DE112014005463T5

DE112014005463T5 - Verfahren zur Steuerung eines Nachbehandlungssystems zur selektiven katalytischen Reduktion als Reaktion auf einen Ammoniakschlupfzustand

Info

Publication number: DE112014005463T5
Application number: DE112014005463.1T
Authority: DE
Inventors: Michael Haas
Original assignee: Cummins Inc
Current assignee: Cummins Inc
Priority date: 2014-01-20
Filing date: 2014-01-20
Publication date: 2016-08-18
Also published as: US20160290201A1; CN105899771A; WO2015108541A1; CN105899771B; US10480373B2

Abstract

Ein Abgasnachbehandlungssystem umfasst einen Katalysator zur selektiven katalytischen Reduktion (SCR), der im Abgassystem eines Verbrennungsmotors angeordnet ist. Ein Reduktionsmitteleinspritzventil ist an einer Position stromaufwärts vom SCR-Katalysator mit dem Abgasstrom verbunden. Ein Regler ist dazu konfiguriert, einen NH3-Schlupfzustand festzustellen und den Betrieb des Abgasnachbehandlungssystems in Reaktion auf den NH3-Schlupfzustand zu steuern, um die DeNOx-Effizienz zu verbessern und den NH3-Schlupf zu vermindern.

Description

STAND DER TECHNIK
Das technische Gebiet der vorliegenden Offenbarung betrifft allgemein die Steuerung von Nachbehandlungssystemen zur selektiven katalytischen Reduktion (SCR) für Verbrennungsmotoren.
SCR-Systeme weisen verschiedenen Herausforderungen hinsichtlich der Steuerung für Einsatzmöglichkeiten wie Verbrennungsmotoren einschließlich mobiler Einsatzmöglichkeiten auf. SCR-Systeme umfassen einen Reduktionsmittelkatalysator und ein Reduktionsmittel, wie etwa Harnstoff oder Ammoniak. Ein Einspritzventil stellt das Reduktionsmittel für den Abgasstrom an einer Position stromaufwärts vom Reduktionsmittelkatalysator bereit und das Reduktionsmittel dringt in die Gasphase des Abgasstroms als Ammoniak ein. Manchmal kommt es zu einer Verzögerung zwischen der Einführung des Reduktionsmittels und Verfügbarkeit des Reduktionsmittelprodukts, beispielsweisen eingespritzte Partikel des Reduktionsmittels müssen in dem Abgasstrom verdunsten, von Harnstoff zu Ammoniak hydrolisieren und/oder gründlich im Abgasstrom für eine allgemeine Verfügbarkeit überall im Reduktionsmittelkatalysator vermischt sein. Des Weiteren kann der Reduktionsmittelkatalysator etwas Ammoniakspeicherkapazität umfassen. Die Speicherkapazität kann den Steuerungsprozess kompliziert machen, indem beispielsweise zusätzliche Steuerungsziele (z. B. ein Speicherziel) geschaffen werden, indem unerwartet Ammoniak freigegeben wird (z. B. wenn eine Systembedingung eine Verringerung der Speicherkapazität verursacht), und/oder durch Adsorption von etwas vom eingespritzten Ammoniak in einem anfänglichen Teil des Katalysators, wodurch die Verfügbarkeit von Ammoniak in einem hinteren Teil des Katalysators während der Füllzeiten des Katalysators verringert wird.
Die gezeigten Herausforderungen bei derzeit verfügbaren SCR-Systemen erhöhen sich durch die instationäre Art von mobilen Einsatzmöglichkeiten. Die Last und Geschwindigkeiten variieren während einer vom Betreiber bestimmten Betriebsweise und sind für das SCR-Steuersystem allgemein vorab nicht erkennbar. Des Weiteren bestehen bei Rückkoppelungssteuersystemen verschiedene Nachteile. Beispielsweise ist die Ammoniakkonzentration in Echtzeit schwer bestimmbar. Im Handel erhältliche NOx-Sensoren weisen eine Querempfindlichkeit für Ammoniak auf, was die Bestimmung der im Abgasauslass vom SCR-Katalysator präsenten NOx-Menge erschwert. Das Hinzufügen eines NH3-Sensors im Steuersystem kann das Steuervermögen verbessern, macht das System aber teurer.
Ammoniak ist im Allgemeinen ein unerwünschter Bestandteil bei den endgültigen Abgasemissionen, und das Ammoniak, das vom Katalysator emittiert wird oder „schlupft” stellt ineffektiv benutztes Reduktionsmittel dar, das die Betriebskosten erhöht. Bei Systemen, die einen Ammoniakoxidationskatalysator oder (AMOX)-Katalysator stromabwärts vom SCR-Katalysator verwenden, kann der Ammoniakschlupf bei bestimmten Bedingungen zu NOx umgewandelt werden. Daher ist ein Betrieb mit sehr niedriger oder null Ammoniakkonzentration beim Auslass des SCR-Katalysators wünschenswert. NOx-Sensoren, die eine Querempfindlichkeit für Ammoniak aufweisen und die Umwandlung eines NH3-Schlupfs zu NOx bei Systemen, die einen AMOX-Katalysator betreiben, erschweren das Vermögen, eine zuverlässige Schätzung des Auftretens und/oder der Menge von Ammoniakschlupf bereitzustellen. Dies verringert die Leistungsfähigkeit einer SCR-Rückkoppelungssteuerung, eine optimale Menge von Ammoniak dem Abgassystem bereitzustellen und gibt möglicherweise falsche Anzeichen von einem SCR und/oder von Störzuständen des Reduktionsmitteleinspritzventils. Demzufolge werden weitere Beträge in Sachen SCR-Steuerung als Reaktion auf Ammoniakschlupfzustände benötigt.
KURZDARSTELLUNG
Eine Ausführungsform stellt ein einzigartiges Verfahren zur Steuerung eines SCR-Nachbehandlungssystems als Reaktion auf die Feststellung eines NH3-Schlupfzustands dar, indem eine DeNOx-Zieleffizienz des SCR-Katalysators manipuliert wird. Das SCR-Nachbehandlungssystem wird betrieben, damit die DeNOx-Zieleffizienz durch den SCR-Katalysator erreicht wird. Wenn ein NH3-Schlupfzustand bei einer aktuellen DeNOx-Effizienz erkannt wird, wird eine veränderte Zielgröße für DeNOx-Effizienz gesetzt, die relativ zur DeNOx-Zieleffizienz reduziert wird und eine Funktion der aktuellen DeNOx-Effizienz darstellt. Die modifizierte DeNOx-Zieleffizienz führt zu einer reduzierten Reduktionsmittelmenge, die in das Abgassystem eingespeist wird. Die modifizierte DeNOx-Zieleffizienz wird mit der Zeit erhöht, bis einer oder mehreren Ausgleichsbedingungen für den NH3-Schlupfzustand entsprochen wird.
Diese Kurzdarstellung soll eine Auswahl von Konzepten vorführen, die weiter in den illustrativen Ausführungsformen erläutert werden. Mit dieser Kurzdarstellung wird nicht beabsichtigt, wichtige oder wesentliche Funktionen des beanspruchten Gegenstandes zu bestimmen und es sollte auch nicht als Hilfsmittel zur Eingrenzung des Schutzbereichs des beanspruchten Gegenstandes verwendet werden. Weitere Ausführungsformen, Gestaltungen, Objekte, Funktionen, Vorteile, Aspekte und Nutzen werden durch die nachfolgende Beschreibung und die Abbildungen offenkundig.
KURZBESCHREIBUNG DER ABBILDUNGEN
1 ist ein schematisches Diagramm von einem System einschließlich eines SCR-Katalysators zur Reduzierung der von einem Verbrennungsmotor erzeugten NO_x-Emissionen in einem Abgasstrom.
