DE112017006178T5

DE112017006178T5 - Echtzeitsteuerung eines Reduktionsmitteltröpfchensprühimpulses und einer Sprühverteilung im Abgas

Info

Publication number: DE112017006178T5
Application number: DE112017006178.4T
Authority: DE
Inventors: Samuel Johnson; Nassim Khaled; Patrick C. Hudson
Original assignee: Cummins Emission Solutions Inc
Current assignee: Cummins Emission Solutions Inc
Priority date: 2016-12-07
Filing date: 2017-12-06
Publication date: 2019-10-02
Also published as: US20240141815A1; CN113482747A; GB2571663B; GB2599822B; GB2601448B; GB2599822A; US20200072106A1; US20210254526A1; GB2571663A; GB202202772D0; US11459928B2; US20220412240A1; CN110036183A; CN113482747B; WO2018106812A1; CN110036183B; GB201907887D0; US11028754B2; GB2601448A; US11905874B2

Abstract

Ein System zum Steuern eines gezielten Reduktionsmittelsprühimpulses für eine gezielte Sprühverteilung beinhaltet ein Abgassystem, das eine Abgasleitung, durch die Abgas strömt, ein Reduktionsmitteleinspritzsystem zum Einspritzen von Reduktionsmittel in das Abgas durch das Abgassystem auf Grundlage eines oder mehrerer Einspritzparameter, ein Reduktionsmittelzufuhrsystem für die Zufuhr des Reduktionsmittels in das Reduktionsmitteleinspritzsystem auf Grundlage eines oder mehrerer Zufuhrparameter, und eine Steuerung aufweist. Die Steuerung ist konfiguriert, um auf aktuelle Fahrzeug-, Motor-, Abgas- oder Reduktionsmittelzustandsparameter zuzugreifen, einen oder mehrere Steuerungsparameter auf Grundlage eines Steuerungsmodells und der abgerufenen aktuellen Fahrzeug-, Motor-, Abgas- oder Reduktionsmittelzustandsparameter zu bestimmen und einen Wert des einen oder der mehreren Einspritzparameter oder des einen oder der mehreren Zufuhrparameter zu modifizieren, um den Reduktionsmittelspray zu steuern.

Description

VERWEIS AUF VERWANDTE ANMELDUNGEN
Diese Anmeldung beansprucht die Priorität und die Rechte der am Mittwoch, 7. Dezember 2016 eingereichten vorläufigen U.S.-Patentanmeldung Nr. 62/431,092 mit dem Titel „REAL-TIME CONTROL OF REDUCTANT DROPLET SPRAY MOMENTUM AND IN-EXHAUST SPRAY DISTRIBUTION“, deren gesamte Offenbarungen durch Bezugnahme hierin aufgenommen wird.
TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Anmeldung behandelt allgemein das Gebiet von Nachbehandlungssystemen für Verbrennungsmotoren.
HINTERGRUND
Bei Verbrennungsmotoren wie Dieselmotoren können Stickoxid-Verbindungen (NO_x-Verbindungen) im Abgas abgegeben werden. Zum Reduzieren von NO_x-Emissionen kann ein SCR-Verfahren 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 einer Katalysatorkammer eines Abgassystems wie dem eines Fahrzeugs oder einer Energieerzeugungseinheit enthalten sein. Ein Reduktionsmittel, beispielsweise Ammoniakanhydrid oder Harnstoff, wird üblicherweise vor der Katalysatorkammer in den Abgasstrom eingebracht. Um das Reduktionsmittel für den SCR-Prozess (Selective Catalyc Reduction) in den Abgasstrom einzubringen, kann ein SCR-Verfahren das Reduktionsmittel durch einen Dosierer zuführen, welcher das Reduktionsmittel in ein der Katalysatorkammer vorgelagertes Abgasrohr der Abgassystem zerstäubt, einspritzt oder sprüht. Das SCR-System kann einen oder mehrere Sensoren einschließen, um die Bedingungen innerhalb des Abgassystems zu überwachen.
KURZDARSTELLUNG
Die hier beschriebenen Implementierungen beziehen sich auf Systeme und Verfahren zum Steuern eines Reduktionsmittelsprays für ein gezieltes Sprühen auf Grundlage der Modifikation eines oder mehrerer Parameter eines Reduktionsmitteleinspritzsystems oder Reduktionsmittelzufuhrsystems in Echtzeit unter Verwendung aktueller Fahrzeug-, Motor-, Abgas- und/oder Reduktionsmittelzustandsparameter.
Eine Implementierung bezieht sich auf ein System zum Steuern eines gezielten Reduktionsmittelsprühimpulses für eine gezielte Sprühverteilung umfassend ein Abgassystem, das eine Abgasleitung, durch die Abgas strömt, ein Reduktionsmitteleinspritzsystem zum Einspritzen von Reduktionsmittel in das Abgas durch das Abgassystem auf Grundlage eines oder mehrerer Einspritzparameter, ein Reduktionsmittelzufuhrsystem für die Zufuhr des Reduktionsmittels in das Reduktionsmitteleinspritzsystem auf Grundlage eines oder mehrerer Zufuhrparameter, und eine Steuerung aufweist. Die Steuerung ist konfiguriert, um auf gegenwärtige Fahrzeugzustandsparameter, Motorzustandsparameter, Abgaszustandsparameter oder Reduktionsmittelzustandsparameter zuzugreifen, einen oder mehrere Steuerungsparameter zu bestimmen, die auf einem Steuerungsmodell und den abgerufenen aktuellen Fahrzeugzustandsparametern, Motorzustandsparametern, Abgaszustandsparametern oder Reduktionsmittelzustandsparametern basieren, und einen Wert eines oder mehrerer Einspritzparameter oder eines oder mehrerer Zufuhrparameter zur Steuerung eines Reduktionsmittelsprühimpulses, eines Reduktionsmitteltröpfchenimpulses, eines Reduktionsmittelsprühimpulses oder eines Reduktionsmittelimpulsvektors aus einem Reduktionsmitteleinspritzsystem zur gezielten Sprühtröpfchenverteilung oder einer gezielten Sprühverteilung zu modifizieren.
