DE112007003191T5

DE112007003191T5 - Vorrichtung, System und Verfahren zur Steigerung der Effizienz der Abgasnachbehandlung

Info

Publication number: DE112007003191T5
Application number: DE112007003191T
Authority: DE
Inventors: Gary Columbus Salemme; Hasen Bloomington Mohammed
Original assignee: Cummins Filtration IP Inc
Current assignee: Cummins Filtration IP Inc
Priority date: 2006-12-29
Filing date: 2007-12-31
Publication date: 2009-11-26
Also published as: WO2008083381A2; US7810316B2; WO2008083381A3; US20080155968A1

Abstract

Eine Vorrichtung zur Steigerung der Effizienz eines Abgasnachbehandlungssystems, wobei die Anordnung aufweist:
ein Einlaßmodul, das zur Aufnahme eines Fluidstroms ausgebildet ist;
ein Bypassventil, das ausgebildet ist, um einen ersten Anteil des Fluidstroms zu einem ersten Strömungsweg zu leiten, wobei der erste Anteil eine Menge zwischen einschließlich 0 und 100% des Fluidstroms bildet;
das Bypassventil weiterhin dazu ausgebildet, um einen zweiten Anteil des Fluidstroms in einen zweiten Strömungsweg zu leiten;
eine Steuerungseinrichtung bzw. einen Regler, die bzw. der folgendes aufweist:
ein Sensormodul, ausgebildet, um mindestens einen Betriebszustand zu interpretieren;
ein Zielauswahlmodul, ausgebildet, um Betriebszustandskriterien für jede von mindestens einer Zielkomponente zu interpretieren;
ein Konditionierungsleistungsmodul, ausgebildet, um die Leistungskriterien für jede von mindestens einer Konditionierungskomponente zu interpretieren;
ein Anteilbestimmungsmodul, ausgebildet, um einen ersten Zielanteil basierend auf mindestens einem Betriebszustand, den Betriebszustandkriterien und den Leistungskriterien festzulegen bzw. zu bestimmen; und
ein Ventilpositionierungsmodul, ausgebildet, um...

Description

Hintergrund der Erfindung
Bereich der Erfindung
Die Erfindung betrifft den effizienten Betrieb von Abgasnachbehandlungssystemen, und betrifft insbesondere Abgasnachbehandlungssysteme, die einen Dieselpartikelfilter oder ein selektives katalytisches Reduzierungssystem aufweisen.
Stand der Technik
Dieselemissionsrichtlinien sind der Antrieb in vielen modernen Dieselmotorensystemen dem Motor nachgeschaltete Abgasnachbehandlungseinrichtungen einzusetzen, um die Abgasemissionen nach dem Motor zu reinigen. Diese Anordnungen haben typischerweise die Eigenschaft, daß sie nicht in Echtzeit angesteuert werden können und daher müssen sie so ausgebildet sein, daß das Motorsystem in allen Betriebspunkten die Emissionsrichtlinien erfüllt. Praktischerweise bedeutet das, daß typischerweise Abgasnachbehandlungssysteme ausgebildet werden, um das gesamte Abgas bei Nennbetrieb oder bei Maximallast behandeln zu können.
Obwohl dieses Verfahren einen Motor mit verträglichen Emissionswerten ergibt, produziert es ein überdimensioniertes System, das mit geringer Effizienz bei den meisten anfallenden Betriebsbedingungen in vielen Anwendungen arbeitet. Einige Beispiele sind in selektiven katalytischen reduzierungs (SCR) Systemen und Dieselpartikelfiltern (DPFs).
SCR Systeme werden benutzt um NO_x im Abgas zu Nitrogen zu reduzieren. Das SCR-System arbeitet optimal, wenn das aus dem Motor strömende NO_x gleiche Anteile NO und NO₂ aufweist. Das NO_x, daß aus einem Dieselmotor austritt, weist typischerweise überwiegend NO auf und eine für NO_x aktiv ausgebildete Komponente, um speziell NO in NO₂ umzuwandeln, ist oft der SCR Komponente vorgeschaltet. Diese vorgeschaltete Komponente kann ein Dieseloxidationskatalysator (DOC) sein. Dieser DOC enthält typischerweise einen platinbasierten Katalysator und ist üblicherweise ausgebildet um genug NO in NO₂ umzuwandeln, daß das SCR System bei Nennbetrieb des Motors genug NO_x umwandeln kann, um die Emissionsrichtlinien zu treffen. Das Ergebnis davon ist, daß in vielen Betriebszuständen der DOC zu viel NO in NO₂ umwandelt, so daß ein erhöhter Verbrauch von SCR Reagenz resultiert (üblicherweise Harnstoff oder Ammoniak), wenn das SCR System mit dem überschüssigen NO₂ mit nicht optimaler Effizienz arbeitet. Eine weitere Ineffizienz bei SCR Systemen ist, daß ein SCR Katalysator einen bestimmten Temperaturbereich benötigt, um ausreichend NO_x umzuwandeln, so daß das Motorensystem die Emissionsvorschriften trifft. In einer Kaltstartumgebung können verschiedene Bauteile dem SCR Katalysator vorgeschaltet sein, die aufgeheizt werden müssen bevor der Abgasstrom den SCR Katalysator bei einer Temperatur erreicht, die ausreichend ist, um den SCR Katalysator zu heizen. Während diese Emissionskomponenten wichtig sind, um allgemeine Emissionsgrenzen zu treffen, können die Motorensysteme so entworfen sein, daß sie bedarfweise nur intermittierend genutzt werden, um die Emissionsziele zu erreichen. In einem Beispiel kann ein DPF dem SCR Katalysator vorgeschaltet sein. Der DPF ist fähig 95% der im Abgas enthaltenen Partikel zu binden, aber das Motorensystem benötigt nur ein Einfangen von 80%, um die Emissionswerte zu treffen.
Einige DPF benutzen einen DOC um NO in NO₂ umzuwandeln, und erhöhen die Oxidation von Ruß im DPF bei normalen Betriebszuständen zwischen sauerstoffbasierten Regenerationsereignissen. In diesen Systemen kann der DPF für eine hohe Abgasdurchsatzrate ausgebildet sein und dort kann bei geringen Abgasdurchsatzraten die übermäßige Umwandlung von NO in NO₂ stattfinden. Ein zu hoher NO₂ Gehalt kann dazu führen die Auslegungsbegrenzungen zu überschreiten – zum Beispiel eine Begrenzung der Menge des NO₂ Gehaltes, welcher aus dem Auspuffendrohr austritt, um braunen Rauch zu verhindern bzw. zu kontrollieren. Weiterhin kann, wenn ein Dieselpartikelfilter sich mit Ruß füllt, ein beginnender erhöhter Gegendruck auf den Motor ausgeübt werden.
Aus der vorhergehenden Diskussion ist ersichtlicht, daß der Bedarf besteht für eine Vorrichtung, ein System und ein Verfahren, um die Effizienz in Abgasnachbehandlungssystemen zu erhöhen. Vorzugsweise regelt bzw. steuert solch eine Vorrichtung, ein System und ein Verfahren einen Abgasstrom um einem SCR System zu helfen optimal zu arbeiten, um so den DPF im optimalen Arbei ten zu unterstützen und/oder um den Zeit- und Spritverbrauch um ein SCR System auf Betriebstemperaturen zu bringen zu minimieren.
Zusammenfassung der Erfindung
Die aktuelle Erfindung wurde entwickelt als Antwort auf den Stand der Technik und insbesondere als Antwort auf die Probleme und den Bedarf in der Technik, die aktuell verfügbare Partikelfiltersysteme nicht vollständig lösen können. Dementsprechend wurde die Erfindung entwickelt um eine Vorrichtung, ein System und ein Verfahren bereitzustellen, um die Effizienz eines Abgasnachbehandlungssystems zu steigern, daß einige oder alle zuvor genannten Probleme im Stand der Technik löst.
Eine Vorrichtung wird bereitgestellt um die Effizienz eines Abgasnachbehandlungssystems zu steigern. Die Vorrichtung kann ein Einlaßmodul aufweisen, das ausgebildet ist, einen Fluidstrom aufzunehmen. Die Vorrichtung kann weiterhin ein Bypassventil aufweisen, das ausgebildet ist, um einen ersten Teil des Fluidstrom aus einem ersten Strömungsweg und einen zweiten Teil des Fluidstrom aus einem zweiten Strömungsweg aufzunehmen. Einer oder beide Strömungswege weisen eine Konditionierungskomponente auf, die so ausgebildet ist, daß sie einige Eigenschaften des Fluidstroms, in Relation zu einer nachfolgend geschalteten Zielkomponente, verändert. Die Vorrichtung kann weiterhin eine Steuerungseinheit bzw. einen Regler mit einer Mehrzahl von Modulen aufweisen, die bzw. der einige Aspekte der Erfindung funktionell ausführen kann.
Die Steuerungseinheit bzw. der Regler kann ein Sensormodul, ein Zielerfassungsmodul, ein Konditionierungs-Leistungs-Modul, eine Anteilbestimmungsmodul und ein Ventilpositionsmodul aufweisen. Weiterhin kann die Steuerungseinheit bzw. der Regler ein Emissionsmodul aufweisen.
Das Sensormodul kann so ausgebildet sein, daß es eine Vielzahl von Betriebsparametern interpretiert bzw. erfaßt und auswertet, die die Temperaturen, Durchflußraten und andere Parameter der Konditionierungskomponente(n), der Zielkomponente(n) und den Fluidstrom beinhaltet.
Das Zielauswahlmodul kann so ausgebildet sein, daß es die Betriebskriterien der Zielkomponente oder Zielkomponenten interpretiert bzw. erfaßt und auswertet. Die Betriebszustandskriterien der Zielkomponente oder der Zielkomponenten können die optimalen und/oder bevorzugten Betriebszustandsparameter der Zielkomponente angeben bzw. anzeigen.
