DE102022105060A1

DE102022105060A1 - Vorrichtung und Verfahren zur Steuerung eines Reduktionssystems

Info

Publication number: DE102022105060A1
Application number: DE102022105060.2A
Authority: DE
Inventors: Bhanuprakash Haranahalli Panchakshari
Original assignee: Jaguar Land Rover Ltd
Current assignee: Jaguar Land Rover Ltd
Priority date: 2021-03-08
Filing date: 2022-03-03
Publication date: 2022-09-08
Also published as: GB202103161D0; US20220282653A1; GB2606687A; GB2606687B

Abstract

Aspekte der vorliegenden Erfindung beziehen sich auf ein Steuersystem (100) für ein Fahrzeug (200), wobei das Steuersystem eine oder mehrere Steuergeräte umfasst, wobei das Steuersystem eingerichtet ist, um eine Vorhersage einer Beendigung eines aktuellen Fahrzyklus (810) des Fahrzeugs zu bestimmen (610), eine Wahrscheinlichkeit eines Regenerationsereignisses (880) einer Emissionskontrollvorrichtung (160) in einem nächsten Fahrzyklus des Fahrzeugs zu bestimmen (620), und eine Reduktionsmittelbeladung eines selektiven Katalysatorreduktionssystems (170, 180) des Fahrzeugs vor dem Ende des aktuellen Fahrzyklus (810) in Abhängigkeit von der Wahrscheinlichkeit des Regenerationsereignisses (880) zu reduzieren (640).

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Offenbarung bezieht sich auf die Steuerung eines Reduktionssystems. Aspekte der Erfindung beziehen sich auf ein Steuersystem, ein Fahrzeug, ein Verfahren und eine Computersoftware.
HINTERGRUND
Zur Verringerung der Schadstoffemissionen von Fahrzeugen mit Verbrennungsmotor ist es bekannt, dass ein Abgassystem des Verbrennungsmotors Nachbehandlungsvorrichtungen umfasst. Die Nachbehandlungsvorrichtungen können vorgesehen werden, um zumindest die Partikelemissionen und die Emission von Stickstoffoxiden wie NO_x zu reduzieren. Die Nachbehandlungsvorrichtungen können einen oder mehrere Dieselpartikelfilter (DPF), Benzinpartikelfilter (GPF), eine dünne NO_x-Falle (LNT), ein Reduktionsmitteleinspritzsystem und ein selektives Katalysatorreduktionssystem (SCR) umfassen.
Zumindest einige der Nachbehandlungsvorrichtungen haben unterschiedliche Betriebseigenschaften, wie z. B. die Temperatur, und wirken in Kombination, um die Emissionen des Fahrzeugs zu verringern. Daher ist für eine wirksame Verringerung der Emissionen eine geeignete Steuerung der einzelnen Nachbehandlungsvorrichtungen erforderlich.
Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, einen oder mehrere der mit dem Stand der Technik verbundenen Nachteile zu beheben.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Aspekte und Ausführungsformen der Erfindung stellen ein Steuersystem, ein Fahrzeug, ein Verfahren und eine Computersoftware gemäß den beigefügten Ansprüchen bereit.
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Steuersystem für ein Fahrzeug bereitgestellt, wobei das Steuersystem ein oder mehrere Steuergeräte umfasst, wobei das Steuersystem eingerichtet ist, um eine Vorhersage einer Beendigung eines aktuellen Fahrzyklus des Fahrzeugs zu bestimmen und eine Reduktionsmittelbeladung eines selektiven Katalysatorreduktionssystems des Fahrzeugs vor dem Ende des aktuellen Fahrzyklus zu reduzieren. Vorteilhafterweise wird die Reduktionsmittelbeladung vor dem Ende des aktuellen Fahrzyklus gesteuert, um die Emissionen in einem nächsten Fahrzyklus zu verbessern. Vorteilhafterweise kann der Schlupf des selektiven Katalysatorreduktionssystems während eines Regenerationsvorgangs reduziert werden.
Steuersystem für ein Fahrzeug, wobei das Steuersystem ein oder mehrere Steuergeräte umfasst, wobei das Steuersystem so eingerichtet ist, dass es eine Wahrscheinlichkeit eines bevorstehenden Regenerationsereignisses einer Emissionssteuerungsvorrichtung des Fahrzeugs bestimmt und eine Reduktionsmittelbefüllung eines ersten und eines zweiten selektiven Katalysatorreduktionssystems des Fahrzeugs in Abhängigkeit von der Wahrscheinlichkeit des bevorstehenden Regenerationsereignisses steuert. Vorteilhafterweise wird die Reduktionsmittelbeladung des ersten und zweiten selektiven Katalysatorreduktionssystems gesteuert, um die Emissionen während des Regenerationsereignisses zu steuern. Vorteilhafterweise kann der Schlupf des selektiven Katalysatorreduktionssystems während des Regenerationsvorgangs reduziert werden. Vorteilhafterweise kann der Verbrauch von Reduktionsmittel reduziert werden, so dass weniger Nachfüllungen von Reduktionsmittel erforderlich sind.
Gemäß einem Aspekt der Erfindung wird ein Steuersystem für ein Fahrzeug bereitgestellt, wobei das Steuersystem ein oder mehrere Steuergeräte umfasst, wobei das Steuersystem eingerichtet ist, um eine Vorhersage eines Endes eines aktuellen Fahrzyklus des Fahrzeugs zu bestimmen, eine Wahrscheinlichkeit eines Regenerationsereignisses einer Emissionskontrollvorrichtung in einem nächsten Fahrzyklus des Fahrzeugs zu bestimmen und eine Reduktionsmittelbeladung eines selektiven Katalysatorreduktionssystems des Fahrzeugs vor dem Ende des aktuellen Fahrzyklus in Abhängigkeit von der Wahrscheinlichkeit des Regenerationsereignisses zu reduzieren. Vorteilhafterweise wird die Reduktionsmittelbeladung vor dem Ende des aktuellen Fahrzyklus gesteuert, um die Emissionen in einem nächsten Fahrzyklus zu verbessern. Vorteilhafterweise kann der Schlupf des selektiven Katalysatorreduktionssystems während eines Regenerationsvorgangs reduziert werden.
Optional umfasst das Steuersystem einen Ausgang, der so angeordnet ist, dass er ein Reduktionsmittelsteuersignal zur Steuerung der Reduktionsmittelbeladung des selektiven Katalysatorreduktionssystems ausgibt. Vorteilhafterweise steuert das Steuersystem die Reduktionsmittelbeladung über das Reduktionsmittelsteuersignal. Das Steuersystem kann einen Eingang zum Empfangen eines Signals umfassen, das die Wahrscheinlichkeit des Regenerationsereignisses anzeigt. Vorteilhafterweise wird die Wahrscheinlichkeit des Regenerationsereignisses durch das Signal eines anderen Fahrzeugsystems angezeigt.
Das Reduktionsmittelsteuersignal dient optional zur Steuerung eines Injektors, der mit dem selektiven Katalysatorreduktionssystem verbunden ist. Vorteilhafterweise ist der Injektor so angeordnet, dass er die Reduktionsmittelbeladung des selektiven Katalysatorreduktionssystems steuert.
Das Bestimmen der Wahrscheinlichkeit des Regenerationsereignisses der Emissionskontrollvorrichtung kann das Bestimmen einer Wahrscheinlichkeit des Regenerationsereignisses innerhalb einer vorbestimmten Zeitspanne ab einem Beginn des nächsten Fahrzyklus umfassen. Vorteilhafterweise kann die Zeitspanne die Zeitspanne zum Aufheizen des selektiven Katalysatorreduktionssystems sein. Die vorbestimmte Zeitspanne kann mindestens 15 Minuten betragen. Die vorbestimmte Zeitspanne kann etwa 20 Minuten betragen.
Der Beginn des nächsten Fahrzyklus kann durch einen Motorstart des Fahrzeugs bestimmt werden. Vorteilhafterweise heizt der Motor das selektive Katalysatorreduktionssystem im Betrieb.
Die Verringerung der Reduktionsmittelbeladung kann darin bestehen, dass das selektive Katalysatorreduktionssystem vor dem Ende des aktuellen Fahrzyklus im Wesentlichen von Reduktionsmitteln entleert wird. Vorteilhafterweise ist das selektive Katalysatorreduktionssystem im Allgemeinen frei von Reduktionsmitteln und bereit für die Regeneration.
Das Entleeren des selektiven Katalysatorreduktionssystems von Reduktionsmitteln vor dem Ende des aktuellen Fahrzyklus kann die Ausgabe des Reduktionsmittelsteuersignals umfassen, um den Injektor so zu steuern, dass die Einspritzung des Reduktionsmittels reduziert wird, so dass das selektive Katalysatorreduktionssystem vor dem Ende des aktuellen Fahrzyklus im Wesentlichen entladen ist.
Optional wird das selektive Katalysatorreduktionssystem vor dem Ende des aktuellen Fahrzyklus im Wesentlichen entladen. Vorteilhafterweise ist das selektive Katalysatorreduktionssystem für den Regenerationsvorgang bereit.
Die Reduktionsmittelbeladung des selektiven Katalysatorreduktionssystems kann mindestens 5 Minuten vor dem Ende des aktuellen Fahrzyklus reduziert werden. Vorteilhafterweise steht ausreichend Zeit zur Verfügung, um das selektive Katalysatorreduktionssystem von Reduktionsmitteln zu entleeren. Die Reduktionsmittelbeladung des selektiven Katalysatorreduktionssystems kann etwa 10 Minuten vor dem Ende des aktuellen Fahrzyklus reduziert werden. Vorteilhafterweise steht ausreichend Zeit zur Verfügung, um das selektive Katalysatorreduktionssystem von Reduktionsmittel zu entleeren.
Optional ist das Steuersystem so eingerichtet, dass es ein Ende des Regenerationsvorgangs der Abgasreinigungsanlage ermittelt und die Reduktionsmittelbeladung des selektiven Katalysatorreduktionssystems des Fahrzeugs in Abhängigkeit vom Ende des Regenerationsvorgangs erhöht. Vorteilhafterweise wird das selektive Katalysatorreduktionssystem nach Beendigung des Regenerationsvorgangs für den Betrieb vorbereitet.
Bei dem selektiven Katalysatorreduktionssystem kann es sich um ein erstes selektives Katalysatorreduktionssystem handeln, das sich in der Nähe der Emissionskontrollvorrichtung in einem Abgassystem des Fahrzeugs befindet. Das nahe gelegene selektive Katalysatorreduktionssystem kann durch den Regenerationsvorgang erhitzt werden, was zu einem Schlupf des selektiven Katalysatorreduktionssystems führen kann.
Das Steuersystem kann so eingerichtet sein, dass es die Reduktionsmittelbeladung eines zweiten selektiven Katalysatorreduktionssystems des Fahrzeugs in Abhängigkeit von der Wahrscheinlichkeit des bevorstehenden Regenerationsereignisses erhöht. Vorteilhafterweise kann das zweite selektive Katalysatorreduktionssystem so vorbereitet sein, dass es die Emissionen während des Regenerationsereignisses wirksam kontrolliert. Das zweite selektive Katalysatorreduktionssystem kann distal von der Emissionskontrollvorrichtung im Abgassystem angeordnet sein. Vorteilhafterweise kann das distale zweite selektive Katalysatorreduktionssystem durch den Regenerationsvorgang weniger stark erwärmt werden als das erste System.
