt, wenn sich das Auslassventil 48 in der geöffneten Position befindet. Eine Einlassnockenwelle (nicht dargestellt) regelt eine Position des Auslassventils 48.
Ein Abgasbehandlungssystem 52 kann das Abgas behandeln. Das Abgasbehandlungssystem 52 kann einen Oxidationskatalysator (OC) 54 (z. B. einen Diesel-OC), einen SCR-Katalysator 56 (nachfolgend „SCR 56” genannt) und optional einen Partikelfilter (PF) 58 (beispielsweise, einen Diesel-PF) beinhalten, die zwischen dem OC und dem SCR angeordnet sein können. Es versteht sich ferner, dass die DEF-Einspritzdüse vor dem SCR angeordnet ist. Der OC 54 oxidiert Kohlenstoffmonoxid und Kohlenwasserstoffe im Abgas. Der Partikelfilter 58 entfernt Feinstaub aus den Abgasen. Der SCR 56 verwendet mithilfe der DEF-Einspritzdüse 62 ein Reduktionsmittel, um NOx im Abgas zu reduzieren.
Das Motorsystem 20 beinhaltet ein Dosiersystem 60. Das Dosiersystem 60 speichert das DEF-Reduktionsmittel. So kann beispielsweise das Reduktionsmittel eine Harnstoff-Wasser-Lösung beinhalten. Das ECM 32 betätigt das Dosiersystem 60 und eine Reduktionsmitteleinspritzung 62 (nachfolgend „Einspritzdüse 62” genannt), um eine vor dem SCR-Katalysator 56 in das Abgas eingespritzte Menge des Reduktionsmittels zu kontrollieren.
Das in das Abgas eingespritzte Reduktionsmittel zerfällt zu NH₃, das sich auf dem SCR-Wabenkörper anreichern kann, wenn es nicht unmittelbar durch die chemischen SCR-Reaktionen verbraucht wird. Dementsprechend kontrolliert das ECM 32 eine Menge an NH₃, die dem SCR-Katalysator 56 zugeführt wurde. Wie angegeben, absorbiert der SCR 56 (d. h. er speichert) NH₃ auf dem Wabenkörper. Die Menge des vom SCR 56 gespeicherten NH₃ kann hierin als „NH₃-Speicherwert” bezeichnet werden. Das ECM 32 kann den NH₃-Speicherwert durch Einspritzen von DEF in das Abgas unmittelbar vor dem SCR-Katalysator regeln. Das im SCR 56 gespeicherte NH₃ reagiert mit NOx im Abgas, das durch den SCR-Katalysator 56 strömt, sodass anstelle von NO_X Stickstoff und Wasser erzeugt werden. NO_X ist für die Umwelt besonders unerwünscht.
Wie in 1 dargestellt, kann das Abgasbehandlungssystem 52 einen ersten NOx-Sensor 64 und einen zweiten NOx-Sensor 65 beinhalten. Jeder NOx-Sensor 64, 65 erzeugt ein NOx-Signal, das eine Menge von NOx im Abgas anzeigt. Der erste NOx-Sensor 64 kann vor der Einspritzdüse 62 positioniert werden und kann die NOx-Menge angeben, die in den SCR-Katalysator 56 einströmt. Das Signal vom ersten NOx-Sensor 64 kann als NOx_in-Signal bezeichnet werden. Der zweite NOx-Sensor 65 kann nach dem SCR 56 positioniert werden und kann die NOx-Menge angeben, die aus dem SCR-Katalysator 56 ausströmt. Das vom zweiten NOx-Sensor 65 erzeugte Signal kann als NOx_aus-Signal bezeichnet werden. Diese Sensoren können auch das NH₃ erfassen, das in den SCR einströmt und ausströmt.
Unter Bezugnahme auf 1, kann das Motorsystem 20 Abgastemperatursensoren 66-1, 66-2 und 66-3 beinhalten (kollektiv Abgastemperatursensoren 66). Jeder der Abgastemperatursensoren 66 erzeugt Abgastemperatursignale, die eine Temperatur des Abgases anzeigen. Das ECM 32 kann die Temperatur des SCR 56 basierend auf den Abgastemperatursignalen bestimmen. Während in 1 drei Temperatursensoren 66 dargestellt sind, kann das Motorsystem 20 mehr oder weniger als drei Abgastemperatursensoren 66 beinhalten.
Der Prozentsatz von NOx, der aus dem in den SCR-Katalysator 56 einströmenden Abgas entfernt wird, kann als Umwandlungswirkungsgrad des SCR-Katalysators 56 bezeichnet werden. Das ECM 32 kann den Umwandlungswirkungsgrad bzw. den Umwandlungsgrad (dargestellt als 302 in 2 und 4) des SCR-Katalysators 56 auf Grundlage der NOx_in- und NOx_aus-Signale ermitteln. So kann das ECM 32 beispielsweise den Umwandlungswirkungsgrad des SCR 56 auf der Grundlage der folgenden Gleichung ermitteln:
wobei Wirkungsgrad_SCR den Umwandlungswirkungsgrad des SCR 56 repräsentiert und NOx_in und NOx_aus die Menge an NOx, angegeben durch die NOx_in- und NOx_aus-Signale der entsprechenden Sensoren in 1 repräsentiert.
