DE102018116592A1 - Selektive katalytische reduktion mit stationärer ammoniakschlupferkennung - Google Patents

Selektive katalytische reduktion mit stationärer ammoniakschlupferkennung Download PDF

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Abstract

Es werden technische Lösungen für ein Emissionssteuerungssystem für ein Kraftfahrzeug mit einem Verbrennungsmotor beschrieben. Das Emissionssteuerungssystem beinhaltet eine selektive katalytische Reduktions-(SCR)-Vorrichtung, einen NOx-Sensor und eine Steuerung zur Ammoniakschlupferkennung. Die Ammoniakschlupferkennung beinhaltet das Vergleichen einer NOx-Messung vom NOx-Sensor mit einem vorhergesagten NOx-Wert. Als Reaktion darauf, dass die NOx-Messung den vorhergesagten NOx-Wert um einen Schwellenwert überschreitet, wird der Schwellenwert auf einen ersten vorbestimmten Wert kalibriert, der Schwellenwert auf einen zweiten vorbestimmten Wert kalibriert, ein Timer auf eine vorbestimmte Dauer gestartet und während der vorbestimmten Dauer des Timers wird als Reaktion auf eine zweite NOx-Messung des NOx-Sensors, die um den auf den zweiten vorbestimmten Wert eingestellten Schwellenwert den vorhergesagten NOx-Wert überschreitet, eine reduzierende Dosierrate der SCR-Vorrichtung entsprechend dem zweiten vorbestimmten Wert angepasst.

Description

  • EINLEITUNG
  • Die vorliegende Offenbarung betrifft Abgasanlagen für Verbrennungsmotoren und insbesondere Abgasanlagen mit selektiver katalytischer Reduktionsvorrichtung (SCR) zur Emissionssteuerung.
  • Das Abgas, das von einem Verbrennungsmotor, insbesondere einem Dieselmotor, abgegeben wird, ist eine heterogene Mischung, die gasförmige Emissionen wie Kohlenmonoxid („CO“), unverbrannte Kohlenwasserstoffe („HC“) und Stickstoffoxide („NOx“) sowie kondensierte Phasenmaterialien (Flüssigkeiten und Feststoffe), enthält, die Partikel („PM“) darstellen. Katalysatorzusammensetzungen, die typischerweise auf Katalysatorträgern oder Substraten angeordnet sind, sind in einem Motorabgassystem als Teil eines Nachbehandlungssystems vorgesehen, um bestimmte oder sämtliche dieser Abgasbestandteile in nicht geregelte Abgaskomponenten umzuwandeln.
  • Abgasbehandlungssysteme beinhalten normalerweise selektive katalytische Reduktions (SCR)-Vorrichtungen. Eine SCR-Vorrichtung beinhaltet ein Substrat, mit einem darauf angeordneten SCR-Katalysator, um die Menge an NOx in dem Abgas zu reduzieren. Das typische Abgasbehandlungssystem beinhaltet auch ein Reduktionsmittelliefersystem, das ein Reduktionsmittel wie beispielsweise Ammoniak (NH3), Harnstoff (CO(NH2)2 usw.) einspritzt. Die SCR-Vorrichtung nutzt NH3 zur Reduktion von NOx. Wenn beispielsweise die geeignete Menge an NH3 unter den geeigneten Bedingungen an die SCR-Vorrichtung geliefert wird, reagiert das NH3 mit dem NOx in Gegenwart des SCR-Katalysators, um die NOx-Emissionen zu reduzieren. Wenn jedoch die Reduktionsreaktionsrate zu langsam ist oder wenn überschüssiges Ammoniak im Abgas vorhanden ist, kann Ammoniak aus dem SCR entweichen. Wenn andererseits zu wenig Ammoniak im Abgas vorhanden ist, wird die SCR-NOx-Umwandlungseffizienz verringert.
  • KURZDARSTELLUNG
  • Eine oder mehrere Ausführungsformen beschreiben ein Emissionssteuerungssystem für ein Fahrzeug mit einem Verbrennungsmotor. Das Emissionssteuerungssystem beinhaltet eine selektive katalytische Reduktions-(SCR)-Vorrichtung, einen NOx-Sensor und eine Steuerung zur Ammoniakschlupferkennung. Die Ammoniakschlupferkennung beinhaltet das Vergleichen einer NOx-Messung vom NOx-Sensor mit einem vorhergesagten NOx-Wert. Als Reaktion darauf, dass die NOx-Messung den vorhergesagten NOx-Wert um einen Schwellenwert überschreitet, wird der Schwellenwert auf einen ersten vorbestimmten Wert kalibriert, der Schwellenwert auf einen zweiten vorbestimmten Wert kalibriert, ein Timer auf eine vorbestimmte Dauer gestartet und während der vorbestimmten Dauer des Timers wird als Reaktion auf eine zweite NOx-Messung des NOx-Sensors, die um den auf den zweiten vorbestimmten Wert eingestellten Schwellenwert den vorhergesagten NOx-Wert überschreitet, eine reduzierende Dosierrate der SCR-Vorrichtung entsprechend dem zweiten vorbestimmten Wert angepasst.
  • In einem oder mehreren Beispielen kalibriert die Steuerung nach dem Anpassen der Reduktionsmitteldosierung der SCR-Vorrichtung an den zweiten vorgegebenen Wert den Schwellenwert auf den ersten vorgegebenen Wert.
  • Weiterhin basiert in einem oder mehreren Beispielen der vorhergesagte NOx-Wert auf einem chemischen Modell der SCR-Vorrichtung.
  • In einem oder mehreren Beispielen befindet sich der NOx-Sensor stromabwärts von der SCR-Vorrichtung.
  • In einem oder mehreren Beispielen ist der zweite vorbestimmte Wert kleiner als der erste vorbestimmte Wert.
  • Weiterhin bestimmt die Steuerung in einem oder mehreren Beispielen den Betriebszustand des Verbrennungsmotors und leitet die Ammoniakschlupferkennung als Reaktion auf den Betrieb des Verbrennungsmotors im stationären Zustand ein.
  • Gemäß einer oder mehrerer Ausführungsformen wird ein Abgassystem zum Behandeln von Abgas, das von einem Verbrennungsmotor ausgestoßen wird, beschrieben. Das Abgassystem führt eine selektive katalytische Reduktion (SCR) des Abgases durch. Das Abgassystem beinhaltet eine Steuerung zum Durchführen der Ammoniakschlupferkennung. Die Durchführung der Ammoniakschlupferkennung beinhaltet das Vergleichen einer NOx-Messung vom NOx-Sensor des Abgassystems mit einem vorhergesagten NOx-Wert. Weiterhin wird der Schwellenwert, wenn die NOx-Messung den vorhergesagten NOx-Wert um einen Schwellenwert überschreitet, auf einen ersten vorgegebenen Wert kalibriert. Weiterhin wird der Schwellwert auf einen zweiten vorgegebenen Wert kalibriert und ein Timer mit einer vorgegebenen Dauer gestartet. Während der vorbestimmten Dauer des Timers, als Reaktion auf eine zweite NOx-Messung des NOx-Sensors, die den vorhergesagten NOx-Wert um den auf den zweiten vorgegebenen Wert eingestellten Schwellenwert überschreitet, Anpassen einer Reduktionsmitteldosierrate für das SCR gemäß dem zweiten vorgegebenen Wert.
  • In einem oder mehreren Beispielen wird nach Beendigung des Timers der Schwellenwert auf den ersten vorgegebenen Wert kalibriert. Weiterhin wird in einem oder mehreren Beispielen nach dem Anpassen der Reduktionsmitteldosierrate des SCR an den zweiten vorgegebenen Wert, dessen Schwellwert auf den ersten vorgegebenen Wert kalibriert wird.
  • In einem oder mehreren Beispielen basiert der vorhergesagte NOx-Wert auf einem chemischen Modell des SCR. Weiterhin misst der NOx-Sensor die NOx-Messung nach dem SCR des Abgases.
  • In einem oder mehreren Beispielen ist der zweite vorbestimmte Wert kleiner als der erste vorbestimmte Wert.
  • Die Steuerung bestimmt in einem oder mehreren Beispielen den Betriebszustand des Verbrennungsmotors und leitet die Ammoniakschlupferkennung als Reaktion auf den Betrieb des Verbrennungsmotors im stationären Zustand ein.
  • In noch einer oder mehreren exemplarischen Ausführungsformen wird ein computerimplementiertes Verfahren zum Steuern einer selektiven katalytischen Reduktions-(SCR)-Vorrichtung eines Abgassystems eines Verbrennungsmotors beschrieben. Das Verfahren beinhaltet das Durchführen einer Ammoniakschlupferkennung durch Vergleichen einer NOx-Messung von einem NOx-Sensor der SCR-Vorrichtung mit einem vorhergesagten NOx-Wert. Ferner beinhaltet das Verfahren als Reaktion darauf, dass die NOx-Messung den vorhergesagten NOx-Wert um einen Schwellenwert überschreitet, wobei der Schwellenwert auf einen ersten vorgegebenen Wert kalibriert wird, das Kalibrieren des Schwellenwerts auf einen zweiten vorgegebenen Wert; und das Auslösen eines Timers einer vorbestimmten Dauer. Während der vorbestimmten Dauer des Timers, als Reaktion auf eine zweite NOx-Messung des NOx-Sensors, die den vorhergesagten NOx-Wert um den auf den zweiten vorgegebenen Wert eingestellten Schwellenwert überschreitet, Anpassen einer Reduktionsmitteldosierrate der SCR gemäß dem zweiten vorgegebenen Wert.
  • In einem oder mehreren Beispielen wird nach Beendigung des Timers der Schwellenwert auf den ersten vorgegebenen Wert kalibriert. Weiterhin wird nach dem Anpassen der Reduktionsmitteldosierrate der SCR-Vorrichtung an den zweiten vorgegebenen Wert, dessen Schwellwert auf den ersten vorgegebenen Wert kalibriert wird.
  • In einem oder mehreren Beispielen ist der zweite vorbestimmte Wert kleiner als der erste vorbestimmte Wert. In einem oder mehreren Beispielen beinhaltet das Verfahren weiterhin das Bestimmen eines Betriebszustands des Verbrennungsmotors; und als Reaktion auf den stationären Betrieb des Verbrennungsmotors das Einleiten der Ammoniakschlupferkennung.