Das Konditionierungs-Leistungs-Modul kann so ausgebildet sein, daß es die Leistungskriterien für die Konditionierungskomponente oder Komponenten interpretiert bzw. erfaßt und auswertet. Die Leistungskriterien können die Leistung der Konditionierungskomponente oder -komponenten relativ zu den Betriebszustandskriterien der Zielkomponente oder -komponenten anzeigen bzw. angeben. Das Anteilbestimmungsmodul kann die erfaßten bzw. interpretierten Betriebszustandskriterien, die interpretierten Leistungskriterien und die interpretierten Betriebszustände nutzen, um einen optimalen Wert für den ersten Anteil zu bestimmen oder den Teil des Fluidstroms den das Bypassventil in den ersten Strömungsweg einleitet.
Das Emissionsmodul kann ein Emissionsschema so interpretieren, daß es einen ersten Anteilswert bestimmt, der die aktuellen Emissionserwägungen für den aktuellen Betriebspunkt des Systems trifft. Das Anteilbestimmungsmodul kann weiterhin so ausgebildet werden, um den minimalen ersten Anteilswert mit dem optimalen ersten Anteilwert zu kombinieren um einen ersten Zielanteil festzulegen bzw. zu bestimmen. Das Ventilpositionsmodul kann so ausgebildet sein, daß es das Bypassventil auf Basis des ersten Zielanteils steuert.
Die Zielkomponente kann eine selektive katalytische reduktions (SCR) Komponente aufweisen, die gut bei einem optimalen NO₂/NO_x Molverhältnis und bei einer minimalen Temperatur arbeitet. Die Zielkomponente kann einen Dieselpartikelfilter (DPF) ausgebildet um Ruß zu sammeln aufweisen, der gut bei bestimmten NO₂ Durchsatzraten durch den Filter arbeitet.
Der erste Strömungsweg kann einen Dieseloxidationskatalysator (DOC) als Konditionierungskomponente aufweisen. Weiterhin kann der erste Strömungsweg einen DPF als Konditionierungskomponente aufweisen. Der zweite Strömungsweg kann eine Fluidleitung aufweisen, die einen Strömung um die Konditionierungskomponente oder -komponenten des ersten Strömungswegs erzeugt.
Der zweite Strömungsweg kann weiterhin eine oder mehrere Konditionierungskomponenten aufweisen.
In einer Ausführungsform wird ein Verfahren mit den zugehörigen Operationen vorgestellt, um die Effizienz eines Abgasnachbehandlungssystems zu steigern. Das Verfahren kann auf einem computerprogrammierbaren Produkt ausgeführt werden. Das Verfahren kann eine Interpretation einer Vielzahl von Betriebszuständen, eine Interpretation der Betriebszustandkriterien für jede Zielkomponente und eine Interpretation der Leistungskriterien für jede Konditionierungskomponente beinhalten. Das Verfahren kann weiterhin die Interpretation eines Emissionsvergleichsschema aufweisen um einen minimalen ersten Anteilswert zu erzeugen. Das Verfahren kann weiterhin die Bestimmung eines ersten Anteilswert aufweisen, der auf dem minimalen ersten Zielanteils, den Betriebszustandskriterien, den Leistungskriterien und den Betriebszuständen basiert. Das Verfahren kann die Einstellung einer Bypassventilposition beinhalten, basierend auf dem ersten Zielanteil.
In einer Ausführungsform wird ein Verfahren zur Modifizierung eines Abgasnachbehandlungssystem um die Effizienz der Abgasnachbehandlung zu steigern vorgestellt. Das Verfahren kann den Einbau eines Bypassventils und eines zweiten Strömungswegs in ein Abgasnachbehandlungssystem aufweisen. Das Verfahren kann weiterhin den Einbau einer Steuerungseinheit bzw. eines Reglers in das existierende Abgasnachbehandlungssystem beinhalten. Die Steuerungseinheit bzw. der Regler können ein Sensormodul, ein Zielauswahlmodul, ein Konditionierungsleistungsmodul, ein Anteilbestimmungsmodul und ein Ventilpositionserfassungsmodul aufweisen. Die Steuerungseinheit bzw. der Regler kann weiterhin ein Emissionsmodul aufweisen.
Ein System um die Effizienz einer Abgasnachbehandlungsanwendung zu steigern, wird vorgestellt. Das System kann einen Verbrennungsmotor aufweisen, der einen Abgasstrom erzeugt. Das System kann weiterhin ein Bypassventil beinhalten, daß ausgebildet ist, um einen ersten Anteil des Fluidstroms in einen ersten Strömungsweg und einen zweiten Anteil des Fluidstroms in einen zweiten Strömungsweg zu leiten. Der erste Strömungsweg kann einen DOC und der zweite Strömungsweg eine Fluidleitung aufweisen. Das System kann weiterhin eine Mischungskomponente beinhalten, um die Strömung eines ersten und zwei ten Strömungsweges zusammenzuführen bzw. zu mischen. Das System kann einen Reagenzinjektor beinhalten, der ein reduzierendes Mittel in den Abgasstrom injiziert. Weiterhin beinhaltet das System eine Zielkomponente, die eine SCR Komponente sein kann.
Das System kann weiterhin eine Steuerungseinheit bzw. einen Regler mit einer Mehrzahl von Modulen aufweisen, die so ausgebildet sind, daß sie einige Aspekte der Erfindung funktionell ausführen kann. Die Steuerungseinheit bzw. der Regler kann ein Sensormodul, ein Zielauswahlmodul, ein Konditionierungsleistungsmodul, ein Anteilbestimmungsmodul und ein Ventilpositionsmodul aufweisen. Die Steuerungseinheit bzw. der Regler kann weiterhin ein Emissionsmodul aufweisen.
Bezugnahme durch diese Spezifikation auf Merkmale, Vorteile oder ähnliche Sprache bedeutet nicht, dass alle Merkmale und Vorteile, die in Verbindung mit dieser Erfindung realisiert werden, in jeder einzelnen Ausführungsform der Erfindung sein sollten oder sind. Stattdessen, ist die Sprache die auf die Merkmale und Vorteile verweist, so zu verstehen, dass ein spezifisches Merkmal, Vorteil, oder Eigenschaft, die oder der in Zusammenhang mit einer Ausführungsform beschrieben wird, in mindestens einer Ausführungsform der aktuellen Erfindung beinhaltet ist. Demzufolge kann die Diskussion der Merkmale und Vorteile und ähnlicher Sprachgebrauch bei der ganzen Spezifikation, muß aber nicht notwendigerweise, sich auf dieselbe Ausführungsform beziehen.
Außerdem können die beschriebenen Merkmale, Vorteile und Eigenschaften der Erfindung beliebig, in jeder passenden Ausführungsform einzeln oder zusammen kombiniert werden. Ein Fachmann der spezifischen Fachrichtung erkennt, daß die Erfindung ausgeführt werden kann, auch ohne eine oder mehrere der spezifischen Merkmale und Vorteile der einzelnen Ausführungsformen. In anderen Fällen können ergänzende Merkmale und Vorteile in bestimmten Ausführungsformen erkannt werden, die nicht in allen Ausführungsformen der Erfindung present sind.
Diese Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden ersichtlicher durch die folgende Beschreibung und die angefügten Ansprüche, oder können durch die Ausführung der Erfindung, wie hiernach dargelegt, erlernt werden.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Um die Vorteile der Erfindung leichter verständlicher zu machen, wird die zuvor beschriebene Erfindung in einer spezifischeren Beschreibung unter Bezug auf die speziellen Ausführungsformen dargelegt, die in den beigefügten Zeichnungen illustriert sind. Es versteht sich, daß diese Zeichnungen nur typische Ausführungsformen der Erfindung wiedergeben, und daher die Möglichkeiten der Erfindung nicht begrenzen, die Erfindung wird beschrieben und erklärt mit ergänzenden Spezifikationen und Details, durch die Nutzung der angefügten Zeichnungen, in denen folgendes dargestellt wird:
1 ist ein schematisches Blockschaltbild, das ein Abgasnachbehandlungssystem beschreibt, dessen Effizienz in Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung gesteigert wird;
2 ist ein schematisches Blockschaltbild, das eine Ausführungsform einer Steuereinheit bzw. des Reglers in Zusammenhang mit der vorligenden Erfindung darstellt;
3 ist ein schematisches Blockschaltbild, das eine Ausführungsform einer Vorrichtung beschreibt, die die Effizienz des Abgasnachbehandlungssystems in Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung steigert, dargestellt;
4 ist ein schematisches Blockschaltbild, das eine alternative Ausbildungsform einer Vorrichtung zur Steigerung der Effizienz eines Abgasnachbehandlungssystems in Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung zeigt;
5 ist ein schematisches Blockschaltbild, das eine alternative Ausbildungsform einer Vorrichtung zur Steigerung der Effizienz eines Abgasnachbehandlungssystems in Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung zeigt;
6 ist ein schematisches Blockschaltbild, das eine alternative Ausbildungsform einer Vorrichtung zur Steigerung der Effizienz eines Abgasnachbehandlungssystems in Zusammenhang mit der Abgasnachbehandlungssystems in Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung zeigt;
7 ist ein schematisches Blockschaltbild, das eine alternative Ausbildungsform einer Vorrichtung zur Steigerung der Effizienz eines Abgasnachbehandlungssystems in Zusammenhang mit der vorligenden Erfindung zeigt;
8 ist ein schematisches Blockschaltbild, das eine alternative Ausbildungsform einer Vorrichtung zur Steigerung der Effizienz eines Abgasnachbehandlungssystems in Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung zeigt;
9 ist ein schematisches Blockschaltbild, das eine alternative Ausbildungsform einer Vorrichtung zur Steigerung der Effizienz eines Abgasnachbehandlungssystems in Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung zeigt;
10 ist ein schematisches Blockschaltbild, das eine alternative Ausbildungsform einer Vorrichtung zur Steigerung der Effizienz eines Abgasnachbehandlungssystems in Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung zeigt;
11 ist ein schematisches Blockschaltbild, das eine alternative Ausbildungsform einer Vorrichtung zur Steigerung der Effizienz eines Abgasnachbehandlungssystems in Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung zeigt;
12 ist ein schematisches Blockschaltbild, das eine alternative Ausbildungsform einer Vorrichtung zur Steigerung der Effizienz eines Abgasnachbehandlungssystems in Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung zeigt;
13 ist ein Diagramm, einer Ausführungsform, der Leistungskriterien für eine Konditionierungskomponente in Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung;
14 ist ein Diagramm, einer Ausführungsform, der Betriebszustandkriterien einer Zielkomponente in Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung;
15 ist ein Diagramm, einer Ausführungsform, der Leistungskriterien für eine zweite Konditionierungskomponente in Zusammenhang mit der vorligenden Erfindung;
16 ist ein Flußdiagramm, das eine Ausführungsform eines Verfahrens zur Steigerung der Effizienz eines Abgasnachbehandlungssystems in Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung beschreibt;
17 ist ein Flußdiagramm, das eine Ausführungsform eines Verfahrens zur Modifikation einer Abgasnachbehandlungsapplikation in Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung aufzeigt.
