DE112016006121T5

DE112016006121T5 - Reduktionsmittelverteilung für Mehrfachdosierungsarchitekturen

Info

Publication number: DE112016006121T5
Application number: DE112016006121.8T
Authority: DE
Inventors: Royce V. Koshy; Shireen Faizi; Jeremy D. Harris; Aditya Hegde
Original assignee: Cummins Emission Solutions Inc
Current assignee: Cummins Emission Solutions Inc
Priority date: 2015-12-31
Filing date: 2016-12-16
Publication date: 2018-09-13
Anticipated expiration: 2036-12-17
Also published as: CN108430608B; US9903247B2; CN108430608A; WO2017116758A1; US20170191393A1; DE112016006121B4

Abstract

Ein System zum Verteilen von Reduktionsmitteldosiermengen in Mehrfachdosiererarchitekturen schließt einen Motor, ein Nachbehandlungssystem in Fluidverbindung mit dem Motor und eine Steuerung ein. Das Nachbehandlungssystem schließt einen ersten Dosierer, der dazu konfiguriert ist, Reduktionsmittel in ein erstes Zersetzungsreaktionsglied zu dosieren, und einen zweiten Dosierer, der dazu konfiguriert ist, Reduktionsmittel in ein zweites Zersetzungsreaktionsglied zu dosieren, ein. Die Steuerung empfängt Motorbetriebszustände und bestimmt eine Gesamtreduktionsmittelmenge basierend auf den Motorbetriebszuständen. Die Steuerung verteilt außerdem die Gesamtreduktionsmittelmenge in eine erste verteilte Reduktionsmittelmenge basierend auf einer ersten maximalen Reduktionsmitteldosiermenge für den ersten Dosierer und eine zweite verteilte Reduktionsmittelmenge basierend auf einer zweiten maximalen Reduktionsmitteldosiermenge für den zweiten Dosierer. Die Steuerung gibt einen ersten verteilten Reduktionsmitteldosierbefehl zu dem ersten Dosierer und einen zweiten verteilten Reduktionsmitteldosierbefehl zu dem zweiten Dosierer aus.

Description

QUERVERWEISE AUF VERWANDTE ANMELDUNGEN
Die vorliegende Anmeldung beansprucht den Prioritätsvorteil der US-Patentanmeldung Nr. 14/985,736 , eingereicht am 31. Dezember 2015, deren Inhalt durch Bezugnahme in seiner Gesamtheit hierin aufgenommen wird.
TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Anmeldung behandelt allgemein das Gebiet von Nachbehandlungssystemen für Verbrennungsmotoren.
HINTERGRUND
Für Verbrennungsmotoren, wie beispielsweise Dieselmotoren, können Stickoxid-Verbindungen (NO_x-Verbindungen) in das Abgas abgegeben werden. Zum Reduzieren von NO_x-Emissionen kann ein selektives katalytisches Reduktionsverfahren (engl. selective catalytic reduction, SCR) eingesetzt werden, um die NO_x-Verbindungen in neutrale Verbindungen wie zweiatomigen Stickstoff, Wasser oder Kohlendioxid mit Hilfe eines Katalysators und eines Reduktionsmittels umzuwandeln. Der Katalysator kann in einem Katalysatorreaktionsrohr eines Abgassystems, beispielsweise desjenigen eines Fahrzeugs oder einer Energieerzeugungseinheit, eingeschlossen sein. Ein Reduktionsmittel, wie wasserfreies Ammoniak, wässrige Ammoniaklösung oder Harnstoff, wird üblicherweise vor dem Katalysatorreaktionsrohr in den Abgasstrom eingebracht. Um das Reduktionsmittel für den SCR-Prozess in den Abgasstrom einzubringen, kann ein SCR-System das Reduktionsmittel durch einen Dosierer, der das Reduktionsmittel dem Katalysatorreaktionsrohr vorgelagert in ein Abgasrohr des Abgassystems verdampft oder sprüht, dosieren oder anderweitig einbringen. Das SCR-System kann einen oder mehrere Sensoren einschließen, um die Bedingungen innerhalb des Abgassystems zu überwachen.
KURZDARSTELLUNG
Hierin beschriebene Implementierungen betreffen ein Verteilen von Reduktionsmitteldosiermengen für mehrere Dosierer basierend auf maximalen Reduktionsmitteldosiermengen, um die Wahrscheinlichkeit einer Reduktionsmittelbeaufschlagung und Ablagerungsbildung zu verringern.
Eine Implementierung betrifft ein System, das einen Motor, ein Nachbehandlungssystem in Fluidverbindung mit dem Motor und eine Steuerung einschließt. Das Nachbehandlungssystem schließt ein erstes Zersetzungsreaktionsglied, einen ersten Dosierer, ein zweites Zersetzungsreaktionsglied und einen zweiten Dosierer ein. Der erste Dosierer ist dazu konfiguriert, Reduktionsmittel in das erste Zersetzungsreaktionsglied zu dosieren, und der zweite Dosierer ist dazu konfiguriert, Reduktionsmittel in das zweite Zersetzungsreaktionsglied zu dosieren. Die Steuerung ist dazu konfiguriert, Motorbetriebszustände für den Motor zu empfangen und eine Gesamtreduktionsmittelmenge basierend auf den Motorbetriebszuständen zu bestimmen. Die Steuerung ist ferner dazu konfiguriert, die Gesamtreduktionsmittelmenge in eine erste verteilte Reduktionsmittelmenge basierend auf einer ersten maximalen Reduktionsmitteldosiermenge für den ersten Dosierer und eine zweite verteilte Reduktionsmittelmenge basierend auf einer zweiten maximalen Reduktionsmitteldosiermenge für den zweiten Dosierer zu verteilen. Die Steuerung ist außerdem dazu konfiguriert, einen ersten verteilten Reduktionsmitteldosierbefehl zu dem ersten Dosierer basierend auf der ersten verteilten Reduktionsmittelmenge und einen zweiten verteilten Reduktionsmitteldosierbefehl zu dem zweiten Dosierer basierend auf der zweiten verteilten Reduktionsmittelmenge auszugeben.
In einigen Implementierungen basieren die erste maximale Reduktionsmitteldosiermenge und die zweite maximale Reduktionsmitteldosiermenge auf einer Temperatur eines Abgases und/oder einer Abgasstromrate. In einigen Implementierungen schließt das Verteilen der Gesamtreduktionsmittelmenge in ein erstes verteiltes Reduktionsmittel und eine zweite verteilte Reduktionsmittelmenge ein Berechnen einer Überschussmenge an Reduktionsmittel für den zweiten Dosierer basierend auf der zweiten maximalen Reduktionsmitteldosiermenge und ein Berechnen einer Querkompensationsmenge für den ersten Dosierer basierend auf der berechneten Überschussmenge ein. Das Verteilen der Gesamtreduktionsmittelmenge in ein erstes verteiltes Reduktionsmittel und eine zweite verteilte Reduktionsmittelmenge kann ferner ein Teilen des Gesamtreduktionsmittels in eine erste anfängliche Dosiermenge für den ersten Dosierer und eine zweite anfängliche Dosiermenge für den zweiten Dosierer einschließen, und die Querkompensationsmenge für den ersten Dosierer basiert auf der berechneten Überschussmenge und der ersten anfänglichen Dosiermenge. In einigen Implementierungen basieren die erste maximale Reduktionsmitteldosiermenge und die zweite maximale Reduktionsmitteldosiermenge und/oder die Gesamtreduktionsmittelmenge auf einer Verweistabelle.
Eine andere Implementierung betrifft ein Verfahren zum Verteilen von Reduktionsmitteldosiermengen für Mehrfachdosierungsarchitekturen. Das Verfahren schließt ein Empfangen von Motorbetriebszuständen für einen Motor und ein Bestimmen einer Gesamtreduktionsmittelmenge basierend auf den Motorbetriebszuständen ein. Das Verfahren schließt ein Verteilen der Gesamtreduktionsmittelmenge in eine erste verteilte Reduktionsmittelmenge basierend auf einer ersten maximalen Reduktionsmitteldosiermenge für einen ersten Dosierer und eine zweite verteilte Reduktionsmittelmenge basierend auf einer zweiten maximalen Reduktionsmitteldosiermenge für einen zweiten Dosierer ein. Der erste Dosierer ist dazu konfiguriert, Reduktionsmittel in ein erstes Zersetzungsreaktionsglied zu dosieren, und der zweite Dosierer ist dazu konfiguriert, Reduktionsmittel in ein zweites Zersetzungsreaktionsglied zu dosieren. Das Verfahren schließt ferner ein Ausgeben eines ersten verteilten Reduktionsmitteldosierbefehls zu dem ersten Dosierer basierend auf der ersten verteilten Reduktionsmittelmenge und eines zweiten verteilten Reduktionsmitteldosierbefehls zu dem zweiten Dosierer basierend auf der zweiten verteilten Reduktionsmittelmenge ein.
