DE102018113056A1

DE102018113056A1 - Systeme und verfahren zum steuern des abgasstroms durch eine duale nachbehandlungsvorrichtung

Info

Publication number: DE102018113056A1
Application number: DE102018113056.2A
Authority: DE
Inventors: Giovanni MONTINARO; Andrea Dutto; Claudio CIARAVINO; Andrea ARNONE; Stefano CASSANI
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2017-06-02
Filing date: 2018-05-31
Publication date: 2018-12-06
Anticipated expiration: 2038-06-01
Also published as: CN108979795A; US20180347433A1; US10344642B2; DE102018113056B4; CN108979795B

Abstract

Systeme und Verfahren zum Steuern eines Ventils zum Lenken eines Abgasstroms durch einen Abgaskanal mit einer ersten Nachbehandlungsvorrichtung und einer zweiten Nachbehandlungsvorrichtung in einem Abgassystem. Das Verfahren beinhaltet das Empfangen von Sensorsignalen von einem an die zweite Nachbehandlungsvorrichtung gekoppelten Sensor. Das Verfahren beinhaltet das Verarbeiten der ersten Sensorsignale, um eine Temperatur der zweiten Nachbehandlungsvorrichtung zu ermitteln, und das Ermitteln einer Position für das Ventil, basierend darauf, ob die Temperatur einen vordefinierten Schwellenwert für die Temperatur des zweiten Nachbehandlungsvorrichtung überschreitet. Das Verfahren beinhaltet das Ausgeben eines Steuersignals, um das Ventil zu einer ersten Position zu bewegen, in der der Abgasstrom durch eine erste Position der ersten Nachbehandlungsvorrichtung oder eine zweite Position strömt, in der der Abgasstrom durch einen zweiten Abschnitt der ersten Nachbehandlungsvorrichtung basierend auf der Temperatur strömt.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Offenbarung bezieht sich im Allgemeinen auf Fahrzeuge, und insbesondere auf Systeme und Verfahren zum Steuern eines Abgasstroms durch eine dem Fahrzeug zugeordnete duale Nachbehandlungsvorrichtung.
EINLEITUNG
Im Allgemeinen werden Fahrzeuge, wie beispielsweise Kraftfahrzeuge, durch ein Antriebssystem angetrieben. Bestimmte Kraftfahrzeuge nutzen einen Dieselmotor als Antriebssystem, der Energie bereitstellt, die beispielsweise auf ein Getriebe übertragen und zum Antreiben des Kraftfahrzeugs verwendet wird. Aufgrund der Betriebseigenschaften eines Dieselmotors können eine oder mehrere Nachbehandlungsvorrichtungen eingesetzt werden, um Verbrennungsrückstände, wie beispielsweise Dieselpartikel, Kohlenmonoxid, Stickoxide, unverbrannte Kohlenwasserstoffe und dergleichen, aus einem Abgasstrom zu entfernen, bevor der Abgasstrom aus dem Fahrzeug austritt. In bestimmten Instanzen, wie Betriebsbedingungen bei niedriger Temperatur, ist eine bestimmte Nachbehandlungsvorrichtung, wie ein System zur selektiven katalytischen Reduktion (SCR) beim Entfernen der Verbrennungsnebenprodukte möglicherweise nicht so effizient wie eine andere Nachbehandlungsvorrichtung, wie ein Stickoxid (NOx) Speicherkatalysator (LNT). In anderen Instanzen, wie Betriebsbedingungen bei hoher Temperatur, ist das LNT-System möglicherweise nicht so effizient beim Entfernen der Verbrennungsnebenprodukte wie das SCR-System.
Dementsprechend ist es wünschenswert, einem Abgasstrom vor dem Eintritt in ein SCR-System ein System und ein Verfahren zum Steuern des Abgasstroms durch eine duale Nachbehandlungsvorrichtung durch einen LNT oder durch einen Dieseloxidationskatalysator (DOC) bereitzustellen. Die Verwendung einer dualen Nachbehandlungsvorrichtung, wie dem LNT mit dem SCR-System, stellt ein effizientes Entfernen von Verbrennungsnebenprodukten bei einer Reihe von Betriebstemperaturen bereit. Ferner werden weitere wünschenswerte Funktionen und Merkmale der vorliegenden Offenbarung aus der nachfolgenden ausführlichen Beschreibung und den beigefügten Ansprüchen in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen, sowie dem vorangehenden technischen Gebiet und Hintergrund ersichtlich.
KURZDARSTELLUNG
In verschiedenen Ausführungsformen wird ein Verfahren zum Steuern eines Ventils zum Leiten eines Abgasstroms durch einen Abgaskanal mit einer ersten Nachbehandlungsvorrichtung und einer zweiten Nachbehandlungsvorrichtung in einem Abgassystem eines Fahrzeugs bereitgestellt. Das Verfahren beinhaltet das Empfangen von ersten Sensorsignalen durch einen Prozessor von einem an die zweite Nachbehandlungsvorrichtung gekoppelten ersten Sensor. Die zweite Nachbehandlungsvorrichtung befindet sich stromabwärts von der ersten Nachbehandlungsvorrichtung. Das Verfahren beinhaltet das Verarbeiten der ersten Sensorsignale durch den Prozessor, um eine Temperatur der zweiten Nachbehandlungsvorrichtung zu ermitteln, und das Ermitteln einer Position für das Ventil durch den Prozessor, basierend darauf, ob die Temperatur einen vordefinierten Schwellenwert für die Temperatur des zweiten Nachbehandlungsvorrichtung überschreitet. Das Verfahren beinhaltet das Ausgeben eines Steuersignals an ein Stellgliedsystem durch den Prozessor, um das Ventil zu einer ersten Position zu bewegen, in der der Abgasstrom durch eine erste Position der ersten Nachbehandlungsvorrichtung oder eine zweite Position strömt, in der der Abgasstrom durch einen zweiten Abschnitt der ersten Nachbehandlungsvorrichtung basierend auf der Temperatur der zweiten Nachbehandlungsvorrichtung strömt.
Das Ausgeben des Steuersignals an das Stellgliedsystem, um das Ventil zu bewegen, beinhaltet das Ermitteln der Position für das Ventildurch den Prozessor, basierend auf der Temperatur, die einen vordefinierten Schwellenwert überschreitet und einer aktuellen Ventilstellung, wie die erste Position und das Ausgeben des Steuersignals durch den Prozessor, um das Ventil zur zweiten Position zu bewegen. Das Ausgeben des Steuersignals an das Stellgliedsystem, um das Ventil zur zweiten Position zu bewegen, beinhaltet das Ermitteln durch den Prozessor, dass eine aktuelle Belastung des Motors einen vorgegebenen Schwellenwert für die Belastung des Motors überschreitet und das Ausgeben des Steuersignals durch den Prozessor, um das Ventil zur dritten Position zu bewegen, in der der Abgasstrom durch sowohl den ersten Abschnitt als auch den zweiten Abschnitt der ersten Nachbehandlungsvorrichtung strömt. Das Ausgeben des Steuersignals an das Stellgliedsystem, um das Ventil zur zweiten Position zu bewegen, beinhaltet das Ermitteln einer Leistung einer Regeneration eines der zweiten Nachbehandlungsvorrichtung zugeordneten Dieselpartikelfilters durch den Prozessor, und das Ausgeben des Steuersignals durch den Prozessor, um das Ventil zu einer dritten Position zu bewegen, in der der Abgasstrom durch sowohl den ersten Abschnitt als auch den zweiten Abschnitt der ersten Nachbehandlungsvorrichtung strömt. Basierend auf der aktuellen Ventilposition als die zweite Position beinhaltet das Verfahren das Ausgeben eines Signals, um Dieselabgasfluid in den Abgasstrom einzuspritzen. Das Verfahren beinhaltet das Empfangen eines Anlassbefehls durch den Prozessor zum Starten eines dem Fahrzeug zugeordneten Motors, das Ausgeben des Steuersignals an das Stellgliedsystem durch den Prozessor, um das Ventil basierend auf dem Anlassbefehl zur ersten Position zu bewegen. Das Verfahren beinhaltet das Empfangen eines Abschaltbefehls durch den Prozessor, um einen dem Fahrzeug zugeordneten Motor abzuschalten, das Ausgeben des Steuersignals an das Stellgliedsystem durch den Prozessor, um das Ventil zu einer dritten Position zu bewegen, in der das Abgasstrom basierend auf dem Abschaltbefehl sowohl durch den ersten Abschnitt als auch durch den zweiten Abschnitt der ersten Nachbehandlungsvorrichtung strömt. Basierend auf der Tatsache, dass die erste Temperatur sich unterhalb des vorgegebenen Schwellenwerts befindet, beinhaltet das Ausgeben des Steuersignals an das Stellgliedsystem, um das Ventil zu bewegen, das Ermitteln einer Belastung des zweiten Abschnitts mit Verbrennungsnebenprodukten durch den Prozessor und das Ausgeben eines Befehls zur Abspaltung des Stickstoffoxid durch den Prozessor, um den zweiten Abschnitt der ersten Nachbehandlungsvorrichtung basierend auf der ermittelten Belastung des zweiten Abschnitts zu regenerieren.
In verschiedenen Ausführungsformen wird ein Steuersystem für ein Abgassystem bereitgestellt, das eine erste Nachbehandlungsvorrichtung und eine zweite Nachbehandlungsvorrichtung in einem Auspuffrohr eines Fahrzeugs aufweist. Das Steuersystem beinhaltet einen ersten Sensor, der an die zweite Nachbehandlungsvorrichtung gekoppelt ist, die dazu konfiguriert ist, eine Temperatur der zweiten Nachbehandlungsvorrichtung zu beobachten und Sensorsignale basierend auf dieser Beobachtung zu erzeugen. Die zweite Nachbehandlungsvorrichtung befindet sich stromabwärts von der ersten Nachbehandlungsvorrichtung. Das Steuersystem beinhaltet ein Ventil, welches an die erste Nachbehandlungsvorrichtung gekoppelt ist, und welches zwischen einer ersten Position, in die der Abgasstrom durch einen ersten Abschnitt der ersten Nachbehandlungsvorrichtung strömt und einer zweiten Position, in die der Abgasstrom durch einen zweiten Abschnitt der ersten Abgasnachbehandlungsvorrichtung strömt, beweglich ist. Das Steuersystem beinhaltet ein Stellgliedsystem, welches an das Ventil gekoppelt ist und dazu konfiguriert ist, das Ventil zwischen der ersten Position in der zweiten Position zu bewegen. Das Steuersystem beinhaltet eine Steuerung, die einen Prozessor aufweist, der dazu konfiguriert ist,: die Sensorsignale zu verarbeiten, um eine Temperatur der zweiten Nachbehandlungsvorrichtung zu ermitteln; eine Position für das Ventil basierend darauf zu ermitteln, ob die Temperatur einen vorgegebenen Schwellenwert für die Temperatur der zweiten Nachbehandlungsvorrichtung überschreitet; und ein Steuersignal an das Stellgliedsystem auszugeben, um das Ventil basierend auf der Temperatur der zweiten Nachbehandlungsvorrichtung in die erste Position oder in die zweite Position zu bewegen.