Wie in 4 dargestellt, kann der Umwandlungswirkungsgrad des SCR 56 auf die Menge an NH₃, die sich auf dem Wabenkörper des SCR-Katalysators 56 anreichert, und auf die Temperatur in Bezug gesetzt werden. Unter Bezugnahme auf 5, zeigt die T1-Kurve 150, wie sich der Umwandlungsgrad in dem Maße ändert, wie sich der NH₃-Speicherwert bei 150 Grad Celsius ändert. Die T2-Kurve 152 zeigt wie sich der Umwandlungsgrad in dem Maße ändert, wie sich der NH₃-Speicherwert bei 200 Grad Celsius ändert. Die T3-Kurve 154 zeigt wie sich der Umwandlungsgrad in dem Maße ändert, wie sich der NH₃-Speicherwert bei 250 Grad Celsius ändert. Die T4-Kurve 156 zeigt wie sich der Umwandlungsgrad in dem Maße ändert, wie sich der NH₃-Speicherwert bei 300 Grad Celsius ändert. Die T5-Kurve 158 zeigt wie sich der Umwandlungsgrad in dem Maße ändert, wie sich der NH₃-Speicherwert bei 350 Grad Celsius ändert. Die T6-Kurve 160 zeigt wie sich der Umwandlungsgrad in dem Maße ändert, wie sich der NH₃-Speicherwert bei 400 Grad Celsius ändert.
Dementsprechend kann das ECM 32 die Menge des in das Abgas eingespritzten Reduktionsmittels steuern, um den Umwandlungswirkungsgrad des SCR 56 zu steuern, in dem Maße wie sich die Temperatur ändert. Ein NH₃-Speicherwert des SCR 56 nahe dem maximalen NH₃-Speicherwert stellt sicher, dass ein maximaler Umwandlungswirkungsgrad erreicht wird. Allerdings bewirkt die Aufrechterhaltung des NH₃-Speicherwerts am oder nahe des maximalen NH₃-Speicherwerts auch eine erhöhte Möglichkeit eines NH₃-Schlupfes. Wie gezeigt, ist der zweite NOx-Sensor 65 kreuzempfindlich gegenüber NH₃ und kann NH₃-Konzentrationen sowie NOx-Konzentrationen identifizieren. Dementsprechend kann das NOx_aus-Signal sowohl die Menge an NOx als auch die Menge an NH₃ im Abgas angeben, das aus dem SCR 56 herausströmt.
Wie in 5 gezeigt, kann ein Temperaturanstieg im SCR 56 einen NH₃-Schlupf verursachen, wenn sich das Umwandlungsverhältnis mit der Änderung der Temperatur ändert. Daher verdeutlichen die Diagramme in 4 und 5, dass der optimale NH3-Speicherwert für einen SCR-Katalysator mit steigender Temperatur abnimmt. Dementsprechend versteht es sich, basierend auf den Daten von 2 und 5, dass NH₃ vom SCR 56 desorbiert werden kann, wenn die Temperatur des SCR 56 steigt, wenn sich der NH₃-Speicherwert nahe am maximalen NH₃-Speicherwert befindet.
Bei niedrigen und optimalen Speicherwerten tritt ein NH₃-Schlupf möglicherweise nicht auf, da das meiste des eingespritzten NH₃ durch den SCR 56 adsorbiert wird und/oder mit NOx reagiert. Daher gibt in diesen Bereichen das NOx_aus-Signal primär das im Abgas vorliegende NOx und wenig oder kein NH₃ an. Dementsprechend, nimmt mit dem Ansteigen des NH₃Speicherwerts vom unteren Speicherbereich 41 zum optimalen Speicherbereich 43 das NOx_aus-Signal relativ zum NOx_in-Signal ab (d. h., der Umwandlungswirkungsgrad erhöht sich). Wenn sich jedoch der NH₃-Speicherwert vom optimalen Speicherbereich 43 auf den Überspeicherungsbereich 45 erhöht, ist ein NH₃-Schlupf wahrscheinlicher, wie in 2 gezeigt. Abschnitt 47 der Kurve zeigt, dass ein NH₃-Schlupf auftreten kann, da das Umwandlungsverhältnis in diesem Kurvenabschnitt abnimmt.
Unter Bezugnahme auf 3, beinhaltet das ECM 32 ein Speicher-Steuermodul 80 und ein Einspritzdüsen-Steuermodul 82. Das ECM 32 empfängt Eingangssignale 33 vom Motorsystem 20. Die Eingangssignale beinhalten, sind aber nicht darauf beschränkt, Abgastemperatur und NOx-Signale. Das ECM 32 verarbeitet die Eingangssignale und erzeugt getaktete Motor-Steuerbefehle 35, die an das Motorsystem 20 ausgegeben werden. Die Motor-Steuerbefehle 35 können die Einspritzdüsen 42, das Dosiersystem 60 und die Einspritzdüse 62 betätigen. Die vorliegende Offenbarung stellt ein Verfahren zur Verhinderung eines NOx-Durchbruchs und eines NH3-Schlupfs bereit, wenn die SCR-Temperatur ansteigt und/oder sich der Abgasmassenstrom erhöht.