Das zweite Katalysatorreduktionssystem kann ein Unterboden-Katalysatorreduktionssystem sein. Vorteilhafterweise kann das zweite selektive Unterboden-Katalysatorreduktionssystem im Allgemeinen thermisch vom Regenerationsvorgang isoliert sein.
Die Emissionskontrollvorrichtung kann ein Dieselpartikelfilter sein. Das Reduktionsmittel kann ein Harnstoff oder ein Reduktionsmittel auf Ammoniakbasis sein.
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein System für ein Fahrzeug bereitgestellt, das ein Steuersystem, wie oben beschrieben, und ein selektives Katalysatorreduktionssystem umfasst, wobei das Steuersystem so angeordnet ist, dass es eine Reduktionsmittelbeladung des selektiven Katalysatorreduktionssystems steuert.
Das System kann einen Reduktionsmittelinjektor umfassen, der von dem Steuersystem gesteuert wird, wobei der Injektor so angeordnet ist, dass er Reduktionsmittel in das selektive Katalysatorreduktionssystem einspritzt.
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Fahrzeug bereitgestellt, das das Steuersystem oder das System wie oben beschrieben umfasst.
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zum Steuern eines selektiven Katalysatorreduktionssystems bereitgestellt, wobei das Verfahren das Bestimmen einer Vorhersage einer Beendigung eines aktuellen Fahrzyklus des Fahrzeugs, das Bestimmen einer Wahrscheinlichkeit eines Regenerationsereignisses einer Emissionskontrollvorrichtung in einem nächsten Fahrzyklus des Fahrzeugs und das Reduzieren einer Reduktionsmittelbeladung eines selektiven Katalysatorreduktionssystems des Fahrzeugs vor dem Ende des aktuellen Fahrzyklus in Abhängigkeit von der Wahrscheinlichkeit des Regenerationsereignisses umfasst.
Das Verfahren kann die Ausgabe eines Reduktionsmittelsteuersignals zur Steuerung der Reduktionsmittelbeladung des selektiven Katalysatorreduktionssystems umfassen.
Das Verfahren kann den Empfang eines Signals umfassen, das die Wahrscheinlichkeit des Regenerationsereignisses der Emissionskontrollvorrichtung im nächsten Fahrzyklus des Fahrzeugs anzeigt.
Das Verfahren kann umfassen, dass dem selektiven Katalysatorreduktionssystem vor dem Ende des aktuellen Fahrzyklus das Reduktionsmittel entzogen wird.
Das Verfahren kann die Bestimmung eines Endes des Regenerationsereignisses der Emissionskontrollvorrichtung und die Erhöhung der Reduktionsmittelbeladung des selektiven Katalysatorreduktionssystems des Fahrzeugs in Abhängigkeit vom Ende des Regenerationsereignisses umfassen.
Bei dem selektiven Katalysatorreduktionssystem kann es sich um ein erstes selektives Katalysatorreduktionssystem handeln, das sich in einem Abgassystem des Fahrzeugs in der Nähe der Emissionskontrollvorrichtung befindet. Das Verfahren kann die Erhöhung der Reduktionsmittelmenge eines zweiten selektiven Katalysatorreduktionssystems des Fahrzeugs in Abhängigkeit von der Wahrscheinlichkeit des bevorstehenden Regenerationsereignisses umfassen. Das zweite selektive Katalysatorreduktionssystem kann distal von der Emissionskontrollvorrichtung im Abgassystem angeordnet sein.
Das Verfahren kann die Steuerung eines mit dem selektiven Katalysatorreduktionssystem verbundenen Injektors umfassen, um die Reduktionsmittelbeladung des selektiven KatalysatorReduktionssystems des Fahrzeugs vor dem Ende des aktuellen Fahrzyklus in Abhängigkeit von der Wahrscheinlichkeit des Regenerationsereignisses zu verringern.
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Computersoftware bereitgestellt, die, wenn sie von einem Computer ausgeführt wird, eingerichtet ist, um ein Verfahren wie oben beschrieben durchzuführen.
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Steuersystem für ein Fahrzeug bereitgestellt, wobei das Steuersystem ein oder mehrere Steuergeräte umfasst, wobei das Steuersystem so eingerichtet ist, dass es eine Wahrscheinlichkeit eines bevorstehenden Regenerationsereignisses einer Emissionssteuerungsvorrichtung des Fahrzeugs bestimmt, und eine Reduktionsmittelbeladung eines ersten und eines zweiten selektiven Katalysatorreduktionssystems des Fahrzeugs in Abhängigkeit von der Wahrscheinlichkeit des bevorstehenden Regenerationsereignisses zu steuern, wobei das erste selektive Katalysatorreduktionssystem proximal zu der Emissionssteuervorrichtung in einem Abgassystem des Fahrzeugs angeordnet ist, und das zweite selektive Katalysatorreduktionssystem distal zu der Emissionssteuervorrichtung in dem Abgassystem angeordnet ist. Vorteilhafterweise wird der Schlupf und/oder der Reduktionsmittelverbrauch des ersten selektiven Katalysatorreduktionssystems reduziert, während die Emissionskontrolle mit dem zweiten selektiven Katalysatorreduktionssystem aufrechterhalten wird.
Nahe beieinander bedeutet, dass die Emissionskontrollvorrichtung und das selektive Katalysatorreduktionssystem in thermischer Verbindung stehen. Das erste selektive Katalysatorreduktionssystem kann sogar durch die Regeneration der Abgasreinigungsanlage erhitzt werden, was zu Schlupf führen kann. Vorteilhafterweise ist das zweite selektive Katalysatorreduktionssystem entfernt von der Emissionskontrollvorrichtung angeordnet, wodurch die Erwärmung während des Regenerationsvorgangs verringert wird.
Das Steuersystem kann so eingerichtet sein, dass es die Beladung des ersten und des zweiten selektiven Katalysatorreduktionssystems des Fahrzeugs steuert, indem es die Reduktionsmittelbeladung des ersten selektiven Katalysatorreduktionssystems in Abhängigkeit von dem Regenerationsereignis reduziert. Vorteilhafterweise wird die Reduktionsmittelbeladung des ersten selektiven Katalysatorreduktionssystems während des Regenerationsereignisses reduziert, um dadurch den Schlupf zu minimieren.
Das Steuersystem kann so eingerichtet sein, dass es die Beladung des ersten und zweiten selektiven Katalysatorreduktionssystems des Fahrzeugs vor dem Regenerationsereignis steuert. Vorteilhafterweise wird die Reduktionsmittelbeladung im Vorgriff auf oder vor dem Regenerationsereignis gesteuert.
Das Steuersystem ist optional so eingerichtet, dass es die Beladung des ersten und des zweiten selektiven Katalysatorreduktionssystems des Fahrzeugs steuert, indem es die Reduktionsmittelbeladung des zweiten selektiven Katalysatorreduktionssystems in Abhängigkeit von dem Regenerationsereignis erhöht. Vorteilhafterweise ist das zweite selektive Katalysatorreduktionssystem darauf vorbereitet, die Emissionen während des Regenerationsereignisses operativ zu steuern.
Das Steuersystem kann einen Ausgang umfassen, der so angeordnet ist, dass er mindestens ein Reduktionsmittelsteuersignal zur Steuerung der Reduktionsmittelbeladung des ersten und zweiten selektiven Katalysatorreduktionssystems ausgibt. Vorteilhafterweise ist das Reduktionsmittelsteuersignal in der Lage, die Reduktionsmittelbeladung zu steuern.
Das Steuersystem kann einen Eingang zum Empfang eines Signals umfassen, das die Wahrscheinlichkeit des Regenerationsereignisses anzeigt. Vorteilhafterweise liefert das Signal einen Hinweis auf die Wahrscheinlichkeit des Regenerationsereignisses von einem anderen Fahrzeugsystem.
Das Reduktionsmittelsteuersignal umfasst optional ein erstes Reduktionsmittelsteuersignal zur Steuerung der Reduktionsmittelbeladung des ersten selektiven Katalysatorreduktionssystems. Vorteilhafterweise kann die Reduktionsmittelbeladung des ersten selektiven Katalysatorreduktionssystems unabhängig gesteuert werden.
Optional umfasst das Reduktionsmittelsteuersignal ein zweites Reduktionsmittelsteuersignal zur Steuerung der Reduktionsmittelbeladung des zweiten selektiven Katalysatorreduktionssystems.
Vorteilhafterweise kann die Reduktionsmittelbeladung des zweiten selektiven Katalysatorreduktionssystems unabhängig gesteuert werden.
Das Reduktionsmittelsteuersignal kann zur Steuerung eines ersten Injektors, der dem ersten selektiven Katalysatorreduktionssystem zugeordnet ist, und eines zweiten Injektors, der dem zweiten selektiven Katalysatorreduktionssystem zugeordnet ist, dienen. Vorteilhafterweise sind die Injektoren für die Einspritzung von Reduktionsmittel in die jeweiligen selektiven Katalysatorreduktionssysteme in der Lage, die Reduktionsmittelbeladung zu steuern.
Die Verringerung der Reduktionsmittelbeladung des ersten selektiven Katalysatorreduktionssystems umfasst optional die Entleerung des ersten selektiven Katalysatorreduktionssystems an Reduktionsmittel in Abhängigkeit von dem bevorstehenden Regenerationsereignis der Emissionskontrollvorrichtung des Fahrzeugs. Vorteilhafterweise wird durch die Entleerung des ersten selektiven Katalysatorreduktionssystems der Schlupf des ersten selektiven Katalysatorreduktionssystems während des Regenerationsvorgangs reduziert. Dem ersten selektiven Katalysatorreduktionssystem kann vor Beginn der Regeneration das Reduktionsmittel entzogen werden. Vorteilhafterweise wird der Schlupf des ersten selektiven Katalysatorreduktionssystems weiter reduziert.
Die Entleerung des ersten selektiven Katalysatorreduktionssystems von Reduktionsmittel umfasst die Ausgabe des Reduktionsmittelsteuersignals zur Steuerung des ersten Injektors, um die Einspritzung des Reduktionsmittels zu verringern, so dass das erste selektive Katalysatorreduktionssystem vor dem Regenerationsereignis im Wesentlichen entladen wird. Vorteilhafterweise wird das erste selektive Katalysatorreduktionssystem durch die verringerte Einspritzung von Reduktionsmittel entlastet.
Das Steuersystem ist so eingerichtet, dass es die Beladung des ersten und des zweiten selektiven Katalysatorreduktionssystems des Fahrzeugs steuert, indem es die Reduktionsmittelbeladung des ersten selektiven Katalysatorreduktionssystems in Abhängigkeit von einem Ende des Regenerationsvorgangs erhöht. Vorteilhafterweise wird das erste selektive Katalysatorreduktionssystem in Abhängigkeit vom Ende des Regenerationsvorgangs wieder in Betrieb genommen.
Das Steuersystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das das Steuersystem so eingerichtet ist, um die Beladung des ersten und des zweiten selektiven Katalysatorreduktionssystems des Fahrzeugs zu steuern, indem eine Reduktionsmittel-beladung des zweiten selektiven Katalysatorreduktionssystems in Abhängigkeit von einem Ende des Regenerationsereignisses verringert wird. Vorteilhafterweise wird der Einsatz des zweiten selektiven Katalysatorreduktionssystems in Abhängigkeit vom Ende des Regenerationsereignisses reduziert.