In einigen Implementierungen basieren die erste maximale Reduktionsmitteldosiermenge und die zweite maximale Reduktionsmitteldosiermenge auf einer Temperatur eines Abgases und/oder einer Abgasstromrate. In einigen Implementierungen schließt das Verteilen der Gesamtreduktionsmittelmenge in ein erstes verteiltes Reduktionsmittel und eine zweite verteilte Reduktionsmittelmenge ein Berechnen einer Überschussmenge an Reduktionsmittel für den zweiten Dosierer basierend auf der zweiten maximalen Reduktionsmitteldosiermenge und ein Berechnen einer Querkompensationsmenge für den ersten Dosierer basierend auf der berechneten Überschussmenge ein. Das Verteilen der Gesamtreduktionsmittelmenge in ein erstes verteiltes Reduktionsmittel und eine zweite verteilte Reduktionsmittelmenge kann ferner ein Teilen des Gesamtreduktionsmittels in eine erste anfängliche Dosiermenge für den ersten Dosierer und eine zweite anfängliche Dosiermenge für den zweiten Dosierer einschließen, und die Querkompensationsmenge für den ersten Dosierer basiert auf der berechneten Überschussmenge und der ersten anfänglichen Dosiermenge. In einigen Implementierungen basieren die erste maximale Reduktionsmitteldosiermenge und die zweite maximale Reduktionsmitteldosiermenge und/oder die Gesamtreduktionsmittelmenge auf einer Verweistabelle.
Noch eine weitere Implementierung betrifft eine Einrichtung, die eine Steuerung einschließt. Die Steuerung schließt eine Dosierbefehlsschaltung und eine Verteilungsschaltung ein. Die Dosierbefehlsschaltung ist dazu konfiguriert, eine Gesamtreduktionsmittelmenge basierend auf Motorbetriebszuständen eines Motors zu bestimmen. Die Verteilungsschaltung ist dazu konfiguriert, die Gesamtreduktionsmittelmenge in eine erste verteilte Reduktionsmittelmenge basierend auf einer ersten maximalen Reduktionsmitteldosiermenge für den ersten Dosierer und eine zweite verteilte Reduktionsmittelmenge basierend auf einer zweiten maximalen Reduktionsmitteldosiermenge für den zweiten Dosierer zu verteilen. Der erste Dosierer ist dazu konfiguriert, Reduktionsmittel in ein erstes Zersetzungsreaktionsglied zu dosieren, und der zweite Dosierer ist dazu konfiguriert, Reduktionsmittel in ein zweites Zersetzungsreaktionsglied zu dosieren. Die Verteilungsschaltung ist ferner dazu konfiguriert, einen ersten verteilten Reduktionsmitteldosierbefehl zu einem ersten Dosierer basierend auf der ersten verteilten Reduktionsmittelmenge und einen zweiten verteilten Reduktionsmitteldosierbefehl zu dem zweiten Dosierer basierend auf der zweiten verteilten Reduktionsmittelmenge auszugeben.
In einigen Implementierungen basieren die erste maximale Reduktionsmitteldosiermenge und die zweite maximale Reduktionsmitteldosiermenge auf einer Temperatur eines Abgases und einer Abgasstromrate. In einigen Implementierungen schließt die Steuerung ferner eine Dosiermengendatenstruktur ein, die die erste maximale Reduktionsmitteldosiermenge und die zweite maximale Reduktionsmitteldosiermenge speichert. In einigen Implementierungen schließt das Verteilen der Gesamtreduktionsmittelmenge in ein erstes verteiltes Reduktionsmittel und eine zweite verteilte Reduktionsmittelmenge ein Berechnen einer Überschussmenge an Reduktionsmittel für den zweiten Dosierer basierend auf der zweiten maximalen Reduktionsmitteldosiermenge und ein Berechnen einer Querkompensationsmenge für den ersten Dosierer basierend auf der berechneten Überschussmenge ein. Das Verteilen der Gesamtreduktionsmittelmenge in ein erstes verteiltes Reduktionsmittel und eine zweite verteilte Reduktionsmittelmenge kann ferner ein Teilen des Gesamtreduktionsmittels in eine erste anfängliche Dosiermenge für den ersten Dosierer und eine zweite anfängliche Dosiermenge für den zweiten Dosierer einschließen, und die Querkompensationsmenge für den ersten Dosierer basiert auf der berechneten Überschussmenge und der ersten anfänglichen Dosiermenge. In einigen Implementierungen basieren die erste maximale Reduktionsmitteldosiermenge und die zweite maximale Reduktionsmitteldosiermenge und/oder die Gesamtreduktionsmittelmenge auf einer Verweistabelle.
Figurenliste
Die Details einer oder mehrerer Implementierungen werden in den begleitenden Zeichnungen und der nachstehenden Beschreibung dargelegt. Weitere Merkmale, Aspekte und Vorteile der Offenbarung werden anhand der Beschreibung, der Zeichnungen und der Ansprüche ersichtlich, für die gilt:

1 ist ein schematisches Schaubild eines beispielhaften selektiven katalytischen Reduktionssystems mit einem beispielhaften Reduktionsmittelzufuhrsystem für eine Abgasanlage;
2 ist eine perspektivische Ansicht eines primären Zersetzungsreaktionsrohrs und eines sekundären Zersetzungsreaktionsrohrs eines selektiven katalytischen Reduktionssystems zum Dosieren und Zersetzen von Reduktionsmittel;
3 ist ein Diagramm von grafischen Verteilungen von Temperatur gegenüber einer Wandposition während des Betriebs ohne Dosieren und während eines Dosierens;
4 ist ein Blockdiagramm einer Steuerung für ein selektives katalytisches Reduktionssystem, das eine Dosierbefehlsschaltung und eine Verteilungsschaltung einschließt;
5 ist ein Steuerdiagramm zum Verteilen einer angewiesenen Dosiermenge zu einem ersten Dosierer und einem zweiten Dosierer; und
6 ist ein Prozessdiagramm zum Verteilen einer angewiesenen Dosiermenge zu einem ersten Dosierer und einem zweiten Dosierer.

Es ist anzumerken, dass es sich bei manchen oder allen der Figuren um schematische Darstellungen zu Zwecken der Veranschaulichung handelt. Die Figuren werden zum Zweck der Veranschaulichung einer oder mehrerer Implementierungen mit dem expliziten Verständnis bereitgestellt, dass sie nicht verwendet werden, um den Umfang oder die Bedeutung der Ansprüche zu beschränken.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
Es folgen detailliertere Beschreibungen von verschiedenen Konzepten in Bezug auf Verfahren, Einrichtungen und Systeme zum Verteilen einer angewiesenen Dosiermenge zwischen einem oder mehreren Dosierern und Implementierungen von diesen. Die verschiedenen, vorstehend vorgestellten und nachstehend ausführlich beschriebenen Konzepte können auf eine von zahlreichen Weisen implementiert werden, da die beschriebenen Konzepte nicht auf eine bestimmte Art und Weise der Implementierung beschränkt sind. Beispiele für spezielle Implementierungen und Anwendungen werden hauptsächlich zu Zwecken der Veranschaulichung bereitgestellt.
Übersicht
Ein selektiver katalytischer Reduktionsprozess verwendet ein Dieselabgasfluid oder ein Reduktionsmittel, um NO_x-Emissionen zu verringern. In diesem Prozess treten verdampftes Reduktionsmittel und heiße Abgase in einen Katalysator ein, der sich in einem Abgassystem befindet. Unter bestimmten Abgasbedingungen zersetzt sich Harnstoff in gasförmiges Ammoniak, aber ein Teil des Harnstoffs zersetzt sich möglicherweise nicht vollständig, was dazu führen kann, dass feste Nebenprodukte, wie Harnstoffablagerungen, in dem Abgassystem gebildet werden. In bestimmten Implementierungen weist das Zersetzungsreaktionsrohr eine ausreichende wirksame Länge auf, um die Wahrscheinlichkeit einer Harnstoffablagerungsbildung wesentlich zu verringern. Abhängig von der Ausführung des Zersetzungsreaktionsrohrs können jedoch bestimmte dosierte Reduktionsmittel Wände des Zersetzungsreaktionsrohrs beaufschlagen, wodurch eine örtlich begrenzte Kühlung erzeugt wird, die die Ablagerungsbildung erhöhen kann.
In einigen Fällen, wie für großvolumige Abgassysteme und/oder zu Größenreduzierungszwecken, können mehrere Dosierer genutzt werden, um Reduktionsmittel in das Abgassystem zu dosieren. Für diese mehreren Dosierer kann eine angewiesene Dosiermenge gleichmäßig zwischen den mehreren Dosierern verteilt werden. Das heißt, wenn eine angewiesene Dosiermenge 20 ml/s für das selektive katalytische Reduktionssystem beträgt, dann kann ein System mit zwei Dosierern jeden Dosierer anweisen, 10 ml/s zu dosieren, um die angewiesene Gesamtdosiermenge zu erfüllen. Abhängig von der Ausführung des Zersetzungsreaktionsrohrs und/oder der Anordnung der Dosierer in dem Abgassystem kann jedoch das Anweisen jedes Dosierers, eine gleiche Menge an Reduktionsmittel zu dosieren, dazu führen, dass Reduktionsmittel für einen Dosierer eine Wand des Zersetzungsreaktionsrohrs beaufschlagt, wodurch Reduktionsmittelablagerungen gebildet werden. Zum Beispiel kann ein primärer Dosierer angeordnet sein, um in ein primäres Zersetzungsreaktionsrohr zu dosieren und kann ein sekundärer Dosierer angeordnet sein, um in ein sekundäres Zersetzungsreaktionsrohr zu dosieren, das kleiner als das primäre Zersetzungsreaktionsrohr ist. Wenn somit die angewiesene Dosiermenge gleichmäßig zwischen den primären und sekundären Dosierern verteilt ist, dann kann der sekundäre Dosierer zusätzliches Reduktionsmittel dosieren, das eine Wand des sekundären Zersetzungsreaktionsrohrs beaufschlagt, wodurch Reduktionsmittelablagerungen gebildet werden.
