DE112017004094T5

DE112017004094T5 - System zur adaptiven Regeneration von Nachbehandlungssystemkomponenten

Info

Publication number: DE112017004094T5
Application number: DE112017004094.9T
Authority: DE
Inventors: Yinghuan Lei; Todd A. Corbet; Robert Edward Cochran; Sergio M. Hernandez-Gonzalez; Uma Vajapeyazula; Weichao Wang; Marc A. Greca; Joseph M. Brault
Original assignee: Cummins Emission Solutions Inc
Current assignee: Cummins Emission Solutions Inc
Priority date: 2016-08-15
Filing date: 2017-08-14
Publication date: 2019-05-02
Also published as: US20190203627A1; WO2018035042A1; US10989093B2

Abstract

Systeme, Verfahren, und Vorrichtungen für eine adaptive Regeneration von Nachbehandlungssystemkomponenten. Das System kann ein Nachbehandlungssystem und eine Steuerung einschließen. Die Steuerung ist konfiguriert, um auf einen oder mehrere Parameter zuzugreifen, die einen Umgebungszustand angeben, einen Regenerationstyp eines Regenerationsprozesses für eine Komponente des Nachbehandlungssystems zu bestimmen, einen Anwendungszustand zu bestimmen und einen Parameter für den Regenerationsprozess für die Komponente des Nachbehandlungssystems zu modifizieren. In einigen Fällen initiiert die Steuerung den Regenerationsprozess. In einigen Fällen beinhaltet der eine oder die mehreren Parameter eine Umgebungslufttemperatur, eine Reduktionsmitteltanktemperatur oder eine Partikelsensortemperatur. In einigen Fällen beinhaltet der geänderte Parameter eine Soll-Regenerationstemperatur, eine Regenerationsdauer, eine Verweildauer zwischen den Regenerationsprozessen, einen Schwellenwert für den Regenerationsprozess oder eine Mindest-Regenerationstemperatur.

Description

VERWEIS AUF VERWANDTE ANMELDUNGEN
Diese Anmeldung beansprucht die Priorität und die Rechte der am 15. August 2016 eingereichten vorläufigen U.S.-Patentanmeldung Nr. 62/375,130 mit dem Titel „System for Adaptive Regeneration of Aftertreatment System Components“, deren gesamte Offenbarungen durch Bezugnahme 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 (NOx-Verbindungen) in das Abgas abgegeben werden. Zum Reduzieren von NOx-Emissionen kann ein selektives katalytisches Reduktionsverfahren (engl. selective catalytic reduction, SCR) eingesetzt werden, um die NOx-Verbindungen in neutrale Verbindungen wie zweiatomigen Stickstoff, Wasser oder Kohlendioxid mit Hilfe eines Katalysators und eines Reduktionsmittels umzuwandeln. Der Katalysator kann in einer Katalysatorkammer eines Abgassystems, beispielsweise derjenigen eines Fahrzeugs oder einer Energieerzeugungseinheit, enthalten sein. Ein Reduktionsmittel, beispielsweise Ammoniakanhydrid, wässrige Ammoniaklösung oder Harnstoff, wird üblicherweise vor der Katalysatorkammer in den Abgasstrom eingebracht. Um das Reduktionsmittel für den SCR-Prozess in den Abgasstrom einzubringen, kann ein SCR-System das Reduktionsmittel durch ein Dosiermodul, welches das Reduktionsmittel der Katalysatorkammer vorgelagert in ein Abgasrohr der Abgasanlage 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
Die hierin beschriebenen Implementierungen beziehen sich auf Systeme für adaptive Regeneration von Nachbehandlungssystemkomponenten. Insbesondere erfasst das System Umgebungsbedingungen und schätzt Systembedingungen. Das System passt dann einen Regenerationsprozess an, um die Auswirkungen des Regenerationsprozesses auf das System auf der Grundlage der Umgebungsbedingungen und Systembedingungen abzuschwächen. Zum Beispiel kann das System die Umgebungstemperatur, die einen Motor und/oder ein Nachbehandlungssystem umgibt, erfassen und Systemtemperaturbedingungen schätzen. Wenn die erfasste Umgebungstemperatur und/oder die geschätzten Systemtemperaturbedingungen Komponenten des Nachbehandlungssystems beeinflussen können, kann der Regenerationsprozess modifiziert werden (z. B. Änderung eines Initiierungsauslösers und/oder Verkürzen einer Dauer), um den Einfluss auf die Komponenten des Nachbehandlungssystems zu verringern. Wenn sich beispielsweise ein Nachbehandlungssystem in einem begrenzten Lüftungsbereich befindet und/oder dort positioniert ist, wo das Nachbehandlungssystem für potenzielle Wärmekonzentrationen anfällig sein könnte, kann das System den Regenerationsprozess an niedrigere Hüllentemperaturen des Systems anpassen, um die thermische Belastung der Komponenten des Nachbehandlungssystems zu reduzieren.
Eine Implementierung bezieht sich auf ein System, das ein Nachbehandlungssystem und eine Steuerung beinhaltet. Die Steuerung ist konfiguriert, um auf einen oder mehrere Parameter zuzugreifen, die einen Umgebungszustand und einen Betrieb angeben, einen Regenerationstyp eines Regenerationsprozesses für eine Komponente des Nachbehandlungssystems zu bestimmen, einen Anwendungszustand zu bestimmen und einen Parameter für den Regenerationsprozess für die Komponente des Nachbehandlungssystems auf der Grundlage des einen oder der mehreren Parameter, die den Umgebungszustand angeben, zu modifizieren. In einigen Implementierungen ist die Steuerung ferner so konfiguriert, dass sie den Regenerationsprozess für die Komponente des Nachbehandlungssystems initiiert. In einigen Implementierungen ist die Steuerung ferner konfiguriert, auf einen oder mehrere Parameter zuzugreifen, die einen Betriebszustand angeben. Der eine oder die mehreren Parameter, die einen Betriebszustand anzeigen, können eine Hüllentemperatur des Nachbehandlungssystems, eine Temperatur der Montagehalterung, eine Steuerungstemperatur, eine Fahrzeugrahmentemperatur, eine Bodenplattentemperatur, eine Karosserieteiltemperatur, eine Gebäudeelementtemperatur oder eine Motortemperatur beinhalten. Der Parameter für den Regenerationsprozess kann als Reaktion auf mindestens einen der einen oder mehreren Parameter, die den Umgebungszustand anzeigen, den einen oder die mehreren Parameter, die den Betriebszustand anzeigen, den bestimmten Regenerationstyp und den bestimmten Anwendungszustand modifiziert werden. Der eine oder die mehreren Parameter, die einen Umgebungszustand angeben, können eine Umgebungslufttemperatur, eine Reduktionsmitteltanktemperatur oder eine Partikelmaterial-(PM)- Sensortemperatur einschließen. Der Parameter für den Regenerationsprozess kann als Reaktion auf mindestens einen der einen oder mehreren Parameter, die den Umgebungszustand anzeigen, den einen oder die mehreren Parameter, die den Betriebszustand anzeigen, den bestimmten Regenerationstyp und den bestimmten Anwendungszustand modifiziert werden. In einigen Implementierungen beinhaltet der geänderte Parameter eine Soll-Regenerationstemperatur, eine Regenerationsdauer, eine Verweildauer zwischen den Regenerationsprozessen, einen Schwellenwert für den Regenerationsprozess oder eine Mindest-Regenerationstemperatur. In einigen Implementierungen umfasst der Schwellenwert für den Regenerationsprozess eine Partikelmasse, eine Partikelspeichermenge, eine Sintermenge, eine NOx-Speichermenge, eine SOx-Speichermenge oder eine Ammoniakspeichermenge.