  • In einem oder mehreren Beispielen befindet sich der NOx-Sensor stromabwärts von der SCR-Vorrichtung.
  • Die oben genannten Eigenschaften und Vorteile sowie anderen Eigenschaften und Funktionen der vorliegenden Offenbarung gehen aus der folgenden ausführlichen Beschreibung in Verbindung mit den zugehörigen Zeichnungen ohne weiteres hervor.
  • Figurenliste
  • Andere Merkmale, Vorteile und Details erscheinen nur exemplarisch in der folgenden ausführlichen Beschreibung der Ausführungsformen, wobei sich die ausführliche Beschreibung auf die Zeichnungen bezieht, wobei gilt:
    • 1 zeigt ein Fahrzeug mit einem Verbrennungsmotor und ein Emissionssteuerungssystem nach einer oder mehreren Ausführungsformen;
    • 2 veranschaulicht exemplarische Komponenten eines Emissionssteuerungssystems gemäß einer oder mehreren Ausführungsformen;
    • 3 veranschaulicht einen exemplarischen Durchfluss der Gase durch eine SCR-Vorrichtung gemäß einer oder mehrerer Ausführungsformen;
    • 4 veranschaulicht ein Flussdiagramm eines exemplarischen Verfahrens zum Erkennen von Ammoniakschlupf in einer SCR-Vorrichtung gemäß einer oder mehrerer Ausführungsformen; und
    • 5 veranschaulicht ein Flussdiagramm eines exemplarischen Verfahrens zum Erleichtern der Anpassung der SCR-Vorrichtung und zum Verhindern eines stationären NH3 Schlupferkennungszyklus.
  • AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
  • Die folgende Beschreibung ist lediglich exemplarischer Natur und nicht dazu gedacht, die vorliegende Offenbarung in ihren An- oder Verwendungen zu beschränken. Es sollte verstanden werden, dass in den Zeichnungen entsprechende Bezugszeichen gleiche oder entsprechende Teile und Merkmale bezeichnen. Der hier verwendete Begriff „Modul“ bezieht sich auf eine Verarbeitungsschaltung, die 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, beinhalten kann.
  • Ein Motorfahrzeug gemäß einer exemplarischen Ausführungsform ist allgemein als 10 in 1 angegeben. Motorfahrzeug 10 ist in Form eines Kleinlastwagens dargestellt. Es ist selbstverständlich, dass das Kraftfahrzeug 10 verschiedene Formen annehmen kann, einschließlich Automobilen, kommerziellen Transportmitteln, Schiffen usw. Das Kraftfahrzeug 10 beinhaltet eine Karosserie 12 mit einem Fahrgastraum 14, einem Fahrgastraum 15 und einer Ladefläche 17. Motorraum 14 umfasst eine Brennkraftmaschinenanlage 24, welches, in der exemplarischen dargestellten Ausführungsform einen Dieselmotor 26 beinhalten kann. Die Brennkraftmaschinenanlage 24 beinhaltet ein Abgassystem 30, welches fluidisch mit einem Nachbehandlungs- oder Emissionssteuersystem 34 verbunden ist. Das vom Verbrennungsmotor (ICE)-System 24 erzeugte Abgas strömt durch das Emissionssteuerungssystem 34, um Emissionen zu reduzieren, die durch ein Abgasauslassrohr 36 in die Umgebung austreten können.
  • Es ist anzumerken, dass die hierin beschriebenen technischen Lösungen für ICE-Systeme relevant sind, die Dieselmotorsysteme und Benzinmotorsysteme beinhalten können, aber nicht darauf beschränkt sind. Das ICE-System 24 kann eine Vielzahl von an einer Kurbelwelle angebrachten Hubkolben beinhalten, die betriebsmäßig an einem Antriebssystem angebracht sein können, wie einem Fahrzeugantriebssystem, um ein Fahrzeug anzutreiben (z. B. um Traktionsdrehmoment an das Antriebssystem abzugeben). So kann beispielsweise das ICE-System 24 eine beliebige Motorkonfiguration oder Anwendung sein, einschließlich verschiedener Fahrzeuganwendungen (z. B. Automobil, Marine und dergleichen) sowie verschiedener Nicht-Fahrzeuganwendungen (z. B. Pumpen, Generatoren und dergleichen). Während die Verbrennungsmotoren in einem fahrzeugbezogenen Kontext (z. B. Drehmoment erzeugend) beschrieben werden können, befinden sich andere nicht fahrzeugbezogene Anwendungen innerhalb des Schutzumfangs dieser Offenbarung. Wenn daher auf ein Fahrzeug Bezug genommen wird, sollte diese Offenbarung dahingehend ausgelegt werden, dass sie für jede Anwendung eines ICE-Systems gilt.
  • Darüber hinaus kann der ICE im Allgemeinen jede Vorrichtung darstellen, die in der Lage ist, einen Abgasstrom zu erzeugen, der gasförmige (z. B. NOx, O2) kohlenstoffhaltige und/oder partikelförmige Substanzen umfasst, und die Offenbarung hierin sollte dementsprechend als auf alle diese Vorrichtungen anwendbar angesehen werden. Wie hierin verwendet, bezieht sich „Abgas“ auf jede beliebige chemische Spezies oder jedes Gemisch aus chemischen Spezies, das eine Behandlung erfordert, und gasförmige, flüssige und feste Spezies beinhaltet. So kann beispielsweise ein Abgasstrom eine Mischung aus einer oder mehreren NOx-Spezies, einer oder mehreren flüssigen Kohlenwasserstoff-Spezies und einer oder mehreren Feststoff-Partikel-Spezies (z. B. Asche) enthalten. Es sollte weiter verstanden werden, dass die hier offenbarten Ausführungsformen auf die Behandlung von Abwasserströmen anwendbar sind, die keine kohlenstoffhaltigen und/oder partikelförmigen Spezies beinhalten, und in solchen Fällen kann ICE 26 auch allgemein irgendeine Vorrichtung darstellen, die einen Abgasstrom mit solchen Spezies erzeugen kann. Abgaspartikelmaterial beinhaltet im Allgemeinen kohlenstoffhaltigen Ruß und andere feste und/oder flüssige kohlenstoffhaltige Spezies, die für ICE-Abgas relevant sind oder in einem Emissionssteuerungssystem 34 gebildet werden.
  • 2 veranschaulicht exemplarische Komponenten des Emissionssteuerungssystems 34 gemäß einer oder mehreren Ausführungsformen. Es sollte angemerkt werden, dass, während das Verbrennungsmotorsystem 24 in dem obigen Beispiel einen Dieselmotor 26 aufweist, das hier beschriebene Emissionssteuerungssystem 34 in verschiedenen Motorsystemen implementiert werden kann. Die Emission Steuersystem 34 erleichtert die Steuerung und Überwachung von NOx Speicherung und/oder Behandlung von Materialien, um Abgase, die durch den Verbrennungsmotor 24 erzeugt wurden, zu steuern. So stellen beispielsweise die technischen Lösungen hier Verfahren zum Steuern von selektiven katalytischen Reduktionsvorrichtungen (SCR-Vorrichtungen) und zugehöriger NOx-Sensoren bereit, worin die SCR-Vorrichtungen so konfiguriert sind, dass sie Abgasströme von einer Abgasquelle empfangen. Wie hierin verwendet, bezieht sich „NOx“ auf ein oder mehrere Stickoxide. NOx-Substanzen können NyOx-Substanzen beinhalten, worin y>0 und x>0. Nichteinschränkende Beispiele von Stickoxiden können NO, NO2, N2O, N2O2, N2O3, N2O4, und N2O5 beinhalten. SCR-Vorrichtungen sind so konfiguriert, dass sie Reduktionsmittel aufnehmen, beispielsweise mit variablen Dosierraten, wie nachstehend beschrieben wird.
  • Die Abgasleitung 214, die mehrere Segmente beinhalten kann, transportiert Abgas 216 von dem Motor 26 zu den verschiedenen Abgasbehandlungsvorrichtungen des Emissionssteuerungssystems 34. So beinhaltet beispielsweise das Emissionssteuerungssystem 34, wie dargestellt, eine SCR-Vorrichtung 220. In einem oder mehreren Beispielen kann die SCR-Vorrichtung 220 eine selektive katalytische Filtervor-(SCRF)-Vorrichtung beinhalten, die zusätzlich zu Partikelfilterfähigkeiten die katalytischen Aspekte eines SCR bereitstellt. Alternativ oder zusätzlich kann der SCR-Katalysator auch auf ein Durchflusssubstrat beschichtet sein. Es versteht sich, dass das System 34 verschiedene zusätzliche Behandlungsvorrichtungen beinhalten kann, einschließlich unter anderem eine Oxidationskatalysatorvorrichtung (OC) 218 und Partikelfiltervorrichtungen (nicht dargestellt).
  • Wie zu erkennen ist, kann die OC-Vorrichtung 218 eine aus verschiedenen Durchfluss-Oxidationskatalysatorvorrichtungen bestehen, die in der Technik bekannt sind. In verschiedenen Ausführungsformen kann die OC-Vorrichtung 218 ein durchströmbares Metall- oder Keramikmonolithsubstrat 224 beinhalten. Das Substrat 224 kann in einem Edelstahlkanister oder -gehäuse verpackt sein, der oder das über einen Einlass und einen Auslass in Fluidverbindung mit der Abgasleitung 214 verfügt. Das Substrat 224 kann eine darauf angeordnete Oxidationskatalysatorverbindung beinhalten. Die Oxidationskatalysatorverbindung kann als Washcoat aufgetragen werden und kann Platingruppenmetalle, wie Platin (Pt), Palladium (Pd), Rhodium (Rh) oder andere geeignete Metalloxidkatalysatoren und Kombinationen davon, enthalten. Die OC-Vorrichtung 218 ist für die Behandlung von unverbranntem gasförmigem und nicht-flüchtigem HC und CO nützlich, welche oxidieren, um Kohlendioxid und Wasser auszubilden. Eine Washcoat-Schicht beinhaltet eine in der Zusammensetzung unterschiedliche Materialschicht, die auf der Oberfläche des monolithischen Substrats oder einer darunter liegenden Washcoat-Schicht angeordnet ist. Ein Katalysator kann eine oder mehrere Washcoat-Schichten enthalten, und jede Washcoat-Schicht kann einzigartige chemische katalytische Funktionen aufweisen. In der SCR-Vorrichtung 220 können sich die Katalysatorzusammensetzungen für die SCR-Funktion und die NH3-Oxidationsfunktion in diskreten Washcoat-Schichten auf dem Substrat befinden, oder alternativ können die Zusammensetzungen für die SCR- und NH3-Oxidationsfunktionen in diskreten longitudinalen Zonen auf dem Substrat verbleiben.