2 ist eine grafische Darstellung eines Steuerungsvorgangs des SCR-Nachbehandlungssystems als Reaktion auf einen NH3-Schlupfzustand.
3 ist ein Flussdiagramm eines Steuerungsvorgangs des SCR-Nachbehandlungssystems als Reaktion auf einen NH3-Schlupfzustand.
4 ist ein schematisches Diagramm einer Ausführungsform einer Reglervorrichtung, die bei Betrieb das SCR-Nachbehandlungssystem als Reaktion auf einen NH3-Schlupfzustand des Systems von 1 steuert.
BESCHREIBUNG VON ILLUSTRATIVEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
Zum Zweck der Förderung eines besseren Verständnisses der Prinzipien der Erfindung wird nun auf die in den Abbildungen gezeigten Ausführungsformen Bezug genommen und diese werden mit einer spezifischen Fachsprache beschrieben. Es versteht sich jedoch, dass keinerlei Eingrenzungen des Schutzbereichs der Erfindung hiermit beabsichtigt werden und jegliche Veränderungen und weitere Modifikationen der gezeigten Ausführungsformen und jegliche weitere Anwendungen der hier dargestellten Prinzipien der Erfindung, die normalerweise der Fachwelt in den Sinn kommen sollten und auf die sich die Erfindung bezieht, werden hier in Betracht gezogen.
Bezugnehmend auf 1, umfasst ein Verbrennungsmotorsystem 10 einen Abgasstrom 12, der durch den Betrieb eines Verbrennungsmotors 14 erzeugt wird, wobei der Abgasstrom 12 eine Menge von NO_x umfasst. Der Verbrennungsmotor 14 umfasst eine Anzahl an Zylindern (nicht gezeigt), die eine Kraftstoffversorgung von einer Kraftstoffquelle (nicht gezeigt) erhalten. Jegliche Anzahl von Zylindern und Aufreihung von Zylindern wie etwa in Reihe oder in V-Form werden in Betracht gezogen. Die Verbrennung des Krafftstoffes in den Zylindern erzeugt den Abgasstrom 12 und ein Teil davon kann zu einem Aufnahmesystem (nicht gezeigt) über ein Abgasrückführungssystem (AGR) rückgeführt werden. Ausführungsformen ohne AGR-System werden auch in Betracht gezogen.
Das System 10 umfasst einen ersten NO_x-Sensor 16 zur Abgabe eines Messergebnisses hinsichtlich einer stromaufwärts von einem SCR-Katalysator 24 aus der Maschine kommenden NO_x-Menge. Die aus der Maschine kommende NO_x-Menge kann alternative virtuell durch ein Modell als Reaktion auf Maschinen- und Abgasbetriebsparameter bestimmt werden oder durch einen Sensor oder Sensoren, die an einer unterschiedlichen Stelle im System 10 angebracht sind. Der hier verwendete NOx-Sensor 16 bezieht sich entweder auf einen tatsächlichen materiellen NOx-Sensor oder einen virtuellen NOx-Sensor oder auf beide.
Das System 10 umfasst eine stromaufwärts befindliche Nachbehandlungssystemkomponente 18, die einen Oxidationskatalysator, ein Partikelfilter oder beides umfassen kann. Bei manchen Ausführungsformen umfasst das System 10 keinen Oxidationskatalysator und/oder Partikelfilter. Das System 10 umfasst auch ein Reduktionsmitteleinspritzventil 20, das mit einer Reduktionsmittelquelle 22 fluidverbunden ist. Das Reduktionsmitteleinspritzventil 20 spritzt Reduktionsmittel, wie Harnstoff, NH₃, oder eine andere NH₃ produzierende Komponente in den Abgasstrom 12. Das System 10 umfasst einen SCR-Katalysator 24 stromabwärts von einem Reduktionsmitteleinspritzventil 20, um das eingespritzte Reduktionsmittel mit dem Abgasstrom aufzunehmen und einen zweiten NOx-Sensor 30 stromabwärts vom SCR-Katalysator 24. Bei einer Ausführungsform ist der NOx-Sensor 30 ein physikalischer NOx-Sensor, der eine Querempfindlichkeit für Ammoniak aufweist. Bei einer anderen Ausführungsform ist der NOx-Sensor 30 ein virtueller NOx-Sensor, ein NOx-Sensor, der keine Querempfindlichkeit für Ammoniak aufweist, ein Ammoniaksensor, ein virtueller Ammoniaksensor oder eine Kombination davon.
Das System 10 kann einen optionalen NH3-Oxidationskatalysator (AMOX) 26 umfassen, der bereitgestellt wird, um mindestens einen Teil des vom SCR-Katalysator 24 schlupfenden NH3 bei mindestens einigen Betriebsbedingungen oxidiert. Der AMOX-Katalysator 26 kann als ein diskretes katalytisches Element in dem gleichen oder unterschiedlichen Gehäuse des SCR-Katalysators 24 vorkommen und kann als eine Grundierung eines Bestandteils (insbesondere hinteren Bestandteils) des SCR-Katalysators 24 integriert sein. Der SCR-Katalysator 24 kann ein oder mehrere Katalysatorelemente umfassen, die sich in dem gleichen oder unterschiedlichen Gehäuse befinden. Weitere SCR-Katalysatorelemente können vorkommen und werden schematisch in dem SCR-Katalysator 24 integriert. Außerdem sehen bestimmte Ausführungsformen vor, dass der AMOX-Katalysator 26 angesichts der hier offenbarten Systeme und Verfahren, den NH3-Schlupf zu mildern oder eliminieren, gänzlich vom System 10 entfernt wird. Der NOx-Sensor 30 kann sich am Auslass des SCR-Katalysators 24, zwischen dem Auslass des SCR-Katalysators 24 und einem Einlass zum AMOX-Katalysator 26 befinden, wenn ein AMOX-Katalysator bereit gestellt wird oder beim Auslass des AMOX-Katalysators 26 befinden, wenn ein AMOX-Katalysator bereit gestellt wird.
Das System 10 umfasst weiter einen Regler 28. Der Regler 28 kann ein Bestandteil des Abwicklungssubsystems sein und funktionelle Elemente hinsichtlich Software und/oder Hardware umfassen. Der Regler 28 kann ein einzelnes Gerät oder mehrere verteilte Geräten darstellen. Der Regler 28 kann Module aufweisen, die für die funktionelle Ausführung jeglicher Arbeitsabläufe jeglicher hier beschriebener Verfahren oder Vorgänge strukturiert sind. Bei der gezeigten Ausführungsform ist der Regler 28 direkt oder indirekt mit dem Reduktionsmitteleinspritzventil verbunden, um eine Reduktionsmitteleinspritzmenge im Abgasstrompfad bereit zu stellen. Der Regler 28 ist auch mit den NOx-Sensoren 16, 30 verbunden, um Sensorausgabesignale zu empfangen und im Falle eines virtuellen Sensors die Ausgabe eines oder mehrerer Signale, die eine NOx-Menge und/oder die Präsenz von NOx und/oder NH3 in dem Abgasstrom anzeigen.
Ein beispielhaftes Verfahren, in welcher der Regler 28 zur Ausführung von Steueralgorithmen konfiguriert werden kann, umfasst die Bereitstellung eines im vom Verbrennungsmotor 14 erzeugten Abgasstrom befindlichen SCR-Katalysators und eines Reduktionsmitteleinspritzventils 20, das operativ mit dem Abgasstrom an einer Position stromaufwärts vom SCR-Katalysator 24 verbunden ist. Das Verfahren umfasst die Bereitstellung eines ersten NO_x-Sensors 16, der ein virtueller Sensor ist oder mit dem Abgasstrom an einer Position stromaufwärts vom SCR-Katalysator 24 verbunden ist und eines zweiten NOx-Sensors 30, der mit dem Abgasstrom an einer Position stromabwärts vom SCR-Katalysator 24 verbunden ist.