Eine weitere Implementierung betrifft ein Verfahren, welches das Zugreifen auf einen oder mehrere Parameter, die einen Umgebungszustand und einen Betrieb angeben, das Bestimmen eines Regenerationstyps eines Regenerationsprozesses für eine Komponente des Nachbehandlungssystems, das Bestimmen einer Anwendungsbedingung und das Modifizieren eines Parameters für den Regenerationsprozess für die Komponente des Nachbehandlungssystems auf der Grundlage des einen oder der mehreren Parameter, die den Umgebungszustand, den Regenerationstyp und die Anwendungsbedingung angeben, beinhaltet. In einigen Implementierungen beinhaltet das Verfahren das Initiieren des Regenerationsprozesses für die Komponente des Nachbehandlungssystems. In einigen Implementierungen beinhaltet das Verfahren das Zugreifen auf einen oder mehrere Parameter, die einen Betriebszustand angeben. Der eine oder die mehreren Parameter, die einen Betriebszustand anzeigen, können eine Hüllentemperatur des Nachbehandlungssystems, eine Temperatur der Montagehalterung, eine Steuerungstemperatur, eine Fahrzeugrahmentemperatur, eine Bodenplattentemperatur, eine Karosserieteiltemperatur, eine Gebäudeelementtemperatur oder eine Motortemperatur beinhalten. Der Parameter für den Regenerationsprozess kann als Reaktion auf mindestens einen der einen oder mehreren Parameter, die den Umgebungszustand anzeigen, den einen oder die mehreren Parameter, die den Betriebszustand anzeigen, den bestimmten Regenerationstyp und den bestimmten Anwendungszustand modifiziert werden. Der eine oder die mehreren Parameter, die einen Umgebungszustand angeben, können eine Umgebungslufttemperatur, eine Reduktionsmitteltanktemperatur oder eine Partikelmaterial-(PM)- Sensortemperatur einschließen. Der Parameter für den Regenerationsprozess kann als Reaktion auf mindestens einen der einen oder mehreren Parameter, die den Umgebungszustand anzeigen, den einen oder die mehreren Parameter, die den Betriebszustand anzeigen, den bestimmten Regenerationstyp und den bestimmten Anwendungszustand modifiziert werden. In einigen Implementierungen beinhaltet der geänderte Parameter eine Soll-Regenerationstemperatur, eine Regenerationsdauer, eine Verweildauer zwischen den Regenerationsprozessen, einen Schwellenwert für den Regenerationsprozess oder eine Mindest-Regenerationstemperatur. In einigen Implementierungen umfasst der Schwellenwert für den Regenerationsprozess eine Partikelmasse, eine Partikelspeichermenge, eine Sintermenge, eine NOx-Speichermenge, eine SOx-Speichermenge oder eine Ammoniakspeichermenge.
Eine weitere Implementierung betrifft eine Vorrichtung, die eine Umgebungslufttemperatur-Prüfschaltung beinhaltet, die eine gemessene Umgebungslufttemperatur mit einem vorbestimmten Schwellenwert vergleicht, sowie eine Regenerationsauswahlschaltung, die einen Regenerationstyp eines Regenerationsprozesses für eine Komponente des Nachbehandlungssystems bestimmt, und eine bedingte Soll-Regenerationstemperatur-Arbitrierschaltung, die einen Parameter für den Regenerationsprozess für die Komponente des Nachbehandlungssystems auf der Grundlage der gemessenen Umgebungslufttemperatur und dem Regenerationstyp bestimmt. Bei einigen Implementierungen beinhaltet die Vorrichtung eine Regenerationssteuerschaltung, die den Regenerationsprozess für die Komponente des Nachbehandlungssystems initiiert. In einigen Implementierungen greift die bedingte Soll-Regenerationstemperatur-Arbitrierschaltung auf einen oder mehrere Parameter zu, die einen Betriebszustand anzeigen. Der eine oder die mehreren Parameter, die einen Betriebszustand anzeigen, können eine Hüllentemperatur des Nachbehandlungssystems, eine Temperatur der Montagehalterung, eine Steuerungstemperatur, eine Fahrzeugrahmentemperatur, eine Bodenplattentemperatur, eine Karosserieteiltemperatur, eine Gebäudeelementtemperatur oder eine Motortemperatur beinhalten.
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 ein Blockschaltbild eines Motors und Nachbehandlungssystems in einer Umgebung;
3 ist ein Prozessdiagramm einer Implementierung eines Prozesses zum adaptiven Regenerieren einer Nachbehandlungskomponente; und
4 ist ein Steuerungsdiagramm einer Implementierung eines Prozesses zur adaptiven Regeneration einer Nachbehandlungskomponente.

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 verschiedener Konzepte im Zusammenhang mit und Implementierungen von Verfahren, Vorrichtungen und Systemen für die adaptive Regeneration von Nachbehandlungssystemkomponenten. 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
In einigen Fällen kann ein Motor mit einem Nachbehandlungssystem in einer Umgebung angeordnet sein, die Komponenten des Nachbehandlungssystems beeinflussen kann, wie in einer geschlossenen oder teilweise umschlossenen Umgebung, in einer nicht belüfteten Umgebung, in einer Hochtemperaturumgebung, in einer Umgebung mit niedriger Temperatur usw. Die Motoren und Nachbehandlungssysteme können Wärme erzeugen oder anderweitig die Umgebungsbedingungen beeinflussen. In einigen Fällen kann eine Steuerung für das Nachbehandlungssystem konfiguriert sein, um einen Regenerationsprozess zur Regeneration einer oder mehrerer Komponenten des Nachbehandlungssystems während des Betriebs durchzuführen. Beispielsweise kann ein Dieselpartikelfilter-(DPF)-Regenerationsprozess durch Erhöhen einer Motorabgastemperatur über Motorbetriebsbedingungen und/oder durch Einführen zusätzlicher thermischer Wärme in das Abgas stromabwärts des Motorabgasauslasses (z. B. durch Einspritzen von brennbarem Kraftstoff stromabwärts des Abgases usw.) ausgeführt werden. Ebenso können andere Regenerationsprozesse für andere Komponenten des Nachbehandlungssystems durchgeführt werden, wie z. B. für einen selektiven katalytischen Reduktionskatalysator (SCR), eine Ammoniakoxidationskomponente (AMOX) usw. Diese Regenerationsprozesse können eine Abgastemperatur innerhalb des Nachbehandlungssystems erhöhen, um die Komponenten zu regenerieren, z. B. durch Verbrennen von eingefangenem Material.