  • Die SCR-Vorrichtung 220 kann stromabwärts der OC-Vorrichtung 218 angeordnet sein. In einem oder mehreren Beispielen beinhaltet die SCR-Vorrichtung 220 einen Filterabschnitt 222, der ein Wandflussfilter sein kann, der zum Filtern oder Abscheiden von Kohlenstoff und anderen Partikeln aus dem Abgas 216 konfiguriert ist. In mindestens einer exemplarischen Ausführungsform ist der Filterabschnitt 222 als ein Partikelfilter (PF) ausgebildet, wie beispielsweise ein Dieselpartikelfilter (DPF). Der Filterabschnitt (d. h. der PF) kann beispielsweise unter Verwendung eines keramischen Wandstrom-Monolith-Abgasfilter-Substrats konstruiert werden, das in einer starren, hitzebeständigen Schale oder einem Behälter verpackt ist. Der Filterabschnitt 222 weist einen Einlass und einen Auslass in Fluidverbindung mit der Abgasleitung 214 auf und kann Partikelmaterial einfangen, wenn das Abgas 216 dort hindurch strömt. Es versteht sich, dass ein keramisches Wandströmungs-Monolith-Filtersubstrat lediglich exemplarischer Natur ist und dass der Filterabschnitt 222 andere Filtervorrichtungen wie etwa gewickelte oder gepackte Faserfilter, offenzellige Schäume, gesinterte Metallfasern usw. enthalten kann. Das Emissionssteuerungssystem 34 kann auch einen Regenerationsprozess durchführen, der den Filterabschnitt 222 durch Abbrennen der in dem Filtersubstrat eingefangenen Partikel in einem oder mehreren Beispielen regeneriert.
  • In einem oder mehreren Beispielen empfängt die SCR-Vorrichtung 220 Reduktionsmittel, beispielsweise mit variablen Dosierraten. Reduktionsmittel 246 kann aus einer Reduktionsmittelquelle 234 zugeführt werden. In einem oder mehreren Beispielen wird das Reduktionsmittel 246 an einer Stelle vor der SCR-Vorrichtung 220 mit einer Einspritzdüse 236 oder einem anderen geeigneten Abgabeverfahren in die Abgasleitung 214 eingespritzt. Das Reduktionsmittel 246 kann in Form eines Gases, einer Flüssigkeit oder einer wässrigen Lösung, wie einer wässrigen Harnstofflösung, vorliegen. In einem oder mehreren Beispielen kann das Reduktionsmittel 246 mit Luft in der Einspritzdüse 236 gemischt werden, um die Dispersion des eingespritzten Sprühnebels zu unterstützen. Der katalysatorhaltige Washcoat, der auf dem Filterabschnitt 222 oder einem Durchflusskatalysator oder einem Wandstromfilter angeordnet ist, kann NOx-Bestandteile in dem Abgas 216 reduzieren. Die SCR-Vorrichtung 220 kann das Reduktionsmittel 246 verwenden, beispielsweise Ammoniak (NH3), um das NOx zu reduzieren. Der katalysatorhaltige Washcoat kann einen Zeolith und eine oder mehrere Grundmetallkomponenten wie Eisen (Fe), Cobalt (Co), Kupfer (Cu) oder Vanadium (V) enthalten, die effizient arbeiten können, um NOx-Bestandteile des Abgases 216 in Gegenwart von NH3 umzuwandeln. In einem oder mehreren Beispielen kann ein Turbulator (d. h. ein Mischer) (nicht gezeigt) auch in der Abgasleitung 214 in unmittelbarer Nähe zur Einspritzdüse 236 und/oder der SCR-Vorrichtung 220 angeordnet sein, um weiter ein gründliches Mischen des Reduktionsmittels 246 mit dem Abgas 216 und/oder die gleichmäßige Verteilung in der gesamten SCR-Vorrichtung 220 zu unterstützen.
  • Das Emissionssteuerungssystem 34 beinhaltet ferner ein Reduktionsmittelzufuhrsystem 232, das ein Reduktionsmittel 246 in das Abgas 216 einführt. Das Reduktionsmittelzufuhrsystem 232 beinhaltet eine Reduktionsmittelzufuhr 234 und die Einspritzdüse 236. Die Reduktionsmittelversorgung 234 speichert das Reduktionsmittel 246 und steht in Fluidverbindung mit der Einspritzdüse 236. Das Reduktionsmittel 246 kann beinhalten, ist aber nicht eingeschränkt auf NH3. Dementsprechend kann die Einspritzdüse 236 eine wählbare Menge an Reduktionsmittel 246 in die Abgasleitung 214 einspritzen, sodass das Reduktionsmittel 246 an einer Stelle stromaufwärts der SCR-Vorrichtung 220 in das Abgas 216 eingeleitet wird.
  • In einem oder mehreren Beispielen beinhaltet das Emissionssteuerungssystem 34 ferner ein Steuermodul 238, das betriebsmäßig über eine Anzahl an Sensoren verbunden ist, um den Motor 26 und/oder das Abgasbehandlungssystem 34 zu überwachen. 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. So kann beispielsweise das Modul 238 ein chemisches SCR-Modell wie nachstehend beschrieben ausführen. Das Steuermodul 238 kann betriebsmäßig mit dem ICE-System 24, der SCR-Vorrichtung 220 und/oder einem oder mehreren Sensoren verbunden sein. Wie dargestellt, können die Sensoren einen stromaufwärtigen NOx -Sensor 242 und einen stromabwärtigen NOx -Sensor 242' beinhalten, der stromabwärts der SCR Vorrichtung 220, von denen jeder in Fluidverbindung mit der Abgasleitung 214 ist. In einem oder mehreren Beispielen, ist der stromaufwärtige NOx-Sensor 242 stromabwärts des ICE 26 und stromaufwärts der beiden SCR-Vorrichtungen 220 und der Einspritzdüse 236 angeordnet. Der stromaufwärtige NOx-Sensor 242 und der stromabwärtige NOx-Sensor 242 ‘detektieren ein NOx-Niveau nahe ihrer Position in der Abgasleitung 214 und erzeugen ein NOx-Signal, das dem NOx-Niveau entspricht. Ein NOx-Gehalt kann in einigen Ausführungsformen eine Konzentration, einen Massendurchsatz, oder eine volumetrische Durchflussmenge beinhalten. Ein von einem NOx-Sensor erzeugtes NOx-Signal kann beispielsweise vom Steuermodul 238 interpretiert werden. Das Steuermodul 238 kann optional in Verbindung mit einem oder mehreren Temperatursensoren, wie beispielsweise dem stromaufwärtigen Temperatursensor 244, stromaufwärts von der SCR-Vorrichtung 220 angeordnet sein.
  • Die Sensoren des Emissionskontrollsystem 34 können ferner mindestens einen Drucksensor 230 (z. B. einen Deltadrucksensor) beinhalten. Der Deltadrucksensor 230 kann die Druckdifferenz (d. h. Δp) über die SCR-Vorrichtung 220 ermitteln. Obwohl ein einzelner Deltadrucksensor 230 veranschaulicht ist, versteht es sich, dass eine Vielzahl an Drucksensoren verwendet werden können, um die Druckdifferenz der SCR-Vorrichtung 220 zu ermitteln. So kann beispielsweise ein erster Drucksensor am Einlass der SCR-Vorrichtung 220 angeordnet sein, und ein zweiter Drucksensor kann am Auslass des SCR 220 angeordnet sein. Dementsprechend kann die Differenz zwischen dem durch den zweiten Deltadrucksensor erfassten Druck und dem durch den ersten Deltadrucksensor erfassten Druck die Druckdifferenz über den SCR 220 anzeigen. Es sollte beachtet werden, dass in anderen Beispielen die Sensoren andere, zusätzliche oder weniger Sensoren als die hier dargestellten/beschriebenen beinhalten können.
  • In einem oder mehreren Beispielen beinhaltet die SCR-Vorrichtung 220 eine oder mehrere Komponenten, die das Reduktionsmittel 246 und einen Katalysator verwenden, um NO und NO2 aus den Abgasen 216 zu transformieren. Die SCR-Vorrichtung 220 kann beispielsweise ein Durchfluss-Keramik- oder Metall-Monolith-Substrat beinhalten, das in einem Mantel oder einem Behälter mit einem Einlass und einem Auslass in Fluidverbindung mit der Abgasleitung 214 und optional anderen Abgasbehandlungsvorrichtungen verpackt werden kann. Der Mantel oder Behälter kann idealerweise einen gegenüber den Abgasbestandteilen, wie z. B. Edelstahl, weitgehend inerten Werkstoff beinhalten. Das Substrat kann eine SCR-Katalysatorverbindung beinhalten, die darauf aufgebracht wird.
  • Der Substratkörper kann beispielsweise ein keramischer Ziegelstein, eine Plattenstruktur oder jede andere geeignete Struktur sein, wie eine monolithische Wabenstruktur, die mehrere hundert bis mehrere tausend parallele Durchflusszellen pro Quadratzoll enthält, obwohl andere Konfigurationen geeignet sind. Jede der Durchflusszellen kann durch eine Wandoberfläche definiert werden, auf der die SCR-Katalysatorzusammensetzung per Washcoat-Verfahren aufgetragen werden kann. Der Substratkörper kann aus einem Material ausgebildet sein, das den Temperaturen und der chemischen Umgebung, die mit dem Abgas 216 verbunden ist, standhalten kann. Einige spezifische Beispiele für Materialien, die verwendet werden können, beinhalten Keramik, wie extrudiertes Cordierit, α-Aluminiumoxid, Siliciumcarbid, Siliciumnitrid, Zirkonoxid, Mullit, Spodumen, Aluminiumoxid-Siliciumdioxid-Magnesiumoxid, Zirkoniumsilikat, Sillimanit, Petalit, oder ein hitze- und korrosionsbeständiges Metall, wie Titan oder Edelstahl. Das Substrat kann beispielsweise ein nichtsulfatierendes TiO2-Material beinhalten. Der Substratkörper kann eine PF-Vorrichtung sein, wie nachfolgend erläutert.