Detaillierte Beschreibung der Erfindung
Es ist leicht verständlich, daß die Komponenten der vorliegenden Erfindung, so wie sie generell beschrieben und in den Figuren gezeigt werden, in einer weiten Variationsbreite unterschiedlicher Konfigurationen angeordnet und konstruiert werden können. Demnach sind die folgenden detaillierter Beschreibungen der Ausführungsformen der Vorrichtung, des Systems und Verfahrens der vorliegenden Erfindung, so wie sie in den 1 bis 17 präsentiert werden, kein Indiz für eine Begrenzung des Umfanges der Erfindung, wie beansprucht, sondern sind nur repräsentativ für ausgewählte Ausführungsformen der Erfindung.
Bezogen auf diese Spezifikation bedeutet ”1 Ausführungsform” oder ”eine Ausführungsform” daß ein einzelnes Merkmal, Struktur oder Eigenschaft beschrieben in Zusammenhang mit der Erfindung in mindestens einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beinhaltet ist. Demnach muß das Auftreten der Phrasen ”in 1 Ausführungsform” oder ”in einer Ausführungsform” an verschiedenen Orten dieser Spezifikation sich nicht notwendigerweise alle auf dieselbe Ausführungsform beziehen.
Weiterhin können die beschriebenen Merkmale, Strukturen oder Eigenschaften in jeglicher passenden Form in einer oder mehrere Ausführungsformen kombiniert werden. In der folgenden Beschreibung werden zahlreiche spezifische Details bereitgestellt, als Beispiele für Materialen, Befestigungen, Größen, Längen, Weiten, Formen und so weiter erwähnt, um das Verständnis der möglichen Ausführungsformen der genannten Erfindung zu unterstützen. Ein Fachmann in dem Fachgebiet wird feststellen, daß die Erfindung auch ohne ein oder mehrere spezifische Details ausgeführt werden kann, oder mit anderen Verfahren, Komponenten, Materialen usw. ebenfalls ausgeführt werden kann. In anderen Fällen sind bereits bekannte Strukturen, Materialien oder Abläufe nicht im Detail erklärt, um ein Verdecken der besonderen Aspekte der Erfindung zu vermeiden.
1 ist ein schematisches Blockschaltbild, das eine Ausführungsform eines Systems 100 zur Steigerung der Abgasnachbehandlungseffizienz in Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung darstellt. Das System 100 kann einen Verbrennungsmotor 102 aufweisen, der einen Abgasstrom 104 erzeugt. Der Abgasstrom 104 kann ein Fluidstrom, bestehend aus Verbrennungsabgasen, partikelförmigen Nebenprodukten und Nitrogenoxiden (NO_x) sein. Das System 100 kann weiterhin ein Abgasnachbehandlungssystem 103 aufweisen, das so ausgebildet ist, um eine oder mehrere Emissionen des Abgasstroms 104 zu reduzieren.
Das Abgasnachbehandlungssystem 103 kann ein Bypassventil 106 aufweisen, daß so ausgebildet ist, um einen ersten Anteil 108 des Abgasstromes 104 zu einer Konditionierungskomponente 110 zu leiten, die ein Dieseloxidationskatalysator (DOC) sein kann. Das Bypassventil 106 kann weiter so ausgebildet sein, um einen zweiten Anteil des Abgasstromes in einen Fluidkanal 114 zu leiten. Die Summe des ersten Anteils 108 und des zweiten Anteils 112 können 100% des Abgasstromes 104 gleichen. Beispielsweise, wenn der erste Anteil 108 40% des Abgasstromes 104 ist, kann der zweite Anteil 112 60% des Abgasstromes sein.
Das Nachbehandlungssystem 103 kann eine Mischungskomponente 116 aufweisen, die die Strömung des DOC 110 und der Fluidleitung 114 zusammenführt bzw. kombiniert. In der Ausführungsform von 1 ist das Bypassventil 106 weiterhin so ausgebildet, daß es keinen, den teilweisen oder den gesamten Abgasstrom 104 zu dem DOC 110 leiten kann, und um den DOC 110 mit dem Rest der Strömung zu umgehen.
Das Nachbehandlungssystem 103 kann weiterhin einen Reagenzinjektor 118 aufweisen, der so ausgebildet ist, daß er ein reduzierendes Reagenz der von der Mischeinrichtung 116 kommenden Strömung beifügt. Ohne Beschränkung, kann das Reagenz ein chemisches Mittel sein, so wie Harnstoff oder Ammoniak. Das Abgasnachbehandlungssystem 103 kann weiterhin eine Zielkomponente 120 aufweisen, die als selektive katalytische reduktions (SCR) Komponente ausgebildet ist. Die SCR Komponente 120 kann so ausgebildet sein, daß sie NO_x zu N₂ in der Strömung von der Mischungskomponente 116 reduziert.
Das Nachbehandlungssystem 103 kann weiterhin eine Steuerungseinheit bzw. einen Regler 124 aufweisen, die bzw. der ein elektronisches Steuermodul (ECM) aufweisen kann. Die Steuerungseinheit bzw. der Regler 124 kann so ausgebildet sein, daß sie bzw. er verschiedene Betriebszustände in dem System 100 interpretieren kann und um das Bypassventil 106 zu steuern bzw. zu regeln. Ohne Einschränkung, kann die Steuerungseinheit bzw. der Regler 124 so ausgebildet sein, daß sie bzw. er die Betriebszustände durch Kommunikation über Datenleitung mit anderen Steuerungseinheiten (nicht gezeigt) interpretiert und/oder durch Kommunikation mit einem oder mehreren Sensoren in dem System 100. Die Steuerungseinheit bzw. der Regler 124 kann das Bypassventil 106 steuern bzw. regeln, durch elektronisch Befehle über eine Datenleitung, elektronische Steuerung oder Regelung des Ventils, pneumatische Steuerung des Ventils oder durch andere Verfahren, die zur Steuerung bzw. Regelung bekannt sind.
2 ist ein schematisches Blockschaltbild, das ein Ausführungsbeispiel einer Steuerungseinheit bzw. eines Reglers 124 in Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung zeigt. Die Steuerungseinheit bzw. der Regler 124 kann ein Sensormodul 202 aufweisen, das ausgebildet ist eine Vielzahl von Betriebszuständen 204 auszuwerten. Ohne Einschränkung, kann das Sensormodul 202 eine Vielzahl von Betriebszuständen 204 interpretieren, durch elektronische Kommunikation mit Sensoren, durch Kommunikation über eine Datenleitung mit anderen elektronischen Steuer- bzw. Regelmodulen und/oder durch fiktive Sensoren, die berechnete Werte von weiteren Betriebszuständen aufweisen können, basierend auf anderen gemessenen Parametern. Die Mehrzahl der Betriebszustände 204 können eine oder mehrere Durchflußraten des Abgasstromes 104, einen NO_x Anteil im Abgasstrom 104, ein NO₂/NO_x Molverhältnis im Abgasstrom 104, eine Tem peratur in dem DOC 110 und verschiedene andere Temperaturen, Drücke, Gemischverhältnisse, Durchflußraten und andere Betriebsparameter innerhalb des Systems 100.
Die Steuerungseinheit bzw. der Regler 124 können weiterhin ein Zielauswahlmodul 206 aufweisen, so ausgebildet daß es die Betriebszustandskriterien 208 für die SCR Komponente 120 interpretiert. Die Betriebszustandskriterien 208 können eine NO_x zu N₂ Umwandlung aufweisen, basierend auf einem NO₂/NO_x Molverhältnis, die in die SCR Komponente 120 von der Mischungskomponente 116 einströmt. Die Betriebszustandskriterien 208 können NO_x zu N₂ Umwandlungswerte aufweisen, bei einer gegebenen Abgasstrom 104 Flußrate und NO Anteil in dem Abgasstrom 104. Die Betriebszustandskriterien 208 können weiterhin mehrere Sätze von NO_x in N₂ Umwandlungen aufweisen, basierend auf dem NO₂/NO_x Molverhältnis für mehrere verschiedene Abgasstrom 104 Flußraten und NO_x Anteile in dem Abgasstrom 104. Ohne Einschränkung, kann die Auswertung bzw. Interpretation der Betriebszustandskriterien 208 das Lesen der Kriterien von einer Datenleitung, Lesen der Kriterien von einem lokalen Datenspeicher, durch elektronische Messung der Kriterien oder Berechnung der Kriterien aus anderen Parameter, entsprechend einer definierten Funktion oder einem Algorithmus aufweisen.