In einigen Implementierungen umfassen die gegenwärtigen Abgaszustandsparameter eine Abgastemperatur, eine Abgasströmungsgeschwindigkeit, einen Abgasmassenstrom oder eine Abgasverwirbelung. In einigen Implementierungen beinhalten die aktuellen Reduktionsmittelzustandsparameter eine Reduktionsmitteltemperatur, einen Reduktionsmittelzufuhrdruck, einen erforderlichen Einspritzimpuls auf Grundlage der Abgasbedingungen oder der Flüssigreduktionsmittelbedingungen, eine Reduktionsmitteldichte, eine Einspritzfrequenz oder eine Düsengeometrie. In einigen Implementierungen ist das Steuerungsmodell ein empirisches Modell. Es kann ein Latin-Hypercube-Stichprobenverfahren durchgeführt werden, um Parameter des empirischen Modells für eine Abgassystemplattform unter Verwendung einer Bandbreite von Werten für Abgaseigenschaften und Reduktionsmitteleigenschaften zu berechnen. In einigen Implementierungen ist das Steuerungsmodell ein Modell auf physikalischer Basis. Parameter des physikalischen Modells können durch Ausführen eines Latin-Hypercube-Stichprobenverfahrens für eine Abgassystemplattform unter Verwendung einer Bandbreite von Werten für Abgaseigenschaften und Reduktionsmitteleigenschaften erhalten werden. In einigen Implementierungen können die aktuellen Zustandsparameter mindestens einen von einer Fahrzeuggeschwindigkeit, einem Fahrzeugreifendruck, einem Fahrzeugneigungswinkel, einer Fahrzeug-Gangwahl, einer Fahrzeugmasse, einem Fahrzeuggewicht, einem Fahrzeug-Anhängergewicht oder einem Fahrzeug-Luftleitungsdruck einschließen. Bei einigen Implementierungen können die aktuellen Motorzustandsparameter mindestens einen von einem Motorkraftstoffdurchsatz, einem Motorluftdurchsatz, einem Motorladedruck, einem Motoransaugdruck, einer Motorlast, einer Motordrehzahl, einer Motorzylindertemperatur, einem Motorzylinderdruck oder einem Motorkraftstoffdruck einschließen. Bei einigen Implementierungen kann die Steuerung die aktuellen Fahrzeugzustandsparameter, Motorzustandsparameter, Abgaszustandsparameter oder Reduktionsmittelzustandsparameter verwenden, um den Reduktionsmittelsprühimpuls zu bestimmen, und modifiziert einen oder mehrere Einspritzparameter, um eine gezielte Verteilung der Sprühtröpfchen oder gezielte Verteilung des Sprays für die aktuellen Fahrzeugzustandsparameter, Motorzustandsparameter oder Reduktionsmittelzustandsparameter zu erreichen.
Eine andere Implementierung betrifft ein Verfahren, das Folgendes beinhaltet: Zugreifen auf aktuelle Fahrzeugzustandsparameter, Motorzustandsparameter, Abgaszustandsparameter oder Reduktionsmittelzustandsparameter; Bestimmen eines oder mehrerer Steuerungsparameter auf Grundlage eines Steuerungsmodells und der abgerufenen aktuellen Fahrzeugzustandsparameter, Motorzustandsparameter, Abgaszustandsparameter oder Reduktionsmittelzustandsparameter; Modifizieren eines Wertes eines Einspritzparameters oder eines Zufuhrparameters zur Steuerung eines Reduktionsmittelsprühimpulses, eines Reduktionsmitteltröpfchenimpulses, eines Reduktionsmittelsprühimpulses oder eines Reduktionsmittelimpulsvektors aus einem Reduktionsmitteleinspritzsystem für eine gezielte Sprühtröpfchenverteilung oder eine gezielte Sprühverteilung; und Befehlen einem Reduktionsmitteleinspritzsystem, Reduktionsmittel auf Grundlage des Einspritzparameters in ein Abgas einzuspritzen, oder einem Reduktionsmittelzufuhrsystem, Reduktionsmittel auf Grundlage der Zufuhrparameter dem Reduktionsmitteleinspritzsystem zuzuführen.
In einigen Implementierungen können die aktuellen Abgaszustandsparameter mindestens einen von einem Abgasdruck, einer Abgasdichte, einer Abgastemperatur, einer Abgasströmungsgeschwindigkeit, einem Abgasmassenstrom oder einer Abgasverwirbelung einschließen. Die aktuellen Reduktionsmittelzustandsparameter können mindestens einen von einer Reduktionsmitteltemperatur, einem Reduktionsmittelimpuls auf Grundlage eines Einspritzversorgungsdrucks, einer Reduktionsmitteldichte, einer Einspritzfrequenz, einem Reduktionsmittel-Zuluftvolumenstrom, einem Reduktionsmittel-Sprühkegelwinkel oder einer Düsengeometrie einschließen. Die aktuellen Fahrzeugzustandsparameter können mindestens einen von einer Fahrzeuggeschwindigkeit, einem Fahrzeugreifendruck, einem Fahrzeugneigungswinkel, einer Fahrzeug-Gangwahl, einer Fahrzeugmasse, einem Fahrzeuggewicht, einem Fahrzeug-Anhängergewicht oder einem Fahrzeug-Luftleitungsdruck einschließen. Die aktuellen Motorzustandsparameter umfassen mindestens einen von einem Motorkraftstoffdurchsatz, einem Motorluftdurchsatz, einem Motorladedruck, einem Motoransaugdruck, einer Motorlast, einer Motordrehzahl, einer Motorzylindertemperatur, einem Motorzylinderdruck oder einem Motorkraftstoffdruck. Die aktuellen Fahrzeugzustandsparameter, Motorzustandsparameter, Abgaszustandsparameter oder Reduktionsmittelzustandsparameter können verwendet werden, um den Reduktionsmittelsprühimpuls zu bestimmen und den Einspritzparameter zu modifizieren, um eine gezielte Sprühtröpfchenverteilung oder Sprühverteilung für die aktuellen Fahrzeugzustandsparameter, Motorzustandsparameter, Abgaszustandsparameter oder Reduktionsmittelzustandsparameter zu erreichen.
Noch eine weitere Implementierung bezieht sich auf ein System, das ein Reduktionsmitteleinspritzsystem zum Einspritzen eines Reduktionsmittels in ein Abgasrohr auf Grundlage eines Einspritzparameters oder eines Zufuhrparameters und einer Steuerung einschließt. Die Steuerung ist konfiguriert, um auf gegenwärtige Abgaszustandsparameter oder Reduktionsmittelzustandsparameter zuzugreifen, einen oder mehrere Steuerungsparameter zu bestimmen, die auf einem Steuerungsmodell und den abgerufenen aktuellen Abgaszustandsparametern oder Reduktionsmittelzustandsparametern basieren, und einen Wert des Einspritzparameters oder des Zufuhrparameters zur Steuerung eines Reduktionsmittelsprühimpulses, eines Reduktionsmitteltröpfchenimpulses, eines Reduktionsmittelsprühimpulses oder eines Reduktionsmittelimpulsvektors aus einem Reduktionsmitteleinspritzsystem zur gezielten Sprühtröpfchenverteilung oder einer gezielten Sprühverteilung zu modifizieren.
