DE112016005241T5

DE112016005241T5 - Verfahren zur Anpassung von Reduktionsmitteleinspritzsteuerungen an die Katalysatoralterung

Info

Publication number: DE112016005241T5
Application number: DE112016005241.3T
Authority: DE
Inventors: Prashant Srinivasan; William Collins Vining; Maruthi Narasinga Rao Devarakonda
Original assignee: General Electric Co
Current assignee: Al Alpine Us Bidco Inc Wilmington Us
Priority date: 2015-11-16
Filing date: 2016-09-16
Publication date: 2018-07-26
Also published as: WO2017087064A1; US20170138244A1; US10001046B2

Abstract

Ein System enthält ein Abgasbehandlungssystem (6), das konfiguriert ist, um Emissionen von einem Verbrennungsmotor (12) über einen Katalysator (14) zu behandeln. Das System enthält eine Steuereinrichtung (24), die konfiguriert ist, um einen Betriebsparameter zu erhalten, der eine Katalysatorleistung anzeigt. Die Steuereinrichtung (24) ist konfiguriert, um einen Verschlechterungsfaktor, der eine Verschlechterung des Katalysators (14) anzeigt, basierend zumindest teilweise auf dem Betriebsparameter zu bestimmen. Die Steuereinrichtung (14) ist konfiguriert, um einen Anpassungsterm zu bestimmen, der eingerichtet ist, um einen Reduktionsmitteleinspritzbefehl für den Verbrennungsmotor (12) zu modifizieren, um den Verschlechterungsfaktor des Katalysators (14) zu berücksichtigen. Die Steuereinrichtung (14) ist konfiguriert, um ein Signal zu erzeugen, das den Anpassungsterm anzeigt.

Description

HINTERGRUND
Der hierin offenbarte Gegenstand betrifft ein Abgasbehandlungssystem für einen Verbrennungsmotor und insbesondere eine Anpassung von Steuerungen basierend auf der Katalysatorleistung.
Motoren (z.B. Verbrennungsmotoren wie Hubkolbenmotoren oder Gasturbinen) verbrennen ein Gemisch aus Kraftstoff und Luft, um Verbrennungsgase zu erzeugen, die eine Antriebskraft auf eine Komponente des Motors ausüben (um z.B. einen Kolben zu bewegen oder eine Turbine anzutreiben). Anschließend verlassen die Verbrennungsgase den Motor als ein Abgas, das Abgasbehandlungssystemen ausgesetzt sein kann, die einen oder mehrere Katalysatoren (z.B. eine Drei-Wege-Katalysator (TWC) - Baugruppe, Baugruppe zur selektiven katalytischen Reduktion (SCR)) enthalten, um die Emissionen von Stickoxiden (NOx), Kohlenwasserstoffen (HC), Kohlenmonoxid (CO) und andere Emissionen zu reduzieren. Die Wirksamkeit der Katalysatoren bei der Reduzierung von Emissionen kann jedoch im Laufe der Zeit abnehmen, was dazu führt, dass der Motor die Einhaltung der Emissionsgrenzwerte nicht mehr erfüllt.
KURZE BESCHREIBUNG
Bestimmte Ausführungsformen, die dem Umfang des ursprünglich beanspruchten Gegenstands entsprechen, sind nachstehend zusammengefasst. Diese Ausführungsformen sollen den Umfang des beanspruchten Gegenstands nicht einschränken; vielmehr sollen diese Ausführungsformen nur eine kurze Zusammenfassung möglicher Formen des Gegenstands liefern. In der Tat kann der Gegenstand vielfältige Formen umfassen, die den nachstehend dargelegten Ausführungsformen ähnlich oder von diesen verschieden sein können.
In einer ersten Ausführungsform umfasst ein System ein Abgasbehandlungssystem, das zur Behandlung von Emissionen von einem Verbrennungsmotor über einen Katalysator konfiguriert ist, und eine Steuereinrichtung, die eingerichtet ist, um einen Betriebsparameter zu erhalten, der eine Katalysatorleistung anzeigt, einen Verschlechterungsfaktor, der eine Verschlechterung des Katalysators anzeigt, basierend wenigstens zum Teil auf dem Betriebsparameter zu bestimmen, einen Anpassungsterm zu bestimmen, der eingerichtet ist, um einen Reduktionsmitteleinspritzbefehl für den Verbrennungsmotor zu modifizieren, um den Verschlechterungsfaktor des Katalysators zu berücksichtigen, und ein Signal zu erzeugen, das den Anpassungsterm anzeigt.
In einer zweiten Ausführungsform umfasst eine elektronische Steuereinheit einen Prozessor, der mit einem Speicher betriebsmäßig gekoppelt ist, wobei der Prozessor programmiert ist, um Instruktionen in dem Speicher auszuführen, um einen Betriebsparameter zu empfangen, der angibt, wie gut ein Katalysator bei der Behandlung von Emissionen von einem Verbrennungsmotor arbeitet, einen Verschlechterungsfaktor, der anzeigt, wie stark sich der Katalysator verschlechtert hat, zumindest teilweise auf der Basis des Betriebsparameters zu bestimmen, einen Anpassungsterm zu bestimmen, der eingerichtet ist, um einen Reduktionsmitteleinspritzbefehl für den Verbrennungsmotor zu modifizieren, um den Verschlechterungsfaktor des Katalysators zu berücksichtigen, und ein Signal zu erzeugen, das den Anpassungsterm anzeigt.
Eine dritte Ausführungsform umfasst ein oder mehrere nicht-transitorische computerlesbare Medien, das bzw. die eine oder mehrere prozessorausführbare Routinen kodiert bzw. kodieren, wobei die eine oder mehreren Routinen, wenn sie durch einen Prozessor einer Steuereinrichtung ausgeführt werden, eine Ausführung von Handlungen bewirken, zu denen gehören: Erhalten eines Betriebsparameters, der eine Umwandlungsleistung eines Katalysators, der zur Behandlung von Emissionen von einem Verbrennungsmotor verwendet wird, anzeigt, Bestimmen eines Verschlechterungsfaktors, der anzeigt, wie stark sich der Katalysator verschlechtert hat, basierend wenigstens zum Teil auf dem Betriebsparameter, Bestimmen eines Anpassungsterms, der eingerichtet ist, um einen Reduktionsmitteleinspritzbefehl für den Verbrennungsmotor zu modifizieren, um Verschlechterungsfaktoren des Katalysators zu berücksichtigen, und Erzeugen eines Signals, das den Anpassungsterm anzeigt.