Das Verfahren kann ferner das Festsetzen einer DeNOx-Zieleffizienz umfassen, das Bestimmen einer aktuellen DeNOx-Effizienz des SCR-Katalysators 24, das Bestimmen eines NH3-Schlupfzustands, bei dem ein Ammoniakschlupf nach dem SCR-Katalysator 24 zur aktuellen DeNOx-Effizienz geschieht, das Bestimmen einer vorläufigen Zielgröße für DeNOx-Effizienz als Reaktion auf den NH3-Schlupfzustand als eine Funktion der aktuellen DeNOx-Effizienz, das Bestimmen einer NH3-Menge für Einspritzung in den Abgasstrom als Reaktion auf die vorläufige DeNOx-Zieleffizienz und das Einspritzen von Reduktionsmittel als Reaktion auf die NH3-Menge, bis einer Ausgleichsbedingung für DeNOx-Effizienz entsprochen wird.
Bezugnehmend auf 2 wird hier eine grafische Darstellung einer Ausführungsform eines NH3-Schlupfausgleichsalgorithmus 100 gezeigt. Die grafische Darstellung umfasst eine befohlene NH3-Menge entlang ihrer horizontalen Achse und eine Rückkoppelungsmenge für DeNOx-Effizienz entlang ihrer vertikalen Achse. Eine DeNOx-Effizienzkurve 110 wird gezeigt, die die DeNOx-Effizienz bei verschiedenen befohlenen NH3-Mengen repräsentiert. Bei einer Ausführungsform stellt die befohlene NH3-Menge ein Verhältnis von Ammoniak zu NOx dar, das eine Menge von NH3, die vom Regler 28 befohlen wird, umfasst. Bei einer Vorkopplungssteuerung wird eine befohlene NH3-Menge bestimmt, die die DeNOx-Zieleffizienz 102 erreicht. Eine Rückkoppelungsregelung bestimmt dann unter Verwendung von beispielsweise von den NOx-Sensoren 16, 30 stammenden NOx-Mengen die Abweichung der aktuellen DeNOx-Effizienz von der DeNOx-Zieleffizienz und passt die Vorkopplungssteuerungsmenge von NH3 an, um die DeNOx-Zieleffizienz 102 bei verschiedenen der aus dem Motor über die Zeit austretenden NOx-Mengen zu erreichen.
Bei bestimmten Betriebsbedingungen ist jedoch die DeNOx-Zieleffizienz 102 durch Rückkoppelungsregelung basierend auf der NOx-Effizienzrückkoppelung aufgrund beispielsweise von NH3-Schlupfzuständen und/oder weil die NOx-Herstellung von einem AMOX-Katalysator bereitgestellt wird, nicht erreichbar. Wenn die DeNOx-Zielmenge 102 nicht erreicht werden kann, muss die befohlene NH3-Menge entweder erhöht oder reduziert werden, um die DeNOx-Zieleffizienz 102 zu erreichen. Da die Rückkoppelungsbestimmung der DeNOx-Effizienz von der Querempfindlichkeit des NOx-Sensors 30 und durch die NOx-Produktion von jeglichem AMOX-Katalysator 26 beeinflusst wird, kann die Rückkoppelungssteuerung der DeNOx-Effizienz nicht zuverlässig eingesetzt werden, um die befohlene NH3-Menge bei NH3-Schlupfzuständen zu bestimmen.
Der Regler 28 ist zur Bestimmung der DeNOx-Zieleffizienz 102 für den SCR-Katalysator 24 und auch einer aktuellen DeNOx-Effizienz 104 für den SCR-Katalysator 24 konfiguriert. Die DeNOx-Zieleffizienz 102 wird vom Regler 28 als Reaktion auf eine oder mehrere Ausgabesignale, die eine oder mehrere Betriebsbedingungen des Motors 14 und des Nachbehandlungssystems anzeigen, bestimmt. Die DeNOx-Zielffizienz 102 kann eine feststehende Menge darstellen oder als Reaktion auf Betriebsbedingungen variieren. Jede angemessene Verfahrenweise für die Bestimmung der aktuellen DeNOx-Effizienz 104 wird in Betracht gezogen. Zum Beispiel: aktuelle η_SCR = (C_NOx,in – C_NOx,out)/C_NOx,in Gleichung 1 wobei C_NOx,in die NOx-Menge stromaufwärts vom Einlass des SCR-Katalysators 24 ist, die von der tatsächlichen oder virtuellen Ausgabe des ersten NOx-Sensors 16 gemessen wird und C_NOx,out die NOx-Menge stromabwärts vom SCR-Katalysator 24 ist, die von der Ausgabe des zweiten NOx-Sensors 30 gemessen wird. Außerdem ist die aktuelle η_SCR die DeNOx-Effizienz vom SCR-Katalysator 24 durch Entfernen von NOx, wie es von den Ausgaben des ersten NOx-Sensors 16 und des zweiten NOx-Sensors 30 bestimmt wird. Beispielsweise ist bei Gleichung 1, die aktuelle η_SCR 0,7, wenn der SCR-Katalysator 70% der aus dem Motor kommenden NOx entfernt.
Die vom NOx-Sensor 30 angegebene NOx-Menge ist bei NH3-Schlupfzuständen über dem stellvertretenden Wert der aktuellen NOx-Menge am Auslass des SCR-Katalysators 24 wegen beispielsweise der Querempfindlichkeit von NOx-Sensor 30 für NH3 und/oder die Umwandlung von NH3 zu NOx durch den AMOX-Katalysator 26, wenn ein AMOX-Katalysator bereit gestellt wird. Daher ist der Regler 28 nicht in der Lage, von der DeNOx-Effizienzkurve 110 zu bestimmen, ob die befohlene NH3-Menge, die die aktuelle DeNOx-Effizienz 104 bereitstellt, erhöht oder reduziert werden soll, um die DeNOx-Zieleffizienz 102 zu erreichen.
Der Algorithmus 100 umfasst auch die Bestimmung einer vorläufigen DeNOx-Zieleffizienz 106 als Reaktion darauf, dass die aktuelle DeNOx-Effizienz 104 von der DeNOx-Zieleffizienz 102 um mehr als eine Grenzbereichsmenge und/oder für mehr als eine Grenzbereichszeit abweicht. Die Abweichung des Grenzbereichs kann als eine vorbestimmte feststehende Menge oder als variable Menge als Reaktion auf Motorbetriebsbedingungen festgelegt werden. Da die aktuelle DeNOx-Effizienz 104 geringer als die DeNOx-Zieleffizienz 102 ist, kann eine vorläufige DeNOx-Zieleffizienz 106 als eine Funktion der aktuellen DeNOx-Effizienz 104 festgelegt werden. Die entsprechende vorläufige befohlene NH3-Menge wird ausgewählt, die geringer ist als die befohlene NH3-Menge der DeNOx-Zieleffizienz 102, was dazu führt, dass eine reduzierte NH3-Menge vom Einspritzventil 20 im Abgasstrom bereitgestellt wird. Des Weiteren wird die Rückkoppelungsregelung der befohlenen NH3-Menge als Reaktion auf die aktuelle DeNOx-Effizienz und DeNOx-Zieleffizienz ausgesetzt.