  • Die SCR-Katalysatorzusammensetzung ist im Allgemeinen ein poröses Material mit großer Oberfläche, das effizient arbeiten kann, um NOx-Bestandteile im Abgas 216 bei Vorhandensein eines Reduktionsmittels 246, wie Ammoniak, umzuwandeln. So kann beispielsweise die Katalysatorzusammensetzung einen Zeolith und eine oder mehrere Basismetallkomponenten, wie Eisen (Fe), Kobalt (Co), Kupfer (Cu) oder Vanadium (V), Natrium (Na), Barium (Ba), Titan (Ti), Wolfram (W) und Kombinationen davon, enthalten. In einer bestimmten Ausführungsform kann die Katalysatorzusammensetzung einen Zeolith enthalten, der mit einem oder mehreren von Kupfer, Eisen oder Vanadium imprägniert ist. In einigen Ausführungsformen kann der Zeolith ein β-Zeolith, ein Y-Zeolith, ein ZM5-Zeolith oder eine beliebige andere kristalline Zeolithstruktur, wie ein Chabazit oder ein USY (ultrastabiler Y-Typ)-Zeolith, sein. In einer bestimmten Ausführungsform umfasst der Zeolith Chabazit. In einer bestimmten Ausführungsform umfasst der Zeolith SSZ. Geeignete SCR-Katalysatorzusammensetzungen können eine hohe thermische Strukturstabilität aufweisen, insbesondere wenn sie im Tandem mit Partikelfilter (PF)-Vorrichtungen verwendet werden oder wenn sie in die nachstehend beschriebenen SCRF-Vorrichtungen integriert werden, die mithilfe von Hochtemperatur-Rußverbrennungsverfahren regeneriert werden.
  • Die SCR-Katalysatorzusammensetzung kann optional auch ein oder mehrere basische Metalloxide als Promotoren beinhalten, um die SO3-Bildung weiter zu verringern und die Standzeit des Katalysators zu verlängern. Die einen oder mehreren basischen Metalloxide können in einigen Ausführungsformen WO3, Al2O3, und MoO3 beinhalten. In einer Ausführungsform kann WO3, Al2O3, und MoO3 in Kombination mit V2O5 verwendet werden.
  • Der SCR-Katalysator verwendet im Allgemeinen das Reduktionsmittel 246, um NOx-Spezies (z. B. NO und NO2) in unschädliche Bestandteile zu reduzieren. Harmlose Bestandteile beinhalten beispielsweise eine oder mehrere Spezies, die keine NOx Spezies, zweiatomigen Stickstoff, stickstoffhaltige inerte Spezies oder Spezies, die als annehmbare Emissionen angesehen werden, sind. Das Reduktionsmittel 246 kann Ammoniak (NH3) sein, wie z. B. wasserfreies Ammoniak oder wässriges Ammoniak, oder aus einer Stickstoff- und wasserstoffreichen Substanz wie Harnstoff (CO(NH2)2) erzeugt werden. Zusätzlich oder alternativ kann das Reduktionsmittel 246 jede Zusammensetzung haben, die in der Lage ist, sich bei Vorhandensein von Abgas 216 und/oder Wärme zu zersetzen oder zu reagieren, um Ammoniak auszubilden. Die Gleichungen (1) - (5) liefern exemplarische chemische Reaktionen für NOx-Reduktion mit Ammoniak. 6NO+4NH3→5N2+6H2O (1) 4NO+4NH3+O2→4N2+6H2O (2) 6NO2+8NH3→­7N2+12H2O (3) 2NO2+4NH3+O2→­3N2+6H2O (4) NO+NO2+2NH3→­2N2+3H2O (5)
  • Es versteht sich, dass die Gleichungen (1) - (5) lediglich veranschaulichend sind und nicht dazu gedacht sind, die SCR-Vorrichtung 220 auf einen bestimmten NOx-Reduktionsmechanismus oder -mechanismen zu begrenzen, noch den Betrieb anderer Mechanismen auszuschließen. Die SCR-Vorrichtung 220 kann so konfiguriert sein, dass sie eine der oben genannten NOx-Reduktionsreaktionen, Kombinationen der vorstehenden NOx-Reduktionsreaktionen und andere NOx-Reduktionsreaktionen ausführt.
  • Das Reduktionsmittel 246 kann in verschiedenen Implementierungen mit Wasser verdünnt werden. Bei Implementierungen, bei denen das Reduktionsmittel 246 mit Wasser verdünnt wird, verdampft die Wärme (z. B. aus dem Abgas) das Wasser und Ammoniak wird der SCR-Vorrichtung 220 zugeführt. Nicht-Ammoniak-Reduktionsmittel können, wie gewünscht, als vollständige oder teilweise Alternative zu Ammoniak verwendet werden. Bei Implementierungen, bei denen das Reduktionsmittel 246 Harnstoff enthält, reagiert der Harnstoff mit dem Abgas, um Ammoniak zu erzeugen, und Ammoniak wird der SCR-Vorrichtung 220 zugeführt. Die nachfolgende Reaktion (6) stellt eine exemplarische chemische Reaktion der Ammoniakproduktion durch Harnstoffzersetzung bereit. CO(NH2)2+H2O→­2NH3+CO2 (6)
  • Es versteht sich, dass die Gleichung (6) lediglich veranschaulichend, und nicht dazu gedacht ist, die Zersetzung von Harnstoff oder eines anderen Reduktionsmittels 246 auf einen bestimmten einzigen Mechanismus zu beschränken und den Betrieb anderer Mechanismen auszuschließen.
  • Der SCR-Katalysator kann das Reduktionsmittel zum Zusammenwirken mit dem Abgas 216 speichern (d. h. absorbieren und/oder adsorbieren). Das Reduktionsmittel 246 kann beispielsweise innerhalb der SCR-Vorrichtung 220 oder des Katalysators als Ammoniak gespeichert werden. Eine gegebene SCR-Vorrichtung 220 weist eine Reduktionsmittelkapazität oder eine Menge an Reduktionsmittel oder einem Reduktionsmittel-Derivat auf, das gespeichert werden kann. Die Menge eines innerhalb einer SCR-Vorrichtung 220 gespeicherten Reduktionsmittels im Verhältnis zur Kapazität der SCR-Vorrichtung kann als die „Reduktionsmittelbelastung“ der SCR-Vorrichtung bezeichnet werden und kann in einigen Instanzen als eine %-Belastung (z. B. 90% Reduktionsmittelbelastung) angegeben werden. Während des Betriebs der SCR-Vorrichtung 220 wird eingespritztes Reduktionsmittel 246 in dem SCR-Katalysator gespeichert und während Reduktionsreaktionen mit NOx-Spezies verbraucht und muss kontinuierlich ergänzt werden. Das Ermitteln der genauen einzuspritzenden Menge an Reduktionsmittel 246 ist entscheidend, um Abgasemissionen auf einem akzeptablen Niveau zu halten: unzureichende Reduktionsmittelpegel innerhalb des Systems 34 (z. B. innerhalb der SCR-Vorrichtung 220) können unerwünschte NOx-Spezies-Emissionen („NOx-Durchbruch“) zur Folge haben (z. B. über ein Fahrzeugendrohr), während eine übermäßige Reduktionsmitteleinspritzung 246 dazu führen kann, dass unerwünschte Mengen an Reduktionsmittel 246 durch die SCR-Vorrichtung 220 unreagiert oder als unerwünschtes Reaktionsprodukt aus der SCR-Vorrichtung 220 austreten („Reduktionsmittelschlupf“). Reduktionsmittelschlupf und NOx-Durchbruch können auch auftreten, wenn der SCR-Katalysator unterhalb einer „Anspringtemperatur“ liegt, beispielsweise wenn die SCR-Vorrichtung 220 mit NH3 gesättigt ist (d. h. keine Speicherstellen mehr vorhanden sind). Die SCR-Dosierlogik kann verwendet werden, um die Dosierung des Reduktionsmittels 246 anzuweisen, und Anpassungen davon, und kann beispielsweise durch das Modul 238 implementiert werden.
  • Eine Reduktionsmitteleinspritzdosierrate (z. B. Gramm pro Sekunde) kann durch ein chemisches SCR-Modell ermittelt werden, das die in der SCR-Vorrichtung 220 gespeicherte Menge an Reduktionsmittel 246 basierend auf Signalen von einer oder mehreren Einspritzungen des Reduktionsmittels 246 (z. B. Rückkopplung von Einspritzventil 236) und stromaufwärtigem NOx (z. B. NOx-Signal von dem stromaufwärtigen NOx-Sensor 242) vorhersagt. Das chemische SCR-Modell sagt ferner NOx-Niveaus von Abgas 216 voraus, die von der SCR-Vorrichtung 220 abgegeben werden. Das chemische SCR-Modell kann durch das Steuermodul 238 implementiert werden. Das chemische SCR-Modell kann beispielsweise um einen oder mehrere Prozesswerte über die Zeit aktualisierbar sein. Ein Dosierregler (nicht gezeigt) wie beispielsweise einer, der durch das Modul 238 gesteuert wird, überwacht den durch das chemische SCR-Modell vorhergesagten Reduktionsmittelspeicherpegel und vergleicht diesen mit einem gewünschten Reduktionsmittelspeicherpegel. Abweichungen zwischen dem vorhergesagten Reduktionsmittel-Speicherlevel und dem gewünschten Reduktionsmittel-Speicherlevel können kontinuierlich überwacht werden und eine Dosieranpassung kann ausgelöst werden, um die Reduktionsmitteldosierung zu erhöhen oder zu verringern, um die Abweichung zu eliminieren oder zu reduzieren. So kann beispielsweise die Reduktionsmitteldosierrate angepasst werden, um eine gewünschte NOx-Konzentration oder Durchflussrate im Abgas 216 stromabwärts von der SCR-Vorrichtung 220 oder eine gewünschte NOx-Umwandlungsrate zu erreichen. Eine gewünschte Umwandlungsrate kann durch viele Faktoren ermittelt werden, wie beispielsweise die Eigenschaften des SCR-Katalysatortyps und/oder die Betriebsbedingungen des Systems (z. B. ICE 26-Betriebsparameter).