Die erhöhte Abgastemperatur in dem Nachbehandlungssystem erwärmt thermisch die Rohre bzw. andere Gehäuse des Nachbehandlungssystems, wodurch die der Umgebung ausgesetzte Rohr- bzw. Gehäuse-Hüllentemperatur erhöht wird. Die erhöhte Hüllentemperatur kann zu einer konvektiven, leitfähigen und/oder strahlenden Wärmeübertragung auf die Atmosphäre oder andere Komponenten in der Nähe der Rohrleitung und/oder des anderen Gehäuses des Nachbehandlungssystems führen. In einigen Fällen kann die Zunahme der Wärmeübertragung auf die Atmosphäre um das Nachbehandlungssystem herum und/oder auf Komponenten, die mit dem Äußeren des Nachbehandlungssystems gekoppelt sind, die Betriebsbedingungen für Komponenten des Nachbehandlungssystems nachteilig beeinflussen oder, wie beispielsweise im Falle einer kalten Betriebsumgebung, ungünstige Betriebsbedingungen für diese Komponenten verhindern. Somit kann ein System zur adaptiven Regeneration der Komponenten des Nachbehandlungssystems verwendet werden, um die Betriebsbedingungen für Komponenten des Nachbehandlungssystems so zu halten, dass sie die oberen thermischen Betriebsbedingungen oder die unteren thermischen Betriebsbedingungen nicht überschreiten. Das hierin beschriebene adaptive Regenerationssystem kann verwendet werden, um die Temperatur der Atmosphäre zu beeinflussen, die das Nachbehandlungssystem umgibt, und/oder Komponenten, die direkt mit dem Nachbehandlungssystem gekoppelt sind (z. B. Halterungen für Sensoren und/oder das Nachbehandlungssystem selbst). In einigen Implementierungen kann das adaptive Regenerationssystem ferner verwendet werden, um zu ermöglichen, dass das Nachbehandlungssystem in ein kleineres Volumen passt, indem die Hüllentemperaturen des Nachbehandlungssystems so gesteuert werden, dass sie eine maximale Solltemperatur nicht überschreiten, wie eine Temperatur für andere nahe dem Nachbehandlungssystem befestigte Komponenten und/oder Strukturkomponenten der Struktur, an der das Nachbehandlungssystem befestigt ist, wie ein Fahrzeugrahmen, eine Bodenplatte usw. oder eine Gebäudekomponente.
II. ÜBERBLICK ÜBER DAS NACHBEHANDLUNGSSYSTEM
1 stellt ein Nachbehandlungssystem 100 mit einem beispielhaften Reduktionsmittelzufuhrsystem 110 für eine Abgasanlage 190 dar. Das Nachbehandlungssystem 100 beinhaltet einen Partikelfilter (zum Beispiel einen Dieselpartikelfilter (DPF) 102), ein Reduktionsmittelzufuhrsystem 110, eine Zersetzungskammer oder einen Reaktor 104, einen SCR-Katalysator 106 und einen Sensor 150.
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.
Die Zersetzungskammer 104 ist dafür eingerichtet, ein Reduktionsmittel wie z. B. Harnstoff oder Dieselabgasfluid (AdBlue) in Ammoniak umzuwandeln. Die Zersetzungskammer 104 beinhaltet das Reduktionsmittelzuführsystem 110 mit einem Dosiermodul 112, das dazu konfiguriert ist, das Reduktionsmittel in die Zersetzungskammer 104 zu dosieren. Bei einigen Implementierungen wird das Reduktionsmittel vor dem SCR-Katalysator 106 eingespritzt. Die Reduktionsmitteltröpfchen durchlaufen dann die Prozesse der Verdampfung, Thermolyse und Hydrolyse, um gasförmiges Ammoniak innerhalb der Abgasanlage 190 zu bilden. Die Zersetzungskammer 104 beinhaltet einen Einlass in Fluidverbindung mit dem DPF 102, um das Abgas aufzunehmen, das NOx-Emissionen enthält, sowie einen Auslass für das Abgas, NOx-Emissionen, Ammoniak und/oder verbleibendes Reduktionsmittel für die Strömung zum SCR-Katalysator 106.
Die Zersetzungskammer 104 beinhaltet das an der Zersetzungskammer 104 angebrachte Dosiermodul 112 dergestalt, dass das Dosiermodul 112 das Reduktionsmittel in die Abgase dosieren kann, die in die Abgasanlage 190 strömen. Das Dosiermodul 112 kann einen Isolator 114 beinhalten, der zwischen einem Abschnitt des Dosiermoduls 112 und dem Abschnitt der Zersetzungskammer 104 angeordnet ist, an dem das Dosiermodul 112 montiert ist. Das Dosiermodul 112 ist fluidisch mit einer oder mehreren Reduktionsmittelquellen 116 gekoppelt. Bei einigen Implementierungen kann eine Pumpe 118 verwendet werden, um die Reduktionsmittelquelle 116 für die Zufuhr zum Dosiermodul 112 mit Druck zu beaufschlagen.
Das Dosiermodul 112 und die Pumpe 118 sind ebenfalls elektrisch oder kommunikativ mit einer Steuerung 120 gekoppelt. Die Steuerung 120 ist dazu konfiguriert, das Dosiermodul 112 zu steuern, um Reduktionsmittel in die Zersetzungskammer 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 (applicationspecific 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.
In bestimmten Implementierungen ist die Steuerung 120 strukturiert, bestimmte Operationen durchzuführen, wie etwa solche, die hier in Bezug auf die 3 beschrieben sind. Bei bestimmten Implementierungen stellt die Steuerung 120 einen Teil eines Verarbeitungsuntersystems dar, das ein oder mehrere Rechenvorrichtungen mit Speicher-, Verarbeitungs- und Kommunikationshardware einschließt. Bei der Steuerung 120 kann es sich um eine einzelne Vorrichtung oder eine verteilte Vorrichtung handeln, und die Funktionen der Steuerung 120 können durch Hardware und/oder als Computerbefehle auf einem nichtflüchtigen, computerlesbaren Datenspeichermedium durchgeführt werden.