Die vorläufige DeNOx-Zieleffizienz 106 wird mit der Zeit erhöht, wie durch die Anpassungskurve 108 dargestellt wird, bis hin zur DeNOx-Zieleffizienzmenge 102. Die Erhöhung der vorläufigen DeNOx-Zieleffizienz 106 kann in jeglicher angemessenen Weise schrittweise geschehen, bis einer oder mehreren Ausgleichsbedingungen für DeNOx-Effizienz entsprochen wird. Die Ausgleichsbedingungen für DeNOx-Effizienz können beispielsweise Folgendes umfassen: Feststellung, dass der NH3-Schlupfzustand nicht mehr vorliegt, die vorläufige DeNOx-Zieleffizienz 106 geht über eine feststehende oder dynamische Grenzbereichsmenge hinaus, die vorläufige DeNOx-Zieleffizienz 106 erreicht die DeNOx-Zieleffizienz 102, eine Frist ist abgelaufen oder eine Kombination von zwei oder mehreren dieser Bedingungen.
Bestimmte hier beschriebene Arbeitsgänge umfassen Arbeitsgänge für die Interpretation von einem oder mehreren Parametern. Die Interpretation im hier verwendeten Sinne umfasst den Empfang von Werten auf jegliche der Fachwelt bekannten Verfahrenweise, einschließlich den Empfang von Werten über eine Datenlink- oder eine Netzwerkkommunikation, Erhalt eines elektronischen Signals (z. B. eine Spannung, eine Frequenz, ein Strom oder ein PWM-Signal), das einen Wert anzeigt, Empfang eines Softwareparameters, der einen Wert anzeigt, Ablesen des Werts von einem Speicherort auf einen computerlesbaren Medium, Empfang des Werts als einen Laufzeitparameter durch jegliche der Fachwelt bekannte Mittel und/oder durch Empfang eines Werts, mit dem der interpretierte Parameter berechnet werden kann und/oder durch Bezugnahme auf einen Standardwert, der als Parameterwert interpretiert wird.
Bezugnehmend auf 3 umfasst ein beispielhafter Vorgang 200 das Bereitstellen des SCR-Katalysators 24, der in einem Abgassystem eines Verbrennungsmotors 14 angebracht ist und ein Reduktionsmitteleinspritzventil 20, das im Betrieb mit dem Abgassystem an einer Position stromaufwärts vom SCR-Katalysator 24 verbunden ist. Der Vorgang 200 umfasst weiter ein Bereitstellen eines ersten NOx-Sensors 16 stromaufwärts vom SCR-Katalysator 14 und eines zweiten NOx-Sensors 30, der mit dem Abgassystem an einer Position stromabwärts vom SCR-Katalysator 24 verbunden ist. Der Vorgang 200 umfasst einen Arbeitsablauf 202, um den Verbrennungsmotor 14 in Betrieb zu nehmen, damit dieser Abgasstrom erzeugt.
Während dem Betrieb des Verbrennungsmotors 14 umfasst der Vorgang 200 einen Arbeitsablauf 204, um eine DeNOx-Zieleffizienz für den SCR-Katalysator 24 festzustellen, indem NOx vom Abgasstrom 12 entfernt werden. Der Vorgang 200 umfasst weiter einen Arbeitsablauf 206, um Reduktionsmittel in den Abgasstrom 12 einzuspritzen, indem dem Reduktionsmitteleinspritzventil 20 ein Reduktionsmitteleinspritzbefehl gegeben wird, das eine befohlene NH3-Menge dem Abgasstrom stromaufwärts vom SCR-Katalysator 24 als Reaktion auf die DeNOx-Zieleffizienz bereitstellt.
Ein Arbeitsablauf 208 bestimmt die aktuelle DeNOx-Effizienz des SCR-Katalysators 24. Die aktuelle DeNOx-Effizienz kann beispielsweise bei der Rückkoppelungsregelung der befohlenen NH3-Menge verwendet werden, um die DeNOx-Zieleffizienz zu erhalten. Der Vorgang 200 umfasst weiter eine Bedingung 210, um festzustellen, ob ein NH3-Schlupfzustand vorliegt. Der NH3-Schlupfzustand kann durch jegliches angemessenen Verfahren und/oder Gerät festgestellt werden, einschließlich mit einem stromabwärts vom SCR-Katalysator 24 befindlicher NH3-Sensor und/oder ein NH3-Schlupffeststellungsalgorithmus, der in dem Regler 28 programmiert ist. Bei einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung ist kein NH3-Sensor stromabwärts vom SCR-Katalysator für die NH3-Schlupffeststellung erforderlich oder daran beteiligt und der NH3-Schlupfzustand wird von der Ausgabe eines oder mehrerer NOx-Sensoren 16, 30 bestimmt. Nicht einschränkende, beispielhafte Feststellungsverfahren für einen NH3-Schlupf werden in der vorläufigen Patentanmeldung mit der Nummer 61/917,490 offenbart, die am 18. Dezember 2013 eingereicht wurde, und die hier für alle Zwecke durch Bezugnahme mit eingeschlossen wird.
Falls Bedingung 210 negativ ausfällt, fährt der Vorgang 200 mit dem Arbeitsablauf 212 zur Anpassung des Verhältnisses von Ammoniak zu NOx fort, um die befohlene NH3-Menge, die die DeNOx-Zieleffizienz erreicht, bereit zu stellen. Arbeitsablauf 212 kann eine Bereitstellung einer Rückkoppelungsregelung als Reaktion auf eine Abweichung der aktuellen DeNOx-Effizienz von einer DeNOx-Zieleffizienz und das Bestimmen des Verhältnisses von Ammoniak zu NOx als Reaktion auf die Abweichung und auf eine oder mehrere Betriebsbedingungen des Verbrennungsmotors 14 und des Nachbehandlungssystems umfassen. Vorgang 200 fährt dann mit Arbeitsablauf 204 fort, während der Verbrennungsmotor betrieben wird.
Falls Bedingung 210 positiv ausfällt, fährt der Vorgang 200 mit dem Arbeitsablauf 214 fort, um die DeNOx-Zieleffizienz auf eine vorläufige DeNOx-Zieleffizienz, die eine Funktion der aktuellen DeNOx-Effizienz ist, erneut festzulegen. Bei einer Ausführungsform wird die vorläufige DeNOx-Zieleffizienz auf die aktuelle DeNOx-Effizienz festgelegt. Die befohlene NH3-Menge wird dann als Reaktion auf die vorläufige DeNOx-Zieleffizienz angepasst, während die Rückkoppelungsregelung der NH3-Menge ausgesetzt wird. Vorgang 200 fährt mit Arbeitsablauf 216 fort, um die vorläufige DeNOx-Zieleffizienz mit der Zeit zu erhöhen, bis einer oder mehreren Ausgleichsbedingungen für eine DeNOx-Effizienz entsprochen wird. Die Ausgleichsbedingungen für eine DeNOx-Effizienz können beispielsweisen Folgendes umfassen: Feststellung, dass der NH3-Schlupfzustand nicht mehr vorliegt, die vorläufige DeNOx-Zieleffizienz 106 geht über eine feststehende oder dynamische Grenzwertmenge hinaus, die vorläufige DeNOx-Zieleffizienz erreicht die DeNOx-Zieleffizienz, eine Frist ist abgelaufen oder eine Kombination von zwei oder mehreren dieser Bedingungen.
Ein beispielhaftes System umfasst ein Abwicklungssubsystem mit einem Regler 28, der derart strukturiert ist, um funktionsgemäß bestimmte Arbeitsabläufe zur Steuerung eines SCR-Nachbehandlungssystems auszuführen. Bei manchen Ausführungsformen umfasst der Regler 28 ein oder mehrere Module, die derart strukturiert sind, um funktionsgemäß die Arbeitsabläufe des Reglers 28 auszuführen. Die Beschreibung hier mit Modulen betont die strukturelle Unabhängigkeit der Aspekte des Reglers und veranschaulicht eine Gruppierung von Arbeitsabläufen und Verantwortlichkeiten des Reglers. Andere Gruppierungen, die ähnliche allgemeine Arbeitsabläufe ausführen, sind im Schutzbereich der vorliegenden Anmeldung vorgesehen. Module können in Hardware und/oder über ein computerlesbares Medium implementiert werden und Module können über verschiedene Hardwarekomponenten verteilt sein.