  • Mit der Zeit können Ungenauigkeiten des chemischen SCR-Modells zu anerkennenden Fehlern zwischen der modellierten SCR-Reduktionsmittelbeladung und der tatsächlichen Beladung führen. Dementsprechend kann das chemische SCR-Modell kontinuierlich korrigiert werden, um Fehler zu minimieren oder zu eliminieren. Ein Verfahren zum Korrigieren eines SCR-Chemikalienmodells beinhaltet das Vergleichen der modellierten SCR-Abgabegas-NOx-Niveaus mit den tatsächlichen NOx-Niveaus (z. B. gemessen durch den stromabwärtigen NOx-Sensor 242'), um eine Diskrepanz zu ermitteln und anschließend das Modell zu korrigieren, um die Diskrepanz zu eliminieren oder zu reduzieren. Da NOx-Sensoren (z. B. stromabwärtiger NOx-Sensor 242') für Reduktionsmittel (z. B. NH3) und NOx querempfindlich sind, ist es wichtig, zwischen Reduktionsmittelsignalen und NOx-Signalen zu unterscheiden, da Reduktionsmittelschlupf mit unzureichender NOx-Umwandlung verwechselt werden kann.
  • In einem oder mehreren Beispielen ist eine passive Analysetechnik, die zum Unterscheiden zwischen Reduktionsmittelsignalen und NOx-Signalen verwendet wird, ein Korrelationsverfahren, welches das Vergleichen der stromaufwärtigen NOx-Konzentration (z. B. durch stromaufwärtigen NOx-Sensor 242 gemessene Bewegung) mit der stromabwärtigen NOx-Konzentration (z B. durch den stromabwärtigen NOx-Sensor 242') gemessen, wobei divergierende Konzentrationsrichtungen einen Anstieg oder Abfall des Reduktionsmittelschlupfs anzeigen können. Die Korrelationsanalyse erkennt, wenn die Messungen des stromabwärtigen NOx-Sensors 242' dem Muster der Messungen des stromaufwärtigen NOx-Sensors 242 folgen (d. h. sich wie dieser bewegen). Die Korrelation ist ein statistisches Maß für die Stärke und Richtung einer linearen Beziehung zwischen den beiden NOx-Sensoren.
  • Der Vergleich beinhaltet beispielsweise ein Korrelationsverfahren, wobei die stromabwärtige NOx-Konzentration mit den stromaufwärtigen NOx-Messungen oder den vorhergesagten NOx-Messungen verglichen wird, worin divergierende Konzentrationsrichtungen eine Zunahme oder Abnahme des Reduktionsmittelschlupfs anzeigen können. Wenn beispielsweise die stromaufwärtige NOx-Konzentration abnimmt und die stromabwärtige NOx-Konzentration zunimmt, kann der Reduktionsmittelschlupf als ansteigend identifiziert werden. In ähnlicher Weise kann, wenn die stromaufwärtige NOx-Konzentration zunimmt und die stromabwärtige NOx-Konzentration abnimmt, der Reduktionsmittelschlupf als abnehmend identifiziert werden. Somit kann die Abweichung zwischen den beiden Sequenzen der NOx-Messungen genutzt werden, um einen Dosierstatus der SCR-Vorrichtung 220 zu bestimmen.
  • Alternativ oder zusätzlich beinhaltet der Vergleich eine Frequenzanalyse. NOx-Signale, die von NOx-Sensoren erzeugt werden, können aufgrund der Variation der NOx- und Reduktionsmittelkonzentrationen während der Modulation/Demodulation mehrere Frequenzkomponenten enthalten (z. B. Hochfrequenz und Niederfrequenz). Hochfrequenzsignale beziehen sich im Allgemeinen nur auf die NOx-Konzentration, während Signale mit niedriger Frequenz im Allgemeinen sowohl die NOx-Konzentration als auch die Reduktionsmittelkonzentration betreffen. Hochfrequenzsignale für das stromaufwärtige NOx und das stromabwärtige NOx werden isoliert und verwendet, um ein SCR-NOx-Umwandlungsverhältnis zu berechnen, welches dann an das isolierte stromaufwärtige Niedrigpass-NOx-Signal angelegt wird, um ein niederfrequentes stromabwärtiges NOx-Signal zu ermitteln. Das berechnete niederfrequente stromabwärtige NOx-Signal wird dann mit dem tatsächlichen isolierten niederfrequenten stromabwärtigen NOx-Signal verglichen, wobei eine Abweichung zwischen den zwei Werten einen Reduktionsmittelschlupf anzeigen kann.
  • Ein Nachteil von passiven Analysetechniken wie dem oben beschriebenen Korrelationsverfahren und Frequenzverfahren besteht darin, dass sie auf dem richtigen Betrieb von zwei NOx-Sensoren beruhen. So kann beispielsweise ein fehlerhafter stromaufwärtiger NOx-Sensor (z. B. stromaufwärtiger NOx-Sensor 242) ein NOx-Signal erzeugen, das niedriger als das tatsächliche NOx-Niveau nahe dem stromaufwärtigen NOx-Sensor ist, was bewirkt, dass das chemische SCR-Modell eine höhere Reduktionsmittelspeicherung als die tatsächliche Speicherung vorhersagt. Dementsprechend würde der NOx-Durchbruch fälschlicherweise als Reduktionsmittelschlupf identifiziert werden, und die Dosierung des Reduktionsmittels würde so gesteuert werden, dass der NOx-Durchbruch sich verschlimmern würde (d. h. die Reduktionsmitteldosierung würde verringert). Ferner würde das SCR-Chemikalienmodell unter Verwendung der ungenauen stromaufwärtigen NOx-Messung aktualisiert werden, und der verschärfte NOx-Durchbruch würde bestehen bleiben. Zusätzlich oder alternativ kann in ähnlicher Weise ein NH3-Schlupf fälschlicherweise als NO-Durchbruch interpretiert werden.
  • Ein weiterer Nachteil der passiven Korrelations- und Frequenzanalysetechniken besteht darin, dass sie nicht implementiert werden können, während sich der SCR im stationären Zustand befindet. „Steady State“ wird beispielsweise ermittelt, indem der Effektivwert eines NOx-Signals stromaufwärts von der SCR-Vorrichtung 220 (z. B. gemessen durch den stromaufwärtigen NOx-Sensor 242) über einen Bewegungszeitrahmen genommen wird; ein ausreichend kleiner Wert zeigt eine minimale Variation der stromaufwärtigen NOx-Konzentration an, und der SCR kann als stationär betrachtet werden. Es ist anzumerken, dass andere Techniken verwendet werden können, um zu bestimmen, ob das Fahrzeug in einem stationären Zustand betrieben wird, wie beispielsweise die Verwendung des NOx-Gradienten des Motors oder andere Messungen. So kann beispielsweise ein stationärer Zustand einen quadratischen Mittelwert der stromaufwärtigen NOx-Konzentration von weniger als einem vorbestimmten Wert beinhalten, wie etwa 30 ppm, weniger als etwa 20 ppm oder weniger als etwa 10 ppm. SCR-Beharrungszustandsbedingungen können oft mit stationären Bedingungen des ICE 26 korrelieren (z. B. im Allgemeinen konsistente Drehzahl, Kraftstoffeinspritzung, Temperatur usw.). Intrusive Tests können verwendet werden, um zwischen Reduktionsmittelsignalen und NOx-Signalen zu unterscheiden, die das Anhalten aller oder der meisten Reduktionsmitteldosierungen für eine Zeitspanne beinhalten. Während Intrusionstests unter stationären Bedingungen durchgeführt werden können, können sie unter bestimmten Umständen unerwünschte Abgasemissionen während des Testzeitraums erzeugen, wie beispielsweise Emissionen mit einer erhöhten NOx-Konzentration.
  • 3 veranschaulicht einen exemplarischen Abgasstrom durch die SCR-Vorrichtung 220 gemäß einer oder mehrerer Ausführungsformen. Das Steuermodul 238 misst die Durchflussmenge (F) des Gasvolumens und die Konzentration C des Gases. So ermittelt beispielsweise die SCR-Vorrichtung 220 eine Eingangsdurchflussmenge von NOx 310 als FCNOx,in , wobei F das Volumen des eintretenden Gases 216 ist und CNOx,in die Einlasskonzentration von NOx in dem einströmenden Gas 216 ist. Desgleichen ist FCNH3,in das Volumen der Durchflussmenge von NH3 315 im eintretenden Gas 216, wobei CNH3,in die Einlasskonzentration von NH3 ist. Ferner kann das Steuermodul 238 durch Kompensieren der Adsorptionsmenge 322 und der Desorptionsmenge 324 und der auf der Katalysatoroberfläche reagierten Mengen CNH3 als SCR-Konzentration von NH3 und CNOx als SCR-Konzentration von NOx ermitteln.
  • Dementsprechend ist FCNOx die NOx-Auslassvolumendurchflussmenge 320 von NOx durch den Auslass der SCR-Vorrichtung 220. In einem oder mehreren Beispielen kann das Steuermodul 238 WNOx FCNOx als Massendurchflussmenge von NOx ermitteln, wobei WNOx das Molekulargewicht von NOx ist. In ähnlicher Weise ist die Auslassvolumendurchflussmenge 325 für NH3 FCNH3 , wobei die Massendurchflussmenge von NH3 WNH3 FCNH3 ist.
  • Wie zuvor beschrieben, steuert das Steuermodul 238 die Reduktionsmitteleinspritzmenge präzise; so wie die Ammoniak-erzeugende wässrige Harnstofflösungseinspritzmenge. Eine unzureichende Einspritzung kann zu inakzeptabel niedrigen NOx-Umwandlungen führen. Eine Einspritzmenge, die zu hoch ist, führt zur Freisetzung von Ammoniak aus der SCR-Vorrichtung 220. Diese Ammoniakemissionen von SCR-Systemen sind als Ammoniakschlupf bekannt.