In bestimmten Implementierungen umfasst die Steuerung 120 ein oder mehrere Module, die strukturiert sind, die Operationen der Steuerung 120 funktional auszuführen. In bestimmten Implementierungen kann die Steuerung 120 ein Regenerationsmodul und ein Regenerationsanpassungsmodul zum Durchführen der in 3 beschriebenen Operationen einschließen. Die Beschreibung hierin, einschließlich der Module, betont die strukturelle Unabhängigkeit der Aspekte der Steuerung 120 und veranschaulicht ein mögliches Gruppieren von Operationen und Verantwortlichkeiten der Steuerung 120. Andere Gruppierungen, die ähnliche Gesamtoperationen durchführen, sind als innerhalb des Umfangs der vorliegenden Anmeldung eingeschlossen zu betrachten. Module können in Hardware und/oder als Computerbefehle auf einem nichtflüchtigen, computerlesbaren Datenspeichermedium implementiert sein, und Module können über verschiedene Hardware oder computerbasierte Komponenten verteilt sein. Genauere Beschreibungen bestimmter Ausführungsformen der Steueroperationen sind in dem Abschnitt zu 3 zu finden.
Beispielhafte und nicht einschränkende Modulimplementierungselemente schließen Sensoren ein, die einen beliebigen hierin angegebenen Wert bereitstellen, Sensoren, die einen beliebigen Wert bereitstellen, bei dem es sich um einen Vorläufer zu einem hierin angegebenen Wert handelt, Datalink- und/oder Netzwerkhardware einschließlich von Kommunikationschips, oszillierenden Kristallen, Kommunikationsverbindungen, Kabeln, Twisted-Pair-Verdrahtungen, Koaxialverdrahtungen, abgeschirmten Verdrahtungen, Sendern, Empfängern und/oder Sender-Empfängern, Logikschaltungen, fest verdrahteten Logikschaltungen, rekonfigurierbaren Logikschaltungen in einem bestimmten, nichtflüchtigen Zustand, die entsprechend der Modulspezifikation konfiguriert sind, Aktoren einschließlich mindestens eines elektrischen, hydraulischen oder pneumatischen Aktors, einer Magnetspule, eines Operationsverstärkers, analoger Steuerelemente (Federn, Filter, Integratoren, Addierer, Teiler, Verstärkungselemente) und/oder digitaler Steuerelemente.
Der SCR-Katalysator 106 ist dazu konfiguriert, zur Verringerung von NOx-Emissionen beizutragen, indem ein NOx-Reduktionsprozess zwischen dem Ammoniak und dem NOx des Abgases in zweiatomigen Stickstoff, Wasser und/oder Kohlendioxid beschleunigt wird. Der SCR-Katalysator 106 schließt einen Einlass in fluidischer Kommunikation mit der Zersetzungskammer 104 ein, aus der Abgas und Reduktionsmittel empfangen werden, sowie einen Auslass in fluidischer Kommunikation mit einem Ende des Abgassystems 190.
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.
Bei manchen Implementierungen kann der DPF 102 der Zersetzungskammer oder dem Reaktor 104 nachgelagert positioniert sein. Beispielsweise können der DPF 102 und der SCR-Katalysator 106 in einer einzigen Einheit (auch als SDPF bezeichnet) kombiniert sein. Bei manchen Ausführungen kann das Dosiermodul 112 stattdessen einem Turbolader nachgelagert oder einem Turbolader vorgelagert positioniert 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. Bei anderen Implementierungen kann der Sensor 150 Abgas durch eine andere Leitung empfangen, wie z. B. durch ein Probenrohr, das vom Abgassystem 190 verläuft. Während der Sensor 150 so dargestellt ist, dass er strömungsabwärts hinter dem SCR-Katalysator 106 positioniert ist, versteht es sich, dass der Sensor 150 an anderen Positionen des Abgassystems 190, einschließlich strömungsaufwärts des DPF 102, im DPF 102, zwischen dem DPF 102 und der Zersetzungskammer 104, innerhalb der Zersetzungskammer 104, zwischen der Zersetzungskammer 104 und dem SCR-Katalysator 106, im SCR-Katalysator 106 oder hinter dem SCR-Katalysator 106 positioniert 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 vorerwähnten Positionen des Abgassystems 190 angeordnet ist.
Wie in 2 dargestellt, kann das Nachbehandlungssystem 100 an einen Motor 200 gekoppelt und innerhalb einer Umgebung 210 positioniert sein. Das Nachbehandlungssystem 100 kann in fluidischer Kommunikation mit einem oder mehreren Abgaskrümmern des Motors stehen, um Abgas von dem Motor 200 aufzunehmen. In einigen Implementierungen können ein oder mehrere Turbolader in Fluidverbindung zwischen dem einen oder den mehreren Abgaskrümmern und dem Nachbehandlungssystem positioniert sein, um Abgase zum Betreiben eines Kompressors von jedem von dem einen oder den mehreren Turboladern aufzunehmen.
Die Umgebung 210 kann eine geschlossene Umgebung sein, wie beispielsweise ein Generatorgehäuse, ein Schiffsraum usw. In einigen Fällen kann die Umgebung 210 nicht belüftet werden oder eine verminderte Belüftung aufweisen, wie beispielsweise ein im Wesentlichen geschlossenes Gehäuse, das stationär ist. In anderen Implementierungen kann die Umgebung 210 andere Komponenten und/oder Strukturen in Verbindung mit dem Motor 200 und/oder mit einem Abgasnachbehandlungssystem 100 beinhalten. Zum Beispiel kann die Umgebung 210 eine oder mehrere Halterungen zum Montieren des Nachbehandlungssystems 100 und/oder des Motors 200 aufweisen. In anderen Implementierungen kann die Umgebung 210 einen Fahrzeugrahmen, eine Bodenplatte, ein Karosserieteil, einen Fahrzeugsensor, eine Fahrzeugsteuerung usw. einschließen. In weiteren Ausführungen kann die Umgebung 210 Gebäude oder andere strukturelle Elemente, wie eine Wand, einen Teiler, einen Stützträger usw. einschließen. In manchen Fällen kann das Nachbehandlungssystem 100 selbst von den thermischen Bedingungen der Umgebung 210 beeinflusste Komponenten beinhalten. Zum Beispiel können elektrische Komponenten für das Nachbehandlungssystem 100 an der Außenseite eines Rohrs oder eines anderen Gehäuses des Nachbehandlungssystems 100 montiert sein. In einigen Fällen können die elektrischen Komponenten Sensoren beinhalten, wie z. B. einen PartikelSensor, NOx-Sensor, NH3-Sensor, CO2-Sensor, CO-Sensor, Temperatursensor, Drucksensor, Delta-Drucksensor, Massendurchflusssensor, usw. Die Sensoren können über Halterungen am Rohr oder einer anderen Gehäusekomponente des Nachbehandlungssystems 100 montiert sein. In einigen anderen Fällen können die elektrischen Komponenten eine oder mehrere Steuerungen oder andere elektronische Komponenten zum Steuern des Betriebs des Nachbehandlungssystems 100, des Motors 200 und/oder anderer Vorrichtungen beinhalten, die dem Motor 200, dem Nachbehandlungssystem 100 oder einem Fahrzeug oder einer Struktur zugeordnet sind, in das/der der Motor 200 und/oder das Nachbehandlungssystem 100 montiert sind.