In einigen Implementierungen umfassen die gegenwärtigen Abgaszustandsparameter eine Abgastemperatur, eine Abgasströmungsgeschwindigkeit, einen Abgasmassenstrom oder eine Abgasverwirbelung. In einigen Implementierungen beinhalten die aktuellen Reduktionsmittelzustandsparameter eine Reduktionsmitteltemperatur, einen Reduktionsmittelzufuhrdruck, einen erforderlichen Einspritzimpuls auf Grundlage der Abgasbedingungen oder der Flüssigreduktionsmittelbedingungen, eine Reduktionsmitteldichte, eine Einspritzfrequenz oder eine Düsengeometrie. In einigen Implementierungen basiert das Steuerungsmodell auf einem Latin-Hypercube-Stichprobenverfahren, das durchgeführt wird, um Parameter des empirischen Modells für eine Abgassystemplattform unter Verwendung einer Bandbreite von Werten für Abgaseigenschaften und Reduktionsmitteleigenschaften zu berechnen.
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 ein Abgassystem;
2 ist ein graphische Darstellung, die Tröpfchenpfade in einem Abgasvektorfeld mit einem Tröpfchenverteilungsdiagramm für ein System ohne Tröpfchensteuerung zeigt;
3 ist eine graphische Darstellung einer Verteilung von Tröpfchendurchmessern als eine Funktion des Einspritzdrucks;
4 ist ein Satz graphischer Darstellungen von Partikelflugpfaden von Tröpfchen mit unterschiedlichen Durchmessern mit der gleichen Einspritzgeschwindigkeit in ein Abgasrohr mit einem einheitlichen Strömungsgeschwindigkeitsfeld;
5 ist ein Satz graphischer Darstellungen von Partikelflugpfaden von Tröpfchen mit dem gleichen Durchmesser mit unterschiedlichen Einspritzgeschwindigkeiten oder -impulsen in ein Abgasrohr mit einem einheitlichen Strömungsgeschwindigkeitsfeld;
6 ist eine graphische Darstellung, die Tröpfchenpfade in einem Abgasvektorfeld mit einem
Tröpfchenverteilungsdiagramm für ein System mit Tröpfchensteuerung zeigt;
7 ist ein Ablaufdiagramm zur Entwicklung eines Steuerungsmodells für die Tröpfchensteuerung in einem Abgassystem; und
8 ist ein Ablaufdiagramm zur Implementierung des Steuerungsmodells für die Tröpfchensteuerung in einem Abgassystem.

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 damit in Zusammenhang stehender Konzepte und Implementierungen von Verfahren, Vorrichtungen und Systemen für die Echtzeitsteuerung einer Reduktionsmitteleinspritzung. 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 Abgasnachbehandlungssystemen arbeitet das Reduktionsmitteleinspritzsystem mit einem einförmigen Tröpfchenimpuls unabhängig von den Umgebungs-, z. B. Auspuffbedingungen. Dies kann zu einer unkontrollierten Verteilung und räumlichen Anordnung des Sprays im Abgas (z. B. einer ungleichen Menge von Reduktionsmittel in der Querschnittsfläche des Abgasstroms) bei unterschiedlichen Auspuffbedingungen führen. Die Wirksamkeit des eingespritzten Reduktionsmittels kann durch mehrere Faktoren beeinflusst werden, wie zum Beispiel die Sprühqualität des Reduktionsmittels, den Tröpfchendurchmesser (z. B. Tröpfchenmasse), die Tröpfchengeschwindigkeit, die Tröpfchenflugbahn, den Kegelwinkel, die Sprühverteilung im Abgas, den Impuls, die Sprühtiefe, die endgültige Verteilung des zersetzten Reduktionsmittels in dem Abgasstrom, usw. Zwei steuerbare Eigenschaften, die den Reduktionsmitteltröpfchenimpuls und die Verteilung im Abgas beeinflussen, sind der Durchmesser und die Geschwindigkeit des Tröpfchens. Sowohl Düsendesign als auch Versorgungsdruck können den Tröpfchendurchmesser und die Tröpfchengeschwindigkeit beeinflussen und somit den Tröpfchenimpuls. Wenn der Durchmesser und die Geschwindigkeit der Reduktionsmitteltröpfchen große Werte sind, können die Tröpfchen bei geringen Abgasströmungsgeschwindigkeiten zu tief in den Abgasstrom eindringen, was bei gleichzeitiger Verringerung der Effizienz der NO_x-Reduktion Wände beeinträchtigt und zu Ablagerungen führt. Wenn der Durchmesser und die Geschwindigkeit der Reduktionsmitteltröpfchen kleine Werte sind, können diese Tröpfchen bei höheren Abgasströmungsgeschwindigkeiten die Wände der Abgasrohre neben der Einspritzstelle „beschlagen“ und somit die Effizienz der NO_x-Reduktion einschränken. In ähnlicher Weise kann eine große Einzeldosis des Reduktionsmittels weniger effektiv sein, da die Abgastemperatur nicht in der Lage ist, das Reduktionsmittel vor einem Katalysator ausreichend zu zersetzen, während mehrere kleinere Reduktionsmitteldosierungen durch die verfügbare Abgaswärmeenergie effizienter zersetzt werden können. Dementsprechend kann ein System, das die Tröpfchenplatzierung auf Grundlage des Tröpfchenimpulses und des Einspritzzeitpunkts (d. h. der Anzahl der Dosierungen pro Zeiteinheit) gemäß den Motorbetriebsbedingungen variiert, nützlich sein, um die Sprühverteilung im Abgas und die Effizienz der NO_x-Reduktion zu verbessern.
In einigen Implementierungen kann ein Reduktionsmittelzufuhrsystem in Echtzeit einen Einspritzversorgungsdruck, eine Einspritzfrequenz und/oder eine Geometrie der Sprühdüsen ändern, um den Reduktionsmittelsprühimpuls auf Grundlage des erfassten Abgases und/oder der Flüssigreduktionsmittelbedingungen, wie Abgasdruck, Abgasdichte, Abgastemperatur, Abgasströmungsgeschwindigkeit, Reduktionsmitteltemperatur, Reduktionsmittelgeschwindigkeit je nach Einspritzungsversorgungsdruck, Reduktionsmitteldichte, usw. zu steuern. Diese Änderung des Reduktionsmittelssprühvorgangs in Echtzeit kann die Leistung und Beständigkeit des Reduktionsmittelzufuhrsystems verbessern. Insbesondere kann durch Modifizieren des Reduktionsmittelsprühimpulses die Sprühverteilung im Abgas verbessert werden, wodurch die Effizienz der NO_x-Reduktion erhöht und Reduktionsmittelablagerungen reduziert werden können.