  • Dementsprechend, unter erneuter Bezugnahme auf 2, steuert das Steuermodul 238 den Betrieb der Einspritzdüse 236 basierend auf dem chemischen Modell und dem gewünschten NH3-Speichersollwert, um eine Menge an Reduktionsmittel 246 zu ermitteln, das wie hier beschrieben eingespritzt wird. Das Steuermodul 238 kann basierend auf der Überwachung des einen oder der mehreren Sensoren einen Korrekturkoeffizienten ermitteln, der dem Reduktionsmittelspeicher entspricht, und kann die durch die Einspritzdüse 236 bereitgestellte Menge an injiziertem Reduktionsmittel genauer steuern. So ermittelt beispielsweise das Steuermodul 238 einen Reduktionsmittelinjektor-Erregungszeit-Korrekturkoeffizienten, um eine Diskrepanz zwischen dem chemischen Modell und den tatsächlichen SCR-Auslass-NOx-Emissionen weiter zu reduzieren oder zu eliminieren. Alternativ oder zusätzlich ermittelt das Steuermodul 238 eine NH3 -Sollwertkorrektur, um eine Diskrepanz zwischen dem chemischen Modell und den tatsächlichen NOx-Emissionen des SCR-Auslasses zu verringern oder zu beseitigen. Dementsprechend kann die Zufuhr von Reduktionsmittel 246 effizienter genutzt werden. So kann beispielsweise das Reduktionsmittel, das in das Abgas 216 eingespritzt wird, NH3 bilden, wenn es in das Abgas 216 eingespritzt wird. Dementsprechend steuert das Steuermodul 238 eine Menge an NH3 , die der SCR-Vorrichtung 220 zugeführt wurde. Der SCR-Katalysator adsorbiert (d. h. speichert) NH3 . Die Menge des von der SCR-Vorrichtung 220 gespeicherten NH3 kann nachfolgend als „NH3-Speicherwert“ bezeichnet werden. Das Steuermodul 238 kann die Menge an NH3 steuern, die der SCR-Vorrichtung 220 zugeführt wird, um den NH3 -Speicherpegel zu regeln. Das in der SCR-Vorrichtung 220 gespeicherte NH3 reagiert mit NOx durch Durchströmen des Abgases 216.
  • In einem oder mehreren Beispielen kann der Prozentsatz von NOx, der aus dem Abgas 216 entfernt wird, das in die SCR-Vorrichtung 220 eintritt, als eine Umwandlungseffizienz der SCR-Vorrichtung 220 bezeichnet werden. Das Steuermodul 238 kann den Umwandlungswirkungsgrad der SCR-Vorrichtung 220 basierend auf NOxin und NOxout-Signalen ermitteln, die von dem ersten (stromaufwärtigen) NOx-Sensor 242 bzw. dem zweiten (stromabwärtigen) NOx-Sensor 242’erzeugt werden. So kann beispielsweise das Steuermodul 238 die Umwandlungseffizienz der SCR-Vorrichtung 220 basierend auf der folgenden Gleichung ermitteln: SCR-KATALYSATOReff = (NOxin - NOxaus)/NOxin (7)
  • NH3 -Schlupf kann auch durch eine Erhöhung der Temperatur des SCR-Katalysators erreicht werden. So kann beispielsweise NH3 vom SCR-Katalysator desorbieren, wenn die Temperatur zunimmt, wenn der NH3 -Speicherpegel nahe an dem maximalen NH3-Speicherpegel liegt. NH3-Schlupf kann auch aufgrund eines Fehlers (z. B. Speicherlevelschätzungsfehler) oder einer fehlerhaften Komponente (z. B. fehlerhafte Einspritzdüse) im Emissionssteuerungssystem 34 auftreten.
  • Typischerweise schätzt das Steuermodul 238 ein NH3 -Speicherniveau der SCR-Katalysator-Vorrichtung 220 basierend auf dem chemischen Modell. In einem oder mehreren Beispielen ist der NH3-Speicher-Sollwert („Sollwert“) kalibrierbar. Das Steuermodul 238 nutzt das chemische Modell zur Abschätzung des aktuellen NH3-Niveaus in der SCR-Vorrichtung 220 und ein Speicher-Niveauregler sendet Feedback an die Einspritzsteuerung, um die Einspritzmenge zur Bereitstellung von NH3 für Reaktionen nach dem chemischen Modell und einen Soll-Speicher-Pegel zu ermitteln. Der Sollwert kann einen Soll-Speicherwert für gegebene Betriebsbedingungen (z. B. eine Temperatur des SCR-Katalysators) angeben. Dementsprechend kann der Sollwert einen Speicherpegel (S) und eine Temperatur (T) der SCR-Vorrichtung 220 anzeigen. Der Sollwert kann als (S, T) bezeichnet werden. Das Steuermodul 238 steuert die Reduktionsmittel-Einspritzdüse 236, um die Menge an Reduktionsmittel, die in das Abgas 216 eingespritzt wird, zu verwalten, um den Speicherpegel der SCR-Vorrichtung 220 auf den Sollwert einzustellen. So weist beispielsweise das Steuermodul 238 die Einspritzdüse 236 an, den Speicherpegel zu erhöhen oder zu verringern, um den Sollwert zu erreichen, wenn ein neuer Sollwert ermittelt wird. Zusätzlich weist das Steuermodul 238 den Reduktionsmittel-Einspritzdüse 236 an, den Speicherpegel zu erhöhen oder zu verringern, um den Sollwert beizubehalten, wenn der Sollwert erreicht wurde.
  • Die hierin beschriebenen technischen Merkmale ermöglichen es dem Emissionssteuerungssystem 34, eine stationäre Ammoniakschlupferkennung basierend auf einem nachgeschalteten NOx-Fehler (z. B. 1,5 Std dev, 37,5 ppm) durchzuführen. So wird beispielsweise im stationären Zustand die Ammoniakschlupferkennung durch Deaktivieren der Einspritzung von erschöpfender Flüssigkeit (DEF) durchgeführt. Diese Techniken können jedoch die NOx-Emissionen während der DEF-Einspritzung erhöhen. Zusätzlich kann die SCR-Vorrichtung 220 unter bestimmten Betriebsbedingungen nicht ausreichend angepasst werden, um den NOx-Durchbruch oder NH3-Schlupf zu beseitigen, was unter bestimmten Bedingungen zu einem Ein- und Ausschalten der Schlupferkennung führen kann. Dementsprechend wird in einem oder mehreren Beispielen die Ammoniakschlupferkennung und/oder NOx-Durchbrucherkennung durch Modulation des NOx-Ausstoßes und nicht durch Deaktivieren der DEF-Einspritzung durchgeführt, um das Vorhandensein von NH3-Schlupf oder NOx-Durchbruch im stationären Betriebszustand zu erkennen, wobei andere NH3-Schlupferkennungsstrategien im Allgemeinen unwirksam sind. Durch den Einsatz der Modulation des NOx-Ausstoßes kann ein Anstieg der NOx-Emissionen im Auspuff verhindert werden, welcher der Deaktivierung der DEF-Einspritzung entspricht. Im Plausibilitätszustand erleichtern die technischen Merkmale die Integration des NOx-Fehlers mit einem anderen, kleineren Fehlerwert (z. B. 0,5 std dev, 12,5 ppm). Die technischen Merkmale erleichtern somit dem Emissionssteuerungssystem 34 eine „letzte“ Anpassung und stoppen das Ein- und Ausschalten der stationären Schlupferkennung.
  • In einem oder mehreren Beispielen verwendet das Steuermodul 238 das chemische Modell des SCR-Katalysators, um die NOx-Konzentration in den Abgasen 216, die in die SCR-Vorrichtung 220 eintreten, vorherzusagen. Ferner ermittelt das Steuermodul 238 basierend auf der vorhergesagten NOx-Konzentration eine Menge an NH3 , mit der die Abgase 216 zu dosieren sind, um die Emissionsschwelle zu erfüllen. Das Steuermodul 238 implementiert typischerweise eine adaptive halbgeschlossen-Regelkreis-Strategie zum Aufrechterhalten der SCR-Leistung gemäß dem chemischen Modell, wobei das Steuermodul kontinuierlich einen oder mehrere Parameter lernt, die dem chemischen Modell gemäß der laufenden Leistung des Motors zugeordnet sind Fahrzeug 10. Eine technische Herausforderung für ein Abgassystem mit einer adaptiven Regelstrategie besteht jedoch darin, dass ein stromabwärtiger NOx-Fehler (stromabwärtiger NOx-Sensor im Vergleich zum stromabwärtigen NOx-Modell), der hoch genug ist, um eine stationäre Schlupferkennung zu verursachen, dazu führen kann, dass das Abgassystem ohne Anpassung ein- und ausschaltet. In einem oder mehreren Beispielen ist der Fehler groß genug, um das Emissionssteuerungssystem 34 in eine stationäre Schlupferkennung zu versetzen, aber nicht groß genug, um eine Anpassung zu bewirken, wenn der Erkennungsprozess abgeschlossen ist. In einigen Ausführungsformen kann der stationäre Zustand einem Zustand entsprechen, in dem die ICE-Geschwindigkeit oder -Last konstant ist.
  • 4 veranschaulicht ein Flussdiagramm eines exemplarischen Verfahrens 400 zum Erkennen von Ammoniakschlupf in einer SCR-Vorrichtung gemäß einer oder mehrerer Ausführungsformen. Das Verfahren 400 wird durch die Steuerung 38 in einem oder mehreren Beispielen implementiert. Alternativ wird das Verfahren 400 durch einen oder mehrere elektrische Schaltungen implementiert. In einem oder mehreren Beispielen wird das Verfahren 400 durch Ausführen von Logik implementiert, die in Form von computerlesbaren und/oder ausführbaren Anweisungen bereitgestellt oder gespeichert werden kann.
  • Das Verfahren 400 beinhaltet das Empfangen einer Messung von NOx vom stromabwärtigen NOx-Sensor 242', wie bei 410 dargestellt. Weiterhin wird geprüft, ob sich der ICE 26 in einem vorab ausgewählten Motorbetriebszustand befindet, beispielsweise in einem „stationären“ Betriebszustand, in dem NOx das vom Motor erzeugt wird, im Wesentlichen konstant ist, wie bei 420 dargestellt. So kann beispielsweise ein stationärer Betriebszustand einem Zustand entsprechen, in dem das Fahrzeug 10 motorisiert ist, beispielsweise die Motordrehzahl oder die Last im Wesentlichen konstant ist. Das Verfahren setzt das Erkennen von NH3 -Schlupf für andere Betriebszustände des ICE 26 fort und durchläuft diese Schritte, bis der im Voraus gewählte stationäre Betriebszustand erkannt wird, wie bei 430 dargestellt.
