DE102018120687A1 - EMISSION CONTROL SYSTEM OF AN EXHAUST SYSTEM FOR A COMBUSTION ENGINE - Google Patents

EMISSION CONTROL SYSTEM OF AN EXHAUST SYSTEM FOR A COMBUSTION ENGINE Download PDF

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Abstract

Ein Emissionssteuerungssystem beinhaltet eine Vorrichtung zur selektiven katalytischen Reduktion, einen Injektor zum Einspritzen eines Reduktionsmittels in die Vorrichtung, einen NO- Sensor, der stromabwärts von der Vorrichtung angeordnet ist, eine Steuerung, ein iteratives Modell und eine Tabelle. Die Steuerung ist zum Ausführen einer kurz- und langfristigen Steuerung durch Bestätigen mindestens eines kurzfristigen Kriteriums konfiguriert. Nach dem Bestätigen berechnet die Steuerung einen normierten Modellfehler unter Verwendung des Modells und eines vom Sensor empfangenen Signals und integriert den normierten Modellfehler. Wenn der integrierte normierte Modellfehler einen Schwellenwert überschreitet, fährt die Steuerung mit der Langzeitregelung fort. Wenn ein langfristiges Kriterium erfüllt ist, wird ein aktueller Langzeitfaktor und der integrierte normalisierte Modellfehler auf die Tabelle angewendet, um einen neuen Langzeitfaktor zu bestimmen. Der neue Langzeitfaktor wird mit einer Aktivierungszeit des Injektors vervielfacht.An emissions control system includes a selective catalytic reduction device, an injector for injecting a reductant into the device, an NO sensor disposed downstream of the device, a controller, an iterative model, and a table. The controller is configured to perform short-term and long-term control by confirming at least one short-term criterion. After confirming, the controller calculates a normalized model error using the model and a signal received from the sensor and integrates the normalized model error. If the integrated normalized model error exceeds a threshold, the controller continues with the long term control. If a long-term criterion is met, a current long-term factor and the integrated normalized model error are applied to the table to determine a new long-term factor. The new long-term factor is multiplied by an activation time of the injector.

Description

EINLEITUNGINTRODUCTION

Die vorliegende Offenbarung betrifft Abgasanlagen für Verbrennungsmotoren und insbesondere Abgassysteme mit eines adaptiven selektiven katalytischen Reduktions-(SCR)-Systems zur Emissionssteuerung.The present disclosure relates to exhaust systems for internal combustion engines, and more particularly to exhaust systems having an adaptive selective catalytic reduction (SCR) emission control system.

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.The exhaust gas emitted by an internal combustion engine, particularly a diesel engine, is a heterogeneous mixture that contains gaseous emissions such as carbon monoxide ("CO"), unburned hydrocarbons ("HC") and nitrogen oxides ("NO x "), and condensed phase materials ( Liquids and solids) containing particles ("PM"). Catalyst compositions, typically disposed on catalyst carriers or substrates, are provided in an engine exhaust system as part of an aftertreatment system to convert some or all of these exhaust constituents into non-regulated exhaust gas components.

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 und andere Reduktionsmittel 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 NOx-Umwandlungseffizienz verringert.Exhaust treatment systems typically include selective catalytic reduction (SCR) devices. A SCR device includes to reduce a disposed thereon SCR catalyst, the amount of NO x in the exhaust gas a substrate. The typical exhaust gas treatment system also includes a reducing agent supply system that a reducing agent such as ammonia (NH3), urea (CO (NH2) 2 and injecting other reducing agents. The SCR device uses NH3 for the reduction of NO x. For example, when the appropriate amount of NH3 under the appropriate conditions is supplied to the SCR device, the NH3 However, when the reduction reaction rate is too slow or if excess ammonia in the exhaust gas is present to react with the NO x in the presence of the SCR catalyst to reduce NO x emissions., For example, if ammonia is present in the exhaust gas, the NO x conversion efficiency is lowered.

KURZDARSTELLUNGSUMMARY

Ein Emissionssteuerungssystem gemäß einer nicht einschränkenden Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung behandelt die Abgase eines Verbrennungsmotors. Das System beinhaltet eine selektive katalytische Reduktions-(SCR)-Vorrichtung, die zur Reduzierung von Emissionen geeignet ist, einen Reduktionsmittel-Injektor, der zum Einspritzen eines Reduktionsmittels in die SCR-Vorrichtung geeignet ist, einen stromabwärtigen NOx-Sensor, der stromabwärts der SCR-Vorrichtung angeordnet ist, eine Steuerung, ein iteratives Modell und eine Nachschlagetabelle. Die Steuerung beinhaltet einen Prozessor und ein elektronischen Speichermedium. Das iterative Modell und die Nachschlagtabelle werden auf dem elektronischen Speichermedium gespeichert. Der Prozessor ist zum Ausführen einer kurz- und langfristigen adaptiven Steuerung durch Bestätigen von mindestens einem kurzfristigen Freigabekriterium konfiguriert. Nach der Bestätigung berechnet der Prozessor einen normalisierten chemischen Modellfehler unter Verwendung des iterativen Modells und eines stromabwärtigen NOx Signals, das vom stromabwärtigen NOx Sensor empfangen wird. Der Prozessor integriert dann den normierten chemischen Modellfehler, um einen integrierten normierten chemischen Modellfehler zu erzeugen, und bestätigt, dass der integrierte normalisierte chemische Modellfehler einen Fehlerschwellenwert überschreitet. Der Prozessor kann dann zur langfristigen adaptiven Steuerung übergehen und bestätigt, dass mindestens ein Kriterium der langfristigen Anpassungsfähigkeit erfüllt ist. Ein aktueller langfristiger adaptiver Faktor und der integrierte normalisierte chemische Modellfehler werden dann auf die Nachschlagetabelle angewendet, um einen neuen langfristigen adaptiven Faktor zu bestimmen. Der neue langfristige adaptive Faktor wird mit einer Aktivierungszeit des Reduktionsmittel-Injektors multipliziert.An emission control system in accordance with a non-limiting embodiment of the present disclosure addresses the exhaust gases of an internal combustion engine. The system includes a selective catalytic reduction (SCR) apparatus which is suitable for reducing emissions, a reducing agent injector which is suitable for injecting a reducing agent into the SCR device, a downstream NOx sensor disposed downstream of the SCR device, a controller, an iterative model and a look-up table. The controller includes a processor and an electronic storage medium. The iterative model and the lookup table are stored on the electronic storage medium. The processor is configured to perform a short and long term adaptive control by confirming at least one short term release criteria. After confirmation, the processor computes a normalized chemical model error using the iterative model and a downstream NO x signal received from the downstream NO x sensor. The processor then integrates the normalized chemical model error to produce an integrated normalized chemical model error, and confirms that the integrated normalized chemical model error exceeds an error threshold. The processor may then transition to long-term adaptive control and confirm that at least one criterion of long-term adaptability is met. A current long term adaptive factor and the integrated normalized chemical model error are then applied to the lookup table to determine a new long term adaptive factor. The new long-term adaptive factor is multiplied by an activation time of the reducing agent injector.

Neben der vorstehenden Ausführungsform beinhaltet das Emissionssteuerungssystem einen stromaufwärtigen NOx Sensor, der stromaufwärts des Reduktionsmittel-Injektors und der SCR-Vorrichtung angeordnet ist, worin der Prozessor konfiguriert ist, um ein stromaufwärtiges NOx Signal vom stromaufwärtigen NOx Sensor zu empfangen, um den normierten chemischen Modellfehler zu berechnen.In addition to the above embodiment, the emission control system includes an upstream NOx sensor that is disposed upstream of the reductant injector and the SCR device, wherein the processor is configured to receive an upstream NO x signal from the upstream NOx sensor for the standardized to calculate chemical model error.

Alternativ oder ergänzend dazu ist der normierte chemische Modellfehler in der vorstehenden Ausführungsform mit der Differenz zwischen einem vom Modell vorhergesagten NOx Pegel aus dem iterativen Modell und einem tatsächlichen NOx Pegel aus dem stromabwärtigen NOx Signal verbunden.Alternatively or additionally, the normalized chemical model error in the above embodiment is related to the difference between a model predicted NO x level from the iterative model and an actual NO x level from the downstream NO x signal.

Alternativ oder ergänzend dazu wird der normierte chemische Modellfehler in der vorstehenden Ausführungsform nach Größe normiert.Alternatively or additionally, the normalized chemical model error in the above embodiment is normalized by size.

Alternativ oder ergänzend dazu beinhaltet in der vorhergehenden Ausführungsform das mindestens eine kurzfristige Freigabekriterium mindestens einen normierten Fehler, der größer als ein erster Schwellenwert ist, einen NOx-Gradienten, der kleiner als ein zweiter Schwellenwert ist, einen Reduktionsmittel-Verbraucher, der größer als ein dritter Schwellenwert ist, eine Temperatur, die größer als ein vierter Schwellenwert und kleiner als ein fünfter Schwellenwert ist, einen Temperaturgradienten, der kleiner als ein sechster Schwellenwert ist, eine Abweichung des Reduktionsmittel-Speicherniveaus, die kleiner als ein siebter Schwellenwert ist sowie einen Verbrennungsmodus.Alternatively or additionally included in the foregoing embodiment, the at least one short-term release criterion at least one normalized error which is greater than a first threshold, a NO x gradient which is smaller than a second threshold, a reducing agent consumers, a greater than third threshold, a temperature greater than a fourth threshold and less than a fifth threshold, a temperature gradient that is less than a sixth threshold, a deviation of the reducing agent storage level that is less than one seventh threshold and a combustion mode.

Alternativ oder ergänzend dazu beinhaltet in der vorhergehenden Ausführungsform das mindestens eine langfristige Aktivierungskriterium mindestens einen der normierten Fehler, der größer als ein achter Schwellenwert ist, wobei der NOx-Gradient kleiner als ein neunter Schwellenwert ist, das verbrauchte Reduktionsmittel größer als ein zehnter Schwellenwert ist, die Temperatur größer als ein elfter Schwellenwert und kleiner als ein zwölfter Schwellenwert ist, der Temperaturgradient kleiner als ein dreizehnter Schwellenwert ist, die Reduktionsmittel-Speicherabweichung kleiner als ein vierzehnter Schwellenwert ist sowie den Verbrennungsmodus.Alternatively or additionally, the at least one long-term activation criteria included in the foregoing embodiment, at least one of the normalized error is larger than an eighth threshold value, the NO x gradient is smaller than a ninth threshold value, the consumed reducing agent is larger than a tenth threshold value wherein the temperature is greater than an eleventh threshold and less than a twelfth threshold, the temperature gradient is less than a thirteenth threshold, the reductant storage deviation is less than a fourteenth threshold, and the combustion mode.

Alternativ oder ergänzend dazu ist in der vorstehenden Ausführungsform das mindestens eine kurzfristige Freigabekriterium unabhängig von dem mindestens einen langfristigen Freigabekriterium.Alternatively or additionally, in the above embodiment, the at least one short-term release criterion is independent of the at least one long-term release criterion.

Ein Emissionssteuerungssystem zur Behandlung des Abgases eines Verbrennungsmotors gemäß einer weiteren nicht einschränkenden Ausführungsform beinhaltet eine selektive katalytische Reduktions-(SCR)-Vorrichtung, einen ersten NOx-Sensor und eine Steuerung. Die Steuerung ist konfiguriert, um eine kurz- und langfristige adaptive Steuerung durchzuführen, indem sie eine erste NOx-Messung des ersten NOx-Sensors mit einem vorhergesagten NOx-Wert vergleicht, der zumindest teilweise auf einem chemischen Ausgangsmodell basiert. Als Reaktion auf die Erfüllung kurzfristiger Aktivierungskriterien berechnet die Steuerung einen normierten chemischen Modellfehler, integriert den normierten chemischen Modellfehler und berechnet einen neuen langfristigen adaptiven Faktor, wenn der integrierte normierte chemische Modellfehler einen Schwellenwert überschreitet.An emission control system for treating the exhaust gas of an internal combustion engine according to a further non-limiting embodiment includes a selective catalytic reduction (SCR) device, a first NO x sensor and a controller. The controller is configured to perform short and long term adaptive control by comparing a first NO x measurement of the first NO x sensor with a predicted NO x value based at least in part on an initial chemical model. In response to meeting short-term activation criteria, the controller calculates a normalized chemical model error, integrates the normalized chemical model error, and calculates a new long-term adaptive factor when the integrated normalized chemical model error exceeds a threshold.

Neben der vorhergehenden Ausführungsform beinhaltet das Emissionssteuerungssystem eine Nachschlagetabelle, die in der Steuerung gespeichert und konfiguriert ist, um einen aktuellen langfristigen adaptiven Faktor mit dem integrierten normierten chemischen Modellfehler zu vergleichen, um den neuen langfristigen adaptiven Faktor zu berechnen.In addition to the previous embodiment, the emissions control system includes a look-up table stored in the controller and configured to compare a current long-term adaptive factor with the integrated normalized chemical model error to calculate the new long-term adaptive factor.

Alternativ oder ergänzend dazu ist in der vorhergehenden Ausführungsform der normierte chemische Modellfehler gleich einem Delta zwischen der ersten NOx-Messung und einem vorhergesagten NOx-Wert basierend auf dem ursprünglichen chemischen Modell, und basierend auf der Größe normiert.Alternatively or additionally, in the previous embodiment, the normalized chemical model error is normalized to a delta between the first NO x measurement and a predicted NO x value based on the original chemical model, and normalized based on size.

Alternativ oder ergänzend dazu befindet sich in der vorhergehenden Ausführungsform der erste NOx-Sensor stromabwärts von der SCR-Vorrichtung.Alternatively or in addition, located in the preceding embodiment, the first NO x sensor downstream of the SCR device.