Der Regler 28 kann ein Teil eines Systems 300 einschließlich eines SCR-Anteils und erster und zweiter NOx-Sensoren 16, 30 sein, die im Betrieb oder virtuell mit einem Abgasstrom eines Verbrennungsmotors an entsprechenden Positionen stromaufwärts und stromabwärts vom SCR-Anteil verbunden sind. Der SCR-Anteil umfasst jeglichen Bruchteil einer SCR-Katalysatorenmenge im System einschließlich der gesamten SCR-Katalysatorenmenge. Die NOx-Sensoren stellen eine Ausgabe bereit, die eine NOx-Messung anzeigt, die ein Ausgabewert des NOx-Sensors, eine Messung von NOx in dem Abgasstrom und/oder eine offensichtliche Messung von NOx, beispielsweise kombiniert mit jeglichen offensichtlichen NOx wegen der Querempfindlichkeit für Ammoniak und der Präsenz von Ammoniak im Abgasstrom beim NOx-Sensor sein kann.
Regler 28 umfasst ein Zielmodul für DeNOx-Effizienz 302, das dazu konfiguriert ist, eine DeNOx-Zieleffizienz 304 als Reaktion auf beispielsweise Betriebsbedingungen 306 zu bestimmen. Die DeNOx-Zieleffizienz 302 kann ein feststehender oder ein dynamischer Wert sein, der als Reaktion auf Systembedingungen 306 variiert. Die Systembedingungen 306 können beispielsweisen eine Motorgeschwindigkeit, eine Temperatur einer oder mehrerer Komponenten des Abgassystems, eine Ammoniakspeicherkapazität vom SCR-Katalysator 24, eine Abgasstromrate, oder jede andere Bedingung sein, die bei der Bestimmung einer DeNOx-Zieleffizienz in Betracht gezogen wird.
Regler 28 umfasst auch ein Rückkoppelungsmodul für DeNOx-Effizienz 308, das eine aktuelle DeNOx-Effizienz 310 als Reaktion auf beispielsweise eine erste NOx-Sensormessung 312 und eine zweite NOx-Sensormessung 314 bestimmt. Regler 28 umfasst weiter ein Verfolgungsmodul für DeNOx-Effizienz 316, das die DeNOx-Zieleffizienz 304 und die aktuelle DeNOx-Effizienz 310 empfängt, um eine befohlene NH3-Menge wie etwa die Menge des Verhältnisses von Ammoniak zu NOx 318 zu bestimmen, um die DeNOx-Zieleffizienz 304 über Steuerung oder Regelung der Menge des Verhältnisses von Ammoniak zu NOx 318 zu erreichen. Das Verfolgungsmodul für DeNOx-Effizienz 316 kann weiter einen Reduktionsmitteleinspritzbefehl 320 bestimmen, der die befohlene NH3-Menge dem Abgasstrom zur DeNOx-Effizienzsteuerung bereitstellt, um die DeNOx-Zielffizienz 304 zu erreichen.
Der Regler 28 umfasst weiter ein NH3-Schlupffeststellungsmodul 322, das Systembedingungen 306 empfängt und einen NH3-Schlupfzustand 324 beim Auslass des SCR-Katalysators 24, beim Einlass des AMOX-Katalysators 26, am Abgasendrohr bestimmt und/oder eine NOx-Herstellung durch einen AMOX-Katalysator 26. Als Reaktion auf den NH3-Schlupfzustand 326, setzt entweder ein NH3-Schlupffeststellungsmodul 322 oder ein NH3-Ausgleichsmodul 328 die Rückkoppelungssteuerung bei Erreichen der DeNOx-Zieleffizienz durch das Verfolgungsmodul für DeNOx-Effizienz 316 aus.
Als Reaktion auf den NH3-Schlupfzustand bestimmt das NH3-Ausgleichsmodul 328 eine vorläufige DeNOx-Zieleffizienz 330, die eine Funktion der aktuellen DeNOx-Effizienz 310 darstellt und gibt einen Reduktionsmitteleinspritzbefehl 332 für NH3-Schlupfausgleich aus. Der Reduktionsmitteleinspritzbefehl 332 stellt eine befohlene NH3-Menge entsprechend der vorläufigen DeNOx-Zieleffizienz 330 bereit. Das NH3-Ausgleichsmodul 328 bestimmt weiter eine vorläufige DeNOx-Zieleffizienzanpassung 334, die die vorläufige DeNOx-Zieleffizienz 330 hin zur DeNOx-Zieleffizienz 304 entweder schrittweise, inkrementell, fortdauernd, linear oder in funktioneller Weise erhöht. Während des Betriebs des NH3-Ausgleichsmoduls 328 werden die Anpassungsbedingungen der DeNOx-Effizienz 336 überwacht. Wenn einer oder mehreren Anpassungsbedingungen der DeNOx-Effizienz 336 entsprochen wird, übernimmt das Verfolgungsmodul für DeNOx-Effizienz 316 wieder die Kontrolle für die Bestimmung der Reduktionsmitteleinspritzmenge, wie oben erläutert wurde. Wie ebenfalls oben erläutert, können die Anpassungsbedingungen der DeNOx-Effizienz 336 eines oder mehrere von Folgendem umfassen: eine feststehende oder dynamische Grenzwertmenge der Erhöhung der vorläufigen DeNOx-Zieleffizienz, die vorläufige DeNOx-Zieleffizienz erreicht die DeNOx-Zieleffizienz, eine Frist ist abgelaufen, oder ein anderer Zustand, der anzeigt, dass die Anpassung der vorläufige DeNOx-Effizienz beendet werden soll.
Das System umfasst ferner ein Reduktionsmitteleinspritzventil 20 das auf die Ausgabe von Reduktionsmitteleinspritzbefehlen 320, 332 durch den Regler 28 reagiert. Die Reaktion des Reduktionsmitteleinspritzventils auf die Reduktionsmitteleinspritzbefehle kann jede Art von Reaktion sein, die der Fachwelt bekannt ist. Beispiele und nicht begrenzte Reaktionen des Reduktionsmitteleinspritzventils auf die Reduktionsmitteleinspritzbefehle 320, 332 umfassen das Setzen einer Zielgröße hinsichtlich der Reduktionsmitteleinspritzmenge, Fortschreiten zur Einspritzung der Reduktionsmittelmenge (z. B. über einen Vorkoppelungs- und/oder Rückkoppelungsregler) und/oder die Reduktionsmitteleinspritzmenge einem Regler bereitstellen, wobei andere konkurrierende oder einschränkende Werte für die Einspritzung (z. B. Ammoniakschlupfgrenzen, SCR-Katalysatorspeichergrenzen, aktuelle Grenzen der Umwandlungseffizienz, etc.) akzeptiert werden.