  • Wenn der ICE 26 als im stationären Zustand betrieben wird, führt das Verfahren eine stationäre NH3-Schlupferkennung für den stationären Betrieb des ICE 26 durch, wie bei 440 dargestellt. Die stationäre NH3-Schlupferkennung beinhaltet das Berechnen eines vorhergesagten stromabwärtigen NOx-Werts basierend auf dem chemischen Modell der SCR-Vorrichtung 220, wie bei 442 dargestellt. Der vorhergesagte stromabwärtige NOx-Wert wird basierend auf den hierin beschriebenen halbgeschlossenen Regelkreisberechnungen ermittelt, zusammen mit einem oder mehreren Sensorwerten, wie beispielsweise Eingangs-/Ausgangstemperatur, Eingangs-/Ausgangsdruck und früheren NOx-Messungen. Die Schlupferkennung beinhaltet weiterhin das Vergleichen der NOx-Messung des Sensors mit dem vorhergesagten NOx-Wert und/oder das Bestimmen einer Differenz zwischen den beiden Werten, wie bei 444 dargestellt. Die Differenz kann in einem oder mehreren Beispielen als NOx-Messfehler bezeichnet werden.
  • Das Verfahren beinhaltet weiterhin das Vergleichen des NOx-Messfehlers mit einem Schwellenwert, wie bei 446 dargestellt. Der Schwellenwert wird auf einen ersten vorgegebenen Wert eingestellt. So kann beispielsweise die NOx-Messung und der vorhergesagte Wert eine NOx-Konzentration in den Abgasen 216 anzeigen. In diesem Fall kann der vorgegebene Wert in einem oder mehreren Beispielen eine vorgegebene NOx-Konzentration sein, beispielsweise 37,5 ppm (oder jeder andere Wert). In einem oder mehreren Beispielen kann der vorgegebene Wert basierend auf einer festgelegten Statistik, wie beispielsweise einer Standardabweichung, zum Beispiel 1,5 Standardabweichung, ermittelt werden. So wird beispielsweise der vorgegebene Wert auf einen modellierten stromabwärtigen NOx-Wert kalibriert. Das gemessene stromabwärtige NOx wird somit auf den erwarteten Fehler des Sensors normiert. Der normierte Fehler, in diesem Beispiel 1,5, wird dann mit dem Schwellenwert für den Eintritt in die stationäre Schlupferkennungslogik verglichen. Der vorgegebene Wert der Konzentration des NOx, der in diesem Fall als Vergleichsschwellenwert verwendet wird, wird basierend auf den früheren Werten des vom NOx-Sensor 242' gemessenen NOx berechnet. Mit anderen Worten, im vorstehenden Beispielszenario wird 37,5 ppm als Schwellenwert verwendet, da 37,5 der 1,5 Standardabweichungswert früherer NOx-Messungen ist. Es ist zu beachten, dass in einem oder mehreren Beispielen die NOx-Messung und der vorhergesagte Wert eine NOx-Durchflussrate oder ein anderes NOx-Attribut (anstelle der NOx-Konzentration) sein kann.
  • Wenn der NOx-Messfehler kleiner ist als (oder gleich) der Schwellenwert (auf den ersten vorgegebenen Wert eingestellt), wird davon ausgegangen, dass die SCR-Vorrichtung 220 ohne NH3-Schlupf arbeitet, und der Betrieb wird fortgesetzt, wie bei 446 dargestellt. Wenn der NOx-Messfehler größer als (oder gleich) als der Schwellenwert (auf den ersten vorgegebenen Wert eingestellt) ist, wird die SCR-Vorrichtung 220 angepasst, um ein NH3-Schlupfereignis zu verhindern, wie bei 450 dargestellt. So wird beispielsweise die Reduktionsmitteldosierrate angepasst, um die gewünschte NOx-Konzentration oder Durchflussrate im Abgas 216 stromabwärts von der SCR-Vorrichtung 220 oder eine gewünschte NOx-Umwandlungsrate zu erreichen.
  • Typischerweise wird die Reduktionsmitteldosierrate basierend auf dem NOx-Messfehler eingestellt. Wie in einem oder mehreren Beispielen beschrieben, kann sich jedoch in der stationären Betriebsart des ICE 26 der NOx-Messfehler mit dem gleichen Wert, der zum Einleiten der Anpassung beobachtet wurde, nicht wiederholen, wodurch die Anpassung abgebrochen wird. Dies führt dazu, dass das Abgassystem ohne jegliche Anpassung in die stationäre Schlupferkennung ein- und ausschaltet. In einem oder mehreren Beispielen ist der NOx-Fehler groß genug, um das Emissionssteuerungssystem 34 in die stationäre Schlupferkennung zu versetzen, aber nicht groß genug, um eine Anpassung zu bewirken, wenn der Erkennungsprozess abgeschlossen ist.
  • 5 veranschaulicht ein Flussdiagramm eines exemplarischen Verfahrens 450, um der SCR-Vorrichtung 220 eine Anpassung an die Dosierrate zu erleichtern und den stationären NH3-Schlupferkennungszyklus zu verhindern. Das Verfahren greift die vorstehend beschriebene technische Herausforderung auf. Die SCR-Vorrichtung 220 implementiert ein derartiges Verfahren als Teil des Verfahrens 400 (4) zum Erkennen von Ammoniakschlupf in einer SCR-Vorrichtung gemäß einer oder mehreren Ausführungsformen.
  • Wie unter Bezugnahme auf 4 beschrieben, wird das Verfahren 450 eingeleitet, wenn der NOx-Messfehler über dem Schwellenwert liegt, der auf den ersten vorgegebenen Wert eingestellt ist. Das Verfahren 450 beinhaltet das Kalibrieren des Schwellenwerts auf einen zweiten vorgegebenen Wert, wie bei 510 dargestellt. In einem oder mehreren Beispielen ist der zweite vorgegebene Wert kleiner als der erste vorgegebene Wert, der zur Aufnahme der stationären Anpassung verwendet wird. So kann beispielsweise der zweite vorgegebene Wert ein Konzentrationswert von 12,5 ppm NOx sein, verglichen mit dem ersten vorgegebenen Wert von 37,5 ppm. Es ist anzumerken, dass in anderen Beispielen der zweite vorgegebene Wert von dem vorhergehenden Beispiel abweichen kann. Weiterhin wird in einem oder mehreren Beispielen der zweite vorgegebene Wert basierend auf einer vorgegebenen Statistik, beispielsweise einer Standardabweichung, ermittelt. So kann beispielsweise der zweite vorgegebene Wert 0,5 Standardabweichung (verglichen mit dem ersten vorgegebenen Wert von 1,5) in Bezug auf die vorherigen NOx-Messungen sein.
  • Weiterhin beinhaltet das Verfahren 450 das Auslösen eines Timers für eine vorbestimmte Dauer, wie beispielsweise 1 Sekunde, 5 Sekunden oder jede andere vorbestimmte Dauer, wie bei 520 dargestellt. In einem oder mehreren Beispielen ist die vorgegebene Dauer die typische Zeit, welche die SCR-Vorrichtung 220 benötigt, um den stationären Zustand der NH3 Schlupferkennung (Block 440 von 4) zu vervollständigen.
  • Weiterhin beinhaltet das Verfahren das Empfangen einer Messung vom NOx-Sensor 242', welcher stromabwärts der SCR-Vorrichtung 220 liegt, wie bei 530 dargestellt. Das Verfahren beinhaltet ferner das Bestimmen einer Differenz zwischen der Messung und dem vorhergesagten Wert, die auf dem chemischen Modell basiert, wie bei 540 dargestellt. Es ist anzumerken, dass die Messung und Differenz des Verfahrens 450 ein zweiter Satz von Messungen und der Differenz sind, getrennt von der ersten Messung und Differenz, die zum Einleiten der SCR-Anpassung im Verfahren 400 verwendet wurde. Die Differenz zwischen der zweiten Messung und dem vorhergesagten Wert kann als zweiter NOx-Messfehler bezeichnet werden.
  • Das Verfahren 450 beinhaltet weiterhin das Überprüfen, ob der zweite NOx-Messfehler den Schwellenwert überschreitet, der nun auf den zweiten vorgegebenen Wert, wie bei 550 dargestellt, eingestellt ist. Wenn der zweite NOx-Messfehler den Schwellwert, also den zweiten vorgegebenen Wert, überschreitet, stellt die SCR-Vorrichtung 220 im Rahmen der SCR-Anpassung die Reduktionsmitteldosierrate entsprechend dem zweiten vorgegebenen Wert ein, wie bei 555 dargestellt.
  • Das Verfahren 450 beinhaltet weiterhin das Kalibrieren des Schwellenwerts auf den ersten vorgegebenen Wert, wie bei 580 dargestellt. Die SCR-Vorrichtung 220 setzt somit den Betrieb fort und erkennt die NH3-Schlupferkennung basierend auf dem ersten (größeren) vorgegebenen Wert, wie bei 590 dargestellt.
  • Wenn der zweite NOx-Messfehler den Schwellwert, also den zweiten vorgegebenen Wert, überschreitet, empfängt die SCR-Vorrichtung 220 weiterhin periodisch die NOx-Messung vom stromabwärtigen NOx-Sensor 242', bis die Zeitdauer abgelaufen ist, wie bei 560 dargestellt. Wenn die Zeitdauer des Timers abgelaufen ist, ohne dass der zweite vorgegebene Wert durch den zweiten NOx-Messfehler überschritten wird, wird die SCR-Vorrichtung 220 nicht angepasst und setzt somit den Betrieb ohne weitere Anpassung fort, wie bei 570 dargestellt. Das Verfahren 450 beinhaltet weiterhin das Kalibrieren des ersten vorgegebenen Schwellenwerts nach Ablauf der Zeitdauer, wie bei 580 dargestellt. Die SCR-Vorrichtung 220 setzt somit den Betrieb fort und erkennt die NH3-Schlupferkennung basierend auf dem ersten (größeren) vorgegebenen Wert, wie bei 590 dargestellt.