Figurenliste
Diese und weitere Merkmale, Aspekte und Vorteile des vorliegenden Gegenstands werden besser verständlich, wenn die folgende detaillierte Beschreibung mit Bezug auf die begleitenden Zeichnungen gelesen wird, in denen gleiche Zeichen gleiche Teile überall in den Zeichnungen darstellen, worin zeigen:

1 ein schematisches Diagramm einer Ausführungsform eines Dreiwegekatalysator- (TWC-) Abgasbehandlungssystems (z. B. Nachbehandlungssystems), das mit einem Motor gekoppelt ist;
2 ein schematisches Diagramm einer Ausführungsform des funktionalen Betriebs einer Steuereinrichtung (z.B. einer elektronischen Steuereinheit (ECU)), die den Luft-Kraftstoff-Befehl des Motors von 1 steuert;
3 ein Flussdiagramm einer Ausführungsform eines Prozesses, der von einem Prozessor der Steuereinrichtung von 1 ausgeführt wird;
4 ein schematisches Diagramm einer Ausführungsform eines Abgasbehandlungssystems zur selektiven katalytischen Reduktion (SCR) für einen Magerverbrennungsmotor;
5 ein schematisches Diagramm einer Ausführungsform eines Funktionsbetriebs einer Steuereinrichtung (z.B. einer elektronischen Steuereinheit (ECU)), die den Luft-Kraftstoff-Befehl des Magerverbrennungsmotors von 4 steuert; und
6 ist ein Flussdiagramm einer Ausführungsform eines Prozesses, der von einem Prozessor der Steuereinrichtungen von 5 ausgeführt wird.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
Eine oder mehrere spezifische Ausführungsformen des vorliegenden Gegenstands werden nachstehend beschrieben. In dem Bemühen, eine kurze Beschreibung dieser Ausführungsformen bereitzustellen, sind möglicherweise nicht alle Merkmale einer tatsächlichen Implementierung in der Beschreibung beschrieben. Es sollte beachtet werden, dass bei der Entwicklung einer solchen tatsächlichen Implementierung, wie in jedem Entwicklungs- oder Konstruktionsprojekt, zahlreiche implementierungsspezifische Entscheidungen getroffen werden müssen, um die speziellen Ziele der Entwickler zu erreichen, wie die Einhaltung systembedingter und unternehmensbezogener Einschränkungen, die von einer Implementierung zur anderen variieren können. Darüber hinaus sollte klar sein, dass ein solcher Entwicklungsaufwand zwar komplex und zeitaufwändig sein könnte, aber für Fachleute mit dem Vorteil dieser Offenbarung dennoch eine routinemäßige Aufgabe der Konstruktion, Fertigung und Herstellung sein würde.
Wenn Elemente verschiedener Ausführungsformen des vorliegenden Gegenstands eingeführt werden, sollen die Artikel „ein“, „eine“, „der“, „die“ und „das“ bedeuten, dass eines oder mehrere der Elemente vorhanden sind. Die Ausdrücke „umfassen“, „enthalten“ und „haben“ sind im einschließenden Sinne gemeint und sollen bedeuten, dass es weitere Elemente, anders als die aufgeführten Elemente, geben kann.
Die vorliegende Offenbarung betrifft Systeme und Verfahren zur Überwachung oder Schätzung der Verschlechterung von Katalysatoren in katalytischen Konvertern und zur Einstellung von Steuerungen in Reaktion auf die erfasste oder geschätzte Verschlechterung (z.B. Deaktivierung von Katalysatoren). Das System und das Verfahren, die hier erläutert sind, können in Dreiwegekatalysator- (TWC-) und/oder selektiven katalytischen Reduktions- (SCR-) Abgasbehandlungssystemen durchgeführt werden. Abgasbehandlungssysteme (z.B. Nachbehandlungssysteme) sind konfiguriert, um an Verbrennungsmotoren gekoppelt zu werden, um Emissionen (z.B. in dem Motorabgas) von dem Verbrennungsmotor zu behandeln. Das Abgasbehandlungssystem kann ein System auf Katalysatorbasis umfassen, wie etwa ein TWC-System, das einen Katalysator verwendet, um gefährliche Schadstoffe, wie NOx, HC, CO in, weniger toxische Emissionen umzuwandeln. Wenn die TWC bestimmten Betriebsbedingungen im Laufe der Zeit ausgesetzt werden, führt dies leider oft zu Veränderungen in der Anzahl und Art der aktiven Stellen, an denen Reaktionen stattfinden. Der Verlust von aktiven Stellen auf der Oberfläche der Katalysatoren kann zu einem Verlust der Umwandlungsleistung (d.h., wie gut der Katalysator arbeitet) führen. Wenn die Katalysatorumwandlungsleistung abnimmt, können die Emissionen von Schadstoffen (z.B. NOx, HC, CO usw.) aus dem Motor einzuhaltende Emissionswerte (z.B. Grenzwerte oder Anforderungen) überschreiten. Durch Anpassung der Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Steuerungen des Motors basierend auf der Katalysatorleistung kann der Motor für eine längere Zeitdauer weiterhin die Emissionsanforderungen erfüllen, als wenn die Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Steuerungen nicht basierend auf der Katalysatorleistung angepasst werden würden.
Die offenbarten Ausführungsformen umfassen ein Messen oder Erhalten eines oder mehrerer Betriebsparameter eines Verbrennungsmotors, die die Umwandlungsleistung der Katalysatoren anzeigen. Die Betriebsparameter können beliebige tatsächliche oder geschätzte Aspekte der Systemleistung umfassen, die geeignet sind, um die Umwandlungsleistung der Katalysatoren anzuzeigen, wie etwa Zeit (z.B. Motorlaufzeit, Katalysatoralterungszeit, Zeiten bei verschiedenen Motortemperaturen usw.), Temperaturen, Durchflussraten und/oder Emissionsmessungen. Die Umwandlungsleistung kann beschreiben, wie gut der Katalysator bei der Umwandlung von Schadstoffen in weniger schädliche Emissionen arbeitet. Ein Steuersystem kann basierend auf dem Betriebsparameter einen Verschlechterungsfaktor bestimmen, der anzeigt, wie stark sich der Katalysator (z.B. über einen Zeitraum) verschlechtert hat. Das Steuersystem kann dann Luft-Kraftstoff-Steuerungen des Verbrennungsmotors basierend auf der Umwandlungsleistung anpassen, um eine Verschlechterung des Katalysators, wie etwa den Verlust von aktiven Stellen auf dem Katalysator aufgrund von Alterung, Temperatur, Durchflussrate und/oder Spezieseingaben, zu berücksichtigen.
Indem nun auf die Zeichnungen verwiesen und auf 1 Bezug genommen wird, ist ein schematisches Diagramm eines TWC-Abgasbehandlungssystems (z.B. Nachbehandlungssystems) 6 dargestellt, das mit einem Motor 12 gekoppelt ist. Wie nachstehend ausführlich beschrieben, überwacht das offenbarte Abgasbehandlungssystem 6 Betriebsparameter (z.B. den Oxidationszustand) einer Katalysatoranordnung 14 des Abgasbehandlungssystems 6. Der Motor 12 kann einen Verbrennungsmotor, wie etwa einen Hubkolbenmotor (z.B. einen Mehrtaktmotor, wie bspw. einen Zweitaktmotor, einen Viertaktmotor, einen Sechstaktmotor usw.), oder eine Gasturbine umfassen. Der Motor 12 kann mit vielfältigen Kraftstoffen betrieben werden (z.B. mit Erdgas, Diesel, Synthesegas, Benzin, Kraftstoffgemischen (z.B. Methan, Propan, Ethan usw.) etc. Der Motor 12 kann Teil eines Energieerzeugungssystems sein, das eine Leistung im Bereich von 10 kW bis 10 MW erzeugt. In einigen Ausführungsformen kann der Motor 12 bei weniger als ungefähr 1800 Umdrehungen pro Minute (U/min) arbeiten. In einigen Ausführungsformen kann der Motor 12 bei weniger als ungefähr 2000 U/min, 1900 U/min, 1700 U/min, 1600 U/min, 1500 U/min, 1400 U/min, 1300 U/min, 1200 U/min, 1000 U/min oder 900 U/min arbeiten. In einigen Ausführungsformen kann der Motor 12 im Bereich zwischen ungefähr 800-2000 U/min, 900-1800 U/min oder 1000-1600 U/min arbeiten. In einigen Ausführungsformen kann der Motor 12 bei etwa 1800 U/min, 1500 U/min, 1200 U/min, 1000 U/min oder 900 U/min arbeiten. Beispielhafte Motoren 12 können zum Beispiel die Jenbacher-Motoren von General Electric Company (z.B. Jenbacher Typ 2, Typ 3, Typ 4, Typ 6 oder J920 FleXtra) oder Waukesha-Motoren (z.B. Waukesha VGF, VHP, APG, 275GL) umfassen.
