DE112014000802B4

DE112014000802B4 - Vorrichtung und Verfahren zum Auswählen einer maximalen Reduktionsmitteldosierung in einem SCR-System zur Abgasnachbehandlung

Info

Publication number: DE112014000802B4
Application number: DE112014000802.8T
Authority: DE
Inventors: Magnus Mackaldener; Fredrik Swartling; Robert Nordenhök; Ola SANDSTRÖM; Marcus Larsson; Fredrik Brandt; Raymond Reinmann
Original assignee: Scania CV AB
Current assignee: Scania CV AB
Priority date: 2013-03-07
Filing date: 2014-03-06
Publication date: 2023-02-16
Anticipated expiration: 2034-03-07
Also published as: DE112014000802T5; SE1350273A1; WO2014137280A1

Abstract

Verfahren zum Auswählen einer maximalen Reduktionsmitteldosierung in einem SCR-System zur Abgasreinigung, bei dem eine dosierte Menge an Reduktionsmittel verdampft werden muss, gekennzeichnet durch den Schritt der:- Auswahl (s440) der genannten maximalen Reduktionsmitteldosierung basierend auf einem Abgasmassendurchsatz (MF), einer effektiven Verdampfungstemperatur (Tv, T1, T2) und einer Reduktionsmitteltemperatur (Tu), wobei die genannte maximale Reduktionsmitteldosierung aus einer vorgegebenen Matrix auswählbar ist, die die maximale Reduktionsmitteldosierung für die Verdampfung in Abhängigkeit des Abgasmassendurchsatzes (MF) und eines Referenzparameters (Tref) zeigt, der sowohl von der effektiven Verdampfungstemperatur (Tv, T1, T2) als auch von der Reduktionsmitteltemperatur (Tu) abhängt, wobei der genannte Referenzparameter (Tref) gemäß einem Zusammenhang ermittelt wird, der definiert ist durch:Tref=Tv−K1*Tu+K2wobei:Tv die effektive Verdampfungstemperatur ist,Tu die Reduktionsmitteltemperatur ist, undK1 und K2 vorgegebene Konstanten sind.

Description

Technisches Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Auswählen einer maximalen Reduktionsmitteldosierung in einem SCR-System zur Abgasreinigung. Die Erfindung bezieht sich auch auf ein Computerprogrammprodukt, umfassend Programmcode für einen Computer, um ein erfindungsgemäßes Verfahren umzusetzen. Weiterhin betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zum Auswählen einer maximalen Reduktionsmitteldosierung in einem SCR-System zur Abgasreinigung und ein Kraftfahrzeug, das mit dieser Vorrichtung ausgerüstet ist.
Hintergrund
In heutigen Fahrzeugen wird beispielsweise Harnstoff als Reduktionsmittel in SCR-Systemen (Selective Catalytic Reduction) mit einem SCR-Katalysator eingesetzt, in dem das genannte Reduktionsmittel und NO_x-Gas reagieren und in Stickstoff und Wasser umgewandelt werden können. In SCR-Systemen können verschiedene Arten von Reduktionsmitteln verwendet werden. Ein häufig vorzufindendes Reduktionsmittel ist beispielsweise AdBlue.
Eine Art von SCR-System umfasst einen Behälter mit einem Reduktionsmittel. Das SCR-System hat ferner eine Pumpe, die dafür eingerichtet ist, das genannte Reduktionsmittel vom Behälter über einen Ansaugschlauch zu pumpen und über einen druckbeaufschlagten Schlauch einer Dosiervorrichtung zuzuführen, die an einer Abgasanlage z. B. eines Fahrzeugs angeordnet ist, beispielsweise am Auspuff der Abgasanlage. Die Dosiervorrichtung ist dafür eingerichtet, entsprechend den Betriebsabläufen in einer Steuerungsvorrichtung des Fahrzeugs eine erforderliche Menge an Reduktionsmittel vor dem SCR-Katalysator in die Abgasanlage einzuspritzen.
Es gibt einen ständigen Bedarf, die Emissionsmenge von Fahrzeugmotoren zu reduzieren. Da sich die gesetzlichen Anforderungen an geringere Emissionen fortwährend verschärfen, gilt das nicht nur für schwere Nutzfahrzeuge wie Lkw und Busse.
Die Möglichkeit, ein Reduktionsmittel mit Harnstoff zu verdampfen, kann eine strenge Beschränkung dahingehend darstellen, wie viel NO_x-Gas ein auf SCR basierendes Abgasnachbehandlungssystem reduzieren kann. Es kommt wesentlich darauf an, Grenzwerte für die Mengen an Reduktionsmittel festzulegen, die unter bestimmten Betriebsbedingungen verdampft werden können. Es gibt derzeit bekannte Probleme im Zusammenhang mit der Reduktionsmitteldosierung, die auf die Bildung von Reduktionsmittelkristallen in Abgasanlagen zurückzuführen sind.
Um die Bildung von Reduktionsmittelkristallen zu vermeiden, gibt es nach dem Stand der Technik ein kennfeldgestütztes Modell zur Reduktionsmitteldosierung, das in einer Steuerungsvorrichtung des Fahrzeugs gespeichert ist und auf den Parametern Abgasmassendurchsatz und Abgastemperatur basiert. Aber auch wenn dieses Modell verwendet wird, um einen Grenzwert für die maximale Dosierung von Reduktionsmittel unter bestimmten Betriebsbedingungen festzulegen, kann das genannte Problem der Bildung von Reduktionsmittelkristallen auftreten.
Wird das kennfeldgestützte Modell zur Reduktionsmitteldosierung zu vorsichtig eingestellt, führt dies zu einem unerwünscht hohen Kraftstoffverbrauch des genannten Motors.
Die US-Patentschrift US 6 119 448 A beschreibt ein Verfahren zur Dosierung von Harnstoff.
Die US-Patentschrift US 2009 / 0 199 540 A1 beschreibt ein Verfahren zur Steuerung eines Dosierventils für die Dosierung von Harnstoff.
Die US 2011 / 0 036 078 A1 beschreibt ein Verfahren zur Harnstoffeinspritzungssteuerung in Verbindung mit einem System zur selektiven katalytischen Reduktion von Stickoxiden in einer Abgasreinigungsanlage für Verbrennungsmotorabgase. Zur Vermeidung einer Überdosierung von Harnstoff wird vorgeschlagen, bei der Harnstoffdosierung einen maximalen Harnstoffdurchfluss in Abhängigkeit des Abgasstroms und einer Differenz aus Abgastemperatur und einer Minimaltemperatur festzulegen, wobei diese Differenz ein Maß für die von den heißen Abgasen auf die zudosierte, kältere Harnstofflösung übertragene Energie ist. Auf diese Weise soll sichergestellt werden, dass genügend Energie zur Verdampfung der in den Abgasstrom eingespritzten Harnstofflösung vorhanden ist.
Aus der nicht vorveröffentlichten DE 10 2012 222 052 A1 sind ein System und Verfahren zur Bestimmung einer maximalen Dosierrate von Reduktionsmittel bekannt, wobei die maximale Dosierrate des Reduktionsmittels auf Grundlage des Abgasdurchflusses, der Abgastemperatur und/oder der Siedepunkttemperatur des Reduktionsmittels berechnet wird.
Zusammenfassung der Erfindung
Es besteht ein Erfordernis, die Steuerung und Auswahl einer maximalen Reduktionsmitteldosierung in einem SCR-System zu verbessern, das sich sowohl durch ein geringeres Risiko für die Bildung von Reduktionsmittelkristallen als auch die Möglichkeit auszeichnet, keinen unnötig hohen Kraftstoffverbrauch des Fahrzeugs zu verursachen.
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung eines neuen und vorteilhaften Verfahrens zum Auswählen einer maximalen Reduktionsmitteldosierung in einem SCR-System zur Abgasreinigung.
Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung einer neuen und vorteilhaften Vorrichtung sowie eines neuen und vorteilhaften Computerprogramms zum Auswählen einer maximalen Reduktionsmitteldosierung in einem SCR-System zur Abgasreinigung.
Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung eines Verfahrens, einer Vorrichtung und eines Computerprogramms zur zuverlässigen und anwenderfreundlichen Auswahl einer maximalen Reduktionsmitteldosierung in einem SCR-System zur Abgasreinigung.
Eine wiederum weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung eines alternativen Verfahrens, einer alternativen Vorrichtung sowie eines alternativen Computerprogramms zum Auswählen einer maximalen Reduktionsmitteldosierung in einem SCR-System zur Abgasreinigung.
Gelöst werden diese Aufgaben mit einem Verfahren zum Auswählen einer maximalen Reduktionsmitteldosierung in einem SCR-System zur Abgasreinigung gemäß Patentanspruch 1.
Erfindungsgemäß wird ein Verfahren zum Auswählen einer maximalen Reduktionsmitteldosierung in einem SCR-System zur Abgasreinigung bereitgestellt, bei dem eine dosierte Menge an Reduktionsmittel verdampft werden muss. Das Verfahren umfasst den Schritt:

- Auswahl der genannten maximalen Reduktionsmitteldosierung basierend auf einem Abgasmassendurchsatz, einer effektiven Verdampfungstemperatur und einer Reduktionsmitteltemperatur.