Alternativ oder ergänzend dazu beinhaltet das Emissionssteuerungssystem in der vorhergehenden Ausführungsform einen zweiten NOx-Sensor, worin der normierte chemische Modellfehler auf dem chemischen Ausgangsmodell, der ersten NOx-Messung und einer stromaufwärts gerichteten NOx-Messung vom zweiten NOx-Sensor, der stromaufwärts von der SCR-Vorrichtung angeordnet ist, basiert und worin der erste NOx-Sensor stromabwärts von der SCR-Vorrichtung angeordnet ist.Alternatively or additionally, the emissions control system includes a second NO x sensor in the previous embodiment wherein the normalized chemical model error on the chemical output model, the first NO x measurement and an upstream NOx measurement from the second NOx sensor, which is positioned upstream of the SCR device, based and wherein the first NO x sensor downstream of the SCR device disposed.

Alternativ oder ergänzend dazu beinhaltet das Emissionssteuerungssystem in der vorhergehenden Ausführungsform einen Temperatursensor, der zum Senden einer Temperaturmessung an die Steuerung konfiguriert ist, worin das chemische Ausgangsmodell von der Steuerung erzeugt wird und zumindest basierend auf der Temperaturmessung, der stromaufwärtigen NOx-Messung und der ersten NOx-Messung erfolgt.Alternatively or additionally, in the previous embodiment, the emissions control system includes a temperature sensor configured to send a temperature measurement to the controller, wherein the chemical output model is generated by the controller and based at least on the temperature measurement, the upstream NO x measurement, and the first NO x measurement takes place.

Alternativ oder ergänzend dazu ist in der vorstehenden Ausführungsform das Aktivierungskriterium ein kurzfristiges Aktivierungskriterium.Alternatively or additionally, in the above embodiment, the activation criterion is a short-term activation criterion.

Alternativ oder ergänzend dazu beinhaltet in der vorhergehenden Ausführungsform das kurzfristige Freigabekriterium mindestens einen normierten Fehler, der größer als ein erster Schwellenwert ist, einen NOx-Gradienten, der kleiner als ein zweiter Schwellenwert ist, einen Reduktionsmittel-Verbraucher, der größer als ein dritter Schwellenwert ist, eine Temperatur, die größer als ein vierter Schwellenwert und kleiner als ein fünfter Schwellenwert ist, einen Temperaturgradienten, der kleiner als ein sechster Schwellenwert ist, eine Abweichung des Reduktionsmittel-Speicherniveaus, die kleiner als ein siebter Schwellenwert ist sowie einen Verbrennungsmodus.Alternatively or additionally, the short-term release criterion included in the preceding embodiment, at least a normalized error which is greater than a first threshold value, a NO x gradient which is smaller than a second threshold, a reducing agent consumer which is greater than a third threshold value , a temperature that is greater than a fourth threshold and less than a fifth threshold, a temperature gradient that is less than a sixth threshold, a deviation of the reductant storage level that is less than a seventh threshold, and a combustion mode.

Alternativ oder ergänzend dazu wird in der vorhergehenden Ausführungsform die langfristige adaptive Faktorbestimmung durchgeführt, wenn ein langfristiges adaptives Freigabekriterium erfüllt ist.Alternatively or additionally, in the previous embodiment, the long-term adaptive factor determination is performed when a long-term adaptive enabling criterion is met.

In der Alternative oder ergänzend dazu sind in der vorhergehenden Ausführungsform die Kriterien der langfristigen Anpassungsfähigkeit unabhängig von den Kriterien der kurzfristigen Befähigung.In the alternative or in addition, in the previous embodiment, the criteria of long-term adaptability are independent of the short-term capability criteria.

Alternativ oder ergänzend dazu beinhaltet in der vorhergehenden Ausführungsform das Kriterium der langfristigen Anpassungsfähigkeit mindestens einen der normierten Fehler, der größer als ein achter Schwellenwert ist, wobei der NOx-Gradient kleiner als ein neunter Schwellenwert ist, das verbrauchte Reduktionsmittel größer als ein zehnter Schwellenwert ist, die Temperatur größer als ein elfter Schwellenwert und kleiner als ein zwölfter Schwellenwert ist, der Temperaturgradient kleiner als ein dreizehnter Schwellenwert ist, die Reduktionsmittel-Speicherabweichung kleiner als ein vierzehnter Schwellenwert ist sowie den Verbrennungsmodus.Alternatively or additionally, the criterion of long-term adaptability includes in the previous embodiment, at least one of the normalized error is larger than an eighth threshold value, the NO x gradient smaller than a ninth threshold value, the consumed reducing agent is larger than a tenth threshold value if the temperature is greater than an eleventh threshold and less than a twelfth threshold, the temperature gradient is less than a thirteenth threshold, the reductant Memory deviation is less than a fourteenth threshold and the combustion mode.

Alternativ oder ergänzend dazu ist in der vorhergehenden Ausführungsform der achte Schwellenwert größer als der erste Schwellenwert.Alternatively or additionally, in the previous embodiment, the eighth threshold is greater than the first threshold.

Alternativ oder ergänzend dazu beinhaltet das Emissionssteuerungssystem in der vorhergehenden Ausführungsform einen Reduktionsmittel-Injektor, worin der neue langfristige adaptive Faktor im Allgemeinen mit einer Aktivierungszeit des Reduktionsmittel-Injektors beaufschlagt wird.Alternatively or additionally, the emission control system in the previous embodiment includes a reductant injector, wherein the new long-term adaptive factor is generally applied with an activation time of the reductant injector.

Die oben genannten Eigenschaften und Vorteile sowie anderen Eigenschaften und Funktionen der Offenbarung gehen aus der folgenden ausführlichen Beschreibung in Verbindung mit den zugehörigen Zeichnungen ohne Weiteres hervor.The above features and advantages as well as other features and functions of the disclosure will become more readily apparent from the following detailed description when taken in conjunction with the accompanying drawings.

Figurenlistelist of figures

Andere Eigenschaften, Vorteile und Details erscheinen, nur exemplarisch, in der folgenden ausführlichen Beschreibung der ausführlichen Beschreibung, welche sich auf die folgenden Zeichnungen bezieht:

  • 1 ist ein Schema eines Kraftfahrzeugs mit einem Verbrennungsmotor und einem Abgassystem gemäß einer oder mehreren Ausführungsformen;
  • 2 ist ein Schema des Abgassystems einschließlich eines Emissionssteuerungssystems;
  • 3 ist ein Schema einer SCR-Vorrichtung der Emissionssteuerung;
  • 4 ist eine Nachschlagetabelle, die in einer Steuerung der SCR-Vorrichtung als Teil eines langfristigen adaptiven (LTA) Steuerungsmerkmals gespeichert und von dieser angewandt wird; und
  • 5 ist ein Flussdiagramm eines Verfahrens für die adaptive SCR-Steuerung und den langfristigen adaptiven (LTA) Eintrag.
Other features, advantages and details appear, by way of example only, in the following detailed description of the detailed description, which refers to the following drawings:
  • 1 FIG. 12 is a schematic of a motor vehicle having an internal combustion engine and an exhaust system according to one or more embodiments; FIG.
  • 2 Figure 11 is a schematic of the exhaust system including an emissions control system;
  • 3 Fig. 10 is a schematic of an emission control SCR device;
  • 4 FIG. 12 is a look-up table stored in and used by a controller of the SCR device as part of a long-term adaptive control (LTA) control feature; FIG. and
  • 5 Figure 4 is a flowchart of a method for adaptive SCR control and long-term adaptive (LTA) entry.

AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNGDETAILED DESCRIPTION

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.The following description is merely exemplary in nature and is not intended to limit the present disclosure in its applications or uses. It should be understood that in the drawings, like reference characters designate like or corresponding parts and features. The term "module" as used herein refers to a processing circuit that includes an application specific integrated circuit (ASIC), an electronic circuit, a processor (shared, dedicated or grouped) and a memory containing one or more software or firmware programs combinational logic circuit and / or other suitable components that can provide the described functionality.

Ein Kraftfahrzeug gemäß einem Aspekt einer exemplarischen Ausführungsform ist allgemein bei 20 in 1 angegeben. Das Kraftfahrzeug 20 ist in Form eines Kleinlastwagens dargestellt. Es ist selbstverständlich, dass das Kraftfahrzeug 20 verschiedene Formen annehmen kann, einschließlich Automobilen, kommerziellen Transportmitteln, Schiffen und dergleichen. Das Kraftfahrzeug 20 beinhaltet eine Karosserie 22 mit einem Fahrgastraum 24, einem Fahrgastraum 26 und einer Ladefläche 28.A motor vehicle according to one aspect of an exemplary embodiment is generally at 20 in FIG 1 specified. The car 20 is shown in the form of a small truck. It goes without saying that the motor vehicle 20 take various forms, including automobiles, commercial transport, ships and the like. The car 20 includes a bodywork 22 with a passenger compartment 24 , a passenger compartment 26 and a cargo area 28 ,

Ein Verbrennungsmotor (ICE) System 30 des Kraftfahrzeugs 20 kann einen Verbrennungsmotor 32, ein Abgassystem 34 und eine Steuerung 36 beinhalten. Der Motorraum 24 kann im Allgemeinen den Verbrennungsmotor 32 aufnehmen. Beispiele für Verbrennungsmotoren 32 sind unter anderem ein Dieselmotor, ein Benzin- oder Heptanmotor und weitere.An internal combustion engine (ICE) system 30 of the motor vehicle 20 can an internal combustion engine 32 , an exhaust system 34 and a controller 36 include. The engine compartment 24 In general, the internal combustion engine 32 take up. Examples of internal combustion engines 32 include a diesel engine, a gasoline or heptane engine and others.

Der Motor 32 des ICE-Systems 30 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 30 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 das ICE-System 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 30 gilt.The motor 32 of the ICE system 30 may include a plurality of crankshaft mounted reciprocating pistons that may be operably attached to a drive system, such as a vehicle drive system, to drive a vehicle (eg, to deliver tractive torque to the drive system). For example, the ICE system 30 any type of engine configuration or application, including various vehicle applications (eg, automotive, marine, and the like), as well as various non-vehicle applications (eg, pumps, generators, and the like). While the ICE system may be described in a vehicle-related context (eg, torque-generating), other non-vehicle related applications are within the scope of this disclosure. Therefore, when referring to a vehicle, this disclosure should be construed as covering any application of an ICE system 30 applies.

Darüber hinaus kann das ICE-System 30 im Allgemeinen jede Vorrichtung darstellen, die in der Lage ist, einen Abgasstrom zu erzeugen, der im Allgemeinen durch das Abgassystem 34 geleitet und behandelt wird. Das Abgas kann chemische Spezies oder Gemische aus chemischen Spezies beinhalten; in gasförmiger, flüssiger oder fester Form, die einer Behandlung bedürfen. In einem Beispiel kann das Abgas im Allgemeinen gasförmige (z. B. NOx, O2), kohlenstoffhaltige und/oder partikuläre Spezies beinhalten. Ein Abgasstrom kann 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 versteht sich außerdem, dass die hierin offenbarten Ausführungsformen zur Behandlung von Ableitungsströmen anwendbar sein können, die keine kohlenstoffhaltigen und/oder partikulären Spezies umfassen. Abgaspartikel sind im Allgemeinen kohlenstoffhaltiger Ruß und andere feste und/oder flüssige kohlenstoffhaltige Spezies, die für die Abgase von Verbrennungsmotoren relevant sind oder sich innerhalb des Abgassystems 34 bilden.In addition, the ICE system 30 in general, represent any device capable of producing an exhaust gas flow generally through the exhaust system 34 is directed and treated. The exhaust gas may include chemical species or mixtures of chemical species; in gaseous, liquid or solid form requiring treatment. In one example, the exhaust gas may generally include gaseous (eg, NO x , O 2 ), carbonaceous, and / or particulate species. An exhaust gas stream may be a mixture of one or more NO x species, one or more liquid hydrocarbon species, and one or more solid-particle species (eg, ashes). It is also to be understood that the embodiments disclosed herein may be applicable to the treatment of effluent streams that do not include carbonaceous and / or particulate species. Exhaust particles are generally carbonaceous soot and other solid and / or liquid carbonaceous species that are relevant to the exhaust gases of internal combustion engines or within the exhaust system 34 form.

Unter Bezugnahme auf 2 kann das Abgassystem 34 des ICE-Systems 30 mindestens einen Teil der Steuerung 36, eine Abgasleitung 38 (d. h. Abgaskrümmer und - rohr) und ein Emissionssteuerungssystem 40 beinhalten. Die Abgasleitung erstreckt sich im Allgemeinen über und ist in Fluidverbindung mit dem Verbrennungsmotor 32 und einem Endrohr 42 der Abgasleitung 38, das am Heck der Fahrzeugkarosserie 22 angeordnet sein kann. Das Emissionssteuerungssystem 40 ist fluidisch mit der Abgasleitung 38 verbunden, sodass das durch die Leitung 38 strömende Abgas (siehe Pfeile 44) vom Emissionssteuerungssystem 40 behandelt wird, um die Emissionen zu reduzieren, bevor es durch das Endrohr 42 in die Umgebung abgegeben wird. Das Emissionssteuerungssystem 40 ermöglicht auch die Steuerung und Überwachung der Speicherung von einem oder mehreren Stickoxiden (NOx) und/oder Behandlungsmaterialien, um die durch den Verbrennungsmotor 32 erzeugten Abgasemissionen zu steuern.With reference to 2 can the exhaust system 34 of the ICE system 30 at least part of the controller 36 , an exhaust pipe 38 (ie, exhaust manifold and pipe) and an emissions control system 40 include. The exhaust conduit generally extends above and in fluid communication with the internal combustion engine 32 and a tailpipe 42 the exhaust pipe 38 at the rear of the vehicle body 22 can be arranged. The emissions control system 40 is fluid with the exhaust pipe 38 connected, so that through the line 38 flowing exhaust gas (see arrows 44 ) from the emissions control system 40 is treated to reduce emissions before passing through the tailpipe 42 is discharged into the environment. The emissions control system 40 also allows the control and monitoring of the storage of one or more nitrogen oxides (NO x ) and / or treatment materials by the internal combustion engine 32 control exhaust emissions generated.