Während des Betriebs erhält der Motor 12 Luft 8 (z.B. ein Oxidationsmittel) und einen Kraftstoff 10, die in einem Verbrennungsprozess verwendet werden, um eine Antriebskraft auf eine Komponente des Motors 12 (z.B. einen oder mehrere Kolben, die sich in Zylindern hin und her bewegen, oder eine oder mehrere Turbinen) auszuüben. Die Verbrennungsgase 16 treten anschließend aus dem Motor 12 als ein Abgas 16 aus, das vielfältige Emissionen (z.B. NOx, HC, CO oder andere Schadstoffe) enthält. Das Abgasbehandlungssystem 6 behandelt diese Emissionen, um mildere Emissionen (Kohlendioxid (CO₂), Wasser usw.) zu erzeugen. Wie dargestellt, umfasst das Abgasbehandlungssystem 6 den Katalysator oder die Katalysatoranordnung 14. Die Katalysatoranordnung 14 (z.B. TWC-Anordnung) enthält einen Einlass 18, um das Abgas 16 (z.B. ein Fluid) von dem Motor 12 aufzunehmen, und einen Auslass 20, um das behandelte Motorabgas 22 auszugeben. Wie in 1 veranschaulicht, enthält die Katalysatoranordnung 14 eine TWC-Anordnung. Die TWC-Anordnung reduziert über ihre katalytische Aktivität NOx durch mehrfache Reaktionen. Zum Beispiel kann NOx mittels CO reduziert werden, um N₂ und CO₂ zu erzeugen, NOx kann mittels H₂ reduziert werden, um NH₃, N₂ und Wasser zu erzeugen, und NOx können mittels eines Kohlenwasserstoffs (z.B. C₃H₆) reduziert werden, um N₂, CO₂ und Wasser zu erzeugen. Die TWC-Baugruppe oxidiert auch CO zu CO₂ und oxidiert unverbrannten HC zu CO₂ und Wasser.
Der Motor 12 kann abhängig von dem Massenverhältnis von Luft 8 zu Kraftstoff 10 (AFR) als ein Fettmischmotor oder ein Magermischmotor arbeiten. In Ausführungsformen, die die TWC-Anordnung enthalten, kann der Motor 12 als ein Fettmischmotor betrieben werden (z.B. Äquivalenzverhältnis (d.h. Verhältnis von tatsächlichem AFR zu stöchiometrischem AFR) oder Lambda (λ) - Wert, der um 1 herum oszilliert) (z.B. stöchiometrischer Motor)), um die katalytische Aktivität in der TWC-Anordnung zu maximieren. In anderen Ausführungsformen kann die Katalysatoranordnung 14 irgendeinen anderen Typ von Oxidationskatalysator (z.B. Zweiwegekatalysator, Kohlenwasserstoffoxidationskatalysator, Dieseloxidationskatalysator usw.) enthalten. In bestimmten Ausführungsformen kann das Abgasbehandlungssystem 6 eine oder mehrere zusätzliche Katalysatoranordnungen umfassen, die stromaufwärts und/oder stromabwärts der Katalysatoranordnung 14 angeordnet sind (z.B. eine ASC-Anordnung, die zwischen dem Motor 12 und der Katalysatoranordnung angeordnet ist). In bestimmten Ausführungsformen kann das Abgasbehandlungssystem 6 weitere Komponenten umfassen (z.B. ein Oxidationsmittel-Injektionssystem, das Luft 8 (z.B. ein Oxidationsmittel, mit 0₂ angereicherte Luft oder von 0₂ reduzierte Luft) in das Abgas 16 injiziert.
Der Motor 12 und das Abgasbehandlungssystem 6 sind (z.B. kommunikationsmäßig) mit einer Steuereinrichtung 24 (z.B. einer Motorsteuereinheit (ECU)) gekoppelt, die die verschiedenen Betriebsvorgänge des Motors 12 steuert und überwacht. Die Steuereinrichtung 24 kann mehrere Steuerungen umfassen, die miteinander in Kommunikationsverbindung stehen (z.B. eine jeweilige Steuerung für den Motor 12 und das Abgasbehandlungssystem 6). Die Steuereinrichtung 24 enthält eine Verarbeitungsschaltung (z.B. einen Prozessor 26) und eine Speicherschaltung (z.B. einen Speicher 28). Der Prozessor 26 kann mehrere Mikroprozessoren, einen oder mehrere „Universalzweck“-Mikroprozessoren, einen oder mehrere Spezialzweck-Mikroprozessoren und/oder eine oder mehrere anwendungsspezifische integrierte Schaltungen (ASICs), System-on-Chip(SoC, System auf einem Chip)-Vorrichtungen oder irgendeine andere Prozessorkonfiguration aufweisen. Zum Beispiel kann der Prozessor 26 einen oder mehrere Prozessoren mit reduziertem Befehlssatz (RISC-Prozessoren) oder Prozessoren mit komplexem Befehlssatz (CISC- Prozessoren) enthalten. Der Prozessor 26 kann Instruktionen ausführen, um den Betrieb des Motors 12 und/oder des Abgasbehandlungssystems 6 auszuführen. Diese Instruktionen können in Programmen oder Codes kodiert sein, die in einem greifbaren nicht-transitorischen computerlesbaren Medium (z. B. einer optischen Platte, einer Festkörpervorrichtung, einem Chip, einer Firmware, etc.), wie etwa dem Speicher 28, gespeichert sind. In bestimmten Ausführungsformen kann der Speicher 28 vollständig oder teilweise von der Steuereinrichtung 24 entfernbar sein.
Der Speicher 28 kann verschiedene Tabellen (z.B. Nachschlagetabellen (LUT)) speichern. Der Speicher 28 kann auch Modelle (z.B. Softwaremodelle, die verschiedene Aspekte des Motors 12, des Abgasbehandlungssystems 6 und/oder jeder ihrer Komponenten repräsentieren und/oder simulieren) speichern. Zum Beispiel kann der Speicher 28 Modelle speichern, die verwendet werden, um zu schätzen, wie die Durchflussrate, Temperatur, der Sauerstoff oder Emissionen der Katalysatorleistung entsprechen. Die Modelle können verwendet werden, um geschätzte Werte mit gemessenen Werten zu vergleichen, die die Umwandlungsleistung des Katalysators anzeigen.
Der Prozessor 26 des Steuereinrichtung 24 kann konfiguriert sein, um Instruktionen zur Steuerung verschiedener Aspekte des Motors, wie z.B. des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses (AFR), auszuführen. Das heißt, der Prozessor 26 kann konfiguriert sein, um Mengen der Luft 8 und des Kraftstoffs 10, die während des Verbrennungsprozesses in den Motor 12 eintreten, zu steuern, um die Leistung des Motors 12 (z.B. basierend auf der Drossel, der Ausgabe, Drehzahl oder einer beliebigen Anzahl von Faktoren) zu optimieren. Ferner steuert und/oder überwacht die Steuereinrichtung 24 auch die Betriebsabläufe des Abgasbehandlungssystems 6, beispielsweise des AFR. In einer Ausführungsform kann der Prozessor 26 die Mengen von Luft 8 und Kraftstoff 10 zumindest teilweise basierend auf einem Anpassungsterm (z. B. einem Teil, Aspekt usw.) steuern, der Veränderungen (z.B. eine Verschlechterung) der Umwandlungsleistung des Katalysators berücksichtigt.