Somit kann in einigen Implementierungen eine Steuerung für ein selektives katalytisches Reduktionssystem eine Logik einschließen, um Mengen einer angewiesenen Dosiermenge zu jedem Dosierer des Systems basierend auf entsprechenden Grenzen für jeden Dosierer zu verteilen, um die Reduktionsmittelablagerungsbildung zu verringern. In einigen Fällen kann eine maximale Reduktionsmitteldosiermenge für jeden Dosierer eines Systems in einer Verweistabelle enthalten sein. In einigen Implementierungen können verschiedene maximale Reduktionsmitteldosiermengen für jeden Dosierer basierend auf einer Abgastemperatur und/oder einem Abgasstrom (entweder gemessen oder geschätzt) in der Verweistabelle enthalten sein. Die Steuerung kann dann die angewiesene Dosiermenge für den Dosierer basierend auf den maximalen Reduktionsmitteldosiermengen für jeden Dosierer verteilen. Wenn somit ein Dosierer, wie a sekundärer Dosierer, eine untere maximale Dosiermenge aufweist, dann kann die angewiesene Dosiermenge dem primären Dosierer, der eine höhere maximale Dosiermenge aufweist, neu zugeordnet werden. Entsprechend kann das System die Wahrscheinlichkeit einer Reduktionsmittelablagerungsbildung durch dynamisches Zuordnen von Mengen einer angewiesenen Dosiermenge zu mehreren Dosierern basierend auf maximalen Dosiermengen für jeden Dosierer verringern.
II. Überblick über das Nachbehandlungssystem
1 stellt ein Nachbehandlungssystem 100 mit einem beispielhaften Reduktionsmittelzufuhrsystem 110 für eine Abgasanlage 190 dar. Das Nachbehandlungssystem 100 schließt einen Dieselpartikelfilter (DPF) 102, das Reduktionsmittelzufuhrsystem 110, ein Zersetzungsreaktionsrohr oder einen Reaktor 104, einen SCR-Katalysator 106 und einen Sensor 150 ein.
Der DPF 102 ist dazu konfiguriert, Feinstaub, beispielsweise Ruß, aus in der Abgasanlage 190 strömendem Abgas zu entfernen. Der DPF 102 beinhaltet einen Einlass, durch den das Abgas eintritt, und einen Auslass, durch den das Abgas austritt, nachdem Feinstaub im Wesentlichen aus dem Abgas gefiltert wurde und/oder Feinstaub in Kohlendioxid umgewandelt wurde.
Das Zersetzungsreaktionsrohr 104 ist dazu konfiguriert, ein Reduktionsmittel, wie beispielsweise Harnstoff, wässrige Ammoniaklösung oder Dieselabgasfluid (DEF), in Ammoniak umzuwandeln. Wenngleich das Element 104 hierin als ein Zersetzungsreaktionsrohr bezeichnet ist, sei daraufhingewiesen, dass die zum Umwandeln des Reduktionsmittels verwendete Struktur auch die Form eines anderen Typs von Zersetzungsreaktionsglied oder einer anderen Struktur, wie einer Kammer, annehmen kann. Der Begriff „Zersetzungsreaktionsrohr“ ist hierin deshalb weit auszulegen. Das Zersetzungsreaktionsrohr 104 schließt ein Reduktionsmittelzufuhrsystem 110 ein, das einen Dosierer 112 aufweist, der dazu konfiguriert ist, das Reduktionsmittel in das Zersetzungsreaktionsrohr 104 zu dosieren. In einigen Implementierungen wird das Reduktionsmittel dem SCR-Katalysator 106 vorgelagert eingespritzt oder auf andere Weise eingeführt. Die Reduktionsmitteltröpfchen durchlaufen dann die Prozesse der Verdampfung, Thermolyse und Hydrolyse, um gasförmiges Ammoniak innerhalb der Abgasanlage 190 zu bilden. Das Zersetzungsreaktionsrohr 104 schließt einen Einlass in Fluidverbindung mit dem DPF 102, um das NO_x-Emissionen enthaltende Abgas zu empfangen, und einen Auslass, über den das Abgas, NO_x-Emissionen, Ammoniak und/oder übrige Reduktionsmittel zu dem SCR-Katalysator 106 strömen, ein.
Das Zersetzungsreaktionsrohr 104 schließt den Dosierer 112 ein, der an dem Zersetzungsreaktionsrohr 104 derart befestigt ist, dass der Dosierer 112 das Reduktionsmittel in die Abgase dosieren kann, die in das Abgassystem 190 strömen. Der Dosierer 112 kann einen Isolator 114 einschließen, der zwischen einem Abschnitt des Dosierers 112 und dem Abschnitt des Zersetzungsreaktionsrohrs 104, an dem der Dosierer 112 befestigt ist, eingeschoben ist. Der Dosierer 112 ist fluidisch mit einer oder mehreren Reduktionsmittelquellen 116 gekoppelt. In einigen Implementierungen kann eine Pumpe 118 verwendet werden, um das Reduktionsmittel von der Reduktionsmittelquelle 116 für die Zufuhr zu dem Dosierer 112 unter Druck zu setzen.
Der Dosierer 112 und die Pumpe 118 sind zudem elektrisch oder kommunikativ mit einer Steuerung 120 gekoppelt. Die Steuerung 120 ist dazu konfiguriert, den Dosierer 112 zu steuern, um Reduktionsmittel in das Zersetzungsreaktionsrohr 104 zu dosieren. Die Steuerung 120 kann auch zum Steuern der Pumpe 118 konfiguriert sein. Die Steuerung 120 kann einen Mikroprozessor, eine anwendungsspezifische integrierte Schaltung (application-specific integrated circuit (ASIC)), eine feldprogrammierbare Gatteranordnung (field-programmable gate array (FPGA)) usw. oder Kombinationen davon beinhalten. Die Steuerung 120 kann einen Speicher beinhalten, der unter anderem eine elektronische, optische, magnetische oder eine andere Datenspeicher- oder Übermittlungsvorrichtung beinhaltet, die in der Lage ist, einem Prozessor, einer ASIC, einer FPGA usw. Programmanweisungen bereitzustellen. Der Speicher kann einen Speicherchip, einen elektrisch löschbaren programmierbaren Nur-Lese-Speicher (Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory (EEPROM)), einen löschbaren programmierbaren Nur-Lese-Speicher (erasable programmable read only memory (EPROM)), einen Flash-Speicher oder einen anderen geeigneten Speicher beinhalten, aus dem die Steuerung 120 Anweisungen lesen kann. Die Anweisungen können Code von einer beliebigen geeigneten Programmiersprache beinhalten.
Der SCR-Katalysator 106 ist dazu konfiguriert, zur Verringerung von NO_x-Emissionen beizutragen, indem ein NO_x-Reduktionsprozess zwischen dem Ammoniak und dem NO_x des Abgases in zweiatomigen Stickstoff, Wasser und/oder Kohlendioxid beschleunigt wird. Der SCR-Katalysator 106 schließt einen Einlass in Fluidverbindung mit dem Zersetzungsreaktionsrohr 104, von dem Abgas und Reduktionsmittel empfangen werden, und einen Auslass in Fluidverbindung mit einem Ende des Abgassystems 190 ein.
Die Abgasanlage 190 kann ferner einen Dieseloxidationskatalysator (DOC) in Fluidverbindung mit der Abgasanlage 190 beinhalten (z. B. dem SCR-Katalysator 106 nachgelagert oder dem DPF 102 vorgelagert), um Kohlenwasserstoffe und Kohlenmonoxid im Abgas zu oxidieren.
In einigen Implementierungen kann der DPF 102 dem Zersetzungsreaktionsrohr oder dem Reaktorrohr 104 nachgelagert angeordnet sein. Zum Beispiel können der DPF 102 und der SCR-Katalysator 106 in einer einzelnen Einheit, wie einem SCR an einem Dieselpartikelfilter (SDPF), kombiniert sein. In einigen Implementierungen kann der Dosierer 112 stattdessen einem Turbolader nachgelagert oder einem Turbolader vorgelagert angeordnet sein.