Das Emissionssteuerungssystem 40 kann eine Oxidationskatalysator-(OC)-Vorrichtung 46, eine selektive katalytische Reduktions-(SCR)-Anordnung 48, Partikelfiltervorrichtungen (nicht dargestellt) und andere Abgasbehandlungsvorrichtungen beinhalten. Die SCR-Anordnung 48 kann stromabwärts von der OC-Vorrichtung 46 in Bezug auf die Abgasleitung 38 angeordnet werden.The emissions control system 40 may include an oxidation catalyst (OC) device 46, a selective catalytic reduction (SCR) device 48, particulate filter devices (not shown), and other exhaust treatment devices. The SCR arrangement 48 may be downstream of the OC device 46 in relation to the exhaust pipe 38 to be ordered.

Die OC-Vorrichtung 46 des Emissionssteuerungssystems 40 kann eine von verschiedenen Durchfluss-, Oxidationskatalysator-Vorrichtungen sein, die in der Technik bekannt sind. Die OC-Vorrichtung 46 kann ein durchströmbares Metall- oder Keramikmonolithsubstrat 50 beinhalten. Das Substrat 50 kann in einem Edelstahlkanister oder -gehäuse verpackt sein, der oder das über einen Einlass und einen Auslass in Fluidverbindung mit der Abgasleitung 38 verfügt. Das Substrat 50 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 46 ist für die Behandlung von unverbranntem gasförmigem und nicht-flüchtigem HC und CO nützlich, die oxidieren, um Kohlendioxid und Wasser auszubilden. Eine Washcoat-Schicht beinhaltet eine in der Zusammensetzung unterschiedliche Materialschicht, die auf der Oberfläche des monolithischen Substrats 50 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.The OC device 46 the emissions control system 40 may be one of various flow through oxidation catalyst devices known in the art. The OC device 46 may be a flow-through metal or ceramic monolith substrate 50 include. The substrate 50 may be packaged in a stainless steel canister or housing, via an inlet and an outlet in fluid communication with the exhaust conduit 38 features. The substrate 50 may include an oxidation catalyst compound disposed thereon. The oxidation catalyst compound may be applied as a washcoat and may contain platinum group metals such as platinum (Pt), palladium (Pd), rhodium (Rh) or other suitable metal oxide catalysts and combinations thereof. The OC device 46 is useful for the treatment of unburned gaseous and non-volatile HC and CO that oxidize to form carbon dioxide and water. A washcoat layer includes a compositionally different layer of material disposed on the surface of the monolithic substrate 50 or an underlying washcoat layer is arranged. A catalyst may include one or more washcoat layers, and each washcoat layer may have unique chemical catalytic functions.

Die SCR-Anordnung 48 des Emissionssteuerungssystems 40 kann so angepasst werden, dass sie das von der OC-Vorrichtung 46 behandelte und/oder vom Verbrennungsmotor 32 ausgehende Abgas 44 aufnimmt und die Stickoxidbestandteile (NOx) im Abgas 44 reduziert. NOx-Bestandteile können NyOx Spezies beinhalten, worin y>0 und x>0 ist. Nichteinschränkende Beispiele von NOx können NO, NO2, N2O, N2O2, N2O3, N2O4, und N2O5 beinhalten. Insbesondere kann die SCR-Anordnung 48 NOx in zweiatomigen Stickstoff (N2) und Wasser umwandeln.The SCR arrangement 48 the emissions control system 40 can be customized to fit that of the OC device 46 treated and / or from the internal combustion engine 32 outgoing exhaust 44 absorbs and the nitrogen oxide (NO x ) in the exhaust gas 44 reduced. NO x components may include N y O x species where y> 0 and x> 0. Non-limiting examples of NO x may include NO, NO 2 , N 2 O, N 2 O 2 , N 2 O 3 , N 2 O 4 , and N 2 O 5 . In particular, the SCR arrangement 48 Convert NO x to diatomic nitrogen (N 2 ) and water.

Die SCR-Anordnung 48 kann mindestens einen Teil der Steuerung 36, eine SCR-Vorrichtung oder einen Kanister 52, einen stromaufwärtigen NOx-Sensor 54, einen stromabwärtigen NOx-Sensor 56, mindestens einen Temperatursensor 58, mindestens einen Drucksensor 60, einen Reduktionsmittel-Injektor 62 und eine Reduktionsmittel-Versorgungsquelle 64 beinhalten. Die SCR-Vorrichtung 52 ist in Fluidverbindung mit der Abgasleitung 44 zur Behandlung des Abgases 44. Der NOx-Sensor 54 kann stromaufwärts von der SCR-Vorrichtung 52 und stromabwärts von der OC-Vorrichtung 46 angeordnet sein, um NOx Bestandteile im Abgas 44 zu messen, bevor das Abgas in die SCR-Vorrichtung 52 eintritt. Der NOx-Sensor 56 kann stromabwärts von der SCR-Vorrichtung 52 angeordnet sein, um NOx Bestandteile im Abgas 44 zu messen, nachdem das Abgas in die SCR-Vorrichtung 52 eingetreten ist. Der Temperatursensor 58 kann stromaufwärts von der SCR-Vorrichtung 52 und stromabwärts vom Reduktionsmittel-Injektor 62 zum Messen der Abgastemperatur angeordnet sein. Obwohl die SCR-Vorrichtung 52 stromabwärts von der OC-Vorrichtung 46 dargestellt ist, ist zu beachten, dass die SCR-Vorrichtung 52 stromaufwärts von der OC-Vorrichtung 46 angeordnet sein kann.The SCR arrangement 48 can be at least part of the controller 36 , an SCR device or a canister 52 , An upstream NOx sensor 54, a downstream NOx sensor 56, at least one temperature sensor 58 , at least one pressure sensor 60 , a reducing agent injector 62 and a reductant supply source 64 include. The SCR device 52 is in fluid communication with the exhaust pipe 44 for the treatment of the exhaust gas 44 , The NOx sensor 54 may be located upstream of the SCR device 52 and downstream of the OC device 46 be arranged to eliminate NO x components in the exhaust 44 before measuring the exhaust gas into the SCR device 52 entry. The NOx sensor 56 may be located downstream of the SCR device 52 be arranged to eliminate NO x components in the exhaust 44 after measuring the exhaust gas into the SCR device 52 occurred. The temperature sensor 58 may be upstream of the SCR device 52 and downstream of the reductant injector 62 be arranged for measuring the exhaust gas temperature. Although the SCR device 52 downstream of the OC device 46 It should be noted that the SCR device 52 upstream of the OC device 46 can be arranged.

Der mindestens eine Drucksensor 60 (z. B. Differenzdrucksensor) kann zum Ermitteln der Druckdifferenz über die SCR-Vorrichtung 52 angepasst werden. Obwohl ein einzelner Differenzialdrucksensor 60 veranschaulicht ist, versteht es sich, dass eine Vielzahl an Drucksensoren verwendet werden können, um die Druckdifferenz der SCR-Vorrichtung 52 zu ermitteln. So kann beispielsweise ein erster Drucksensor am Einlass der SCR-Vorrichtung 52 angeordnet sein, und ein zweiter Drucksensor kann am Auslass der SCR-Vorrichtung 52 angeordnet sein. Dementsprechend kann die Differenz zwischen dem durch den zweiten Drucksensor erfassten Druck und dem durch den ersten Drucksensor erfassten Druck die Druckdifferenz über den SCR 52 anzeigen. Es sollte beachtet werden, dass in anderen Beispielen die Sensoren andere, zusätzliche oder weniger Sensoren als die beschriebenen Sensoren 54, 56, 58, 60 beinhalten können.The at least one pressure sensor 60 (eg, differential pressure sensor) may be used to determine the pressure differential across the SCR device 52 be adjusted. Although a single differential pressure sensor 60 It should be understood that a variety of pressure sensors may be used to determine the pressure differential of the SCR device 52 to investigate. For example, a first pressure sensor may be located at the inlet of the SCR device 52 may be arranged, and a second pressure sensor may at the outlet of the SCR device 52 be arranged. Accordingly, the difference between the pressure detected by the second pressure sensor and the pressure detected by the first pressure sensor may be the pressure difference across the SCR 52 Show. It should be noted that in other examples, the sensors have different, additional or fewer sensors than the sensors described 54 . 56 . 58 . 60 may include.

Der Reduktionsmittel-Injektor 62 der SCR-Anordnung 48 kann im Allgemeinen an der Abgasleitung 38 stromaufwärts der SCR-Vorrichtung 52 (d. h. zwischen dem stromaufwärtigen NOx-Sensor 54 und dem Temperatursensor 58) montiert und so konfiguriert werden, dass er eine kontrollierte Menge eines Reduktionsmittels 66 in den Abgasstrom 44 verteilt. Das Reduktionsmittel 66 wird von der Reduktionsquelle 64 gespeichert und dem Injektor 62 zugeführt und kann in Form eines Gases, einer Flüssigkeit oder einer wässrigen Lösung (z. B. wässrige Harnstofflösung) vorliegen. Das Reduktionsmittel 66 kann mit Luft in den Injektor 62 gemischt werden, um die Dispersion des eingespritzten Sprays zu unterstützen. Die SCR-Vorrichtung 52 kann das Reduktionsmittel 66 verwenden, beispielsweise Ammoniak (NH3), um das NOx zu reduzieren.The reducing agent injector 62 the SCR arrangement 48 can generally be on the exhaust pipe 38 upstream of the SCR device 52 (ie, between the upstream NOx sensor 54 and the temperature sensor 58 ) and configured to provide a controlled amount of a reductant 66 in the exhaust stream 44 distributed. The reducing agent 66 becomes from the reduction source 64 stored and the injector 62 and may be in the form of a gas, a liquid or an aqueous solution (eg aqueous urea solution). The reducing agent 66 can with air in the injector 62 be mixed to assist the dispersion of the injected spray. The SCR device 52 can the reducing agent 66 use, for example, ammonia (NH 3 ) to reduce the NO x .

Die SCR-Vorrichtung 52 der SCR-Anordnung 48 kann ein Substrat 68 beinhalten. Das Substrat 68 kann im Allgemeinen ein Partikelfilter (PF) sein, wie beispielsweise ein Dieselpartikelfilter (DPF), der mit einem SCR-Katalysator beschichtet ist und dazu geeignet ist, Kohlenstoff und andere Partikel aus dem Abgas 44 zu filtern oder abzufangen. Das Substrat 68 beinhaltet im Allgemeinen einen Einlass und einen Auslass in Fluidverbindung mit der Abgasleitung 38. In einem weiteren Beispiel kann das Substrat ein Durchfluss-Monolith-Substrat sein, das im Allgemeinen aus Keramik bestehen kann. Weitere Beispiele für Substrate 68 können gewickelte oder gepackte Faserfilter, offenzellige Schäume, gesinterte Metallfasern und andere sein. Das Emissionssteuerungssystem 40 kann auch einen Regenerationsprozess durchführen, der das Substrat 68 durch Abbrennen der in dem Filtersubstrat eingefangenen Partikel regeneriert.The SCR device 52 the SCR arrangement 48 can be a substrate 68 include. The substrate 68 may generally be a particulate filter (PF), such as a diesel particulate filter (DPF), coated with an SCR catalyst and capable of absorbing carbon and other particulates from the exhaust gas 44 to filter or intercept. The substrate 68 generally includes an inlet and an outlet in fluid communication with the exhaust conduit 38 , In another example, the substrate may be a flow through monolith substrate, which may generally be ceramic. Further examples of substrates 68 may be wound or packed fiber filters, open-celled foams, sintered metal fibers, and others. The emissions control system 40 can also perform a regeneration process involving the substrate 68 by regenerating the particles trapped in the filter substrate.

Der katalysatorhaltige Washcoat, der auf dem Substrat 68 angeordnet ist (d. h. einen Durchfluss durch den Katalysator oder einen Wandströmungsfilter), kann NOx Bestandteile im Abgas 44 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 44 in Gegenwart von NH3 umzuwandeln. In einem oder mehreren Beispielen kann ein Turbulator (d. h. ein Mischer, nicht dargestellt) auch in der Abgasleitung 38 in unmittelbarer Nähe zum Injektor 62 und/oder der SCR-Vorrichtung 52 angeordnet sein, um weiter ein gründliches Mischen des Reduktionsmittels 66 mit dem Abgas 44 und/oder die gleichmäßige Verteilung in der gesamten SCR-Vorrichtung 52 zu unterstützen. Es versteht sich, dass die Katalysatorzusammensetzungen für die SCR-Funktion und die NH3-Oxidationsfunktion in diskreten Washcoat-Schichten auf dem Substrat 68 vorliegen können oder alternativ die Zusammensetzungen für die SCR- und NH3-Oxidationsfunktionen in diskreten Längszonen auf dem Substrat 68 vorliegen können.The catalyst-containing washcoat, which is on the substrate 68 is arranged (ie, a flow through the catalyst or a wall flow filter), NO x components in the exhaust gas 44 to reduce. The catalyst-containing washcoat may contain a zeolite and one or more base metal components such as iron (Fe), cobalt (Co), copper (Cu), or vanadium (V), which may work efficiently to remove NOx constituents of the exhaust gas 44 in the presence of NH 3 . In one or more examples, a turbulator (ie, a mixer, not shown) may also be located in the exhaust conduit 38 in close proximity to the injector 62 and / or the SCR device 52 be arranged to continue thorough mixing of the reducing agent 66 with the exhaust 44 and / or even distribution throughout the SCR device 52 to support. It is understood that the catalyst compositions for the SCR function and the NH3 oxidation function in discrete washcoat layers on the substrate 68 or, alternatively, the compositions for the SCR and NH 3 oxidation functions in discrete longitudinal zones on the substrate 68 may be present.