Das Speicher-Steuermodul 80 des ECM 32 bestimmt einen NH₃-Speichersollwert 81 (nachfolgend „Sollwert” genannt) des SCR 56, basierend auf dem SCR-Katalysatormodell. Der Sollwert kann einen Soll-Speicherwert für gegebene Betriebsbedingungen (z. B. eine Temperatur des SCR-Katalysators 56) angeben. Diese Bestimmung ist wichtig, um einen NH₃-Schlupf zu verhindern, wie in den 2 und 4 dargestellt. Wie bereits in 2 gezeigt, wenn die tatsächliche NH3-Beladung den SCR-Wabenkörper in einen Überspeicherungszustand versetzt, dann ist ein NH3-Schlupf wahrscheinlicher. Somit kann ein NH₃-Schlupf bei relativ niedrigen Speicherwerten auftreten, wenn die Temperatur des SCR-Katalysators sich erhöht, da sich der optimale Speicherwert mit der Temperatur verändern kann. Dementsprechend kann, basierend auf den in 4 gezeigten Daten, das Speicherungs-Steuermodul 80 daher einen niedrigeren NH₃-Speichersollwert bei relativ höheren, aber noch stationären, Temperaturen (350 oder darüber) anordnen, um einen NH₃-Schlupf zu verhindern, da der Umwandlungswirkungsgrad des SCR-Katalysators abhängig ist von einem niedrigeren NH3-Speicherwert, wenn sich die Temperatur des SCR-Katalysators erhöht.
Dementsprechend kann der NH₃-Sollwert einen Speicherwert (S) des SCR 56 und eine Temperatur (T) des SCR 56 angeben. Der Sollwert kann als (S, T) bezeichnet werden. Das Einspritzdüsen-Steuermodul 82 steuert die Menge des DEF-Reduktionsmittel, die in das Abgas eingespritzt wird, um den NH₃-Speicherwert auf dem SCR-Katalysator 56 auf den Sollwert einzustellen. So kann beispielsweise das Einspritzdüsen-Steuermodul 82 (3) über Einspritzen oder Anhalten der DEF-Dosierung den Speicherwert erhöhen oder verringern, um den gewünschten Sollwert zu erreichen, nachdem die erforderlichen Daten gesammelt wurden und ein neuer Sollwert bestimmt wird. Zusätzlich kann das Einspritzdüsen-Steuermodul 82 den Speicherwert erhöhen oder verringern, um den Sollwert aufrecht zu erhalten, wenn der Sollwert erreicht wurde.
Unter Bezugnahme auf 5 veranschaulicht das Diagramm, wie der optimale Speicherwert sich verändern kann, wenn sich die Temperatur des SCR-Katalysators 56 verändert. Die Umwandlungsverhältnis-Kurve 170 bei 250 Grad Celsius wird mit der Umwandlungsverhältnis-Kurve 170' bei 300 Grad Celsius verglichen. Insbesondere veranschaulicht das Diagramm, dass ein optimaler Speicherwert bei 250°C möglicherweise kein optimaler Speicherwert bei 300°C darstellt, und daher die Erhöhung der Temperatur von 250°C auf 300°C zu einem NH₃-Schlupf führen kann. Diese Bedingung tritt wahrscheinlich auf, wenn sich die Beladung am NH₃-Sollwert bei der maximalen Konzentration befindet. Ein NH₃-Schlupf kann auch bei niedrigeren Speicherwerten auftreten, wenn die Temperatur des SCR 56 ansteigt, da sich der optimale Speicherwert gemäß der Temperatur verändert. Dementsprechend kann sich der optimale Speicherwert auf einen niedrigeren Speicherwert verschieben, wenn die Temperatur des SCR-Katalysators 56 ansteigt. Das Speicher-Steuermodul 80 kann daher eine Senkung des Speicherwerts anstreben, um das Risiko eines NH₃-Schlupfes zu verringern und den Umwandlungswirkungsgrad des SCR 56 aufrecht zu erhalten, wenn die Temperatur des SCR 56 ansteigt und/oder sich der Abgasmassenstrom ebenfalls erhöht.
Es kann jedoch ein geringer Zeitunterschied zwischen dem Speicher-Steuermodul 80 des ECM 32 gegenüber den tatsächlichen Verhältnissen bestehen, der zu unzureichenden NH₃-Konzentrationen auf dem SCR-Wabenkörper führt. So können beispielsweise die anfänglichen Betriebsbedingungen stationäre Betriebsbedingungen beinhalten, bei denen die Temperatur des SCR 56 konstant sein kann. Dementsprechend kann das Speicher-Steuermodul 80 den ursprünglichen Sollwert basierend auf einer konstanten SCR-Temperatur ermitteln. Wenn der SCR 56 bei stationären Betriebsbedingungen ohne Temperaturstörungen arbeitet, dann kann der SCR 56 am Maximum der Umwandlungsverhältnis-Kurve arbeiten und dadurch den NOx-Umwandlungswirkungsgrad ohne NH₃-Schlupf maximieren. Der Betrieb des SCR-Katalysators 56 am Maximum der Umwandlungsverhältnis-Kurve 170 wird in 5 bei 250°C veranschaulicht. Kommt es jedoch zu einem plötzlichen Temperaturanstieg auf 300 Grad Celsius (oder zu einem Anstieg des Abgasmassenstroms), dann verschiebt sich die Umwandlungsverhältnis-Kurve 170' aus ihrer ursprünglichen Position bei 170 und das Speicher-Steuermodul stellt den Sollwert gemäß der höheren Temperatur ein, da der optimale Speicherwert von Datenpunkt OSL 173 auf OSL' 173' absinkt. Durch die Absenkung des Sollwerts, ist ein Auftreten des NH₃-Schlupfes weniger wahrscheinlich.