Indem gleichzeitig externe Umstände im Umfeld des genannten SCR-Systems berücksichtigt werden und damit das erfindungsgemäße Verfahren zur Auswahl einer maximalen Reduktionsmitteldosierung durch Einführung der Reduktionsmitteltemperatur umgesetzt wird, lassen sich die vorgenannten Nachteile wie die Bildung von Kristallen in Dosen des Reduktionsmittels vermeiden. Die Temperatur der Umgebungsluft beeinflusst die Temperatur des genannten Reduktionsmittels.
Gemäß einer Ausführungsform kann ein bestehendes kennfeldgestütztes Modell, das auf den Parametern Abgasmassendurchsatz und einer effektiven Verdampfungstemperatur basiert, auf vorteilhafte Weise erweitert werden, um sowohl die effektive Verdampfungstemperatur als auch die Temperatur des genannten Reduktionsmittels zu umfassen.
Die tatsächliche Dosierung des Reduktionsmittels kann geringer als die genannte maximale Reduktionsmitteldosierung sein.
Somit kann eine automatisierte Auswahl der maximalen Reduktionsmitteldosierung erreicht werden. Die Temperaturfühler zur Messung einer Temperatur des genannten Reduktionsmittels sind relativ preiswert und zuverlässig, was den Vorteil mit sich bringt, dass das erfindungsgemäße Verfahren kostengünstig ist.
So lässt sich im Laufe der Zeit ein relativ geringer Kraftstoffverbrauch im Motor eines Fahrzeugs erzielen. Überdies kann die Bildung fester Reduktionsmittelkristalle in der Abgasanlage in stärkerem Maße als nach dem Stand der Technik vermieden werden.
Die genannte maximale Reduktionsmitteldosierung wird basierend auf einer vorgegebenen Matrix ausgewählt, die die maximale Reduktionsmitteldosierung für die Verdampfung in Abhängigkeit des Abgasmassendurchsatzes und eines Referenzparameters zeigt, der sowohl von der effektiven Verdampfungstemperatur als auch der Reduktionsmitteltemperatur abhängt.
Die genannte Matrix kann eine empirisch ermittelte Matrix sein.
Die Informationen über die maximale Reduktionsmitteldosierung in Abhängigkeit des Abgasmassendurchsatzes und eines sowohl von der effektiven Verdampfungstemperatur als auch der Reduktionsmitteltemperatur abhängenden Referenzparameters können in geeigneter Weise in einem Speicher der Steuerungsvorrichtung abgelegt werden.
Der genannte Referenzparameter ist als eine geeignete Funktion definiert, die sowohl von der effektiven Verdampfungstemperatur als auch der Reduktionsmitteltemperatur abhängt.
Der genannte Referenzparameter kann alternativ als eine geeignete Funktion definiert werden, die sowohl von der Abgastemperatur als auch der Reduktionsmitteltemperatur abhängt.
Der genannte Referenzparameter wird gemäß einem Zusammenhang ermittelt, der definiert ist durch: $Tref = Tv - K1*Tu + K2$
wobei:

Tv die effektive Verdampfungstemperatur ist,
Tu die Reduktionsmitteltemperatur ist, und
K1 und K2 vorgegebene Konstanten sind.

K1 und K2 können empirisch ermittelt werden. K1 und K2 können auf geeignete Weise ermittelt werden. K1 und K2 können vorgegebene Konstanten sein.
Die effektive Verdampfungstemperatur kann als die Abgastemperatur oder eine Temperatur für eine Komponente in einer Konfiguration eines Auspuffrohrs und eines SCR-Katalysators des genannten SCR-Systems eingestellt werden.
Die effektive Verdampfungstemperatur ist, gemäß einer Ausführungsform, die Temperatur des Abgasmassendurchsatzes, die erforderlich ist, um das Reduktionsmittel bei einer normalisierten Reduktionsmitteltemperatur, die beispielsweise von der Umgebungstemperatur des Motors abhängt, zu verdampfen. Die neue Verdampfungstemperatur (Tref) wird dann zu einer Funktion der effektiven Verdampfungstemperatur (bei normalisierten Reduktionsmitteltemperaturen) und der jeweils tatsächlichen Reduktionsmitteltemperatur.
Das erfindungsgemäße Verfahren kann während des Betriebs ausgeführt werden, wenn das Fahrzeug stillsteht, beispielsweise wenn der Motor des Fahrzeugs im Leerlauf läuft.
Das erfindungsgemäße Verfahren kann während des Betriebs ausgeführt werden, beispielsweise wenn das Fahrzeug auf einem geeigneten Straßenabschnitt gefahren wird. Das erfindungsgemäße Verfahren kann ausgeführt werden, wenn das Fahrzeug unter Bedingungen gefahren wird, unter denen vorteilhafte Betriebszustände erreicht werden können, wie das Erreichen einer Mindesttemperatur im SCR-Katalysator des Fahrzeugs und eines für das Verfahren vorteilhaften Abgasmassendurchsatzes.
Die erfindungsgemäße Erweiterung eines bestehenden Modells kann die Genauigkeit des Modells erhöhen und es dadurch erleichtern, durch Kristallbildung im Reduktionsmittel verursachte Qualitätsprobleme zu vermeiden, ohne dass eine übermäßig hohe Sicherheitsreserve für den Fall zahlreicher Betriebszustände erforderlich ist.
Das Verfahren lässt sich problemlos in vorhandenen Kraftfahrzeugen umsetzen. Die Software zur Auswahl der maximalen Reduktionsmitteldosierung in einem SCR-System zur Abgasreinigung kann, gemäß der Erfindung, in einer Steuerungsvorrichtung des Fahrzeugs installiert werden, wenn genanntes Fahrzeug hergestellt wird. Dem Käufer des Fahrzeugs kann damit die Möglichkeit geboten werden, die Leistungsfunktion als zusätzliche Option zu wählen. Alternativ wird die Software mit einem Programmcode, um das innovative Verfahren zur Auswahl der maximalen Reduktionsmitteldosierung in einem SCR-System zur Abgasreinigung durchzuführen, in einer Steuerungsvorrichtung des Fahrzeugs installiert, wenn dieses in einer Werkstatt nachgerüstet wird. In diesem Fall kann die Software in einen Speicher der Steuerungsvorrichtung geladen werden.
Der Programmcode umfassend Programmcode zur Auswahl der maximalen Reduktionsmitteldosierung in einem SCR-System zur Abgasreinigung, bei dem die Verdampfung einer dosierten Menge eines Reduktionsmittels erforderlich ist, lässt sich problemlos aktualisieren oder ersetzen. Des Weiteren können verschiedene Bestandteile des Programmcodes zur Auswahl der maximalen Reduktionsmitteldosierung in einem SCR-System zur Abgasreinigung unabhängig voneinander ausgetauscht werden. Diese modulare Konfiguration ist aus Wartungssicht vorteilhaft.
Erfindungsgemäß wird auch eine Vorrichtung zum Auswählen einer maximalen Reduktionsmitteldosierung in einem SCR-System zur Abgasreinigung bereitgestellt, bei dem eine dosierte Menge an Reduktionsmittel verdampft werden muss. Die Vorrichtung umfasst Elemente, die für die Auswahl der genannten maximalen Reduktionsmitteldosierung basierend auf einem Abgasmassendurchsatz, einer effektiven Verdampfungstemperatur und einer Reduktionsmitteltemperatur ausgelegt sind.
In der Vorrichtung wird die genannte maximale Reduktionsmitteldosierung basierend auf einer vorgegebenen, beispielsweise empirisch ermittelten Matrix für die Verdampfung der maximalen Reduktionsmitteldosierung in Abhängigkeit vom Abgasmassendurchsatz und einem Referenzparameter ausgewählt, der sowohl von der effektiven Verdampfungstemperatur als auch der Reduktionsmitteltemperatur abhängt.
In der Vorrichtung wird der genannte Referenzparameter gemäß einem Zusammenhang ermittelt, der definiert ist durch: $Tref = Tv - K1*Tu + K2$
wobei:

K1 und K2 können empirisch ermittelt werden. K1 und K2 können auf geeignete Weise ermittelt werden. K1 und K2 können vorgegebene Konstanten sein.
In der Vorrichtung kann die effektive Verdampfungstemperatur als die Abgastemperatur oder eine Temperatur für eine Komponente in einer Konfiguration eines Abgaskanals und eines SCR-Katalysators des genannten SCR-Systems eingestellt werden.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Kraftfahrzeug mit einer vorstehend beschriebenen Vorrichtung bereitgestellt.
Das Kraftfahrzeug kann ein Lastkraftwagen, ein Bus oder ein Personenwagen sein.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Computerprogramm zur Auswahl der maximalen Reduktionsmitteldosierung in einem SCR-System zur Abgasreinigung bereitgestellt, wobei das genannte Computerprogramm einen Programmcode umfasst, um eine elektronische Steuerungsvorrichtung oder einen anderen Computer, der mit der elektronischen Steuerungsvorrichtung verbunden ist, zu veranlassen, die Schritte des erfindungsgemäßen Verfahren durchzuführen.
Gemäß einem noch weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Computerprogrammprodukt mit einem auf einem computerlesbaren Medium gespeicherten Programmcode bereitgestellt, um die Verfahrensschritte gemäß einem der Patentansprüche 1 oder 2 durchzuführen, wenn das genannte Computerprogramm in einer elektronischen
Steuerungsvorrichtung oder auf einem anderen Computer, der mit der elektronischen Steuerungsvorrichtung verbunden ist, ausgeführt wird.
Zusätzliche Aufgaben, Vorteile und neuartige Merkmale der vorliegenden Erfindung werden für den Fachkundigen aus den folgenden Details sowie durch die Anwendung der Erfindung offensichtlich sein. Bei der nachfolgenden Beschreibung der Erfindung sollte es offenkundig sein, dass die Erfindung nicht auf die spezifisch beschriebenen Details beschränkt ist. Anhand der hierin gegebenen Unterweisungen wird der Fachkundige weitergehende Anwendungs-, Modifizierungs- und Integrierungsmöglichkeiten in anderen Bereichen erkennen, die zum Schutzumfang der Erfindung gehören.
Figurenliste
Für ein vollständigeres Verständnis der vorliegenden Erfindung sowie deren zusätzlichen Aufgaben und Vorteile wird nun auf die folgende ausführliche Beschreibung verwiesen, die in Verbindung mit den begleitenden Zeichnungen zu lesen ist, wobei gleiche Teile mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet sind. Es zeigen:

1 eine schematische Darstellung eines Fahrzeugs gemäß einer Ausführungsform der Erfindung;
2 eine schematische Darstellung einer Vorrichtung zur Auswahl einer maximalen Reduktionsmitteldosierung in einem SCR-System zur Abgasreinigung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung;
3a eine schematische Diagrammdarstellung gemäß einem Aspekt der Erfindung;
3b eine schematische Diagrammdarstellung gemäß einem Aspekt der Erfindung;
4a die schematische Darstellung des Ablaufplans eines Verfahrens gemäß einer Ausführungsform der Erfindung;
4b die detailliertere schematische Darstellung des Ablaufplans eines Verfahrens gemäß einer Ausführungsform der Erfindung;
5 ist eine schematische Darstellung eines Computers gemäß einer Ausführungsform der Erfindung.