Das Steuersystem kann so eingerichtet sein, dass es eine Vorhersage für das Ende eines aktuellen Fahrzyklus des Fahrzeugs ermittelt. Vorteilhafterweise kann die Steuerung eines oder mehrerer selektiver Katalysatorreduktionssysteme des Fahrzeugs in Abhängigkeit von der Vorhersage durchgeführt werden.
Das Steuersystem kann so eingerichtet sein, dass es die Wahrscheinlichkeit des bevorstehenden Regenerationsereignisses der Emissionskontrollvorrichtung in einem nächsten Fahrzyklus des Fahrzeugs bestimmt. Vorteilhafterweise kann die Reduktionsmittelbeladung von einem oder mehreren selektiven Katalysatorreduktionssystemen des Fahrzeugs in Abhängigkeit von der Wahrscheinlichkeit gesteuert werden.
Das Steuersystem kann so eingerichtet sein, dass es die Reduktionsmittelbeladung des ersten und zweiten selektiven Katalysatorreduktionssystems des Fahrzeugs in Abhängigkeit von der Wahrscheinlichkeit des bevorstehenden Regenerationsereignisses im nächsten Fahrzyklus des Fahrzeugs steuert. Vorteilhafterweise können die Emissionen des Fahrzeugs im nächsten Fahrzyklus durch Steuerung der Reduktionsmittelbeladung in einem aktuellen Fahrzyklus gesteuert werden.
Das Bestimmen der Wahrscheinlichkeit des Regenerationsereignisses der Emissionskontrollvorrichtung kann das Bestimmen einer Wahrscheinlichkeit des Regenerationsereignisses innerhalb einer vorbestimmten Zeitspanne ab einem Start des nächsten Fahrzyklus umfassen. Die vorbestimmte Zeitspanne kann mindestens 15 Minuten betragen. Die vorbestimmte Zeitspanne kann etwa 20 Minuten betragen.
Bei der Abgasreinigungsanlage kann es sich um einen Dieselpartikelfilter handeln. Das Reduktionsmittel kann ein Harnstoff oder ein Reduktionsmittel auf Ammoniakbasis sein.
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein System für ein Fahrzeug bereitgestellt, das ein Steuersystem wie oben beschrieben, ein erstes und ein zweites selektives Katalysatorreduktionssystem umfasst, wobei das Steuersystem so eingerichtet ist, dass es eine Reduktionsmittelbeladung des ersten und zweiten selektiven Katalysatorreduktionssystems steuert.
Das System kann eine erste Reduktionsmitteleinspritzvorrichtung umfassen, die von dem Steuersystem gesteuert wird, wobei die erste Reduktionsmitteleinspritzvorrichtung so angeordnet ist, dass sie Reduktionsmittel in das selektive Katalysatorreduktionssystem einspritzt.
Das System kann einen zweiten Reduktionsmittelinjektor umfassen, der von dem Steuersystem gesteuert wird, wobei der zweite Reduktionsmittelinjektor so angeordnet ist, dass er Reduktionsmittel in das zweite selektive Katalysatorreduktionssystem einspritzt.
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Fahrzeug bereitgestellt, das das Steuersystem oder das System wie oben beschrieben umfasst.
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zum Steuern eines selektiven Katalysatorreduktionssystems bereitgestellt, wobei das Verfahren das Bestimmen einer Wahrscheinlichkeit eines bevorstehenden Regenerationsereignisses einer Emissionssteuerungsvorrichtung eines Fahrzeugs, das Steuern einer Reduktionsmittelbeladung eines ersten und eines zweiten selektiven Katalysatorreduktionssystems des Fahrzeugs in Abhängigkeit von der Wahrscheinlichkeit des bevorstehenden Regenerationsereignisses, wobei das erste selektive Katalysatorreduktionssystem proximal zu der Emissionssteuerungsvorrichtung in einem Abgassystem des Fahrzeugs angeordnet ist, und das zweite selektive Katalysatorreduktionssystem distal zu der Emissionssteuerungsvorrichtung in dem Abgassystem angeordnet ist.
Die Steuerung der Beladung des ersten und des zweiten selektiven Katalysatorreduktionssystems des Fahrzeugs kann die Verringerung der Reduktionsmittelbeladung des ersten selektiven Katalysatorreduktionssystems vor dem Regenerationsvorgang umfassen.
Die Steuerung der Beladung des ersten und des zweiten selektiven Katalysatorreduktionssystems des Fahrzeugs kann eine Erhöhung der Reduktionsmittelbeladung des zweiten selektiven Katalysatorreduktionssystems vor dem Regenerationsereignis umfassen.
Das Verfahren kann die Ausgabe eines Reduktionsmittelsteuersignals zur Steuerung der Reduktionsmittelbeladung des ersten und des zweiten selektiven Katalysatorreduktionssystems umfassen.
Die Verringerung der Reduktionsmittelbeladung des ersten selektiven Katalysatorreduktionssystems kann darin bestehen, dass dem ersten selektiven Katalysatorreduktionssystem vor dem bevorstehenden Regenerationsereignis der Emissionskontrollvorrichtung des Fahrzeugs das Reduktionsmittel entzogen wird.
Die Verringerung der Reduktionsmittelbeladung des ersten selektiven Katalysatorreduktionssystems kann darin bestehen, dass das erste selektive Katalysatorreduktionssystem vor Beginn des Regenerationsvorgangs an Reduktionsmittel erschöpft wird.
Das Verfahren kann die Bestimmung einer Vorhersage des Endes eines aktuellen Fahrzyklus des Fahrzeugs umfassen.
Das Verfahren kann die Bestimmung der Wahrscheinlichkeit des bevorstehenden Regenerationsereignisses der Emissionskontrollvorrichtung in einem nächsten Fahrzyklus des Fahrzeugs umfassen.
Das Verfahren kann die Steuerung der Reduktionsmittelbeladung des ersten und zweiten selektiven Katalysatorreduktionssystems des Fahrzeugs in Abhängigkeit von der Wahrscheinlichkeit des bevorstehenden Regenerationsereignisses im nächsten Fahrzyklus des Fahrzeugs umfassen.
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Computersoftware bereitgestellt, die, wenn sie von einem Computer ausgeführt wird, so eingerichtet ist, dass sie ein Verfahren wie oben beschrieben durchführt.
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein nicht-transitorisches, computerlesbares Speichermedium bereitgestellt, auf dem Befehle gespeichert sind, die, wenn sie von einem oder mehreren elektronischen Prozessoren ausgeführt werden, den einen oder die mehreren elektronischen Prozessoren veranlassen, ein Verfahren wie oben beschrieben auszuführen.
Das eine oder die mehreren Steuergeräte eines Steuersystems gemäß der vorliegenden Erfindung können insgesamt mindestens einen elektronischen Prozessor mit einem elektrischen Eingang zum Empfangen eines oder mehrerer Eingangssignale und mindestens eine Speichervorrichtung umfassen, die elektrisch mit dem mindestens einen elektronischen Prozessor verbunden ist und in der Befehle gespeichert sind.
Der mindestens eine elektronische Prozessor kann so konfiguriert sein, dass er auf die mindestens eine Speichervorrichtung zugreift und die Anweisungen darauf ausführt, um eine Vorhersage eines Endes eines aktuellen Fahrzyklus des Fahrzeugs zu bestimmen und eine Reduktionsmittelbeladung eines selektiven Katalysatorreduktionssystems des Fahrzeugs vor dem Ende des aktuellen Fahrzyklus zu reduzieren.
Der mindestens eine elektronische Prozessor kann so konfiguriert sein, dass er auf die mindestens eine Speichervorrichtung zugreift und die darauf befindlichen Anweisungen ausführt, um die Wahrscheinlichkeit eines bevorstehenden Regenerationsereignisses einer Emissionssteuervorrichtung des Fahrzeugs zu bestimmen und die Reduktionsmittelbeladung des ersten und zweiten selektiven Katalysatorreduktionssystems des Fahrzeugs in Abhängigkeit von der Wahrscheinlichkeit des bevorstehenden Regenerationsereignisses zu steuern.
Der mindestens eine elektronische Prozessor kann so konfiguriert sein, dass er auf die mindestens eine Speichervorrichtung zugreift und die darauf befindlichen Anweisungen ausführt, um eine Vorhersage eines Endes eines aktuellen Fahrzyklus des Fahrzeugs zu bestimmen, eine Wahrscheinlichkeit eines Regenerationsereignisses einer Emissionskontrollvorrichtung in einem nächsten Fahrzyklus des Fahrzeugs zu bestimmen und eine Reduktionsmittelbeladung eines selektiven Katalysatorreduktionssystems des Fahrzeugs vor dem Ende des aktuellen Fahrzyklus in Abhängigkeit von der Wahrscheinlichkeit des Regenerationsereignisses zu reduzieren.
Im Rahmen dieser Anmeldung ist ausdrücklich beabsichtigt, dass die verschiedenen Aspekte, Ausführungsformen, Beispiele und Alternativen, die in den vorhergehenden Absätzen, in den Ansprüchen und/oder in der folgenden Beschreibung und den Zeichnungen dargelegt sind, und insbesondere die einzelnen Merkmale davon, unabhängig oder in beliebiger Kombination betrachtet werden können. Das heißt, alle Ausführungsformen und/oder Merkmale einer Ausführungsform können in beliebiger Weise und/oder Kombination miteinander kombiniert werden, sofern diese Merkmale nicht unvereinbar sind. Der Anmelder behält sich das Recht vor, jeden ursprünglich eingereichten Anspruch zu ändern oder einen neuen Anspruch entsprechend einzureichen, einschließlich des Rechts, einen ursprünglich eingereichten Anspruch dahingehend zu ändern, dass er von einem anderen Anspruch abhängt und/oder ein Merkmal eines anderen Anspruchs einbezieht, auch wenn er ursprünglich nicht auf diese Weise beansprucht wurde.
Figurenliste
Eine oder mehrere Ausführungsformen der Erfindung werden jetzt nur beispielhaft unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben, in denen:

1 zeigt ein System gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
2 zeigt ein Fahrzeug gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
3 zeigt die Effizienz eines Emissionsminderungssystems;
4 zeigt ein Verfahren gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
5 zeigt Betriebsbedingungen für ein Emissionsminderungssystem gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
6 zeigt ein Verfahren gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
7 illustriert ein System gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; und
8 zeigt Betriebsbedingungen für ein Emissionsminderungssystem gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.

AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
Ein System 100 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird hier unter Bezugnahme auf die beigefügte 1 beschrieben. Das System 100 umfasst ein Steuersystem 110 gemäß einer Ausführungsform der Erfindung und eine Mehrzahl von Emissionsnachbehandlungsvorrichtungen 160, 170, 180. Ein Abgassystem 150 eines Fahrzeugs 200, wie es in 2 dargestellt ist, ist mit der Vielzahl von Nachbehandlungsvorrichtungen 160, 170, 180 verbunden. Das Abgassystem 150 empfängt die gasförmigen Emissionen eines Verbrennungsmotors (ICE) des Fahrzeugs 200 und stellt einen Durchgang für die Emissionen über die Nachbehandlungsvorrichtungen 160, 170, 180 bereit, wie durch Pfeile in 1 angedeutet.
Die Nachbehandlungsvorrichtungen 160, 170, 180 umfassen eine erste Nachbehandlungsvorrichtung 160 mit einem intermittierenden Hochtemperaturbetrieb. Der Hochtemperaturbetrieb der ersten Nachbehandlungsvorrichtung 160 kann ein Spül- oder Regenerationsbetrieb sein, der die in der Vorrichtung gespeicherten Emissionen zumindest teilweise durch Erwärmung der Vorrichtung 160 reduziert. Bei der ersten Nachbehandlungsvorrichtung 160 kann es sich zum Beispiel um eine Emissionskontrollvorrichtung 160 oder eine Emissionsfalle 160 handeln.