Der erste Abschnitt der Nachbehandlungsvorrichtung ist ein Dieseloxidationskatalysator und der zweite Abschnitt ist ein Stickoxid-Speicherkatalysator. Die zweite Nachbehandlungsvorrichtung ist ein mit einem selektiven katalytischen Reduktionskatalysator beschichteter Dieselpartikelfilter. Basierend darauf, dass die erste Temperatur den vorgegebenen Schwellenwert überschreitet und eine aktuelle Ventilposition der zweiten Position entspricht, ist die Steuerung dazu konfiguriert, das Steuersignal auszugeben, um das Ventil in die zweite Position zu bewegen. Basierend auf der aktuellen Ventilposition als die zweite Position, ist die Steuerung dazu konfiguriert, eine aktuelle Belastung eines Motors des Fahrzeugs zu ermitteln, welche den vordefinierten Schwellenwert für die Belastung des Motors überschreitet und die Steuerung ist dazu konfiguriert, das Steuersignal auszugeben, um das Ventil in eine dritte Position zu bewegen, in der der Abgasstrom doch sowohl durch den ersten Abschnitt als auch den zweiten Abschnitt der Erstnachbehandlungsvorrichtung strömt. Basierend auf der aktuellen Ventilposition als die zweite Position ist die Steuerung dazu konfiguriert, eine Leistung einer Regeneration eines der zweiten Nachbehandlungsvorrichtung zugeordneten Dieselpartikelfilters zu ermitteln, und die Steuerung ist dazu konfiguriert, das Steuersignal auszugeben, um das Ventil zu einer dritten Position zu bewegen, in der der Abgasstrom durch sowohl den ersten Abschnitt als auch den zweiten Abschnitt der ersten Nachbehandlungsvorrichtung strömt. Basierend auf der aktuellen Ventilposition als die zweite Position ist die Steuerung konfiguriert, ein Signal auszugeben, um Dieselabgasfluid in den Abgasstrom einzuspritzen. Die Steuerung ist dazu konfiguriert, einen Anlassbefehl zu empfangen, um einen dem Fahrzeug zugeordneten Motor zu starten und um das Steuersignal an das Stellgliedsystem auszugeben, um das Ventil, basierend auf dem Anlassbefehl, in die erste Position zu bewegen. Die Steuerung ist konfiguriert, einen Abschaltbefehl zu empfangen, um einen dem Fahrzeug zugeordneten Motor abzuschalten und um das Steuersignal an das Stellgliedsystem auszugeben, um das Ventil zu einer dritten Position zu bewegen, in der der Abgasstrom basierend auf dem Abschaltbefehl sowohl durch den ersten Abschnitt als auch durch den zweiten Abschnitt der ersten Nachbehandlungsvorrichtung strömt. Basierend auf der Tatsache, dass die Temperatur sich unterhalb des vorgegebenen Schwellenwerts befindet, ist die Steuerung dazu konfiguriert, eine Belastung des zweiten Abschnitts mit Verbrennungsnebenprodukten zu ermitteln und um einen Befehl zur Abspaltung des Stickoxids auszugeben, um den zweiten Abschnitt der ersten Nachbehandlungsvorrichtung basierend auf der ermittelten Belastung des zweiten Abschnitts zu regenerieren.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen wird ein Fahrzeug bereitgestellt. Das Fahrzeug beinhaltet ein Abgassystem, das eine erste Nachbehandlungsvorrichtung und eine zweite Nachbehandlungsvorrichtung in einem Abgasrohr aufweist. Die zweite Nachbehandlungsvorrichtung befindet sich stromabwärts von der ersten Nachbehandlungsvorrichtung und die erste Nachbehandlungsvorrichtung beinhaltet einen Dieseloxidationskatalysator und einen Stickoxidspeicherkatalysator, die jeweils innerhalb eines Gehäuses angeordnet sind. Das Fahrzeug beinhaltet ein an die erste Nachbehandlungsvorrichtung gekoppeltes Ventil, das zwischen einer ersten Position, in welcher der Abgasstrom durch den Dieseloxidationskatalysator der ersten Nachbehandlungsvorrichtung strömt und einer zweiten Position, in welcher der Abgasstrom durch den Stickoxidspeicherkatalysator der ersten Nachbehandlungsvorrichtung strömt, beweglich ist. Das Fahrzeug beinhaltet ein Stellgliedsystem, welches an das Ventil gekoppelt ist und dazu konfiguriert ist, das Ventil zwischen der ersten Position und der zweiten Position zu bewegen. Das Fahrzeug beinhaltet eine Steuerung, die einen Prozessor aufweist, der dazu konfiguriert ist,: die Sensorsignale zu verarbeiten, um eine Temperatur der zweiten Nachbehandlungsvorrichtung zu ermitteln; eine Position für das Ventil basierend darauf zu ermitteln, ob die Temperatur einen vorgegebenen Schwellenwert für die Temperatur der zweiten Nachbehandlungsvorrichtung überschreitet; ein Steuersignal an das Stellgliedsystem auszugeben, um das Ventil basierend auf der Tatsache, dass die Temperatur der zweiten Nachbehandlungsvorrichtung sich unterhalb des vorgegebenen Schwellenwerts für die Temperatur der zweiten Nachbehandlungsvorrichtung befindet, zu bewegen; und ein Steuersignal an das Stellgliedsystem auszugeben, um das Ventil in die zweite Position, basierend auf der Tatsache, dass die Temperatur der zweiten Nachbehandlungsvorrichtung den vorgegebenen Schwellenwert für die Temperatur der zweiten Nachbehandlungsvorrichtung überschreitet, zu bewegen.
Basierend auf der aktuellen Ventilposition als die zweite Position, ist die Steuerung ferner dazu konfiguriert, eine aktuelle Belastung eines Motors des Fahrzeugs zu ermitteln, welche den vordefinierten Schwellenwert für die Belastung des Motors oder einer Leistung einer Regeneration eines der zweiten Nachbehandlungsvorrichtung zugeordneten diesen Partikelfilters überschreitet, und die Steuerung ist dazu konfiguriert, das Steuersignal auszugeben, um das Ventil in eine dritte Position zu bewegen, in der der Abgasstrom sowohl durch den Dieseloxidationskatalysator als auch durch den Stickoxidspeicherkatalysator der ersten Nachbehandlungsvorrichtung strömt.
Figurenliste
Die exemplarischen Ausführungsformen werden nachfolgend in Verbindung mit den folgenden Zeichnungen beschrieben, worin gleiche Bezugszeichen gleiche Elemente bezeichnen, und worin gilt:

1 ist ein Funktionsblockdiagramm, das ein Fahrzeug mit einem dualen Nachbehandlungssystem gemäß den verschiedenen Ausführungsformen veranschaulicht;
2 veranschaulicht auf schematische Weise ein Antriebssystem für das Fahrzeug aus 1, welches einen Abschnitt des dualen Nachbehandlungssystems gemäß verschiedenen Ausführungsformen beinhaltet;
3 ist ein Querschnitt, aufgenommen entlang der Linie 3-3 von 2, der den Verbrennungsmotor des Antriebssystems von 2 gemäß verschiedenen Ausführungsformen veranschaulicht;
4 ist eine detaillierte perspektivische Ansicht des Antriebssystems aus 2, welches das duale Nachbehandlungssystem veranschaulicht;
5 eine Querschnittsansicht, aufgenommen entlang der Linie 5-5 aus 4, die ein duales Katalysatorsystem des dualen Nachbehandlungssystem aus 4 veranschaulicht;
6 ist eine teilweise erweiterte Ansicht des dualen Katalysatorsystems des dualen Nachbehandlungssystems aus 4, in dem eine Abdeckung einer Behausung, die dem dualen Katalysatorsystem zugeordnet wird, entfernt wird, um ein Ventil zu veranschaulichen, welches durch ein dem dualen Nachbehandlungssystem zugeordnetes Stellgliedsystem beweglich ist;
7 ist eine detaillierte Seitenansicht ähnlich der von 6, in der das Ventil des dualen Nachbehandlungssystems sich in einer ersten Position befindet;
8 ist eine detaillierte Seitenansicht ähnlich der von 6, in der das Ventil des dualen Nachbehandlungssystems sich in einer zweiten Position befindet;
9 ist eine Seitenansicht ähnlich der aus 6, in der das Ventil des dualen Nachbehandlungssystems sich in einer dritten Position befindet;
10 ist ein Datenflussdiagramm, das ein Steuersystem des dualen Nachbehandlungssystems des Fahrzeugs aus 1 gemäß verschiedenen Ausführungsformen veranschaulicht;
11 ist ein Flussdiagramm, welches ein Kalibrierungsverfahren veranschaulicht, das durch das duale Nachbehandlungssystem des Fahrzeugs aus 1 gemäß verschiedenen Ausführungsformen durchgeführt wird; und
12 ist ein Flussdiagramm, das ein Steuerverfahren veranschaulicht, welches durch das duale Nachbehandlungssystem des Fahrzeugs aus 1 gemäß verschiedenen Ausführungsformen durchgeführt wird.

AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
Die folgende ausführliche Beschreibung dient lediglich als Beispiel und soll die Anwendung und Verwendung in keiner Weise einschränken. Weiterhin besteht keine Absicht, im vorstehenden technischen Bereich, Hintergrund, der Kurzzusammenfassung oder der folgenden ausführlichen Beschreibung an eine ausdrücklich oder implizit vorgestellte Theorie gebunden zu sein. Der hierin verwendete Begriff „Modul“ bezieht sich auf alle Hardware-, Software-, Firmwareprodukte, elektronische Steuerkomponenten, auf die Verarbeitungslogik und/oder Prozessorgeräte, einzeln oder in Kombinationen, unter anderem umfassend, eine anwendungsspezifische integrierte Schaltung (ASIC), eine elektronische Schaltung, einen Prozessor (gemeinsam genutzt, dediziert oder gruppiert) und einen Speicher, der ein oder mehrere Software- oder Firmwareprogramme, eine kombinatorische Logikschaltung und/oder andere geeignete Komponenten ausführt, die die beschriebene Funktionalität bieten.
Ausführungen der vorliegenden Offenbarung können hierin als schematische, funktionale und/oder logische Blockkomponenten und verschiedene Verarbeitungsschritte beschrieben sein. Es ist zu beachten, dass derartige Blockkomponenten aus einer beliebigen Anzahl an Hardware-, Software- und/oder Firmware-Komponenten aufgebaut sein können, die zur Ausführung der erforderlichen Funktionen konfiguriert sind. Zum Beispiel kann eine Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung eines Systems oder einer Komponente verschiedene integrierte Schaltungskomponenten, beispielsweise Speicherelemente, digitale Signalverarbeitungselemente, Logikelemente, Wertetabellen oder dergleichen, einsetzen, die mehrere Funktionen unter der Steuerung eines oder mehrerer Mikroprozessoren oder anderer Steuervorrichtungen durchführen können. Zudem werden Fachleute auf dem Gebiet erkennen, dass die Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung in Verbindung mit einer beliebigen Anzahl an Systemen eingesetzt werden können und dass die hierin beschriebenen Fahrzeugsysteme lediglich exemplarischen Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung darstellen.