Der Sensor 150 kann mit dem Abgassystem 190 gekoppelt sein, um einen Zustand des Abgasstroms durch das Abgassystem 190 zu erkennen. Bei einigen Implementierungen kann der Sensor 150 einen innerhalb des Abgassystems 190 angeordneten Teil haben, z. B. kann eine Spitze des Sensors 150 in einen Teil des Abgassystems 190 verlaufen. In anderen Implementierungen kann der Sensor 150 Abgas durch eine andere Leitung empfangen. Zum Beispiel kann sich ein Probenrohr von dem Abgassystem 190 erstrecken. Während der Sensor 150 so dargestellt ist, dass er dem SCR-Katalysator 106 nachgelagert angeordnet ist, versteht es sich, dass der Sensor 150 an anderen Positionen des Abgassystems 190, einschließlich dem DPF 102 nachgelagert, in dem DPF 102, zwischen dem DPF 102 und dem Zersetzungsreaktionsrohr 104, in dem Zersetzungsreaktionsrohr 104, zwischen dem Zersetzungsreaktionsrohr 104 und dem SCR-Katalysator 106, in dem SCR-Katalysator 106 oder dem SCR-Katalysator 106 nachgelagert, angeordnet sein kann. Zusätzlich können zwei oder mehr Sensoren 150 verwendet werden, um einen Zustand des Abgases zu erkennen, wie z. B. zwei, drei, vier, fünf oder sechs Sensoren 150, wobei jeder Sensor 150 an einer der vorher erwähnten Positionen des Abgassystems 190 angeordnet ist.
2 stellt einen Zersetzungsreaktionsabschnitt 200 eines Abgassystems, wie des Abgassystems 190 von 1, dar. Der Zersetzungsreaktionsabschnitt 200 schließt ein primäres Zersetzungsreaktionsrohr 210 und ein sekundäres Zersetzungsreaktionsrohr 220 ein. Das primäre Zersetzungsreaktionsrohr 210 und das sekundäre Zersetzungsreaktionsrohr 220 können in einem Abgassystem implementiert sein, das ein großes Abgasvolumen aufweist (z. B. für ein Abgassystem in einer Lokomotive, in Bergbaumaschinen usw.), und/oder in einem kompakten Abgassystem, wo ein einzelnes Zersetzungsreaktionsrohr möglicherweise zu groß ist. In einigen Implementierungen können mehr als zwei Zersetzungsreaktionsrohre verwendet werden (z. B. 3, 4 oder 5 Zersetzungsreaktionsrohre).
Das primäre Zersetzungsreaktionsrohr 210 schließt einen primären Dosierer 212 ein, und das sekundäre Zersetzungsreaktionsrohr 220 schließt einen sekundären Dosierer 222 ein. In einigen Implementierungen weisen das primäre Zersetzungsreaktionsrohr 210 und das sekundäre Zersetzungsreaktionsrohr 220 unterschiedliche Ausführungen auf, was zu einer unterschiedlichen Reduktionsmittelablagerungsbildung für den primären Dosierer 212 und den sekundären Dosierer 222 führen kann. Wie in 2 gezeigt, kann zum Beispiel das primäre Zersetzungsreaktionsrohr 210 ein größeres Zersetzungsreaktionsrohr als das sekundäre Zersetzungsreaktionsrohr 220 sein. Somit kann der primäre Dosierer 212 mehr Reduktionsmittel in das primäre Zersetzungsreaktionsrohr 210 dosieren, bevor sich Reduktionsmittelablagerungen bilden, während sich bei dem sekundären Dosierer 222 Reduktionsmittelablagerungen in dem sekundären Zersetzungsreaktionsrohr 220 bilden, wenn dieselbe Menge an Reduktionsmittel dosiert wird. Entsprechend kann eine unabhängige Reduktionsmitteldosierbeaufschlagungssteuerung (d. h. separate Beaufschlagungsgrenztabellen) für jeden Dosierer 212, 222 verwendet werden, um eine Ablagerungsbildung abzuschwächen. In einigen Implementierungen können das primäre Zersetzungsreaktionsrohr 210 und/oder das sekundäre Zersetzungsreaktionsrohr 220 und/oder die Dosierer 212, 222 selektiv basierend auf Motorbetriebszuständen verwendet werden.
3 stellt grafische Verteilungen 300, 310 von Temperatur gegenüber einer Wandposition eines primären Zersetzungsreaktionsrohrs und eines sekundären Zersetzungsreaktionsrohrs während eines Motorbetriebs während keines Dosierens und während eines Dosierens dar. Die grafische Verteilung 300 für das primäre Zersetzungsreaktionsrohr stellt eine Temperaturmessungen 302 während keines Dosierens an einer Anzahl von Wandpositionen eines primären Zersetzungsrohrs dar, die eine minimale Temperaturabweichung zwischen Stellen zeigt, wenn kein Dosieren erfolgt. Die Temperaturmessungen 304 während eines Dosierens an der Anzahl von Wandpositionen des primären Zersetzungsrohrs zeigt jedoch größere Temperaturabweichungen zwischen Stellen, wenn kein Dosieren erfolgt, infolge einer Beaufschlagung von dosiertem Reduktionsmittel, was zu einer Reduktionsmittelablagerungsbildung führt.
Die grafische Verteilung 310 für das sekundäre Zersetzungsreaktionsrohr stellt eine Temperaturmessungen 312 während keines Dosierens an einer Anzahl von Wandpositionen eines sekundären Zersetzungsrohrs dar, die eine minimale Temperaturabweichung zwischen Stellen zeigt, wenn kein Dosieren erfolgt. Außerdem zeigt die Temperaturmessungen 314 während eines Dosierens an der Anzahl von Wandpositionen des sekundären Zersetzungsrohrs minimale Temperaturabweichungen zwischen Stellen, wenn ein Dosieren erfolgt.
Die größeren Temperaturabweichungen zwischen dem primären Zersetzungsrohr und dem sekundären Zersetzungsrohr beruhen auf jeweils unterschiedlichen Ausführungen, was zu einer unterschiedlichen Reduktionsmittelablagerungsbildung für einen Dosierer des primären Zersetzungsreaktionsrohrs und einen Dosierer des sekundären Zersetzungsreaktionsrohrs führen kann.
4 stellt eine Implementierung einer Steuerung 400 für ein selektives katalytisches Reduktionssystem dar. Die Steuerung 400 ist als eine Dosierbefehlsschaltung 410 und eine kommunikativ an die Dosierbefehlsschaltung 410 gekoppelte Verteilungsschaltung 420 einschließend gezeigt. Die Verteilungsschaltung 420 ist außerdem kommunikativ an eine Dosiermengendatenstruktur 430 gekoppelt, um auf maximale Reduktionsmitteldosiermengen für alle Dosierer, wie die Dosierer 212, 222, für das selektive katalytische Reduktionssystem zuzugreifen. Die Dosierbefehlsschaltung 410 ist ausgestaltet, um eine Dosiermenge für ein selektives katalytisches Reduktionssystem basierend auf Motorbetriebszuständen zu bestimmen, und die Verteilungsschaltung 420 ist ausgestaltet, um die Dosiermenge auf zwei oder mehrere verteilte Dosierbefehle für zwei oder mehrere Dosierer des selektiven katalytischen Reduktionssystems zu verteilen.
In einer Ausführungsform kann die Dosierbefehlsschaltung 410 einen oder mehrere Sensoren und/oder andere Schaltungen der Steuerung 400 zum Empfangen von einem oder mehreren Werten, die Motorbetriebszustände anzeigen, einschließen oder kommunikativ mit diesen gekoppelt sein. Zum Beispiel kann die Dosierbefehlsschaltung 410 an einen Motordrehzahlsensor zum Empfangen eines Werts, der die Drehzahl des Motors anzeigt, einen Kraftstoffflussratensensor zum Empfangen eines Werts, der die Kraftstoffflussrate des Motors anzeigt, einen Luftstromratensensor zum Empfangen eines Werts, der eine Luftstromrate anzeigt, einen Lufttemperatursensor zum Empfangen eines Werts, der eine Lufttemperatur anzeigt, usw. gekoppelt sein. In einigen Implementierungen kann die Dosierbefehlsschaltung 410 kommunikativ an eine oder mehrere andere Schaltungen der Steuerung 400 gekoppelt sein, um Motorbetriebszustände zu empfangen, wie eine Aufschaltung zum Bestimmen von einem oder mehreren Motorbetriebszuständen. In einer anderen Ausführungsform kann die Dosierbefehlsschaltung 410 eine Kommunikationsschaltung, unter anderem ein Protokoll für die drahtverbundene oder drahtlose Kommunikation einschließen, um den Empfang des einen oder der mehreren Werte zu unterstützen. In noch einer anderen Ausführungsform kann die Dosierbefehlsschaltung 410 maschinenlesbare Medien einschließen, die durch den Speicher gespeichert und durch den Prozessor ausführbar sind, wobei die maschinenlesbaren Medien die Durchführung von bestimmten Operationen unterstützen, um die Werte, die die Motorbetriebszustände anzeigen, zu empfangen. Zum Beispiel können die maschinenlesbaren Medien eine Anweisung (z. B. einen Befehl usw.) für einen oder mehrere Sensoren bereitstellen, die in Wirkbeziehung an den Motor gekoppelt sind, um Daten zu überwachen und zu erfassen. In diesem Zusammenhang können die maschinenlesbaren Medien eine programmierbare Logik einschließen, die die Häufigkeit der Sensordatenerfassung definiert. In noch einer anderen Ausführungsform kann die Dosierbefehlsschaltung 410 jede Kombination von maschinenlesbarem Inhalt, Kommunikationsschaltung und einem oder mehreren Sensoren einschließen.