Der Körper des Substrats 68 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 beinhaltet, 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 Körper des Substrats 68 kann aus einem Material ausgebildet sein, das den Temperaturen und der chemischen Umgebung, die mit dem Abgas 44 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 68 kann zum Beispiel ein nichtsulfatierendes TiO2 Material umfassen. Der Körper des Substrats 68 kann eine PF-Vorrichtung sein, wie nachfolgend erläutert wird.The body of the substrate 68 For example, a ceramic brick, plate structure, or any other suitable structure, such as a monolithic honeycomb structure that includes several hundred to several thousand parallel flow cells per square inch, although other configurations are suitable. Each of the flow cells can be defined by a wall surface on which the SCR catalyst composition can be applied by a washcoat process. The body of the substrate 68 may be formed of a material that matches the temperatures and the chemical environment associated with the exhaust gas 44 connected, can withstand. Some specific examples of materials that may be used include ceramics such as extruded cordierite, α-alumina, silicon carbide, silicon nitride, zirconia, mullite, spodumene, alumina-silica-magnesia, zirconium silicate, sillimanite, petalite, or a heat and corrosion resistant Metal, like titanium or stainless steel. The substrate 68 For example, it may comprise a non-sulphating TiO 2 material. The body of the substrate 68 may be a PF device, as explained below.

Die SCR-Katalysatorzusammensetzung ist im Allgemeinen ein poröses Material mit großer Oberfläche, das effizient arbeiten kann, um NOx Bestandteile im Abgas 44 bei Vorhandensein eines Reduktionsmittels 66 (z. B. Ammoniak) umzuwandeln. 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. Der Zeolith kann Chabazit oder SSZ umfassen. Geeignete SCR-Katalysatorzusammensetzungen können eine hohe thermische Strukturstabilität aufweisen, insbesondere wenn sie im Tandem mit dem Substrat 68 als eine Partikelfilter (PF)-Vorrichtung verwendet werden oder wenn sie in die nachstehend beschriebenen SCRF-Vorrichtungen integriert werden, die mithilfe von Hochtemperatur-Rußverbrennungsverfahren regeneriert werden.The SCR catalyst composition is generally a porous material with a large surface area which can operate efficiently to NO x components in the exhaust gas 44 in the presence of a reducing agent 66 (eg, ammonia). In some embodiments, the zeolite may be a β-zeolite, a Y-zeolite, a ZM5 zeolite, or any other crystalline zeolite structure, such as a chabazite or a USY (ultrastable Y-type) zeolite. The zeolite may include chabazite or SSZ. Suitable SCR catalyst compositions may have high thermal structure stability, especially when in tandem with the substrate 68 are used as a particulate filter (PF) device or when they are integrated into the SCRF devices described below that are regenerated using high temperature soot combustion methods.

Die SCR-Katalysatorzusammensetzung kann optional auch ein oder mehrere basische Metalloxide als Promotoren umfassen, 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.The SCR catalyst composition may optionally also comprise one or more basic metal oxides as promoters to further reduce SO 3 formation and improve the service life of the catalyst To extend the catalyst. The one or more basic metal oxides, in some embodiments, may include WO 3 , Al 2 O 3 , and MoO 3 . In one embodiment, WO 3 , Al 2 O 3 , and MoO 3 may be used in combination with V 2 O 5 .

Der SCR-Katalysator (d. h. das Substrat 68) verwendet im Allgemeinen das Reduktionsmittel 66, um NOx-Spezies (z. B. NO und NO2) in unschädliche Bestandteile zu reduzieren. Diese Bestandteile beinhalten eine oder mehrere Spezies, die keine NOx Spezies, zweiatomigen Stickstoff (N2), stickstoffhaltige inerte Spezies oder Spezies, die als annehmbare Emissionen angesehen werden, sind. Das Reduktionsmittel 66 kann Ammoniak (NH3) sein, wie beispielsweise 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 66 jede Zusammensetzung sein, die in der Lage ist, sich bei Vorhandensein des Abgases 44 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) The SCR catalyst (ie the substrate 68 ) generally uses the reducing agent 66 to reduce NO x species (eg NO and NO 2 ) into innocuous components. These ingredients include one or more species that are not NO x species, diatomic nitrogen (N 2 ), nitrogen-containing inert species, or species that are considered acceptable emissions. The reducing agent 66 may be ammonia (NH 3 ), such as anhydrous ammonia or aqueous ammonia, or may be generated from a nitrogen and hydrogen rich substance such as urea (CO (NH 2 ) 2 ). Additionally or alternatively, the reducing agent 66 Any composition that is capable of reacting in the presence of the exhaust gas 44 and / or decompose heat or react to form ammonia. Equations (1) - (5) provide exemplary chemical reactions for NO x reduction with ammonia: 6NO + 4NH 3 → 5N 2 + 6H 2 O (1) 4NO + 4NH 3 + O 2 → 4N 2 + 6H 2 O (2) 6NO 2 + 8NH 3 → 7N 2 + 12H 2 O (3) 2NO 2 + 4NH 3 + O 2 → 3N 2 + 6H 2 O (4) NO + NO 2 + 2NH 3 → 2N 2 + 3H 2 O (5)

Es versteht sich, dass die Gleichungen (1) - (5) lediglich veranschaulichend sind und nicht dazu gedacht sind, die SCR-Vorrichtung 52 auf einen bestimmten NOx-Reduktionsmechanismus oder -mechanismen zu begrenzen, noch den Betrieb anderer Mechanismen auszuschließen. Die SCR-Vorrichtung 52 kann so konfiguriert sein, dass sie eine der oben genannten NOx-Reduktionsreaktionen, Kombinationen der Gleichungen (1) bis (5) NOx-Reduktionsreaktionen und andere NOx-Reduktionsreaktionen ausführt.It should be understood that equations (1) - (5) are merely illustrative and are not intended to be the SCR device 52 to limit a particular NO x reduction mechanism or mechanisms, nor to preclude the operation of other mechanisms. The SCR device 52 may be configured to perform one of the above NO x reduction reactions, combinations of equations (1) to (5), NO x reduction reactions, and other NO x reduction reactions.

Das Reduktionsmittel 66 kann mit Wasser verdünnt werden, wobei die Wärme (z. B. aus dem Abgas) das Wasser verdampft und Ammoniak wird der SCR-Vorrichtung 52 zugeführt. Nicht-Ammoniak-Reduktionsmittel können wie gewünscht als vollständige oder teilweise Alternative zu Ammoniak verwendet werden. Bei Implementierungen, bei denen das Reduktionsmittel 66 Harnstoff enthält, reagiert der Harnstoff mit dem Abgas 44, um Ammoniak zu erzeugen, das der SCR-Vorrichtung 52 zugeführt wird. Die nachfolgende Reaktion (6) stellt eine exemplarische chemische Reaktion der Ammoniakproduktion durch Harnstoffzersetzung bereit: CO(NH2)2+H2O→2NH3+CO2 (6) The reducing agent 66 can be diluted with water, where the heat (eg, from the exhaust) evaporates the water and ammonia becomes the SCR device 52 fed. Non-ammonia reductants may be used as desired as a complete or partial alternative to ammonia. In implementations where the reducing agent 66 Contains urea, the urea reacts with the exhaust gas 44 to produce ammonia, that of the SCR device 52 is supplied. The subsequent reaction ( 6 ) provides an exemplary chemical reaction of ammonia production by urea decomposition: CO (NH 2 ) 2 + H 2 O → 2NH 3 + CO 2 (6)

Es versteht sich, dass die Gleichung (6) lediglich veranschaulichend, und nicht dazu gedacht ist, die Zersetzung von Harnstoff oder eines anderen Reduktionsmittels 66 auf einen bestimmten einzigen Mechanismus zu beschränken und den Betrieb anderer Mechanismen auszuschließen.It is understood that equation (6) is illustrative only, and is not intended to, the decomposition of urea or other reducing agent 66 to a single mechanism and to exclude the operation of other mechanisms.

Das Substrat 68 (d. h. der SCR-Katalysator) kann das Reduktionsmittel 66 für das Zusammenwirken mit dem Abgas 44 speichern. Die SCR-Vorrichtung 52 weist eine Reduktionsmittelkapazität oder eine Menge an Reduktionsmittel oder einem Reduktionsmittel-Derivat auf, das gespeichert werden kann. Die Menge eines innerhalb einer SCR-Vorrichtung 52 gespeicherten Reduktionsmittels 66 im Verhältnis zur Kapazität des Substrats 68 der SCR-Vorrichtung kann als die „Reduktionsmittelbelastung“ der SCR-Vorrichtung bezeichnet werden und kann als eine prozentuale (%) Belastung (z. B. 90% Reduktionsmittelbelastung) angegeben werden. Während des Betriebs der SCR-Vorrichtung 52 wird eingespritztes Reduktionsmittel 66 in dem SCR-Katalysator des Substrats 68 gespeichert und während Reduktionsreaktionen mit unerwünschten NOx-Spezies verbraucht und muss kontinuierlich ergänzt werden. Die genaue Bestimmung der einzuspritzenden Menge des Reduktionsmittels 66 ist entscheidend, um die Abgasemissionen auf einem akzeptablen Niveau zu halten. Unzureichende Mengen an Reduktionsmittel 66 in der SCR-Vorrichtung 52 können zu unerwünschten NOx Spezies-Emissionen führen, die als NOx Durchbruch bezeichnet werden und aus dem Abgasauslassrohr 42 austreten können. Ein zu hoher Gehalt an Reduktionsmittel 66, das in die SCR-Vorrichtung 52 eingespritzt wird, kann dazu führen, dass unerwünschte Mengen an Reduktionsmittel 66 durch die SCR-Vorrichtung 52 nicht umgesetzt werden oder die SCR-Vorrichtung 52 als unerwünschtes Reaktionsprodukt, auch als Reduktionsmittel-Schlupf bezeichnet, verlassen. Reduktionsmittelschlupf und NOx-Durchbruch können auch auftreten, wenn die Temperatur des SCR-Katalysators des Substrats 68 unterhalb einer „Anspringtemperatur“ liegt. Die SCR-Dosierlogik kann von der Steuerung 36 zum Steuern der Reduktionsmitteldosierung verwendet werden.The substrate 68 (ie the SCR catalyst) may be the reducing agent 66 for the interaction with the exhaust gas 44 to save. The SCR device 52 has a reducing agent capacity or an amount of reducing agent or a reducing agent derivative that can be stored. The amount of one within an SCR device 52 stored reducing agent 66 in proportion to the capacity of the substrate 68 The SCR device may be referred to as the "reductant load" of the SCR device and may be expressed as a percentage (%) load (eg, 90% reductant load). During operation of the SCR device 52 is injected reducing agent 66 in the SCR catalyst of the substrate 68 stored and consumed during reduction reactions with unwanted NOx species and must be replenished continuously. The exact determination of the amount of reducing agent to be injected 66 is crucial to keep exhaust emissions at an acceptable level. Insufficient amounts of reducing agent 66 in the SCR device 52 may result in undesirable NO x species emissions, referred to as NO x breakthrough, and from the exhaust gas outlet tube 42 can escape. Too high a content of reducing agent 66 that enters the SCR device 52 can be injected, can cause unwanted levels of reducing agent 66 through the SCR device 52 not be implemented or the SCR device 52 as unwanted reaction product, also referred to as reducing agent slip left. Reducing agent slip and NO x breakthrough can also occur if the temperature of the SCR catalyst of the substrate 68 is below a "light-off temperature". The SCR dosing logic may be from the controller 36 to control the reductant dosing.

Die Steuerung 36 kann für die elektronische Kommunikation mit Aspekten des Verbrennungsmotors 32, der Reduktionsquelle 64, dem Injektor 62, den Sensoren 54, 56, 58, 60 und anderen Komponenten des ICE-Systems 30 angepasst werden. Die Steuerung 36 kann einen Prozessor 70 (z. B. einen Mikroprozessor) und ein elektronisches Speichermedium 72 beinhalten, das computerlesbar und beschreibbar sein kann. In einer Ausführungsform kann die Steuerung 36 eine anwendungsspezifische integrierte Schaltung (ASIC) enthalten, eine elektronische Schaltung, einen Prozessor (gemeinsam genutzt, dediziert oder ein Gruppenprozessor) und einen Speicher, der ein oder mehrere Software- oder Firmwareprogramme, eine kombinatorische Logikschaltung ausführt und/oder andere geeignete Komponenten, welche die beschriebene Funktionalität bieten.The control 36 can be used for electronic communication with aspects of the internal combustion engine 32 , the source of reduction 64 , the injector 62 , the sensors 54 . 56 . 58 . 60 and other components of the ICE system 30 be adjusted. The control 36 can be a processor 70 (eg a microprocessor) and an electronic storage medium 72 which may be computer readable and writable. In one embodiment can the controller 36 an application specific integrated circuit (ASIC), an electronic circuit, a processor (shared, dedicated or a group processor) and a memory that executes one or more software or firmware programs, a combinatorial logic circuit and / or other suitable components that the provide described functionality.

Im Betrieb kann der Prozessor 70 der Steuerung 36 die im Speichermedium 72 gespeicherte SCR-Dosierlogik ausführen und kann weiterhin NOx Signale (siehe Pfeile 74, 76 in 2) von den jeweiligen NOx Sensoren 54, 56 empfangen und verarbeiten, die auf NOx Niveaus im Abgas 44 und benachbart der jeweiligen Sensorposition entlang der Abgasleitung 38 hinweisen. Ebenso kann der Prozessor 70 ein Temperatursignal (siehe Pfeil 78) vom Temperatursensor 58 und ein Drucksignal (siehe Pfeil 80) vom Drucksensor 60 empfangen und verarbeiten.In operation, the processor 70 the controller 36 in the storage medium 72 stored SCR dosing logic and can continue to NO x signals (see arrows 74 . 76 in 2 ) from the respective NO x sensors 54 . 56 receive and process on NO x levels in the exhaust 44 and adjacent the respective sensor position along the exhaust pipe 38 clues. Likewise, the processor can 70 a temperature signal (see arrow 78 ) from the temperature sensor 58 and a pressure signal (see arrow 80 ) from the pressure sensor 60 receive and process.