Ein Reduktionsmittelzufuhrsystem kann Hardware-, Software-, elektronische und hydraulische Komponenten einschließen, die verwendet werden, um Reduktionsmittel für Dieselabgase zu liefern. Ein Reduktionsmittelzufuhrsystem kann in zwei Teilsysteme gegliedert werden, ein Reduktionsmittelzufuhrsystem und ein Reduktionsmitteleinspritzsystem. Das Reduktionsmittelzufuhrsystem kann einen Reduktionsmitteltank, der Reduktionsmittel speichert, eine Pumpe und einen Hydraulikschlauch zum Zuführen des Reduktionsmittels von dem Reduktionsmitteltank zu der Pumpe und zu einem Reduktionsmittelzufuhrsystem einschließen. Das Reduktionsmittelzufuhrsystem kann einen Injektor oder Dosierer einschließen. In einigen Implementierungen kann das Reduktionsmittelzufuhrsystem ein Nur-Flüssig-System sein, das den Druck von der Pumpe verwendet, um Reduktionsmittel in das Abgassystem zu sprühen. Bei anderen Implementierungen kann das Reduktionsmittelzufuhrsystem ein luftunterstütztes System sein, das eine Luftzufuhrquelle und einen Hydraulikschlauch aufweist, um die Luft dem Reduktionsmittelinjektor oder -dosierer vor dem Injektor oder Dosierer und/oder am Punkt der Reduktionsmitteleinspritzung zuzuführen, um das Sprühen des Reduktionsmittels in das Abgassystem zu unterstützen.
In einigen Implementierungen kann die Steuerung des Reduktionsmittelsprays durch physikalische Mechanismen und/oder Softwaresteuerung der Komponenten des Reduktionsmittelzufuhrsystems erfolgen. Zum Beispiel kann der Reduktionsmitteleinspritzversorgungsdruck auf Grundlage eines Befehls einer Pumpendrehzahl, einer Bewegung eines elektromechanischen Ventils, einer Modifikation eines Signal oder eines Befehls zur Reduktionsmitteleinspritzfrequenz, einer Modifikation einer Geometrie der Sprühdüsen, usw. gesteuert werden. In einigen Beispielen kann der Reduktionsmitteleinspritzversorgungsdruck auch modifiziert werden, um das Aufbrechen der Tröpfchen zur Steuerung des Tröpfchendurchmessers und der Sprühgeometrie für eine gewünschte Sprühdurchdringung und/oder Feinverteilung auf der Querschnittsfläche des Abgasrohres zu steuern. In einigen Implementierungen kann die Einspritzfrequenz modifiziert werden, um die Wärmeübertragung im Inneren des Rohres an den Auftreffstellen sowie die Sprühgeometrie nach einem Sprühentwicklungsplan (d. h. wie lange es dauert, bis sich ein voll entwickelter Sprühmittelfluss bildet) innerhalb des Rohres zu steuern.
Durch Steuern des Einspritzversorgungsdrucks und/oder der Einspritzfrequenz können die Sprühgeometrie und das Eindringen gesteuert werden, um sowohl eine gut verteilte Reduktionsmittelwolke als auch eine gut platzierte Reduktionsmittelwolke zuzuführen, die sowohl die Verteilung erhöht als auch das Auftreffen auf die Wände verringert, was je nach Motorbetriebsbedingungen zu Harnstoffablagerungen führt. Somit können gezielte Sprüheigenschaften in Echtzeit während eines transienten Motorbetriebs eingestellt werden, da eine Variation der Strömung, Temperatur oder anderer Abgasbedingungen die Platzierung der Reduktionsmitteltröpfchen und die Leistung der NO_x-Reduktion und die Bildung von Ablagerungen beeinflussen.
II. Überblick über das Nachbehandlungssystem
1 zeigt ein Nachbehandlungssystem 100 mit einem beispielhaften Reduktionsmittelzufuhrsystem 110 für ein Abgassystem 190. Das Nachbehandlungssystem 100 schließt einen Partikelfilter, zum Beispiel einen Dieselpartikelfilter (DPF) 102, das Reduktionsmittelzufuhrsystem 110, ein Reaktorrohr oder eine Zersetzungskammer 104, einen SCR-Katalysator 106 und einen Sensor 150 ein.
Der DPF 102 ist dazu konfiguriert, Feinstaub, beispielsweise Ruß, aus in dem Abgassystem 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 dazu konfiguriert, ein Reduktionsmittel, wie beispielsweise Harnstoff, wässrige Ammoniaklösung oder DEF in Ammoniak umzuwandeln. Die Zersetzungskammer 104 beinhaltet ein Reduktionsmittelzufuhrsystem 110 mit einem Dosierer 112, der konfiguriert ist, das Reduktionsmittel in die Zersetzungskammer 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 des Abgassystems 190 zu bilden. Die Zersetzungskammer 104 beinhaltet einen Einlass in Fluidverbindung mit dem DPF 102, um das Abgas aufzunehmen, das NO_x-Emissionen enthält, sowie einen Auslass für das Abgas, NO_x-Emissionen, Ammoniak und/oder verbleibendes Reduktionsmittel für die Strömung zum SCR-Katalysator 106.
Die Zersetzungskammer 104 schließt den Dosierer 112 ein, der an der Zersetzungskammer 104 angebracht ist, so dass der Dosierer 112 ein Reduktionsmittel in die in das Abgassystem 190 strömenden Abgase dosieren kann. Der Dosierer 112 kann einen Isolator 114 einschließen, der zwischen einem Abschnitt des Dosierers 112 und dem Abschnitt der Zersetzungskammer 104, an welcher der Dosierer 112 befestigt ist, eingesetzt 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 konfiguriert, den Dosierer 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 (application-specific integrated circuit (ASIC)), ein feldprogrammierbares Gate-Array (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 einen Code aus einer beliebigen geeigneten Programmiersprache beinhalten.