Die Emissionsfalle 160 kann ein NO_x-Adsorber, eine NO_x-Falle oder eine dünne NO_x-Falle (LNT) 160, ein Dieselpartikelfilter (DPF) oder ein Benzinpartikelfilter (GPF) sein. Die Emissionsfalle 160 kann einen Katalysator enthalten, der die Stickoxide oder Partikel auffängt. Die Emissionsfalle 160 hat eine vorgegebene Höchstkapazität, z. B. 2g (andere Höchstkapazitäten sind denkbar). Sobald die Emissionsfalle 160 ihre maximale Kapazität erreicht hat, ist sie nicht mehr in der Lage, z. B. weitere Stickoxide aufzufangen, die dann durch die Emissionsfalle 160 hindurchtreten, was als Schlupf bezeichnet wird. Der Spülvorgang kann durchgeführt werden, um die aufgefangenen Stickstoffoxide, z. B. NO_x oder Partikel, aus der Emissionsfalle 160 zu spülen oder zu entfernen und so die Emissionsfalle 160 zu regenerieren. Nachfolgend wird die Emissionsfalle 160 der Klarheit halber als LNT 160 bezeichnet. Während des Spülvorgangs kommt es zu einem Schlupf, d. h. Stickoxide werden aus der Emissionsfalle 160 in das Abgassystem 150 freigesetzt. Die freigesetzten Stickoxide können im Abgassystem 150 stromabwärts der Emissionsfalle 160 aufgefangen oder behandelt werden, beispielsweise in einer der anderen Nachbehandlungsvorrichtungen 170, 180 stromabwärts der Emissionsfalle 160.
Durch den Spül- oder Regenerationsvorgang kann die Temperatur der Emissionsfalle 160 auf eine erhöhte Betriebstemperatur ansteigen. Die erhöhte Betriebstemperatur kann bei etwa 600°C oder darüber liegen, z. B. verbrennt der Dieselpartikelfilter bei solchen Temperaturen, wobei die genaue Temperatur natürlich von einer Vielzahl von Faktoren abhängen kann.
Für den Reinigungsvorgang kann ein fettes Lambda (d.h. <1) des Verbrennungsmotors verwendet werden, wie noch zu erkennen sein wird. Der Regenerationsvorgang kann durchgeführt werden, wenn die Temperatur des Abgases 150 des Fahrzeugs 200 relativ heiß ist, d. h. über einer vorgegebenen Temperatur liegt, so dass die höhere Temperatur eine höhere Aktivierungsenergie für eine chemische Reaktion liefert, die erforderlich ist, um den Katalysator des LNT 160 von Stickoxiden zu befreien.
Der ersten Nachbehandlungsvorrichtung 160, wie dem LNT oder DPF 160, ist eine Vorrichtung 165 zugeordnet, die dazu dient, die Wahrscheinlichkeit zu bestimmen, dass der Regenerationsvorgang erforderlich ist, wie noch erläutert wird. Die Vorrichtung 165 ist so angeordnet, dass sie ein Signal 166 an das Steuersystem 110 ausgibt.
Das System 100 umfasst mindestens ein selektives Katalysatorreduktionssystem (SCR) 170, 180. In einigen Ausführungsformen umfasst das System 100 zwei oder mehr SCR-Systeme 170, 180. In der in 1 gezeigten Ausführungsform umfasst das System zwei SCR-Systeme 170, 180, wobei dies natürlich keine Einschränkung darstellt. Das dargestellte System 100 umfasst ein erstes und ein zweites SCR-System 170, 180. Ein SCR 170, 180 ist ein Emissionsminderungssystem, das einen Katalysator umfasst, der die Emissionen von Stickoxiden wie Stickstoffoxid (NO_x) reduziert. Ein Reduktionsmittel, häufig in flüssiger Form, wird eingeführt, um die Stickoxide in andere, weniger schädliche Verbindungen oder Elemente umzuwandeln. Das Reduktionsmittel kann auf Ammoniak oder Harnstoff basieren. Jedem der SCR 170, 180 ist eine Einspritzdüse 175, 185 zugeordnet, mit der das flüssige Reduktionsmittel in das Abgassystem 150 zur Verwendung durch das jeweilige SCR 170, 180 eingespritzt wird. So umfasst das dargestellte System eine erste Einspritzdüse 175, die mit der ersten SCR 170 verbunden ist, und eine zweite Einspritzdüse 185, die mit der zweiten SCR 180 verbunden ist. In einem System 100 mit nur einem SCR, wie z. B. dem ersten SCR 170, ist nur die erste Einspritzdüse 175 erforderlich, die mit dem ersten SCR 170 verbunden ist, wie sich zeigen wird.
Jede der ersten und zweiten Einspritzdüsen 175, 185 reagiert auf ein entsprechendes Reduktionsmittelsteuersignal 176, 186, das von dem Steuersystem 110 bereitgestellt wird. Die Reduktionsmittelsteuersignale 176, 186 umfassen ein erstes Reduktionsmittel-Steuersignal 176 und ein zweites Reduktionsmittel-Steuersignal 186, die jeweils eine Beladung der jeweiligen ersten und zweiten SCR 170, 180 mit Reduktionsmittel steuern. Somit steuert das Steuersystem 110 den ersten und zweiten Injektor 175, 185 über das erste und zweite Reduktionsmittelsteuersignal 176, 186, um die Beladung des ersten und zweiten SCR 170, 180 mit Reduktionsmittel zu steuern.
Die erste SCR 170 befindet sich in der Nähe oder relativ nahe an der Emissionsfalle 160. Der erste SCR 170 kann in thermischer Verbindung mit der Emissionsfalle 160 stehen, z. B. dem LNT 160, DPF oder GPF 160. Der erste SCR 170 kann als „close-coupled SCR 170“ oder „CCSCR 170“ bezeichnet werden, was auf die relativ enge Platzierung des ersten SCR 170 und der Emissionsfalle 160 hinweist. Die mit der Emissionsfalle 160 verbundene Spülung oder Regeneration erhöht daher die Temperatur des ersten SCR 170. Die erhöhte Temperatur kann, wie noch erläutert wird, zu einem Schlupf des ersten SCR 170 führen. In Ausführungsformen mit einem zweiten SCR 180 ist der zweite SCR 180 weiter von der Emissionsfalle 160 entfernt oder distal angeordnet. Das heißt, dass der zweite SCR 180 im Vergleich zum ersten SCR 170 in geringerer thermischer Verbindung mit der Emissionsfalle 160 steht. Daher wird der zweite SCR 180 durch die Regeneration der Emissionsfalle 160 nicht so stark erhitzt wie der erste SCR 170. Der zweite SCR 180 kann als distaler SCR 180 oder DSCR 180 bezeichnet werden. Daher hat der zweite SCR 180 während des Regenerationsvorgangs eine niedrigere Temperatur als der erste SCR 170. Der zweite SCR 180 kann in einem Bereich des Fahrzeugbodens des Fahrzeugs 200 angeordnet sein, z. B. in einem Unterbodenbereich, wobei natürlich auch andere Einbaupositionen denkbar sind.
Das Steuersystem 110 kann durch ein oder mehrere Steuergeräte 110 gebildet werden, die Verarbeitungsmittel 120 und Speichermittel 130 umfassen. Bei den Verarbeitungsmitteln 120 kann es sich um eine oder mehrere elektronische Verarbeitungsvorrichtungen 120 oder Prozessoren 120 handeln, die computerlesbare Anweisungen ausführen können. Bei den Speichermitteln 130 kann es sich um eine oder mehrere Speichervorrichtungen 130 handeln. Die Speichereinrichtung 130 ist elektrisch mit den Verarbeitungsmitteln 120 gekoppelt. Die Speichereinrichtung 130 ist so konfiguriert, dass sie computerlesbare Befehle speichert, und die Verarbeitungsmittel 120 ist so konfiguriert, dass sie auf die Speichereinrichtung 130 zugreift und die darin gespeicherten Befehle ausführt.
Das Steuersystem 110 umfasst ferner ein Eingabemittel 140, das ein elektrischer Eingang sein kann, um ein oder mehrere elektrische Signale 166, 190 zu empfangen. Das Steuersystem 110 kann ein Ausgabemittel 150 umfassen, das ein elektrischer Ausgang 150 sein kann, um ein oder mehrere Steuersignale 176, 186 unter der Steuerung des Prozessors 120 auszugeben. In einigen Ausführungsformen ist der Eingang 140 so angeordnet, dass er ein Lastsignal 166 empfängt, das eine Last der Emissionsfalle 160 anzeigt. Das Lastsignal 166 kann eine Last des LNT 160 anzeigen, d.h. eine Menge an NO_x, die in dem LNT 160 adsorbiert wird. Das Lastsignal 166 kann in einigen Ausführungsformen eine Last des DPF 160 anzeigen. Das Lastsignal 166 kann von einer Vorrichtung 165 geliefert werden, die mit dem LNT 160 oder dem DPF 160 verbunden ist, um dessen Belastung zu messen.
Bei dem LNT 160 kann die Vorrichtung 165 ein NO_x-Sensor 165 sein. In einigen Ausführungsformen kann der NO_x-Sensor 165 eine Vielzahl von NO_x-Sensoren 165 umfassen. Ein erster NO_x-Sensor kann so angeordnet sein, dass er das vom ICE stromaufwärts des LNT 165 emittierte NO_x misst, und ein zweiter NO_x-Sensor kann so angeordnet sein, dass er das NO_x stromabwärts des LNT 160 misst. Der Prozessor 120 kann so eingerichtet sein, dass er die NO_x-Belastung anhand der Signale des ersten und des zweiten NO_x-Sensors bestimmt. In einer Ausführungsform kann der Prozessor 120 so eingerichtet sein, dass er die Integration eines Ausgangs des ersten NO_x-Sensors abzüglich einer Integration eines Ausgangs des zweiten NO_x-Sensors bestimmt, um die NO_x-Belastung des LNT 160 zu ermitteln.
Für den DPF oder GPF 160 kann die Vorrichtung 165 einen oder mehrere Drucksensoren umfassen. In einer Ausführungsform ist ein erster Drucksensor stromaufwärts des DPF oder GPF und ein zweiter Drucksensor stromabwärts des DPF oder GPF angeordnet. Die von den ersten und zweiten Drucksensoren ausgegebenen Drucksignale können zur Bestimmung eines Differenzdrucks über dem DPF oder GPF verwendet werden, der eine Belastung des DPF oder GPF anzeigt, d. h. eine im DPF/GPF 160 gespeicherte Rußbelastung. In einigen Ausführungsformen kann alternativ oder zusätzlich ein Partikelfilter verwendet werden, um eine Filtrationseffizienz des DPF/GPF zu bestimmen, aus der die Belastung des DPF/GPF 160 ermittelt werden kann.
In anderen Ausführungsformen kann der Prozessor 120 die Auslastung der Emissionsfalle 160 ohne direkte Messung ableiten, beispielsweise aus Daten, die den Ausstoß von Stickstoffoxiden, wie NO_x, durch den Verbrennungsmotor (ICE) des Fahrzeugs 200 entsprechend einer Belastung des ICE anzeigen.