Eine Reduktionsmitteldosierrate (z.B. Gramm pro Sekunde) kann vom Prozessor 70 durch Anwendung eines SCR-Chemiemodells 82 und Verarbeiten eines Rückführsignals (siehe Pfeil 84) von der Reduktionsmittelzufuhrquelle 64 des Injektors 62 bestimmt werden. Im Allgemeinen unterstützt das SCR-Chemiemodell 82 in Kombination mit dem Rückkopplungssignal 84 und dem stromaufwärtigen NOx-Signal 74 die in der SCR-Vorrichtung 52 gespeicherten Menge an Reduktionsmittel 66 vorherzusagen. Das chemische SCR-Modell 82 sagt ferner NOx-Niveaus des Abgases 44 voraus, die von der SCR-Vorrichtung 52 abgegeben werden. Das chemische SCR-Modell 82 kann beispielsweise um einen oder mehrere Prozesswerte über die Zeit aktualisierbar sein. So kann beispielsweise das chemische SCR-Modell 82 durch einen kurzfristigen Korrekturfaktor aktualisiert werden.A reductant dosing rate (eg grams per second) may be provided by the processor 70 by applying an SCR chemistry model 82 and processing a feedback signal (see arrow 84 ) from the reductant supply source 64 of the injector 62 be determined. In general, the SCR chemistry model supports 82 in combination with the feedback signal 84 and the upstream NOx signal 74 in the SCR device 52 stored amount of reducing agent 66 predict. The chemical SCR model 82 also says NO x levels of exhaust gas 44 ahead of the SCR device 52 be delivered. The chemical SCR model 82 For example, it may be updatable over one or more process values over time. For example, the chemical SCR model 82 be updated by a short-term correction factor.

Unter Bezugnahme auf 3 ist das Abgas 44 im Allgemeinen veranschaulicht, als durch die SCR-Vorrichtung 52 strömend. Die Steuerung 36 misst die Durchflussmenge (F) des Gasvolumens und die Konzentration C des Gases. So ermittelt beispielsweise das Steuersystem 40 eine Eingangsdurchflussmenge (siehe Pfeil 86) von NOx als FCNOx,in, wobei F das Volumen des eintretenden Gases 44 ist und CNOx,in die Einlasskonzentration von NOx in dem einströmenden Abgas 44 ist. Ähnlich ist ein Eingangsdurchfluss (siehe Pfeil 88) von FCNH3,in das Volumen des Durchflusses von NH3 (d. h. ein Reduktionsmittel) im einströmenden Abgas 44, wobei CNH3,in die Eintrittskonzentration von NH3 ist. Ferner kann die Steuerung 36 durch Kompensieren der Adsorptionsmenge (siehe Pfeil 90) und der Desorptionsmenge (siehe Pfeil 92) 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 (siehe Pfeil 94) von NOx durch den Auslass der SCR-Vorrichtung 52. In einem oder mehreren Beispielen kann die Steuerung 36 WNOxFCNOx als Massendurchflussmenge von NOx ermitteln, wobei WNOx das Molekulargewicht von NOx ist. In ähnlicher Weise ist die Auslassvolumendurchflussmenge (siehe Pfeil 96) für NH3 FCNH3, wobei die Massendurchflussmenge von NH3 WNH3FCNH3 ist.With reference to 3 is the exhaust 44 generally illustrated as by the SCR device 52 streaming. The control 36 measures the flow rate (F) of the gas volume and the concentration C of the gas. For example, this is determined by the tax system 40 an input flow rate (see arrow 86 ) of NO x as FC NOx, in , where F is the volume of the incoming gas 44 and C NOx, in the inlet concentration of NOx in the inflowing exhaust gas 44 is. Similarly, an input flow (see arrow 88 ) FC NH3, in the volume of the flow of NH 3 (ie, a reducing agent) in the inflowing exhaust gas 44 Wherein C NH3, is in the inlet concentration of NH 3. Furthermore, the controller 36 by compensating the adsorption amount (see arrow 90 ) and the desorption amount (see arrow 92 ) And reacted on the catalyst surface amounts NH3 C determined as SCR concentration of NH 3 and NOx as SCR C-concentration of NO x. Accordingly, FC NOx is the NOx outlet volume flow rate (see arrow 94 ) NO x through the outlet of the SCR device 52 , In one or more examples, the controller may 36 W NOx NOx FC x identify as the mass flow rate of NO, where W is the molecular weight of NOx is NO x. Similarly, the outlet volume flow rate (see arrow 96 ) for NH3 FC NH3 , where the mass flow rate of NH3 is W NH3 FC NH3 .

Unter erneuter Bezugnahme auf 2 steuert die Steuerung 36 den Betrieb des Injektors 62 basierend auf dem chemischen Modell 82 und dem gewünschten Reduktionsmittel-Speicher-Sollwert, um eine Menge an Reduktionsmittel 66 zu ermitteln, das wie hierin beschrieben eingespritzt wird. Die Steuerung 36 kann basierend auf der Überwachung des einen oder der mehreren Sensoren 54, 56 einen Langzeitfaktor (d. h. ein langfristiger Korrekturkoeffizient) ermitteln, der dem Reduktionsmittelspeicher entspricht, und kann die durch den Injektor 62 bereitgestellte Menge an eingespritztem Reduktionsmittel genauer steuern. So ermittelt beispielsweise die Steuerung 36 eine Reduktionsmittelinjektor-Aktivierungszeit, einen langfristigen Korrekturkoeffizienten, um eine Diskrepanz zwischen dem chemischen Modell 82 und den tatsächlichen NOx-Emissionen am Auslass der SCR-Vorrichtung 52 weiter zu reduzieren oder zu eliminieren. Alternativ oder ergänzend dazu, ermittelt die Steuerung 36 eine reduktive Sollwertkorrektur (d. h. einen kurzfristigen Korrekturfaktor), um die Diskrepanz zwischen dem chemischen Modell 82 und den tatsächlichen NOx Emissionen am Ausgang des SCR-Gerätes 52 zu reduzieren oder zu beseitigen. Das heißt, das chemische Modell 82 kann durch den Kurzzeitkorrekturfaktor aktualisiert werden, und der Langzeitfaktor aus einer Nachschlagetabelle 100 (siehe 4) kann direkt auf die DEF-Injektorsteuerung (d. h. die Steuerung 36) angewendet werden. Dementsprechend kann die Zufuhr von Reduktionsmittel 66 effizienter genutzt werden. Die Steuerung 36 kann die der SCR-Vorrichtung 52 zugeführte Reduktionsmittelmenge steuern, um die Menge des Reduktionsmittelspeichers (d. h. die vom Substrat 68 gespeicherte Menge) zu steuern.Referring again to 2 controls the controller 36 the operation of the injector 62 based on the chemical model 82 and the desired reductant storage setpoint to an amount of reductant 66 to determine which is injected as described herein. The control 36 may be based on monitoring the one or more sensors 54 . 56 determine a long term factor (ie, a long term correction coefficient) corresponding to the reductant reservoir, and may be determined by the injector 62 more precisely control the amount of injected reducing agent provided. For example, the controller determines this 36 a reductant injector activation time, a long-term correction coefficient, a discrepancy between the chemical model 82 and the actual NO x emissions at the outlet of the SCR device 52 continue to reduce or eliminate. Alternatively or additionally, the controller determines 36 a reductive setpoint correction (ie, a short-term correction factor) to account for the discrepancy between the chemical model 82 and the actual NO x emissions at the output of the SCR device 52 to reduce or eliminate. That is, the chemical model 82 can be updated by the short term correction factor, and the long term factor from a lookup table 100 (please refer 4 ) can go directly to the DEF injector control (ie the controller 36 ) be applied. Accordingly, the supply of reducing agent 66 be used more efficiently. The control 36 can be that of the SCR device 52 amount of reductant supplied to reduce the amount of reductant storage (ie, that of the substrate 68 stored amount).

In einem oder mehreren Beispielen kann der Prozentsatz von NOx, der aus dem Abgas 44 entfernt wird, das in die SCR-Vorrichtung 52 eintritt, als eine Umwandlungseffizienz der SCR-Vorrichtung 52 bezeichnet werden. Die Steuerung 36 kann den Umwandlungswirkungsgrad der SCR-Vorrichtung 52 basierend auf den NOxin und NOxout-Signalen 74, 76 ermitteln, die von den jeweiligen NOx-Sensoren 54, 56 erzeugt werden. So kann beispielsweise die Steuerung 36 die Umwandlungseffizienz der SCR-Vorrichtung 52 basierend auf der folgenden Gleichung ermitteln: SCR-KATALYSATOReff = (NOxin - NOxaus)/NOxin (7) In one or more examples, the percentage of NOx that is from the exhaust 44 is removed into the SCR device 52 occurs as a conversion efficiency of the SCR device 52 be designated. The control 36 can the conversion efficiency of the SCR device 52 based on the NOxin and NOx out signals 74, 76 generated by the respective NOx sensors 54, 56. For example, the controller 36 the conversion efficiency of the SCR device 52 based on the following equation: SCR CATALYST eff = (NOx in - NOx out ) / NOx in (7)

Reduktionsmittel (z. B. NH3) können auch durch eine Erhöhung der Temperatur des SCR-Katalysators verursacht werden. So kann beispielsweise NH3 vom SCR-Katalysator des Substrats 68 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.Reducing agents (eg, NH 3 ) may also be caused by an increase in the temperature of the SCR catalyst. For example, NH 3 may be from the SCR catalyst of the substrate 68 desorb as the temperature increases when the NH3 storage level is close to the maximum NH3 storage level. NH3 slip may also be due to an error (eg, memory level estimation error) or a faulty component (eg, faulty injector) in the emissions control system 34 occur.

Typischerweise schätzt die Steuerung 36 ein NH3 -Speicherniveau der SCR-Katalysator-Vorrichtung 52 basierend auf dem chemischen Modell 82. In einem oder mehreren Beispielen ist der NH3-Speicher-Sollwert („Sollwert“) kalibrierbar. Das heißt, der NH3-Speichersollwert kann eine Funktion des Abgasdurchsatzes und der Temperatur sein. Basierend auf dem aktuellen Abgasstrom und der Temperatur kann der Sollwert definiert werden.Typically, the controller appreciates 36 an NH3 storage level of the SCR catalyst device 52 based on the chemical model 82 , In one or more examples, the NH 3 storage set point ("set point") can be calibrated. That is, the NH3 storage setpoint may be a function of exhaust gas flow rate and temperature. Based on the current exhaust flow and the temperature, the setpoint can be defined.

Die Steuerung 36 nutzt das chemische Modell 82 zur Abschätzung des aktuellen 3-Niveaus in der SCR-Vorrichtung 52 und ein Speicher-Niveauregler sendet Feedback an die Einspritzsteuerung, um die Einspritzmenge zur Bereitstellung von NH3 für Reaktionen nach dem chemischen Modell 82 und einen Soll-Speicher-Pegel zu ermitteln. Der Sollwert kann einen Soll-Speicherwert für gegebene Betriebsbedingungen (z. B. eine Temperatur des SCR-Katalysators des Substrats 68) angeben. Dementsprechend kann der Sollwert einen Speicherpegel (S) und eine Temperatur (T) der SCR-Vorrichtung 52 anzeigen, siehe 3. Der Sollwert kann als (S, T) bezeichnet werden. Die Steuerung 36 steuert den Reduktionsmittel-Injektor 62, um die Menge an Reduktionsmittel, die in das Abgas 44 eingespritzt wird, zu verwalten, um den Speicherpegel der SCR-Vorrichtung 52 auf den Sollwert einzustellen. So weist beispielsweise die Steuerung 36 den Injektor 62 an, den Speicherpegel zu erhöhen oder zu verringern, um den Sollwert zu erreichen, wenn ein neuer Sollwert ermittelt wird. Zusätzlich weist die Steuerung 36 den Reduktionsmittel-Injektor 62 an, den Speicherpegel zu erhöhen oder zu verringern, um den Sollwert beizubehalten, wenn der Sollwert erreicht wurde.The control 36 uses the chemical model 82 to estimate the current 3-level in the SCR device 52 and a reservoir level controller sends feedback to the injection controller to determine the amount of injection to provide NH3 for chemical model responses 82 and to determine a desired memory level. The set point may be a setpoint storage value for given operating conditions (eg, a temperature of the SCR catalyst of the substrate 68 ) specify. Accordingly, the target value may be a storage level (S) and a temperature (T) of the SCR device 52 show, see 3 , The setpoint can be referred to as (S, T). The control 36 controls the reducing agent injector 62 to reduce the amount of reducing agent in the exhaust 44 is injected to manage the memory level of the SCR device 52 to set to the setpoint. For example, the controller points 36 the injector 62 to increase or decrease the memory level to reach the setpoint when a new setpoint is detected. In addition, the controller indicates 36 the reducing agent injector 62 to increase or decrease the memory level to maintain the setpoint when the setpoint has been reached.