In bestimmten Implementierungen ist die Steuerung 120 derart strukturiert, dass sie bestimmte Vorgänge durchführt, wie beispielsweise die hierin in Bezug auf die 7-8 beschriebenen. 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 Steuerungsmodellmodul und/oder ein Dosiersteuerungsmodul zum Durchführen der unter Bezugnahme auf die 7-8 beschriebenen Verfahren 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 von Steuerungsvorgängen sind in dem Abschnitt enthalten, der auf die 7-8 Bezug nimmt.
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 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 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.
Das Abgassystem 190 kann ferner einen Oxidationskatalysator (z. B. einen Dieseloxidationskatalysator (DOC)) in Fluidverbindung mit dem Abgassystem 190 enthalten (z. B. dem SCR-Katalysator 106 nachgeschaltet oder dem DPF 102 vorgeschaltet), um Kohlenwasserstoffe und Kohlenmonoxid im Abgas zu oxidieren.
Bei manchen Ausführungen kann der DPF 102 der Zersetzungskammer oder dem Reaktorrohr 104 nachgelagert positioniert sein. Beispielsweise können der DPF 102 und der SCR-Katalysator 106 in einer einzelnen Einheit, wie etwa einem DPF mit SDPF-Beschichtung (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 Abgases, das durch das Abgassystem 190 strömt, 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 dem SCR-Katalysator 106 nachgeschaltet positioniert ist, versteht es sich, dass der Sensor 150 an jeder anderen Positionen des Abgassystems 190, einschließlich dem DPF 102 vorgeschaltet, im DPF 102, zwischen dem DPF 102 und der Zersetzungskammer 104, in der Zersetzungskammer 104, zwischen der Zersetzungskammer 104 und dem SCR-Katalysator 106, im SCR-Katalysator 106 oder dem SCR-Katalysator 106 nachgeschaltet, 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.
III. Echtzeitsteuerung eines Reduktionsmitteltröpfchen-Sprühimpulses und einer Sprühverteilung im Abgas
Eine Echtzeit- oder im Wesentlichen Echtzeitsteuerung des Reduktionsmittelsprühimpulses und/oder der Sprühverteilung im Abgas durch Steuerung des Durchmessers und der Geschwindigkeit der Reduktionsmitteltröpfchen kann die Effizienz der NO_x-Reduktion des Abgasnachbehandlungssystems verbessern. Das heißt, durch Verbessern der Sprühverteilung im Abgas nahe dem Reduktionsmitteleinspritzpunkt kann das Mischen von Reduktionsmittel und NO_x, das in dem Abgas vorhanden ist, weiter vorne erfolgen und die NO_x-Reduktion wird durch ein gleichförmigeres Gemisch aus Reduktionsmittel und NO_x effizienter. In einigen Fällen kann dies zu einer verkürzten Länge des Abgasnachbehandlungssystems führen, indem die Länge eines Zersetzungsreaktors, wo sich das Reduktionsmittel und das Abgas mischen, und/oder die Länge des Katalysators reduziert wird.
Wie hierin beschrieben, kann eine Steuerung Eigenschaften eines Fahrzeugs (z. B. eine Fahrzeuggeschwindigkeit, einen Fahrzeugreifendruck, einen Fahrzeugneigungswinkel, eine Fahrzeug-Gangwahl, eine Fahrzeugmasse, ein Fahrzeuggewicht, ein Fahrzeug-Anhängergewicht oder einen Fahrzeug-Luftleitungsdruck), Motoreigenschaften (z. B. einen Motorkraftstoffdurchsatz, einen Motorluftdurchsatz, einen Motorladedruck, einen Motoransaugdruck, eine Motorlast, eine Motordrehzahl, eine Motorzylindertemperatur, einen Motorzylinderdruck oder einen Motorkraftstoffdruck), Abgaseigenschaften und/oder Reduktionsmitteleigenschaften (z. B. Volumenströme, Impuls, Verdampfung, Temperaturen, einen Reduktionsmittel-Versorgungsdruck, einen Reduktionsmittel-Zuluftvolumenstrom, einen Reduktionsmittel-Sprühkegelwinkel, und/oder Dichten) mit System- und Bauteileigenschaften (z. B. Sprühdüsengeometrie wie Öffnungsdurchmesser) nutzen, um eine gewünschte Reduktionsmitteltröpfchen-Einspritzung und einen Sprühimpuls für eine ideale Sprühverteilung und räumliche Platzierung im Abgas zu bestimmen. Die Steuerung kann dann eine Reduktionsmitteltröpfchengröße und/oder einen Sprühimpuls für eine Sprühverteilung und räumliche Platzierung im Abgas steuern, wie zum Beispiel durch Einstellen eines Reduktionsmitteleinspritzversorgungsdrucks, Einstellen einer Dosierfrequenz oder der Sprühdüsengeometrie. Somit kann die Steuerung entweder einzelne Tröpfchen oder eine Sprühwolke (z. B. die mathematische Integration aller einzelnen Tröpfchen) steuern. Das Vorstehende sind veranschaulichende Beispiele von Steuerungsvorgängen zum Bereitstellen eines gewünschten Impulses/einer gewünschten Verteilung, aber andere mögliche Mechanismen zum Bereitstellen eines gewünschten Impulses/einer gewünschten Verteilung können verwendet werden, entweder zusätzlich oder anstelle des Vorhergehenden. Durch Steuern eines Reduktionsmittel-Einspritztröpfchenimpulses für eine gewünschte Sprühverteilung und räumliche Platzierung im Abgas können die Effizienz von Emissionsbehandlungen (z. B. eine hohe Verteilung und/oder ein hoher NO_x-Prozentsatz) optimiert und Ineffizienzen (z. B. Beschlagen/Auftreffen des Reduktionsmittels auf eine innere Rohrgeometrie, wie Wände, Mischer, Diffusoren, Strömungsrichter, usw.) minimiert werden.
2 zeigt eine grafische Darstellung 200 eines Flugpfads 210 des dosierten Reduktionsmittels in einem einförmigen Abgasvektorfluss. Das dosierte Reduktionsmittel wird mit einem statischen, voreingestellten Reduktionsmitteltröpfchenimpuls von einem Dosierer bereitgestellt. Das heißt, unabhängig von den Abgasströmungsbedingungen wird das dosierte Reduktionsmittel mit einem voreingestellten Reduktionsmitteltröpfchenimpuls auf Grundlage eines Reduktionsmittel-Einspritzversorgungsdrucks, einer Reduktionsmitteleinspritzfrequenz und einer statischen Sprühdüsengeometrie bereitgestellt. Wie in dem Diagramm 200 gezeigt, ist der Flugpfad 210 für ein beispielhaftes Tröpfchen oder einen Satz von Tröpfchen örtlich linear, was dazu führt, dass im Wesentlichen sich das gesamte dosierte Reduktionsmittel an der injizierten Stelle befindet. Dieser statische, vorgegebene Reduktionsmitteleinspritzimpuls bleibt an der dosierten Stelle im Abgasfluss und erfordert dann entweder die Verwirbelung des Abgasflusses und/oder eine Länge des Zersetzungsreaktorrohres, um sich in den Abgasfluss von der Dosierstelle fein zu verteilen.