Der Kürze halber sind konventionelle Techniken in Verbindung mit der Signalverarbeitung, Datenübertragung, Signalgebung, Steuerung und weiteren funktionalen Aspekten der Systeme (und den einzelnen Bedienelementen der Systeme) hierin ggf. nicht im Detail beschrieben. Weiterhin sollen die in den verschiedenen Figuren dargestellten Verbindungslinien exemplarische Funktionsbeziehungen und/oder physikalische Verbindungen zwischen den verschiedenen Elementen darstellen. Es sollte beachtet werden, dass viele alternative oder zusätzliche funktionale Beziehungen oder physikalische Verbindungen in einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung vorhanden sein können.
Unter Bezugnahme auf 1 wird einem Fahrzeug bei 100 im Allgemeinen ein duales Nachbehandlungssystem 10 gemäß verschiedenen Ausführungsformen zugeordnet. Im Allgemeinen beinhaltet das duale Nachbehandlungssystem 100 ein duales Katalysatorsystem 102, ein selektives System 104 zur selektiven katalytischen Reduktion (SCR), ein Ventil 106, ein Stellgliedsystem 108 und eine oder mehrere Sensorvorrichtungen oder Sensoren 110. Wie erörtert werden wird, ist das Ventil 106 durch das Stellgliedsystem 108 beweglich, um einen Abgasstrom in einen ersten Abschnitt des dualen Katalysatorsystems 102, einen zweiten Abschnitt des dualen Katalysatorsystems 102 oder sowohl den ersten Abschnitt als auf den zweiten Abschnitt des dualen Katalysatorsystems 102 zu leiten. Das Stellgliedsystem 108 wird basierend auf Sensorsignalen, die von einem oder mehreren Sensoren 110 erhalten werden und basierend auf Eingaben, die von anderen dem Fahrzeug 10 zugeordneten Modulen bereitgestellt werden, gesteuert. Infolge des Leitens des Abgasstroms zum ersten Abschnitt, zum zweiten Abschnitt oder sowohl zum ersten Abschnitt als auch zum zweiten Abschnitt des dualen Katalysatorsystems 102 wird ein Wirkungsgrad des dualen Katalysatorsystems 102 für das Entfernen der Verbrennungsnebenprodukte aus dem Abgasstrom über eine Vielzahl von Betriebsbedingungen des Fahrzeugs 10 optimiert. Obwohl die hierin gezeigten Figuren exemplarische Anordnungen von Elementen darstellen, können auch zusätzliche (dazwischen liegende) Elemente, Vorrichtungen, Funktionen oder Komponenten in einer tatsächlichen Ausführungsform vorkommen. Es sollte bedacht werden, dass 1 lediglich veranschaulichend und u. U. nicht maßstabsgetreu ist.
Wie in 1 dargestellt, beinhaltet das Fahrzeug 10 im Allgemeinen ein Fahrgestell 12, eine Karosserie 14, Vorderräder 16 und Hinterräder 18. Das Fahrzeug 10 ist in der veranschaulichten Ausführungsform als Pkw dargestellt, es sollte jedoch beachtet werden, dass auch jedes andere Fahrzeug, einschließlich Lastwagen, Sportfahrzeuge (SUVs), Freizeitfahrzeuge (RVs), Schiffe, Flugzeuge usw. verwendet werden können. Wie dargestellt, beinhaltet das Fahrzeug 10 im Allgemeinen ein Antriebssystem 30, ein Getriebesystem 32, ein Lenksystem 34, ein Bremssystem 36, ein Kommunikationssystem 38, eine Steuerung 40 und das duale Nachbehandlungssystem 100. Das Antriebssystem 30 kann in verschiedenen Ausführungsformen auch einen Verbrennungsmotor, wie beispielsweise einen Dieselmotor, und Teile des dualen Nachbehandlungssystems 100 beinhalten, wie es im Hinblick auf 2 erläutert wird.
Die Steuerung 40 beinhaltet mindestens einen Prozessor 44 und eine computerlesbare Speichervorrichtung oder Medien 46. Der Prozessor 44 kann eine Spezialanfertigung oder ein handelsüblicher Prozessor sein, eine Zentraleinheit (CPU), eine Grafikprozessoreinheit (GPU) unter mehreren Prozessoren verbunden mit der Steuerung 40, ein Mikroprozessor auf Halbleiterbasis (in Form eines Mikrochips oder Chip-Satzes), ein Makroprozessor, eine Kombination derselben oder allgemein jede beliebige Vorrichtung zur Ausführung von Anweisungen. Die computerlesbare Speichervorrichtung oder Medien 46 können flüchtige und nicht-flüchtige Speicher in einem Nur-Lese-Speicher (ROM), einem Speicher mit direktem Zugriff (RAM) und einem Keep-Alive-Memory (KAM) beinhalten. KAM ist ein persistenter oder nicht-flüchtiger Speicher, der verwendet werden kann, um verschiedene Betriebsvariablen zu speichern, während der Prozessor 44 ausgeschaltet ist. Die computerlesbare Speichervorrichtung oder Medien 46 können unter Verwendung einer beliebigen einer Anzahl an bekannten Speichervorrichtungen, wie beispielsweise PROMs (programmierbarer Nur-Lese-Speicher), EPROMs (elektrische PROM), EEPROMs (elektrisch löschbarer PROM), Flash-Speicher oder beliebige andere elektrischen, magnetischen, optischen oder kombinierten Speichervorrichtungen implementiert werden, die Daten speichern können, von denen einige ausführbare Anweisungen darstellen, die von der Steuerung 40 beim Steuern von Komponenten des autonomen Fahrzeugs 10 verwendet werden.
Die Anweisungen können ein oder mehrere separate Programme beinhalten, von denen jede eine geordnete Auflistung von ausführbaren Anweisungen zum Implementieren von logischen Funktionen beinhaltet. Die Anweisungen empfangen und verarbeiten, wenn diese vom Prozessor 44 ausgeführt werden, Signale, führen Logik, Berechnungen, Verfahren und/oder Algorithmen zum Steuern anderer Komponenten des Fahrzeugs 10 durch und erzeugen Steuersignale, um die Komponenten des Fahrzeugs 10 basierend auf der Logik, den Berechnungen, den Verfahren und/oder Algorithmen zu steuern. Obwohl in 1 nur eine Steuerung 40 dargestellt ist, können Ausführungsformen des Fahrzeugs 10 eine beliebige Anzahl an Steuerungen 40 beinhalten, die über irgendein geeignetes Kommunikationsmedium oder eine Kombination von Kommunikationsmedien kommunizieren und zusammenwirken, um die Sensorsignale zu verarbeiten, Logik, Berechnungen, Verfahren und/oder Algorithmen durchzuführen, und Steuersignale zu erzeugen, um die Funktionen des Fahrzeugs 10 zu steuern.
In verschiedenen Ausführungsformen werden eine oder mehrere Anweisungen der Steuerung 40 dem dualen Nachbehandlungssystem 100 zugeordnet und wenn diese durch den Prozessor 44 ausgeführt werden, erhalten und verarbeiten die Anweisungen Signale von dem einen oder den mehreren Sensoren 110, um verschiedene Bedingungen zu ermitteln, die dem Betrieb des dualen Katalysatorsystems 102 zugeordnet werden. Wie zum Beispiel hierin beschrieben werden wird, erhalten und verarbeiten die Anweisungen der Steuerung 40, wenn sie durch den Prozessor 44 ausgeführt werden, die Sensorsignale von dem einen oder den mehreren Sensoren 110 und ermitteln, ob die Temperatur des SCR-Systems 104 sich oberhalb eines vorgegebenen Temperaturschwellenwerts befinden oder diesen überschreiten (d. h. größer als dieser Wert sind). Die Anweisungen der Steuerung 40 geben, wenn sie durch den Prozessor 44 ausgeführt werden, Steuersignale zum Stellgliedsystem 108 aus, um das Ventil 106 basierend auf der Ermittlung zu bewegen, dass die dem SCR-System 104 zugeordnete Temperatur einen vorgegebenen Schwellenwert überschreitet. In verschiedenen Ausführungsformen erhalten und verarbeiten die Anweisungen der Steuerung 40, wenn sie durch den Prozessor 44 ausgeführt werden, auch die Sensorsignale von dem einen oder den mehreren Sensoren 110, und geben Steuersignale zum Stellgliedsystem 108 aus, um das Ventil 106 basierend auf der Verarbeitung zu bewegen. In verschiedenen Ausführungsformen geben die Anweisungen der Steuerung 40, wenn sie durch den Prozessor 44 ausgeführt werden, auch Ausgabesteuersignale zum Stellgliedsystem 108 aus, um das Ventil 106 basierend auf einer oder mehreren Eingaben zu bewegen, die von anderen Modulen, die dem Fahrzeug 10 zugeordnet werden, erhalten werden.
Unter Bezugnahme auf die 2 und 3 wird das Antriebssystem 30 ausführlicher dargestellt. In einem Beispiel ist das Antriebssystem 30 ein Verbrennungsmotor (ICE) 112, wie beispielsweise ein Dieselmotor, mit einem Motorblock 114, der mindestens einen Zylinder 116 mit einem Kolben 118 definiert, der zum Drehen einer Kurbelwelle 120 gekoppelt ist. Ein Zylinderkopf 122 bildet zusammen mit dem Kolben 118 eine Brennkammer 124. Ein Kraftstoff-/Luftgemisch wird in die Brennkammer 124 eingespritzt und entzündet, was im Ergebnis eine wechselseitige Bewegung des Kolbens 118 durch die sich ausdehnenden heißen Abgase verursacht. Der Kraftstoff wird durch mindestens eine Kraftstoffeinspritzdüse 126 und die Luft durch mindestens einen Einlasskanal 128 zur Verfügung gestellt. Der Kraftstoff wird unter Hochdruck aus dem Kraftstoffverteiler 130, der in Fluidverbindung mit einer Hochdruck-Kraftstoffpumpe 132 zur Druckerhöhung des Kraftstoffs aus einer Kraftstoffquelle 134 verbunden ist, zur Kraftstoffeinspritzdüse 126 geleitet. Jeder der Zylinder 116 weist mindestens zwei Ventile 136 auf, die durch eine Nockenwelle 138 betätigt werden, die sich abgestimmt mit der Kurbelwelle 120 dreht. Die Ventile 136 lassen selektiv Luft aus dem Einlasskanal 128 in die Brennkammer 124 und alternativ die Abgase durch eine Abgasöffnung 140 entweichen. In einigen Beispielen kann ein Nockenversteller 142 selektiv das Timing zwischen der Nockenwelle 138 und der Kurbelwelle 120 variieren.