In einigen Ausführungsformen kann das Steuersystem 110, im Folgenden als Steuergerät 100 bezeichnet, ein Signal 190 empfangen, das eine Vorhersage des Endes des Fahrzyklus (EoDC) anzeigt, wie noch erläutert wird.
3 zeigt die Temperatur in Abhängigkeit von der Betriebseffizienz 310 und der Ammoniakspeicherkapazität 320 eines SCR-Beispiels, wie z. B. des ersten oder zweiten SCRs 170, 180. Der Betriebswirkungsgrad 310 ist ein Umwandlungswirkungsgrad der Umwandlung von NO_x-Emissionen aus dem Verbrennungsmotor in harmlosen Stickstoff (N₂) und Wasser (H₂O) unter Verwendung des gespeicherten Ammoniaks. Der Betriebswirkungsgrad wird in Abhängigkeit vom Umwandlungswirkungsgrad 310 bestimmt, bei dem es sich um einen Wirkungsgrad der Umwandlung von NO_x handelt, der wie in 3 als Prozentsatz definiert werden kann. Der Betriebswirkungsgrad wird in Abhängigkeit von der Ammoniakspeicherkapazität 320 bestimmt, die als Speicherkapazität von Ammoniak (NH₃) pro Einheit des Katalysatorvolumens definiert ist, was im Beispiel von 3 in Einheiten von g NH₃ pro Liter (g/L) Katalysatorvolumen angegeben ist. Die Betriebseffizienz der SCR ist somit eine Funktion der Umwandlungseffizienz und der Speicherkapazität für Ammoniak. Wie aus 3 ersichtlich, wird die Betriebseffizienz der SCR bei niedrigen Temperaturen von der zunehmenden Umwandlungseffizienz 310 dominiert und nimmt mit der Temperatur zu, bis zu einer Schwellentemperatur, bei der die Umwandlungseffizienz im Wesentlichen ein Maximum von etwa 90 % oder etwa 96 % erreicht, je nach chemischer Formulierung, wobei oberhalb dieser Temperatur die Umwandlungseffizienz mit steigender Temperatur sogar leicht abnehmen kann. Bei der Schwellentemperatur kann es sich um eine Temperatur handeln, die mit dem Abgassystem 150 zusammenhängt, z. B. eine Betriebstemperatur des SCR 170, 180 von mindestens 150°C oder mindestens 200°C. Gleichzeitig wird beobachtet, dass die Ammoniakspeicherkapazität 320 des SCR-Reduktionsmittels mit steigender Temperatur abnimmt. Wie aus 3 ersichtlich ist, gibt es daher für die SCR zwischen der ersten und der zweiten Temperatur ein Temperaturfenster für den Spitzenbetriebswirkungsgrad 330, in dem ein Gleichgewicht zwischen dem steigenden Umwandlungswirkungsgrad der SCR 180 und der abnehmenden Speicherkapazität des Reduktionsmittels besteht. Eine obere Temperaturschwelle des Betriebseffizienzfensters kann weniger als 300°C oder weniger als 275°C betragen. Bei einem eng gekoppelten SCR, wie dem ersten SCR 170, erhöht das Regenerationsereignis der nahen Emissionsfalle 160 die Temperatur des SCR 170, so dass sich insbesondere die Speicherkapazität des Ammoniaks verringert, wie in 3 dargestellt, wodurch sich der Betriebswirkungsgrad des SCR verringert. Das Regenerationsereignis der Emissionsfalle 160 kann dazu führen, dass die Temperatur des eng gekoppelten SCR 170 so ansteigt, dass sie außerhalb des Betriebseffizienzfensters 330 liegt. In Ausführungsformen der Erfindung ist das Steuergerät 110 so eingerichtet, dass es die Reduktionsmittelbeladung des eng gekoppelten SCR 170 in Abhängigkeit von dem Regenerationsereignis steuert, wie noch erläutert wird. In einigen Ausführungsformen ist die Steuerung 110 so eingerichtet, dass sie die Reduktionsmittelbeladung der ersten und zweiten SCR 170, 180 in Abhängigkeit von der Wahrscheinlichkeit eines bevorstehenden Regenerationsereignisses steuert.
In 4 ist ein Verfahren 400 gemäß einer Ausführungsform der Erfindung dargestellt. Bei dem Verfahren 400 handelt es sich um ein Verfahren zur Steuerung der Reduktionsmittelbeladung eines oder mehrerer SCRs. Das Verfahren 400 kann von dem in 1 dargestellten System 100 durchgeführt werden. Der Speicher 120 des Steuergeräts 110 kann computerlesbare Anweisungen speichern, die bei Ausführung durch den Prozessor 110 eine Ausführungsform des Verfahrens 400 durchführen.
Das Verfahren 400 von 4 wird unter Bezugnahme auf 5 erläutert, die die Ammoniak (NH₃)-Last und den Schlupf eines SCR in Bezug auf ein Regenerationsereignis 570 einer Emissionsfalle 160 zeigt. Im oberen Teil von 5 ist die Ammoniakbelastung des eng gekoppelten SCR 170 in Bezug auf das Regenerationsereignis der Emissionsfalle 160 dargestellt. Die Kurve 510 zeigt die reaktive Reduktionsmittelbelastung des SCR 170 nach dem Stand der Technik, während die präemptive Reduktionsmittelbelastung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung als gestrichelte Kurve 520 dargestellt ist. In ähnlicher Weise ist der Schlupf des SCR gemäß dem Beispiel des Standes der Technik als 550 dargestellt, während der Schlupf des SCR 170 gemäß einer Ausführungsform der Erfindung als 560 dargestellt ist. Das Regenerationsereignis 570 ist als Regenerationssignal 570 dargestellt, das zwei Werte hat, nämlich falsch, d. h. nicht regenerierend oder spülend, und wahr oder hoch, was dem Regenerationsereignis entspricht, dessen Zeitraum als ein Beginn 530 des Regenerationsereignisses und ein Ende 540 des Regenerationsereignisses dargestellt ist.
Bezugnehmend auf 4 umfasst das Verfahren 400 einen Block 410 zum Bestimmen einer Wahrscheinlichkeit eines bevorstehenden Regenerationsereignisses 570 einer Emissionskontrollvorrichtung 160 oder einer Emissionsfalle 160 des Fahrzeugs 200. Block 410 kann den Empfang des Lastsignals 166 umfassen. Wie oben erwähnt, kann das Lastsignal 166 die Last der Abgasfalle 160 anzeigen. Das Lastsignal 166 kann eine Last des LNT 160 anzeigen, d.h. eine Menge an NO_x, die im LNT 160 adsorbiert wird, oder eine Menge an Partikeln, die von einem DPF oder GPF 160 aufgefangen werden.
Die verbleibende Kapazität des LNT, DPF oder GPF 160 kann in Block 410 bestimmt werden. Wenn die verbleibende Kapazität relativ niedrig ist, z. B. unter einer vorbestimmten Mindestschwellenkapazität, kann das Steuergerät 110 in Block 410 die Wahrscheinlichkeit des Regenerationsereignisses bestimmen, d. h., dass es notwendig ist, den LNT, DPF oder GPF 160 zu regenerieren oder zu reinigen. Die vorbestimmte verbleibende Mindestschwellenkapazität kann beispielsweise 25 %, 15 % oder 10 % der gesamten NO_x-Kapazität der Emissionsfalle 160 betragen. Beispielsweise können 25 % der Gesamtkapazität 0,5g NO_x für eine LNT 160 mit einer maximalen Kapazität von 2g sein, obwohl auch andere Kapazitäten denkbar sind. Wenn es wahrscheinlich ist, dass in Block 410 ein Regenerationsereignis 570 erforderlich ist, geht das Verfahren 400 zu Block 420 über. Besteht jedoch keine Wahrscheinlichkeit für ein Regenerationsereignis, kann das Verfahren bei Block 410 verbleiben, d. h. es kann eine Schleife durchlaufen, bis die Wahrscheinlichkeit für ein bevorstehendes Regenerationsereignis besteht. Die Wahrscheinlichkeit des Regenerationsereignisses 570 kann ein Hinweis auf ein Regenerationsereignis 570 innerhalb einer vorbestimmten Zeitspanne ab der Ausführung von Block 410 sein. Die vorbestimmte Zeitspanne kann etwa 20 Minuten oder mindestens 15 Minuten betragen, wobei auch andere Zeitspannen denkbar sind.
In Block 420 wird als Reaktion auf das Regenerationsereignis 470 die Reduktionsmittelbeladung des eng gekoppelten SCR 170, d. h. des ersten SCR 170, verringert. In einigen Ausführungsformen wird die Reduktionsmittelbeladung des eng gekoppelten SCR 170, d. h. des ersten SCR 170, vor dem Regenerationsereignis 570 reduziert. In Block 410 steuert das Steuergerät 110 das in den eng gekoppelten SCR 170 eingespritzte Reduktionsmittel. Insbesondere umfassen Ausführungsformen des Blocks 420, dass die Steuerung 110 das erste Reduktionsmittelsteuersignal 176 ausgibt, um die erste Einspritzdüse 175 zu steuern, um eine Menge oder Rate von Ammoniak-Reduktionsmittel zu reduzieren, das in den eng gekoppelten SCR 170 eingespritzt wird. Die erste Einspritzdüse 175 wird von der Steuerung 110 gesteuert, um die Reduktionsmittelmenge vor dem Beginn 530 des Regenerationsereignisses 570 zu reduzieren. Unter Bezugnahme auf den oberen Teil von 5 ist zu erkennen, dass in einigen Systemen des Standes der Technik die Reduktionsmittelbelastung des eng gekoppelten SCR 170 als Reaktion auf den Beginn des Regenerationsereignisses 570, d. h. nach der Zeit 530, reduziert wird. In Ausführungsformen der Erfindung wird die Ammoniakbelastung jedoch vor dem Beginn des Regenerationsereignisses zum Zeitpunkt 530 reduziert, indem die erste Einspritzdüse 175 so gesteuert wird, dass die Einspritzung von Reduktionsmittel vor dem Zeitpunkt 530 in Abhängigkeit von der Wahrscheinlichkeit des bevorstehenden Regenerationsereignisses 570 reduziert wird. In einigen Ausführungsformen, wie in 5 dargestellt, ist das Steuergerät 110 in Block 420 so angeordnet, dass es die erste Einspritzdüse 175 so steuert, dass der eng gekoppelte SCR 170 vor dem bevorstehenden Regenerationsereignis von Reduktionsmittel entleert wird. In einigen Ausführungsformen ist das Steuergerät 110 so eingerichtet, dass es bewirkt, dass der eng gekoppelte SCR 170 vor dem Beginn 530 des Regenerationsereignisses 570 generell von Reduktionsmittel entleert wird. In einigen Ausführungsformen wird das Reduktionsmittel aus dem gekoppelten SCR 170 im Wesentlichen gleichzeitig mit dem Beginn 530 des Regenerationsereignisses abgelassen, um vorteilhafterweise einen Ammoniakschlupf während des Regenerationsereignisses zu vermeiden und gleichzeitig dem gekoppelten SCR 170 zu ermöglichen, Abgasemissionen bis zum Beginn 530 des Regenerationsereignisses 570 zu behandeln. Block 410 kann umfassen, dass das Steuergerät 110 so eingerichtet ist, dass es das erste Reduktionsmittel-Steuersignal 176 ausgibt, um die erste Einspritzdüse 175 so zu steuern, dass die Einspritzung des Reduktionsmittels reduziert wird, so dass der SCR 170 mit geschlossener Kupplung vor dem Regenerationsereignis 570 im Wesentlichen entlastet wird.