3 zeigt eine graphische Darstellung 300, die eine Tröpfchenpartikelgrößenverteilung als eine Funktion des Reduktionsmitteleinspritzversorgungsdrucks zeigt. Wie in dem Diagramm 300 gezeigt, ist der Reduktionsmitteltröpfchendurchmesser bei niedrigen Einspritzversorgungsdrücken größer, wie z. B. 35 bis 50 Mikrometer (µm), bei Reduktionsmitteleinspritzversorgungsdrücken von 6 bis 8 bar. Der Reduktionsmitteltröpfchendurchmesser nimmt ab, wenn der Reduktionsmitteleinspritzversorgungsdruck zunimmt, wie zum Beispiel weniger als 25 µm bei Reduktionsmitteleinspritzversorgungsdrücken von mehr als 13 bar.
4 zeigt mehrere Flugpfade 410, 420, 430, 440 für Reduktionsmitteltröpfchen, die in ein Abgasrohr mit unterschiedlichen Reduktionsmitteltröpfchendurchmessern bei einem konstanten Reduktionsmitteleinspritzversorgungsdruck oder konstanter Einspritzgeschwindigkeit in einem konstanten gleichförmiger Abgasflussfeld eingespritzt werden. Ein erster Flugpfad 410 entspricht einem Tröpfchen mit einem Durchmesser von 20 µm und zeigt, dass das Tröpfchen minimal in den Abgasfluss eindringt. Ein zweiter Flugpfad 420 entspricht einem Tröpfchen mit einem Durchmesser von 40 µm und zeigt, dass das Tröpfchen besser und tiefer in den Abgasfluss eindringt. Ein dritter Flugpfad 430 entspricht einem Tröpfchen mit einem Durchmesser von 80 µm und zeigt, dass das Tröpfchen noch besser und tiefer in den Abgasfluss eindringt. Ein vierter Flugpfad 440 entspricht einem Tröpfchen mit einem Durchmesser von 100 µm und zeigt, dass das Tröpfchen nochmals besser und tiefer in den Abgasfluss eindringt. Wie anhand der Flugpfade 410, 420, 430, 440 von Reduktionsmitteltröpfchen verschiedener Durchmesser gezeigt, nimmt die Tiefe des Eindringens in einen Abgasfluss mit steigendem Durchmesser des Reduktionsmitteltröpfchens bei gleichem Reduktionsmitteleinspritzversorgungsdruck oder gleicher Einspritzgeschwindigkeit zu.
Bei niedrigen Temperaturen nimmt die Zersetzungszeit für Reduktionsmitteltröpfchen aufgrund von chemischen kinetischen Beschränkungen zu. Somit wird bei niedrigeren Temperaturen sichergestellt, dass kleine Reduktionsmitteltröpfchendurchmesser eine schnelle Zersetzung im Abgasfluss verbessern. Zusätzlich ist die Eindringtiefe begrenzt, wenn Reduktionsmitteltröpfchen klein sind, was im Leerlauf oder an der Grenze zu Leerlaufbedingungen zu bevorzugen ist, wenn die Abgasströmungsgeschwindigkeit niedrig ist, und somit der Luftwiderstand ebenfalls gering ist.
5 zeigt mehrere Flugpfade 510, 520, 530, 540 für Reduktionsmitteltröpfchen mit einem Durchmesser von 40 µm, die in ein Abgasrohr mit unterschiedlichen Reduktionsmitteleinspritzgeschwindigkeiten (welche direkt auf dem Reduktionsmitteleinspritzversorgungsdruck basiert) mit einem konstanten Reduktionsmitteltröpfchendurchmesser in einem konstanten, gleichförmigen Abgasflussfeld eingespritzt werden. Ein erster Flugpfad 510 entspricht einem Tröpfchen mit einer Einspritzgeschwindigkeit von 20 Meter pro Sekunde (m/s) und zeigt, dass das Tröpfchen eine minimale Eindringtiefe in den Abgasfluss aufweist. Ein zweiter Flugpfad 520 entspricht einem Tröpfchen mit einer Einspritzgeschwindigkeit von 40 m/s und zeigt, dass das Tröpfchen eine verbesserte Eindringtiefe in den Abgasfluss aufweist. Ein dritter Flugpfad 530 entspricht einem Tröpfchen mit einer Einspritzgeschwindigkeit von 60 m/s und zeigt, dass das Tröpfchen eine noch bessere Eindringtiefe in den Abgasfluss aufweist. Ein vierter Flugpfad 540 entspricht einem Tröpfchen mit einer Einspritzgeschwindigkeit von 120 m/s und zeigt, dass das Tröpfchen eine noch bessere Eindringtiefe in den Abgasfluss aufweist. Wie anhand der Flugpfade 510, 520, 530, 540 für Reduktionsmitteltröpfchen mit unterschiedlichen Einspritzgeschwindigkeiten, die in direktem Zusammenhang mit dem Einspritzungsversorgungsdruck stehen, gezeigt, nimmt die Eindringtiefe in einen Abgasfluss mit steigendem Einspritzversorgungsdruck einer eingespritzten Reduktionsmittelmenge bei gleichem Reduktionsmitteltröpfchendurchmesser zu.
6 ist eine graphische Darstellung 600 eines Flugpfades 610 des dosierten Reduktionsmittels in einem gleichförmigen Abgasflussvektor. Das dosierte Reduktionsmittel wird bei variierenden Reduktionsmitteltröpfchenimpulsen aus einem Dosierer bereitgestellt, so dass Reduktionsmitteltröpfchen verschiedene Wege innerhalb des Abgasflusses nehmen, um eine größere Verteilung von Reduktionsmitteltröpfchen im Vergleich zu dem in 2 gezeigten Flugpfad 210 zu bewirken. Das heißt, basierend auf den Abgasflussbedingungen wird das dosierte Reduktionsmittel bei unterschiedlichen Reduktionsmitteltröpfchenimpulsen je nach Änderung eines Reduktionsmitteleinspritzversorgungsdrucks, einer Reduktionsmitteleinspritzfrequenz und/oder einer variablen Sprühdüsenanordnung bereitgestellt. Wie in dem Diagramm 600 gezeigt, dringt der Flugpfad 610 für die injizierten Tröpfchen an mehreren Stellen in den Abgasfluss ein, was zu einer besseren Verteilung im Abgas führt. Diese variierenden Reduktionsmitteleinspritzimpulse können das Reduktionsmittel an mehreren Stellen in den Abgasfluss dosieren, was die Notwendigkeit der Verwirbelung des Abgasflusses und/oder einer Reduzierung der Länge eines Zersetzungsreaktorrohres von der Dosierstelle zur Vorderseite eines nachgeschalteten Katalysators reduzieren oder eliminieren kann.