Die Steuerungseinheit bzw. der Regler 124 kann weiterhin eine Konditionierungsleistungsmodul 210 aufweisen, ausgebildet um die Leistungskriterien 212 für die Konditionierungskomponente 110 zu interpretieren. In einer Ausführungsform können die Leistungskriterien 212 ein NO₂/NO_x Molverhältnis aus dem DOC 110 aufweisen, basierend auf einer Flußrate 108 durch den DOC 110. In einer Ausführungsform können die Betriebszustandskriterien 208 mehrere Sätze von NO₂/NO_x Molverhältnisn aus dem DOC 110 aufweisen, basierend auf dem NO Anteil im Abgasstrom 104, und/oder basierend auf der Temperatur des DOC 110. Ohne Einschränkung, kann die Interpretation bzw. Auswertung der Leistungskriterien 212 Lesen der Kriterien von einer Datenleitung, Lesen der Kriterien von einem Datenspeicherort, elektronisches Messen der Kriterien oder Berechnen der Kriterien aus anderen Parameter, entsprechend einer definierten Funktion oder Algorithmus aufweisen.
Die Steuerungseinheit bzw. der Regler 124 kann weiterhin ein Anteilbestimmungsmodul 214 aufweisen, so ausgebildet, daß es einen ersten Anteil 108 bestimmt, basierend auf einer Vielzahl von Betriebszuständen 204, den Betriebszustandskriterien 208 und den Leistungskriterien 212. In einer Ausführungsform kann das Anteilbestimmungsmodul 214 einen ersten Zielanteil 216 so bestimmen, daß wenn der erste Anteil 108 den Zielanteil 216 erreicht, ein optimales NO₂/NO_x Molverhältnis an der Mischungskomponente 116 erreicht wird.
Als Beispiel sei das optimale NO₂/NO_x Molverhältnis an der Mischungskomponente 116 0,5, eine aktuelles NO₂/NO_x Molverhältnis im Abgasstrom 104 kann 0,1 sein, der Abgasstrom 104 kann 44,4092 kg/min sein, die DOC 110 Temperatur kann 300°C sein, und die Leistungskriterien für den DOC 110 können ein NO₂/NO_x Molverhältnis aus dem DOC 110 von 0,83 bei 11,225 kg/min Strömung durch den DOC 110 haben, 0,65 bei 44,4092 kg/min Strömung durch den DOC 110, mit einer linearen Interpolation des NO₂/NO_x Molverhältnis zwischen den definierten Strömungsraten. Für das Beispiel kann das Anteilbestimmungsmodul 214 den ersten Anteil 108 von 0,623, oder 27,447 kg/min durch den DOC 110 und 15,286 kg/min durch die Fluidleitung 114 bestimmen, so daß ein NO₂/NO_x Molverhältnis von ungefähr 0,5 an der Mischungskomponente 116 erreicht wird. In dem Beispiel setzt das Anteilbestimmungsmodul 214 den ersten Zielanteil bei 216 auf 0,623.
Die Steuerungseinheit bzw. der Regler 124 kann zusätzlich ein Emissionsmodul 210 aufweisen, um einen minimalen ersten Anteilswert 220, basierend auf einem vorgegebenen Emissionsvergleichsschema 222, zu bestimmen. Beispielsweise weist die Konditionierungskomponente 110 einen Dieselpartikelfilter (DPF) auf, das Emissionsvergleichsschema 222 zeigt ein maximales Partikelemissionslevel von 0,00735 g/kwh auf, die Betriebszustände 204 zeigen, daß der Motor 0,0221 g/kwh Partikel emittiert und daß die Leistungskriterien 212 zeigen, daß der DPF 95% der von dem Motor 102 ausgeworfenen Partikel herausfiltert. In dem Beispiel kann das Emissionsmodul 210 bestimmen, daß der minimale erste Anteilswert 220 0,103 für das System 100 sein muß, um die Emissionsanforderungen zu treffen.
In einem alternativen Beispiel zeigt das Emissionsvergleichsschema 222, daß das Bypassventil 106 nicht mehr als 30% des Abgasstroms 104 hinter die Konditio nierungskomponente 110 leitet, und nur für 15 Minuten einer jeden Stunde in der der Motor 102 arbeitet. In dem Beispiel bestimmt das Emissionsmodul 210 ob die Umleitungszeit unter dem Emissionsvergleichsschema 222 verfügbar ist. Wenn Umleitungszeit verfügbar ist, kann das Emissionsmodul 210 den ersten Anteilswert 220 auf 70% setzen, und wenn Umleitungszeit nicht verfügbar ist, kann das Emissionsmodul 210 den ersten Anteilswert 220 auf 100% setzen.
Das Anteilwertbestimmungsmodul 214 kann weiterhin so ausgebildet sein, das sie den ersten Zielanteil 216 basierend auf dem ersten Anteilwert 220 berechnet. Beispielsweise berechnet das Anteilwertbestimmungsmodul 214 den idealen ersten Anteil 108 für die Zielkomponente 120 und setzt den ersten Zielanteil 216 auf einen größeren ersten Anteilwert 220 und den idealen ersten Anteil 108 für die Zielkomponente 120. Das Anteilbestimmungsmodul 214 kann andere relevante Erwägungen nutzen, um den ersten Zielanteil 216 zu bestimmen. Beispielsweise überschreibt das Anteilbestimmungsmodul 214 den ersten Anteilswert 220 in einem Zustand, wenn ein Fehler in dem System 100 aufgetreten ist.
Die Steuerungseinheit bzw. der Regler 124 kann weiterhin ein Ventilpositionierungsmodul 218 aufweisen. Das Ventilpositionierungsmodul 218 kann so ausgebildet sein, daß es die Bypassventil 106 Position steuert, basierend auf dem Zielanteil 216. Als Beispiel kann der erste Zielanteil 216 0,60 sein, die Bypassventilposition 106 benötigt um den ersten Zielanteil 216 zu erreichen kann 0,83 sein, und die aktuelle Bypassventilposition 106 kann 0,4 sein. In dem Beispiel betätigt das Ventilpositionierungsmodul 218 eine poroportional-integral-differential (PID) Regelung um das Ventil 106 in die Position 0,83 zu bringen. Die Steuerung bzw. Regelung des Ventils kann einen Befehl über Datenleitung, ein elektronisches Signal oder Ähnliches aufweisen. Das Ventilpositionierungsmodul 218 kann den ersten Zielanteil 216 unter Umständen überschreiben, zum Beispiel wenn ein Fehler im System 100 aufgetreten ist.
3 ist ein schematisches Blockschaltbild, daß eine Ausführungsform einer Vorrichtung 300 für die Steigerung der Effizienz eines Abgasnachbehandlungssystems 103 in Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung zeigt. Die Vorrichtung 300 kann eine Einlaßmodul 302 aufweisen, das eine Fluidleitung ausgebildet zur Aufnahme eines Fluidstroms 104 aufweisen kann. Die Vorrichtung kann weiterhin ein Bypassventil 106 aufweisen, ausgebildet, um einen ersten An teil 108 des Fluidstroms 104 zu einem ersten Strömungsweg 304 zu leiten, wobei der erste Anteil 108 eine Menge zwischen einschließlich 0 und 100% des Fluidstroms 104 aufweist. Der erste Strömungsweg 304 kann eine oder mehrere Konditionskomponenten aufweisen, die Abgasnachbehandlungskomponenten aufweisen, wie zum Beispiel einen DOC und/oder einen DPF.
Das Bypassventil 106 kann weiterhin so ausgebildet sein, um einen zweiten Anteil 112 des Fluidstroms 104 zu einem zweiten Strömungsweg 306 zu leiten, wobei der zweite Anteil eine Summe aufweist, so daß der erste Anteile 108 addiert mit dem dem zweiten Anteil 112 100% des Fluidstromes 104 bilden. Der zweite Strömungsweg kann ein oder mehrere Nachbehandlungskomponenten aufweisen, und/oder eine Fluidleitung ausgebildet um den zweiten Anteil 112 des Fluidstroms 104 zu leiten. Die Vorrichtung 300 kann weiterhin eine Steuerungseinheit bzw. einen Regler 124 aufweisen, die bzw. der ein Sensormodul 202, ein Zielauswahlmodul 206, eine Konditionierungsleistungsmodul 210 und ein Anteilbestimmungsmodul 214 aufweist.
4 ist ein schematisches Blockschaltbild, das eine alternative Anordnung einer Vorrichtung 400 zeigt, zur Steigerung der Effizienz eines Abgasnachbehandlungssystems 103 in Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung. In Ergänzung zu der Ausführung beschrieben in 3, weist die Vorrichtung 400 weiterhin eine Mischungskomponente 116 auf, die so ausgebildet ist, daß sie die Strömung des ersten Strömungsweg 304 mit der Strömung des zweiten Strömungsweg 306 zusammenführt. Die Vorrichtung 400 kann weiterhin eine Zielkomponente 120 aufweisen, die eine SCR Komponente sein kann, ausgebildet um die kombinierte bzw. zusammengeführte Strömung aus der Mischungskomponente aufzunehmen und weiterhin ausgebildet um NO_x innerhalb des Abgasstromes 104 in N₂ zu reduzieren. In der Ausführungsform der 4 kontrolliert die Steuerungseinheit bzw. der Regler 124 das Bypassventil 106 um die Effizienz der SCR Komponente 120 zu steigern.
5 ist ein schematisches Blockschaltbild, das eine alternative Ausführung einer Vorrichtung 500 zeigt, zur Steigerung der Effizienz eines Abgasnachbehandlungssystems 103 in Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung. In Ergänzung zu der Beschreibung in 4 kann die Vorrichtung 500 weiterhin einen ersten Strömungsweg 304 auf, der eine Konditionierungskomponente aufweist, die ein DOC sein kann, und einen zweiten Strömungsweg 306 der eine Fluidleitung aufweist. Der DOC 304 kann so ausgebildet sein, daß er einen Teil des NO im Abgasstrom 104 in NO₂ umwandelt, und die Fluidleitung 306 kann so ausgebildet sein, daß sie den zweiten Anteil 112 des Abgasstromes 104 an die Mischungskomponente 116 liefert.