In einem oder mehreren Beispielen verwendet die Steuerung 36 das chemische Modell 82 des SCR-Katalysators des Substrats 68, um die NOx-Konzentration in den Abgasen 44, die in die SCR-Vorrichtung 52 eintreten, vorherzusagen. Ferner ermittelt die Steuerung 36 basierend auf der vorhergesagten NOx-Konzentration eine Menge an NH3, mit der die Abgase 44 zu dosieren sind, um die Emissionsschwelle zu erfüllen. Die Steuerung 36 implementiert typischerweise eine adaptive halbgeschlossen-Regelkreis-Strategie zum Aufrechterhalten der Leistung der SCR-Vorrichtung 52 gemäß dem chemischen Modell 82, wobei die Steuerung kontinuierlich einen oder mehrere Parameter lernt, die dem chemischen Modell 82 gemäß der laufenden Leistung des Motors zugeordnet sind Fahrzeug 20.In one or more examples, the controller uses 36 the chemical model 82 of the SCR catalyst of the substrate 68 to the NOx concentration in the exhaust gases 44 placed in the SCR device 52 enter, predict. Furthermore, the controller determines 36 based on the predicted NOx concentration an amount of NH3, with the exhaust gases 44 are to be dosed in order to meet the emission threshold. The control 36 typically implements an adaptive half-closed loop control strategy to maintain the performance of the SCR device 52 according to the chemical model 82 wherein the controller continuously learns one or more parameters corresponding to the chemical model 82 according to the current performance of the engine are assigned vehicle 20 ,

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 kann der vorgegebene Wert ferner auf einen modellierten stromabwärtigen NOx-Wert kalibriert werden. Das gemessene stromabwärtige NOx wird somit gegen den erwarteten Fehler des stromabwärtigen NOx Sensors 56 normiert. Der normierte Fehler, in diesem Beispiel 1,5, kann dann mit dem Schwellenwert für den Eintritt in die stationäre Schlupferkennungslogik verglichen werden. Der vorgegebene Wert der Konzentration des NOx, der in diesem Fall als Vergleichsschwellenwert verwendet wird, wird basierend auf den früheren Werten des NOx, das durch den NOx-Sensor 56 gemessen wird, berechnet. Mit anderen Worten, im vorstehenden Szenario 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.In one or more examples, the predetermined value may be determined based on a predetermined statistic, such as a standard deviation, for example, 1.5 standard deviation. Thus, the predetermined value may be further calibrated to a modeled downstream NO x value. The measured downstream NO x thus becomes against the expected error of the downstream NO x sensor 56 normalized. The normalized error, 1.5 in this example, can then be compared to the threshold for entry into the steady state slip detection logic. The predetermined value of the concentration of the NO x , which is used as the comparison threshold in this case, is calculated based on the earlier values of the NO x measured by the NO x sensor 56. In other words, in the above scenario, 37.5 ppm is used as the threshold since 37.5 is the 1.5 standard deviation value of previous NO x measurements. It should be noted that in one or more examples, the NO x measurement and the predicted value may be a NO x flow rate or other NO x attribute (instead of the NO x concentration).

Ein Dosierregler (nicht dargestellt) kann durch die Steuerung 36 gesteuert werden und ist konfiguriert, um den vom chemischen SCR-Modell 82 allgemein vorhergesagten Reduktionsmittel-Speicherpegel (d. h. im Substrat 68 der SCR-Vorrichtung 52) zu überwachen, und vergleicht den vorhergesagten Reduktionsmittel-Speicherpegel mit einem vorprogrammierten, gewünschten Reduktionsmittel-Speicherpegel. Abweichungen zwischen dem vorhergesagten Reduktionsmittel-Speicherpegel und dem gewünschten Reduktionsmittel-Speicherpegel können kontinuierlich überwacht werden und eine Dosieranpassung kann ausgelöst werden (d. h. sowohl der kurzfristige Korrekturfaktor als auch der langfristige Faktor), um die Reduktionsmitteldosierung zu erhöhen oder zu verringern, um die Abweichung zu eliminieren oder zu reduzieren.A dosing regulator (not shown) may be controlled by the controller 36 be controlled and configured to the chemical SCR model 82 generally predicted reductant storage levels (ie, in the substrate 68 the SCR device 52 ) and compares the predicted reductant storage level to a pre-programmed, desired reductant storage level. Deviations between the predicted reductant storage level and the desired reductant storage level may be continuously monitored and a dosing adjustment may be initiated (ie, both the short term correction factor and the long term factor) to increase or decrease the reductant dosing to eliminate the drift or reduce.

So kann beispielsweise die Reduktionsmitteldosierrate angepasst werden, um eine gewünschte NOx-Konzentration oder Durchflussrate im Abgas 44 stromabwärts von der SCR-Vorrichtung 52 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 ICE-Systems 30 (z. B. Motor 32 Betriebsparameter). Um eine optimale Reduktionsmitteldosierung zu erreichen, kann der kurzfristige Korrekturfaktor auf das chemische SCR-Modell 82 angewendet werden, das im Allgemeinen den modellierten NH3-Speicher darstellt. Wenn sich der modellierte und der gewünschte Speicher unterscheiden, wird die Dosierung geändert, um den gewünschten Speicher zu erreichen. Das heißt, der Langzeitfaktor kann direkt auf die Aktivierungszeit des Injektors angewendet werden und kann die Dosierung entsprechend erhöhen oder verringern. Die kurzfristige Korrektur kann sofort angewendet werden, jedoch wird die langfristige Korrektur erst nach einer gewissen Zeit durchgeführt.So the Reduktionsmitteldosierrate for example, can be adjusted to a desired NO x concentration or flow rate in the exhaust gas 44 downstream of the SCR device 52 or to achieve a desired NO x conversion rate. A desired conversion rate may be determined by many factors, such as the characteristics of the SCR catalyst type and / or the operating conditions of the ICE system 30 (eg engine 32 Operating parameters). To achieve optimal reductant dosing, the short-term correction factor can be applied to the chemical SCR model 82 generally representing the modeled NH3 storage. If the modeled and the desired memory differ, the dosage is changed to achieve the desired memory. That is, the long-term factor can be applied directly to the activation time of the injector and can increase or decrease the dosage accordingly. The short-term correction can be applied immediately, but the long-term correction will be made after a certain time.

Mit der Zeit können Ungenauigkeiten des chemischen SCR-Modells 82 zu anerkennenden Fehlern zwischen der modellierten SCR-Reduktionsmittelbeladung und der tatsächlichen Beladung führen. Dementsprechend kann das chemische SCR-Modell 82 kontinuierlich korrigiert werden, um Fehler zu minimieren oder zu eliminieren. Ein Verfahren zum Korrigieren eines chemischen SCR-Modells 82 beinhaltet das Vergleichen der modellierten SCR-Abgabegas-NOx-Niveaus mit den tatsächlichen NOx-Niveaus (z. B. gemessen durch den stromabwärtigen NOx-Sensor 56), um eine Diskrepanz zu ermitteln und anschließend das chemische SCR-Modell 82 zu korrigieren, um die Diskrepanz zu eliminieren oder zu reduzieren. Da der stromabwärtige NOx-Sensor 56 gegenüber dem Reduktionsmittel 66 und dem Abgas NOx kreuzempfindlich sein kann, ist es wichtig, zwischen Reduktionsmessungen und NOx-Messungen zu unterscheiden, da ansonsten eine unzureichende NOx-Umwandlung möglich ist.Over time, inaccuracies of the chemical SCR model can increase 82 lead to appreciable errors between the modeled SCR reductant load and the actual load. Accordingly, the chemical SCR model 82 be continuously corrected to minimize or eliminate errors. A method for correcting a chemical SCR model 82 involves comparing the modeled SCR delivery gas NO x levels with the actual NO x levels (eg, as measured by the downstream NO x sensor 56 ) to determine a discrepancy and then the chemical SCR model 82 to correct or reduce the discrepancy. Because the downstream NO x sensor 56 towards the reducing agent 66 and the exhaust gas NO x can be cross-sensitive, it is important to distinguish between reduction measurements and NO x measurements, since otherwise an insufficient NO x conversion is possible.

Eine passive Analysetechnik kann verwendet werden, um zwischen reduktiven Messungen und NOx-Messungen zu unterscheiden, wobei es sich um ein Korrelationsverfahren handelt, das den Vergleich der NOx Konzentration, gemessen durch den stromaufwärtigen NOx Sensor 54, mit der NOx Konzentration, gemessen durch den stromabwärtigen NOx Sensor 56, beinhaltet. Wenn die Differenz in der Konzentration einen divergierenden Trend zeigt (d. h. eine zunehmende Differenz), kann dies auf eine Zunahme oder Abnahme des Reduktionsmittelschlupfes hindeuten. Die Korrelationsanalyse erkennt, wenn die Messungen des stromabwärtigen NOx-Sensors 56 dem Muster der Messungen des stromaufwärtigen NOx-Sensors 54 folgen (d. h. die beiden Sensormessungen bewegen sich gleich). Die Korrelation ist ein statistisches Maß für die Stärke und Richtung einer linearen Beziehung zwischen den beiden NOx-Sensoren 54, 56.A passive analysis technique can be used to distinguish between reductive measurements and NO x measurements, which is a correlation technique that involves comparing the NO x concentration measured by the upstream NO x sensor 54 , with the NO x concentration measured by the downstream NO x sensor 56 , includes. If the difference in concentration shows a divergent trend (ie, an increasing difference), this may indicate an increase or decrease in the reductant slip. The correlation analysis detects when the measurements of the downstream NO x sensor 56 the pattern of the measurements of the upstream NOx sensor 54 follow (ie the two sensor measurements are the same). The correlation is a statistical measure of the strength and direction of a linear relationship between the two NO x sensors 54 . 56 ,

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 52 zu bestimmen.The comparison includes, for example, a correlation method wherein the downstream NO x concentration is compared with the upstream NO x measurements or the predicted NO x measurements, wherein divergent concentration directions may indicate an increase or decrease in reductant slip. For example, if the upstream NO x concentration decreases and the downstream NO x concentration increases, the reductant slip may be identified as increasing. Similarly, as the upstream NO x concentration increases and the downstream NO x concentration decreases, the reductant slip may be identified as decreasing. Thus, the deviation between the two sequences of NO x measurements can be used to determine a dosing status of the SCR device 52 to determine.

Alternativ oder zusätzlich beinhaltet der Vergleich eine Frequenzanalyse. NOx-Signale 74, 76, die von NOx-Sensoren 54, 56 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 auf die isolierte, stromaufwärtige NOx-Messung angewendet wird, um eine niederfrequente stromabwärtige NOx-Messung zu bestimmen. Die berechnete niederfrequente stromabwärtige NOx-Messung wird dann mit der tatsächlichen isolierten niederfrequenten stromabwärtigen NOx-Messung verglichen, wobei eine Abweichung zwischen den zwei Werten einen Reduktionsmittelschlupf anzeigen kann.Alternatively or additionally, the comparison includes a frequency analysis. NO x signals 74 . 76 that are from NO x sensors 54 . 56 Because of the variation in NO x and reductant concentrations during modulation / demodulation, they may contain multiple frequency components (eg, high frequency and low frequency). High frequency signals generally refer only to the NO x concentration, while low frequency signals generally relate to both the NO x concentration and the reducing agent concentration. High-frequency signals for the upstream and the downstream NO x NO x be isolated and used to compute an SCR NO x conversion ratio, which is then applied to the isolated upstream NOx measurement to a low downstream NOx measurement to determine. The calculated low frequency downstream NO x measurement is then compared to the actual isolated low frequency downstream NO x measurement, wherein a deviation between the two values may indicate a reductant slip.

Ein Nachteil von passiven Analysetechniken (d. h. kurzfristige Techniken) wie dem oben beschriebenen Korrelationsverfahren und Frequenzverfahren besteht darin, dass sie auf dem richtigen Betrieb von zwei NOx-Sensoren 54, 56 beruhen. So kann beispielsweise ein fehlerhafter stromaufwärtiger NOx-Sensor 54 ein NOx-Signal 74 erzeugen, das niedriger als das tatsächliche NOx-Niveau nahe dem stromaufwärtigen NOx-Sensor ist, was bewirkt, dass das chemische SCR-Modell 82 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 chemische SCR-Modell 82 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 Reduktionsmittelchlupf fälschlicherweise als NOx-Durchbruch interpretiert werden.A disadvantage of passive analysis techniques (ie, short-term techniques) such as the correlation method and frequency method described above is that they rely on the proper operation of two NO x sensors 54 . 56 based. For example, a faulty upstream NOx sensor 54 a NO x signal 74 which is lower than the actual NO x level near the upstream NO x sensor, which causes the SCR chemical model 82 predicts a higher reductant storage than the actual storage. Accordingly, the NO x breakthrough would be erroneously identified as reductant slip, and the dosage of reductant would be controlled so that the NO x breakthrough would worsen (ie reducing reductant dosage would be reduced). Furthermore, the chemical SCR model would 82 be updated using the inaccurate upstream NO x measurement and the increased NO x breakthrough would persist. Additionally or Alternatively, similarly, a reductant slip may be misinterpreted as NO x breakthrough.

Im Allgemeinen kann die passive Analyse oder kurzfristige Techniken verwendet werden, um das Vorhandensein von NH3-Schlupf und/oder NOx-Durchbruch teilweise vorherzusagen. Die reine Anwendung der kurzfristigen Techniken kompensiert jedoch nicht die Systemdrift, Teil-zu-Teil-Schwankungen und andere Faktoren, wodurch falsche Schlupfentscheidungen getroffen werden, die zu falschen kurzfristigen Speicherpegelkorrekturen führen. Falsche kurzfristige Speicherpegelkorrekturen können zu falschen langfristigen Anpassungsentscheidungen führen. Das heißt, wenn ein Systemdriftproblem vorliegt, kann die reine Anwendung einer kurzfristigen Technik eine Sättigung des NH3-Schlupfes und/oder NOx Durchbruchsprognosen verursachen. Das Emissionssteuerungssystem 40 wendet daher sowohl eine kurzfristige als auch eine langfristige Korrektur an. Genauer gesagt, eine langfristige Anpassung, die nur von kumulierten Fehlern abhängig ist.In general, passive analysis or short term techniques can be used to partially predict the presence of NH3 slip and / or NOx breakthrough. However, the mere application of the short-term techniques does not compensate for the system drift, part-to-part fluctuations, and other factors, thereby making false slip decisions that result in incorrect short-term memory level corrections. Incorrect short term memory level corrections can lead to wrong long term adjustment decisions. That is, if there is a system drift problem, the mere application of a short-term technique may cause saturation of NH3 slip and / or NO x breakthrough predictions. The emissions control system 40 therefore applies both a short-term and a long-term correction. More specifically, a long-term adjustment that depends only on accumulated errors.