2 zeigt ein schematisches Diagramm von Funktionsoperationen 40 für die Steuereinrichtung 24 zur Steuerung des AFR des Motors 12 von 1. Alle oder einige der Schritte der in 2 beschriebenen Funktionsoperationen 40 können durch die Steuereinrichtung 24 (z.B. unter Verwendung des Prozessors 26 zum Ausführen von Programmen und zum Zugreifen auf Daten, die in dem Speicher 28 gespeichert sind) ausgeführt werden. Zusätzlich können einer oder mehrere dieser Schritte gleichzeitig mit anderen Schritten ausgeführt werden.
Die Operationen 40 von Fig. 2 können durchgeführt werden, um einen AFR-Befehl 38 anzupassen, um eine Verringerung der Umwandlungsleistung des Katalysators zu berücksichtigen. Die Umwandlungs- bzw. Konvertierungsleistung kann sich verschlechtern, wenn die Anzahl der aktiven Stellen, an denen die Reaktionen stattfinden, abnimmt. Der Verlust von aktiven Stellen (d.h. der Verlust der Umwandlungsleistung) kann aufgrund von Alterung, Strömungsgeschwindigkeit, Temperatur und/oder Spezieseingaben auftreten. Der Prozessor 26 kann einen Anpassungsterm bestimmen, um die Verschlechterung des Katalysators zu berücksichtigen. Der Anpassungsterm ist eingerichtet, um den Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Befehl 38 des Verbrennungsmotors 12 zumindest teilweise basierend auf der Umwandlungsleistung zu modifizieren.
Um der Alterung des Katalysators Rechnung zu tragen, kann eine Uhr bzw. ein Taktgeber 42 verwendet werden, um eine Zeitspanne 42 (z.B. wie lange der Katalysator in Betrieb war) basierend auf Taktzyklen für den Zugriff des Prozessors 26 bereitzustellen. Der Prozessor 26 kann eine oder mehrere Nachschlagetabellen (LUT) verwenden, die in dem Speicher 28 gespeichert sind, wie zum Beispiel eine Omega-Parameter-LUT 44 und/oder eine NOx-, CO- oder Nachkatalysatoremissions-LUT 46. Die Omega-Parameter-LUT 44 kann einen oder mehrere Katalysatoren umfassen, wie etwa einen Platingruppenmetall(PGM)-, Ceroxid- oder irgendeinen anderen geeigneten Katalysator und einen Omega-Parameter enthalten, der angibt, wie der Katalysator im Laufe der Zeit altert. Somit kann die Omega-Parameter-LUT 44 einen Verschlechterungsfaktor 48 (z.B. Omega_PGM, Omega_Ceroxid usw.) liefern, der zumindest teilweise auf der Basis von einem oder mehreren Betriebsparametern, wie etwa der Zeit (z.B. von dem Taktgeber 42) und/oder einer Art des Katalysators (z.B. PGM, Ceroxid usw.) anzeigt, wie stark sich der Katalysator (z.B. aufgrund von Alterung) verschlechtert hat, da verschiedene Katalysatoren mit unterschiedlichen Raten altern können. Der Prozessor 26 kann den Verschlechterungsfaktor 48 linear und/oder exponentiell anpassen, da die Verschlechterung einiger Arten von Katalysatoren basierend auf der Zeit linear und/oder exponentiell variieren kann. Der Verschlechterungsfaktor 48 kann auch auf der Edelmetallbeladung des Katalysators basieren.
Der Verschlechterungsfaktor 48 kann ferner andere Ursachen von Einbußen bei der Umwandlungsleistung in dem Katalysator, wie z.B. die Strömungsrate, Temperatur und Spezieseingaben, berücksichtigen. Die verschiedenen Sensoren 34, die mit dem System 6 gekoppelt sind, können Betriebsparameter erfassen, die zum Einrichten von Verschlechterungsfaktoren geeignet sein können. Zum Beispiel kann die Temperatur über die Sensoren 34 erfasst werden. Da hohe Temperaturen eine Verringerung der Umwandlungsleistung verursachen können, kann der Prozessor 26 den modellbasierten Schätzer 50 verwenden, um einen Verschlechterungsfaktor 48 zu bestimmen, der die Temperatur berücksichtigt. Zum Beispiel kann das Modell Temperaturen aufweisen, die unterschiedlichen Alterungsraten des Katalysators entsprechen. Als ein weiteres Beispiel kann der modellbasierte Schätzer 50 einen gemessenen Sauerstoffwert (z.B. wie viel Sauerstoff von den erwarteten Mengen des O₂-Speichers 60 fehlt) verwenden, wenn Verschlechterungsfaktoren bestimmt werden. Das Modell kann allgemein für jede Art von Katalysator oder spezifisch für bestimmte Katalysatoren sein. Wie oben erwähnt, kann der Prozessor 26 Veränderungen der Katalysatorumwandlungsleistung berücksichtigen, indem er den Verschlechterungsfaktor 48 linear und/oder exponentiell proportional zu der Edelmetallbeladung verändert.
Die Steuereinrichtung 24 kann ein Modell verwenden, das in dem Speicher gespeichert ist, um die Emissionen bestimmter Spezies (z. B. NOx und NH₃) zu schätzen. Der Prozessor 26 kann eine NOx-, CO- oder Nachkatalysatoremissions-LUT 46 verwenden, um die Verschlechterungsfaktoren 52 zumindest teilweise auf der Basis von Vor- oder Nachkatalysatoremissionswerten zu bestimmen. Das heißt, basierend auf den Mengen verschiedener Emissionen kann der Prozessor 26 einen Verschlechterungsfaktor 52 dafür, wie gut die Leistung des Katalysators ist, bestimmen. Der auf den Emissionen basierende Verschlechterungsfaktor 52 kann dann mit den O2-Speicherdaten verglichen werden. In der in 2 gezeigten Ausführungsform kann die Speziessteuerung 58 den O₂-Speicher-Sollwert bei der gegebenen Sauerstoffspeichersteuerung 60 modifizieren. Alternativ und/oder zusätzlich kann der Sollwert der O₂-Speichersteuerung 60 verwendet werden, um die Speziessteuerung 62 zu modifizieren.
Der Prozessor 26 kann den Anpassungsterm 64 bestimmen, um den Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Befehl 38 zu modifizieren, der dem Verbrennungsmotor zugeführt wird, um den einen oder die mehreren Verschlechterungsfaktoren 48, 52 des Katalysators zu berücksichtigen. Die Steuereinrichtung 24 kann dann das Luft-Kraftstoff-Verhältnis des Motors 12 basierend auf dem Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Befehl 38 regulieren oder einstellen. Zusätzlich und/oder alternativ kann die Steuereinrichtung 24 einen oder mehrere andere Motorbetriebsparameter, wie z.B. die Zündzeitpunkte, steuern. Durch Modifizierung des Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Befehls 38 kann die Steuereinrichtung 24 dem Motor 12 ermöglichen, für eine verlängerte Zeitdauer länger weiter emissionskonform zu bleiben, wenn der Katalysator altert, wobei die verlängerte Zeitdauer länger als eine Zeitdauer ist, als wenn das Luft-Kraftstoff-Verhältnis nicht verändert werden würde. Durch Verlängerung der Dauer des Verbleibens in der Konformität reduziert die Steuereinrichtung 24 Wartungsmaßnahmen und verbessert weiter den Betrieb des Motors. Der Anpassungsterm 64 kann eine lineare oder gewichtete Kombination aus Schätzungen der Sauerstoffspeichersteuerung 60 und/oder Spezieskonzentrationsschätzwerten enthalten. Wie oben erläutert, verwenden die Schätzwerte für die Sauerstoffspeicherung und/oder die Spezieskonzentration Karten (z.B. die LUT 44, 46) mit Verschlechterungsfaktoren, um die Betriebsparameter zu analysieren.