Die Betriebszustände 204, können eine Fluidstrom 104 Massenstromrate, einen NO_x Anteil in dem Fluidstrom 104, ein NO₂/NO_x Molverhältnis in dem Fluidstrom 104 und eine Temperatur des DOC 304 aufweisen. Die Leistungskriterien 212 können ein NO₂/NO_x Molverhältnis aus dem DOC 304, basierend auf einer Strömungsrate durch den DOC 304 aufweisen, und eine Temperatur des DOC 304. Die Betriebszustandkriterien 208 können eine NO_x in N₂ Umwandlung aufweisen, basierend auf dem NO₂/NO_x Molverhältnis in die SCR Komponente 120.
In der Ausführung von 5 steuert bzw. regelt Steuerungseinheit bzw. der Regler das Bypassventil 106, zur Steigerung der Effizienz der selektiven katalytischen Reduktionskomponente 120. In einer Ausführung kann die Vorrichtung 500 so konfiguriert sein, daß die Fluidleitung 306 ein geringere thermische Kapazität als der DOC 304 aufweist, und die Steuerungseinheit bzw. der Regler 124 kann so konfiguriert sein, daß sie einen Teil oder den gesamte Abgasstrom 104 in einigen Betriebszuständen hinter den DOC 304 leitet, wo die SCR Komponente 120 schnellstmöglich geheizt werden sollte. In der Beispielausführung steigert die Vorrichtung 500 die Effizienz des Nachbehandlungssystems 103 durch Reduzierung der Zeit und der Benzinkosten der SCR Komponente 120, um nach einem Cooldown (Herunterfahren des System) effektiv beginnen zu arbeiten.
6 ist ein schematisches Blockschaltbild, das eine alternative Ausführung einer Vorrichtung 600 zeigt, zur Steigerung der Effizienz eines Abgasnachbehandlungssystems 103 in Übereistimmung mit der vorliegenden Erfindung. In Ergänzung zur Beschreibung in 5, die Vorrichtung 600, kann der erste Strömungsweg 304 zwei Konditionierungskomponenten aufweisen, einen DOC 110 und einen DPF 602. Der DOC 110 kann so ausgebildet sein, einen Teil des NO im Abgasstrom 104 in NO₂ umzuwandeln, und die Fluidleitung 306 kann so ausgebildet sein, um den zweiten Anteil 112 des Abgasstroms 104 zur Mischungskomponente 116 zu liefern. Der DPF 602 kann so ausgebildet sein, daß er die partikelförmigen Inhalte aus dem ersten Anteil 108 filtert, um etwas NO in NO₂ mittels katalytischer Oxidation umzuwandeln, und/oder um etwas NO₂ in NO umzuwandeln, wenn Ruß mittels oxidiert wird, mittels einem auf NO₂ basierenden Mechanismus.
In der Ausführung der 6 steuert die Steuerungseinheit bzw. der Regler 124 das Bypassventil 106 um die Effizienz der selektiven katalytischen Reduktionskomponente 120 zu steigern. Der Betriebszustand 204 kann weiterhin die Temperatur der selektiven katalytischen Reduktionskomponente 120 beinhalten. In einer Ausführungsform der Vorrichtung 600 kann die Fluidleitung 306 eine geringere thermische Kapazität haben als der erste Strömungsweg 304, und die Steuerungseinheit 124 kann so ausgebildet sein, daß ein Teil oder der gesamte erste Strömungsweg 304 in einigen Betriebszuständen umgeleitet wird, so daß die selektive katalytische Reduktionskomponente 120 schnellstmöglich geheizt wird. In der Ausführungsform der Vorrichtung 600 wird die Effizienz des Abgasnachbehandlungssystems 103 dadurch gesteigert, daß der Zeitaufwand und die Betriebsstoffkosten für die selektive katalytische Reduktionskomponente 120 bei Beginn des Betriebes, nach einem vorherigen Cooldown (Herunterfahren des Systems) möglichst gering sind.
In einer Ausführungsform ist die Vorrichtung 600 ausgebildet, zur Steigerung der Effizienz des Abgasnachbehandlungssystems 103 durch Umleitung eines Teils des ersten Strömungswegs 304 um den Gegendruck von dem DPF 602 auf den Motor zu reduzieren, und/oder um schnell die Temperatur im ersten Strömungsweg 304 zu generieren und eine schnellere und treibstoffeffiziente sauerstoffbasierte Regeneration des DPF 602 zu unterstützen.
7 ist ein schematisches Blockschaltbild, das eine alternative Ausführung einer Vorrichtung 700 zur Steigerung der Effizienz eines Abgasnachbehandlungssystems 103 in Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung zeigt. In Ergänzung der Beschreibung in 5 weist die Vorrichtung 700 eine zweite Zielkomponente auf, die ein Dieselpartikelfilter 602 sein kann.
In der Ausführungsform von 7 kann die Steuerungseinheit bzw. der Regler 124 das Bypassventil 106 steuern, um die Effizienz der SCR Komponente 120 und/oder des DPF 602 zu steigern. Der DOC 304 kann so ausgebildet sein, daß er NO in NO₂ umwandelt. Die Steuerungseinheit bzw. der Regler 124 kann so ausgebildet sein, daß sie bzw. er das Bypassventil 106 steuert, um ein optimales NO₂/NO_x Molverhältnis an der Mischungskomponente 116 für die SCR Komponente 120 zu erreichen, und/oder um ein ausreichendes NO₂ Level an der Mischungskomponente 116 zu erreichen, um Oxidation des Rußes innerhalb des DPF 602 zu fördern, während Grenzen des maximalen NO₂ Levels in Bezug auf Emissionen, Umweltverträglichkeit und anderen Bedenken getroffen werden.
Die Betriebszustandskriterien 208 können dabei eine NO₂ Strömungsrate in den Dieselpartikelfilter 602 aufweisen, und Standard-Priorisierungs-Algorithmen können genutzt werden, um zwischen Treffen der für den DPF 602 optimalen NO₂ Level und der für die SCR Komponente 120 optimalen NO₂ Level zu wählen. Beispielsweise kann in einer Ausführungsform dem DPF 602 unterstellt werden, niemals ein NO₂ Strömungsrate anzufordern, bis eine Rußregeneration notwendig ist, daher gewinnt in diesem Beispiel immer, wenn vorhanden, die DPF 602 Anforderung, während die SCR Komponenten 120 Anforderung getroffen wird, immer wenn eine DPF 602 Anforderung nicht vorliegt.
8 ist ein schematisches Blockschaltbild, das eine alternative Ausführung einer Vorrichtung 800 zeigt, zur Steigerung der Effizienz eines Abgasnachbehandlungssystems 103 in Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung. In Ergänzung zu der Beschreibung in 5, kann die Vorrichtung 800 eine zweite Konditionierungskomponente 306 beinhalten, welche ein zweiter DOC sein kann, in den zweiten Strömungsweg. In einer Ausführungsform kann der zweite DOC 306 so ausgebildet sein, daß er einen Teil des NO in dem zweiten Anteil 112 in NO₂ umwandelt. Die Betriebszustände 204 können weiterhin eine Temperatur des zweiten DOC 306 aufweisen. In einer Ausführungsform können die Leistungskriterien weiterhin ein zweites NO₂/NO_x Molverhältnis aus dem zweiten DOC aufweisen, basierend auf einer Strömungsrate durch den zweiten DOC.
Ein potentieller Vorteil einer Ausführungsform entsprechend 8 ist, daß der gesamte Fluidstrom 104 mit einem Katalysator behandelt wird, anstatt daß Teile des Fluidstrom 104 vollständig alle Katalysatoren umgeht. Beispielsweise kann der erste DOC 304 ausgebildet sein mit der NO in NO₂ Umwandlungskapazität die bei geringen Motorlasten benötigt wird, wie dem Leerlauf. Der zweite DOC 306 kann mit der zusätzlichen NO zu NO₂ Umwandlungskapazität ausgebildet sein, die benötigt wird bei Volllast des Motors. Anstatt die Strömung durch eine Fluidleitung umzuleiten, die unverbrannte Kohlenwasserstoffe nicht reinigt, passiert die gesamte Strömung einen DOC und Kohlenwasserstoffe werden bereinigt, während in der gleichen Zeit die NO in NO₂ Umwandlungskapazität optimiert werden kann. Die Ausführung der 8 kann teurer sein, als eine Einzel DOC Ausführung, und daher sind beide Ausführungsformen brauchbar und ökonomische Gesichtspunkte oder anderen adäquate Entscheidungsgründe für eine detaillierte Anordnung, sollten genutzt werden um eine geeignete Implementation für jede Anwendung zu bestimmen.
9 ist ein schematisches Blockschaltbild, das eine alternative Ausführung einer Vorrichtung 900 zeigt, zum Steigern der Effizienz eines Abgasnachbehandlungssystems 103 in Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung. In Ergänzung zu der Beschreibung in 8 kann die Vorrichtung 900 eine zweite Zielkomponente 602 aufweisen, die ein DPF sein kann. Der Dieselpartikelfilter 602 kann ausgebildet sein, um eine kombinierte Strömung von der Mischungskomponente 116 aufzunehmen. Die Betriebszustandskriterien 208 für den DPF können eine Rußoxidationsrate aufweisen, basierend auf einer NO₂ Strömungsrate in den DPF.
10 ist ein schematisches Blockschaltbild, das eine alternative Ausführung einer Vorrichtung 1000 zeigt, zur Steigerung der Effizienz eines Abgasnachbehandlungssystems 103 in Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung. In Ergänzung zu der Beschreibung in 8 weist die Vorrichtung 1000 eine erste und zweite Konditionierungskomponente 602 in dem ersten Strömungsweg 304 auf. Die erste Konditionierungskomponente 110 kann ein erster DOC sein und die zweite Konditionierungskomponente 602 kann ein DPF sein.