Die Luft kann durch einen Ansaugkrümmer 144 zu der/den Einlassöffnung(en) 128 transportiert werden. Ein Ansaugkanal 146 kann Umgebungsluft zum Ansaugkrümmer 144 leiten. Bei anderen Ausführungsformen kann ein Drosselklappenstutzen 148 zum Regulieren des Luftstroms zum Ansaugkrümmer 144 verbaut sein. Bei noch anderen Ausführungsformen werden andere Gebläsesysteme bereitgestellt, zum Beispiel ein Turbolader 150 mit einem Verdichter 152, der rotierend mit einer Turbine 154 verbunden ist. Die Rotation des Verdichters 152 erhöht den Druck und die Temperatur der Luft im Ansaugkanal 146 und Ansaugkrümmer 144. Ein Ladeluftkühler 156 im Ansaugkanal 146 kann die Temperatur der Luft verringern. Die Turbine 154 rotiert aufgrund der eingehenden Abgase aus dem Abgaskrümmer 158, der Abgase von den Abgasöffnungen 140 durch eine Reihe von Schaufeln der Turbine 154 vor der Expansion leitet. Die Abgase verlassen die Turbine 154 und werden in das duale Katalysatorsystem 102 des dualen Nachbehandlungssystems 100 geleitet. Dieses Beispiel zeigt eine Turbine mit variabler Geometrie (VGT - Variable Geometry Turbine) mit einem VGT-Stellglied 160, das angeordnet ist, um die Schaufel zu bewegen, um den Abgasstrom durch die Turbine 154 zu ändern. Bei anderen Ausführungsformen kann der Turbolader 150 eine feste Geometrie sein und/oder einen Wastegate beinhalten.
Unter Bezugnahme auf 4 wird das duale Nachbehandlungssystem 100 ausführlicher dargestellt. Das duale Katalysatorsystem 102 beinhaltet ein Auspuffrohr 162, welches das duale Katalysatorsystem 102 und das SCR-System 104 aufweist. Das duale Katalysatorsystem 102 ist eine erste Nachbehandlungsvorrichtung und das SCR-System 104 ist eine zweite Nachbehandlungsvorrichtung eines Abgassystems, das dem Fahrzeug 10 zugeordnet ist. Das duale Katalysatorsystem 102 ist innerhalb eines Gehäuses 166 angeordnet und ist fluidisch an die Turbine 154 gekoppelt, um den Abgasstrom zu erhalten. Im Allgemeinen befindet sich das duale Katalysatorsystem 102 stromaufwärts des SCR-Systems 104. Das Ventil 106 ist durch das Stellgliedsystem 108 positionierbar, um den Abgasstrom in einen ersten Abschnitt des dualen Katalysatorsystems 102, einen zweiten Abschnitt des dualen Katalysatorsystems 102 oder beide zu leiten.
Unter Bezugnahme auf 5 wird das duale Katalysatorsystem 102 detaillierter dargestellt. Das duale Katalysatorsystem 102 beinhaltet einen ersten Abschnitt oder einen Dieseloxidationskatalysator-(DOC)-Abschnitt 170 und einen zweiten Abschnitt oder einen Abschnitt 172 des Stickoxid-Speicherkatalysators (LNT). Im Allgemeinen werden der DOC-Abschnitt 170 und der LNT-Abschnitt 172 auf entsprechenden Hälften 174.1, 174.2 des zylindrischen monolithischen Substrats 174 definiert. In einem Beispiel wird das monolithische Substrat 174 für die Katalysatoren durch Extrudieren aus einem Kreis oder einer ovalen Form gebildet, um ein längliches Substrat zu erhalten. Das Substrat wird im Wesentlichen in zwei Hälften 174.1, 174.2 geschnitten. Im Wesentlichen ist eine Hälfte 174.1 des monolithischen Substrats 174 mit einem DOC-Washcoat beschichtet, um den DOC-Abschnitt 170 auszubilden und die zweite, gegenüberliegende eine Hälfte 174.2 des monolithischen Substrats 174 ist mit einem LNT-Washcoat und Metallen aus der Platingruppe beschichtet, um den LNT-Abschnitt 172 zu definieren. Die 2 Hälften 174.1, 174.2 des monolithischen Substrats 174 sind innerhalb des Gehäuses 166 nebeneinander positioniert, um im Wesentlichen parallel zueinander zu sein, um das duale Katalysatorsystem 102 zu definieren, welches im Wesentlichen kreisförmig ist. Es sollte erwähnt werden, dass obwohl das duale Katalysatorsystem 102 hierin als aus zwei ausgeschnittenen Hälften 174.1, 174.2 des monolithischen Substrats 174 ausgebildet, beschrieben wird, das monolithische Substrat 174 einteilig bleiben kann.
Unter weiterer Bezugnahme auf 4 ist das SCR-System 104 in diesem Beispiel ein Dieselpartikelfilter (DPF), der mit einem Katalysator zur selektiven katalytischen Reduktion (SCR) beschichtet ist. Das SCR-System 104 befindet sich innerhalb eines Gehäuses 176, und befindet sich stromabwärts vom dualen Katalysatorsystem 102. Das Ventil 106 ist an einen Einlass 168 des Gehäuses 166 des dualen Katalysators 102 gekoppelt. Das Gehäuse 166 kann eine Abdeckung 166.1 beinhalten. Unter Bezugnahme auf 6 wird die Abdeckung 166.1 des Gehäuses 166 entfernt, um das Ventil 106 und das Stellgliedsystem 108 detaillierter zu zeigen. In diesem Beispiel weist das Ventil 106 eine Ventilklappe 180 und eine Stange 182 auf. Die Ventilklappe 180 ist halbkreisförmig und ist entlang eines Endes 185 an die Stange 182 gekoppelt. Im Allgemeinen ist die Ventilklappe 180 bemessen, um im Wesentlichen zu verhindern, dass der Abgasstrom in den DOC-Abschnitt 170 oder den LNT-Abschnitt 172 strömt, während sie den Abgasstrom auch in die Lage versetzt, sowohl in den DOC-Abschnitt 170 als auch den LNT-Abschnitt 172 zu strömen. Demnach ist die Ventilklappe 180 bemessen, um den Abgasstrom in die Lage zu versetzen, nur in den DOC-Abschnitt 170, nur in den LNT-Abschnitt 172 oder sowohl in den DOC-Abschnitt 170 als auch den LNT-Abschnitt 172 zu strömen.
Die Stange 182 ist an die Ventilklappe 180 und an das Stellgliedsystem 108 gekoppelt. Die Stange 182 ist an einem ersten Ende 182.1 und einem zweiten Ende 182.2 an das Gehäuse 166 schwenkbar befestigt. Das erste Ende 182.1 beinhaltet einen Stift 184 zum Koppeln der Stange 182 an das Stellgliedsystem 108. Das Stellgliedsystem 108 dreht Stange 182, um die Ventilklappe 180 zwischen verschiedenen Positionen zu bewegen. In einem Beispiel beinhaltet das Stellgliedsystem 108 ein Gestänge 186 und einen Motor 188. Das Gestänge 186 ist an einem ersten Ende 186.1 an die Stange 182 gekoppelt und an einem überlegenen zweiten Ende 186.2 an den Motor 188 gekoppelt. In diesem Beispiel dreht die Übersetzung des Gestänges 186 die Stange 182, wodurch die Ventilklappe 180 bewegt wird. Mit kurzer Bezugnahme auf 4 wird ein Anschlagspaar 190 auf der Abdeckung 166.1 auf jeder Seite des Einlasses 168 definiert, um einen Bewegungsbereich für die Ventilklappe 180 zu begrenzen. Im Allgemeinen definiert ein erster Anschlag 190.1 eine erste Position für die Ventilklappe 180 und ein zweiten Anschlag 190.2 definiert eine zweite Position für die Ventilklappe 180. Es sollte erwähnt werden, dass andere Techniken eingesetzt werden können, um die Ventilklappe 180 zu bewegen und die Verwendung des Gestänge 186 und der Stange 182 sind lediglich ein Beispiel.
Der Motor 188 weist eine Antriebswelle auf, die über ein geeignetes Getriebe an das Gestänge 186 gekoppelt ist. Der Motor 188 reagiert auf ein oder mehrere Steuersignale von der Steuerung 40, um die Ventilklappe 180 zu bewegen. In einem Beispiel ist der Motor 188 ein Gleichstrom-(DC)-Motor, der sich über ein Kommunikationsmedium, welches die Übertragung von Strom, Befehlen, Daten, usw. ermöglicht, wie ein Bus, in Kommunikation mit der Steuerung 40 befindet. Die Steuerung 40 überwacht auch einen Strom des Motors 188. Im Allgemeinen erreicht der Strom des Motors 188 eine Spitze oder steigt an, wenn das Gestänge 186 jedes Anschlagpaar 190 kontaktiert, was angibt, dass die erste Position des Ventils 106 oder die zweite Position des Ventils 106 erreicht worden ist.
Unter Bezugnahme auf 7 reagiert der Motor 188 auf ein oder mehrere Steuersignale von der Steuerung 40, um die Ventilklappe 180 des Ventils 106 (durch Drehen der Stange 182) zur ersten Position zu bewegen, in der der Abgasstrom nur durch den LNT-Abschnitt 172 strömt. In dieser ersten Position deckt die Ventilklappe 180 im Wesentlichen einen ersten Einlassabschnitt 168.1 des Einlasses 168, welcher den Abgasstrom in den LNT-Abschnitt 172 lenkt, ab. Unter Bezugnahme auf 8 reagiert der Motor 188 auch auf ein oder mehrere Steuersignale von der Steuerung 40, um die Ventilklappe 180 des Ventils 104 zur zweiten Position (durch Drehen der Stange 182) zu drehen, in welcher der Abgasstrom nur durch den DOC-Abschnitt 170 strömt. In dieser zweiten Position deckt die Ventilklappe 180 im Wesentlichen einen zweiten Einlassabschnitt 168.2 des Einlasses 168, welcher den Abgasstrom in den DOC-Abschnitt 170 lenkt, ab. Unter Bezugnahme auf 9 reagiert der Motor 188 auch auf ein oder mehrere Steuersignale von der Steuerung 40, um die Ventilklappe 180 des Ventils 104 (durch Drehen der Stange 182) zu einer dritten Position zu bewegen, in welcher das Abgas durch den DOC-Abschnitt 170 und den LNT-Abschnitt 172 strömt. In dieser dritten Position ist die Ventilklappe 180 in der Mitte des ersten Einlassabschnitts 168.1 und des zweiten Einlassabschnitt 168.2 des Einlasses 168 positioniert, um sich nach außen in den Strom des Abgasstroms zu erstrecken, was den Abgasstrom in die Lage versetzt, in sowohl den DOC-Abschnitt 170 als auch den LNT-Abschnitt 172 zu strömen.