Gemäß einem Aspekt umfasst ein Verfahren den Betrieb eines Verbrennungsmotors zur Erzeugung eines Abgasstroms in einem Abgassystem einschließlich eines Katalysators zur selektiven katalytischen Reduktion (SCR), der im Abgasstrom angeordnet ist. Das Abgassystem umfasst ein Reduktionsmitteleinspritzventil, das mit dem Abgassystem an einer Position stromaufwärts vom SCR-Katalysator verbunden ist, einen ersten NOx-Sensor stromaufwärts vom SCR-Katalysator und einen zweiten NOx-Sensor, der mit dem Abgassystem an einer Position stromabwärts vom SCR-Katalysator verbunden ist. Das Verfahren umfasst weiter ein Bestimmen einer DeNOx-Zieleffizienz für den SCR-Katalysator; Einspritzen einer Menge von Reduktionsmittel in den Abgasstrom als Reaktion auf die DeNOx-Zieleffizienz; Bestimmen einer aktuellen DeNOx-Effizienz des SCR-Katalysators durch Entfernen von NOx vom Abgasstrom als eine Funktion von einem ersten Ergebnis von dem ersten NOx-Sensor und von einem zweiten Ergebnis von dem zweiten NOx-Sensor, wobei die aktuelle DeNOx-Effizienz geringer ist als die DeNOx-Zieleffizienz; Feststellen eines NH3-Schlupfzustands; als Reaktion auf das Feststellen des NH3-Schlupfzustands folgt Bestimmen einer vorläufigen DeNOx-Zieleffizienz für den SCR-Katalysator als eine Funktion der aktuellen DeNOx-Effizienz; Einspritzen einer Menge von Reduktionsmittel als Reaktion auf die vorläufige DeNOx-Zieleffizienz, bis mindestens einer Anpassungsbedingung der DeNOx-Effizienz entsprochen wird.
Bei einer Ausführungsform wird die Reduktionsmittelmenge durch das stromaufwärts vom SCR-Katalysator bestehende Verhältnis von Ammoniak zu NOx bestimmt, das die vorläufige DeNOx-Zieleffizienz erreicht. Bei einer anderen Ausführungsform wird die aktuelle DeNOx-Effizienz des SCR-Katalysators bestimmt durch: aktuelle η_SCR = (C_NOx,in – C_NOx,out)/C_NOx,in; wobei aktuelle η_SCR die aktuelle DeNOx-Effizienz des SCR-Katalysators, C_NOx,in die vom ersten NOx-Sensor angegebene NOx-Messung und C_NOx,out die vom zweiten NOx-Sensor angegebene NOx-Messung ist. Bei einer weiteren Ausführungsform umfasst die Feststellung des NH3-Schlupfzustands ein Feststellen einer NH3-Präsenz im stromabwärts vom SCR-Katalysator befindlichen Abgasstrom. Bei einer weiteren Ausführungsform umfasst das Abgassystem einen stromabwärts vom SCR-Katalysator befindlichen Ammoniakoxidationskatalysator und ein Feststellen des NH3-Schlupfzustand umfasst ein Feststellen einer NOx-Herstellung vom AMOX-Katalysator.
Bei einer weiteren Ausführungsform umfasst das Verfahren ein Anpassen der vorläufigen DeNOx-Zieleffizienz an die DeNOx-Zieleffizienz bis mindestens einer Anpassungsbedingung für DeNOx-Effizienz entsprochen wird. Bei der Verfeinerung dieser Ausführungsform umfasst die mindestens eine Anpassung der DeNOx-Effizienz: der NH3-Schlupfzustand liegt nicht mehr vor; seit dem Feststellen des NH3-Schlupfzustands ist ein Zeitraum abgelaufen; eine Erhöhung des Grenzbereichs der vorläufigen DeNOx-Zieleffizienz; und die vorläufige DeNOx-Zieleffizienz entspricht der DeNOx-Zieleffizienz.
Bei einer weiteren Ausführungsform umfasst die Bestimmung der vorläufigen DeNOx-Zieleffizienz für den SCR-Katalysator das Gleichsetzen der vorläufigen DeNOx-Zieleffizienz mit der aktuellen DeNOx-Effizienz. Bei einer weiteren Ausführungsform, ist der erste NOx-Sensor ein virtueller NOx-Sensor.
Bei einem weiteren Aspekt wird ein System offenbart, das einen Verbrennungsmotor umfasst, der bei Betrieb einen Abgasstrom in einem Abgassystem erzeugt. Das Abgassystem umfasst einen im Abgasstrom angeordneten SCR-Katalysator, einen im Betrieb mit dem Abgasstrom an einer Position stromaufwärts vom SCR-Katalysator verbundenes Reduktionsmitteleinspritzventil, einen ersten NOx-Sensor stromaufwärts vom SCR-Katalysator und ein zweiten an einer Position stromabwärts vom SCR-Katalysator mit dem Abgassystem verbundenen NOx-Sensor. Das System umfasst auch einen mit dem ersten NOx-Sensor, dem zweiten NOx-Sensor und dem Verbrennungsmotor verbundenen Regler. Der Regler ist dazu konfiguriert, eine DeNOx-Zieleffizienz als Reaktion auf eine oder mehrere Betriebsbedingungen des Systems, eine aktuelle DeNOx-Effizienz von einem ersten Ergebnis des ersten NOx-Sensors und von einem zweiten Ergebnis des zweiten NOx-Sensors und einem Reduktionsmitteleinspritzbefehl zu bestimmen, der eine durch Rückkoppelung gesteuerte NH3-Menge als Reaktion auf mindestens teilweise einer Abweichung der aktuellen DeNOx-Effizienz von der DeNOx-Zieleffizienz bereitstellt. Der Regler ist ferner dazu konfiguriert, als Reaktion auf eine Feststellung eines NH3-Schlupfzustands, eine vorläufige DeNOx-Zieleffizienz als eine Funktion der aktuellen DeNOx-Effizienz zu bestimmen und einen veränderten Reduktionsmitteleinspritzbefehl, um als Reaktion auf die vorläufige DeNOx-Zieleffizienz eine reduzierte NH3-Menge bereitzustellen.
Bei einer Ausführungsform ist der Regler dazu konfiguriert, die von einer Rückkoppelung gesteuerte NH3-Menge und die reduzierte NH3-Menge als eine Funktion eines stromaufwärts vom SCR-Katalysator befindlichen Verhältnisses von Ammoniak zu NOx zu bestimmen. Bei einer anderen Ausführungsform ist der Regler dazu konfiguriert, einen NH3-Schlupfzustand als Reaktion auf eine NH3-Präsenz im Abgasstrom stromabwärts vom SCR-Katalysator festzustellen. Bei einer weiteren Ausführungsform wird die vorläufige DeNOx-Zieleffizienz für den SCR-Katalysator auf die aktuelle DeNOx-Effizienz festgelegt.
Bei einer weiteren Ausführungsform umfasst das System mindestens einen Oxidationskatalysator und mindestens einen Partikelfilter stromaufwärts vom SCR-Katalysator und einen Ammoniakoxidationskatalysator stromabwärts vom SCR-Katalysator. Bei einer weiteren Ausführungsform ist der Regler dazu konfiguriert, als Reaktion auf die Feststellung eines NH3-Schlupfzustands, die von einer Rückkoppelung gesteuerte NH3-Menge mittels Reduktionsmitteleinspritzbefehl auszusetzen, bis einer Anpassungsbedingung der DeNOx-Effizienz entsprochen wird. Bei einer Verfeinerung dieser Ausführungsform umfasst die Anpassungsbedingung der DeNOx-Effizienz mindestens eines: der NH3-Schlupfzustand liegt nicht mehr vor; seit dem Feststellen des NH3-Schlupfzustands ist ein Zeitraum abgelaufen; eine Erhöhung des Grenzbereichs der vorläufigen DeNOx-Zieleffizienz und die vorläufige DeNOx-Zieleffizienz entspricht der DeNOx-Zieleffizienz.