Basierend auf dem Vorstehenden kann die Dosierbefehlsschaltung 410 auch ausgestaltet sein, um eine Dosiermenge basierend auf den Motorbetriebszuständen zu bestimmen. Die Dosierbefehlsschaltung 410 kann eine oder mehrere Verweistabellen einschließen und/oder auf diese zugreifen, um eine Dosiermenge basierend auf den Motorbetriebszuständen zu bestimmen, oder kann eine Dosiermenge basierend auf den Werten der Motorbetriebszustände berechnen.
In einer Ausführungsform ist die Verteilungsschaltung 420 kommunikativ mit der Dosierbefehlsschaltung 410 gekoppelt, um die Dosiermenge zu empfangen und/oder auf diese zuzugreifen. In einigen Implementierungen kann die Verteilungsschaltung 420 auch an einen Abgastemperatursensor zum Empfangen eines Werts, der die Temperatur des Abgases anzeigt, und/oder einen Abgasstromratensensor zum Empfangen eines Werts, der die Abgasstromrate anzeigt, usw. gekoppelt sein. In einer anderen Ausführungsform kann die Verteilungsschaltung 420 eine Kommunikationsschaltung, unter anderem ein Protokoll für die drahtverbundene oder drahtlose Kommunikation einschließen, um den Empfang der Werte der Abgastemperatur und/oder der Abgas stromrate zu unterstützen. In noch einer anderen Ausführungsform kann die Dosierbefehlsschaltung 410 maschinenlesbare Medien einschließen, die durch den Speicher gespeichert und durch den Prozessor ausführbar sind, wobei die maschinenlesbaren Medien die Durchführung von bestimmten Operationen unterstützen, um die Werte, die die Abgastemperatur und/oder die Abgasstromrate anzeigen, zu empfangen. Zum Beispiel können die maschinenlesbaren Medien eine Anweisung (z. B. einen Befehl usw.) für einen oder mehrere Sensoren bereitstellen, die in Wirkbeziehung an das Abgassystem gekoppelt sind, um Daten für die die Abgastemperatur und/oder die Abgasstromrate zu überwachen und zu erfassen. In diesem Zusammenhang können die maschinenlesbaren Medien eine programmierbare Logik einschließen, die die Häufigkeit der Erfassung der Abgastemperatur- und/oder Abgasstromratendaten definiert. In noch einer anderen Ausführungsform kann die Verteilungsschaltung 420 jede Kombination von maschinenlesbarem Inhalt, Kommunikationsschaltung und dem einen oder der mehreren Sensoren für die Abgastemperatur und/oder die Abgasstromrate einschließen.
Basierend auf dem Vorstehenden kann die Verteilungsschaltung 420 auch ausgestaltet sein, um die Dosiermenge auf zwei oder mehrere verteilte Dosierbefehle für zwei oder mehrere Dosierer des selektiven katalytischen Reduktionssystems zu verteilen. Die Verteilungsschaltung 420 kann eine oder mehrere Verweistabellen einer Dosiermengendatenstruktur 430 einschließen und/oder auf diese zugreifen, um eine verteilte Dosiermenge für alle der zwei oder mehreren Dosierer basierend auf der Dosiermenge, der Abgastemperatur und/oder der Abgasstromrate zu bestimmen. Die Verteilungsschaltung 420 kann die angewiesene Dosiermenge für den Dosierer basierend auf den maximalen Reduktionsmitteldosiermengen für jeden Dosierer verteilen, wie Bezug nehmend auf 5 ausführlicher beschrieben wird. In anderen Implementierungen kann die Verteilungsschaltung 420 einen Wert für jeden verteilten Dosierbefehl basierend auf der Dosiermenge, der Abgastemperatur und/oder der Abgasstromrate berechnen.
Die Dosiermengendatenstruktur 430 schließt eine Verweistabelle ein, die eine vorbestimmte maximale Reduktionsmitteldosiermenge für jeden Dosierer des Systems aufweist. In einigen Implementierungen können verschiedene maximale Reduktionsmitteldosiermengen für jeden Dosierer basierend auf der Abgastemperatur und/oder dem Abgasstrom (entweder von einem oder mehreren Sensoren gemessen oder basierend auf anderen Daten geschätzt) in der Verweistabelle enthalten sein.
5 stellt ein Steuerdiagramm für einen Prozess 500 zum Verteilen einer Dosiermenge auf eine erste verteilte Dosiermenge für einen ersten Dosierer und eine zweite verteilte Dosiermenge für einen zweiten Dosierer dar. Der Prozess 500 kann durch die Verteilungsschaltung 420 der Steuerung 400 von 4 implementiert werden. Der Prozess 500 schließt ein Empfangen eines Gesamtreduktionsmittelbefehls von der Dosierbefehlsschaltung 502 ein. Der Gesamtreduktionsmittelbefehl oder die Dosiermenge basiert auf den Motorbetriebszuständen und kann unter Verwendung von einer oder mehreren Verweistabellen bestimmt werden oder kann basierend auf den Werten der Motorbetriebszustände berechnet werden. In dem gezeigten Prozess 500 beträgt der Gesamtreduktionsmittelbefehl oder die Dosiermenge 10 ml/s.
Der Prozess 500 schließt eine Dosierervorverteilung 504 ein, die den Gesamtreduktionsmittelbefehl oder die Dosiermenge zunächst basierend auf einer Anzahl von Dosierern für das System teilt. In dem gezeigten Prozess 500 teilt die Dosierervorverteilung 504 den Gesamtreduktionsmittelbefehl oder die Dosiermenge basierend auf dem System, einschließlich zwei Dosierern, in die Hälfte. Wie gezeigt, ist ein erster oder primärer Dosiererbefehl auf 5 ml/s festgelegt und ist ein zweiter oder sekundärer Dosiererbefehl ebenfalls auf 5 ml/s festgelegt. In anderen Implementierungen kann die Dosierervorverteilung 504 den Gesamtreduktionsmittelbefehl oder die Dosiermenge in Drittel teilen, wenn drei Dosierer vorhanden sind, in Viertel, wenn vier Dosierer vorhanden sind, in Fünftel, wenn fünf Dosierer vorhanden sind, usw. In noch anderen Implementierungen kann die Dosierervorverteilung 504 den Gesamtreduktionsmittelbefehl oder die Dosiermenge ungleichmäßig zwischen den Dosierern verteilen.
Der Prozess 500 schließt ein Zugreifen auf eine primäre oder erste Beaufschlagungstabelle 506 ein, um eine erste maximale Dosierermenge für den ersten Dosierer basierend auf der Abgastemperatur und/oder der Abgasstromrate zu bestimmen. In der gezeigten Implementierung zeigt die primäre oder erste Beaufschlagungstabelle 506 an, dass die erste maximale Dosierermenge 8 ml/s für den ersten Dosierer beträgt. Der Prozess 500 schließt auch ein Zugreifen auf eine sekundäre oder zweite Beaufschlagungstabelle 508 ein, um eine zweite maximale Dosierermenge für den zweiten Dosierer basierend auf der Abgastemperatur und/oder der Abgasstromrate zu bestimmen. In der gezeigten Implementierung zeigt die sekundäre oder zweite Beaufschlagungstabelle 508 an, dass die zweite maximale Dosierermenge 3 ml/s für den ersten Dosierer beträgt. In weiteren Implementierungen kann auf zusätzliche Beaufschlagungstabellen für zusätzliche Dosierer zugegriffen werden.
Der Prozess 500 schließt ein Bestimmen eines Minimums zwischen der ersten maximalen Dosierermenge und der ersten Dosiermenge 510 ein. Das Minimum zwischen der ersten maximalen Dosierermenge, 8 ml/s, und der ersten Dosiermenge, 5 ml/s, ist die erste Dosiermenge von 5 ml/s. Der Prozess 500 schließt auch ein Bestimmen eines Minimums zwischen der zweiten maximalen Dosierermenge und der zweiten Dosiermenge 512 ein. Das Minimum zwischen der zweiten maximalen Dosierermenge, 3 ml/s, und der zweiten Dosiermenge, 5 ml/s, ist die zweite maximale Dosierermenge von 3 ml/s.
Der Prozess 500 schließt ferner ein Berechnen eines Unterschieds 514, 516 zwischen dem bestimmten Minimum 510, 512 und den ursprünglichen Dosiermengen ein. Der erste berechnete Unterschied 514 zwischen dem ersten bestimmten Minimum 510 von 5 ml/s und der ersten Dosiermenge beträgt 0, wodurch angezeigt wird, dass die volle erste Dosiermenge von dem ersten Dosierer dosiert werden kann. Der zweite berechnete Unterschied 516 zwischen dem zweiten bestimmten Minimum 512 von 3 ml/s und der zweiten Dosiermenge beträgt 2 ml/s, wodurch angezeigt wird, dass ein Überschuss von 2 ml/s der ursprünglichen zweiten Dosiermenge von dem zweiten Dosierer nicht dosiert werden kann, ohne dass dies zu einer potenziellen Beaufschlagung und Ablagerungsbildung führt.