Wie aus dem mittleren Teil von 5 ersichtlich ist, der eine Spur 550 zeigt, die den Schlupf aus einem reaktiven SCR oder einem SCR nach dem Stand der Technik anzeigt, wenn das Reduktionsmittel erst in Abhängigkeit von, d. h. nach dem Beginn 530 des Regenerationsereignisses 570, reduziert wird, tritt der Ammoniakschlupf aus dem eng gekoppelten SCR 170 während des Regenerationsereignisses 570 aufgrund der erhöhten Temperatur des eng gekoppelten SCR 170 auf. In Ausführungsformen der Erfindung veranschaulicht die Spur 560 jedoch den Schlupf aus dem eng gekoppelten SCR 170, der vor dem Beginn 530 des Regenerationsereignisses 570 reduziert oder an Ammoniak verarmt ist, was veranschaulicht, dass der Schlupf während des Regenerationsereignisses 570 vorteilhaft reduziert ist.
In Block 430 wird die Reduktionsmittelbeladung des distalen SCR 180 (DSCR 180), d. h. des zweiten SCR 180, in Reaktion auf das Regenerationsereignis 570 erhöht. In einigen Ausführungsformen wird die Reduktionsmittelbeladung des DSCR 180 vor dem Regenerationsereignis 570 erhöht. In Block 430 ist das Steuergerät 110 so eingerichtet, dass es die Reduktionsmittelbeladung des zweiten SCR 180 des Fahrzeugs 200 in Abhängigkeit von der Wahrscheinlichkeit des bevorstehenden Regenerationsereignisses 570 erhöht. In einigen Ausführungsformen ist das Steuergerät 110 so eingerichtet, dass es in Block 430 die Reduktionsmittelbeladung des DSCR 180 vor dem Beginn 530 des Regenerationsereignisses 570 erhöht. Die Reduktionsmittelbeladung des DSCR 180 kann proportional zur Abnahme der Beladung des CCSCR 170 erhöht werden. In anderen Ausführungsformen kann die Beladung des DSCR 180 vor der Verringerung der Beladung des CCSCR 170 oder vor der Verringerung der Beladung des CCSCR 170 erhöht werden. Vorteilhafterweise ist der DSCR 180 in der Lage, die Emissionen aus dem ICE des Fahrzeugs 200 zu behandeln, wenn die Reduktionsmittelbeladung des CCSCR 170 reduziert wird.
In Block 440 wird festgestellt, ob das Regenerationsereignis 570 abgeschlossen ist, d. h. ob die aktuelle Zeit das Ende 540 des in 5 dargestellten Regenerationsereignisses 570 erreicht hat. In einigen Ausführungsformen kann in Block 440 festgestellt werden, ob das Ende 540 des Regenerationsereignisses 570 innerhalb einer vorbestimmten Zeit liegt, d. h. ob das Regenerationsereignis 570 fast beendet ist, da dies vorteilhafterweise eine Erhöhung der Reduktionsmittelbeladung des CCSCR 170 zum Zeitpunkt 570 des in Block 460 endenden Regenerationsereignisses ermöglichen kann. Wenn das Regenerationsereignis 570 nicht oder nicht fast abgeschlossen ist, geht das Verfahren zu Schritt 450 über, in dem eine aktuelle Reduktionsmittelbeladung des CCSCR 170 oder des DSCR 180 oder beider beibehalten wird. Insbesondere kann in Schritt 450 der CCSCR 170 im Wesentlichen entleert gehalten werden und der DSCR 180 kann weiterhin mit Reduktionsmittel durch den zweiten Injektor 185 unter der Kontrolle der Steuerung 110 geladen werden. Wenn das Regenerationsereignis 570 abgeschlossen oder fast abgeschlossen ist, geht das Verfahren 400 zu Block 460 über.
In Block 460 wird die Reduktionsmittelbeladung des CCSCR 460 erhöht. In Block 460 steuert das Steuergerät 110 das Reduktionsmittel, das dem „Close-Coupled SCR“ 170 zugeführt wird. Insbesondere umfassen Ausführungsformen des Blocks 460, dass der Regler 110 das erste Reduktionsmittel-Steuersignal 176 ausgibt, um die erste Einspritzdüse 175 so zu steuern, dass die Menge oder die Rate des in den eng gekoppelten SCR 170 eingespritzten Reduktionsmittels erhöht wird. Im Beispiel von 5 wird die erste Einspritzdüse 175 von der Steuereinheit 110 gesteuert, um die Reduktionsmittelmenge in Erwartung des Endes 540 des Regenerationsereignisses 570 zu erhöhen. Aus dem oberen Teil von 5 ist ersichtlich, dass die Reduktionsmittelbelastung des CCSCR 170 schneller erhöht wird als in einigen Systemen des Standes der Technik. Wenn die Reduktionsmittelbeladung erhöht wird, führt ein Reduktionsmittelbeladebefehl oder eine Anweisung zur Erhöhung der Reduktionsmittelbeladung zu einer Verzögerung, bevor die Reduktionsmittelbeladung erhöht wird. Nach dem Stand der Technik wird die Einspritzdüse so gesteuert, dass die Reduktionsmittelbeladung nach dem Ende des Regenerationsvorgangs erhöht wird, wobei die Reduktionsmittelbeladung jedoch erst nach einer Verzögerung, z. B. für das Ansprechen der Hardware der Einspritzdüse usw., erhöht werden kann. In der Praxis kann diese Verzögerung bis zu 10 Sekunden nach dem Regenerationsereignis 570 betragen. In Ausführungsformen der Erfindung kann das Ende des Regenerationsereignisses vorhergesagt und das System darauf vorbereitet werden, die Reduktionsmittelladung zum Zeitpunkt des Endes des Regenerationsereignisses 570 zu erhöhen. Indem beispielsweise die Einspritzdüse angewiesen wird, die Reduktionsmittelbeladung vor dem Ende des Regenerationsereignisses 570 zu erhöhen, kann der Hydraulikdruck erhöht werden, die Einspritzdüse mit Energie versorgt werden usw., so dass das Reduktionsmittel im Wesentlichen gleichzeitig mit dem Ende des Regenerationsereignisses 570 oder sogar vor dem Ende des Ereignisses 570 eingespritzt werden kann, so dass die Reduktionsmittelbeladung früher ansteigt, wie in 5 dargestellt.
In Block 470 wird die Reduktionsmittelbeladung des DSCR 180, d. h. des zweiten SCR 180, reduziert. In Block 430 ist das Steuergerät 110 so eingerichtet, dass es die Reduktionsmittelbeladung des zweiten SCR 180 des Fahrzeugs 200 als Reaktion auf oder in Erwartung des Abschlusses oder des Endes 540 des Regenerationsereignisses 570 reduziert. In einigen Ausführungsformen ist das Steuergerät 110 so eingerichtet, dass es in Block 430 die Reduktionsmittelbeladung des DSCR 180 vor dem Ende 540 des Regenerationsereignisses 570 reduziert. In einigen Ausführungsformen kann die Reduktionsmittelbeladung des DSCR 180 proportional zum Anstieg der Beladung des CCSCR 170 reduziert werden.
Auf diese Weise wird deutlich, dass Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung eine verbesserte Kontrolle der Emissionen des Fahrzeugs 200 durch die Steuerung der Reduktionsmittelbeladung des CCSCR oder des ersten SCR 170 in Bezug auf ein Regenerationsereignis 570 einer Emissionsfalle 160 ermöglichen, das die Effizienz des Betriebs des CCSCR oder des ersten SCR 170 durch Erwärmung des CCSCR 170 beeinflusst. In einigen Ausführungsformen werden die Emissionen des Fahrzeugs reduziert, indem die Reduktionsmittelbelastung des DSCR oder des zweiten SCR 180, der weniger stark mit der Emissionsfalle 160 thermisch gekoppelt ist, entsprechend gesteuert wird.
Ein Verfahren 600 gemäß einer anderen Ausführungsform wird nun unter Bezugnahme auf die 6 bis 8 erläutert. Das Verfahren 600 ist ein Verfahren zur Steuerung der Reduktionsmittelbeladung eines oder mehrerer SCR 170, 180. Das Verfahren 600 kann von dem in 1 dargestellten System 100 durchgeführt werden. Im Speicher 120 des Steuergeräts 110 können computerlesbare Befehle gespeichert werden, die, wenn sie vom Prozessor 110 ausgeführt werden, eine Ausführungsform des Verfahrens 600 durchführen. Das Verfahren 600 wird durchgeführt, um die Reduktionsmittelbefüllung eines SCR 170, 180 eines Fahrzeugs 200 zu steuern. Das Verfahren 600 kann die Reduktionsmittelbefüllung eines Fahrzeugs mit einem SCR, wie dem CCSCR 170, oder eines Fahrzeugs mit mehr als einem SCR, wie dem CCSCR 170 und dem DSCR 180, steuern.
In Block 610 des Verfahrens 600 ist der Prozessor 120 des Steuergeräts 110 so angeordnet, dass er eine Vorhersage einer Beendigung eines aktuellen Fahrzyklus (EoDC) 810 des Fahrzeugs 200 bestimmt. Das vorhergesagte EoDC-Ereignis 810 ist in 8 als zu einem bestimmten Zeitpunkt eintretend dargestellt. Die Vorhersage des EoDC 810 ist ein Hinweis darauf, wann der Betrieb des ICE des Fahrzeugs 200 enden wird. Der EoDC 810 beendet einen aktuellen Fahrzyklus des Fahrzeugs 200. Die Vorhersage des EoDC 810 ermöglicht es, in Abhängigkeit davon die voraussichtliche Beladung der Emissionsfalle 160, wie z. B. des LNT, DPF oder GPF 160, am Ende des aktuellen Fahrzyklus 810 zu bestimmen. In einigen Ausführungsformen kann, wie nachstehend beschrieben, eine mit der Vorhersage des EoDC 810 verbundene Anzeige von einem Navigations-system 710 des Fahrzeugs 200 empfangen werden. Die Vorhersage des EoDC 810 kann eine oder mehrere Angaben über die verbleibende Zeit bis zum EoDC 810, die Fahrstrecke des Fahrzeugs 200 bis zum EoDC 810 oder die Belastung mit einem oder mehreren Stickstoffoxiden, wie z. B. NO_x, das von der Emissionsfalle 160 adsorbiert wird, oder die Rußbelastung der Emissionsfalle 160 im Falle des DPF oder GPF, die voraussichtlich vom ICE bis zum EoDC 810 emittiert werden, umfassen.
Die EoDC 810 wird häufig durch einen Abstell- oder Abschaltbefehl am Fahrzeug 200 ausgelöst, der die Verbrennung in dem Verbrennungsmotor beendet. Die EoDC 810 tritt beispiels-weise auf, wenn das Fahrzeug 200 angehalten, d. h. geparkt wird. Die Belastung der Emissionsfalle 160 wird beibehalten, d. h. sie ist nach der EoDC 810 statisch, während die ICE nicht in Betrieb ist.