Ausführliche Beschreibung der Zeichnungen
Bezug nehmend auf 1 wird die Seitensicht eines Fahrzeugs 100 gezeigt. Das Beispielfahrzeug 100 besteht aus einer Zugmaschine 110 und einem Anhänger 112. Das Fahrzeug kann ein schweres Nutzfahrzeug wie ein Lastkraftwagen oder ein Bus sein. Alternativ kann das Fahrzeug ein Personenwagen sein.
Hervorzuheben ist, dass sich die Erfindung für die Anwendung in einem entsprechenden SCR-System eignet und daher nicht auf SCR-Systeme von Kraftfahrzeugen beschränkt ist. Das erfindungsgemäße Verfahren sowie die erfindungsgemäße Vorrichtung in einem SCR-System, gemäß einem Aspekt der Erfindung, eignen sich ebenfalls gut andere für Plattformen als Kraftfahrzeuge mit einem SCR-System, beispielsweise für Wasserfahrzeuge. Das Wasserfahrzeug kann jeder geeignete Typ sein, beispielsweise Motorboote, Schiffe, Fähren oder Boote.
Das erfindungsgemäße Verfahren sowie die erfindungsgemäße Vorrichtung in einem SCR-System, gemäß einem Aspekt der Erfindung, eignen sich des Weiteren beispielsweise für Systeme umfassend einen Steinbrecher oder Ähnlichem.
Das erfindungsgemäße Verfahren sowie die erfindungsgemäße Vorrichtung in einem SCR-System, gemäß einem Aspekt der Erfindung, eignen sich ebenfalls beispielsweise für Systeme umfassend Industriemotoren und/oder motorbetriebene Industrieroboter.
Das erfindungsgemäße Verfahren sowie die erfindungsgemäße Vorrichtung in einem SCR-System, gemäß einem Aspekt der Erfindung, eignen sich auch für Kraftwerke, beispielsweise die Elektrizitätserzeugung mit einem Dieselgenerator.
Das erfindungsgemäße Verfahren sowie die erfindungsgemäße Vorrichtung in einem SCR-System eignen sich für jedes geeignete Motorsystem mit einem Motor und einem SCR-System, beispielsweise in einer Lokomotive oder einer anderen Plattform.
Das erfindungsgemäße Verfahren sowie die erfindungsgemäße Vorrichtung in einem SCR-System eignen sich für jedes System mit einem NO_x-Generator und einem SCR-System.
Die Bezeichnung „Verbindung“ hierin bezieht sich auf eine Kommunikationsverbindung, die eine physikalische Leitung wie eine optoelektronische Kommunikationsleitung oder eine nichtphysikalische Leitung wie eine Drahtlosverbindung, beispielsweise eine Funk- oder Mikrowellenverbindung, sein kann.
Die hierin verwendete Bezeichnung „Leitung“ bezieht sich auf eine Passage, um eine Flüssigkeit aufzunehmen und zu transportieren, beispielsweise ein Reduktionsmittel in flüssiger Form. Die Leitung kann beliebige Abmessungen haben. Sie kann aus einem geeigneten Material wie Kunststoff, Gummi oder Metall bestehen.
Die hierin verwendete Bezeichnung „Reduktionsmittel“ oder „Reduktant“ bezieht sich auf eine Substanz, die verwendet wird, um mit bestimmten Emissionen in einem SCR-System zu reagieren. Diese Emissionen können beispielsweise NO_x-Gas sein. Die Bezeichnungen „Reduktionsmittel“ oder „Reduktant“ werden hierin synonym verwendet. Das genannte „Reduktionsmittel“ ist gemäß einer Ausführungsform auch als AdBlue bekannt. Offenkundig können auch andere Arten von Reduktionsmitteln verwendet werden. AdBlue wird als Beispiel für ein Reduktionsmittel angeführt, wobei jedoch der Fachkundige erkennen wird, dass das erfindungsgemäße Verfahren und die erfindungsgemäße Vorrichtung auch für andere Arten von Reduktionsmitteln realisierbar sind. Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform umfasst das genannte Reduktionsmittel eine Harnstofflösung. Die genannte Harnstofflösung hat eine geeignete Harnstoffkonzentration.
Bezug nehmend auf 2 wird eine Vorrichtung 299 im Fahrzeug 100 gezeigt. Die Vorrichtung 299 kann in einer Zugmaschine 110 angeordnet sein. Die Vorrichtung 299 kann einen Teil eines SCR-Systems darstellen oder ein SCR-System umfassen. Gemäß diesem Beispiel umfasst die Vorrichtung 299 einen Behälter 205, der für die Aufnahme eines Reduktionsmittels eingerichtet ist. Der Behälter 205 ist dafür eingerichtet, eine geeignete Menge an Reduktionsmittel zu enthalten und bei Bedarf aufgefüllt zu werden.
Eine erste Leitung 271 ist dafür eingerichtet, das Reduktionsmittel vom Behälter 205 zu einer Pumpe 230 zu führen. Die Pumpe 230 kann eine beliebige geeignete Pumpe sein. Die Pumpe 230 kann eine Membranpumpe mit mindestens einem Filter sein.
Die Pumpe 230 kann dafür eingerichtet sein, von einem Elektromotor (nicht gezeigt) angetrieben zu werden. Die Pumpe 230 kann dafür eingerichtet sein, das Reduktionsmittel vom Behälter 205 über die erste Leitung 271 und eine zweite Leitung 272 zu pumpen, um das genannte Reduktionsmittel einer Dosiervorrichtung 250 zuzuführen. Die Dosiervorrichtung 250 kann eine elektrisch gesteuerte Dosiervorrichtung umfassen, durch die ein Reduktionsmittelfluss zum Abgassystem gesteuert wird. Die Pumpe 230 ist dafür eingerichtet, das Reduktionsmittel in der zweiten Leitung 272 mit Druck zu beaufschlagen. Die Dosiervorrichtung 250 verfügt über eine Drosselvorrichtung, die auch als Drosselventil bezeichnet werden kann, gegen die der genannte Druck des Reduktionsmittels in der Vorrichtung 299 aufgebaut wird.
Die Dosiervorrichtung 250 ist dafür eingerichtet, das genannte Reduktionsmittel einem Abgaskanal 290 im Fahrzeug 100 zuzuführen. Genauer gesagt ist die Dosiervorrichtung 250 dafür eingerichtet, gemäß einem Aspekt des erfindungsgemäßen Verfahrens auf kontrollierte Weise eine geeignete Menge an Reduktionsmittel einem Abgaskanal 290 im Fahrzeug 100 zuzuführen. Gemäß dieser Ausführungsform ist ein SCR-Katalysator 270 stromabwärts einer Stelle hinter dem Abgassystem angeordnet, an der das Reduktionsmittel zugeführt wird. Die Menge an Reduktionsmittel, die im Abgassystem hinzugefügt wird, ist für den Einsatz im SCR-Katalysator vorgesehen, um die Menge an unerwünschten Emissionen zu reduzieren.
Die Dosiervorrichtung 250 kann in dem genannten Abgaskanal 290 angeordnet sein, der dafür eingerichtet ist, die Abgase eines Verbrennungsmotors (nicht gezeigt) im Fahrzeug 100 zum SCR-Katalysator und weiter an die Fahrzeugumgebung zu leiten.
Eine dritte Leitung 273 ist zwischen der Dosiervorrichtung 250 und dem Behälter 205 angeordnet. Die dritte Leitung 273 ist dafür eingerichtet, eine bestimmte Menge des Reduktionsmittels, die dem Drosselventil 250 zugeführt wurde, zum Behälter 205 zurückzuleiten.
Die erste Steuerungsvorrichtung 200 ist dafür eingerichtet, über eine Verbindung L230 mit der Pumpe 230 zu kommunizieren. Die erste Steuerungsvorrichtung 200 ist dafür eingerichtet, den Betrieb der Pumpe 230 zu steuern. Gemäß einem Beispiel ist die erste Steuerungsvorrichtung 200 dafür eingerichtet, die Pumpe 230 mit einem Elektromotor (nicht gezeigt) zu steuern. Die erste Steuerungsvorrichtung 200 ist dafür eingerichtet, einen Arbeitsdruck in der zweiten Leitung 272 aufzubauen. Dies kann auf unterschiedliche Weise erfolgen. Gemäß einem Beispiel ist die erste Steuerungsvorrichtung 200 dafür eingerichtet, eine vorherrschende Motordrehzahl RPM in der Pumpe 230 zu ändern. Hier kann der Druck in einer gewünschten Weise geändert werden. Indem man die Motordrehzahl RPM der Pumpe 230 erhöht, kann der Arbeitsdruck erhöht werden. Indem man die Motordrehzahl RPM der Pumpe 230 senkt, kann der Arbeitsdruck gesenkt werden.
Die erste Steuerungsvorrichtung 200 ist dafür eingerichtet, über eine Verbindung L240 mit einem ersten Temperaturfühler 240 zu kommunizieren. Der Temperaturfühler 240 ist dafür eingerichtet, eine herrschende Temperatur T1 eines Abgasstroms vom Fahrzeugmotor zu erkennen. Gemäß einem Beispiel ist der Temperaturfühler 240 in dem genannten Abgaskanal 290 direkt stromabwärts des Fahrzeugmotors und stromaufwärts einer Dosiervorrichtung 250 angeordnet. Der Temperaturfühler 240 kann auf geeignete Weise in dem genannten Abgaskanal 290 angeordnet sein. Der erste Temperaturfühler 240 ist dafür eingerichtet, kontinuierlich eine herrschende Temperatur T1 des Abgasstroms zu erkennen und über die Verbindung L240 Signale mit Informationen über die genannte herrschende Temperatur T1 zur ersten Steuerungsvorrichtung 200 zu senden.
Die erste Steuerungsvorrichtung 200 ist dafür eingerichtet, über eine Verbindung L260 mit einem zweiten Temperaturfühler 260 zu kommunizieren. Der zweite Temperaturfühler 260 kann dafür eingerichtet sein, eine herrschende Temperatur T2 an einer Oberfläche des Abgassystems zu erkennen, wo das Reduktionsmittel verdampft wird. Der zweite Temperaturfühler 260 kann dafür eingerichtet sein, eine herrschende Temperatur T2 an einer geeigneten Stelle in der Abgasleitung 290 zu erkennen. Der zweite Temperaturfühler 260 kann dafür eingerichtet sein, eine herrschende Temperatur T2 an einer Oberfläche oder Komponente des Abgaskanals 290 zu erkennen. Gemäß einem Beispiel ist der zweite Temperaturfühler 260 im Abgaskanal 290 stromaufwärts der Dosiervorrichtung 250 angeordnet. Gemäß einem weiteren Beispiel ist der zweite Temperaturfühler 260 in einer Verdampfungsvorrichtung (nicht gezeigt) oder im SCR-Katalysator 270 stromabwärts der Dosiervorrichtung 250 angeordnet. Der zweite Temperaturfühler 260 ist dafür eingerichtet, kontinuierlich eine herrschende Temperatur T2 einer Oberfläche oder einer Komponente des Abgaskanals 290 zu erkennen und über die Verbindung L260 Signale mit Informationen über genannte herrschende Temperatur T2 zur ersten Steuerungsvorrichtung 200 zu senden.