11 ist ein schematisches Blockschaltbild, das eine alternative Ausführung einer Vorrichtung 1100 zeigt, zur Steigerung der Effizienz eines Abgasnachbehandlungssystems 103 in Zusammenhang mit der vorliegenden. In Ergänzung zu der Beschreibung der 3, kann der erste Strömungsweg 304 einen DOC und der zweite Strömungsweg 306 eine Fluidleitung aufweisen. Die Vorrichtung 1100 kann weiterhin eine Mischungskomponente 116 aufweisen.
Die Vorrichtung 1100 kann weiterhin mindestens eine Zielkomponente aufweisen, die ein DPF 1102 sein kann. Die Leistungskriterien 212 für den DOC 304 können ein NO₂/NO_x Molverhältnis aus dem DOC 304 aufweisen, basierend auf der Strömungsrate durch den DOC 304. Die Betriebszustandkriterien 308 für den DPF 306 können eine Rußoxidationsrate aufweisen, basierend auf der NO₂ Strömungsrate in den Dieselpartikelfilter 306. Der mindestens eine Betriebszustand 204 kann Massenströmungsrate des Fluistroms, eine NO_x Konzentration des Fluidstroms 104, eine Temperatur des DOC und eine Temperatur des DPF aufweisen.
Eine Ausführung von 11 kann nützlich sein, wo der DPF 306 eine NO₂ basierende Regeneration als primären Mechanismus, zur Oxidation von Ruß des DPF 306, benutzt. Der Dieseloxidationskatalysator 304 kann so ausgebildet sein, daß er das meiste verfügbare NO_x des Fluidstroms 104 in NO₂ umwandelt. Während vieler Betriebszustände kann Generieren einer solchen Menge NO₂ zu starkem braunen Rauchausstoß oder anderen Eigenschaften führen. Daher, wenn große Mengen von NO₂ unnötig sind, kann die Steuerungseinheit bzw. der Regeler 124 viel des Fluidstroms 104 um den DOC 304 leiten, um diese Eigenschaften zu vermeiden.
12 ist ein schematisches Blockschaltbild, das eine alternative Ausführung einer Vorrichtung 1200 zeigt, zur Steigerung der Effizienz eines Abgasnachbehandlungssystems 103 in Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung. In Ergänzung zu der Beschreibung der 11 kann eine Ausführung von 12 einen zweiten DOC 306 in dem zweiten Strömungsweg aufweisen. Gleich zu der Ausführung von 8 kann dieses die Kosten der Vorrichtung 1200 anheben, bietet aber die Einsatzmöglichkeiten, die die Umleitung durch eine Fluidleitung nicht bietet.
13 ist eine Darstellung einer Ausführung der Leistungskriterien 212 für eine Konditionierungskomponente 304, 306 in Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung. In einer Ausführung können die Leistungskriterien 212 ein NO₂/NO_x Molverhältnis 1302 aufweisen, austretend aus einem DOC 110, basierend auf einer Strömungsrate durch den DOC 110. In einer Ausführung ist das Leistungskriterium 212 von der Temperatur des DOC 110 abhängig, und dafür können einige Graphen 1306, 1308, basierend auf Temperatur bereitgestellt werden. In ei ner weiteren Ausführung ist das Leistungskriterium 212 abhängig von dem NO₂/NO_x Molverhältnis einteretend in den DOC und einige Graphen (hier nicht gezeigt) basierend auf dem NO₂/NO_x Molverhältnis in den DOC eintretend können bereitgestellt werden.
Die Graphen gezeigt in 13, können diskrete Datenpunkte mit linearer Interpolation zwischen den Datenpunkten aufweisen. Allerdings werden Funktionen, Modelgesetze, Tabellen, nicht lineare Interpolationen, Extrapolationen und andere Datenspeicher- und Abfragetechnologien betrachtet bzw. festgelegt, innerhalb des Umfangs der Erfindung für die Leistungskriterien 212.
14 ist eine Darstellung einer Ausführung der Betriebszustandskriterien 208 für eine Zielkomponente 120 in Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung. Die Betriebszustandkriterien 208 können eine NO_x in N₂ Umwandlung 1402, basierend auf dem NO₂/NO_x Molverhältnis 1404 in die SCR Komponente, aufweisen. Ein einzelner Graph 1406 wird in 14 dargestellt, wenngleich weitere Graphen entwickelt werden können, basierend auf der SCR 120 Temperatur, einer totalen NO_x Strömungsrate in die SCR 120, und anderen Parameter, die die finale NO_x in N₂ Umwandlung beeinflussen.
15 ist eine Darstellung einer Ausführung der Leistungskriterien 212 für eine zweite Konditionierungskomponente 306 im Zusammenhang mit der aktuellen Erfindung. Die Leistungskriterien 212 für die zweite Konditionierungskomponente 306 können einen verschiedenen Satz von Leistungskurven aufweisen, als die Leistungskriterien für die erste Konditionierungskomponente 304. Die Graphen von 15 sind einheitlich mit einem zweiten DOC 306 mit einer geringeren Kapazität als ein erster DOC 304 mit Leistungskurven gezeigt in 13.
Das hierin beinhaltete schematische Flußdiagramm ist allgemein fortgesetzt als ein logisches Flußdiagramm dargelegt. Folglich sind die dargestellte Reihenfolge bzw. Ablauf und die gekennzeichneten Schritte ein Beispiel oder indikativ für eine Ausführung des vorliegenden Verfahrens. Andere Schritte und Verfahren können konzipiert werden, die in Funktion, Logik oder Auswirkung gleich zu einer oder mehreren Stufen oder Teilen des hier illustrierten Verfahren sind. Ergänzend sollen das Format und die Symbole, die hier genutzt werden, dazu dienen, die logischen Schritte des Verfahrens aufzuzeigen und nicht den Schutzum fang des Verfahrens zu beschränken. Logischerweise können weitere Pfeile und Linien in das Flußdiagramm integriert werden, die nicht so zu verstehen sind, als daß sie das Verfahren beschränken. Allerdings können nur einige Pfeile oder andere Verbindungen genutzt werden um die logische Funktion des Verfahrens zu erklären. Beispielsweise kann ein Pfeil eine wartende oder überwachende Periode unbestimmter Dauer zwischen den aufgezählten Schritten, des hier beschriebenen Verfahrens anzeigen. Ergänzend kann die Reihenfolge des Auftretens eines einzelnen Verfahrens die Reihenfolge der entsprechend gezeigten Schritte befolgen, oder auch nicht.
16 ist ein schematisches Flußdiagramm, daß eine Ausführung eines verfahrens 1600 zur Steigerung der Effizienz eines Abgasnachbehandlungssystems zeigt 103 in Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung zeigt. Das Verfahren 1600 kann ein Computereprogrammprodukt aufweisen, daß einen Programmcode auf einem computerlesbaren Medium aufweist.
Das Verfahren 1600 kann ein Sensormodul 202 beinhalten, das eine Vielzahl von Betriebszuständen 204 ausliest und interpretiert. Ein Zielauswahlmodul 206 kann die Betriebszustandkriterien 208, für jede von einer oder mehr Zielkomponenten interpretieren. Die Zielkomponente kann eine SCR Komponente 120 aufweisen und die Betriebszustandkriterien können eine NO_x zu N₂ Umwandlung aufweisen, basierend auf dem NO₂/NO_x Molverhältnis in die SCR Komponente 120. Ein Konditionierungsleistungsmodul 210 kann die Leistungskriterien 212 für jede der ein oder mehreren Konditionierungskomponenten interpretieren 1606. Ein Emissionsmodul 218 kann ein Emissionsvergleichsschema 222 interpretieren, um einen minimalen ersten Anteilswert 220 für einen ersten Anteil 108 des geteilten Fluidstroms 104 zu bestimmen.
Ein Anteilbestimmungsmodul 214 kann einen ersten Anteil 216 von den Betriebszuständen 204, den Betriebszustandskriterien 208, den Leistungskriterien 212, und dem ersten Anteilswert bestimmen 1612. Ein Ventilpositionierungsmodul 218 kann eine Bypassventil 106 Position bestimmen 1614, basierend auf dem ersten Anteilswert 220.
17 ist ein schematisches Flußdiagramm, das eine Ausführung von einem Verfahren 1700 zeigt, um eine Abgasnachbehandlungsanwendung 103 in Zu sammenhang mit der vorliegenden Erfindung zu modifizieren. Ein Fachmann kann ein Bypassventil 106 und einen zweiten Strömungsweg 114 in ein existierendes Abgasnachbehandlungssystem 103 installieren 1702. Der Fachmann kann weiterhin eine Steuerungseinheit bzw. einen Regler 124 in ein existierendes Abgasnachbehandlungssystem installieren 103 installieren 1704.
Ein Sensormodul 202 kann eine Vielzahl von Betriebszuständen 204 überwachen bzw. interpretieren 1602. Ein Zielauswahlmodul 206 kann Betriebszustandskriterien 208 für jede der einen oder mehreren Zielkomponenten interpretieren 1604. Die Zielkomponente kann eine SCR Komponente 120 aufweisen, und die Betriebszustandskriterien 208 können eine NO_x zu N₂ Umwandlung aufweisen, basierend auf dem NO₂/NO_x Molverhältnis in die SCR Komponente. Ein Konditionierungsleistungsmodul 210 kann die Leistungskriterien 212 für jede der einen oder mehrerer Konditionierungskomponenten interpretieren 1606.
Ein Anteilbestimmungsmodul 214 kann einen ersten Zielanteil 216 von den Betriebszuständen 204, den Betriebszustandskriterien 208, den Leistungskriterien 212 und den ersten Anteilwert 220 bestimmen 1612. Ein Ventilpositionsmodul 218 kann eine Bypassventil 106 Position steuern, basierend auf dem ersten Anteilswert 220.