Unter Bezugnahme auf 4 erfassen die Sensoren 110 Zustände, die dem dualen Nachbehandlungssystem 100 zugeordnet werden und erzeugen darauf basierende Sensorsignale. In einem Beispiel beinhalten die Sensoren 110 einen ersten Temperatursensor 110.1, einen zweiten Belastungssensor 110.2 und einen dritten Positionssensor 110.3. Der erste Sensor 110.1 ist an das SCR System 104 gekoppelt und erfasst einen Zustand des SCR-Systems 104. In einem Beispiel erfasst der erste Sensor 110.1 eine Betriebstemperatur des SCR-Systems 104 und generiert auf dieser Erfassung basierende Sensorsignale. Der zweite Sensor 110.2 ist an den LNT-Abschnitt 172 gekoppelt und erfasst einen Zustand des LNT-Abschnitts 172. In einem Beispiel erfasst der zweite Sensor 110.2 eine Rußbelastungsmange auf dem LNT-Abschnitt 172 und erzeugt darauf basierende Sensorsignale. Es sollte erwähnt werden, dass der zweite Sensor 110.2 lediglich exemplarischer Art ist, da die Rußbelastungsmenge des LNT-Abschnitts 172 auch zum Beispiel durch Modellierung basierend auf einer Abgasströmungsmenge über einen Zeitraum ermittelt werden kann. Der dritte Sensor 110.3 erfasst einen Zustand des Motors 188 und erzeugt Sensorsignale, die auf dieser Erfassung basieren. In einem Beispiel ist der dritte Sensor 110.3 ein Drehcodierer, der eine Position der Abtriebswelle des Motors 188 erfasst und darauf basierende Sensorsignale erzeugt. Die Sensoren 110 stehen mit der Steuerung 40 über ein Kommunikationsmedium oder einen Bus in Verbindung, der die Übertragung von Strom, Daten, Befehlen, usw. ermöglicht.
Mit Bezug zurück auf 2, kann das Antriebssystem 30 in verschiedenen Ausführungsformen ein Hochdruck-Abgasrückführungs-(AGR)-System 191 beinhalten, das zwischen dem Abgaskrümmer 158 und dem Ansaugkrümmer 144 gekoppelt ist. Das AGR-System 191 kann eine AGR-Kühlvorrichtung 193 beinhalten, um die Temperatur der Abgase im AGR-System 191 zu senken. Ein AGR-Ventil 195 regelt den Abgasstrom im AGR-System 191.
Das Antriebssystem 30 kann ebenfalls einen oder mehrere dem ICE 112 zugeordnete Sensoren und/oder Vorrichtungen beinhalten, die mit der Steuerung 40 über ein Kommunikationsmedium verbunden sind, das die Übertragung von Energie, Daten, Befehlen usw. erleichtert. Die Steuerung 40 kann Eingabesignale von diversen Sensoren empfangen, die so konfiguriert sind, um im Zusammenhang mit verschiedenen physikalischen Parametern bezogen auf das ICE 112 Signale zu erzeugen. Die Sensoren beinhalten unter anderem auch einen Massenluftstrom- und Temperatursensor 192, einen Krümmerdruck- und Temperatursensor 194, einen Brennkammerdrucksensor 196, Füllstand- und Temperatursensoren 198 für Kühlmittel und Öl, einen Kraftstoffverteilerdrucksensor 200, einen Nockenwellenpositionssensor 202, einen Kurbelwellenpositionssensor 204, Abgasdrucksensoren 206, einen AGR-Temperatursensor 208, und einen Gaspedal-Positionssensor 210. Außerdem kann die Steuerung 40 Ausgabesignale für verschiedene Steuervorrichtungen erzeugen, zu deren Aufgabe die Steuerung des Betriebs des ICE 112 gehört, darunter ohne Einschränkung die Kraftstoffeinspritzdüsen 126, die Drosselklappen 148, das AGR-Ventil 195, das VGT-Stellglied 160 und der Nockenversteller 142. Zu beachten ist, dass die Kommunikation zwischen dem ECU 40 und den verschiedenen Sensoren und Vorrichtungen durch gestrichelte Linien dargestellt wird, zur besseren Übersicht werden einige jedoch unterdrückt.
Wie vorstehend erörtert, empfängt das duale Nachbehandlungssystem 100 Sensorsignale von dem einen oder den mehreren Sensoren 110 und Eingaben von anderen dem Fahrzeug 10 zugeordneten Steuermodulen, und ermittelt in welche Position das Ventil 106 zu bewegen ist (z. B. die erste Position, die zweite Position oder die dritte Position). Das duale Nachbehandlungssystem 100 erzeugt und gibt ein oder mehrere Steuersignale für den Motor 188 aus, um die Ventilklappe 180 basierend auf dieser Ermittlung zu bewegen. Das duale Nachbehandlungssystem 100 führt auch eine Kalibrierungsroutine durch, um die Positionen der Ventilklappe 180 in Erfahrung zu bringen, um die Bewegung des Motors 188 zu ermitteln, um die Ventilklappe 180 in die erste Position, die zweite Position und in die dritte Position zu positionieren.
Wie zum Beispiel unter detaillierterer Bezugnahme auf 10 und unter weiterer Bezugnahme auf die 1-9, veranschaulicht ein Datenflussdiagramm verschiedene Ausführungsformen eines Steuersystems 300 für das duale Nachbehandlungssystem 100 des Fahrzeugs 10, welches innerhalb der Steuerung 40 eingebettet sein kann. Verschiedene Ausführungsformen des Steuersystems 300 des dualen Nachbehandlungssystems 100 können gemäß der vorliegenden Offenbarung jede beliebige Anzahl an innerhalb der Steuerung 40 eingebetteten Untermodulen beinhalten. Wie zu erkennen ist, können die in 10 dargestellten Untermodule miteinander kombiniert und/oder weiter unterteilt werden, um den Motor 188 und somit das Ventil 106 auf ähnliche Weise zu steuern. Eingaben in das duale Nachbehandlungssystem 100 können von den Sensoren 110 (4) empfangen werden, von sonstigen Steuermodulen, die dem Fahrzeug 10 zugeordnet werden, empfangen werden, und/oder durch andere Untermodule innerhalb der Steuerung 40 ermittelt/modelliert werden. In verschiedenen Ausführungsformen beinhaltet das duale Nachbehandlungssystem 100 einen Schwellenwert-Datenspeicher 302, ein LNT/DOC Monitormodul 304, einen Positionsdatenspeicher 306 und ein Motorsteuermodul 308.
Der Schwellenwert-Datenspeicher 302 speichert Daten, die einen Schwellenwert für eine vom Sensor 110.1 erfasste Temperatur; einen Schwellenwert für Belastungen, die von dem Sensor 110.2 erfasst werden; und einen Schwellenwert für eine Belastung des Verbrennungsmotors (ICE) 112 (d. h. ein Schwellenwert für die Belastung des Motors) anzeigen. Somit speichert die Schwellenwert-Datenspeicher 302 einen oder mehrere Schwellenwert-Datenwerte 310, die einen im Voraus definierten Schwellenwert für eine Temperatur des SCR-Systems 104; einen im Voraus definierten Schwellenwert für eine Belastungsmenge des LNT-Abschnitts 172; und einen im Voraus definierten Schwellenwert für die Belastung des Verbrennungsmotors (ICE) 112 (d. h. die Belastung des Motors) bereitstellen. In einem Beispiel beträgt ein erster im Voraus definierter Schwellenwert für die vom ersten Sensor 110.1 erfasste Temperatur etwa 200 Grad Celsius. Der im Voraus definierte Schwellenwert für die Belastungsmenge des LNT-Abschnitts 172 beträgt etwa 90 %. Der im Voraus definierte Schwellenwert für die Belastung des Verbrennungsmotors (ICE) 112 ist ein im Voraus definierte Wert, der auf den Betriebscharakteristiken und Betriebsparametern, die dem jeweiligen Verbrennungsmotor (ICE) 112 zugeordnet werden, basiert. Jeder der Schwellenwerte ist ein vordefinierter Wert basierend auf einem Standardwert oder einem vorgegebenen Wert (z. B. Werkseinstellung). Es sollte verstanden werden, dass die Verwendung der Schwellenwert-Datenwerte 310 lediglich exemplarischer Natur ist. In dieser Hinsicht kann eine Nachschlagtabelle im Schwellenwert-Datenspeicher 302 gespeichert werden, welcher eine bestimmte Temperatur mit einer Position für das Ventil 106 in Verbindung setzt. Darüber hinaus kann eine Nachschlagtabelle im Schwellenwert-Datenspeicher 302 gespeichert werden, der eine Belastungsmenge des LNT-Abschnitts 172 zum Beispiel basierend auf einer Strömungsmenge des Abgasstroms angibt.
Das LNT/DOC-Überwachungsmodul 304 empfängt Temperatursensordaten 312 als Eingabe. Die Temperatursensordaten 312 sind Sensorsignale, die vom ersten Sensor 110.1 empfangen werden. Das LNT/DOC-Überwachungsmodul 304 verarbeitet die Sensorsignale, die als Temperatursensordaten 312 empfangen werden und ermittelt eine Temperatur des SCR-Systems 104. Das LNT/DOC-Überwachungsmodul 304 fragt den Schwellenwert-Datenspeicher 302 ab und ruft den Schwellenwert-Datenwert 310 für den im Voraus definierten Temperaturschwellenwert für die Temperatur des SCR-Systems 104 ab. Das LNT/DOC-Überwachungsmodul 304 vergleicht die ermittelte Temperatur des SCR-Systems 104 mit dem Schwellenwert-Datenwert 310 für die Temperatur und ermittelt, ob die Temperatur des SCR-Systems 104 den Schwellenwert-Datenwert 310 für die Temperatur des SCR-Systems 104 überschreitet oder größer als dieser ist. Wenn die Temperatur des SCR-Systems 104 den Schwellenwertdatenwert 310 für die Temperatur des SCR-Systems 104 überschreitet oder größer als dieser ist, stellt das LNT/DOC-Überwachungsmodul 304 die DOC-Position 314 für das Motorsteuermodul 308 ein. Wenn die Temperatur des SCR-Systems 104 sich unterhalb des Schwellenwert-Datenwerts 310 für die Temperatur des SCR-Systems 104 befindet oder kleiner als dieser ist, stellt das LNT/DOC-Überwachungsmodul 304 die LNT-Position 316 für das Motorsteuermodul 308 ein. Die DOC-Position 314 ist ein Befehl, um das Ventil 106 zur zweiten Position zu bewegen, um den Abgasstrom in den DOC-Abschnitt 170 zu lenken. Die LNT-Position 316 ist ein Befehl, um das Ventil 106 zur ersten Position zu bewegen, um den Abgasstrom in den LNT-Abschnitt 172 zu lenken.