Gemäß einer Ausführungsform ist die erste Steuerungsvorrichtung 200 und/oder die zweite Steuerungsvorrichtung 210 dafür eingerichtet, die genannte erste Temperatur T1 zu berechnen. Dies kann anhand eines gespeicherten Berechnungsmodells geschehen. Die erste Steuerungsvorrichtung 200 und/oder die zweite Steuerungsvorrichtung 210 kann dafür eingerichtet sein, die genannte erste Temperatur T1 basierend beispielsweise auf einem vorliegenden Abgasmassendurchsatz MF, einer vorliegenden Motordrehzahl RPM und einer vorliegenden Motorlast zu berechnen.
Gemäß einer Ausführungsform ist die erste Steuerungsvorrichtung 200 und/oder die zweite Steuerungsvorrichtung 210 dafür eingerichtet, die genannte zweite Temperatur T2 zu berechnen. Dies kann anhand eines gespeicherten Berechnungsmodells geschehen. Die erste Steuerungsvorrichtung 200 und/oder die zweite Steuerungsvorrichtung 210 kann dafür eingerichtet sein, die genannte zweite Temperatur T2 basierend beispielsweise auf einem vorliegenden Abgasmassendurchsatz MF, einer vorliegenden Motordrehzahl RPM und einer vorliegenden Motorlast zu berechnen.
Hierin werden die genannte erste Temperatur T1 und die genannte zweite Temperatur T2 als effektive Verdampfungstemperatur bezeichnet. Somit kann die effektive Verdampfungstemperatur Tv als die Abgastemperatur T1 oder eine Temperatur T2 einer Komponente in einer Konfiguration des Abgaskanals 290 und eines SCR-Katalysators 270 des genannten SCR-Systems eingestellt werden.
Die genannte effektive Verdampfungstemperatur Tv kann eine herrschende Temperatur an einer Stelle sein, wo das genannte Reduktionsmittel verdampft wird. Die genannte effektive Verdampfungstemperatur Tv kann einer herrschenden Temperatur an mindestens einer Stelle, wo das genannte Reduktionsmittel verdampft wird, entsprechen und/oder diese Temperatur darstellen.
Ein Abgasmassendurchsatzsensor 255 ist dafür eingerichtet, über eine Verbindung L255 mit der ersten Steuerungsvorrichtung 200 zu kommunizieren. Der Abgasmassendurchsatzsensor 255 ist dafür eingerichtet, kontinuierlich einen vorliegenden Abgasmassendurchsatz MF im Abgasstrom stromaufwärts des genannten SCR-Katalysators 270 zu ermitteln. Gemäß einem Beispiel ist der Abgasmassendurchsatzsensor 255 im Abgaskanal 290 stromaufwärts der genannten Dosiervorrichtung 250 angeordnet. Der Abgasmassendurchsatzsensor 255 ist dafür eingerichtet, kontinuierlich Signale mit Informationen über einen vorliegenden Abgasmassendurchsatz MF stromaufwärts des genannten SCR-Katalysators zur ersten Steuerungsvorrichtung 200 zu senden.
Gemäß einer Ausführungsform sind die erste Steuerungsvorrichtung 200 und/oder die zweite Steuerungsvorrichtung 210 dafür eingerichtet, den genannten Abgasmassendurchsatz MF zu ermitteln.
Dies kann anhand eines gespeicherten Berechnungsmodells geschehen. Die erste Steuerungsvorrichtung 200 und/oder die zweite Steuerungsvorrichtung 210 kann dafür eingerichtet sein, den genannten Abgasmassendurchsatz MF basierend beispielsweise auf einer vorliegenden Motordrehzahl RPM und einem Ladedruck oder Zylinderdruck des Motors zu berechnen.
Die erste Steuerungsvorrichtung 200 kann dafür eingerichtet sein, einen Abgasmassendurchsatz MF in den Abgasen des Fahrzeugmotors zu berechnen. Die erste Steuerungsvorrichtung 200 ist dafür eingerichtet, kontinuierlich einen Abgasmassendurchsatz MF in den Abgasen des Fahrzeugmotors zu ermitteln. Dies kann auf jede geeignete Weise geschehen.
Ein NO_x-Sensor 265 ist dafür eingerichtet, über eine Verbindung L265 mit der ersten Steuerungsvorrichtung 200 zu kommunizieren. Der NO_x-Sensor 265 ist dafür eingerichtet, kontinuierlich einen vorliegenden NO_x-Gehalt 265 im Abgasstrom stromabwärts des SCR-Katalysators 270 zu ermitteln. Der NO_x-Sensor 265 ist dafür eingerichtet, kontinuierlich Signale mit Informationen über einen vorliegenden NO_x-Gehalt stromabwärts des genannten SCR-Katalysators zur ersten Steuerungsvorrichtung 200 zu senden.
Gemäß einer Ausführungsform sind die erste Steuerungsvorrichtung 200 und/oder die zweite Steuerungsvorrichtung 210 dafür eingerichtet, den genannten einen NO_x-Gehalt stromaufwärts des genannten SCR-Katalysators zu berechnen. Dies kann anhand eines gespeicherten Berechnungsmodells geschehen. Die erste Steuerungsvorrichtung 200 und/oder die zweite Steuerungsvorrichtung 210 kann dafür eingerichtet sein, den genannten NO_x-Gehalt stromaufwärts des genannten SCR-Katalysators 270 basierend beispielsweise auf einem vorliegenden Abgasmassendurchsatz MF, einer vorliegenden Motordrehzahl RPM und einer vorliegenden Motorlast zu berechnen.
Die erste Steuerungsvorrichtung 200 kann dafür eingerichtet sein, den Betrieb des Motors im Fahrzeug 100 basierend auf dem genannten ermittelten NO_x-Gehalt stromaufwärts des genannten SCR-Katalysators 270 und/oder dem genannten ermittelten NO_x-Gehalt stromabwärts des genannten SCR-Katalysators 270 zu steuern.
Die erste Steuerungsvorrichtung 200 ist dafür eingerichtet, über eine Verbindung L275 mit einem dritten Temperaturfühler 275 zu kommunizieren. Der Temperaturfühler 275 ist dafür eingerichtet, eine herrschende Temperatur Tu in genanntem Reduktionsmittel zu erkennen. Gemäß einem Beispiel ist der dritte Temperaturfühler 275 in der genannten zweiten Leitung 272 stromaufwärts der genannten Dosiervorrichtung 250 angeordnet. Der Temperaturfühler 275 kann an einer geeigneten Stelle in der Vorrichtung 299 angeordnet sein. Gemäß einer Ausführungsform ist der genannte dritte Temperaturfühler im Behälter 205 angeordnet. Gemäß einer Ausführungsform ist der dritte Temperaturfühler 275 in der Pumpe 230 angeordnet. Gemäß einer Ausführungsform ist der dritte Temperaturfühler 275 in einer dritten Leitung 273 angeordnet. Der dritte Temperaturfühler 275 ist dafür eingerichtet, kontinuierlich eine herrschende Temperatur Tu des Reduktionsmittels zu erkennen und über die Verbindung L240 Signale mit Informationen über die genannte herrschende Temperatur Tu zur ersten Steuerungsvorrichtung 200 zu senden.
Gemäß einer Ausführungsform ist die erste Steuerungsvorrichtung 200 und/oder die zweite Steuerungsvorrichtung 210 dafür eingerichtet, die genannte Temperatur Tu des Reduktionsmittels zu berechnen. Dies kann anhand eines gespeicherten Berechnungsmodells geschehen. Die erste Steuerungsvorrichtung 200 und/oder die zweite Steuerungsvorrichtung 210 können dafür eingerichtet sein, kontinuierlich die Temperatur Tu des Reduktionsmittels basierend auf beispielsweise einer Temperaturmessung des Reduktionsmittels im Behälter beim Starten der Vorrichtung 299 und einer Energiemenge zu berechnen, die durch Aufheizen des genannten Reduktionsmittels zugeführt wird. Das genannte Aufheizen kann beispielsweise durch für diesen Zweck geeignete Elemente geschehen. Die genannten Elemente können aus einer Reihe elektrischer Heizelemente bestehen, die an geeigneten Stellen, beispielsweise im Behälter 205 oder an der ersten Leitung 271, der zweiten Leitung 272 oder der dritten Leitung 273 angeordnet sind.
Die genannte erste Steuerungsvorrichtung 200 kann dafür eingerichtet sein, basierend auf einem ermittelten Abgasmassendurchsatz MF, einer ermittelten effektiven Verdampfungstemperatur T1 oder T2 und einer Reduktionsmitteltemperatur Tu kontinuierlich eine geeignete Reduktionsmitteldosierung in der Dosiervorrichtung 250 zu wählen.
Die genannte erste Steuerungsvorrichtung 200 kann dafür eingerichtet sein, basierend auf einem ermittelten Abgasmassendurchsatz MF, einer ermittelten Temperatur T1 der Abgase und einer Reduktionsmitteltemperatur Tu kontinuierlich eine geeignete Reduktionsmitteldosierung in der Dosiervorrichtung 250 zu wählen.
Die genannte erste Steuerungsvorrichtung 200 kann dafür eingerichtet sein, basierend auf einem ermittelten Abgasmassendurchsatz MF, einer ermittelten Temperatur T2 in einem Abschnitt des Abgaskanals 290 und einer Reduktionsmitteltemperatur Tu kontinuierlich eine geeignete Reduktionsmitteldosierung in der Dosiervorrichtung 250 zu wählen.