Der Impuls des eingespritzten Reduktionsmittels kann auf der Grundlage der Lösung der folgenden Gleichungen bestimmt werden: $\frac{P_{1}}{ρ_{1}} + \frac{1}{2} * V_{1}^{2} + g * Z_{1} = \frac{P_{2}}{ρ_{2}} + \frac{1}{2} * V_{2}^{2} + g * Z_{2}$
$P_{1} = f (T_{1}, d_{1})$
$ρ_{1} = f (T_{1})$
$V_{1} = f (P_{1})$
$d_{1} = f (T_{1})$
$P_{2} = f (T_{e}, P_{e}, V_{e})$
$ρ_{2} = f (T_{e})$
$V_{2} = f (P_{e}, P_{2}, V_{e})$
$d_{2} = f (T_{e}, T_{1})$
wobei:

T₁ die Temperatur des Fluids stromaufwärts der Öffnung, [°C]
ρ₁ die Dichte des Fluids stromaufwärts der Öffnung, [kg/m³]
ρ₂ die Dichte des Fluids an der Öffnung, [kg/m³]
T_e die Abgastemperatur, [°C]
ρ_e die Dichte des Abgases, [kg/m³]
P_e der Abgasdruck, [Pa]
V_e die Abgasgeschwindigkeit, [m/s] ist

7 zeigt eine Implementierung eines Verfahrens 700 zum Entwickeln eines Steuerungsmodells für eine Tröpfchensteuerung in einem Abgassystem. Das Steuerungsmodell kann ein empirisches Modell, analytisches Modell oder ein physikalisch basiertes Modell sein. Das Verfahren 700 schließt das Identifizieren einer Abgassystemplattform und den Aufbau eines Latin-Hypercube-Stichprobenverfahrens zur Tröpfchensteuerung ein. Die Identifikation einer Abgassystemplattform kann eine spezielle Konfiguration für ein Abgassystem sein. Das Latin-Hypercube-Stichprobenverfahren basiert auf geometrischen Daten für die Abgassystemplattform und Bandbreiten für variable Abgas- und Reduktionsmitteleigenschaften. Die Bandbreiten für Abgaseigenschaften können Abgasdichte, Abgasdruck, Abgasströmungsgeschwindigkeit, Abgasmassenfluss, Abgastemperatur, Abgasverwirbelung, usw. einschließen. Die Bandbreiten für Reduktionsmitteleigenschaften können Reduktionsmittelgeschwindigkeit auf Grundlage von Reduktionsmitteleinspritzversorgungsdruck, Reduktionsmitteltröpfchendurchmesser, variablen Düsengeometrien, usw. einschließen. Das Verfahren 700 beinhaltet ferner die Durchführung des Latin-Hypercube-Stichprobenverfahrens an der Tröpfchensteuerung unter Verwendung eines Satzes einer oder mehrerer normaler, partieller, linearer, oder nichtlinearer Differentialgleichungen zur Lösung daraus resultierender Verteilungen und/oder anderer Werte für jeden Wert der Bandbreiten der Abgaseigenschaften und Reduktionsmitteleigenschaften. Das Latin-Hypercube-Stichprobenverfahren wird durchgeführt, um Parameter des empirischen Modells oder physikalisch basierten Modells für eine Abgassystemplattform unter Verwendung eines Wertebereichs für Abgaseigenschaften und Reduktionsmitteleigenschaften zu berechnen. Das Verfahren 700 beinhaltet auch die Bestimmung, ob die Ergebnisse des Latin-Hypercube-Stichprobenverfahrens über einer vorbestimmten Clusterdichte liegen, sowie die Durchführung einer Regressionsanalyse, um ein Steuerungsmodell für die Steuerung eines Motors mit der Abgassystemplattform zu entwickeln. Das Verfahren 700 beinhaltet ferner das Bestimmen, ob das Modell im Wesentlichen mit dem Satz einer oder mehrerer normaler, partieller, linearer oder nichtlinearer Differentialgleichungslösungen übereinstimmt oder diesen entspricht, beispielsweise durch Eingabe von Testwerten in das Steuerungsmodell und die normale Differentialgleichungslösung und den Vergleich eines Fehlers zwischen den Ausgabewerten mit einem vorbestimmten Schwellenwert, wie z. B. ±5 %. Wenn die Testwerte innerhalb des vorbestimmten Fehlerschwellenwerts liegen, kann das Steuerungsmodell in die Steuerung des Motors implementiert werden.
8 zeigt eine Implementierung eines Verfahrens 800 zum Implementieren des entwickelten Steuerungsmodells von 7 zur Tröpfchensteuerung in einem Abgassystem. Das Verfahren 800 beinhaltet das Zugreifen auf aktuelle Fahrzeugeigenschaften (z. B. eine Fahrzeuggeschwindigkeit, einen Fahrzeugreifendruck, einen Fahrzeugneigungswinkel, eine Fahrzeug-Gangwahl, eine Fahrzeugmasse, ein Fahrzeuggewicht, ein Fahrzeug-Anhängergewicht oder einen Fahrzeug-Luftleitungsdruck), Motoreigenschaften (z. B. Einen Motorkraftstoffvolumenstrom, einen Motorluftvolumenstrom, einen Motorladedruck, einen Motoransaugdruck, eine Motorlast, eine Motordrehzahl, eine Motorzylindertemperatur, einen Motorzylinderdruck, oder einen Motorkraftstoffdruck), Abgaseigenschaften, und/oder Reduktionsmittelfluideigenschaften (z. B. Volumenströme, Impuls, Verdampfung, Temperaturen, Reduktionsmittelversorgungsluftdruck, Reduktionsmittel-Zuluftvolumenstrom, Reduktionsmittelsprühkegelwinkel, und/oder Dichten), und eine gezielte räumliche Reduktionsmittelverteilung. Bei einigen Implementierungen ist die gezielte räumliche Reduktionsmittelverteilung eine gleichförmige Verteilung von Reduktionsmittel in dem Abgassystem. Bei anderen Implementierungen kann die gezielte räumliche Reduktionsmittelverteilung eine asymmetrische oder andere ungleichmäßige Reduktionsmittelverteilung sein, wie etwa eine asymmetrische Verteilung des Reduktionsmittels für einen Bogen eines Rohrs. Eine Reduktionsmittelverteilung kann sich auf eine Spektraldichte eines Partikels beziehen, die ein statistisches Maß des Prozentsatzes von Tröpfchen mit einem bestimmten Durchmesser in einer Sprühwolke ist.