Unter Bezugnahme auf 6, Diagrammdaten für eine SCR-Katalysatortemperatur 70, NH3-Beladung 72, DEF-Dosierungen 74, 76 und NOx-Abgaben 78 eines SCR-Katalysators nach einer Temperaturerhöhung. Die Temperaturkurve 70 zeigt einen Anstieg der Temperatur an. Die Ammoniakkurve 72 veranschaulicht die Abnahme der Ammoniakbeladung auf dem Wabenkörper, wobei die Ammoniakbeladung als Folge des Temperaturanstiegs und der oben genannten Änderung des optimalen Umwandlungswirkungsgrads abnimmt. Die prozentsatzbezogene DEF-Dosierungskurve 74 wird dargestellt, wobei DEF gemäß der vorliegenden Offenbarung in Prozenten angegeben wird. Im Gegensatz hierzu veranschaulicht die DEF-Kurve 76 einen Zustand, bei dem DEF während eines Temperaturanstiegs nicht eingespritzt wird. Wie in der „Prozent DEF NOx-Abgabe-Kurve” 78 gezeigt, ist der NOx-Ausstoß des SCR-Katalysators signifikant verringert, wenn eine prozentsatzbezogene DEF (siehe Kurve 74) bereitgestellt wird. In Fällen, wo kein DEF bereitgestellt wird (siehe Kurve 76) zeigt die „NOx-Durchbruchkurve” 84 höhere NOx-Konzentrationen im SCR-Katalysatorabstrom. Die Referenznummern 304 entlang den X-Achsen entsprechen der Zeit [in Sekunden], während die Referenznummern 306 auf der Y-Achse der Temperatur (in °C) entsprechen, Referenznummern 308 entsprechen der DEF-Dosierung und Referenznummern 310 dem NOx-Durchbruch.
Dementsprechend stellt die vorliegende Offenbarung ein neues Verfahren bereit, in dem die DEF-Dosierung für eine „intervenierende Phase” in relativ kleinen Mengen fortgesetzt wird (basierend auf einer kalibrierten Einspritzfrequenzkartierung anhand des SCR-Katalysatormodells). Die genannte DEF-Dosierung der vorliegenden Offenbarung kann als „prozentbasierte DEF-Dosierungskurve” veranschaulicht werden (Element 74 in 6). Die intervenierende Phase tritt auf, nachdem sich die Temperatur oder der Abgasmassenstrom erhöht (und der NH3-Speichersollwert erniedrigt wird). Diese intervenierende Phase ist nicht als festgelegte Zeitspanne vorgesehen. Vielmehr wird die intervenierende Phase anhand des Modells als die Phase definiert, die nach dem Temperaturanstieg oder dem Anstieg des Abgasmassenstroms auftritt, wobei die geschätzte NH₃-Beladung entsprechend dem durch das SCR-Katalysatormodell bestimmten Wert eine nicht hinnehmbare Abweichung vom NH₃-Sollwert aufweist (gemäß Kalibrierung). Dementsprechend tritt diese intervenierende Phase solange auf bis: (1) die Beladung auf dem SCR-Katalysator-Wabenkörper verbraucht ist, um den neuen/niedrigeren Sollwert einzuhalten; oder (2) die SCR-Katalysatortemperatur zurückgeht auf einen Wert für die tatsächliche NH₃-Konzentrationen auf dem SCR-Katalysator-Wabenkörper; oder (3) der Abgasmassenstrom zurückgeht auf ein Niveau entsprechend den tatsächlichen NH₃-Beladungswerten des SCR-Katalysator-Wabenkörpers. Die fortgesetzte Dosierung während der „intervenierenden Phase” stellt eine DEF-Einspritzung mit einer Rate basierend auf einer kalibrierten Einspritzfrequenzkartierung anhand des SCR-Katalysatormodells bereit. Daher stellt die anhaltende Dosierung genügend NH₃ bereit, um mit dem Abgas (bei einer erhöhten Temperatur und/oder einem erhöhten Abgasstrom) zu interagieren, bis die tatsächliche Beladung auf dem SCR auf seinen optimalen Speicherwert gesunken ist.