Die genannte erste Steuerungsvorrichtung 200 kann dafür eingerichtet sein, basierend auf einem ermittelten Abgasmassendurchsatz MF, einer ermittelten Temperatur T2 des SCR-Katalysators 270 und einer Reduktionsmitteltemperatur Tu kontinuierlich eine geeignete Reduktionsmitteldosierung in der Dosiervorrichtung 250 zu wählen. Die genannte geeignete Reduktionsmitteldosierung kann geringer als die genannte maximale Reduktionsmitteldosierung sein.
Die genannte erste Steuerungsvorrichtung 200 kann dafür eingerichtet sein, basierend auf einem ermittelten Abgasmassendurchsatz MF, einer ermittelten Temperatur T2 in einem Abschnitt des Abgaskanals 290 und einer Reduktionsmitteltemperatur Tu kontinuierlich eine geeignete maximale Reduktionsmitteldosierung in der Dosiervorrichtung 250 zu wählen. Die genannte geeignete Reduktionsmitteldosierung kann geringer als die genannte maximale Reduktionsmitteldosierung sein.
Die genannte erste Steuerungsvorrichtung 200 kann dafür eingerichtet sein, basierend auf einem ermittelten Abgasmassendurchsatz MF, einer ermittelten Temperatur T2 des SCR-Katalysators 270 und einer Reduktionsmitteltemperatur Tu kontinuierlich eine geeignete maximale Reduktionsmitteldosierung in der Dosiervorrichtung 250 zu wählen.
In der ersten Steuerungsvorrichtung 200 ist eine empirisch ermittelte Matrix gespeichert, welche die maximale Reduktionsmitteldosierung für die Verdampfung je nach Abgasmassendurchsatz und einem sowohl von der effektiven Verdampfungstemperatur T1 oder T2 als auch der Reduktionsmitteltemperatur Tu abhängenden Referenzparameter zeigt.
Die erste Steuerungsvorrichtung 200 ist dafür eingerichtet, über eine Verbindung L280 mit dem Präsentationsmittel 280 zu kommunizieren. Das genannte Präsentationsmittel 280 kann in einer Fahrerkabine im Fahrzeug 100 angeordnet sein. Das genannte Präsentationsmittel 280 kann einen so genannten Touchscreen umfassen. Das genannte Präsentationselement 280 kann im Fahrzeug 100 fest eingebaut sein. Das genannte Präsentationselement 280 kann eine mobile elektronische Vorrichtung sein. Das genannte Präsentationselement 280 kann beispielsweise einen Anzeigebildschirm umfassen. Die erste Steuerungsvorrichtung 200 ist dafür eingerichtet, einen Fehlercode oder eine andere relevante Information bezüglich des innovativen Verfahrens darzustellen. Die erste Steuerungsvorrichtung 200 kann dafür eingerichtet sein, über das genannte Präsentationsmittel 280 kontinuierlich, zeitweilig oder bei Bedarf Informationen über die genannte gespeicherte Matrix darzustellen. Mit den genannten Anzeigeelementen kann ein Bediener gespeicherte Informationen nach Bedarf ändern.
Die erste Steuerungsvorrichtung 200 ist dafür eingerichtet, über eine Verbindung L250 mit der Dosiervorrichtung 250 zu kommunizieren. Die erste Steuerungsvorrichtung 200 ist dafür eingerichtet, den Betrieb der Dosiervorrichtung 250 zu steuern, um beispielsweise die Versorgung des Abgassystems im Fahrzeug 100 mit dem Reduktionsmittel zu steuern.
Eine zweite Steuerungsvorrichtung 210 ist dafür eingerichtet, über eine Verbindung L210 mit der ersten Steuerungsvorrichtung 200 zu kommunizieren. Die zweite Steuerungsvorrichtung 210 kann trennbar mit der ersten Steuerungsvorrichtung 200 verbunden sein. Die zweite Steuerungsvorrichtung 210 kann eine extern vom Fahrzeug 100 befindliche Steuerungseinheit sein. Die zweite Steuerungsvorrichtung 210 kann dafür eingerichtet sein, die innovativen Schritte des erfindungsgemäßen Verfahrens durchzuführen. Die zweite Steuerungsvorrichtung 210 kann dafür benutzt werden, eine Software zur ersten Steuerungsvorrichtung 200 zu übermitteln, insbesondere eine Software zur Durchführung des innovativen Verfahrens. Alternativ kann die zweite Steuerungsvorrichtung 210 dafür eingerichtet sein, über ein fahrzeuginternes Netzwerk mit der ersten Steuerungsvorrichtung 200 zu kommunizieren. Die zweite Steuerungsvorrichtung 210 dafür eingerichtet sein, im Wesentlichen ähnliche Funktionen wie die erste Steuerungsvorrichtung 200 durchzuführen, beispielsweise um die maximale Reduktionsmitteldosierung in einem SCR-System zur Abgasreinigung gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung auszuwählen.
3 zeigt eine schematische Darstellung einer empirisch ermittelten Matrix, welche die maximale Reduktionsmitteldosierung für die Verdampfung je nach Abgasmassendurchsatz MF und einem sowohl von der effektiven Verdampfungstemperatur Tv als auch der Reduktionsmitteltemperatur Tu abhängenden Referenzparameter Tref zeigt.
Der genannte Abgasmassendurchsatz MF ist in kg/Minute angegeben. Der genannte Referenzparameter Tref ist in Grad Kelvin angegeben. Die Matrix umfasst eine Reihe von Werten Mu11-Mu44, die Werte für die maximale Reduktionsmitteldosierung für einen gegebenen Abgasmassendurchsatz MF und eine gegebene Referenztemperatur Tref spezifizieren.
Die genannten Werte Mu11-Mu44 wurden vorgegeben und in einem Speicher der genannten ersten Steuerungsvorrichtung 200 gespeichert. Die genannten Werte Mu11-Mu44 wurden empirisch ermittelt und in einem Speicher der genannten ersten Steuerungsvorrichtung 200 gespeichert. Die genannten Werte Mu11-Mu44 können gemäß einem Aspekt des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Auswahl einer maximalen Reduktionsmitteldosierung benutzt werden. Die erste Steuerungsvorrichtung ist dafür eingerichtet, die Reduktionsmitteldosierung basierend auf den Informationen der genannten Matrix und den herrschenden Betriebsbedingungen zu steuern, umfassend den genannten Abgasmassendurchsatz MF und die Referenztemperatur Tref.
Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird eine modellgestützte Funktion bereitgestellt, um die maximale Reduktionsmitteldosierung für die Verdampfung je nach Abgasmassendurchsatz MF und einem sowohl von der effektiven Verdampfungstemperatur Tv als auch der Reduktionsmitteltemperatur Tu abhängenden Referenzparameter Tref zu ermitteln. Die genannte Funktion kann eine beliebige geeignete Funktion sein. Die genannte Funktion kann eine beliebige geeignete Funktion sein. Gemäß einem Aspekt wird eine modellgestützte Funktion bereitgestellt, um die maximale Reduktionsmitteldosierung für die Verdampfung in Echtzeit je nach Abgasmassendurchsatz MF und einem sowohl von der effektiven Verdampfungstemperatur Tv als auch der Reduktionsmitteltemperatur Tu abhängenden Referenzparameter Tref zu ermitteln.
Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform kann die effektive Verdampfungstemperatur Tv als die Abgastemperatur oder T1 oder eine Temperatur T2 einer Komponente in einer Konfiguration eines Abgaskanals oder eines SCR-Katalysators des genannten SCR-Systems eingestellt werden.
3b zeigt eine schematische Darstellung eines Diagramms, in dem eine Kurve für eine Referenztemperaturreferenz Tu des genannten Reduktionsmittels dargestellt ist.
Eine Temperaturangabe Tu, die sich auf eine Temperatur des genannten Reduktionsmittels bezieht, wird in Grad Kelvin angegeben. Eine Referenztemperatur Tref wird in Grad Kelvin angegeben, deren Referenztemperatur von den Temperaturen T1 und T2 abhängt. Die genannte Referenztemperatur Tu ist in Grad Kelvin angegeben. Die Matrix umfasst eine Reihe von Werten Mu11-Mu44, die Werte für die maximale Reduktionsmitteldosierung für einen gegebenen Abgasmassendurchsatz MF und eine gegebene Referenztemperatur Tref spezifizieren.
Hier kann eine Referenztemperaturreferenz Tu angewendet werden (z. B. 330 Kelvin). Die genannte Referenztemperaturreferenz Tu kann auch als Arbeitstemperatur des genannten Reduktionsmittels bezeichnet werden und ist eine erwünschte geeignete Arbeitstemperatur des genannten SCR-Systems in Bezug auf die Reduktionsmitteltemperatur. Somit können die genannten Konstanten K1 und K2 so ausgewählt werden, dass die Bedingung Tv=Tu bei der angewendeten Referenztemperatur erfüllt ist. Dadurch wird ein vorteilhafter Zusammenhang Tref= Tv-K1*Tu+K2 erzielt.
Sollte die Reduktionsmitteltemperatur Tu unter der Referenztemperaturreferenz Tu liegen, wird die Gefahr einer Kristallbildung bei Reduktionsmitteldosierungen zwar verringert, der Kraftstoffverbrauch des Fahrzeugmotors steigt jedoch an. Sollte die Reduktionsmitteltemperatur Tu über der Referenztemperaturreferenz Tu liegen, wird der Kraftstoffverbrauch des Fahrzeugmotors zwar verringert, aber die Gefahr einer Kristallbildung bei Reduktionsmitteldosierungen erhöht sich.
4a zeigt eine schematische Darstellung des Ablaufplans eines Verfahrens, gemäß einer Ausführungsform der Erfindung, zum Auswählen einer maximalen Reduktionsmitteldosierung in einem SCR-System zur Abgasreinigung, bei dem eine dosierte Menge an Reduktionsmittel verdampft werden muss. Das Verfahren umfasst einen ersten Verfahrensschritt der Prozedur s401. Der Schritt s401 umfasst folgenden Schritt:

- Auswahl einer maximalen Reduktionsmitteldosierung basierend auf einem Abgasmassendurchsatz, einer effektiven Verdampfungstemperatur und einer Reduktionsmitteltemperatur. Das Verfahren ist nach dem Schritt s401 abgeschlossen.

4b zeigt eine schematische Darstellung des Ablaufplans eines Verfahrens, gemäß einer Ausführungsform der Erfindung, zum Auswählen einer maximalen Reduktionsmitteldosierung in einem SCR-System zur Abgasreinigung, bei dem eine dosierte Menge an Reduktionsmittel verdampft werden muss.
Das Verfahren umfasst einen ersten Verfahrensschritt der Prozedur s410. Der Verfahrensschritt s410 kann den Schritt des kontinuierlichen Ermittelns eines vorliegenden Abgasmassendurchsatzes MF umfassen. Dies kann durch den Abgasmassendurchsatzsensor 255 erfolgen. Alternativ kann mit der genannten ersten Steuerungsvorrichtung 200 oder der genannten zweiten Steuerungsvorrichtung 210 auf geeignete Weise ein vorliegender Abgasmassendurchsatz MF berechnet werden. Im Anschluss an den Verfahrensschritt s410 wird ein weiterer Verfahrensschritt s420 durchgeführt.
Der Verfahrensschritt s420 umfasst den Schritt des kontinuierlichen Ermittelns einer herrschenden effektiven Verdampfungstemperatur. Dies kann durch den ersten Temperaturfühler 240 erfolgen, der dafür eingerichtet ist, eine Abgastemperatur stromaufwärts des SCR-Katalysators 270 zu ermitteln. Alternativ kann dies durch den zweiten Temperaturfühler 260 erfolgen, der dafür eingerichtet ist, eine Abgastemperatur stromaufwärts des SCR-Katalysators 270 zu ermitteln. Alternativ kann mit der genannten ersten Steuerungsvorrichtung 200 oder der genannten zweiten Steuerungsvorrichtung 210 auf geeignete Weise eine herrschende effektive Verdampfungstemperatur berechnet werden. Im Anschluss an den Verfahrensschritt s420 wird ein weiterer Verfahrensschritt s430 durchgeführt.
Der Verfahrensschritt s430 umfasst den Schritt des kontinuierlichen Ermittelns einer herrschenden Temperatur Tu des genannten Reduktionsmittels. Dies kann mit dem dritten Temperaturfühler 275 erfolgen. Alternativ kann mit der genannten ersten Steuerungsvorrichtung 200 oder der genannten zweiten Steuerungsvorrichtung 210 auf geeignete Weise eine herrschende Temperatur Tu des Reduktionsmittels berechnet werden. Im Anschluss an den Verfahrensschritt s430 wird ein weiterer Verfahrensschritt s440 durchgeführt.
Der Verfahrensschritt s440 umfasst den Schritt des Auswählens einer maximalen Reduktionsmitteldosierung basierend auf dem genannten Abgasmassendurchsatz MF, der effektiven Verdampfungstemperatur und einer Reduktionsmitteltemperatur Tu. Der Schritt s440 kann den Schritt des kontinuierlichen, zeitweiligen und/oder bedarfsorientierten Auswählens der maximalen Reduktionsmitteldosierung basierend auf einem Abgasmassendurchsatz, einer effektiven Verdampfungstemperatur und einer Reduktionsmitteltemperatur umfassen. Der Schritt s440 kann den Schritt des kontinuierlichen, zeitweiligen und/oder bedarfsorientierten Auswählens der maximalen Reduktionsmitteldosierung basierend auf einem Abgasmassendurchsatz, einer Abgastemperatur T1 und einer Reduktionsmitteltemperatur Tu umfassen.
Das genannte Auswählen der maximalen Reduktionsmitteldosierung kann zweckmäßigerweise mindestens basierend auf der genannten Reduktionsmitteltemperatur Tu erfolgen.
Die genannte maximale Reduktionsmitteldosierung kann basierend auf einer empirisch ermittelten Matrix ausgewählt werden, die die maximale Reduktionsmitteldosierung für die Verdampfung je nach Abgasmassendurchsatz MF und einem Referenzparameter zeigt, der sowohl von der effektiven Verdampfungstemperatur Tv als auch der Reduktionsmitteltemperatur Tu abhängt.
Im Anschluss an den Verfahrensschritt s440 wird ein weiterer Verfahrensschritt s450 durchgeführt.
Der Verfahrensschritt s450 umfasst den Schritt des Steuerns der genannten Reduktionsmitteldosierung basierend der genannten Auswahl. Dies kann durch die genannte erste Steuerungsvorrichtung 200 mit der genannter Dosiervorrichtung 250 durchgeführt werden. Im Anschluss an den Verfahrensschritt s450 ist das Verfahren beendet.
Bezug nehmend auf 5 wird ein Diagramm einer Ausführungsform des Systems 500 gezeigt. Die Steuerungsvorrichtungen 200 und 210, die unter Bezugnahme auf 2 beschrieben werden, können in einer Ausführungsform das System 500 umfassen. Die Einheit 500 umfasst einen nichtflüchtigen Speicher 520, eine Datenverarbeitungseinheit 510 und einen Lese/Schreibspeicher 550. Der nichtflüchtige Speicher 520 hat einen ersten Speicherteil 530, in dem ein Computerprogramm, beispielsweise ein Betriebssystem, gespeichert ist, um die Funktionen der Einheit 500 zu steuern. Ferner umfasst die Einheit 500 einen Bus-Controller, einen seriellen Kommunikationsport, eine E/A-Anordnung, einen A/D-Wandler, eine Datum/Uhrzeit- Eingabe- und -Übertragungseinheit, einen Ereigniszähler und einen Interrupt-Controller (nicht gezeigt). Der nichtflüchtige Speicher 520 hat auch einen zweiten Speicherteil 540.
Bereitgestellt wird ein Computerprogramm P, das Prozeduren zum Auswählen einer maximalen Reduktionsmitteldosierung in einem SCR-System zur Abgasreinigung, wo eine dosierte Menge an Reduktionsmittel verdampft werden muss, umfassen kann.
Das Computerprogramm P kann Prozeduren zum kontinuierlichen Ermitteln eines vorliegenden Abgasmassendurchsatzes MF umfassen. Das Computerprogramm P kann Prozeduren zum kontinuierlichen Ermitteln einer herrschenden effektiven Verdampfungstemperatur umfassen. Gemäß einer Ausführungsform kann die genannte effektive Verdampfungstemperatur auf die herrschende Temperatur T1 der Abgase des genannten Motors eingestellt werden. Gemäß einer Ausführungsform kann die genannte effektive Verdampfungstemperatur auf die herrschende Temperatur T2 in einer Komponente in einer Konfiguration des genannten Abgaskanals 290 und des genannten SCR-Katalysators 270 des genannten SCR-Systems eingestellt werden. Das Computerprogramm P kann Prozeduren zum kontinuierlichen Ermitteln einer herrschenden Temperatur Tu des genannten Reduktionsmittels umfassen. Das Computerprogramm P kann Prozeduren zum Auswählen einer maximalen Reduktionsmitteldosierung basierend auf genanntem vorliegenden Abgasmassendurchsatz MF, der genannten effektiven Verdampfungstemperatur T1 oder T2 und der genannten Reduktionsmitteltemperatur Tu umfassen. Das Computerprogramm P kann Prozeduren zur Steuerung der Reduktionsmitteldosierung durch die genannte Dosiervorrichtung 250 basierend auf der genannten Auswahl einer maximalen Reduktionsmitteldosierung umfassen.
Das Computerprogramm P kann in ausführbarer oder komprimierter Form in einem Speicher 560 und/oder einem Lese/Schreib-Speicher 550 gespeichert sein.
Die Aussage, dass die Datenverarbeitungseinheit 510 eine bestimmte Funktion ausführt, bedeutet, dass die Datenverarbeitungseinheit 510 einen bestimmten Teil des im Speicher 560 gespeicherten Programms oder einen bestimmten Teil des im Lese/Schreib-Speicher 550 gespeicherten Programms ausführt.
Die Datenverarbeitungseinheit 510 kann über den Datenbus 515 mit einem Datenport 599 kommunizieren. Der nichtflüchtige Speicher 520 ist für die Kommunikation mit der Datenverarbeitungseinheit 510 über den Datenbus 512 vorgesehen. Der separate Speicher 560 ist für die Kommunikation mit der Datenverarbeitungseinheit 510 über den Datenbus 511 vorgesehen. Der Lese/Schreib-Speicher 550 ist für die Kommunikation mit der Datenverarbeitungseinheit 510 über den Datenbus 514 eingerichtet. Die Verbindungen L210, L230, L240, L250, L255, L260, L265, L275 und L280 können mit dem Datenport 599 verbunden sein (siehe 2).
Wenn Daten vom Datenport 599 empfangen werden, werden sie vorübergehend im zweiten Speicherteil 540 gespeichert. Wenn empfangene Daten vorübergehend gespeichert sind, ist die Datenverarbeitungseinheit 510 bereit, den Code auf die zuvor beschriebene Weise auszuführen.
Gemäß einer Ausführungsform umfassen vom Datenport 599 empfangene Signale Informationen über die in den Abgasen herrschende Temperatur T1. Gemäß einer Ausführungsform umfassen vom Datenport 599 empfangene Signale Informationen über die Temperatur T2 in einer Komponente in einer Konfiguration eines Abgaskanals und eines SCR-Katalysators des genannten SCR-Systems. Gemäß einer Ausführungsform umfassen vom Datenport 599 empfangene Signale Informationen über den vorliegenden Abgasmassendurchsatz MF. Gemäß einer Ausführungsform umfassen vom Datenport 599 empfangene Signale Informationen über die herrschende Temperatur Tu des genannten Reduktionsmittels. Die vom Datenport 599 empfangenen Signale können von der Vorrichtung 500 verwendet werden, um die genannte Reduktionsmitteldosierung basierend auf einem Abgasmassendurchsatz MF, einer effektiven Verdampfungstemperatur Tv und einer Reduktionsmitteltemperatur Tu auszuwählen. Die vom Datenport 599 empfangenen Signale können von der Vorrichtung 500 verwendet werden, um die genannte Reduktionsmitteldosierung basierend auf einem Abgasmassendurchsatz MF, einer effektiven Verdampfungstemperatur Tv und einer Reduktionsmitteltemperatur Tu zu steuern. Die vom Datenport 599 empfangenen Signale können von der Vorrichtung 500 verwendet werden, um die genannte Reduktionsmitteldosierung basierend auf der genannten Reduktionsmitteldosierung zu steuern. Teile der hierin beschriebenen Verfahren können durch die Vorrichtung 500 mit Hilfe der Datenverarbeitungseinheit 510 durchgeführt werden, die das im Speicher 560 oder im Lese/Schreib-Speicher 550 gespeicherte Programm ausführt. Wenn die Vorrichtung 500 das Programm ausführt, werden die hierin beschriebenen Prozeduren ausgeführt.
Die vorstehende Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung dient zur Veranschaulichung und Darlegung. Sie soll weder als vollständig betrachtet werden noch die Erfindung auf die beschriebenen Ausführungsformen beschränken. Für den Fachkundigen werden zahlreiche Modifikationen und Abwandlungen offensichtlich sein. Die Ausführungsformen wurden ausgewählt und beschrieben, um den Grundgedanken der Erfindung und ihre praktische Anwendung bestmöglich zu erläutern und es dem Fachkundigen so zu ermöglichen, die Erfindung in Bezug auf ihre verschiedenen Ausführungsformen und die vielfältigen Modifikationsmöglichkeiten für ihren vorgesehenen Verwendungszweck zu verstehen.