  • Die technischen Merkmale ermöglichen es dem Abgassystem 34, einen anderen, kleineren Fehlerwert (z.B. 0,5 std dev, 12,5 ppm) zum Anpassen zu verwenden, sobald die stationäre Schlupferkennung ausgelöst wird und sich die SCR-Vorrichtung 220 in einem Plausibilitätszustand befindet. Mit anderen Worten, die SCR-Vorrichtung 220 wird mit einem zweiten, kleineren Fehlerwert im Vergleich zum ersten vorgegebenen Schwellenwert zum Auslösen der stationären Schlupferkennung angepasst. In einem oder mehreren Beispielen wird der erste vorgegebene Schwellenwert für den NOx-Messfehler wiederhergestellt, sobald die Anpassung der SCR-Vorrichtung abgeschlossen ist. Die SCR-Vorrichtung 220 verwendet den größeren (ersten) Fehlerschwellwert für den Wiedereintritt in die stationäre Schlupferkennungslogik. Die technischen Merkmale erleichtern somit das Anhalten des Zyklus des Abgassystems in und aus der stationären Schlupferkennung.
  • Die hier beschriebenen technischen Lösungen erleichtern Verbesserungen von Emissionskontrollsystemen, die in Verbrennungsmotoren verwendet werden, wie sie in Fahrzeugen verwendet werden. Die technischen Lösungen bestimmen beispielsweise die Speicherkorrektur und -anpassung aufgrund der Integration eines kleineren Fehlers als bei der Eingabe einer stationären NH3-Schlupferkennungslogik, wobei der Fehler einen Unterschied zwischen der Messung des stromabwärtigen NOx-Sensors und dem stromabwärtigen NOx-Modell anzeigt. Derartige Verbesserungen erleichtern das Verhindern des Zyklus der stationären NH3-Schlupferkennung, wenn der NOx-Fehler gerade hoch genug ist, um ein stationäres NH3-Schlupferkennungsereignis zu verursachen, aber der Fehler niedrig genug ist, um das System zum Ein- und Ausschalten der stationären NH3-Schlupferkennung ohne Anpassung ein- und auszuschalten.
  • Während die obige Offenbarung mit Bezug auf exemplarische Ausführungsformen beschrieben wurde, werden Fachleute verstehen, dass unterschiedliche Änderungen vorgenommen und die einzelnen Teile durch entsprechende andere Teile ausgetauscht werden können, ohne vom Umfang der Offenbarung abzuweichen. Darüber hinaus können viele Modifikationen vorgenommen werden, um eine bestimmte Materialsituation an die Lehren der Offenbarung anzupassen, ohne von deren wesentlichem Umfang abzuweichen. Daher ist vorgesehen, dass die vorliegende Offenbarung nicht auf die speziellen offenbarten Ausführungsformen beschränkt ist, aber alle Ausführungsformen beinhaltet, die in deren Umfang fallen.

Claims (10)

  1. Emissionssteuerungssystem zum Behandeln von Abgas in einem Kraftfahrzeug mit einem Verbrennungsmotor, das Emissionssteuerungssystem umfassend: eine Vorrichtung zur selektiven katalytischen Reduktion (SCR); einen NOx-Sensor; und eine Steuerung, die konfiguriert ist, um eine Ammoniakschlupferkennung durchzuführen durch: Vergleichen einer NOx-Messung vom NOx-Sensor mit einem vorhergesagten NOx-Wert; und als Reaktion darauf, dass die NOx-Messung den vorhergesagten NOx-Wert um einen Schwellenwert überschreitet, wobei der Schwellenwert auf einen ersten vorgegebenen Wert kalibriert wird: Kalibrieren des Schwellwertes auf einen zweiten vorgegebenen Wert; Auslösen eines Timers mit einer vorbestimmten Dauer; und während der vorbestimmten Dauer des Timers: als Reaktion auf eine zweite NOx-Messung des NOx-Sensors, die den vorhergesagten NOx-Wert um den auf den zweiten vorgegebenen Wert des eingestellten Schwellenwerts überschreitet, Anpassen einer Reduktionsmitteldosierrate der SCR-Vorrichtung entsprechend dem zweiten vorgegebenen Wert.
  2. Emissionssteuerungssystem nach Anspruch 1, worin die Steuerung weiterhin konfiguriert ist, um: nach Beendigung des Timers den Schwellenwert auf den ersten vorbestimmten Wert zu kalibrieren.
  3. Emissionssteuerungssystem nach Anspruch 1, worin die Steuerung weiterhin konfiguriert ist, um: nach dem Anpassen der Reduktionsmitteldosierrate der SCR-Vorrichtung an den zweiten vorgegebenen Wert, kalibrieren des Schwellenwerst auf den ersten vorgegebenen Wert.
  4. Emissionssteuerungssystem nach Anspruch 1, worin der vorhergesagte NOx-Wert auf einem chemischen Modell der SCR-Vorrichtung basiert.
  5. Emissionssteuerungssystem nach Anspruch 1, worin sich der NOx-Sensor stromabwärts von der SCR-Vorrichtung befindet.
  6. Emissionssteuerungssystem nach Anspruch 1, worin der zweite vorgegebene Wert kleiner als der erste vorgegebene Wert ist.
  7. Emissionssteuerungssystem nach Anspruch 1, worin die Steuerung ferner für Folgendes konfiguriert ist: um den Betriebszustand des Verbrennungsmotors zu bestimmen; und um die Ammoniakschlupferkennung als Reaktion auf den stationären Betrieb des Verbrennungsmotors einzuleiten.
  8. Abgassystem zum Behandeln von Abgas, das von einem Verbrennungsmotor ausgestoßen wird, konfiguriert zum Durchführen einer selektiven katalytischen Reduktion (SCR) von Abgas, das Abgassystem umfassend: eine Steuerung, die konfiguriert ist, um eine Ammoniakschlupferkennung durchzuführen durch: Vergleichen einer NOx-Messung vom NOx-Sensor des Abgassystems mit einem vorhergesagten NOx-Wert; und als Reaktion darauf, dass die NOx-Messung den vorhergesagten NOx-Wert um einen Schwellenwert überschreitet, wobei der Schwellenwert auf einen ersten vorgegebenen Wert kalibriert wird: Kalibrieren des Schwellenwerts auf einen zweiten vorgegebenen Wert; und Auslösen eines Timers einer vorbestimmten Dauer, worin während der vorbestimmten Dauer des Timers: als Reaktion auf eine zweite NOx-Messung des NOx-Sensors, die den vorhergesagten NOx-Wert um den auf den zweiten vorgegebenen Wert eingestellten Schwellenwert überschreitet, das Anpassen einer Reduktionsmitteldosierrate für das SCR gemäß dem zweiten vorgegebenen Wert erfolgt.
  9. Abgassystem nach Anspruch 8, worin die Steuerung weiterhin konfiguriert ist, um: nach Beendigung des Timers den Schwellenwert auf den ersten vorgegebenen Wert zu kalibrieren.
  10. Abgassystem nach Anspruch 8, worin die Steuerung weiterhin konfiguriert ist, um: nach dem Anpassen der Reduktionsmitteldosierrate des SCR an den zweiten vorgegebenen Wert, kalibrieren des Schwellenwerst auf den ersten vorgegebenen Wert.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114151172A (zh) * 2021-11-12 2022-03-08 东风商用车有限公司 一种保护尿素喷射系统的控制方法及装置

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10669908B1 (en) 2018-12-03 2020-06-02 Wellhead Power Solutions, Llc Power generating systems and methods for reducing startup NOx emissions in fossile fueled power generation system
SE543014C2 (en) * 2019-05-20 2020-09-29 Scania Cv Ab Exhaust gas aftertreatment system
CN110645076B (zh) * 2019-09-23 2021-06-18 华东交通大学 一种基于模型的nh3泄漏诊断方法
CN110886640A (zh) * 2019-09-30 2020-03-17 潍柴动力股份有限公司 一种NOx超标判定方法、装置及系统
US11255241B1 (en) * 2020-10-13 2022-02-22 GM Global Technology Operations LLC Systems and methods for selective catalytic reduction (SCR) failure detection
CN114635776B (zh) * 2022-03-08 2023-01-06 潍柴动力股份有限公司 一种SCR下游NOx传感器精度修正控制方法及系统

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7178328B2 (en) * 2004-12-20 2007-02-20 General Motors Corporation System for controlling the urea supply to SCR catalysts
US8034291B2 (en) * 2008-01-23 2011-10-11 Cummins Filtration Ip, Inc. Feedback control in selective catalytic reduction
US8302379B2 (en) * 2008-05-02 2012-11-06 GM Global Technology Operations LLC Passive ammonia-selective catalytic reduction for NOx control in internal combustion engines
US8454916B2 (en) * 2010-06-18 2013-06-04 GM Global Technology Operations LLC Selective catalytic reduction (SCR) catalyst depletion control systems and methods
US9284872B2 (en) * 2013-09-17 2016-03-15 Cummins Emission Solutions Inc. System, methods, and apparatus for low temperature dosing in diesel exhaust systems
DE112014005463T5 (de) * 2014-01-20 2016-08-18 Cummins Inc. Verfahren zur Steuerung eines Nachbehandlungssystems zur selektiven katalytischen Reduktion als Reaktion auf einen Ammoniakschlupfzustand
US10001042B2 (en) * 2014-03-03 2018-06-19 Cummins Inc. Systems, methods, and apparatus for reductant dosing in an SCR aftertreatment system
US9476341B2 (en) * 2014-07-28 2016-10-25 GM Global Technology Operations LLC Exhaust treatment system that generates debounce duration for NOx sensor offset
DE102014216217A1 (de) * 2014-08-14 2016-02-18 Robert Bosch Gmbh Verfahren und Vorrichtung zur Reduzierung von Stickoxid- und Ammoniak-Emissionen in einem Abgasnachbehandlungssystem einer Brennkraftmaschine während Lastwechseln
US20160108791A1 (en) * 2014-10-16 2016-04-21 Caterpillar Inc. Aftertreatment Control for Detection of Fuel Contaminant Concentration
CN105781760A (zh) * 2016-03-24 2016-07-20 上海海事大学 一种降低船舶柴油机NOx排放的系统及方法

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114151172A (zh) * 2021-11-12 2022-03-08 东风商用车有限公司 一种保护尿素喷射系统的控制方法及装置
CN114151172B (zh) * 2021-11-12 2022-09-09 东风商用车有限公司 一种保护尿素喷射系统的控制方法及装置

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