Unter Bezugnahme auf 4, können die dargestellten Kurven eine exemplarische Ausgabe des SCR-Katalysatormodells für einen Satz von festen Betriebsbedingungen repräsentieren. Die Y-Achse 302 reflektiert das Umwandlungsverhältnis des SCR-Katalysators, während die X-Achse 300 den Ammoniakspeicherwert reflektiert. Wie dargestellt, kann das Umwandlungsverhältnis 302 für den SCR von der Temperatur des SCR-Katalysators 56 abhängig sein. Die Temperatur des SCR 56 in 4 liegt zwischen 150°C und 400°C. Das SCR-Katalysatormodell der vorliegenden Offenbarung kann, aber nicht unbedingt, den (optimalen) Speicherwert bestimmen, basierend auf mehreren Faktoren, die folgende Faktoren beinhalten, aber nicht darauf beschränkt sind: Temperatur des Abgases, Abgasmassenstrom, einfließende Menge an NOx in den SCR 56, eine Strömungsrate des Abgases, das in den SCR 56 einströmt und eine Menge an NH₃, die in den SCR 56 einströmt. Dementsprechend kann das SCR-Katalysatormodell, genauer das Umwandlungsverhältnis 302 und die optimalen Speicherwerte, auf mehreren Parametern basieren.
Im Gegensatz zu konventionellen Dieselnachbehandlungsverfahren, wird die DEF-Dosierung der vorliegenden Offenbarung bei einer niedrigeren Rate fortgesetzt, nachdem es zu einem plötzlichen Anstieg der SCR-Temperatur oder des Abgasmassenstroms kommt. Die DEF-Dosierung wird verringert, um die NH3-Beladung des Wabenkörpers zu vermindern und dabei einen NH3-Schlupf zu vermeiden. Die DEF-Dosierung wird jedoch mit verringerter Rate fortgesetzt (wie durch die Kurve 74 in 6 gezeigt), bis eine der drei Bedingungen auftritt: (1) die Beladung auf dem SCR-Wabenkörper ist verbraucht und der neue/niedrigere Sollwert erzielt; oder (2) die SCR-Katalysatortemperatur sinkt; oder (3) der Abgasmassenstrom geht zurück auf ein Niveau entsprechend den tatsächlichen NH₃-Beladungswerten des SCR-Wabenkörpers. Dieser Zeitraum kann „intervenierende Phase” genannt werden. Während dieser „intervenierenden Phase” ist jedoch der NOx-Durchbruch erheblich reduziert, da dem Abgas mit der erhöhten Temperatur immer noch DEF zugeführt wird, jedoch mit einer niedrigeren Rate. Daher verringert das Verfahren der vorliegenden Offenbarung die NOx-Emissionen, die aus dem NOx-Durchbruch resultieren und ansonsten während dieser Zeitspanne auftreten können erheblich.
Dementsprechend, wie in 8 dargestellt, stellt die vorliegende Offenbarung ein Verfahren bereit, worin das SCR-Steuermodul im folgenden Verfahren eingreift: (1) Überwachung der Parameterzustände des Abgases, einschließlich, aber nicht darauf beschränkt, auf die SCR-Abgastemperaturen 200 (und/oder Abgasmassenstrom); (2) Identifizieren von mindestens einem Anstieg eines Abgasstromes und einem Temperaturanstieg am SCR 202; (3) Identifizieren des neuen, niedrigeren Ammoniaksollwerts entsprechend des Temperaturanstiegs oder des erhöhten Abgasmassenstroms 204; (4) Identifizieren der Rate, mit der NH₃ vom SCR-Wabenkörper verbraucht (oder desorbiert) wird, bis zum Erreichen der höheren Temperatur 206; (5) Bestimmung der „intervenierende Phase” bei der das NH3 auf dem Wabenkörper verbraucht wird, basierend auf der Rate mit der NH₃ auf dem SCR-Wabenkörper 208 verbraucht wird; (6) Bereitstellen einer prozentbasierten Dosierung des DEF, während der intervenierenden Phase (basierend auf einer kalibrierten Einspritzfrequenzkartierung anhand des SCR-Katalysatormodells), um einen NO_x-Durchbruch 210 zu verhindern; und (7) Bestimmen, ob die intervenierende Phase 212 abgeschlossen ist, indem der geschätzte Speicherwert mit dem Sollwert verglichen wird, um zu sehen, ob die Abweichung (falls vorhanden) akzeptabel ist. Ist die intervenierende Phase noch nicht abgeschlossen, 213, geht das Verfahren zurück zu Schritt 210, wo die prozentsatzbezogene Dosierung des DEF bereitgestellt wird. Andernfalls, wenn die intervenierende Phase abgelaufen ist, 215, wird das Verfahren der vorliegenden Offenbarung bei Schritt 214 beendet.
Das Verfahren der vorliegenden Offenbarung bestimmt über ein algorithmisches Verfahren 100 (7) speziell die Verbrauchsrate von NH₃ und die kumulierte NH3-Speicherungskonzentration für den SCR. Unter Bezugnahme auf 7, wird ein schematisches Diagramm eines exemplarischen algorithmisches Verfahrens 100 zur Bestimmung der kumulierten NH₃-Speicherkonzentration für den SCR-Wabenkörper bereitgestellt, worin das algorithmische Verfahren 100 sequentiell die Ammoniakspeicherung für jedes Wabenkörperelement bestimmt, um für den gesamten SCR-Wabenkörper den NH3-Speicher bereitzustellen. Dieses nicht-beschränkende Beispielverfahren 100 bestimmt die Ammoniakspeicherung stufenweise für jedes diskrete Substratelement des SCR-Wabenkörpers über eine verstrichene Zeitspanne für einen SCR-Katalysator.