In Anlehnung an BILD 4 kann im elektronischen Speichermedium 72 der Steuerung 36 (siehe 1) eine Karte oder Nachschlagetabelle 100 gespeichert werden, die beim Ausführen einer langfristigen adaptiven Steuerung (LTA) durch den Prozessor 70, als Teil der SCR-Anordnung 48 des Emissionssteuerungssystems 34, verwendet wird. Die Tabelle 100 kann mehrere Zeilen integrierter, kurzfristig normierter Fehlerkategorien oder Werte beinhalten, 102 die sowohl NH3 Schlupffehlerzeilen als auch NOx Durchbruchfehlerzeilen beinhalten. Das heißt, der normierte Fehler in Bezug auf den NH3-Schlupf beinhaltet mehrere Werte 102S (d. h. Zeilen), ausgedrückt als positive Werte, und der normierte Fehler in Bezug auf den NOx-Durchbruch beinhaltet mehrere Werte 102B (d. h. Zeilen). Die zahlreichen Spalten in der Nachschlagetabelle 100 sind den aktuellen langfristigen Anpassungsfaktoren 104 zugeordnet. Im Betrieb referenziert der Prozessor 70 der Steuerung 36 den aktuellen langfristigen Anpassungsfaktor 104 auf den integrierten kurzfristigen normierten Fehler 102, um einen neuen langfristigen Anpassungsfaktor 106 zu ermitteln.Based on BILD 4 can in the electronic storage medium 72 the controller 36 (please refer 1 ) a card or lookup table 100 stored in the execution of a long-term adaptive control (LTA) by the processor 70 as part of the SCR arrangement 48 the emissions control system 34 , is used. Table 100 may include multiple rows of integrated, short-term normalized error categories or values, which include both NH3 slip error lines and NO x breakthrough error lines. That is, the normalized error with respect to NH3 slip includes several values 102S (ie, rows) expressed as positive values, and the normalized NO x breakthrough error includes multiple values 102B (ie lines). The numerous columns in the lookup table 100 are the current long-term adjustment factors 104 assigned. In operation, the processor references 70 the controller 36 the current long-term adjustment factor 104 on the integrated short-term standardized error 102 to a new long-term adjustment factor 106 to investigate.

Unter Bezugnahme auf 5 ist ein Flussdiagramm eines Verfahrens 200 für die adaptive SCR-Steuerung und den langfristigen adaptiven (LTA) Eintrag veranschaulicht. Das Verfahren 200 kann durch die Steuerung 36 und/oder einen oder mehrere Stromkreise realisiert werden. Das Verfahren 200 kann durch das Ausführen von Logik implementiert werden, die in Form von computerlesbaren und/oder ausführbaren Anweisungen auf dem Speichermedium 72 der Steuerung 36 bereitgestellt oder gespeichert werden kann. Bei Block 202 ist mindestens ein kurzfristiges Aktivierungskriterium erfüllt. Beispiele für kurzfristige Aktivierungskriterien sind: ein normierter chemischer Modellfehler ist größer als ein erster Schwellenwert, ein NOx-Gradient ist kleiner als ein zweiter Schwellenwert, ein verbrauchtes Reduktionsmittel (z. B. NH3) ist größer als ein dritter Schwellenwert (z. B. Stabilität der SCR-Vorrichtung), ein Temperaturfenster (d. h. eine Temperatur ist größer als ein vierter Schwellenwert und kleiner als ein fünfter Schwellenwert), ein Temperaturgradient ist kleiner als ein sechster Schwellenwert, eine Abweichung des Reduktionsmittel-Speicherpegels ist kleiner als ein siebter Schwellenwert, sowie ein Verbrennungsmodus.With reference to 5 is a flowchart of a method 200 for adaptive SCR control and long-term adaptive (LTA) entry. The procedure 200 can through the control 36 and / or one or more circuits can be realized. The procedure 200 can be implemented by executing logic in the form of computer readable and / or executable instructions on the storage medium 72 the controller 36 can be provided or stored. At block 202 At least one short-term activation criterion is fulfilled. Examples of short-term activation criteria are: a normalized chemical model error is greater than a first threshold value, a NO x gradient is smaller than a second threshold, a spent reducing agent (e.g. NH3.) Is greater than a third threshold value (eg. Stability of the SCR device), a temperature window (ie, a temperature is greater than a fourth threshold and less than a fifth threshold), a temperature gradient is less than a sixth threshold, a reductant storage level deviation is less than a seventh threshold, and a combustion mode.

Der normierte chemische Modellfehler, der größer als der erste Schwellenwert ist, und als Teil der kurzfristigen Aktivierung, kann im Allgemeinen die Differenz zwischen dem vorhergesagten NOx des chemischen SCR-Modells 82 und dem tatsächlichen NOx, normiert nach Größe, sein. Der NOx-Gradient ist kleiner als ein zweiter Schwellenwert und kann als Teil der kurzfristigen Aktivierung eine Änderungsrate (z. B. ppm/s) von NOx in die SCR-Vorrichtung 52 sein. Ein großer Gradient kann ein Indikator für ein sehr flüchtiges Fahrzeugmanöver sein, bei dem Korrekturen wünschenswert sind. Das verbrauchte Reduktionsmittel (z. B. NH3) ist im Allgemeinen ein Stabilitätskriterium für die SCR-Vorrichtung 52.The normalized chemical model error, which is greater than the first threshold, and as part of the short-term activation, can generally be the difference between the predicted NO x of the chemical SCR model 82 and the actual NO x , normalized by size. The NO x gradient is less than a second threshold and, as part of the short-term activation, may have a rate of change (eg, ppm / s) of NO x into the SCR device 52 be. A large gradient can be an indicator of a very volatile vehicle maneuver where corrections are desirable. The spent reducing agent (eg NH3) is generally a stability criterion for the SCR device 52 ,

Das Temperaturfenster als Teil der kurzfristigen Freigabe ist im Allgemeinen ein Indikator für eine Temperatur, die höher als ein niedriger Temperaturschwellenwert und niedriger als ein hoher Temperaturschwellenwert ist. Die Kriterien des Temperaturfensters können eine Anpassung der kurzfristigen Korrektur an den Arbeitsbereich ermöglichen, in dem das chemische Modell SCR 82 am genauesten ist. Das heißt, dass das chemische SCR-Modell 82 bei sehr niedrigen Temperaturen, bei denen die Leistung reduziert wird, oder bei sehr hohen Temperaturen, wenn eine Neigung zu NH3-Schlupf besteht, möglicherweise nicht so genau ist.The temperature window as part of the short term release is generally an indicator of a temperature that is higher than a low temperature threshold and lower than a high temperature threshold. The criteria of the temperature window may allow adaptation of the short-term correction to the work area in which the chemical model SCR 82 most accurate. That is, the chemical SCR model 82 at very low temperatures, where power is reduced, or at very high temperatures, where there is a tendency for NH3 slip, may not be as accurate.

Der Temperaturgradient, der kleiner als der sechste Schwellenwert ist, ist als Teil der kurzfristigen Freigabe ein Indikator für eine Temperaturänderungsrate am Eingang der SCR-Vorrichtung 52. Ein großer Gradient kann ein Indikator für ein sehr flüchtiges Fahrzeugmanöver sein, bei dem keine Korrekturen wünschenswert sind.The temperature gradient, which is less than the sixth threshold, is an indicator of a temperature change rate at the input of the SCR device as part of the short term release 52 , A large gradient can be an indicator of a very volatile vehicle maneuver, where no corrections are desirable.

Die Abweichung des Reduktionsmittel-Speicherpegels ist kleiner als ein siebter Schwellenwert und ermöglicht im Rahmen der kurzfristigen Freigabe die Anpassung der Kurzzeitkorrektur an den Arbeitsbereich, in dem das chemische SCR-Modell 82 am genauesten ist. Das chemische SCR-Modell 82 ist möglicherweise nicht so genau, wenn der tatsächliche Reduktionsmittel-Speicherpegel am SCR-Katalysator viel höher oder niedriger ist als der Sollwert (d. h. der siebte Schwellenwert).The reductant storage level deviation is less than a seventh threshold and, in the context of the short-term release, allows adaptation of the short-term correction to the work area in which the chemical SCR model is located 82 most accurate. The chemical SCR model 82 may not be accurate if the actual reductant storage level at the SCR Catalyst is much higher or lower than the set point (ie the seventh threshold).

Die Kriterien für den Verbrennungsmodus erlauben das Sperren der kurzfristigen Korrektur im Verbrennungsmodus (z. B. DPF-Regeneration, SCR-Warmlauf und andere). Bestimmte Verbrennungsmodi können eine höhere Neigung zu erhöhten Temperaturen, verminderter Speicherkapazität und erhöhtem NH3-Schlupf aufweisen. Unter derartigen Bedingungen sollten kurzfristige Korrekturen vermieden werden.The criteria for the combustion mode allow the short-term correction to be disabled in the combustion mode (eg, DPF regeneration, SCR warm-up, and others). Certain combustion modes may be prone to increased temperatures, reduced storage capacity, and increased NH3 slip. Under such conditions, short-term corrections should be avoided.

Bei Block 204, und wenn die kurzfristigen Aktivierungskriterien erfüllt sind, kann die Steuerung den normierten chemischen Modellfehler berechnen. Eingänge für den normierten chemischen Modellfehler sind die Signale 74, 76 der jeweiligen stromaufwärtigen und stromabwärtigen NOx Sensoren 54, 56 und des chemischen SCR-Modells 82. Das chemische SCR-Modell 82 kann aus den Eingängen des Temperatursensors 58, der NOx-Sensoren 54, 56 und des vorherigen chemischen SCR-Modells 82, das in der Steuerung 36 enthalten ist, gebildet und entwickelt werden. Der normierte chemischen Modellfehler kann gleich dem Delta zwischen dem gemessenen NOx sein, der dem stromabwärtigen NOx-Signal 76 und dem modellierten oder vorhergesagten, stromabwärtigen NOx zugeordnet ist, basierend auf Größe von Werten normiert werden.At block 204 and if the short-term activation criteria are met, the controller can calculate the normalized chemical model error. Inputs to the normalized chemical model error are the signals 74 . 76 the respective upstream and downstream NO x sensors 54 . 56 and the chemical SCR model 82 , The chemical SCR model 82 can be from the inputs of the temperature sensor 58 , the NO x sensors 54 . 56 and the previous chemical SCR model 82 that in the controller 36 is included, formed and developed. The normalized chemical model error may be equal to the delta between the measured NO x , that of the downstream NO x signal 76 and the modeled or predicted downstream NO x is normalized based on size of values.

Bei Block 206 ist der normierte chemische Modellfehler, welcher der kurzfristigen Steuerung zugeordnet ist, integriert. In einem Beispiel kann die Aufgabenrate für diese Integration etwa fünfzig Millisekunden betragen. Bei Block 208 kann das Verfahren 200, wenn der integrierte normierte chemische Modellfehler einen Schwellenwert überschreitet, zu einer langfristigen adaptiven Faktorbestimmung übergehen. Bei Block 210 und der Fortführung des langfristigen adaptiven Faktors wird ermittelt, ob die Kriterien der langfristige Anpassungsfähigkeit erfüllt sind. Die Kriterien für die langfristige Anpassungsfähigkeit können den Kriterien für die kurzfristige Anpassungsfähigkeit ähnlich sein, mit der Ausnahme, dass die jeweiligen Schwellenwerte unterschiedlich sein können. Das heißt, die Schwellenwerte zwischen den Kriterien für die langfristige Anpassung können unabhängig von den Kriterien für die kurzfristige Anpassung sein. Im Allgemeinen können alle Schwellenwerte von der SCR-Strategie und der Hardware abhängig sein.At block 206 the normalized chemical model error associated with the short-term control is integrated. In one example, the task rate for this integration may be about fifty milliseconds. At block 208 can the procedure 200 if the integrated normalized chemical model error exceeds a threshold, proceed to a long-term adaptive factor determination. At block 210 and the continuation of the long-term adaptive factor determines whether the long-term adaptability criteria are met. The long-term adaptability criteria may be similar to the short-term adaptability criteria except that the respective thresholds may be different. That is, the thresholds between the long-term adjustment criteria may be independent of the short-term adjustment criteria. In general, all thresholds may depend on the SCR strategy and the hardware.

Beispiele für das Kriterium der langfristigen Anpassungsfähigkeit beinhalten: den normierten Fehler, der größer als ein achter Schwellenwert ist, wobei der NOx-Gradient kleiner als ein neunter Schwellenwert ist, das verbrauchte Reduktionsmittel (z. B. NH3) größer als ein zehnter Schwellenwert ist (d. h. Stabilität der SCR-Vorrichtung) die Temperatur größer als ein elfter Schwellenwert und kleiner als ein zwölfter Schwellenwert ist, der Temperaturgradient kleiner als ein dreizehnter Schwellenwert ist, die Reduktionsmittel-Speicherabweichung kleiner als ein vierzehnter Schwellenwert ist (d. h. ein vierzehnter Schwellenwert) sowie den Verbrennungsmodus.Examples of the criterion of long-term adaptability include: the normalized error greater than an eighth threshold, where the NO x gradient is less than a ninth threshold, the consumed reducing agent (eg, NH3) is greater than a tenth threshold (ie stability of the SCR device) the temperature is greater than an eleventh threshold and less than a twelfth threshold, the temperature gradient is less than a thirteenth threshold, the reductant storage deviation is less than a fourteenth threshold (ie, a fourteenth threshold), and combustion mode.