Der Prozessor 26 kann Instruktionen (z.B. einen Code) ausführen, die in dem Speicher 28 gespeichert sind, um den Betrieb des Motors 12 und/oder des Abgasbehandlungssystems 6 gemäß den hierin beschriebenen Prozessen auszuführen. 3 zeigt ein Flussdiagramm einer Ausführungsform eines Prozesses 64, der von einem oder mehreren der Prozessoren 26 der Steuereinrichtung 24 ausgeführt wird. Dieser Prozess 64 kann auf TWC-Katalysatorsysteme angewandt werden. Der Prozess 64 kann beginnen, indem Signale erhalten werden, die die Katalysatorleistung anzeigen (Block 66). Die Katalysatorleistungsanzeichen können über die Sensoren 34, 36 und/oder die Uhr bzw. den Taktgeber 42 erhalten werden. Der Prozess 64 kann dann fortgesetzt werden, indem ein Verschlechterungsfaktor, der anzeigt, wie stark sich der Katalysator verschlechtert hat, basierend auf der Katalysatorleistung bestimmt wird (Block 68). Als Nächstes können einer oder mehrere der Prozessoren 26 einen Anpassungsterm bestimmen, um das Luft-Kraftstoff-Verhältnis des Motors zu modifizieren, um den Verschlechterungsfaktor zu berücksichtigen (Block 70). Dann kann der Prozessor 26 ein Signal erzeugen, das auf dem Anpassungsterm basiert, das das Luft-Kraftstoff-Verhältnis modifiziert. Zum Beispiel kann der Prozessor 26 ein Signal erzeugen, das den Anpassungsterm anzeigt (Block 72). Der Prozessor 26 kann dann das Luft-Kraftstoff-Verhältnis des Verbrennungsmotors auf der Basis des Anpassungsterms modifizieren (Block 74). Durch Modifikation des Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Befehls oder der Oxidationsmittelinjektion basierend auf einem Anpassungsterm, der die Alterung eines Katalysators berücksichtigt, kann die Steuereinrichtung es dem Verbrennungsmotor ermöglichen, bei der Alterung des Katalysators über einen längeren Zeitraum emissionskonform zu bleiben.
Die Systeme und Verfahren können auf Abgasbehandlungssysteme zur selektiven katalytischen Reduktion (SCR) für Magerverbrennungsmotor-Abgasbehandlungssteuerungen angewandt werden. 4 zeigt ein schematisches Diagramm einer Ausführungsform eines SCR-Abgasbehandlungssystems 78, das eine SCR-Katalysatoranordnung 80 für einen Magerverbrennungsmotor 82 verwendet. Ähnlich dem TWC-System, das in Bezug auf 1 beschrieben ist, ist der Magerverbrennungsmotor 82 mit einer Steuereinrichtung (z.B. der Motorsteuereinheit) 84 gekoppelt, die den Betrieb des Motors 82 steuert und überwacht. Die Motorsteuerung 84 enthält eine Verarbeitungsschaltung (z.B. einen Prozessor 86) und eine Speicherschaltung (z.B. einen Speicher 88). Der Prozessor 86 kann (z.B. in dem Speicher 88 gespeicherte) Instruktionen ausführen, um den Betrieb des Motors 82 auszuführen. Der Prozessor 86 der Steuereinrichtung 84 kann ähnlich wie die Steuereinrichtung 24 arbeiten und kann konfiguriert sein, um einen oder mehrere Befehle zur Steuerung des Motors 82, wie z. B. einen Befehl 90 zur Reduktionsmitteleinspritzung (z.B. wasserfreien Ammoniak, wässrigen Ammoniak oder Harnstoff) zu erzeugen, der das Reduktionsmittel steuert, das in den Motor 82 eingespritzt hat.
Das SCR-Abgasbehandlungssystem 78 kann Schadstoffe, wie beispielsweise NOx-Emissionen, aus dem Abgas 92 des Motors 82 umwandeln. Ferner kann das SCR-Abgasbehandlungssystem 78 ein Reduktionsmitteleinspritzsystem 94 umfassen, das ein Reduktionsmittel, wie bspw. NH₃ oder einen Harnstoff, in das Abgas 92 einspritzt und von der SCR-Katalysatoranordnung 80 aufgenommen wird. Der Magerverbrennungsmotor 82 kann ein Abgas 92 mit NOx oder anderen unerwünschten Schadstoffen erzeugen, die bei verschiedenen Temperaturen und Strömungsraten ausgegeben werden. Sensoren 96 sind mit dem Motor 82 gekoppelt oder stromabwärts davon angeordnet und sind konfiguriert, um die Temperatur und die Strömungsraten der verschiedenen Parameter des Abgases 92 zu messen. Zum Beispiel können die Sensoren 96 einen oder mehrere Vor-SCR-Ammoniak(NH3) - Sensoren 98 und/oder einen oder mehrere Vor-SCR-Stickoxid(NOx) - Sensoren 100 aufweisen, die konfiguriert sind, um jeweils die Konzentrationen des Reduktionsmittels und/oder der Schadstoffe in dem Abgas 92 zu messen. Ferner können ein oder mehrere Nach-SCR-NH₃-Sensoren 102 und/oder -NOx-Sensoren 106 stromabwärts der Katalysatoranordnung angeordnet sein, um eine Konzentration oder eine Menge von Schadstoffen und/oder Reduktionsmitteln in dem behandelten Motorabgas 101 zu messen. Noch weiter können ein€ oder mehrere HF-Sonden oder Sensoren 108 in der Katalysatoranordnung 80 angeordnet oder mit dieser gekoppelt sein, um die Reduktionsmittelspeicherung der Katalysatoranordnung 80 zu messen. In bestimmten Ausführungsformen kann die NH3-Speichermessung von den HF-Sonden 108 die Form einer Spannungsmessung annehmen. In bestimmten Ausführungsformen kann der Spannungsmesswert (z. B. unter Verwendung einer LUT) in einen NH₃-Speicherwert, θ, umgewandelt werden,.
Signale von den Sensoren 96, 102, 108 können von einer Reduktionseinspritzsteuerung 112 verwendet werden. Die Reduktionseinspritz-Steuereinrichtung 112 kann einen Prozessor 114 und/oder einen Speicher 116 enthalten. Der Prozessor 114 und der Speicher 116 können verwendet werden, um Instruktionen auszuführen, die die Steuerung des in das Abgas 92 eingespritzten Reduktionsmittels betreffen. Zusätzlich können Signale an die Motorsteuerung 84 für die Motorsteuerung 84 gesendet werden, um Betriebsparameter des Motors basierend auf Reduktionsmittelmessungen zu steuern.
Die Steuereinrichtungen 84 und/oder 112 können die Reduktionsmitteleinspritzung basierend auf der katalytischen Leistung modifizieren, um dem Magerverbrennungsmotor 82 zu ermöglichen, über einen längeren Zeitraum konform zu bleiben. Das heißt, die Steuerungen 84 und/oder 112 ermöglichen es, dass der Motor für einen längeren Zeitraum eine Emissionskonformität einhält, als wenn die Steuerungen 84 und/oder 112 die Reduktionsmitteleinspritzung basierend auf der katalytischen Leistung nicht modifizieren würden. 5 zeigt ein schematisches Diagramm von Funktionsoperationen für die Steuereinrichtungen 84 und/oder 112, um die Reduktionsmitteleinspritzung in das Abgas des Motors 82 basierend auf der katalytischen Leistung anzupassen. Alle oder einige der Schritte der in 5 beschriebenen Funktionsoperationen können durch die Steuereinrichtungen 84 und/oder 112 (z.B. unter Verwendung des Prozessors 86 zum Ausführen von Programmen und zum Zugreifen auf Daten, die in dem Speicher 28 gespeichert sind) ausgeführt werden. Außerdem können einer oder mehrere dieser Schritte gleichzeitig mit anderen Schritten ausgeführt werden.