Unter Bezugnahme auf 7, liegen in den Gaskonzentrationen 99, die in den SCR-Katalysator eintreten, NO, NO₂, O₂, N₂O und NH₃ vor. Das algorithmische Verfahren 100 bestimmt dann eine Änderung der Ammoniakspeicherung für jeden der diskreten Substratelemente (i) über einen verstrichenen Zeitraum, um basierend hierauf die gesamte Ammoniakspeicherkonzentration (θ_NH3) auf dem beschichteten Substrat zu bestimmen. Die Bestimmung einer Änderung der Ammoniakspeicherkonzentration (θ_NH3) beinhaltet das sequenzielle Bestimmen einer stufenweisen Änderung der Ammoniakspeicherung für jedes der diskreten Substratelemente in einem SCR-Wabenkörper (52(i), i = 1 bis n) über einen verstrichenen Zeitraum Δt, basierend auf den Konzentrationen der Eintrittsgase 99 von Stickoxid [NO]in, Stickstoffdioxid [NO2]in, Stickoxid [N2O]in, Sauerstoff [O2]in und Ammoniak [NH3]in und der Substrattemperatur. Dies beinhaltet das Bestimmen, für jedes diskrete Substratelement (i) (110) für jede abgelaufene Zeitdauer Δt (105) einer Menge von adsorbiertem Ammoniak (115), einer Menge von desorbiertem Ammoniak (120), einer Menge von oxidiertem Ammoniak (125), einer Menge von Ammoniak, die während der Reduktion von NOx im Abgaszulauf verbraucht wird (130). Die Ammoniakmengen, die desorbiert (115), desorbiert (120), oxidiert (125) und während der Reduktion von NOx verbraucht wurden (130) können in allen geeigneten Maßeinheiten, einschließlich, beispielsweise, Masse, Volumen oder Mol vorliegen.
Ein nicht-beschränkendes Beispiel des Schritts zum Bestimmen der Menge an zur NOx-Minderung verbrauchtem Ammoniak (130) kann nach folgender Gleichung durchgeführt werden:
Ein nicht-beschränkendes Beispiel des Schritts zum Bestimmen der Menge an adsorbiertem Ammoniak (115) kann nach folgender Gleichung durchgeführt werden:
worin ein Adsorptionseffizienzterm η_Adsorption vorzugsweise ausgewählt wird aus einer vorbestimmten Reihe F_{table_adsorp} (T_sub, ξ_adsorp), die in Tabellenform im Steuermodul 10 gespeichert ist. Ein bestimmter Wert für die Adsorptionseffizienz η_Adsorption korreliert mit der Substrattemperatur T_sub und einem Adsorptionsfilterkapazitätsterm ξ_adsorp, der wie folgt beschrieben wird:
worin die Variablen, wie folgt, definiert werden:

[NH3]: _–Δt ist die NH3-Konzentration im diskreten Substratelement 52(i) beim vorherigen Zeitschritt;
[NH3]_in: ist die NH3-Konzentration am Einlass des diskreten Substratelements 52(i);
T_sub: ist die Substrattemperatur des diskreten Substratelements 52(i);
Δt: die verstrichene Zeitspanne;
θ_NH3: ist die Ammoniakspeicherkonzentration für das diskrete Substratelement 52(i);
t_Verweilzeit: ist die Verweilzeit des Gases, die basierend auf dem Volumen des diskreten Substratelements 52(i) und der volumetrischen Strömungsgeschwindigkeit des Abgaszustroms bestimmt werden kann; und
Ω: ist eine spezifische Ammoniakspeicherkapazität für das diskrete Substratelement 52(i), die bevorzugt im Steuermodul 10 gespeichert und als Konstante betrachtet wird. Die spezifische Ammoniakspeicherkapazität kann in jeder geeigneten Maßeinheit vorliegen, einschließlich, beispielsweise, Masse, Volumen oder Mol und ist bevorzugt mit anderen Messungen und Schätzungen der Ammoniakspeicherkapazität konsistent. Dementsprechend kann mit den bekannten Zuständen jeder der zuvor genannten Parameter, d. h. [NH3]_in, [NH3]_–Δt, Δ[NH3]_desorption, T_sub, θ_NH3, and t_Verweilzeit, Ammoniakmenge, die im diskreten Substratelement adsorbiert wird (i), d. h., Δ[NH3]_Adsorption bestimmt werden.

Ein nicht-beschränkendes Beispiel des Schritts zum Bestimmen der Menge an desorbiertem Ammoniak, d. h. von Δ[NH3]_desorption 120, kann nach folgender Gleichung berechnet werden: Δ[NH3]_desorption = F_{table_desorp}(T_sub, θ_NH3)·θ_NH3·Ω·t_Verweilzeit [4] wobei diese Gleichung die spezifische Ammoniakspeicherkapazität für das diskrete Substratelement 52(i) Ω, die Verweilzeit t_Verweilzeit und die Ammoniakspeicherungskonzentration (θ_NH3) für das diskrete Substratelement 52(i) in Kombination mit einem vorbestimmten Desorptionsterm F_{table_desorp} (T_sub, θ_NH3) verwendet, wie bereits oben beschrieben in Gl. 4. Der vorgegebene Desorptionsterm F_{table_desorp} (T_sub, θ_NH3) wird ausgewählt aus einer vorbestimmten Reihe in einer Nachschlagetabelle gespeicherter Werte und wird mit der Substrattemperatur T_sub und der Ammoniakspeicherungskonzentration (θ_NH3) für das diskrete Substratelement 52(i) in Zusammenhang gebracht.