III. IMPLEMENTIERUNGEN VON ADAPTIVEN REGENERATIONSSYSTEMEN
Unter allgemeiner Bezugnahme auf 3 kann der Prozess 300 von einer Steuerung, wie beispielsweise der Steuerung 120 von 1, implementiert werden, um einen oder mehrere Regenerationsprozesse zur Regeneration von Komponenten eines Nachbehandlungssystems, wie beispielsweise des Nachbehandlungssystems 100, adaptiv zu steuern. Der Prozess 300 erfasst und/oder schätzt Umgebungs- und/oder Systembedingungen und passt als Reaktion auf die erfassten und/oder geschätzten Umgebungs- und/oder Systembedingungen einen oder mehrere Parameter für einen Regenerationsprozess an. In manchen Implementierungen, wie Situationen, in denen hohe thermische Bedingungen für eine Umgebung herrschen, in welcher der Motor und/oder das Nachbehandlungssystem betrieben werden, kann die Anpassung des Regenerationsprozesses Erhöhungen der thermischen Temperaturen des Nachbehandlungssystems und/oder des Motors, der Atmosphäre, in welcher der Motor und/oder das Nachbehandlungssystem betrieben werden, der thermischen Konzentrationen relativ zum Motor und/oder zum Nachbehandlungssystem und/oder thermische Bedingungen von Komponenten abmildern, die mit dem Motor und/oder dem Nachbehandlungssystem gekoppelt sind, in deren Nähe positioniert sind oder anderweitig durch den Anstieg von deren thermischer Temperatur beeinflusst werden. Zum Beispiel kann eine Nachbehandlung in einem geschlossenen oder beengten Raum mit minimaler Belüftungsströmung installiert sein, was dazu führen kann, dass die durch einen Regenerationsprozess des Nachbehandlungssystems erzeugte Wärme nicht leicht abgeleitet wird. Die Wärmeerzeugung aus dem Regenerationsprozess kann zu thermischen Konzentrationen führen, wenn die erzeugte Wärme nach oben steigt, die sich auf eine oder mehrere Komponenten des Motors und/oder des Nachbehandlungssystems und/oder andere damit gekoppelte Komponenten auswirken können, die in der Nähe des Regenerationsprozesses angeordnet oder anderweitig thermisch beeinflusst werden.
In weiteren Implementierungen, wie Situationen, in denen niedrige thermische Bedingungen für eine Umgebung herrschen, in welcher der Motor und/oder das Nachbehandlungssystem betrieben werden, kann die Anpassung des Regenerationsprozesses die thermischen Temperaturen des Nachbehandlungssystems und/oder des Motors, der Atmosphäre, in welcher der Motor und/oder das Nachbehandlungssystem betrieben werden, der thermischen Konzentrationen relativ zum Motor und/oder zum Nachbehandlungssystem und/oder thermische Bedingungen von Komponenten erhöhen, die mit dem Motor und/oder dem Nachbehandlungssystem gekoppelt sind, in deren Nähe positioniert sind oder anderweitig durch den Anstieg von deren thermischer Temperatur beeinflusst werden.
Der Prozess 300 beinhaltet das Zugreifen auf einen oder mehrere Parameter, die einen Umgebungszustand und/oder einen Betriebszustand des Motors und/oder Nachbehandlungssystems anzeigen (Block 310), das Bestimmen eines Regenerationstyps (Block 320), das Bestimmen einer Anwendungsbedingung (Block 330), das Modifizieren eines Parameters für einen Regenerationsprozess (Block 340) und, in einigen Fällen, das Initiieren eines Regenerationsprozesses (Block 350).
Das Zugreifen auf einen oder mehrere Parameter, die einen Umgebungszustand und/oder einen Betriebszustand des Motors und/oder des Nachbehandlungssystems anzeigen (Block 310), kann das Zugreifen auf einen in einem Speicher einer Steuerung gespeicherten Parameter und/oder das Zugreifen auf einen Parameter von einem Sensor beinhalten. Bei einigen Implementierungen können die Parameter eine Umgebungslufttemperatur, eine Reduktionsmitteltanktemperatur (z. B. eine DEF-Tanktemperatur in bestimmten Ausführungsformen) und eine PM-Sensortemperatur einschließen. Die Umgebungslufttemperatur kann durch einen Umgebungstemperatursensor gemessen und/oder auf der Basis anderer Parameter bestimmt werden, wie etwa einem Parameter einer Lufteinlasstemperatur usw. Die DEF-Tanktemperatur kann durch einen DEF-Tanktemperatursensor gemessen und/oder basierend auf anderen Parametern bestimmt werden, wie beispielsweise einem Parameter einer DEF-Dosierer-Temperatur, usw. Die Temperatur des PM-Sensors kann von einem Temperatursensor in der Nähe der Temperatur des PM-Sensors gemessen werden oder mit dieser gekoppelt sein und/oder kann eine Temperaturmessung durch den PM-Sensor selbst sein. Andere Umgebungsbedingungen und/oder Betriebsbedingungen des Motors und/oder des Abgasnachbehandlungssystems können Parameter aufweisen, auf die ebenfalls zugegriffen werden kann, wie beispielsweise eine Nachbehandlungssystem-Hüllentemperatur, eine Montagehalterungstemperatur, eine Steuerungstemperatur, eine Fahrzeugrahmentemperatur, eine Bodenplattentemperatur, eine Karosserieteiltemperatur, eine Gebäudeelementtemperatur, eine Motortemperatur, usw.
Basierend auf den Umgebungsbedingungen und/oder Betriebsbedingungen des Motors und/oder des Nachbehandlungssystems wendet der Prozess eine Anpassung zur Steuerung eines Regenerationsprozesses an. In einigen Implementierungen kann dies das Absenken der Solltemperatur der Regeneration zur Reduzierung der Wärmeerzeugung und/oder andere Modifikationen beinhalten.
Der Prozess 300 beinhaltet das Bestimmen eines Regenerationstyps (Block 320). Bei einigen Regenerationsprozessen beeinflusst eine hohe Temperatur und/oder ein Betriebszustand die Wirksamkeit des Regenerationsprozesses. Somit bestimmt der Prozess 300 einen Typ eines Regenerationsprozesses, der kurz davor steht aufzutreten und/oder der als nächstes auftreten wird, basierend auf Bedingungen der Komponenten des Nachbehandlungssystems. In einigen Implementierungen kann der Prozess 300 alle aktivierten Regenerationsprozesse für das Nachbehandlungssystem bestimmen und/oder alle Regenerationsprozesse, die in einem vorbestimmten zukünftigen Zeitraum (z. B. in der nächsten Stunde, zwei Stunden, drei Stunden, vier Stunden, fünf Stunden, sechs Stunden, zwölf Stunden, vierundzwanzig Stunden, usw.) auftreten werden oder wahrscheinlich auftreten werden.