Das LNT/DOC-Überwachungsmodul 304 empfängt die Ventilposition 318 als Eingabe. Die Ventilposition 318 ist eine aktuelle Position des Ventils 106, wie die erste Position (nur der LNT-Abschnitt 172), die zweite Position (nur der DOC-Abschnitt 170) oder die dritte Position (DOC-Abschnitt 170 und LNT-Abschnitt 172), die von dem Motorsteuermodul 308 empfangen wird und in einem Speicher gespeichert werden kann, die dem LNT/DOC-Überwachungsmodul 304 zugeordnet wird. Basierend auf der Ventilposition 318, die angibt, dass das Ventil 106 sich in der ersten Position (nur der LNT-Abschnitt 172) befindet, empfängt das LNT/DOC-Überwachungsmodul 304 Belastungssensordaten 320 als Eingabe. Die Belastungssensordaten 320 sind Sensorsignale, die vom Sensor 110.2 empfangen werden. Das LNT/DOC-Überwachungsmodul 304 verarbeitet die Sensorsignale und ermittelt eine Belastung des LNT-Abschnitts 172. Das LNT/DOC-Überwachungsmodul 304 fragt den Schwellenwert-Datenspeicher 302 ab und ruft den Schwellenwert-Datenwert 310 für den im Voraus definierten Schwellenwert der Belastung des LNT-Abschnitts 172 ab. Das LNT/DOC-Überwachungsmodul 304 vergleicht die ermittelte Belastung des LNT-Abschnitts 172 mit dem Schwellenwertdatenwert 310 für die Belastung des LNT-Abschnitts 172, und ermittelt, ob die Belastung des LNT-Abschnitts 172 den Schwellenwert-Datenwert 310 für die Belastung des LNT-Abschnitts 172 überschreitet oder größer als dieser ist. Wenn das wahr ist, gibt das LNT/DOC-Überwachungsmodul 304 die de-NOx Daten 322 aus. Die de-NOx Daten 322 sind ein Befehl für ein anderes Steuermodul des Fahrzeugs 10, wie ein Motorsteuermodul, um ein de-NOx Ereignis durchzuführen, um den LNT-Abschnitt 172 zu regenerieren.
Basierend auf der Ventilposition als die zweite Position (nur der DOC-Abschnitt 170) empfängt das LNT/DOC-Überwachungsmodul 304 auch die Motorbelastungsdaten 324 als Eingabe. Die Motorbelastungsdaten 324 sind eine aktuelle Belastung des Verbrennungsmotors (ICE) 112, die von anderen dem Fahrzeug 10 zugeordneten Steuermodulen, wie dem Motorsteuermodul, empfangen werden. Die aktuelle Belastung des Verbrennungsmotors (ICE) 112 kann durch andere dem Fahrzeug zugeordnete Steuermodule, basierend auf der Motordrehzahl und dem Drehmoment des Motors berechnet werden. Das LNT/DOC-Überwachungsmodul 304 fragt den Schwellenwert-Datenspeicher 302 ab und ruft den Schwellenwert-Datenwert 310 für den im Voraus definierten Schwellenwert der Belastung des Verbrennungsmotors (ICE) 112 ab. Das LNT/DOC Überwachungsmodul 304 vergleicht die empfangenen Motorbelastungsdaten 324 mit dem Schwellenwert-Datenwert 310 für die Belastung des Verbrennungsmotors (ICE) 112, und ermittelt, ob die aktuelle Belastung des Verbrennungsmotors (ICE) 112 den Schwellenwert-Datenwert 310 für die Belastung des Verbrennungsmotors (ICE) 112 überschreitet oder größer als dieser ist. Wenn das wahr ist, stellt das LNT/DOC-Überwachungsmodul 304 die LNT- und DOC-Position 326 für das Motorsteuermodul 308 ein. Die LNT- und DOC-Position 326 ist ein Befehl, um das Ventil 106 in die dritte Position zu bewegen, um den Abgasstrom in den DOC-Abschnitt 170 und den LNT-Abschnitt 172 zu lenken.
Basierend auf der Ventilposition als die zweite Position (DOC-Abschnitt 170 nur), empfängt das LNT/DOC-Überwachungsmodul 304 als Eingabe auch DPF-Regenerationsdaten 328. Die DPF-Regenerationsdaten 328, die von anderen dem Fahrzeug 10 zugeordneten Steuermodulen, wie dem Motorsteuermodul, empfangen werden, sind eine Mitteilung darüber, dass der DPF des SCR-Systems 104 regeneriert werden muss. Basierend auf der Mitteilung, dass der DPF regeneriert werden muss, stellt das LNT/DOC-Überwachungsmodul 304 die LNT- und DOC-Position 326 für das Motorsteuermodul 308 ein.
Basierend auf der Ventilposition als die zweite Position (nur der DOC-Abschnitt 170), gibt das LNT/DOC-Überwachungsmodul 304 auch DEF-Einspritzungsdaten 329 aus. Die DEF Einspritzungsdaten 329 sind ein Befehl an andere dem Fahrzeug 10 zugeordnete Steuermodule, damit Dieselabgasfluid (DEF) in den Abgasstrom eingespritzt wird, bevor das Abgas das SCR-System 104 erreicht hat.
Der Positionsdatenspeicher 306 speichert Daten, die Positionswerte 330 für den Motor 188 angeben, um das Ventil 106 zwischen der ersten Position, der zweiten Position und der dritten Position zu bewegen. Mit anderen Worten speichert der Positionsdatenspeicher 306 eine Nachschlagetabelle, die eine Bewegungsmenge der Abtriebswelle für den Motor 188 bereitstellt, um die Ventilklappe 180 des Ventils 106 in die jeweils erste Position, die zweite Position und die dritte Position zu positionieren. In einer Ausführungsform wird die Nachschlagetabelle vom Motorsteuermodul 308 bevölkert. In anderen Ausführungsformen kann die Nachschlagetabelle im Voraus definierte oder werksseitig eingestellte Positionswerte 330 enthalten.
Das Motorsteuermodul 308 bevölkert den Positionsdatenspeicher 306 durch eine Kalibrierungsroutine. In einem Beispiel gibt das Motorsteuermodul 308 ein oder mehrere Steuersignale 332 aus. Das eine oder die mehreren Steuersignale 332 betätigen den Motor 188, um das Gestänge 186 zu bewegen. Das Motorsteuermodul 308 empfängt Stromdaten 334 als Eingabe. Die Stromdaten 334 geben einen Strom des Motors 188 an. Das Motorsteuermodul 308 überwacht den Strom des Motors 188 bis ein Anstieg oder eine Spitze des Stroms erfasst wird, die angibt, dass das Gestänge 186 den Anschlag 190.2 kontaktiert hat. Basierend auf dieser Erfassung empfängt das Motorsteuermodul 308 die Positionssensordaten 336 als Eingabe. Die Positionssensordaten 336 sind die Sensorsignale vom dritten Sensor 110.1. Das Motorsteuermodul 308 verarbeitet die Positionssensordaten 336 und ermittelt die Position der Abtriebswelle des Motors 188. Das Motorsteuermodul 308 ordnet diese Position der Abtriebswelle des Motors 188 als den Positionswert 330 für die zweite Position zu und speichert diese Zuordnung im Positionsdatenspeicher 306.
Basierend auf dem Ermitteln der zweiten Position, gibt das Motorsteuermodul 308 ein oder mehrere Steuersignale 332 aus. Das eine oder die mehreren Steuersignale 332 betätigen den Motor 188, um das Gestänge 186 zu bewegen und bewegen das Ventil 106 somit von der zweiten Position in Richtung des Anschlags 190.1. Das Motorsteuermodul 308 empfängt die Stromdaten 334 als Eingabe. Das Motorsteuermodul 308 überwacht den Strom des Motors 188, bis ein Anstieg oder eine Spitze im Strom erfasst wird, die angibt, dass das Gestänge 186 den Anschlag 190.1 kontaktiert hat. Basierend auf dieser Erfassung empfängt das Motorsteuermodul 308 die Positionssensordaten 336 als Eingabe. Das Motorsteuermodul 308 verarbeitet die Positionssensordaten 336 und ermittelt die Position der Abtriebswelle des Motors 188. Das Motorsteuermodul 308 ordnet diese Position der Abtriebswelle des Motors 188 als den Positionswert 330 für die erste Position zu und speichert diese Zuordnung im Positionsdatenspeicher 306.
Basierend auf der ermittelten ersten Position und zweiten Position ermittelt das Motorsteuermodul 308 die dritte Position, in der die Ventilklappe 180 des Ventils 106 im Wesentlichen auf halbem Weg zwischen der ersten Position der zweiten Position positioniert ist. In einem Beispiel subtrahiert das Motorsteuermodul 308 den Positionswert 330 für die erste Position von dem Positionswert 330 für die zweite Position und teilt dieses Ergebnis durch zwei, um die sich im Wesentlichen auf halbem Weg befindliche Position der Abtriebswelle des Motors 188 zu erhalten. Das Motorsteuermodul 308 ordnet die sich im Wesentlichen auf halbem Weg befindliche Position als den Positionswert 330 für die dritte Position zu und speichert diese Zuordnung im Positionsdatenspeicher 306 ab.
Das Motorsteuermodul 308 empfängt Motordaten 338 hinsichtlich des Verbrennungsmotors (ICE) 112, welche von anderen dem Fahrzeug 10 zugeordneten Steuermodulen, wie dem Motorsteuermodul, empfangen werden, als Eingabe. In einem Beispiel beinhalten die Motordaten 338 einen Anlassbefehl 340 und einen Abschaltbefehl 342. Basierend auf dem Anlassbefehl 340, fragt das Motorsteuermodul 308 den Positionsdatenspeicher 306 ab, und ruft den Positionswert 330, der der ersten Position (nur LNT-Abschnitt 172) zugeordnet wird, ab. Das Motorsteuermodul 308 gibt das eine oder die mehreren Steuersignale 332 aus, um den Motor 188 in die Position zu bewegen, die der ersten Position des Ventils 106 zugeordnet wird. Das Motorsteuermodul 308 stellt die Ventilposition 318 für das LNT/DOC-Überwachungsmodul 304 als die erste Position ein.
Basierend auf dem Abschaltbefehl 342 fragt das Motorsteuermodul 308 den Positionsdatenspeicher 306 ab und ruft den Positionswert 330, der der dritten Position (DOC-Abschnitt 170 und LNT-Abschnitt 172) zugeordnet wird, ab. Das Motorsteuermodul 308 gibt das eine oder die mehreren Steuersignale 332 ab, um die Abtriebswelle des Motors 188 zu der Position anzutreiben, die der dritten Position des Ventils 106 zugeordnet wird. Das Motorsteuermodul 308 stellt die Ventilposition 318 für das LNT/DOC-Überwachungsmodul 304 als die dritte Position ein.
Das Motorsteuermodul 308 empfängt die DOC-Position 314 als Eingabe. Basierend auf der DOC-Position 314 fragt das Motorsteuermodul 308 die Positionsdatenbank 306 ab und ruft den Positionswert 330, der der zweiten Position (nur DOC-Abschnitt 170) zugeordnet wird, ab. Das Motorsteuermodul 308 gibt das eine oder die mehreren Steuersignale 332 ab, um die Abtriebswelle des Motors 188 zu der Position anzutreiben, die der zweiten Position des Ventils 106 zugeordnet wird. Das Motorsteuermodul 308 stellt die Ventilposition 318 für das LNT/DOC-Überwachungsmodul 304 als die zweite Position ein.
Das Motorsteuermodul 308 empfängt die LNT-Position 316 als Eingabe. Basierend auf der LNT-Position 316 fragt das Motorsteuermodul 308 den Positionsdatenspeicher 306 ab, und ruft den Positionswert 330, der der ersten Position (nur LNT-Abschnitt 172) zugeordnet wird, ab. Das Motorsteuermodul 308 gibt das eine oder die mehreren Steuersignale 332 ab, um die Abtriebswelle des Motors 188 zu der Position anzutreiben, die der ersten Position des Ventils 106 zugeordnet wird. Das Motorsteuermodul 308 stellt die Ventilposition 318 für das LNT/DOC-Überwachungsmodul 304 als die erste Position ein.