Aus der vorhergehenden Beschreibung ist deutlich, daß die Erfindung ein System, ein Verfahren und eine Vorrichtung bereitstellt um die Effizienz eines Abgasnachbehandlungssystems zu steigern. Die Erfindung überwindet dabei vorherige Einschränkungen in der Technik, wobei sie dem Konstrukteur die Möglichkeit gibt, die Nachbehandlungskomponenten optimal zu dimensionieren, anstatt sie zu überdimensionieren, um den gewünschten Betriebsbereich abzudecken und die Erfindung ermöglicht es dem Nachbehandlungssystem, möglichst schnell die optimalen Betriebstemperaturen mit geringem Energieaufwand und Effizienzverlust zu erreichen.
Die Erfindung kann in anderen spezifischen Ausführungen zum Ausdruck gebracht werden, ohne von Ihrem Grundsatz oder den essentiellen Eigenschaften abzuweichen. Die beschriebenen Ausführungsformen sind in jeder Hinsicht nur zur Illustrierung gewählt worden und nicht einschränkend. Der Bereich der Erfindung ist daher durch die dazugehörigen Ansprüche abgegrenzt, eher als durch die vorangegangene Beschreibung. Alle Abweichungen, die in die Bedeutung und den Bereich der Äquivalenz der Ansprüche fallen sind in den Schutzbereich einzubeziehen.
Zusammenfassung:
Eine Vorrichtung, ein System und ein Verfahrenwerden aufgedeckt, zur Steigerung der Effizienz eines Abgasnachbehandlungsanordnung. Das Verfahren kann die Bestimmung der aktuellen Betriebszustände der Anordnung, die optimalen Betriebszustände einer Zielkomponente 120, und die Leistungskriterien einer Konditionierungskomponente 110 relativ zu den optimalen Betriebszuständen bestimmen. Das Verfahren kann die Bestimmung eines optimalen Anteils der Abgasströmung 104 beinhalten, um die Konditionierungskomponente 110 zu passieren um die optimalen Betriebszustände der Zielkomponente 120 zu erreichen. Das Verfahren kann weiterhin die Einstellung eines Bypassventils 106 beinhalten, basierend auf dem optimalen Anteil der Abgasströmung 104, um durch die Konditionierungskomponente 110 zu passieren. Die Zielkomponente 120 kann eine selektive katalytische reduktions (SCR) Komponente sein, die optimal bei einem kreierten NO₂/NO_x Molverhältnis arbeitet. Die Konditionierungskomponente 110 kann ein Dieseloxidationskatalysator (DOC) sein 110 sein, der das NO₂/NO_x Molverhältnis beeinflusst. Ein Verfahren wird dabei bereitgestellt, um eine Abgasnachbehandlungsanordnung effizienter arbeiten zu lassen, relativ zu einer Anordnung ohne die Erfindung.

Claims

Eine Vorrichtung zur Steigerung der Effizienz eines Abgasnachbehandlungssystems, wobei die Anordnung aufweist: ein Einlaßmodul, das zur Aufnahme eines Fluidstroms ausgebildet ist; ein Bypassventil, das ausgebildet ist, um einen ersten Anteil des Fluidstroms zu einem ersten Strömungsweg zu leiten, wobei der erste Anteil eine Menge zwischen einschließlich 0 und 100% des Fluidstroms bildet; das Bypassventil weiterhin dazu ausgebildet, um einen zweiten Anteil des Fluidstroms in einen zweiten Strömungsweg zu leiten; eine Steuerungseinrichtung bzw. einen Regler, die bzw. der folgendes aufweist: ein Sensormodul, ausgebildet, um mindestens einen Betriebszustand zu interpretieren; ein Zielauswahlmodul, ausgebildet, um Betriebszustandskriterien für jede von mindestens einer Zielkomponente zu interpretieren; ein Konditionierungsleistungsmodul, ausgebildet, um die Leistungskriterien für jede von mindestens einer Konditionierungskomponente zu interpretieren; ein Anteilbestimmungsmodul, ausgebildet, um einen ersten Zielanteil basierend auf mindestens einem Betriebszustand, den Betriebszustandkriterien und den Leistungskriterien festzulegen bzw. zu bestimmen; und ein Ventilpositionierungsmodul, ausgebildet, um die Bypassventilposition, basierend auf dem ersten einzustellen.
Die Vorrichtung nach Anspruch 1, weiter aufweisend eine Mischungskomponente ausgebildet, um die Strömung des ersten Strömungsweges mit der Strömung des zweiten Strömungsweges zu kombinieren und wobei mindestens eine Zielkomponente eine SCR Komponente aufweist, ausgebildet, um die kombinierte Strömung von der Mischungskomponente aufzunehmen und weiterhin so ausgebildet, um Nitrogenoxid in Nitrogen in der kombinierten Strömung zu reduzieren.
Die Vorrichtung nach Anspruch 2, wobei der erste Strömungsweg eine erste Konditionierungskomponente aufweist, die einen Dieseloxidationskatalysator (DOC) aufweist, ausgebildet, um einen Teil des durch den Dieseloxidationskatalysator fließenden Stickstoffmonoxid (NO), in Stickstoffdioxid umzuwandeln, wobei der zweite Strömungsweg eine Fluidleitung aufweist, ausgebildet, um den zweiten Anteil zu der Mischungskomponente zu leiten, wobei der mindestens eine Betriebszustand eine Fluidstrom Massenströmungsrate und eine Temperatur des DOC aufweist, wobei die Leistungskriterien ein NO₂/NO_x Molverhältnis aus dem Dieseloxidationskatalysator, basierend auf der Strömungsrate durch den DOC und der Temperatur des DOC aufweisen, und wobei die Betriebszustandskriterien eine NO_x zu N₂ Umwandlung, basierend auf dem NO₂/NO_x Molverhältnis in eine SCR Komponente aufweisen.
Die Vorrichtung nach Anspruch 3, wobei der erste Strömungsweg weiterhin einen Dieselpartikelfilter (DPF) aufweist und wobei der mindestens eine Betriebszustand weiterhin eine Temperatur der SCR Komponente aufweist.
Die Vorrichtung nach Anspruch 4, wobei die Steuerungseinheit bzw. der Regler weiterhin ein Emissionsmodul aufweist, ausgebildet um einen minimalen ersten Anteilswert, basierend auf einem Emissionsvergleichschema zu bestimmen; und wobei das Anteilbestimmungsmodul weiterhin so ausgebildet ist, um einen ersten Zielanteil, basierend auf dem ersten minimalen Anteilswert, zu bestimmen.
Die Vorrichtung nach Anspruch 3, wobei der Betriebszustande weiterhin einen NO_x Anteil in dem Fluidstrom, ein NO₂/NO_x Molverhältnis in dem Fluidstrom, und eine Temperatur des DOC aufweist.
Die Vorrichtung nach Anspruch 3, weiterhin einen Dieselpartikelfilter aufweisend, ausgebildet, um die zusammengeführte bzw. kombinierte Strömung der Mischungskomponente aufzunehmen, wobei die SCR Komponente weiterhin so ausgebildet ist um die Strömung des DPF aufzunehmen, und wobei die Leistungskriterien ein NO₂/NO_x Molverhältnis aus dem DOC aufweisen, basierend auf der Strömungsrate durch den DOC, und die Betriebszustandskriterien weisen eine NO₂ Strömungsrate in den DPF auf.
Die Vorrichtung nach Anspruch 2: wobei der erste Strömungsweg eine erste Konditionierungskomponente aufweist, die einen ersten Dieseloxidationskatalysator (DOC) aufweist, ausgebildet, um einen Teil des Stickstoffmonoxids, in Stickstoffdioxid umzuwandeln, das durch den ersten DOC strömt; wobei der zweite Strömungsweg eine zweite Konditionierungskomponente aufweist, die einen zweiten Dieseloxidationskatalysator (DOC) aufweist, ausgebildet, um einen Teil des Stickstoffmonoxids, in Stickstoffdioxid umzuwandeln, das durch den zweiten DOC strömt; wobei der mindestens eine Betriebszustand einen Fluidmassenströmungsrate, einen NO_x Teil in dem Fluidstrom, eine erste Temperatur des ersten DOC und eine zweite Temperatur des zweiten DOC aufweist; und wobei die Leistungskriterien ein erstes NO₂/NO_x Molverhältnis, aus dem ersten Dieseloxidationskatalysator aufweist, basierend auf einer Strömungsrate durch den ersten DOC, und ein zweite NO₂/NO_x Molverhältnis aus dem zweiten Dieseloxidationskatalysator, basierend au einer Strömungsrate durch den zweiten; und wobei die Betriebszustandskriterien für die SCR Komponente eine NO_x in N₂ Umwandlung aufweisen, basierend auf einem NO₂/NO_x Molverhältnis in die SCR Komponente.
Die Vorrichtung nach Anspruch 8, wobei die mindestens eine Zielkomponente weiterhin einen Dieselpartikelfilter (DPF) aufweist, ausgebildet, um die kombinierte Strömung von der Mischungskomponente aufzunehmen und die Betriebszustandkriterien für die DPF Komponente weisen eine Rußoxidationsrate, basierend auf der NO₂ Strömung in den DPF auf.
Die Vorrichtung nach Anspruch 8, wobei mindestens eine Konditionierungskomponente weiterhin einen Dieselpartikelfilter in dem ersten Strömungsweg aufweist.