Gemäß einem weiteren Aspekt umfasst eine Vorrichtung einen Regler, der mit einem ersten NOx-Sensor stromaufwärts vom SCR-Katalysator in einem Abgassystem und einem zweiten NOx-Sensor stromabwärts vom SCR-Katalysator verbunden ist. Das Abgassystem empfängt einen durch den Betrieb des Verbrennungsmotors erzeugten Abgasstrom. Der Regler umfasst ein DeNOx-Zieleffizienzmodul, das dazu konfiguriert ist, eine DeNOx-Zieleffizienz zur Einspritzung einer NH3-Menge zu bestimmen, damit die DeNOx-Zielffizienz erreicht wird. Der Regler umfasst auch ein Rückkoppelungsmodul für DeNOx-Effizienz, das dazu konfiguriert ist, eine aktuelle DeNOx-Effizienz als Reaktion auf NOx-Mengen vom ersten NOx-Sensor und vom zweiten NOx-Sensor zu bestimmen und ein NH3-Schlupffeststellungsmodul, das dazu konfiguriert ist, einen NH3-Schlupfzustand festzustellen. Als Reaktion auf den NH3-Schlupfzustand setzt der Regler die Einspritzung der NH3-Menge zur Erreichung der DeNOx-Zieleffizienz aus. Der Regler umfasst ferner ein NH3-Ausgleichsmodul, das dazu konfiguriert ist, um eine vorläufige DeNOx-Zieleffizienz als Reaktion auf den NH3-Schlupfzustand zur Einspritzung einer verringerten NH3-Menge zu bestimmen, wobei die vorläufige DeNOx-Zieleffizienz eine Funktion der aktuellen DeNOx-Effizienz ist.
Bei einer Ausführungsform ist das NH3-Ausgleichsmodul dazu konfiguriert, einen Reduktionsmitteleinspritzbefehl als Reaktion auf die vorläufige DeNOx-Zieleffizienz zu bestimmen, wobei der Reduktionsmitteleinspritzbefehl die verringerten NH3-Menge bereitstellt, die geringer ist als die NH3-Menge, die als Reaktion auf die DeNOx-Zieleffizienz bereit gestellt wird. Bei einer weiteren Ausführungsform umfasst der Regler ein Verfolgungsmodul für DeNOx-Effizienz, das dazu konfiguriert ist, einen Reduktionsmitteleinspritzbefehl als Reaktion auf eine Abweichung der aktuellen DeNOx-Effizienz von der DeNOx-Zieleffizienz zu bestimmen. Bei einer weiteren Ausführungsform ist der Regler fonfiguriert, um die Einspritzung der NH3-Menge zur Erreichung der DeNOx-Zieleffizienz auszusetzen, bis einer Anpassungsbedingung der DeNOx-Effizienz entsprochen wird. Die Anpassungsbedingung der DeNOx-Effizienz umfasst mindestens eines von Folgendem: der NH3-Schlupfzustand liegt nicht mehr vor; seit dem Feststellen des NH3-Schlupfzustands ist ein Zeitraum abgelaufen; eine Erhöhung des Grenzbereichs der vorläufigen DeNOx-Zieleffizienz und die vorläufige DeNOx-Zieleffizienz entspricht der DeNOx-Zieleffizienz.
Obwohl die Erfindung detailliert in den Abbildungen veranschaulicht und oben beschrieben wurde, wird dies als veranschaulichend und nicht beschränkend gesehen, und es versteht sich, dass nur bestimmte beispielhafte Ausführungsformen gezeigt und beschrieben wurden. Der Fachwelt ist bekannt, dass viele Modifikationen der beispielhaften Ausführungsformen möglich sind, ohne dabei im Wesentlichen von der Erfindung abzuweichen. Entsprechend wird beabsichtigt, dass all diese Modifikationen hier im Schutzbereich dieser Offenbarung mit eingeschlossen werden, die durch die nachfolgenden Ansprüche definiert wird.
Bei den Ansprüchen wird beabsichtigt, dass die Verwendung von Worten wie „ein”, „eines”, „mindestens ein” oder „mindestens ein Teil” hier nicht bedeutet, dass der Anspruch nur auf einen Gegenstand beschränkt ist, soweit nichts Gegenteiliges speziell angegeben wurde. Wenn Begriffe wie „mindestens eine Teil” oder „ein Teil” verwendet wird, kann der Gegenstand einen Teil umfassen und/oder der gesamte Gegenstand sein, soweit nichts Gegenteiliges speziell angegeben wurde.

Claims

Verfahren, umfassend: Betreiben eines Verbrennungsmotors, um einen Abgasstrom in einem Abgassystem zu erzeugen, einschließlich eines Katalysators zur selektiven katalytischen Reduktion (SCR), der in dem Abgasstrom angeordnet ist, wobei das Abgassystem Folgendes umfasst: ein mit dem Abgassystem an einer Position stromaufwärts vom SCR-Katalysator verbundenes Reduktionsmitteleinspritzventil; einen ersten NOx-Sensor stromaufwärts vom SCR-Katalysator; einen zweiten NOx-Sensor stromabwärts vom SCR-Katalysator; Bestimmen einer DeNOx-Zieleffizienz für den SCR-Katalysator; Einspritzen einer Menge von Reduktionsmittel in den Abgasstrom als Reaktion auf die DeNOx-Zieleffizienz; Bestimmen einer aktuellen DeNOx-Effizienz des SCR-Katalysators durch Entfernen von NOx vom Abgasstrom als eine Funktion von einem ersten Ergebnis von dem ersten NOx-Sensor und von einem zweiten Ergebnis von dem zweiten NOx-Sensor, wobei die aktuelle DeNOx-Effizienz geringer ist als die DeNOx-Zieleffizienz; Feststellen eines NH3-Schlupfzustands; als Reaktion auf das Feststellen des NH3-Schlupfzustands, Bestimmen einer vorläufigen DeNOx-Zieleffizienz für den SCR-Katalysator; und Einspritzen einer Menge von Reduktionsmittel als Reaktion auf die vorläufige DeNOx-Zieleffizienz, bis mindestens einer Anpassungsbedingung der DeNOx-Effizienz entsprochen wird.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Reduktionsmittelmenge durch ein Verhältnis von Ammoniak zu NOx stromaufwärts vom SCR-Katalysator bestimmt wird, das die vorläufige DeNOx-Zieleffizienz erreicht.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die aktuelle DeNOx-Effizienz des SCR-Katalysators bestimmt wird durch: aktuelle η_SCR = (C_NOx,in – C_NOx,out)/C_NOx,in; wobei aktuelle η_SCR die aktuelle DeNOx-Effizienz des SCR-Katalysators ist, C_NOx,in die vom ersten NOx-Sensor angegebene NOx-Messung und C_NOx,out die vom zweiten NOx-Sensor angegebene NOx-Messung ist.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Feststellen des NH3-Schlupfzustands ein Feststellen einer NH3-Präsenz im Abgasstrom stromabwärts vom SCR-Katalysator umfasst.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Abgassystem einen Ammoniakoxidationskatalysator stromabwärts vom SCR-Katalysator umfasst und das Feststellen des NH3-Schlupfzustands ein Feststellen einer NOx-Herstellung vom AMOX-Katalysator umfasst.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die vorläufige DeNOx-Zieleffizienz als eine Funktion der aktuellen DeNOx-Effizienz bestimmt wird und ferner ein Anpassen der vorläufigen DeNOx-Zieleffizienz an die DeNOx-Zieleffizienz umfasst, bis mindestens einer Anpassungsbedingung der DeNOx-Effizienz entsprochen wird.
Verfahren nach Anspruch 6, wobei die mindestens eine Anpassung der DeNOx-Effizienz mindestens eines der Folgenden umfasst: der NH3-Schlupfzustand liegt nicht mehr vor; seit dem Feststellen des NH3-Schlupfzustands ist ein Zeitraum abgelaufen; eine Erhöhung des Grenzbereichs der vorläufigen DeNOx-Zieleffizienz; und die vorläufige DeNOx-Zieleffizienz entspricht der DeNOx-Zieleffizienz.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Feststellen der vorläufigen DeNOx-Zieleffizienz für den SCR-Katalysator ein Festlegen der vorläufigen DeNOx-Zieleffizienz gleichwertig mit der aktuellen DeNOx-Effizienz umfasst.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei der erste NOx-Sensor ein virtueller NOx-Sensor ist.