Das Motorsteuermodul 308 empfängt die LNT- und DOC-Position 326 als Eingabe. Basierend auf der LNT- und DOC-Position 326 fragt das Motorsteuermodul 308 den Positionsdatenspeicher 306 ab und ruft den Positionswert 330, der der dritten Position (DOC-Abschnitt 170 und LNT-Abschnitt 172) zugeordnet wird, ab. Das Motorsteuermodul 308 gibt das eine oder die mehreren Steuersignale 332 ab, um die Abtriebswelle des Motors 188 zu der Position anzutreiben, die der dritten Position des Ventils 106 zugeordnet wird. Das Motorsteuermodul 308 stellt die Ventilposition 318 für das LNT/DOC-Überwachungsmodul 304 als die dritte Position ein.
Unter nunmehriger Bezugnahme auf 11 und unter fortgesetzter Bezugnahme auf die 1-10 veranschaulicht ein Flussdiagramm ein Kalibrierverfahren 400, das durch das duale Nachbehandlungssystem 100 aus den 1-10 durchgeführt werden kann, um den Motor 188 zu kalibrieren, um das Ventil 106 gemäß der vorliegenden Offenbarung zu positionieren. In verschiedenen Ausführungsformen wird das Kalibrierverfahren 400 vom Prozessor 44 der Steuerung 40 ausgeführt. Wie aus der Offenbarung ersichtlich, ist die Abfolge der Vorgänge innerhalb des Verfahrens nicht auf die in 11 gezeigte sequenzielle Abarbeitung beschränkt, sondern kann, soweit zutreffend, in einer oder mehreren unterschiedlichen Reihenfolge(n) gemäß der vorliegenden Offenbarung durchgeführt werden. In verschiedenen Ausführungsformen kann das Kalibrierverfahren 400 programmiert werden, um basierend auf einem oder mehreren im Voraus bestimmten Ereignissen durchgeführt zu werden, und/oder es kann während des anfänglichen Starts des Fahrzeugs 10 durchgeführt werden.
Das Verfahren beginnt bei 402. Bei 404 gibt das Verfahren das eine oder die mehreren Steuersignale 332 an den Motor 188 aus, um das Ventil 106 in Richtung des Anschlags 190.2 zu bewegen. Bei 406 empfängt das Verfahren die Stromdaten 334 und verarbeitet diese. Bei 408 ermittelt das Verfahren, ob der Strom des Motors 188 angestiegen ist, wodurch angegeben wird, dass das Gestänge 186 den Anschlag 190.2 kontaktiert hat. Wenn dies falsch ist, geht das Verfahren zu 406 über.
Falls der Strom bei 410 angestiegen ist, empfängt das Verfahren die die vom dritten Sensor 110.3 empfangenen Positionssensordaten 336 und verarbeitet diese, um die Position der Abtriebswelle des Motors 188 zu ermitteln. Bei 412 ordnet das Verfahren die ermittelte Position der Abtriebswelle des Motors 188 der zweiten Position (nur DOC-Abschnitt 170) zu und speichert diese Zuordnung in der Positionsdatenbank 306. Bei 414 gibt das Verfahren das eine oder die mehreren Steuersignale 332 aus, um den Motor 188 in Richtung des Anschlags 190.1 bewegen. Bei 416 empfängt das Verfahren die Stromdaten 334 und verarbeitet diese. Bei 418 ermittelt das Verfahren, ob der Strom des Motors 188 angestiegen ist, wodurch angegeben wird, dass das Gestänge 186 den Anschlag 190.1 kontaktiert hat. Wenn dies falsch ist, geht das Verfahren zu 410 über.
Falls der Strom bei 420 angestiegen ist, empfängt das Verfahren die die vom dritten Sensor 110.3 empfangenen Positionssensordaten 336 und verarbeitet diese, um die Position der Abtriebswelle des Motors 188 zu ermitteln. Bei 422 ordnet das Verfahren die ermittelte Position der Abtriebswelle des Motors 188 der ersten Position (nur LNT-Abschnitt 172) zu und speichert diese Zuordnung in der Positionsdatenbank 306. Bei 424 ermittelt das Verfahren die sich im Wesentlichen auf halbem Weg befindliche Position zwischen der Position der Abtriebswelle des Motors 188 bei der ersten Position des Ventils 106 und der Position der Abtriebswelle des Motors 188 bei der zweiten Position des Ventils 106. In einem Beispiel subtrahiert das Verfahren die Position der Abtriebswelle des Motors 188 bei der ersten Position des Ventils 106 von der Position der Abtriebswelle des Motors 188 bei der zweiten Position des Ventils 106 und teilt das Ergebnis durch zwei, um die Position der Abtriebswelle des Motors 188 für eine auf dem halben Wege befindliche Position oder die dritte Position des Ventils 106 zu erfahren. Bei 426 ordnet das Verfahren die ermittelte sich auf halbem Wege befindliche Position der dritten Position des Ventils 106 zu, und speichert diese Zuordnung im der Positionsdatenspeicher 306 ab. Das Kalibrierverfahren endet bei 428.
Unter nunmehriger Bezugnahme auf 12 und unter fortgesetzter Bezugnahme auf die 1-10 veranschaulicht ein Flussdiagramm ein Steuerverfahren 500, das durch das duale Nachbehandlungssystem 100 aus den 1-10 durchgeführt werden kann, um den Motor 188 zu steuern, um das Ventil 106 gemäß der vorliegenden Offenbarung zu positionieren. In verschiedenen Ausführungsformen wird das Steuerverfahren 500 vom Prozessor 44 der Steuerung 40 ausgeführt. Wie aus der Offenbarung ersichtlich, ist die Abfolge der Vorgänge innerhalb des Verfahrens nicht auf die in 12 gezeigte sequenzielle Abarbeitung beschränkt, sondern kann, soweit zutreffend, in einer oder mehreren unterschiedlichen Reihenfolge(n) gemäß der vorliegenden Offenbarung durchgeführt werden. In verschiedenen Ausführungsformen kann das Steuerverfahren 500 basierend auf einem oder mehreren vordefinierten Ereignissen und/oder kontinuierlich während des Betriebs des Fahrzeugs 10 ausgeführt werden.
Das Verfahren beginnt bei 502. Bei 504 empfängt das Verfahren den Anlassbefehl 340. Das Verfahren fragt den Positionsdatenspeicher 306 ab, und ruft den Positionswert 330, der der ersten Position (nur LNT-Abschnitt 172) zugeordnet wird, ab. Basierend auf dem Positionswert 330 gibt das Verfahren das eine oder die mehreren Steuersignale 332 an den Motor 188 ab, um das Ventil 106 zur ersten Position zu bewegen, so dass der Abgasstrom nur durch den LNT-Abschnitt 172 strömt und stellt die aktuelle Ventilposition als die erste Position ein. Bei 506 empfängt das Verfahren die Sensorsignale vom ersten Sensor 110.1 (d. h. Temperatursensordaten) und verarbeitet diese, um die aktuelle Temperatur des SCR-Systems 104 zu ermitteln. Bei 508 fragt das Verfahren den Schwellenwert-Datenspeicher 302 ab und ruft den Schwellenwert-Datenwert 310 für die Temperatur des SCR-Systems 104 ab. Das Verfahren vergleicht die ermittelten aktuelle Temperatur des SCR-Systems 104 mit dem Schwellenwert-Datenwert 310 für die Temperatur des SCR-Systems 104. Das Verfahren ermittelt, ob die aktuelle Temperatur des SCR-Systems 104 den Schwellenwert-Datenwert 310 für die Temperatur des SCR-Systems 104 überschreitet oder größer als dieser ist. Wenn das wahr ist, geht das Verfahren zu 510 über.
Andernfalls, wenn die aktuelle Temperatur des SCR-Systems 104 sich unterhalb des Schwellenwerts-Datenwerts 310 für die Temperatur des SCR-Systems 104 befindet oder kleiner als dieser ist, ermittelt das Verfahren bei 512, ob die aktuelle Ventilposition, basierend auf der eingestellten Ventilposition, die erste Position (nur LNT-Abschnitt 172) ist. Wenn das wahr ist, geht das Verfahren zu 514 über. Wenn die aktuelle Ventilposition nicht die erste Position ist, fragt das Verfahren bei 516 den Positionsdatenspeicher 306 ab und ruft den Positionswert 330, der der ersten Position zugeordnet ist, ab. Das Verfahren gibt das eine oder die mehreren Steuersignale 332 an den Motor 188 ab, um das Ventil 106 zur ersten Position (nur LNT-Abschnitt 172) zu bewegen, und aktualisiert die aktuelle Ventilposition als die erste Position.
Bei 514 erhält das Verfahren die Sensorsignale vom zweiten Sensor 110.2 (d. h. Belastungssensordaten 320) und verarbeitet diese, um die Belastung des LNT-Abschnitts 172 zu ermitteln. Bei 518 fragt das Verfahren den Schwellenwert-Datenspeicher 302 ab und ruft den Schwellenwertdatenwert 310 für die Belastung des LNT-Abschnitts 172 ab. Das Verfahren vergleicht die ermittelte Belastung des LNT-Abschnitts 172 mit dem Schwellenwert-Datenwert 310 für die Belastung des LNT-Abschnitts 172. Das Verfahren ermittelt, ob die aktuelle Belastung des LNT-Abschnitts 172 den Schwellenwert-Datenwert 310 für die Belastung des LNT-Abschnitts 172 überschreitet oder größer als dieser ist. Wenn die aktuelle Belastung des LNT-Abschnitts 172 den Schwellenwert-Datenwert 310 überschreitet oder größer als dieser ist, geht das Verfahren zu 520 über. Andernfalls geht das Verfahren zu 506 über.
Bei 520 gibt das Verfahren die de-NOx Daten 322 ab, die ein anderes dem Fahrzeug 10 zugeordnetes Steuermodul, wie das Motorsteuermodul, anweisen ein de-NOx-Ereignis durchzuführen, um den LNT-Abschnitt 172 zu regenerieren. Das Verfahren geht zu 506 zurück und geht, wie zuvor beschrieben, zu 508 über.
Basierend auf der Tatsache, dass die aktuelle Temperatur des SCR-Systems 104 den Schwellenwert-Datenwert 310 für die Temperatur des SCR-Systems 104 überschreitet oder größer als dieser ist, empfängt das Verfahren bei 510 die Motorlastdaten 324 und verarbeitet diese, um die aktuelle Belastung des Verbrennungsmotors (ICE) 112 zu ermitteln. Das Verfahren fragt den Schwellenwert-Datenspeicher 302 ab und ruft den Schwellenwert-Datenwert 310 für die Belastung des Verbrennungsmotors (ICE) 112 ab. Das Verfahren vergleicht die ermittelte aktuelle Belastung des Verbrennungsmotors (ICE) 112 mit dem Schwellenwert-Datenwert 310 für die Belastung des Verbrennungsmotors (ICE) 112. Das Verfahren ermittelt, ob die aktuelle Belastung des Verbrennungsmotors (ICE) 112 den Schwellenwert-Datenwert 310 für die Belastung des Verbrennungsmotors (ICE) 112 überschreitet oder größer als diese ist. Wenn das wahr ist, geht das Verfahren zu 522 über.