Ein nicht-beschränkendes Beispiel des Schritts zum Bestimmen der Menge an oxidiertem Ammoniak 125 kann nach folgender Gleichung durchgeführt werden:
Die Terme der Gleichung 5 beinhalten eine Menge an Ammoniak, das zur Bildung von Stickstoff, d. h., Δ[NH3]_{oxid_N₂} oxidiert wird, eine Menge an Ammoniak, das zur Bildung von NO oxidiert wird, d. h., Δ[NH3]_{oxid_NO} und eine Menge an Ammoniak, das zur Bildung von N₂O, d. h., Δ[NH3]_{oxid_N₂O} oxidiert wird, und wie nachstehend beschrieben bestimmt werden kann. Die genannten Begriffe beinhalten die vorgegebenen Oxidationsterme F_{table_oxid_N₂}, F_{table_oxid_NO} und F_{table_oxid_N₂O}, die aus den entsprechenden vorgegebenen Reihen ausgewählt wurden, und bevorzugt in Tabellenform im Steuermodul 10 gespeichert werden. Spezifische Werte für jeden der vorgegebenen Oxidationsterme entsprechen der Substrattemperatur T_sub und der Ammoniakspeicherungskonzentration (θ_NH3) für das diskrete Substratelement 52(i) wie folgt:
wobei [O₂] die Sauerstoffkonzentration ist, t_Verweilzeit die Verweilzeit eines Gases im diskreten Substratelement 52(i) ist, θ_NH3 die Ammoniakspeicherungskonzentration und Ω die spezifische Ammoniakspeicherkapazität für das diskrete Substratelement 52(i) ist.
Somit kann ein nicht-beschränkendes Beispiel des Schritts zum Bestimmen der Menge der Ammoniakspeicherungskonzentration (θ_NH3) 140 nach folgender Gleichung durchgeführt werden:
worin Δ[NH3]_adsorption eine Menge an adsorbiertem Ammoniak an einer Katalysatoroberfläche pro Volumen durch das diskrete Substratelement (i) vorbei strömender Gase beinhaltet, Δ[NH3]_desorption eine Menge an von der Katalysatoroberfläche desorbiertem Ammoniak pro Volumen durch das diskrete Substratelement (i) strömender Gase beinhaltet, Δ[NH3]_Oxidation eine Menge an oxidiertem Ammoniak pro Volumen durch das diskrete Substratelement (i) strömender Gase beinhaltet, und Δ[NH3]_{NOx_conversion} eine Menge an verbrauchtem Ammoniak zur NOx-Reduktion pro Volumen durch das diskrete Substratelement (i) strömender Gase beinhaltet.
Die Konzentrationen der chemischen Spezies für das diskrete Substratelement (i) kann für NO, NO₂, Ammoniak und N₂O-Konzentrationen wie folgt ermittelt werden.
Wobei [NO]_–Δt, [NO₂]_–Δt, [N₂O]_–Δt und [NH3]_–Δt die Konzentrationswerte im diskreten Substratelement 52(i) sind, die beim vorherigen Zeitschritt für NO, NO₂ und N₂O definiert wurden.
Worin γ_{table_NO_N₂O} und γ_{table_NO₂_N₂O} Reaktionsratenbegriffe sind, die ausgewählt sein können aus einer vorbestimmten in Tabellenform im Steuermodul 10 gespeicherten Reihe. Ein bestimmter Wert für jeden der Reaktionsratenbegriffe ist als Funktion der Substrattemperatur T_sub abrufbar.
Nachdem der Algorithmus die NH3-Speicherung und die Konzentrationen der chemischen Spezies für jedes Element 140 bestimmt, ermittelt der Algorithmus, ob der Wabenkörper ausgewertet wurde, 141. Falls der letzte Wabenkörper nicht ausgewertet wurde, 144, dann geht das Verfahren zurück zu Schritt 110, wo der nächste Wabenkörper ausgewertet wird. Wenn jedoch der letzte Wabenkörper ausgewertet wurde, 146, dann stellt der Algorithmus eine Ausgabe 142 für jedes diskrete Substratelement (i) bereit, die entsprechende Konzentrationen der Ausstoßgase von Stickoxid [NO], Stickstoffdioxid [NO2], Distickoxid [N2O], Ammoniak [NH3], Sauerstoff [O2] und einer kumulativen Ammoniakspeicherungskonzentration [θ_NH3] beinhaltet. Somit kann das SCR-Katalysatormodell die oben genannten Algorithmen und die Ausgabe 142 implementieren, um die Ammoniakspeicherungskonzentration (θ_NH3) für das gesamte beschichtete Substrat zu bestimmen, durch sequenzielles Bestimmen einer Änderung der Ammoniakspeicherung für jedes der diskreten Substratelemente, in einer stufenweise Ausführung für jedes der diskreten Substratelemente (i), i = 1 bis n, über einen verstrichenen Zeitraum, und Bestimmen der Ammoniakspeicherungskonzentration (θ_NH3) an der ammoniakselektiven katalytischen Reduktionsvorrichtung, entsprechend der Änderung der Ammoniakspeicherung der diskreten Substratelemente (i).