Der Prozess 500 schließt ferner ein Berechnen einer Querkompensationsmenge 518, 520 basierend auf dem bestimmten Minimum 510, 512 und den berechneten Unterschieden 514, 516 von einer oder mehreren anderen Dosiermengen ein. Die erste Querkompensationsmenge 518 zwischen dem ersten bestimmten Minimum 510 von 5 ml/s und dem zweiten berechneten Unterschied 516 für die zweite beaufschlagungsbeschränkte Dosiermenge beträgt 7 ml/s, wobei der Überschuss von 2 ml/s von der zweiten beaufschlagungsbeschränkten Menge mit der ersten Dosiermenge von 5 ml/s kombiniert wird. Die zweite Querkompensationsmenge 520 zwischen dem zweiten bestimmten Minimum 512 von 3 ml/s und dem ersten berechneten Unterschied 514 für die erste beaufschlagungsbeschränkte Dosiermenge beträgt 3 ml/s, wobei der Überschuss von 0 ml/s von der ersten Dosiermenge mit der zweiten beaufschlagungsbeschränkten Menge von 3 ml/s kombiniert wird.
Der Prozess 500 schließt ferner ein Bestimmen eines Minimums 522, 524 basierend auf der maximalen Dosierermenge 506, 508 und der Querkompensationsmenge 518, 520 ein. Das erste Minimum 522 zwischen der ersten maximalen Dosierermenge 506 von 8 ml/s und der ersten Querkompensationsmenge 518 von 7 ml/s ist die erste Querkompensationsmenge 518 von 7 ml/s, was bedeutet, dass der erste Dosierer für den Überschuss von 2 ml/s des zweiten Dosierers querkompensieren kann, ohne dass dies dazu führt, dass eine Beaufschlagung Reduktionsmittelablagerungen bildet. Das zweite Minimum 524 zwischen der zweiten maximalen Dosierermenge 508 von 3 ml/s und der zweiten Querkompensationsmenge 520 beträgt 3 ml/s, was sowohl der zweiten maximalen Dosierermenge als auch der zweiten Querkompensationsmenge entspricht.
Der Prozess 500 gibt dann den beaufschlagungsbeschränkten ersten verteilten Dosierbefehl oder die Menge 526 zu dem ersten Dosierer und den beaufschlagungsbeschränkten zweiten verteilten Dosierbefehl oder die Menge 528 zu dem zweiten Dosierer aus, um Reduktionsmittel für das System zu dosieren. Wenn nur Beaufschlagungsgrenzen für die ersten und zweiten verteilten Dosierbefehle ohne Querkompensation verwendet würden, dann würde der beaufschlagungsbeschränkte erste Dosierbefehl 5 ml/s betragen und würde der beaufschlagungsbeschränkte zweite Dosierbefehl 3 ml/s betragen, was dazu führen würde, dass 3 ml/s weniger Reduktionsmittel dosiert werden. Somit maximiert die Querkompensation das dosierte Reduktionsmittel, indem eine überschüssige Reduktionsmitteldosiermenge vor einer Beaufschlagung zu Dosierern mit zusätzlicher Kapazität verteilt wird.
Der Prozess 500 ermöglicht eine unabhängige Reduktionsmitteldosierbeaufschlagungssteuerung für zwei oder mehrere Dosierer und maximiert zugleich die eingespritzte oder auf andere Weise eingeführte Gesamtreduktionsmittelmenge über das gesamte Nachbehandlungssystem hinweg für die höchstmögliche NO_x-Umwandlung, wodurch die Beaufschlagung beschränkt wird. Die dosierte Gesamtreduktionsmittelmenge wird durch eine Querkompensation maximiert, die auf eine verfügbare Dosierkapazität von anderen Dosierern in dem Nachbehandlungssystem prüft.
6 stellt einen Prozess 600 zum Verteilen einer angewiesenen Dosiermenge zu einem ersten Dosierer und einem zweiten Dosierer dar. Der Prozess 600 schließt ein Empfangen von Motorbetriebszuständen (Block 610) oder ein Zugreifen auf diese ein. Bei den Motorbetriebszuständen kann es sich um ein oder mehrere Parameter handeln, die von der Steuerung und/oder einer Schaltung der Steuerung ausgewertet werden. Zum Beispiel können die Motorbetriebszustände eine Stromrate, wie eine Luftstromrate, eine Lufttemperatur, eine Motordrehzahl, einen Lufteinlassmassenstrom, eine Motorbetriebsdauer und/oder andere Parameter, die die Motorbetriebszustände anzeigen, einschließen.
Der Prozess 600 schließt ein Bestimmen einer Gesamtreduktionsmittelmenge basierend auf den Motorbetriebszuständen (Block 620) ein. Die Gesamtreduktionsmittelmenge basiert auf den Motorbetriebszuständen und kann unter Verwendung von einer oder mehreren Verweistabellen bestimmt werden oder kann basierend auf den Werten der Motorbetriebszustände berechnet werden. In einigen Implementierungen können die eine oder die mehreren Verweistabellen Werte für Gesamtreduktionsmittelmengen einschließen, die basierend auf den Motorbetriebszustandswerten indiziert sind. Das heißt, dass die Verweistabellen mehrdimensionale Tabellen sein können, die Werte für GesamtReduktionsmitteldosiermengen speichern, die basierend auf Werten für einen oder mehrere Motorbetriebszustandsparameter abgerufen werden können, die als Indizes zum Lokalisieren der GesamtReduktionsmitteldosiermenge verwendet werden.
Der Prozess 600 schließt ein Verteilen der Gesamtreduktionsmittelmenge auf zwei oder mehrere verteilte Reduktionsmittelmengen basierend auf maximalen Reduktionsmitteldosiermengen (Block 630) ein. Das Verteilen der Gesamtreduktionsmittelmenge auf zwei oder mehrere verteilte Reduktionsmittelmengen kann unter Verwendung des Prozesses 500 von 5 erreicht werden. Das heißt, dass das Gesamtreduktionsmittelmenge in anfängliche Reduktionsmitteldosiermengen basierend auf einer Anzahl von Dosierern für das System geteilt werden kann (z. B. geteilt durch zwei für zwei Dosierer, geteilt durch drei für drei Dosen usw.). In anderen Implementierungen kann die Dosierervorverteilung den Gesamtreduktionsmittelbefehl oder die Dosiermenge ungleichmäßig verteilt zwischen den Dosierern teilen. Eine entsprechende maximale Reduktionsmitteldosiermenge für die entsprechenden Dosierer wird bestimmt, und die entsprechende anfängliche Reduktionsmitteldosiermenge wird mit der entsprechenden maximalen Reduktionsmitteldosiermenge verglichen. Wenn die anfängliche Reduktionsmitteldosiermenge niedriger als die entsprechende maximale Reduktionsmitteldosiermenge ist, dann wird die anfängliche Reduktionsmitteldosiermenge als eine dazwischenliegende Reduktionsmitteldosiermenge verwendet. Wenn die anfängliche Reduktionsmitteldosiermenge größer als die entsprechende maximale Reduktionsmitteldosiermenge ist, dann wird die entsprechende maximale Reduktionsmitteldosiermenge als die verteilte Reduktionsmittelmenge für den entsprechenden Dosierer festgelegt und wird die überschüssige Dosiermenge der anfänglichen Reduktionsmitteldosiermenge zur Querkompensation bestimmt. Die überschüssigen Dosiermengen können zu dazwischenliegenden Reduktionsmitteldosiermengen, die unter den entsprechenden maximalen Dosiermengen liegen, hinzugefügt werden. Die dazwischenliegenden Reduktionsmitteldosiermengen können basierend auf den überschüssigen Dosiermengen und den entsprechenden maximalen Dosiermengen modifiziert werden, um verteilte Reduktionsmittelmengen für jeden Dosierer zu bestimmen.
In einigen Implementierungen werden die bestimmten überschüssigen Dosiermengen stufenweise zu dazwischenliegenden Reduktionsmitteldosiermengen hinzugefügt. Das heißt, wenn ein System drei Dosierer einschließt und eine Gesamtdosiermenge als 12 ml/s bestimmt wird, dann wird die anfängliche Reduktionsmitteldosiermenge für jeden Dosierer bei einer gleichmäßigen Verteilung als 4 ml/s bestimmt. Wenn ein dritter Dosierer eine entsprechende maximale Reduktionsmitteldosiermenge von 2 ml/s aufweist, ein zweiter Dosierer eine entsprechende maximale Dosiermenge von 5 ml/s aufweist und ein erster Dosierer eine entsprechende maximale Dosiermenge von 7 ml/s aufweist, dann wird die verteilte Dosiermenge für den dritten Dosierer basierend auf der entsprechenden maximalen Reduktionsmitteldosiermenge auf 2 ml/s festgelegt, wobei der Überschuss von 2 ml/s dann zu der dazwischenliegenden zweiten Dosiermenge für den zweiten Dosierer von 4 ml/s hinzugefügt werden kann. Da die 6 ml/s die entsprechende maximale Reduktionsmitteldosiermenge von 5 ml/s überschreiten, wird der verteilte Dosierbefehl für den zweiten Dosierer auf 5 ml/s festgelegt und wird der Überschuss von 1 ml/s dann zu der dazwischenliegenden ersten Dosiermenge für den ersten Dosierer von 4 ml/s hinzugefügt. Somit wären die sich hieraus ergebenden verteilten Dosiermengen 5 ml/s für den ersten Dosierer, 5 ml/s für den zweiten Dosierer und 2 ml/s für den dritten Dosierer.