Der Prozess 300 beinhaltet das Bestimmen einer Anwendungsbedingung (Block 330). Die Anwendungsbedingung kann der aktuelle Betriebsmodus des Motors oder andere Betriebsbedingungen für den Motor sein, der mit dem Nachbehandlungssystem gekoppelt ist. Ähnlich der hohen Temperatur, die für bestimmte Regenerationsprozesse erforderlich ist, können einige Regenerationsprozesse den Betrieb des Motors beeinflussen, wie das Verringern der Drehzahl des Motors, das Erhöhen der Drehzahl des Motors usw. Somit kann die Bestimmung der Anwendungsbedingung eine Fahrzeuggeschwindigkeit und/oder einen Betriebsmodus bestimmen. Der Betriebsmodus kann einen Einsatz- oder Nicht-Einsatz-Betriebsmodus beinhalten (z. B. einen Betriebs- oder Leerlaufzustand). In einigen Implementierungen bestimmt der Prozess 300 die aktuelle Anwendungsbedingung und/oder die, welche als nächstes auftreten wird. In einigen Fällen kann der Prozess 300 alle aktivierten Anwendungsbedingungen bestimmen und/oder alle Anwendungsbedingungen bestimmen, die in einem vorbestimmten zukünftigen Zeitraum auftreten werden oder wahrscheinlich auftreten werden (z. B. in der nächsten Stunde, zwei Stunden, drei Stunden, vier Stunden, fünf Stunden, sechs Stunden, zwölf Stunden, vierundzwanzig Stunden, usw.).
Der Prozess 300 beinhaltet ferner ein Modifizieren eines Parameters für einen Regenerationsprozess (Block 340). In einigen Implementierungen kann der modifizierte Parameter eine Soll-Regenerationstemperatur, eine Regenerationsdauer, eine Verweildauer zwischen den Regenerationsprozessen, ein Schwellenwert für den Regenerationsprozess (z. B. eine Partikelmasse und/oder Speichermenge, eine Sintermenge, eine NOx- und/oder Ammoniakspeichermenge, eine Schwefeloxid (SOx)-Speichermenge usw.), eine Mindest-Regenerationstemperatur usw. sein. In einigen Fällen können Kombinationen aus zwei oder mehr der vorgenannten Parameter modifiziert werden. Die modifizierten Parameter beeinflussen den Betrieb eines Regenerationsprozesses.
So kann beispielsweise die Soll-Regenerationstemperatur reduziert werden, um die Gesamttemperatur und die durch den Regenerationsprozess erzeugte Wärme zu reduzieren, oder erhöht werden, um die Gesamttemperatur und die durch den Regenerationsprozess erzeugte Wärme zu erhöhen. In einigen Fällen können die Regenerationsdauer, die Verweildauer zwischen den Regenerationsprozessen, der Schwellenwert für den Regenerationsprozess und/oder die Mindest-Regenerationstemperatur basierend auf der niedrigeren Soll-Regenerationstemperatur angepasst werden.
In einigen Fällen kann die Regenerationsdauer reduziert werden, um die Gesamttemperatur und die durch den Regenerationsprozess erzeugte Wärme zu reduzieren, oder erhöht werden, um die Gesamttemperatur und die durch den Regenerationsprozess erzeugte Wärme zu erhöhen. In einigen Fällen können die Soll-Regenerationstemperatur, die Verweildauer zwischen den Regenerationsprozessen, der Schwellenwert für den Regenerationsprozess und/oder die Mindest-Regenerationstemperatur basierend auf der reduzierten Regenerationsdauer angepasst werden.
In einigen Fällen kann die Verweilzeit zwischen den Regenerationsprozessen erhöht werden, um die Wärmeableitungszeit der Temperatur und Wärme, die durch den Regenerationsprozess erzeugt wird, zu erhöhen, oder reduziert werden, um die Wärmeableitungszeit der Temperatur und Wärme, die durch den Regenerationsprozess erzeugt wird, zu verringern. In einigen Fällen können die Soll-Regenerationstemperatur, die Regenerationsdauer, der Schwellenwert für die Regeneration, und/oder die Mindest-Regenerationstemperatur basierend auf der reduzierten Regenerationsdauer angepasst werden.
In einigen Fällen kann der Schwellenwert für den Regenerationsprozess erhöht oder gesenkt werden, um die Frequenz des Regenerationsprozesses zu verringern oder zu erhöhen, um die Wärmeableitungszeit für die durch den Regenerationsprozess erzeugte Temperatur und Wärme zu erhöhen oder zu verringern. In einigen Fällen können die Soll-Regenerationstemperatur, die Regenerationsdauer, die Verweildauer zwischen den Regenerationsprozessen, und/oder die Mindest-Regenerationstemperatur basierend auf der reduzierten Regenerationsdauer angepasst werden.
In einigen Fällen kann die Mindest-Regenerationstemperatur erhöht oder gesenkt werden, um die Frequenz des Regenerationsprozesses zu verringern oder zu erhöhen, um die Wärmeableitungszeit für die durch den Regenerationsprozess erzeugte Temperatur und Wärme zu erhöhen oder zu verringern. In einigen Fällen können die Soll-Regenerationstemperatur, die Regenerationsdauer, die Verweildauer zwischen den Regenerationsprozessen, und/oder der Schwellenwert für den Regenerationsprozess basierend auf der reduzierten Regenerationsdauer angepasst werden.
Somit stellt der Prozess 300 eine Anpassung an den Regenerationsprozess in Reaktion auf die Umgebungs- und/oder Betriebsbedingungen, den Regenerationstyp und die Anwendungsbedingung bereit. In einigen Implementierungen beinhaltet der Prozess 300 ferner das Initiieren eines Regenerationsprozesses (Block 350). Der initiierte Regenerationsprozess kann auf einem oder mehreren der modifizierten Parameter basieren und/oder basierend auf einem oder mehreren modifizierten Parametern angepasst werden. Der Regenerationsprozess kann eine oder mehrere Betriebsbedingungen des Motors und/oder Nachbehandlungssystems beeinflussen, um die Temperatur des Abgases zu erhöhen oder zu verringern, einen Massendurchfluss zu erhöhen oder zu verringern und/oder eine Strömungsgeschwindigkeit zu erhöhen oder zu verringern, um eine Komponente des Nachbehandlungssystems, wie einen DPF, einen SCR-Katalysator, einen AMOX, einen Sensor usw., zu regenerieren.