Nach einer gewissen Zeit nach dem EoDC 810 findet ein nächster Fahrzyklus (NDC) 820 statt, bei dem der ICE des Fahrzeugs 200 mit der Verbrennung beginnt. Obwohl das NDC-Ereignis 820 in der Regel durch ein Schlüsselereignis oder einen Startbefehl am Fahrzeug, d. h. von einem Fahrer des Fahrzeugs 200, ausgelöst wird, kann es auch aus der Ferne, z. B. von einem Mobilgerät des Fahrers, oder als Reaktion auf einen von einem Benutzer des Fahrzeugs eingestellten Timer, z. B. zum Vorheizen des Fahrzeugs 200 vor der Fahrt, angewiesen werden. Häufig vergeht zwischen den Ereignissen EoDC 810 und NDC 820 eine Zeitspanne, in der der mit dem Abgassystem 150 verbundene Abgasfilter 160, z. B. der LNT 160 oder der DPF 160, im Wesentlichen abgekühlt ist, möglicherweise auf Umgebungstemperatur, oder in der die Temperatur zumindest von ihrer jeweiligen Betriebstemperatur gesunken ist. Daher ist nach dem NDC-Ereignis 820 eine Zeitspanne für die Erwärmung der Emissionsfalle 160 erforderlich, bevor die Emissionsfalle 160 eine Spülungstemperatur erreicht, damit ein Regenerationsereignis oder -prozess der Emissionsfalle 160 beginnen kann. Die Spültemperatur ist die Temperatur, bei der der Regenerationsvorgang beginnen kann. Normalerweise liegt die Spül-temperatur des LNT 160 bei etwa 220°C, es können aber auch andere Temperaturen verwendet werden. Die Spülungstemperatur ist höher als die Betriebstemperatur des LNT 160, daher ist eine gewisse Zeit erforderlich, um zunächst die Betriebstemperatur und dann die Spülungstemperatur des LNT 160 zu erreichen. Im Falle des DPF oder GPF kann die Spültemperatur sogar noch höher sein, z. B. über 500°C, z. B. 600°C.
In 7 ist ein System 700 dargestellt, das das in 1 gezeigte Steuergerät 110 umfasst. Aus Gründen der Übersichtlichkeit sind andere Komponenten, wie z. B. der Emissionsfalle 160, in 7 nicht dargestellt. Das Steuergerät 110 ist mit einem dem Fahrzeug 200 zugeordneten Navigationssystem 710 kommunikationsfähig verbunden. Das Steuergerät 110 und das Navigationssystem 710 sind über eine Schnittstelle 715 des Fahrzeugs 200 kommunikativ gekoppelt, bei der es sich um ein Netzwerk 715 handeln kann, das einem einschlägigen Kommunikationsprotokoll, wie z. B. einem CAN-Bus-Netzwerk, mit anderen Protokollen, wie z. B. CANFD-, Flexray-, Ethernet- und SENT-Netzwerken, entspricht.
Das Navigationssystem 710 kann mit einem Hinweis auf ein beabsichtigtes Ziel des Fahrzeugs versorgt worden sein, z. B. durch die Eingabe einer Adresse oder eines Points of Interest (POI) durch den Fahrer, zu dem der Fahrer zu fahren beabsichtigt. Die Eingabe kann z. B. als Auswahl auf einer grafischen Benutzeroberfläche des Navigationssystems 710 oder als akustische Eingabe erfolgen.
Das Navigationssystem 710 kann so eingerichtet sein, dass es das Ziel des Fahrzeugs 200 ableitet. Das beabsichtigte Ziel des Fahrzeugs 200 kann auf der Grundlage von Daten abgeleitet werden, die auf regelmäßige Routen oder Fahrten des Fahrzeugs 200 hindeuten und die für das Navigationssystem 710 zugänglich gespeichert sind.
Zum Beispiel kann der Standort des Fahrzeugs 200 und/oder die Tageszeit auf das beabsichtigte Ziel hinweisen. Wenn das Fahrzeug 200 beispielsweise an einem Arbeitsplatz geparkt ist und eine Fahrt des Fahrzeugs zu einer Zeit beginnt, die im Allgemeinen dem regelmäßigen Heimweg entspricht, sind der Standort des Fahrzeugs 200 und die Uhrzeit ein starker Hinweis auf das beabsichtigte Ziel. In einigen Ausführungsformen kann die Identität des Fahrers des Fahrzeugs 200 bei der Ermittlung des beabsichtigten Ziels verwendet werden. Die Identität des Fahrers des Fahrzeugs 200 kann in Abhängigkeit von der Identität eines mit dem Fahrer verbundenen oder von ihm mitgeführten elektronischen Geräts, wie z. B. eines elektronischen Schlüssels für den Zugang zum Fahrzeug 200, oder von anderen Angaben, wie z. B. von einem mit dem Fahrzeug 200 verbundenen Gesichtserkennungssystem, abgeleitet werden. Andere Informationsquellen, die auf die Identität des Fahrers schließen lassen, sind ebenfalls denkbar.
In einigen Ausführungsformen ist das Navigationssystem 710 kommunikativ gekoppelt, z. B. über einen drahtgebundenen oder drahtlosen Kommunikationskanal 715, z. B. Bluetooth, mit einem tragbaren elektronischen Gerät 720, das einem Benutzer des Fahrzeugs 200, wie dem Fahrer des Fahrzeugs, zugeordnet ist. Bei dem tragbaren elektronischen Gerät 720 kann es sich um ein tragbares Computergerät, wie z. B. ein Tablet, oder ein tragbares Kommunikationsgerät, wie z. B. ein Mobiltelefon oder ein Smartphone 720, handeln. Obwohl 7 zeigt, dass das Navigationssystem 710 direkt mit dem Gerät 720 gekoppelt ist, kann die Kopplung auch indirekt über ein oder mehrere mit dem Fahrzeug verbundene Geräte oder Verbindungen erfolgen. Das Gerät 720 und das Navigationssystem 710 können so miteinander kommunizieren, dass das Navigationssystem 710 von dem Gerät 720 einen Hinweis auf die Identität des Fahrers erhält, auf dem die Bestimmung des Ziels des Fahrzeugs 200 basieren kann. Das Gerät 720 kann dem Navigationssystem alternativ eine Angabe über das Ziel des Fahrzeugs 200 liefern. Beispielsweise kann der Fahrer das Ziel mithilfe einer auf dem Gerät 720 ausgeführten Software auswählen, z. B. einer auf dem Gerät 720 ausgeführten Navigationssoftware, die dem Navigationssystem 710 die Angabe liefert. In Abhängigkeit vom Zielort des Fahrzeugs 200 kann das Steuergerät 110 die Vorhersage des EoDC 810 des Fahrzeugs 200 bestimmen.
In einigen Ausführungsformen kann das Navigationssystem 710 auf der Grundlage des Ziels des Fahrzeugs 200, das entweder explizit vom Fahrer angegeben oder vom Navigationssystem 710 abgeleitet wird, eine Vorhersage über die Zeitspanne, die das Fahrzeug 200 bis zum Erreichen des Ziels in Betrieb sein oder fahren wird, oder über die Route, die das Fahrzeug 200 zum Ziel nehmen wird, bestimmen.
Basierend auf dem Zielort des Fahrzeugs 200, in einigen Ausführungsformen auf der vorhergesagten Betriebsdauer oder Route, kann der Prozessor 120 eine Beladung der Emissionsfalle 160 während des aktuellen Fahrzyklus, d. h. vor dem EoDC 810, bestimmen.
Die Vorhersage der Auslastung der Emissionsfalle 160 kann in Abhängigkeit von einem dem Fahrzeug zugeordneten E-Horizontsystem ermittelt werden. Das dem Fahrzeug 200 zugeordnete E-Horizontsystem kann mit dem Navigationssystem 710 verbunden sein. Das E-Horizontsystem kann Daten bereitstellen, die Steigungen oder Erhebungen in Verbindung mit Kartendaten anzeigen, so dass ein Hinweis auf den Drehmomentbedarf des Verbrennungsmotors des Fahrzeugs 200 für die Fahrt auf der Route zum Zielort ermittelt oder geschätzt werden kann. Auf diese Weise können die Emissionen des ICE für die Strecke geschätzt werden. Die Auslastung der Emissionsfalle 160 für die Strecke kann in Abhängigkeit von den Daten des E-Horizontsystems bestimmt werden. In einigen Ausführungsformen kann die vorhergesagte Auslastung der Emissionsfalle 160 in Abhängigkeit von der Identität des Fahrers bestimmt werden. Es wird davon ausgegangen, dass jeder Fahrer des Fahrzeugs einen bestimmten Fahrstil hat, der mit einer bestimmten Emissionsbelastung einhergeht. So kann beispielsweise ein Fahrer relativ sparsam fahren, während ein anderer Fahrer einen zielstrebigeren Fahrstil an den Tag legt, was jeweils eine unterschiedliche Emissionsbelastung des Fahrzeugs 200 zur Folge hat.
Durch die Speicherung von Daten, die den Fahrstil oder die Emissionsbelastung jedes Fahrers des Fahrzeugs 200 angeben, kann der dem identifizierten Fahrer zugeordnete NO_x-Ausstoß verwendet werden, um die Belastung der Emissionsfalle 160 für den aktuellen Fahrzyklus in Abhängigkeit von dem vorhergesagten EoDC 810 zu bestimmen.
Block 620 umfasst die Bestimmung der Wahrscheinlichkeit eines Regenerationsereignisses 880 der Emissionsfalle 160 in einem nächsten Fahrzyklus des Fahrzeugs 200, d. h. nach dem NDC-Ereignis 820. In einigen Ausführungsformen umfasst Block 620 das Bestimmen, ob eine Wahrscheinlichkeit besteht, die größer ist als eine vorgegebene Wahrscheinlichkeit, dass die Emissionsfalle 160 im nächsten Fahrzyklus des Fahrzeugs 200 gespült oder regeneriert werden muss. In einigen Ausführungsformen umfasst Block 620 das Bestimmen, ob die Emissionsfalle 160 innerhalb einer vorbestimmten Zeitspanne, wie z.B. mindestens 15 Minuten oder etwa 20 Minuten, wie durch Pfeil 825 angezeigt, nach dem NDC-Ereignis 820, d.h. nach dem NDC-Ereignis 820 im nächsten Fahrzyklus des Fahrzeugs 200, gespült oder regeneriert werden muss.
In einigen Ausführungsformen von Block 620 wird die Wahrscheinlichkeit in Abhängigkeit von der Vorhersage des EoDC 810 bestimmt. Es wird beispielhaft beschrieben, wie bestimmt wird, ob die LNT 160 gespült oder regeneriert werden muss. In einigen Ausführungsformen umfasst die Bestimmung der Wahrscheinlichkeit eines Regenerationsereignisses 880 im nächsten Fahrzyklus den Empfang des Signals 166, das eine aktuelle Kapazität des LNT 160 anzeigt. Das Steuergerät 110 kann das LNT-Lastsignal 166 empfangen, das die aktuelle Belastung des LNT 160 zu einem Zeitpunkt während des aktuellen Fahrzyklus vor dem EoDC 810 anzeigt. Basierend auf der aktuellen Last des LNT 160 im aktuellen Fahrzyklus kann in Block 620 eine Vorhersage der verbleibenden Kapazität des LNT 160 bei dem vorhergesagten EoDC 550 bestimmt werden. Wenn die verbleibende Kapazität am EoDC 810 relativ niedrig ist, z. B. unterhalb einer vorbestimmten Mindestschwellenkapazität, kann das Steuergerät 110 eine hohe Wahrscheinlichkeit für das Regenerationsereignis 880 im nächsten Fahrzyklus bestimmen, z. B. innerhalb der Zeitspanne 825 nach dem NDC sogar 820. Die vorbestimmte verbleibende Mindestschwellenkapazität kann beispielsweise 25 %, 15 % oder 10 % der gesamten NO_x-Kapazität des LNT 160 betragen. Beispielsweise können 25 % der Gesamtkapazität 0,5g NO_x am EoDC 810 entsprechen. Wenn die vorhergesagte verbleibende Kapazität des LNT 160 am EoDC 810 gleich oder kleiner als die Mindestschwellenkapazität ist, kann die Wahrscheinlichkeit als oberhalb der Wahrscheinlichkeitsschwelle liegend bestimmt werden. Andernfalls, wenn die vorhergesagte verbleibende Kapazität des LNT 160 größer als die minimale Schwellenkapazität ist, kann die Wahrscheinlichkeit als unterhalb der Wahrscheinlichkeitsschwelle bestimmt werden.