In einer Ausführungsform kann der normierte Fehlerschwellenwert für die langfristige Anpassung (d. h. der achte Schwellenwert) wesentlich größer sein als der normierte Fehlerschwellenwert für die kurzfristige Korrektur (d. h. der erste Schwellenwert). Des Weiteren können die verschiedenen Schwellenwerte der langfristigen Anpassungskriterien etwa doppelt so hoch sein wie die jeweiligen Schwellenwerte der kurzfristigen Anpassungskriterien. In weiteren Ausführungsformen können die Schwellenwerte etwa gleichwertig sein.In one embodiment, the normalized error threshold for the long term adjustment (i.e., the eighth threshold) may be substantially greater than the normalized error threshold for the short term correction (i.e., the first threshold). Furthermore, the various thresholds of the long-term adjustment criteria may be about twice as high as the respective thresholds of short-term adjustment criteria. In further embodiments, the thresholds may be approximately equivalent.

Bei Block 212 und wenn die Kriterien für die langfristige Anpassung erfüllt sind, werden der integrierte normierte chemische Modellfehler 102 und der aktuelle langfristige adaptive Faktor 104 als Eingaben für das Kennfeld oder die Nachschlagetabelle 100 verwendet, um einen neuen (d. h. nachfolgenden) langfristigen adaptiven Faktor 106 zu bestimmen. Wenn beispielsweise der integrierte kurzfristige normierte Fehler 102 bei 0,3 liegt (d. h. ein integrierter kurzfristiger normierter Fehler im Zusammenhang mit NH3-Schlupf) und der aktuelle langfristige Anpassungsfaktor etwa 0,8 beträgt, würde der neue langfristige Anpassungsfaktor 106 etwa 0,77 betragen (d. h. als eine exemplarische Darstellung). Der neue langfristige Anpassungsfaktor 106 kann dann zur Kompensation von Systemdrift und/oder Teil-zu-Teil-Variationen verwendet werden. In einem Beispiel kann der neue langfristige Anpassungsfaktor 106 im Allgemeinen die Aktivierungszeit des DEF-Injektors vervielfachen (d. h. die Zeit, die der Injektor geöffnet bleibt).At block 212 and if the criteria for long-term adjustment are met, the integrated normalized chemical model error will be used 102 and the current long-term adaptive factor 104 as inputs to the map or the lookup table 100 used to create a new (ie subsequent) long-term adaptive factor 106 to determine. For example, if the integrated short-term normalized error 102 is about 0.3 (ie an integrated short-term normalized error related to NH3 slip) and the current long-term adjustment factor is about 0.8, the new long-term adjustment factor would be 106 about 0.77 (ie as an exemplary representation). The new long-term adjustment factor 106 can then be used to compensate for system drift and / or part-to-part variations. In one example, the new long-term adjustment factor 106 In general, multiply the activation time of the DEF injector (ie, the time that the injector remains open).

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 Reduktionsmittel-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 Reduktionsmittel-Schlupferkennung, wenn der NOx-Fehler gerade hoch genug ist, um ein stationäres Reduktionsmittel-Schlupferkennungsereignis zu verursachen, aber der Fehler niedrig genug ist, um das System zum Ein- und Ausschalten der stationären Reduktionsmittel-Schlupferkennung ohne Anpassung ein- und auszuschalten.The technical solutions described herein facilitate improvements in emission control systems used in internal combustion engines, such as those used in vehicles. The technical solutions for example, determine the memory correction and adjustment due to the integration of a smaller error than that of the entry of a stationary reducing agent slip detection logic wherein the error indicating a difference between the measurement of the downstream NOx sensor and the downstream NO x model. Such improvements facilitate the prevention of the steady state reductant slip detection cycle when the NO x error is just high enough to cause a stationary reductant slip detection event, but the error is low enough for the system to turn on and off the steady state Reducing agent slip detection without switching on and off.

Weitere Vorteile und Nutzen sind ein System 40, das sowohl für die kurz- als auch für die langfristige Anpassung konfiguriert ist. Diese Unabhängigkeit trägt dazu bei, die Anpassungsrobustheit zu verbessern, Fehlausfälle zu verringern und das Potenzial für die DEF-Kristallisation zu reduzieren.Further advantages and benefits are a system 40 , which is configured for both short-term and long-term customization. This independence helps to improve adaptation robustness, reduce false losses, and reduce the potential for DEF crystallization.

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.While the above disclosure has been described with reference to exemplary embodiments, it will be understood by those skilled in the art that various changes may be made and the individual parts may be substituted with corresponding other parts without departing from the scope of the disclosure. In addition, many modifications may be made to adapt a particular material situation to the teachings of the disclosure without departing from the essential scope thereof. Therefore, it is intended that the present disclosure not be limited to the particular embodiments disclosed, but include all embodiments that fall within its scope.

Claims (10)

Emissionssteuerungssystem zum Behandeln von Abgas in einem Verbrennungsmotor, das Emissionssteuerungssystem umfassend: eine selektive katalytische Reduktions-(SCR)-Vorrichtung zur Reduzierung von Emissionen; einen Reduktionsmittel-Injektor, der geeignet ist, ein Reduktionsmittel in die SCR-Vorrichtung einzuspritzen; einen stromabwärtigen NOx-Sensor, der stromabwärts von der SCR-Vorrichtung angeordnet ist; eine Steuerung mit einem Prozessor und einem elektronischen Speichermedium; ein iteratives Modell, das auf dem elektronischen Speichermedium gespeichert ist; und eine in dem elektronischen Speichermedium gespeicherte Nachschlagetabelle, und worin der Prozessor zum Ausführen einer kurz- und langfristigen adaptiven Steuerung konfiguriert ist, durch: Bestätigen, dass mindestens ein kurzfristiges Aktivierungskriterium erfüllt ist; Berechnen eines normierten chemischen Modellfehlers unter Verwendung des iterativen Modells und eines stromabwärtigen NOx-Signals, das vom stromabwärtigen NOx-Sensor empfangen wird; Integrieren des normierten chemischen Modellfehlers, um einen integrierten normierten chemischen Modellfehler zu erzeugen; Bestätigen, dass der integrierte normalisierte chemische Modellfehler einen Fehlerschwellenwert überschreitet; Fortführung in Richtung der langfristigen adaptiven Steuerung; Bestätigen, dass mindestens ein langfristiges Anpassungskriterium erfüllt ist; Anwenden eines aktuellen langfristigen Anpassungsfaktors und des integrierten normierten chemischen Modellfehlers auf die Nachschlagetabelle, um einen neuen langfristigen Anpassungsfaktor zu bestimmen; und Vervielfachen des neuen langfristigen Anpassungsfaktors gegen eine Aktivierungszeit des Reduktionsmittel-Injektors. An emissions control system for treating exhaust gas in an internal combustion engine, the emissions control system comprising: a selective catalytic reduction (SCR) device for reducing emissions; a reducing agent injector adapted to inject a reducing agent into the SCR device; a downstream NOx sensor disposed downstream of the SCR device; a controller having a processor and an electronic storage medium; an iterative model stored on the electronic storage medium; and a look-up table stored in the electronic storage medium, and wherein the processor is configured to perform short-term and long-term adaptive control by: confirming that at least one short-term activation criterion is met; Calculating a normalized model chemical error using the iterative model and a downstream NO x signal received from the downstream NO x sensor; Integrating the normalized chemical model error to produce an integrated normalized chemical model error; Confirming that the integrated normalized chemical model error exceeds an error threshold; Continuing in the direction of long-term adaptive control; Confirming that at least one long-term adaptation criterion has been met; Applying a current long term adjustment factor and the integrated normalized chemical model error to the lookup table to determine a new long term adjustment factor; and multiplying the new long-term adjustment factor by an activation time of the reducing agent injector. Emissionssteuerungssystem nach Anspruch 1, weiterhin umfassend: einen stromaufwärtigen NOx-Sensor, der stromaufwärts des Reduktionsmittel-Injektors und der SCR-Vorrichtung angeordnet ist, worin der Prozessor konfiguriert ist, ein stromaufwärtiges NOx-Signal von dem stromaufwärtigen NOx-Sensor zu empfangen, um den normierten chemischen Modellfehler zu berechnen.Emission control system according to Claim 1 Further comprising: receiving an upstream NOx sensor disposed upstream of the reductant injector and the SCR device, wherein the processor is configured, an upstream NO x signal from the upstream NOx sensor for the standardized to calculate chemical model error. Emissionssteuerungssystem nach Anspruch 1, worin der normierte chemische Modellfehler mit der Differenz zwischen einem vom Modell vorhergesagten NOx-Niveau aus dem iterativen Modell und einem tatsächlichen NOx-Niveau aus dem nachgeschalteten NOx-Signal verbunden ist.Emission control system according to Claim 1 wherein the normalized chemical model error is associated with the difference between a model predicted NO x level from the iterative model and an actual NO x level from the downstream NO x signal. Emissionssteuerungssystem nach Anspruch 3, worin der normierte chemische Modellfehler nach Größe normiert ist.Emission control system according to Claim 3 in which the normalized chemical model error is normalized by size. Emissionssteuerungssystem nach Anspruch 1, worin das mindestens eine kurzfristige Freigabekriterium mindestens einen normierten Fehler beinhaltet, der größer als ein erster Schwellenwert ist, einen NOx-Gradienten, der kleiner als ein zweiter Schwellenwert ist, einen Reduktionsmittel-Verbraucher, der größer als ein dritter Schwellenwert ist, eine Temperatur, die größer als ein vierter Schwellenwert und kleiner als ein fünfter Schwellenwert ist, einen Temperaturgradienten, der kleiner als ein sechster Schwellenwert ist, ein Reduktionsmittel-Speicherniveau, das kleiner als ein siebter Schwellenwert ist, sowie einen Verbrennungsmodus.Emission control system according to Claim 1 Wherein the at least includes at least a short-term release criterion a normalized error which is greater than a first threshold value, a NO x gradient which is smaller than a second threshold, a reducing agent consumer that is greater than a third threshold, a temperature , which is greater than a fourth threshold and less than a fifth threshold, a temperature gradient that is less than a sixth threshold, a reducing agent storage level that is less than a seventh threshold, and a combustion mode. Emissionssteuerungssystem nach Anspruch 5, worin das mindestens eine langfristige Freigabekriterium mindestens einen der normierten Fehler beinhaltet, der größer als ein achter Schwellenwert ist, der NOx-Gradient kleiner als ein neunter Schwellenwert ist, das verbrauchte Reduktionsmittel größer als ein zehnter Schwellenwert ist, die Temperatur größer als ein elfter Schwellenwert und kleiner als ein zwölfter Schwellenwert ist, der Temperaturgradient kleiner als ein dreizehnter Schwellenwert ist, die Reduktionsmittel-Speicherabweichung kleiner als ein vierzehnter Schwellenwert ist sowie den Verbrennungsmodus.Emission control system according to Claim 5 Wherein the includes at least one of the normalized errors at least a long-term release criterion, which is greater than an eighth threshold value, the NO x gradient smaller than a ninth threshold value, the consumed reducing agent is larger than a tenth threshold value, the temperature is greater than an eleventh Threshold and less than a twelfth threshold, the temperature gradient is less than a thirteenth threshold, the reducing agent storage deviation is less than a fourteenth threshold, and the combustion mode. Emissionssteuerungssystem nach Anspruch 1, worin das mindestens eine kurzfristige Freigabekriterium unabhängig von dem mindestens einen langfristigen Freigabekriterium ist. Emission control system according to Claim 1 wherein the at least one short-term release criterion is independent of the at least one long-term release criterion. Emissionssteuerungssystem zum Behandeln von Abgas eines Verbrennungsmotors, das Emissionssteuerungssystem umfassend: eine selektive katalytische Reduktions-(SCR)-Vorrichtung; einen ersten NOx-Sensor; und eine Steuerung, die zum Ausführen einer kurz- und langfristigen adaptiven Steuerung konfiguriert ist, durch: Vergleichen einer ersten NOx-Messung vom ersten NOx-Sensor mit einem vorhergesagten NOx-Wert, der zumindest teilweise auf einem chemischen Ausgangsmodell basiert, und als Reaktion auf das Erfüllen kurzfristiger Aktivierungskriterien: Berechnen eines normierten chemischen Modellfehlers; Integrieren des normierten chemischen Modellfehlers; und Berechnen eines neuen langfristigen adaptiven Faktors, wenn der integrierte normierte chemische Modellfehler einen Schwellenwert überschreitet.An emission control system for treating exhaust gas of an internal combustion engine, the emission control system comprising: a selective catalytic reduction (SCR) device; a first NO x sensor; and a controller configured to perform short and long-term adaptive control by: comparing a first NO x measurement from the first NO x sensor with a predicted NO x value based at least in part on an initial chemical model, and in response to meeting short-term activation criteria: calculating a normalized chemical model error; Integrating the normalized chemical model error; and calculating a new long-term adaptive factor when the integrated normalized chemical model error exceeds a threshold. Emissionssteuerungssystem nach Anspruch 8, weiterhin umfassend: eine Nachschlagetabelle, die in der Steuerung gespeichert und konfiguriert ist, um einen aktuellen langfristigen adaptiven Faktor mit dem integrierten normierten chemischen Modellfehler zu vergleichen, um den neuen langfristigen adaptiven Faktor zu berechnen.Emission control system according to Claim 8 , further comprising: a lookup table stored in the controller and configured to compare a current long term adaptive factor with the integrated normalized chemical model error to calculate the new long term adaptive factor. Emissionssteuerungssystem nach Anspruch 9, worin der normierte chemische Modellfehler gleich einem Delta zwischen der ersten NOx-Messung und einem vorhergesagten NOx-Wert basierend auf dem ursprünglichen chemischen Modell ist, und normiert auf Basis der Größe.Emission control system according to Claim 9 wherein the normalized chemical model error equals a delta between the first NO x measurement and a predicted NO x value based on the original chemical model, and normalizes based on the size.
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