Andernfalls ermittelt das Verfahren bei 524, ob die DPF-Regenerationsdaten 328 von anderen dem Fahrzeug 10 zugeordneten Steuermodulen empfangen worden sind, wodurch angegeben wird, dass der DPF einer Regeneration unterzogen werden muss. Wenn das wahr ist, geht das Verfahren zu 522 über.
Andernfalls, wenn das falsch ist, fragt das Verfahren bei 526 den Position-Datenspeicher 306 ab und ruft den Positionswert 330, der der zweiten Position (nur DOC-Abschnitt 170) zugeordnet ist, ab. Basierend auf dem Positionswert 330 gibt das Verfahren das eine oder die mehreren Steuersignale 332 an den Motor 188 ab, um das Ventil 106 zur zweiten Position zu bewegen, sodass der Abgasstrom nur durch den DOC-Abschnitt 170 strömt, und aktualisiert die aktuelle Ventilposition als die zweite Position. Bei 528 gibt das Verfahren die DEF-Einspritzungsdaten 329 ab, um das andere dem Fahrzeug 10 zugeordnete Steuermodul anzuweisen, die DEF-Einspritzung durchzuführen, um vor dem SCR-System 104 Harnstoff in das Abgas einzuspritzen. Bei 530 ermittelt das Verfahren, ob der Abschaltbefehl 342 empfangen worden ist. Falls der Abschaltbefehl 342 nicht empfangen worden ist, geht das Verfahren zu 508 über. Andernfalls fragt das Verfahren bei 532 den Positionsdatenspeicher 306 ab und ruft dem Positionswert 330, der der dritten Position (DOC-Abschnitt 170 und LNT-Abschnitt 172) zugeordnet ist, ab. Basierend auf dem Positionswert 330 gibt das Verfahren das eine oder die mehreren Steuersignale 332 an den Motor 188 ab, um das Ventil 106 zur dritten Position zu bewegen, sodass der Abgasstrom sowohl durch den DOC-Abschnitt 170 als auch den LNT-Abschnitt 172 strömt, und aktualisiert die aktuelle Ventilposition als die dritte Position. Das Verfahren endet bei 534.
Wie vorab bemerkt, geht das Verfahren zu 522 über, wenn entweder die Abfrage bei 510 oder bei 524 wahr ist. Bei 522 fragt das Verfahren den Positionsdatenspeicher 306 ab und ruft den Positionswert 330, der der dritten Position (DOC-Abschnitt 170 und LNT-Abschnitt 172) zugeordnet ist ab, und aktualisiert die aktuelle Ventilposition als die dritte Position. Das Verfahren geht zu 508 über.
Somit stellt das duale Nachbehandlungssystem 100 eine effiziente Reduktion der Verbrennungsnebenprodukte durch das duale Katalysatorsystem 102 bereit. In dieser Hinsicht ist der LNT-Abschnitt 172 beim Speichern der Verbrennungsnebenprodukte, wie Stickoxide, durch Verwendung des LNT-Abschnitts 172 bei niedrigen Betriebstemperaturen des SCR-Systems 104 effizienter als das SCR-System 104 bei niedrigen Betriebstemperaturen. Durch Verwenden des DOC-Abschnitts 170 bei hohen Betriebstemperaturen des SCR-Systems 104 ist der DOC-Abschnitt 170 in Kombination mit dem SCR-System 104 beim Speichern der Verbrennungsnebenprodukte, wie Stickoxide, effizienter als der LNT-Abschnitt 172 bei hohen Betriebstemperaturen. In dem darüber hinaus zugelassen wird, dass der Abgasstrom sowohl durch den LNT-Abschnitt 172 als auch den DOC-Abschnitt 170 bei hohen Belastungen des Verbrennungsmotors (ICE) 112 und/oder während einer Regenerierung des DPS strömt, wird ein einfacherer Weg bereitgestellt, durch den der Abgas strömen kann, wodurch die Leistung des Verbrennungsmotors (ICE) 112 verbessert wird.
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 bzw. der 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 ist, abzuweichen.

Claims

Verfahren zum Steuern eines Ventils zum Leiten eines Abgasstroms durch einen Abgaskanal mit einer ersten Nachbehandlungsvorrichtung und einer zweiten Nachbehandlungsvorrichtung in einem Abgassystem eines Fahrzeugs, das Verfahren umfassend: das Empfangen erster Sensorsignale von einem an die zweite Nachbehandlungsvorrichtung gekoppelten ersten Sensor durch einen Prozessor, wobei die zweite Nachbehandlungsvorrichtung sich stromabwärts der ersten Nachbehandlungsvorrichtung befindet; das Verarbeiten der ersten Sensorsignale durch den Prozessor, um eine Temperatur der zweite Nachbehandlungsvorrichtung zu ermitteln; das Ermitteln einer Position für das Ventil durch den Prozessor, basierend darauf, ob die Temperatur einen im Voraus definierten Schwellenwert für die Temperatur der zweiten Nachbehandlungsvorrichtung überschreitet; und das Ausgeben eines Steuersignals an ein Stellgliedsystem durch den Prozessor, um das Ventil zu einer ersten Position zu bewegen, in der der Abgasstrom durch eine erste Position der ersten Nachbehandlungsvorrichtung oder eine zweite Position strömt, in der der Abgasstrom durch einen zweiten Abschnitt der ersten Nachbehandlungsvorrichtung basierend auf der Temperatur der zweiten Nachbehandlungsvorrichtung strömt.
Verfahren nach Anspruch 1, worin das Ausgeben des Steuersignals an das Stellgliedsystem, um das Ventil zu bewegen, ferner Folgendes umfasst: das Ermitteln der Position für das Ventil durch den Prozessor basierend darauf, dass die Temperatur einen im Voraus definierten Schwellenwert überschreitet und auf eine aktuellen Ventilposition als die erste Position; und das Ausgeben des Steuersignals durch den Prozessor, um das Ventil zur zweiten Position zu bewegen.
Verfahren nach Anspruch 2, worin das Ausgeben des Steuersignals an das Stellgliedsystem, um das Ventil zur zweiten Position zu bewegen, ferner Folgendes umfasst: das Ermitteln durch den Prozessor, dass eine aktuelle Belastung eines Motors des Fahrzeugs einen im Voraus definierten Schwellenwert für die Belastung des Motors überschreitet; und das Ausgeben des Steuersignals durch den Prozessor, um das Ventil zu einer dritten Position zu bewegen, in der der Abgasstrom sowohl durch den ersten Abschnitt als auch den zweiten Abschnitt der ersten Nachbehandlungsvorrichtung strömt.
Verfahren nach Anspruch 2, worin das Ausgeben des Steuersignals an das Stellgliedsystem, um das Ventil zur zweiten Position zu bewegen, ferner Folgendes umfasst: das Ermitteln einer Leistung einer Regeneration eines Dieselpartikelfilters, welcher der zweiten Nachbehandlungsvorrichtung zugeordnet ist, durch den Prozessor; und das Ausgeben des Steuersignals durch den Prozessor, um das Ventil zu einer dritten Position zu bewegen, in der der Abgasstrom sowohl durch den ersten Abschnitt als auch den zweiten Abschnitt der ersten Nachbehandlungsvorrichtung strömt.
Verfahren nach Anspruch 1, ferner umfassend: das Empfangen eines Anlassbefehls zum Starten eines dem Fahrzeug zugeordneten Motors durch den Prozessor; und das Ausgeben des Steuersignals an das Stellgliedsystem durch den Prozessor, um das Ventil basierend auf dem Anlassbefehl zur ersten Position zu bewegen.
Verfahren nach Anspruch 1, ferner umfassend: das Empfangen eines Abschaltbefehl durch den Prozessor, um einen dem Fahrzeug zugeordneten Motor abzuschalten; und das Ausgeben des Steuersignals an das Stellgliedsystem durch den Prozessor, um das Ventil zu einer dritten Position zu bewegen, in der der Abgasstrom basierend auf dem Abschaltbefehl sowohl durch den ersten Abschnitt als auch durch den zweiten Abschnitt der ersten Nachbehandlungsvorrichtung strömt.
Steuersystem für ein Abgassystem bereitgestellt, das eine erste Nachbehandlungsvorrichtung und eine zweite Nachbehandlungsvorrichtung in einem Auspuffrohr eines Fahrzeugs aufweist, das Steuersystem umfassend: einen ersten Sensor, der an die zweite Nachbehandlungsvorrichtung gekoppelt ist, die dazu konfiguriert ist, eine Temperatur der zweiten Nachbehandlungsvorrichtung zu erfassen und Sensorsignale basierend auf dieser Erfassung zu erzeugen, wobei die zweite Nachbehandlungsvorrichtung sich stromabwärts von der ersten Nachbehandlungsvorrichtung befindet; ein Ventil, welches an die erste Nachbehandlungsvorrichtung gekoppelt ist, und welches zwischen einer ersten Position, in die der Abgasstrom durch einen ersten Abschnitt der ersten Nachbehandlungsvorrichtung strömt und einer zweiten Position, in die der Abgasstrom durch einen zweiten Abschnitt der ersten Abgasnachbehandlungsvorrichtung strömt, beweglich ist; ein Stellgliedsystem, welches an das Ventil gekoppelt ist und dazu konfiguriert ist, das Ventil zwischen der ersten Position und der zweiten Position zu bewegen; und eine Steuerung mit einem Prozessor, der konfiguriert ist zum: Verarbeiten der ersten Sensorsignale, um eine Temperatur der zweiten Nachbehandlungsvorrichtung zu ermitteln; Ermitteln einer Position für das Ventil, basierend darauf, ob die Temperatur einen im Voraus definierten Schwellenwert für die Temperatur der zweiten Nachbehandlungsvorrichtung überschreitet; und Ausgeben eines Steuersignals an das Stellgliedsystem, um das Ventil, basierend auf der Temperatur der zweiten Nachbehandlungsvorrichtung, zur ersten Position oder zur zweiten Position zu bewegen.
Steuersystem nach Anspruch 7, worin der erste Abschnitt der Nachbehandlungsvorrichtung ein Dieseloxidationskatalysator und der zweite Abschnitt ein Stickoxid- Speicherkatalysator ist.
Steuersystem nach Anspruch 8, worin die zweite Nachbehandlungsvorrichtung ein mit einem selektiven katalytischen Reduktionskatalysator beschichteter Dieselpartikelfilter ist.
Steuersystem nach Anspruch 8, worin die Steuerung, basierend darauf, dass die erste Temperatur den vorgegebenen Schwellenwert überschreitet und eine aktuelle Ventilposition der zweiten Position entspricht, dazu konfiguriert ist, das Steuersignal auszugeben, um das Ventil in die zweite Position zu bewegen.