Claims

Verfahren zum Auswählen einer maximalen Reduktionsmitteldosierung in einem SCR-System zur Abgasreinigung, bei dem eine dosierte Menge an Reduktionsmittel verdampft werden muss, gekennzeichnet durch den Schritt der: - Auswahl (s440) der genannten maximalen Reduktionsmitteldosierung basierend auf einem Abgasmassendurchsatz (MF), einer effektiven Verdampfungstemperatur (Tv, T1, T2) und einer Reduktionsmitteltemperatur (Tu), wobei die genannte maximale Reduktionsmitteldosierung aus einer vorgegebenen Matrix auswählbar ist, die die maximale Reduktionsmitteldosierung für die Verdampfung in Abhängigkeit des Abgasmassendurchsatzes (MF) und eines Referenzparameters (Tref) zeigt, der sowohl von der effektiven Verdampfungstemperatur (Tv, T1, T2) als auch von der Reduktionsmitteltemperatur (Tu) abhängt, wobei der genannte Referenzparameter (Tref) gemäß einem Zusammenhang ermittelt wird, der definiert ist durch: $Tref = Tv - K1*Tu + K2$
wobei: Tv die effektive Verdampfungstemperatur ist, Tu die Reduktionsmitteltemperatur ist, und K1 und K2 vorgegebene Konstanten sind.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die effektive Verdampfungstemperatur (T1, T2) als die Abgastemperatur (T1) oder eine Temperatur (T2) einer Komponente in einer Konfiguration eines Abgaskanals (290) und eines SCR-Katalysators (270) des genannten SCR-Systems eingestellt wird.
Vorrichtung zum Auswählen einer maximalen Reduktionsmitteldosierung in einem SCR-System zur Abgasreinigung, bei dem eine dosierte Menge an Reduktionsmittel verdampft werden muss, gekennzeichnet durch: - Elemente (200; 210; 500), die dafür eingerichtet sind, die genannte maximale Reduktionsmitteldosierung basierend auf einem Abgasmassendurchsatz (MF), einer effektiven Verdampfungstemperatur (T1, T2) und einer Reduktionsmitteltemperatur (Tu) auszuwählen, wobei die genannte maximale Reduktionsmitteldosierung basierend auf einer vorgegebenen Matrix ausgewählt wird, die die maximale Reduktionsmitteldosierung für die Verdampfung in Abhängigkeit des Abgasmassendurchsatzes (MF) und eines Referenzparameters (Tref) zeigt, der sowohl von der effektiven Verdampfungstemperatur (T1, T2) als auch von der Reduktionsmitteltemperatur (Tu) abhängt, wobei der genannte Referenzparameter gemäß einem Zusammenhang ermittelt wird, der definiert ist durch: $Tref = Tv - K1*Tu + K2$
wobei: Tv die effektive Verdampfungstemperatur ist, Tu die Reduktionsmitteltemperatur ist, und K1 und K2 vorgegebene Konstanten sind.
Vorrichtung nach Anspruch 3, wobei die effektive Verdampfungstemperatur (T1, T2) als die Abgastemperatur (T1) oder eine Temperatur (T2) einer Komponente in einer Konfiguration eines Abgaskanals (290) und eines SCR-Katalysators (270) des genannten SCR-Systems eingestellt wird.
Kraftfahrzeug (100, 110), umfassend eine Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 3 bis 4.
Kraftfahrzeug (100, 110) nach Anspruch 5, wobei das Kraftfahrzeug ein Lastkraftwagen, ein Bus oder ein Personenwagen ist.
Computerprogramm (P) zum Auswählen einer maximalen Reduktionsmitteldosierung in einem SCR-System zur Abgasreinigung, wobei das genannte Computerprogramm (P) einen Programmcode umfasst, um eine elektronische Steuerungsvorrichtung (200; 500) oder einen anderen Computer (210; 500), der mit der elektronischen Steuerungsvorrichtung (200; 500) verbunden sind, zu veranlassen, die Schritte gemäß einem der Ansprüche 1 oder 2 auszuführen.
Computerprogrammprodukt, umfassend einen auf einem computerlesbaren Medium gespeicherten Programmcode, um die Verfahrensschritte gemäß einem der Ansprüche 1 oder 2 durchzuführen, wenn der genannte Programmcode in einer elektronischen Steuerungsvorrichtung (200, 500) oder auf einem anderen Computer (210, 500) ausgeführt wird, der mit der elektronischen Steuerungsvorrichtung (200, 500) verbunden ist.