4 stellt ein Steuerungsdiagramm einer Implementierung eines Prozesses 400 zur adaptiven Regeneration einer Nachbehandlungskomponente dar. Der Prozess 400 senkt eine Soll-Regenerationstemperatur, um die durch den Regenerationsprozess erzeugte Wärme zu reduzieren. Wenn eine Regeneration angefordert wird, kann das Minimum der abgesenkten Soll-Regenerationstemperatur und eine aktuelle Solltemperatur als Soll-Regenerationstemperatur für den Regenerationsprozess gewählt werden.
Der Prozess 400 kann eine Umgebungslufttemperaturprüfung und/oder eine DEF-Tanktemperaturprüfung 410 einschließen. Die Umgebungslufttemperaturprüfung und/oder die DEF-Tanktemperaturprüfung 410 können eine gemessene Umgebungslufttemperatur mit einer Schwellenwert-Umgebungslufttemperatur und/oder eine DEF-Tanktemperatur mit einer Schwellenwert-DEF-Tanktemperatur vergleichen. Bei einigen Implementierungen kann ein Zeitgeber 420 so implementiert sein, dass eine Umgebungslufttemperaturprüfung und/oder eine DEF-Tanktemperaturprüfung 410 in vorbestimmten Zeitintervallen auf der Grundlage des Zeitgebers 420 durchgeführt wird. Eine Partikelsensor-Temperaturprüfung 430 kann auch in vorgegebenen Zeitintervallen erfolgen, basierend auf dem Zeitgeber 420. Die Partikelsensor-Temperaturprüfung 430 kann eine gemessene Partikelsensortemperatur, wie beispielsweise eine Temperatur des Sensors selbst oder einer Steuerung oder Leiterplatte für den Partikelsensor vergleichen. Ein Parameter kann an ein bedingtes Soll-Regenerationstemperatur-Arbitrierungssystem 450 übergeben werden. Der Parameter kann ein oder mehrere Bestanden- und/oder Durchgefallen-Ergebnisse der Umgebungslufttemperaturprüfung und/oder der DEF-Tanktemperaturprüfung 410 und/oder der Partikelsensor-Temperaturprüfung 430 anzeigen. In einigen Implementierungen kann mehr als ein Parameter als Reaktion auf die Umgebungslufttemperaturprüfung und/oder DEF-Tanktemperaturprüfung 410 und/oder die Partikelsensor-Temperaturprüfung 430 übergeben werden.
Das bedingte Soll-Regenerationstemperatur-Arbitrierungssystem 450 kann ebenfalls einen oder mehrere Parameter empfangen, die eine Regenerationstypauswahl 460, eine Fahrzeuggeschwindigkeitsprüfung 470 und/oder eine Einsatz- oder Nicht-Einsatz-Auswahl 480 anzeigen. Die Regenerationstypauswahl 460 kann einen/einige Regenerationstypen bestimmen und einen oder mehrere den/die Regenerationstyp(en) anzeigenden Parameter übergeben. Bei einigen Regenerationsprozessen beeinflusst eine hohe Temperatur und/oder ein Betriebszustand die Wirksamkeit des Regenerationsprozesses. Somit bestimmt die Regenerationstypauswahl 460 einen Typ eines Regenerationsprozesses, der kurz davor steht aufzutreten und/oder der als nächstes auftreten wird, basierend auf Bedingungen der Komponenten des Nachbehandlungssystems. In einigen Implementierungen kann die Regenerationstypauswahl 460 alle aktivierten Regenerationsprozesse für das Nachbehandlungssystem bestimmen und/oder alle Regenerationsprozesse, die in einem vorbestimmten zukünftigen Zeitraum (z. B. in der nächsten Stunde, zwei Stunden, drei Stunden, vier Stunden, fünf Stunden, sechs Stunden, zwölf Stunden, vierundzwanzig Stunden, usw.) auftreten werden oder wahrscheinlich auftreten werden.
Die Fahrzeuggeschwindigkeitsprüfung 470 kann eine gemessene Fahrzeuggeschwindigkeit mit einer Schwellenfahrzeuggeschwindigkeit vergleichen. Die Fahrzeuggeschwindigkeit kann eine Motordrehzahl, eine Getriebedrehzahl und/oder eine Geschwindigkeit sein. Bei bestimmten Regenerationsprozessen kann der Regenerationsprozess den Betrieb des Motors beeinflussen, wie z. B. Reduzieren der Motordrehzahl, Erhöhen der Motordrehzahl, usw. Somit kann die Fahrzeuggeschwindigkeitsprüfung 470 die Fahrzeuggeschwindigkeit in Bezug auf einen Fahrzeuggeschwindigkeitsschwellenwert vergleichen, um zu bestimmen, ob die Soll-Regenerationstemperatur basierend auf dem Regenerationsprozess relativ zur Fahrzeuggeschwindigkeit angepasst werden kann. In ähnlicher Weise kann die Einsatz- oder Nicht-Einsatz-Auswahl 480 einen Einsatz- oder Nicht-Einsatz-Betriebsmodus bestimmten (z. B. einen Betriebs- oder Leerlaufzustand des Motors).
Das bedingte Soll-Regenerationstemperatur-Arbitrierungssystem 450 kann die übergebenen Parameter, welche die Umgebungslufttemperatur- und/oder die DEF-Tanktemperaturprüfung 410, die PM-Sensortemperaturprüfung 430, die Regenerationstypauswahl 460, die Fahrzeuggeschwindigkeitsprüfung 470 und die Einsatz- oder Nicht-Einsatz-Auswahl-Prüfung 480 anzeigen, arbitrieren, um zu bestimmen, ob eine Soll-Regenerationstemperatur gesenkt werden soll und auf welches niedrigere Temperaturniveau die Soll-Regenerationstemperatur basierend auf den übergebenen Parametern gesenkt werden soll und/oder ob eine ursprüngliche Soll-Regenerationstemperatur beibehalten werden soll.
Wird eine abgesenkte Soll-Regenerationstemperatur gewählt, wird ein Parameter, der die abgesenkte Soll-Regenerationstemperatur anzeigt, an die Regenerationssteuerlogik 490 für den entsprechenden Regenerationsprozess übergeben.
Wie hierin beschrieben, kann das System zur adaptiven Regeneration einer Nachbehandlungssystemkomponente einen Wärmekonzentrationszustand auf der Grundlage der Messung der Umgebungslufttemperatur, der DEF-Tanktemperatur und der PM-Sensortemperatur schätzen. Basierend auf dem geschätzten Wärmekonzentrationszustand kann das System einen oder mehrere Parameter für einen Regenerationsprozess anpassen, um den Regenerationsprozess zu steuern. Bei einigen Implementierungen wird eine abgesenkte Soll-Regenerationstemperatur auf der Grundlage des geschätzten Wärmekonzentrationszustands, des/der Regenerationstyps(en), der Fahrzeuggeschwindigkeit und des Betriebsmodus bestimmt.
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.