Während mindestens eine exemplarische Ausführungsform in der vorstehenden ausführlichen Beschreibung dargestellt wurde, versteht es sich, dass es eine große Anzahl an Varianten gibt. Es versteht sich weiterhin, dass die exemplarische Ausführungsform oder die exemplarischen Ausführungsformen lediglich Beispiele sind und den Umfang, die Anwendbarkeit oder die Konfiguration dieser Offenbarung in keiner Weise einschränken sollen. Die vorstehende ausführliche Beschreibung stellt Fachleuten auf dem Gebiet vielmehr einen zweckmäßigen Plan zur Implementierung der exemplarischen Ausführungsform oder von exemplarischen Ausführungsformen zur Verfügung. Es versteht sich, dass verschiedene Veränderungen an der Funktion und der Anordnung von Elementen vorgenommen werden können, ohne vom Umfang der Offenbarung, wie er in den beigefügten Ansprüchen und deren rechtlichen Entsprechungen aufgeführt wird, abzuweichen.

Claims

Verfahren zur Verringerung des NO_X-Durchbruchs bei einem SCR-Temperaturanstieg, worin das Verfahren die Schritte beinhaltet: Überwachung einer Vielzahl von Parametern des Abgaszuführungsstroms vor der ammoniakselektiven katalytischen Reduktionsvorrichtung; Identifizieren eines Temperaturanstiegs an einem SCR-Katalysator-Einlass oder eines Anstiegs des Abgasstroms an einem SCR-Katalysator-Einlass; Identifizieren eines neuen, niedrigeren Ammoniaksollwerts; Bestimmen einer NH₃-Verbrauchsrate auf dem SCR-Wabenkörper und Bestimmen einer geschätzten Ammoniakspeicherungskonzentration auf dem SCR-Katalysator; Vergleichen des neuen, niedrigeren Ammoniaksollwerts mit der geschätzten Ammoniakspeicherungskonzentration zur Bestimmung, ob ein „intervenierender Phase-Status” vorliegt; und Bereitstellen einer prozentbasierten Dosierung des DEF, während der intervenierende Phase, um einen NO_x-Durchbruch bis zum Ablauf der intervenierenden Phase zu verhindern.
Verfahren nach Anspruch 1, worin die Vielzahl von Parametern mindestens eine Abgastemperatur am SCR-Katalysatoreinlass und eine Abgastemperatur am SCR-Katalysatorauslass beinhalten.
Verfahren nach Anspruch 1, worin der Schritt des Identifizierens des neuen, niedrigeren Ammoniaksollwerts mindestens auf einer Menge von NOx basiert, die in den SCR-Katalysator strömt, einer Abgastemperatur am Eintritt in den SCR-Katalysator, einer Strömungsrate des Abgases, das in den SCR-Katalysator einströmt, einem Abgasdruck vor dem SCR-Katalysator, einem NO₂-Verhältnis, einer Menge von NH₃, die in den SCR-Katalysator einströmt, einer Sauerstoffkonzentration des Abgases und einem vorherigen NH₃ Speicherwert des SCR-Katalysators.
Verfahren nach Anspruch 1, worin die intervenierende Phase definiert ist entweder als die Zeit zwischen dem Temperaturanstieg oder dem erhöhten Abgasmassenstrom und der Zeit, wenn die tatsächliche Menge des auf dem SCR-Wabenkörper gespeicherten NH₃ äquivalent zu dem neuen, niedrigeren Ammoniaksollwert ist.
Verfahren nach Anspruch 1, worin die prozentbasierten Dosierungen von DEF DEF-Dosierungen sind, die jeweils gleich einem Prozentsatz von NH₃ sind, der während der zugeordneten intervenierenden Phase verbraucht wird.
Verfahren nach Anspruch 1, worin der Schritt des Bestimmens des NH₃-Verbrauchs auf dem SCR-Wabenkörper weiterhin die Schritte der Bestimmung der Menge an desorbiertem NH3, Bestimmen der Menge an oxidiertem NH₃ und Bestimmen der Menge an für die NOx Reduktionsvorrichtung verbrauchtem NH₃ umfasst.
Verfahren nach Anspruch 1, worin der Schritt des Bestimmens einer NH₃-Verbrauchsrate auf dem SCR-Wabenkörper und Bestimmen einer tatsächlichen NH₃-Speicherungskonzentration auf dem SCR-Katalysator-Wabenkörper über ein algorithmisches Modell durchgeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 5, worin die intervenierende Phase definiert ist als die Phase nach dem anfänglichen Temperaturanstieg zu dem Zeitpunkt, als die Temperatur auf einen Wert abgefallen ist, der der tatsächlichen Ammoniakbeladung auf dem SCR-Katalysator-Wabenkörper entspricht.
Verfahren nach Anspruch 5, worin die intervenierende Phase definiert ist als die Phase nach dem anfänglichen Anstieg des Abgasmassenstroms zu dem Zeitpunkt, als eine geschätzte Ammoniakkonzentration im Wesentlichen dem neuen Ammoniaksollwert entspricht.