Die Vorrichtung nach Anspruch 1: die weiterhin eine Mischungskomponente aufweist, ausgebildet, um die Strömung von dem ersten Strömungsweg mit der Strömung von dem zweiten Strömungsweg zusammenzuführen; wobei die mindestens eine Konditionierungskomponente einen Dieseloxidationskatalysator (DOC) in dem ersten Strömungsweg aufweist, ausgebildet, um einen Teil des Stickstoffmonoxids in Stickstoffdioxid umzuwandeln, das durch den Dieseloxidationskatalysator fließt; wobei der zweite Strömungsweg eine Fluidleitung aufweist, ausgebildet, um einen zweiten Anteil zu der Mischungskomponente zu liefern; wobei die mindestens eine Zielkomponente einen Dieselpartikelfilter (DPF) aufweist, ausgebildet, um die zusammengeführten Strömung von der Mischungskomponente aufzunehmen; wobei die Leistungskriterien ein NO₂/NO_x Molverhältnis aus dem DOC aufweisen, basierend auf der Strömungsrate durch den DOC; wobei der mindestens eine Betriebszustand eine Massenströmungsrate des Fluidstroms, eine NO_x Konzentration des Fluidstroms, eine Temperatur des DOC und eine Temperatur des DPF aufweisen; wobei die Betriebszustandskriterien für die DPF Komponente eine Rußoxidationsrate aufweisen, basierend auf einer Stickstoffdioxidströmungsrate in den DPF.
Die Vorrichtung nach Anspruch 11, wobei die Steuerungseinheit bzw. der Regler weiterhin eine Emissionskomponente aufweist, so ausgebildet, daß sie einen minimalen ersten Anteilswert bestimmt, basierend auf einem Emissionsvergleichsschema; und wobei das Anteilsbestimmungsmodul weiterhin so ausgebildet ist, daß es einen ersten Zielanteil, basierend auf dem minimalen ersten Anteilswert, bestimmt.
Die Vorrichtung nach Anspruch 11: wobei die mindestens eine Konditionierungskomponente weiterhin einen zweiten DOC in dem zweiten Strömungsweg aufweist, ausgebildet, um einen Teil Stickstoffmonoxid (NO), das durch den zweiten DOC strömt, in Stickstoffdioxid (NO₂) umzuwandeln. wobei der mindestens eine Betriebszustand weiterhin die Temperatur des zweiten DOC aufweist; und wobei die Leistungskriterien weiterhin ein zweites NO₂/NO_x Molverhältnis aus dem zweiten DOC aufweist, basierend auf der Strömungsrate durch den zweiten DOC.
Ein Computerprogrammprodukt, das ein computerlesbares Medium mit einem computer nutzbaren Programmcode programmiert aufweist, zur Steigerung der Effizienz eines Abgasnachbehandlungssystems, das Computerprogrammprodukt hat Operationen, die folgendes aufweisen: Interpretation einer Vielzahl von Betriebszuständen, die einen Fluidstrom Strömungsrate, einen Stickstoffmonoxidanteil in dem Fluidstrom, ein NO₂/NO_x Molverhältnis in dem Fluidstrom und eine Temperatur eines Dieseloxidationskatalysators (DOC) in dem ersten Strömungsweg aufweisen; Interpretation der Betriebszustandskriterien für jede von mindestens einer Zielkomponente; Interpretation der Leistungskriterien für jede der mindestens einen Konditionierungskomponente, die den DOC aufweist, den Leistungskriterien, die ein NO₂/NO_x Molverhältnis aus dem DOC aufweisen, basierend auf einer Strömungsrate durch den DOC; Bestimmung eines ersten Zielanteils, basierend auf einer Mehrzahl von Betriebszuständen, den Betriebszustandskriterien und den Leistungskriterien; und Einstellung einer Bypassventilposition, basierend auf dem ersten Zielanteil, das Bypassventil ist ausgebildet, um einen ersten Anteil des Fluidstroms zu dem ersten Strömungsweg zu leiten, wobei der erste Anteil einen Summe zwischen einschließlich 0 und 100% des Fluidstroms aufweist, das Bypassventil weiter ausgebildet ist, um einen zweiten Anteil des Fluidstroms zu einen zweiten Strömungsweg zu leiten.
Das Computerprogrammprodukt nach Anspruch 14, wobei die Zielkomponente eine selektive katalytische reduktions (SCR) Komponente aufweist und wobei die Betriebszustandskriterien eine NO_x in N₂ Umwandlung, basierend auf der NO₂/NO_x Molverhältnis in die SCR Komponente, aufweisen.
Das Computerprogrammprodukt nach Anspruch 15, wobei die mindestens eine Konditionierungskomponente weiterhin einen Dieselpartikelfilter (DPF) in dem ersten Strömungsweg aufweist, die Operationen weisen weiterhin auf: Interpretation eines Emissionsvergleichsschemas, das ein maximales Partikellevel aufweist, Bestimmung eines minimalen ersten Anteilwerts, basierend auf dem Emissionsvergleichsschema und wobei die Bestimmung des ersten Zielanteils weiterhin die Bestimmung des ersten Zielanteils basierend auf dem minimalen ersten Anteilswert aufweist.
Das Computerprogrammprodukt nach Anspruch 15, wobei die Interpretation einer Mehrzahl von Betriebszuständen weiterhin die Bestimmung einer Temperatur eines zweiten DOC in dem zweiten Strömungsweg aufweist, und wobei die Interpretation von Leistungskriterien für jede von mindestens einer Konditionierungskomponente weiterhin die Bestimmung eine NO₂/NO_x Molverhältnis aus dem zweiten DOC, basierend auf der Strömungsrate durch den zweiten DOC, aufweist.
Das Computerprogrammprodukt nach Anspruch 14, wobei die mindestens eine Zielkomponente weiterhin einen Dieselpartikelfilter (DPF) aufweist, wobei die Interpretation von Betriebszustandkriterien für jede der mindestens einen Zielkomponente weiterhin Bestimmung einer Rußoxidationsrate, basierend auf der NO₂ Strömungsrate in den Dieselpartikelfilter, aufweist.
Ein System zur Steigerung der Effizienz einer Abgasnachbehandlungsanwendung, das System weist auf: einen Verbrennungsmotor, der einen Abgasstrom erzeugt; ein Bypassventil, ausgebildet, um einen ersten Teil des Fluidstroms zu einer Konditionierungskomponente zu leiten, die einen Dieseloxidationskatalysator (DOC) aufweist, wobei der erste Anteil eine Menge zwischen einschließlich 0 und 100% des Fluidstroms aufweist; das Bypassventil weiterhin ausgebildet, um einen zweiten Anteil des Fluidstroms in eine Fluidleitung zu leiten; eine Mischungskomponente, ausgebildet, um die Strömung von dem DOC und der Fluidleitung zusammenzuführen; ein Reagenzinjektor, ausgebildet, um der Strömung von der Mischungskomponente ein reduzierendes Reagenz beizufügen; eine Zielkomponente, die eine selektive katalytische reduktions (SCR) Komponente aufweist, ausgebildet, um NO_x zu N₂ innerhalb der Strömung von der Mischungskomponente zu reduzieren; eine Steuerungseinheit bzw. ein Regler, die bzw. der folgendes aufweist: ein Sensormodul, ausgebildet, um eine Mehrzahl von Betriebszuständen zu interpretieren, die eine Fluidstrom Strömungsrate, einen NO_x Anteil in dem Fluidstrom, einem NO₂/NO_x Molverhältnis und eine Temperatur des DOC aufweisen; eine Zielauswahlkomponente, ausgebildet, um die Betriebszustandskriterien zu interpretieren, die eine NO_x zu N₂ Umwandlung, basierend auf dem NO₂/NO_x Molverhältnis in die SCR Komponente, aufweisen; ein Konditionierungsleistungsmodul, ausgebildet, um die Leistungskriterien für den DOC zu interpretieren, die Leistungskriterien weisen ein NO₂/NO_x Molverhältnis aus dem DOC, basierend auf der Strömungsrate durch den DOC, auf; ein Anteilbestimmungsmodul, ausgebildet um einen ersten Zielanteil, basierend auf einer Mehrzahl von Betriebszuständen, den Betriebszustandskriterien und den Leistungskriterien zu bestimmen; und ein Ventilpositionierungsmodul, ausgebildet, um die Bypassventilposition einzustellen, basierend auf dem ersten Zielanteil.
Ein Verfahren um ein Nachbehandlungssystem zu modifizieren, das folgendes aufweist: Installieren eines Bypassventils und eines zweiten Strömungsweges auf ein existierendes Abgasnachbehandlungssystem, das Bypassventil, ausgebildet, um es einem ersten Anteil eines Abgasstroms zu ermöglichen durch einen Dieseloxidationskatalysator (DOC) zu strömen, und einem zweiten Anteil des Abgasstroms es zu ermöglichen um den DOC herum durch einen zweiten Strömungsweg zu strömen, der erste Anteil weist einen Wert zwischen einschließlich 0 und 100% des Abgasstromes auf; Installieren einer Steuerungseinheit bzw. eines Reglers, ausgebildet, um die Operationen auszuführen die folgendes aufweisen: Interpretieren einer Mehrzahl von Betriebszuständen, die eine Fluidstrom Strömungsrate, eines NO_x Anteil in dem Fluidstrom, ein NO₂/NO_x Molverhältnis in dem Fluidstrom und eine Temperatur des DOC aufweisen; Interpretieren der Betriebszustandskriterien für eine Zielkomponente; Interpretieren der Leistungskriterien für den DOC, die Leistungskriterien weisen ein NO₂/NO_x Molverhältnis aus dem DOC, basierend auf der Strömungsrate durch den DOC, auf; Bestimmung eines ersten Zielanteils, basierend auf einer Mehrzahl von Betriebszuständen, den Betriebszustandskriterien und den Leistungskriterien; und Verstellung der Bypassventilposition, basierend auf dem ersten Zielanteil.
Das Verfahren nach Anspruch 20, wobei die Zielkomponente eine selektive katalytische reduktions (120) Komponente aufweist, ausgebildet, um eine kombinierte Strömung des ersten Anteils und des zweiten Anteils aufzunehmen; und wobei die Betriebszustandskriterien eine NO_x zu N₂ Umwandlung aufweisen, basierend auf das NO₂/NO_x Molverhältnis in die SCR Komponente.