Die hier verwendeten Begriffe „im Wesentlichen“ und ähnliche Begriffe sollen eine weitläufige Bedeutung haben, die mit der üblichen akzeptierten Verwendung durch Fachleute auf dem Gebiet harmonisiert, in das der Gegenstand dieser Offenlegung fällt. 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 62375130 [0001]

Claims

System, umfassend: ein Nachbehandlungssystem; und eine Steuerung, die zu Folgendem konfiguriert ist: Zugreifen auf einen oder mehrere einen Umgebungszustand anzeigende Parameter, Bestimmen eines Regenerationstyps eines Regenerationsprozesses für eine Komponente eines Nachbehandlungssystems, Bestimmen einer Anwendungsbedingung, und Modifizieren eines Parameters für den Regenerationsprozess für die Komponente des Nachbehandlungssystems basierend auf dem einen oder den mehreren Parametern, die den Umgebungszustand anzeigen.
System nach Anspruch 1, wobei die Steuerung ferner so konfiguriert, dass sie den Regenerationsprozess für die Komponente des Nachbehandlungssystems initiiert.
System nach Anspruch 1, wobei die Steuerung ferner konfiguriert ist, auf einen oder mehrere Parameter zuzugreifen, die einen Betriebszustand angeben.
System nach Anspruch 3, wobei der eine oder die mehreren Parameter, die den Betriebszustand anzeigen, eine Hüllentemperatur des Nachbehandlungssystems, eine Temperatur der Montagehalterung, eine Steuerungstemperatur, eine Fahrzeugrahmentemperatur, eine Bodenplattentemperatur, eine Karosserieteiltemperatur, eine Gebäudeelementtemperatur oder eine Motortemperatur umfassen.
System nach Anspruch 3, wobei der Parameter für den Regenerationsprozess als Reaktion auf mindestens einen der einen oder mehreren Parameter, die den Umgebungszustand anzeigen, den einen oder die mehreren Parameter, die den Betriebszustand anzeigen, den bestimmten Regenerationstyp und den bestimmten Anwendungszustand modifiziert wird.
System nach Anspruch 1, wobei der eine oder die mehreren Parameter, die den Umgebungszustand angeben, eine Umgebungslufttemperatur, eine Reduktionsmitteltanktemperatur oder eine Partikelsensortemperatur umfassen.
System nach Anspruch 1, wobei der geänderte Parameter eine Soll-Regenerationstemperatur, eine Regenerationsdauer, eine Verweildauer zwischen den Regenerationsprozessen, einen Schwellenwert für den Regenerationsprozess oder eine Mindest-Regenerationstemperatur umfasst.
System nach Anspruch 7, wobei der Schwellenwert für den Regenerationsprozess eine Partikelmasse, eine Partikelspeichermenge, eine Sintermenge, eine NOx-Speichermenge, eine SOx-Speichermenge oder eine Ammoniakspeichermenge umfasst.
Verfahren, umfassend: Zugreifen auf einen oder mehrere einen Umgebungszustand anzeigende Parameter; Bestimmen eines Regenerationstyps eines Regenerationsprozesses für eine Komponente eines Nachbehandlungssystems; Bestimmen einer Anwendungsbedingung; und Modifizieren eines Parameters für den Regenerationsprozess für die Komponente des Nachbehandlungssystems basierend auf dem einen oder den mehreren Parametern, die den Umgebungszustand, den Regenerationstyp und die Anwendungsbedingung anzeigen.
Verfahren nach Anspruch 9, ferner umfassend das Initiieren des Regenerationsprozesses für die Komponente des Nachbehandlungssystems.
Verfahren nach Anspruch 9, ferner umfassend das Zugreifen auf einen oder mehrere Parameter, die einen Betriebszustand anzeigen.
Verfahren nach Anspruch 11, wobei der eine oder die mehreren Parameter, die den Betriebszustand anzeigen, eine Hüllentemperatur des Nachbehandlungssystems, eine Temperatur der Montagehalterung, eine Steuerungstemperatur, eine Fahrzeugrahmentemperatur, eine Bodenplattentemperatur, eine Karosserieteiltemperatur, eine Gebäudeelementtemperatur oder eine Motortemperatur umfassen.
Verfahren nach Anspruch 9, wobei der Parameter für den Regenerationsprozess als Reaktion auf mindestens einen der einen oder mehreren Parameter, die den Umgebungszustand anzeigen, den einen oder die mehreren Parameter, die den Betriebszustand anzeigen, den bestimmten Regenerationstyp und den bestimmten Anwendungszustand modifiziert wird.
Verfahren nach Anspruch 9, wobei der eine oder die mehreren Parameter, die den Umgebungszustand angeben, eine Umgebungslufttemperatur, eine Reduktionsmitteltanktemperatur oder eine Partikelsensortemperatur umfassen.
Verfahren nach Anspruch 9, wobei der geänderte Parameter eine Soll-Regenerationstemperatur, eine Regenerationsdauer, eine Verweildauer zwischen den Regenerationsprozessen, einen Schwellenwert für den Regenerationsprozess oder eine Mindest-Regenerationstemperatur umfasst.
Verfahren nach Anspruch 9, wobei der Schwellenwert für den Regenerationsprozess eine Partikelmasse, eine Partikelspeichermenge, eine Sintermenge, eine NOx-Speichermenge, eine SOx-Speichermenge oder eine Ammoniakspeichermenge umfasst.
Vorrichtung, umfassend: eine Umgebungslufttemperatur-Prüfschaltung, die eine gemessene Umgebungslufttemperatur mit einem vorbestimmten Schwellenwert vergleicht; eine Regenerationsauswahlschaltung, die einen Regenerationstyp eines Regenerationsprozesses für eine Komponente des Nachbehandlungssystems bestimmt; und eine bedingte Soll-Regenerationstemperatur-Arbitrierungsschaltung, die einen Parameter für den Regenerationsprozess für die Komponente des Nachbehandlungssystems auf der Grundlage der gemessenen Umgebungslufttemperatur und des Regenerationstyps bestimmt.
Vorrichtung nach Anspruch 17, ferner umfassend eine Regenerationssteuerschaltung, die den Regenerationsprozess für die Komponente des Nachbehandlungssystems initiiert.
Vorrichtung nach Anspruch 17, wobei die bedingte Soll-Regenerationstemperatur-Arbitrierlogik auf einen oder mehrere Parameter, die einen Betriebszustand anzeigen, zugreift.
Vorrichtung nach Anspruch 17, wobei der eine oder die mehreren Parameter, die den Betriebszustand anzeigen, eine Hüllentemperatur des Nachbehandlungssystems, eine Temperatur der Montagehalterung, eine Steuerungstemperatur, eine Fahrzeugrahmentemperatur, eine Bodenplattentemperatur, eine Karosserieteiltemperatur, eine Gebäudeelementtemperatur oder eine Motortemperatur umfassen.