Ähnlich wie bei dem oben beschriebenen TWC-System können diese Instruktionen in Programmen oder einem Code kodiert sein, die in einem greifbaren nicht-transitorischen computerlesbaren Medium (z.B. einer optischen Platte, einer Festkörpervorrichtung, einem Chip, einer Firmware usw.), wie dem Speicher 88, gespeichert sind. In bestimmten Ausführungsformen kann der Speicher 88 ganz oder teilweise von der Steuereinrichtung 24 entfernbar sein. Der Speicher 88 kann verschiedene Tabellen (z.B. Nachschlagetabellen (LUT)) speichern. Der Speicher 88 kann auch Modelle (z.B. Softwaremodelle, die verschiedene Aspekte des Motors 82, des Abgasbehandlungssystems 78 und/oder jeder ihrer Komponenten repräsentieren und/oder simulieren) speichern. Zum Beispiel kann der Speicher 88 Modelle speichern, die verwendet werden, um zu schätzen, wie Durchflussrate, Temperatur, das Ammoniak oder die Emissionen der Katalysatorleistung entsprechen. Die Modelle können verwendet werden, um geschätzte Werte mit gemessenen Werten zu vergleichen, die die Umwandlungsleistung des Katalysators anzeigen.
Wenn sich Katalysatoren im Laufe der Zeit verschlechtern, können die Katalysatoren in der SCR-Katalysatoranordnung 80 die Schadstoffe nicht so effizient umwandeln und/oder Schadstoffe nicht hinreichend reduzieren, damit der Motor 82 die Vorschriften einhalten und/oder die Wartung minimiert werden kann. Das heißt, die Umwandlungsleistung kann sich verschlechtern, wenn die Anzahl aktiver Stellen, an denen die Reaktionen stattfinden, abnimmt. Der Verlust von aktiven Stellen (d.h. der Verlust der Umwandlungsleistung) kann aufgrund von Alterung, Strömungsrate, Temperatur und/oder Spezieseingaben auftreten.
Die Steuereinrichtungen 84 und/oder 112 können einen oder mehrere Motorbetriebsparameter (z.B. tatsächliche Betriebsparameter, die von den Sensoren 96, 102, 108 gemessen werden, und/oder geschätzten Betriebsparametern), wie etwa die gemessenen NH₃- und/oder NOx-Konzentrationen (wie z.B. von den NH₃-Sensoren 98, 104 und/oder den NOx-Sensoren 100, 106 erhalten) stromaufwärts und stromabwärts der Katalysatoranordnung 80 verwenden.
Die Steuereinrichtungen 84 und/oder 112 können die Signale von den Sensoren 96, 102, 108 verwenden, um einen Verschlechterungsfaktor 122, der die Verschlechterung (z.B. aufgrund von Alterung) des Katalysators anzeigt, basierend auf einem oder mehreren Betriebsparametern der katalytischen Leistung, wie bspw. einer Art des Katalysators, zu bestimmen, da verschiedene Katalysatoren mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten altern können. Alternativ und/oder zusätzlich können die Prozessoren 86 und/oder 114 Signale von einer Uhr bzw. einem Taktgeber 120 empfangen, die verwendet werden können, um die Verschlechterung des Katalysators abzuschätzen. Zum Beispiel können die Prozessoren 86 und/oder 114 eine oder mehrere LUTs 124, 126 mit Zeiten von der Uhr bzw. dem Taktgeber 120 (z.B. basierend auf Taktzyklen des Prozessors 86) verwenden, die mit der Alterung des Katalysators in Beziehung stehen, um den Verschlechterungsfaktor 122 zu bestimmen. Wenn die durch die Uhr bzw. den Taktgeber 120 gemessene Zeit fortschreitet, kann die LUT eine zunehmende Verschlechterung des Katalysators liefern. Die Prozessoren 86 und/oder 114 können den Verschlechterungsfaktor 122 linear und/oder exponentiell anpassen, da die Verschlechterung einiger Arten von Katalysatoren basierend auf der Zeit linear und/oder exponentiell variieren kann.
Der Verschlechterungsfaktor 122 kann ferner andere Ursachen für Einbußen an Umwandlungsleistung in dem Katalysator berücksichtigen und von einem modellbasierten Schätzer 128 verwendet werden, um ein NH₃-Speichersteuerungs-Schätzsignal 132 zu bestimmen. Die Steuereinrichtung 84 kann die Betriebsparameter und/oder den Verschlechterungsfaktor 122 in den modellbasierten Schätzer 128 (z.B. ein softwarebasiertes Modell) eingeben, um eine Schätzung des Zustands der NH₃-Speichersteuerung 140 der Katalysatoranordnung 80 und/oder Schätzungen von Emissionssteuerungen 148 für Emissionen (z.B. NOx), die die Katalysatoranordnung 80 verlassen, zu generieren. Zum Beispiel kann die gemessene NH₃-Konzentration stromaufwärts und stromabwärts der Katalysatoranordnung 80 in dem Modell verwendet werden, um die geschätzte NH₃-Speichersteuerung 140 der Katalysatoranordnung 80 und/oder die geschätzten NH₃-Emissionen, die die Katalysatoranordnung 80 verlassen, zu generieren. In anderen Ausführungsformen kann die gemessene NOx-Konzentration stromaufwärts und stromabwärts der Katalysatoranordnung 80 in dem Modell verwendet werden, um die geschätzte Emissionssteuerung für die Katalysatoranordnung 80 zu generieren. Die Steuereinrichtung 84 kann einen NH3-Speicher-Schätzwert mit einem NH3-Speicher-Messwert (z.B. basierend auf einer Rückmeldung von den HF-Sonden 108) für die Katalysatoranordnung 80 vergleichen. Zum Beispiel kann der modellbasierte Schätzer 128 ein Schätzsignal 132 bestimmen, das eine Alterung des Katalysators (z.B. über den Verschlechterungsfaktor 122 von der LUT 124 und/oder der LUT 126), eine Temperatur, Durchflussrate und/oder Spezieseingaben berücksichtigt. Wie oben in Bezug auf die TWC-Katalysatoranordnung erläutert, kann das Modell 128 Temperaturen aufweisen, die unterschiedlichen Alterungsraten des Katalysators entsprechen.