System, umfassend: einen Verbrennungsmotor, der im Betrieb einen Abgasstrom in einem Abgassystem erzeugt, wobei das Abgassystem Folgendes umfasst: einen im Abgasstrom angeordneten Katalysator zur selektiven katalytischen Reduktion (SCR); ein Reduktionsmitteleinspritzventil, das betriebsbereit mit dem Abgasstrom an einer Position stromaufwärts vom SCR-Katalysator verbunden ist; einen ersten NOx-Sensor stromaufwärts vom SCR-Katalysator; einen zweiten NOx-Sensor stromabwärts vom SCR-Katalysator; einen mit dem ersten NOx-Sensor, dem zweiten NOx-Sensor und dem Verbrennungsmotor verbundenen Regler, wobei der Regler dazu konfiguriert ist, Folgendes zu bestimmen: eine DeNOx-Zieleffizienz als Reaktion auf eine oder mehrere Betriebsbedingungen des Systems und eine aktuelle DeNOx-Effizienz von einem ersten Ergebnis des ersten NOx-Sensors und von einem zweiten Ergebnis des zweiten NOx-Sensors; einen Reduktionsmitteleinspritzbefehl, der eine von einer Rückkoppelung gesteuerte NH3-Menge als Reaktion auf mindestens teilweise eine Abweichung der aktuellen DeNOx-Effizienz von der DeNOx-Zieleffizienz bereitstellt; wobei der Regler ferner dazu konfiguriert ist, als Reaktion auf eine Feststellung eines NH3-Schlupfzustands Folgendes zu bestimmen: eine vorläufige DeNOx-Zieleffizienz und einen veränderten Reduktionsmitteleinspritzbefehl, um als Reaktion auf die vorläufige DeNOx-Zieleffizienz eine reduzierte NH3-Menge bereitzustellen.
System nach Anspruch 10, wobei der Regler dazu konfiguriert ist, die von der Rückkoppelung gesteuerte NH3-Menge und die reduzierte NH3-Menge als eine Funktion eines stromaufwärts vom SCR-Katalysator befindlichen Verhältnisses von Ammoniak zu NOx zu bestimmen.
System nach Anspruch 10, wobei der Regler dazu konfiguriert ist, den NH3-Schlupfzustand als Reaktion auf eine NH3-Präsenz im Abgasstrom stromabwärts vom SCR-Katalysator festzustellen.
System nach Anspruch 10, wobei die vorläufige DeNOx-Zieleffizienz für den SCR-Katalysator als die aktuelle DeNOx-Effizienz festgelegt wird.
System nach Anspruch 10, ferner umfassend mindestens einen von einem Oxidationskatalysator und einem Partikelfilter stromaufwärts vom SCR-Katalysator und einen Ammoniakoxidationskatalysator stromabwärts vom SCR-Katalysator.
System nach Anspruch 10, wobei der Regler dazu konfiguriert ist, als Reaktion auf eine Feststellung eines NH3-Schlupfzustands, das Bereitstellen der von der Rückkoppelung gesteuerten NH3-Menge mittels Reduktionsmitteleinspritzbefehls auszusetzen, bis einer Anpassungsbedingung der DeNOx-Effizienz entsprochen wird.
System nach Anspruch 15, wobei die Anpassungsbedingung der DeNOx-Effizienz mindestens eines der Folgenden umfasst: der NH3-Schlupfzustand liegt nicht mehr vor; seit dem Feststellen des NH3-Schlupfzustands ist ein Zeitraum abgelaufen; eine Erhöhung des Grenzbereichs der vorläufigen DeNOx-Zieleffizienz und die vorläufige DeNOx-Zieleffizienz entspricht der DeNOx-Zieleffizienz.
System nach Anspruch 10, wobei der erste NOx-Sensor eines von einem materiellen Bestandteil eines Gassensors und einem virtuellen Bestandteil eines Gassensors ist und der zweite NOx-Sensor eines von einem materiellen Bestandteil eines Gassensors oder einem virtuellen Bestandteil eines Gassensors ist.
Vorrichtung, Folgendes umfassend: einen mit einem ersten NOx-Sensor stromaufwärts von einem Katalysator zur selektiven katalytischen Reduktion (SCR) in einem Abgassystem und mit einem zweiten NOx-Sensor stromabwärts vom SCR-Katalysator verbundener Regler, wobei das Abgassystem einen durch den Betrieb eines Verbrennungsmotors erzeugten Abgasstrom empfängt, wobei der Regler Folgendes umfasst: ein DeNOx-Zieleffizienzmodul, das dazu konfiguriert ist, eine DeNOx-Zieleffizienz zur Einspritzung einer NH3-Menge zu bestimmen, um die DeNOx-Zieleffizienz zu erzielen; ein Rückkoppelungsmodul für DeNOx-Effizienz, das dazu konfiguriert ist, eine aktuelle DeNOx-Effizienz als Reaktion auf NOx-Mengen vom ersten NOx-Sensor und dem zweiten NOx-Sensor zu bestimmen; ein NH3-Schlupffeststellungsmodul, das dazu konfiguriert ist, einen NH3-Schlupfzustand festzustellen; wobei als Reaktion auf den NH3-Schlupfzustand der Regler die Einspritzung der NH3-Menge für das Erreichen der DeNOx-Zieleffizienz aussetzt; und ferner umfassend ein NH3-Ausgleichsmodul, das dazu konfiguriert ist, eine vorläufige DeNOx-Zieleffizienz als Reaktion auf den NH3-Schlupfzustand für die Einspritzung einer reduzierten NH3-Menge zu bestimmen.
Vorrichtung nach Anspruch 18, wobei das NH3-Ausgleichsmodul dazu konfiguriert ist, die vorläufige DeNOx-Zieleffizienz als eine Funktion der aktuellen DeNOx-Effizienz und einen Reduktionsmitteleinspritzbefehl als Reaktion auf die vorläufige DeNOx-Zieleffizienz zu bestimmen, wobei der Reduktionsmitteleinspritzbefehl die reduzierte NH3-Menge bereitstellt, die geringer ist als die NH3-Menge, die als Reaktion auf die DeNOx-Zieleffizienz bereitgestellt wurde.
Vorrichtung nach Anspruch 18, ferner ein Verfolgungsmodul für DeNOx-Effizienz umfassend, das dazu konfiguriert ist, einen Reduktionsmitteleinspritzbefehl als Reaktion auf eine Abweichung der aktuellen DeNOx-Effizienz von der DeNOx-Zieleffizienz zu bestimmen.
Vorrichtung nach Anspruch 18, wobei der Regler dazu konfiguriert ist, die Einspritzung der NH3-Menge zum Erreichen der DeNOx-Zieleffizienz auszusetzen, bis einer Anpassungsbedingung der DeNOx-Effizienz entsprochen wird, wobei die Anpassungsbedingung der DeNOx-Effizienz mindestens eines der Folgenden umfasst: der NH3-Schlupfzustand liegt nicht mehr vor; seit dem Feststellen des NH3-Schlupfzustands ist ein Zeitraum abgelaufen; eine Erhöhung des Grenzbereichs der vorläufigen DeNOx-Zieleffizienz und die vorläufige DeNOx-Zieleffizienz entspricht der DeNOx-Zieleffizienz.
Vorrichtung nach Anspruch 18, wobei der erste NOx-Sensor eines von einem materiellen Bestandteil eines Gassensors und einem virtuellen Bestandteil eines Gassensors ist und der zweite NOx-Sensor eines von einem materiellen Bestandteil eines Gassensors und einem virtuellen Bestandteil eines Gassensors ist.