Wenn in Block 620 festgestellt wird, dass das Regenerationsereignis 880 wahrscheinlich ist, geht das Verfahren 600 zu Block 640 über. Andernfalls, wenn festgestellt wird, dass das Regenerationsereignis 880 unwahrscheinlich ist, geht das Verfahren zu Block 630 über. In Block 630 wird die Reduktionsmittelbeladung eines oder mehrerer der SCR 170, 180 aufrechterhalten. Insbesondere kann das Steuergerät 110 in Block 830 in einigen Ausführungsformen eine Reduktionsmittelbeladung des ersten oder des CCSCR 170 aufrechterhalten, so dass es in der Lage ist, Emissionen aus dem ICE des Fahrzeugs 200 zu behandeln. Das Steuergerät 110 kann die erste Einspritzdüse 175 so steuern, dass sie Reduktionsmittel einspritzt, um die CCSCR 170 so zu beladen, dass sie die Emissionen aus dem ICE behandelt.
In Block 640 wird die Reduktionsmittelzufuhr zu einem oder mehreren SCR 170, 180 des Fahrzeugs 200 gesteuert. In einigen Ausführungsformen wird die Reduktionsmittelbeladung des CCSCR 170 gesteuert. In einigen Ausführungsformen wird die Reduktionsmittelbeladung des CCSCR 170 und des DSCR 180 in Block 640 gesteuert.
In Block 640 wird die Reduktionsmittelbeladung des CCSCR 170, d. h. des ersten SCR 170, in Abhängigkeit von der Wahrscheinlichkeit des Regenerationsereignisses 880 nach dem NDC-Ereignis 820 reduziert. Die Reduktionsmittelbelastung des CCSCR 170 wird vor dem EoDC-Ereignis 810 reduziert, wie durch die Kurve 850 in 8 angezeigt. Block 640 umfasst die Steuerung 110, die das dem CCSCR 170 zugeführte Reduktionsmittel regelt. Insbesondere umfassen Ausführungsformen des Blocks 640, dass die Steuereinheit 110 das erste Reduktionsmittel-steuersignal 176 ausgibt, um die erste Einspritzdüse 175 so zu steuern, dass die Menge oder Rate des in die CCSCR 170 eingespritzten Reduktionsmittels reduziert wird. Die erste Einspritzdüse 175 wird von dem Steuergerät 110 so gesteuert, dass die Reduktionsmittelmenge vor dem EoDC-Ereignis 810 reduziert wird. Auf diese Weise wird der CCSCR 170 unmittelbar nach dem NDC-Ereignis 820 von Reduktionsmittel entleert, was den Ammoniakschlupf nach dem NDC-Ereignis 820 reduziert, wie durch den Vergleich des Ammoniakschlupfes im Stand der Technik veranschaulicht wird, wie durch die Spur 860 und die Spur 870 veranschaulicht wird, die den Ammoniakschlupf aus dem SCR gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
In einigen Ausführungsformen von Block 640 wird die Reduktionsmittelbeladung des DSCR 180, d. h. des zweiten SCR 180, in Abhängigkeit von der Wahrscheinlichkeit des Regenerationsereignisses 880 nach dem NDC-Ereignis 820 erhöht. In einigen Ausführungsformen wird die Reduktionsmittelbeladung des DSCR 180 vor dem EoDC-Ereignis 810 erhöht. Block 640 kann umfassen, dass das Steuergerät 110 so eingerichtet ist, dass es die Reduktionsmittelbeladung des DSCR 180 des Fahrzeugs 200 in Abhängigkeit von der Wahrscheinlichkeit des bevorstehenden Regenerationsereignisses 570 erhöht. Die Reduktionsmittelbeladung des DSCR 180 kann proportional zur Abnahme der Reduktionsmittelbeladung des CCSCR 170 erhöht werden. In anderen Ausführungsformen kann die Beladung des DSCR 180 bereits vor der Verringerung der Beladung des CCSCR 170 erhöht werden. Vorteilhafterweise ist der DSCR 180 in der Lage, die Emissionen des Motors des Fahrzeugs 200 zu behandeln, wenn die Reduktionsmittelbeladung des CCSCR 170 reduziert wird. Auf diese Weise kann der DSCR zum Zeitpunkt des Regenerationsereignisses 880 nach dem NDC-Ereignis 820 die Emissionen des ICE behandeln.
Nach dem Regenerationsereignis 880 kann die Reduktionsmittelbeladung des CCSCR erhöht werden, wie in 8 durch die Kurve 850 gezeigt, die nach dem Regenerationsereignis ansteigt. In einigen Ausführungsformen kann die Steuerung 110 die Reduktionsmittelbeladung des CCSCR 170 in Erwartung eines Endes des Regenerationsereignisses 800 erhöhen, wie oben beschrieben. In einigen Ausführungsformen kann die Steuerung 110 die Reduktionsmittelbeladung des DSCR 180 nach dem Regenerationsereignis 880 verringern.
Es wird deutlich, dass verschiedene Änderungen und Modifikationen an der vorliegenden Erfindung vorgenommen werden können, ohne den Anwendungsbereich der vorliegenden Anmeldung zu verlassen.

Claims

Ein Steuersystem für ein Fahrzeug, wobei das Steuersystem ein oder mehrere Steuergeräte umfasst, wobei das Steuersystem eingerichtet ist, um: eine Vorhersage einer Beendigung eines aktuellen Fahrzyklus des Fahrzeugs zu bestimmen; eine Wahrscheinlichkeit eines Regenerationsereignisses einer Emissionskontrollvorrichtung in einem nächsten Fahrzyklus des Fahrzeugs zu bestimmen; und eine Reduktionsmittelbeladung eines selektiven Katalysatorreduktions-systems des Fahrzeugs vor dem Ende des aktuellen Fahrzyklus in Abhängigkeit von der Wahrscheinlichkeit des Regenerationsereignisses zu reduzieren.
Das Steuersystem nach Anspruch 1, wobei das Steuersystem einen Ausgang umfasst, der so angeordnet ist, dass er ein Reduktionsmittelsteuersignal zur Steuerung der Reduktionsmittelbeladung des selektiven Katalysatorreduktionssystems ausgibt; optional dient das Reduktionsmittelsteuersignal zur Steuerung eines mit dem selektiven Katalysatorreduktionssystem verbundenen Injektors.
Das Steuersystem nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, wobei das Bestimmen der Wahrscheinlichkeit des Regenerationsereignisses der Emissionskontrollvorrichtung das Bestimmen einer Wahrscheinlichkeit des Regenerationsereignisses innerhalb einer vorbestimmten Zeitspanne ab einem Beginn des nächsten Fahrzyklus umfasst; optional beträgt die vorbestimmte Zeitspanne mindestens 15 Minuten.
Das Steuersystem nach Anspruch 3, wobei der Beginn des nächsten Fahrzyklus von einem Start eines Motors des Fahrzeugs aus bestimmt wird.
Das Steuersystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Verringerung der Reduktionsmittelbeladung darin besteht, dass das selektive Katalysatorreduktionssystem vor dem Ende des aktuellen Fahrzyklus im Wesentlichen von Reduktionsmittel entleert wird; optional das Reduktionsmittelsteuersignal zur Steuerung eines Injektors dient, der mit dem selektiven Katalysatorreduktionssystem verbunden ist, und das Entleeren des selektiven Katalysatorreduktionssystems von Reduktionsmitteln vor dem Ende des aktuellen Fahrzyklus die Ausgabe des Reduktionsmittelsteuersignals umfasst, um den Injektor zu steuern, um die Einspritzung des Reduktionsmittels zu reduzieren, so dass das selektive Katalysatorreduktionssystem vor dem Ende des aktuellen Fahrzyklus im Wesentlichen entladen wird.
Das Steuersystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Reduktionsmittelbeladung des selektiven Katalysatorreduktionssystems mindestens 5 Minuten vor dem Ende des aktuellen Fahrzyklus reduziert wird.
Das Steuersystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Steuersystem eingerichtet ist, um: ein Ende des Regenerationsereignisses der Emissionskontrollvorrichtung zu bestimmen; und die Reduktionsmittelbeladung des selektiven Katalysatorreduktionssystems des Fahrzeugs in Abhängigkeit vom Ende des Regenerationsereignisses zu erhöhen.
Das Steuersystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das selektive Katalysator-Reduktionssystem ein erstes selektives Katalysator-Reduktionssystem ist, das sich in einem Abgassystem des Fahrzeugs in der Nähe der Emissionssteuervorrichtung befindet; optional ist das Steuersystem so angeordnet, dass es die Reduktionsmittelbeladung eines zweiten selektiven Katalysator-Reduktionssystems des Fahrzeugs in Abhängigkeit von der Wahrscheinlichkeit des bevorstehenden Regenerationsereignisses erhöht, wobei sich das zweite selektive KatalysatorReduktionssystem in dem Abgassystem distal zu der Emissionssteuervorrichtung befindet.
Das Steuersystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Emissionssteuerungsvorrichtung ein Dieselpartikelfilter ist.
Das Steuersystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Reduktionsmittel ein Reduktionsmittel auf Harnstoffbasis ist.
Ein System für ein Fahrzeug, umfassend: ein Steuersystem nach einem der vorangehenden Ansprüche; und ein selektives Katalysatorreduktionssystem; wobei das Steuersystem so angeordnet ist, dass es eine Reduktionsmittelbeladung des selektiven Katalysatorreduktionssystems steuert; optional umfasst das System einen Reduktionsmittelinjektor, der durch das Steuersystem gesteuert wird, wobei der Injektor so angeordnet ist, dass er Reduktionsmittel in das selektive Katalysatorreduktionssystem einspritzt.
Ein Fahrzeug mit dem Steuersystem nach einem der Ansprüche 1 bis 10 oder dem System nach Anspruch 11.
Ein Verfahren zur Steuerung eines selektiven Katalysatorreduktionssystems, wobei das Verfahren umfasst: Bestimmen einer Vorhersage des Endes eines aktuellen Fahrzyklus des Fahrzeugs; Bestimmen einer Wahrscheinlichkeit eines Regenerationsereignisses einer Emissionskontrollvorrichtung in einem nächsten Fahrzyklus des Fahrzeugs; und Verringern einer Reduktionsmittelbeladung eines selektiven Katalysatorreduktionssystems des Fahrzeugs vor dem Ende des aktuellen Fahrzyklus in Abhängigkeit von der Wahrscheinlichkeit des Regenerationsereignisses.
Computersoftware, die, wenn sie von einem Computer ausgeführt wird, so eingerichtet ist, dass sie ein Verfahren nach einem der Ansprüche 13 durchführt.