Um der Alterung des Katalysators Rechnung zu tragen, kann die Uhr bzw. der Taktgeber 120 verwendet werden, um eine Zeitmenge (z.B. wie lange der Katalysator in Betrieb war) basierend auf Taktzyklen für den Zugriff des Prozessors 86 und/oder 114 zu liefern. Der Prozessor 86 und/oder 114 kann die LUT 124 und/oder die LUT 126 verwenden, die in dem Speicher 88 und/oder 116 gespeichert sind, wie zum Beispiel eine Omega-Parameter-LUT 124 und/oder ein NH₃-, NOx- und/oder Nachkatalysator-Emissions-LUT 126. Die Omega-Parameter-LUT 124 kann einen Verschlechterungsfaktor 122 (z.B. Omega_Vanadium, Omega_Zeolith usw.), der anzeigt, wie stark sich der Katalysator (z.B. aufgrund von Alterung) verschlechtert hat, zumindest teilweise auf Basis eines oder mehrerer Betriebsparameter, wie der Zeit (z.B. von der Uhr 120) und/oder einer Art des Katalysators (z.B. Vanadium, Zeolith usw.), liefern, da verschiedene Katalysatoren mit unterschiedlichen Raten altern können. Mit anderen Worten, der Prozessor 86 und/oder 114 können die LUT 124 und/oder die Nach-Katalysator-Emissions-LUT 126 verwenden, um Omega-Werte basierend auf der Zeit und/oder einem Typ der katalytischen Komponenten zu liefern. Zum Beispiel können die Omega-Werte mit der Dichte aktiver Stellen von Vanadium, Zeolithen und/oder Edelmetallen zugeordnet sein. Da beispielsweise Vanadium oft nicht so hohen Temperaturen wie Zeolith standhält, kann der Prozessor 86 und/oder 114 bestimmen, dass Vanadium-Omega-Werte bei höheren Temperaturen als optimale Temperaturen für Vanadium über eine ähnliche Zeitdauer schneller ansteigen als Zeolith-Omega-Werte. Ferner kann der Prozessor 86 und/oder 114 den Verschlechterungsfaktor 122 linear und/oder exponentiell anpassen, da die Verschlechterung einiger Arten von Katalysatoren basierend auf der Zeit linear und/oder exponentiell variieren kann. Der Verschlechterungsfaktor 122 kann auch auf der Edelmetallbeladung des Katalysators basieren.
Ein ähnlicher Prozess kann durch den Prozessor 86 und/oder 114 auf der Basis von Nach-Katalysator-NH₃- und/oder -NOx-Emissionen durchgeführt werden. Zum Beispiel kann der Prozessor 86 und/oder 114 den Verschlechterungsfaktor 122, der anzeigt, wie stark sich der Katalysator verschlechtert hat, basierend auf NH₃-, NOx- und/oder anderen Nachkatalysatoremissionen bestimmen. Die LUT 126 kann unterschiedliche Verschlechterungsraten enthalten, die auf den detektierten NH₃- und/oder NOx-Mengen basieren. Ferner können die Verschlechterungsraten in Abhängigkeit von der Art der Nachkatalysatoremissionen ähnlich den oben beschriebenen Katalysatortypen variieren.
Der Prozessor 86 kann den NH₃-Speicher 140 der Katalysatoranordnung 80 basierend auf dem Schätzsignal 132 anpassen, um die Verschlechterung des Katalysators zu berücksichtigen. Die geschätzten Variablen werden dann verwendet, um einen Anpassungsterm 142 hinzuzufügen, um den Reduktionsmitteleinspritzbefehl 90 (z. B. einen Harnstoffeinspritzbefehl, NH₃-Einspritzbefehl usw.) des Verbrennungsmotors 82 zumindest teilweise auf der Basis der Umwandlungsleistung zu modifizieren.
Wie in 5 veranschaulicht, kann die Uhr bzw. der Taktgeber 120 mit Vor-SCR-NH₃ und/oder -NOx, Nach-Katalysator-NH₃ und/oder -NOx und mit beiden verwendet werden. Das heißt, der Verschlechterungsfaktor 122 kann anhand einer Vor-SCR-LUT 124, einer Nach-Katalysator-LUT 126 oder beider erzeugt werden. In 5 berücksichtigt das Schätzsignal 132 den Verschlechterungsfaktor 122 unter Verwendung sowohl der Werte vor der SCR (z.B. Referenznummer 144) als auch nach dem Katalysator (z.B. Referenznummer 146). Ferner können die Nach-Katalysator-Emissionssteuerungen 148 auch den Verschlechterungsfaktor 122 berücksichtigen, und der Reduktionsmitteleinspritzbefehl 90 kann zumindest teilweise auf den Anpassungstermen 142 basieren (z.B. auf einer linearen oder gewichteten Kombination aus dem einen oder den mehreren Anpassungstermen 142).
Der Prozessor 86 und/oder 114 kann Instruktionen (z.B. einen Code) ausführen, die in dem Speicher 88 und/oder 116 gespeichert sind, um den Betrieb des Abgasbehandlungssystems 78 gemäß den hierin beschriebenen Prozessen auszuführen. 6 zeigt ein Flussdiagramm einer Ausführungsform eines Prozesses 160, der von einem oder mehreren der Prozessoren 86 und/oder 114 der Motorsteuerung 84 und/oder der Reduktionsmitteleinspritzsteuerung 112 durchgeführt wird. Dieser Prozess 160 kann auf SCR-Katalysatoren für Magerverbrennungsmotoren angewandt werden. Der Prozess 160 kann damit beginnen, dass der Prozessor 86 Signale erhält, die die Katalysatorleistung anzeigen (Block 162). Katalysatorleistungsanzeichen können über die Sensoren 96 und/oder die Uhr bzw. den Taktgeber 120 erhalten werden. Der Prozess 160 kann dann fortfahren, indem er einen Verschlechterungsfaktor, der anzeigt, wie stark sich der Katalysator verschlechtert hat, basierend auf der Katalysatorleistung bestimmt (Block 164). Als Nächstes können einer oder mehrere der Prozessoren 86 und/oder 114 einen Anpassungsterm bestimmen, um einen Reduktionsmitteleinspritzbefehl für den Motor 82 zu modifizieren, um eine Verschlechterung des Katalysators zu berücksichtigen (Block 166). Dann kann der Prozessor 86 und/oder 114 ein Signal erzeugen, das auf dem Anpassungsterm basiert, das den Reduktionsmitteleinspritzbefehl modifiziert. Zum Beispiel kann der Prozessor 86 und/oder 114 ein Signal erzeugen, das den Reduktionsmitteleinspritzbefehl anzeigt (Block 166). Der Prozessor 86 und/oder 114 kann dann die Einspritzung eines Reduktionsmittels basierend auf dem Reduktionsmitteleinspritzbefehl modifizieren (Block 170). Durch Modifikation der Reduktionsmitteleinspritzung basierend auf einem Anpassungsterm, der die Alterung eines Katalysators berücksichtigt, kann die Steuerung dem Verbrennungsmotor 82 ermöglichen, über einen längeren Zeitraum in der Emissionskonformität zu bleiben, wenn der Katalysator altert.
Technische Effekte der vorliegenden Ausführungsformen betreffen die Steuerung eines Luft/Kraftstoff-Verhältnisses oder einer Reduktionsmitteleinspritzung eines Motors. In bestimmten Ausführungsformen kann der Motor einen oder mehrere Betriebsparameter enthalten, die verwendet werden, um die Katalysatorleistung anzuzeigen. Eine Steuereinrichtung kann die Betriebsparameter empfangen, die verwendet werden können, um einen Verschlechterungsfaktor des Katalysators zu bestimmen. In einer Ausführungsform zeigt der Verschlechterungsfaktor eine Alterung des Katalysators an. Die Steuereinrichtung kann einen Anpassungsterm bestimmen, um ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis oder eine Reduktionsmitteleinspritzung zu modifizieren, um die Alterung des Katalysators zu berücksichtigen. Durch Veränderung des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses oder der Reduktionsmitteleinspritzung kann der Motor für eine längere Dauer emissionskonform bleiben, und die Lebensdauer des Motors kann verbessert werden.