Der Prozess 600 schließt ferner ein Ausgeben von zwei oder mehreren verteilten Reduktionsmittelbefehlen zu zwei oder mehreren Dosierern basierend auf den zwei oder mehreren verteilten Reduktionsmittelmengen (Block 64) ein. Die zwei oder mehreren verteilten Reduktionsmittelbefehle können basierend auf den zwei oder mehreren verteilten Reduktionsmittelmengen bestimmt werden (z. B. können die zwei oder mehreren verteilten Reduktionsmittelbefehle Spannungen sein, die zu einem entsprechenden Dosierer ausgegeben werden, um eine Menge an dosiertem Reduktionsmittel zu steuern, und können die Spannungen basierend auf den zwei oder mehreren verteilten Reduktionsmittelmengen berechnet werden).
Der Begriff „Steuerung“ schließt alle Arten von Einrichtungen, Vorrichtungen und Maschinen zum Verarbeiten von Daten ein, in beispielhafter Weise einen programmierbaren Prozessor, einen Computer, ein System auf einem Chip (system on a chip) oder mehrere davon, einen Abschnitt eines programmierten Prozessors oder Kombinationen des Vorhergehenden einschließend. Die Vorrichtung kann einen zweckgebundenen Logikschaltkreis, z. B. einen FPGA oder eine ASIC beinhalten. Die Vorrichtung kann zudem zusätzlich zur Hardware Code einschließen, der eine Ausführungsumgebung für das betreffende Computerprogramm erzeugt, z. B. Code, der Prozessorfirmware, einen Protokollstapel, ein Datenbankverwaltungssystem, ein Betriebssystem, eine plattformübergreifende Laufzeitumgebung, eine virtuelle Maschine oder eine Kombination aus einem oder mehreren davon darstellt. Die Vorrichtung und die Ausführungsumgebung können verschiedene unterschiedliche Rechenmodellinfrastrukturen verwirklichen, beispielsweise verteiltes Rechnen und Gitterrecheninfrastrukturen.
Ein Computerprogramm (auch als Programm, Skript oder Code bekannt) kann in jeder Form von Programmiersprache geschrieben sein, einschließlich kompilierter oder interpretierter Sprachen, deklarativer oder prozeduraler Sprachen, und es kann in jeder Form eingesetzt werden, beispielsweise als eigenständiges Programm oder als Modul, Komponente, Subroutine, Objekt oder andere Einheit, die zur Verwendung in einer Rechenumgebung geeignet ist. Ein Computerprogramm kann, muss jedoch nicht, einer Datei in einem Dateisystem entsprechen. Ein Programm kann in einem Abschnitt einer Datei, der weitere Programme oder Daten enthält (z. B. ein oder mehrere in einem Auszeichnungssprachendokument gespeicherte Skripte) in einer einzelnen dedizierten Datei für das fragliche Programm oder in mehreren koordinierten Dateien (z. B. Dateien, in denen ein oder mehrere Module, Unterprogramme oder Teile von Code gespeichert sind) gespeichert sein.
Obwohl dieses Dokument viele spezifische Implementierungsdetails enthält, sollten diese nicht als Einschränkungen des Umfangs dessen aufgefasst werden, was beansprucht sein kann, sondern vielmehr als Beschreibungen von Merkmalen, die spezifisch für bestimmte Implementierungen sind. Bestimmte, in dieser Patentschrift im Kontext separater Implementierungen beschriebene Merkmale können auch in Kombination in einer einzigen Implementierung umgesetzt werden. Im Gegensatz dazu können verschiedene, im Kontext einer einzigen Implementierung beschriebene Merkmale auch in mehreren Implementierungen separat oder in einer beliebigen, geeigneten Unterkombination umgesetzt werden. Zudem können, obwohl vorstehende Merkmale so beschrieben sein können, dass sie in bestimmten Kombinationen fungieren und auch anfänglich als solche beansprucht sind, ein oder mehrere Merkmale aus einer beanspruchten Kombination in manchen Fällen aus der Kombination ausgesondert werden, und die beanspruchte Kombination kann auf eine Unterkombination oder Variation einer Unterkombination gerichtet sein.
In ähnlicher Weise gilt, dass während Operationen in den Zeichnungen in einer bestimmten Reihenfolge dargestellt sind, dies nicht so verstanden werden sollte, dass es erfordert, dass diese Operationen in der bestimmten Reihenfolge oder in sequenzieller Reihenfolge durchgeführt werden, oder dass alle veranschaulichten Operationen durchgeführt werden, um wünschenswerte Ergebnisse zu erzielen. Unter bestimmten Umständen kann die Trennung von verschiedenen Systemkomponenten in den oben beschriebenen Implementierungen nicht als Erfordern solcher Trennung in allen Implementierungen verstanden werden, und es sollte klar sein, dass die beschriebenen Komponenten und Systeme allgemein in ein einziges Produkt integriert sein können oder in mehreren Produkte auf greifbaren Medien verkörpert verpackt sein können.
Wie hier verwendet, sollen die Begriffe „ungefähr“, „etwa“, „im Wesentlichen“ und ähnliche Begriffe eine breit gefächerte Bedeutung aufweisen, die in Übereinstimmung mit der herkömmlichen und üblichen Verwendung durch Fachleute im Fachgebiet dieses Offenbarung stehen. Es ist für Fachleute, die diese Offenbarung lesen, offensichtlich, dass diese Begriffe eine Beschreibung bestimmter beschriebener und beanspruchter Merkmale zulassen sollen, ohne den Umfang dieser Merkmale auf die bereitgestellten, genauen numerischen Bereiche einzuschränken. Demgemäß sollen diese Begriffe so ausgelegt werden, dass sie angeben, dass unwesentliche oder unbedeutende Modifikationen oder Abänderungen an dem beschriebenen und beanspruchten Gegenstand als innerhalb des Umfangs der Erfindung, wie in den beigefügten Ansprüchen aufgeführt, liegend betrachtet werden. Zusätzlich wird festgestellt, dass Einschränkungen der Ansprüche für den Fall, dass der Begriff „Mittel“ darin nicht verwendet wird, nicht als „Mittel plus Funktion“-Einschränkungen unter den Patentgesetzen der USA darstellend zu interpretieren sind.
Die Begriffe „gekoppelt“, „verbunden“ und dergleichen, wie sie hierin verwendet werden, bedeuten das direkte oder indirekte Verbinden zweier Komponenten miteinander. Diese Verbindung kann stationär (z. B. permanent) oder beweglich (z. B. entfernbar oder lösbar) geschehen. Dieses Verbinden kann dadurch erreicht werden, dass die zwei Komponenten oder die zwei Komponenten und beliebige weitere Zwischenkomponenten miteinander integral als ein einziger einheitlicher Körper ausgebildet sind, oder dass die zwei Komponenten oder die zwei Komponenten und beliebige weitere Zwischenkomponenten aneinander befestigt sind.
Die Begriffe „fluidgekoppelt“ oder „in Fluidverbindung“ und dergleichen, wie sie hierin verwendet werden, bedeuten, dass die zwei Komponenten oder Objekte einen zwischen den zwei Komponenten oder Objekten ausgebildeten Pfad aufweisen, in dem eine Flüssigkeit, beispielsweise Wasser, Luft, gasförmiges Reduktionsmittel, gasförmiges Ammoniak usw. entweder mit oder ohne dazwischen geschaltete Komponenten oder Objekte strömen kann. Beispiele für Fluidkopplungen oder Konfigurationen zum Ermöglichen einer Fluidverbindung können Rohre, Kanäle oder jegliche anderen geeigneten Komponenten zum Ermöglichen des Strömens eines Fluids von einer Komponente zur anderen beinhalten.
Es ist wichtig zu beachten, dass Konstruktion und Anordnung des in den vielfältigen beispielhaften Implementierungen gezeigten Systems lediglich veranschaulichender und nicht einschränkender Art sind. Es wird gewünscht, dass sämtliche Änderungen und Modifikationen, die innerhalb des Geistes und/oder Umfangs der beschriebenen Implementierungen fallen, geschützt sind. Es versteht sich, dass manche Merkmale nicht notwendig sind und Implementierungen, denen die verschiedenen Merkmale fehlen, als innerhalb des Umfangs der Anmeldung liegend betrachtet werden, wobei der Umfang durch die folgenden Ansprüche definiert wird. Beim Lesen der Ansprüche ist beabsichtigt, dass bei der Verwendung von Worten wie „ein“, „eine“, „mindestens ein“ oder „mindestens ein Abschnitt“/„mindestens ein Anteil/Teil“ sowie deren Deklinationen nicht die Absicht besteht, den Anspruch auf nur einen Gegenstand zu begrenzen, sofern in dem Anspruch nicht ausdrücklich etwas Gegenteiliges angegeben ist. Soweit die Begriffe „mindestens ein Abschnitt“/„mindestens ein Anteil/Teil“ und/oder „ein Abschnitt“/„ein Anteil/Teil“ verwendet werden, kann der Gegenstand einen Abschnitt/einen Anteil/Teil und/oder den gesamten Gegenstand einschließen, sofern nicht ausdrücklich etwas Gegenteiliges angegeben ist.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

US 14985736 [0001]

Claims

System, umfassend: einen Motor; ein Nachbehandlungssystem in Fluidverbindung mit dem Motor, das Nachbehandlungssystem einschließlich eines ersten Zersetzungsreaktionsglieds, eines ersten Dosierers, eines zweiten Zersetzungsreaktionsglieds und eines zweiten Dosierers, wobei der erste Dosierer dazu konfiguriert ist, Reduktionsmittel in das erste Zersetzungsreaktionsglied zu dosieren, und der zweite Dosierer dazu konfiguriert ist, Reduktionsmittel in das zweite Zersetzungsreaktionsglied zu dosieren; und eine Steuerung, die zu Folgendem konfiguriert ist: Empfangen von Motorbetriebszuständen für den Motor; Bestimmen einer Gesamtreduktionsmittelmenge basierend auf den Motorbetriebszuständen; Verteilen der Gesamtreduktionsmittelmenge in eine erste verteilte Reduktionsmittelmenge basierend auf einer ersten maximalen Reduktionsmitteldosiermenge für den ersten Dosierer und eine zweite verteilte Reduktionsmittelmenge basierend auf einer zweiten maximalen Reduktionsmitteldosiermenge für den zweiten Dosierer; und Ausgeben eines ersten verteilten Reduktionsmitteldosierbefehls zu dem ersten Dosierer basierend auf der ersten verteilten Reduktionsmittelmenge und eines zweiten verteilten Reduktionsmitteldosierbefehls zu dem zweiten Dosierer basierend auf der zweiten verteilten Reduktionsmittelmenge.