Diese schriftliche Beschreibung verwendet Beispiele, um den Gegenstand, einschließlich der besten Ausführungsart, zu offenbaren und um es auch jedem Fachmann zu ermöglichen, den Gegenstand auszuführen, einschließlich der Herstellung und Verwendung irgendwelcher Vorrichtungen oder Systeme und der Durchführung von darin enthaltenen Verfahren. Der patentierbare Schutzumfang des Gegenstands ist durch die Ansprüche definiert und kann weitere Beispiele einschließen, die dem Fachmann auf dem Gebiet einfallen. Solche weitere Beispiele sollen innerhalb des Schutzumfangs der Ansprüche liegen, wenn sie strukturelle Elemente aufweisen, die sich nicht von dem Wortsinn der Ansprüche unterscheiden, oder wenn sie äquivalente strukturelle Elemente mit unwesentlichen Unterschieden gegenüber dem Wortsinn der Ansprüche enthalten.

Claims

System, das aufweist: ein Abgasbehandlungssystem, das konfiguriert ist, um Emissionen von einem Verbrennungsmotor über einen Katalysator zu behandeln; und eine Steuereinrichtung, die eingerichtet ist, um: einen Betriebsparameter, der eine Katalysatorleistung anzeigt, zu erhalten; einen Verschlechterungsfaktor, der eine Verschlechterung des Katalysators anzeigt, basierend wenigstens zum Teil auf dem Betriebsparameter zu bestimmen; einen Anpassungsterm, der eingerichtet ist, um einen Reduktionsmitteleinspritzbefehl für den Verbrennungsmotor zu modifizieren, zu bestimmen, um den Verschlechterungsfaktor des Katalysators zu berücksichtigen; und ein Signal zu erzeugen, das den Anpassungsterm anzeigt.
System nach Anspruch 1, wobei der Anpassungsterm eine lineare oder gewichtete Kombination von NH₃-Speicherschätzungen, Spezieskonzentrationsschätzungen oder eine beliebige Kombination von diesen aufweist.
System nach Anspruch 2, wobei die Steuereinrichtung eine Karte von Verschlechterungsfaktoren verwendet, um den Betriebsparameter auf der Basis der NH₃-Speicherschätzungen, der Spezieskonzentrationsschätzungen oder einer beliebigen Kombination von diesen zu analysieren.
System nach Anspruch 1, wobei die Steuereinrichtung eingerichtet ist, um den Reduktionsmitteleinspritzbefehl zu modifizieren, um dem Verbrennungsmotor zu ermöglichen, für eine längere Zeitdauer, während der Katalysator altert, emissionskonform zu sein.
System nach Anspruch 1, wobei das Abgasbehandlungssystem eine selektive katalytische Reduktions(SCR)-Anordnung aufweist.
System nach Anspruch 1, wobei der Betriebsparameter eine Angabe der Zeitdauer umfasst, die dem entspricht, wie lange der Katalysator in Betrieb gewesen ist.
System nach Anspruch 1, das den Verbrennungsmotor aufweist, wobei der Verbrennungsmotor eine Magerverbrennungsmotor aufweist, der durch die Steuereinrichtung gesteuert ist, und wobei die Steuereinrichtung eine Eispritzung eines Reduktionsmittels basierend auf dem Reduktionsmitteleinspritzbefehl regelt oder einstellt.
Elektronische Steuereinheit, die aufweist: einen Prozessor, der mit einem Speicher betriebsmäßig gekoppelt ist, wobei der Prozessor programmiert ist, um Instruktionen in dem Speicher auszuführen, um: einen Betriebsparameter zu erhalten, der anzeigt, wie gut ein Katalysator bei der Behandlung von Emissionen von einem Verbrennungsmotor arbeitet; einen Verschlechterungsfaktor, der anzeigt, wie stark sich der Katalysator verschlechtert hat, basierend wenigstens zum Teil auf dem Betriebsparameter zu bestimmen; einen Anpassungsterm, der eingerichtet ist, um einen Reduktionsmitteleinspritzbefehl für den Verbrennungsmotor zu modifizieren, zu bestimmen, um den Verschlechterungsfaktor des Katalysators zu berücksichtigen; und ein Signal zu generieren, das den Anpassungsterm anzeigt.
Elektronische Steuereinheit nach Anspruch 8, wobei der Prozessor konfiguriert ist, um eine Nachschlagetabelle zu verwenden, die Omega-Werte basierend auf der Zeit und einem Typ des Katalysators liefert, wobei die Omega-Werte den Verschlechterungsfaktor des Katalysators anzeigen.
Elektronische Steuereinheit nach Anspruch 9, wobei die Omega-Werte einer Dichte aktiver Stellen von Vanadium, Zeolithen oder einer beliebigen Kombination von diesen in einem SCR-Katalysator zugeordnet sind.
Elektronische Steuereinheit nach Anspruch 9, wobei der Anpassungsterm unter Verwendung einer Nachschlagetabelle, um eine Angabe des Verschlechterungsfaktors des Katalysators zu liefern, bestimmt wird.
Elektronische Steuereinheit nach Anspruch 8, wobei der Verschlechterungsfaktor des Katalysators basierend auf der Zeit linear oder exponentiell angepasst wird.
Elektronische Steuereinheit nach Anspruch 8, wobei der Anpassungsterm wenigstens zum Teil auf einem modellbasierten Schätzer basiert, der einen NH₃-Messwert verwendet.
Elektronische Steuereinheit nach Anspruch 8, wobei der Anpassungsterm wenigstens zum Teil auf einer Flussrate, Temperatur, Spezieseingaben oder einer Kombination davon basiert.
Ein oder mehrere nicht-transitorische computerlesbare Medien, die eine oder mehrere prozessorausführbare Routinen kodieren, wobei die eine oder mehreren Routinen, wenn sie durch einen Prozessor einer Steuereinrichtung ausgeführt werden, das Ausführen von Handlungen bewirken, die aufweisen: Erhalten eines Betriebsparameters, der eine Umwandlungsleistung eines zur Behandlung von Emissionen von einem Verbrennungsmotor verwendeten Katalysators angibt; Bestimmen eines Verschlechterungsfaktors, der anzeigt, wie stark sich der Katalysator verschlechtert hat, basierend wenigstens zum Teil auf dem Betriebsparameter; Bestimmen eines Anpassungsterms, der eingerichtet ist, um einen Reduktionsmitteleinspritzbefehl für den Verbrennungsmotor zu modifizieren, um den Verschlechterungsfaktor des Katalysators zu berücksichtigen; und Erzeugen eines Signals, das den Anpassungsterm anzeigt.
Nicht-transitorisches computerlesbares Medium nach Anspruch 15, wobei der Verschlechterungsfaktor des Katalysators basierend auf der Zeit linear oder exponentiell angepasst wird.
Nicht-transitorisches computerlesbares Medium nach Anspruch 16, wobei der Prozessor der Steuereinrichtung bewirkt, dass Handlungen ausgeführt werden, zu denen ein Bestimmen des Anpassungsterms basierend auf NH₃-Schätzungen, Spezieskonzentrationsschätzungen oder einer beliebigen Kombination von diesen gehört.
Nicht-transitorisches computerlesbares Medium nach Anspruch 15, wobei das Bestimmen des Anpassungsterms ein Verwenden einer Nachschlagetabelle mit einer Karte von Verschlechterungsfaktoren für Nach-Katalysator-Emissionen aufweist.
Nicht-transitorisches computerlesbares Medium nach Anspruch 18, wobei die Nach-Katalysator-Emissionen NOx, NH₃ oder eine beliebige Kombination von diesen aufweisen.
Nicht-transitorisches computerlesbares Medium nach Anspruch 15, wobei das Alter des Katalysators basierend auf Taktzyklen bestimmt wird.