System nach Anspruch 1, wobei die erste maximale Reduktionsmitteldosiermenge und die zweite maximale Reduktionsmitteldosiermenge auf einer Temperatur eines Abgases basieren.
System nach Anspruch 1, wobei die erste maximale Reduktionsmitteldosiermenge und die zweite maximale Reduktionsmitteldosiermenge auf einer Abgasstromrate basieren.
System nach Anspruch 1, wobei das Verteilen der Gesamtreduktionsmittelmenge in ein erstes verteiltes Reduktionsmittel und eine zweite verteilte Reduktionsmittelmenge Folgendes umfasst: Berechnen einer Überschussmenge an Reduktionsmittel für den zweiten Dosierer basierend auf der zweiten maximalen Reduktionsmitteldosiermenge; und Berechnen einer Querkompensationsmenge für den ersten Dosierer basierend auf der berechneten Überschussmenge.
System nach Anspruch 4, wobei das Verteilen der Gesamtreduktionsmittelmenge in ein erstes verteiltes Reduktionsmittel und eine zweite verteilte Reduktionsmittelmenge Folgendes umfasst: Teilen des Gesamtreduktionsmittels in eine erste anfängliche Dosiermenge für den ersten Dosierer und eine zweite anfängliche Dosiermenge für den zweiten Dosierer; wobei die Querkompensationsmenge für den ersten Dosierer auf der berechneten Überschussmenge und der ersten anfänglichen Dosiermenge basiert.
System nach Anspruch 1, wobei die erste maximale Reduktionsmitteldosiermenge und die zweite maximale Reduktionsmitteldosiermenge auf einer Verweistabelle basieren.
System nach Anspruch 1, wobei die Gesamtreduktionsmittelmenge auf einer Verweistabelle basiert.
Verfahren zum Verteilen von Reduktionsmitteldosiermengen für Mehrfachdosierungsarchitekturen, umfassend: Empfangen von Motorbetriebszuständen für einen Motor; Bestimmen einer Gesamtreduktionsmittelmenge basierend auf den Motorbetriebszuständen; Verteilen der Gesamtreduktionsmittelmenge in eine erste verteilte Reduktionsmittelmenge basierend auf einer ersten maximalen Reduktionsmitteldosiermenge für einen ersten Dosierer und einer zweiten verteilten Reduktionsmittelmenge basierend auf einer zweiten maximalen Reduktionsmitteldosiermenge für einen zweiten Dosierer, wobei der erste Dosierer dazu konfiguriert ist, Reduktionsmittel in ein erstes Zersetzungsreaktionsglied zu dosieren, und der zweite Dosierer dazu konfiguriert ist, Reduktionsmittel in ein zweites Zersetzungsreaktionsglied zu dosieren; und Ausgeben eines ersten verteilten Reduktionsmitteldosierbefehls zu dem ersten Dosierer basierend auf der ersten verteilten Reduktionsmittelmenge und eines zweiten verteilten Reduktionsmitteldosierbefehls zu einem zweiten Dosierer basierend auf der zweiten verteilten Reduktionsmittelmenge.
Verfahren nach Anspruch 8, wobei die erste maximale Reduktionsmitteldosiermenge und die zweite maximale Reduktionsmitteldosiermenge auf einer Temperatur eines Abgases basieren.
Verfahren nach Anspruch 8, wobei die erste maximale Reduktionsmitteldosiermenge und die zweite maximale Reduktionsmitteldosiermenge auf einer Abgasstromrate basieren.
Verfahren nach Anspruch 8, wobei das Verteilen der Gesamtreduktionsmittelmenge in ein erstes verteiltes Reduktionsmittel und ein zweites verteiltes Reduktionsmittelmenge Folgendes umfasst: Berechnen einer Überschussmenge an Reduktionsmittel für den zweiten Dosierer basierend auf der zweiten maximalen Reduktionsmitteldosiermenge; und Berechnen einer Querkompensationsmenge für den ersten Dosierer basierend auf der berechneten Überschussmenge.
Verfahren nach Anspruch 11, wobei das Verteilen der Gesamtreduktionsmittelmenge in ein erstes verteiltes Reduktionsmittel und ein zweites verteiltes Reduktionsmittelmenge Folgendes umfasst: Teilen des Gesamtreduktionsmittels in eine erste anfängliche Dosiermenge für den ersten Dosierer und eine zweite anfängliche Dosiermenge für den zweiten Dosierer; wobei die Querkompensationsmenge für den ersten Dosierer auf der berechneten Überschussmenge und der ersten anfänglichen Dosiermenge basiert.
Verfahren nach Anspruch 8, wobei die erste maximale Reduktionsmitteldosiermenge und die zweite maximale Reduktionsmitteldosiermenge auf einer Verweistabelle basieren.
Verfahren nach Anspruch 8, wobei die Gesamtreduktionsmittelmenge auf einer Verweistabelle basiert.
Einrichtung, eine Steuerung umfassend, die Folgendes umfasst: eine Dosierbefehlsschaltung, die dazu konfiguriert ist, eine Gesamtreduktionsmittelmenge basierend auf Motorbetriebszuständen eines Motors zu bestimmen; und eine Verteilungsschaltung, die zu Folgendem konfiguriert ist: Verteilen der Gesamtreduktionsmittelmenge in eine erste verteilte Reduktionsmittelmenge basierend auf einer ersten maximalen Reduktionsmitteldosiermenge für den ersten Dosierer und einer zweiten verteilten Reduktionsmittelmenge basierend auf einer zweiten maximalen Reduktionsmitteldosiermenge für den zweiten Dosierer, wobei der erste Dosierer dazu konfiguriert ist, Reduktionsmittel in ein erstes Zersetzungsreaktionsglied zu dosieren, und der zweite Dosierer dazu konfiguriert ist, Reduktionsmittel in ein zweites Zersetzungsreaktionsglied zu dosieren; und Ausgeben eines ersten verteilten Reduktionsmitteldosierbefehls zu dem ersten Dosierer basierend auf der ersten verteilten Reduktionsmittelmenge und eines zweiten verteilten Reduktionsmitteldosierbefehls zu einem zweiten Dosierer basierend auf der zweiten verteilten Reduktionsmittelmenge.
Einrichtung nach Anspruch 15, wobei die erste maximale Reduktionsmitteldosiermenge und die zweite maximale Reduktionsmitteldosiermenge auf einer Temperatur eines Abgases und einer Abgasstromrate basieren.
Einrichtung nach Anspruch 15, wobei die Steuerung ferner eine Dosiermengendatenstruktur einschließt, die die erste maximale Reduktionsmitteldosiermenge und die zweite maximale Reduktionsmitteldosiermenge speichert.
Einrichtung nach Anspruch 15, wobei das Verteilen der Gesamtreduktionsmittelmenge in ein erstes verteiltes Reduktionsmittel und eine zweite verteilte Reduktionsmittelmenge Folgendes umfasst: Berechnen einer Überschussmenge an Reduktionsmittel für den zweiten Dosierer basierend auf der zweiten maximalen Reduktionsmitteldosiermenge; und Berechnen einer Querkompensationsmenge für den ersten Dosierer basierend auf der berechneten Überschussmenge.
Einrichtung nach Anspruch 18, wobei das Verteilen der Gesamtreduktionsmittelmenge in ein erstes verteiltes Reduktionsmittel und ein zweites verteiltes Reduktionsmittelmenge Folgendes umfasst: Teilen des Gesamtreduktionsmittels in eine erste anfängliche Dosiermenge für den ersten Dosierer und eine zweite anfängliche Dosiermenge für den zweiten Dosierer; wobei die Querkompensationsmenge für den ersten Dosierer auf der berechneten Überschussmenge und der ersten anfänglichen Dosiermenge basiert.
Einrichtung nach Anspruch 15, wobei die Gesamtreduktionsmittelmenge auf einer Verweistabelle basiert.