Die aktuellen Fahrzeugzustandseigenschaften können auf den erfassten oder virtuellen Parameterwerten basieren, die eine oder mehrere Eigenschaften einer Fahrzeuggeschwindigkeit, eines Fahrzeug-Reifendrucks, eines Fahrzeug-Neigungswinkels, einer Fahrzeug-Gangwahl, einer Fahrzeugmasse, eines Fahrzeuggewichts, eines Fahrzeug-Anhängergewichts oder eines Fahrzeug-Luftleitungsdrucks anzeigen. Die aktuellen Motorzustandeigenschaften können auf den erfassten oder virtuellen Parameterwerten basieren, die eine oder mehrere Eigenschaften eines Motorkraftstoffvolumenstroms, eines Motorluftvolumenstroms, eines Motorladedrucks, eines Motoransaugdrucks, einer Motorlast, einer Motordrehzahl, einer Motorzylindertemperatur, eines Motyorzylinderdrucks oder eines Motorkraftstoffdrucks anzeigen. Die aktuellen Abgaseigenschaften können auf den erfassten oder virtuellen Parameterwerten basieren, die eine oder mehrere Eigenschaften des Abgasflusses durch die Abgassystem, wie eine Abgastemperatur, eine Abgasdichte, einen Abgasdruck, eine Abgasströmungsgeschwindigkeit, einen Abgasmassenstrom, eine Abgasverwirbelung, usw. anzeigen. Die aktuellen Reduktionsmittelfluideigenschaften können auf den erfassten oder virtuellen Parameterwerten basieren, die eine oder mehrere Eigenschaften des Reduktionsmittels, wie zum Beispiel eine Reduktionsmitteltemperatur, eine Reduktionsmittelgeschwindigkeit je nach Einspritzversorgungsdruck, eine Reduktionsmitteldichte, eine Einspritzfrequenz, eine Düsengeometrie, einen Reduktionsmittelluftversorgungsdruck, einen Reduktionsmittel-Zuluftvolumenstrom, einen Reduktionsmittelsprühkegelwinkel, usw. anzeigen. Die gezielte räumliche Reduktionsmittelverteilung kann auf einer vorgegebenen Reduktionsmittelverteilung und/oder einem repräsentativen skalaren Wert für eine Reduktionsmittelverteilung, wie eine Verteilung von 0,9 eines Reduktionsmittels durch 90 % des Abgasflusses, basieren.
Das Verfahren 800 beinhaltet eine Echtzeitberechnung des Reduktionsmittelsprühimpulses, der benötigt wird, um die gezielte räumliche Reduktionsmittelverteilung zu erfüllen. In einigen Fällen können ein Reduktionsmitteltröpfchenimpuls, ein Reduktionsmitteltröpfchensprühimpuls oder ein Reduktionsmittelimpulsvektor entweder zusätzlich oder anstelle des Reduktionsmittelsprühimpulses verwendet werden. Der Reduktionsmittelsprühimpuls basiert auf einem Einspritzversorgungsdruck, einer Dosierfrequenz, einer Düsengeometrie, usw. Der Reduktionsmittelsprühimpuls kann unter Verwendung des Steuerungsmodells aus 7 berechnet werden. Ein Steuerungsparameter oder Satz von Steuerungsparametern (z. B. ein befohlener Pumpendurchflusswert, ein Düsenöffnungsdurchmesser, eine Einspritzfrequenz usw.) wird bestimmt, um die gezielte räumliche Reduktionsmittelverteilung zu erfüllen. Bei einigen Implementierungen basieren der Steuerungsparameter oder der Satz von Steuerungsparametern auf einem bestimmten Einspritzversorgungsdruck, einer Dosierfrequenz und einer Düsengeometrie. Bei einigen Implementierungen können die Düsenöffnungsgröße, der Düseninnenwinkel, die Düsenlänge oder andere physikalische Eigenschaften der Dosierdüsengeometrie als Reaktion auf einen Steuerungsparameter eingestellt werden. Das Verfahren 800 beinhaltet den Vergleich der bestimmten Steuerungsparameterwerte oder des Satzes von Steuerungsparameterwerten mit aktuellen Steuerungsparameterwerten und die Beibehaltung der aktuellen Steuerungsparameterwerte, wenn die Differenz null oder unter einem vorbestimmten Schwellenwert liegt (z. B. unter der 0,5 %-Differenz). Wenn die ermittelten Steuerungsparameterwerte unterschiedlich sind oder über dem vorbestimmten Schwellenwert liegen, beinhaltet das Verfahren 800 das Bestimmen, ob die bestimmten Steuerungsparameterwerte innerhalb einer Bandbreite von Parameterwerten für das Abgassystem liegen. Beispielsweise kann ein bestimmter Pumpendrehzahlwert außerhalb des Bereichs von Pumpendrehzahlen liegen, der für die Pumpe des Abgassystems geeignet ist. In diesem Fall wird der aktuelle Parameterwert auf den Höchst- oder Mindestwert eingestellt. Liegen die bestimmten Steuerungsparameterwerte innerhalb der Bandbreite der Parameterwerte für das Abgassystem, werden die aktuellen Steuerungsparameterwerte auf die bestimmten Steuerungsparameterwerte aktualisiert. Somit ermöglicht das Verfahren 800 der Steuerung, die verschiedenen Komponenten des Reduktionsmittelzufuhrsystems und/oder Reduktionsmitteldosiersystems zu steuern, um die Steuerungsparameter zu variieren, um einen gewünschten Reduktionsmittelsprühimpuls zu erhalten, damit die gezielte räumliche Reduktionsmittelverteilung erfüllt wird.
Bei einigen Implementierungen können die Parameterwerte in einer Nachschlagetabelle der Steuerung gespeicherte Werte sein, welche die Steuerung auf Grundlage der aktuellen Abgaseigenschaften, der aktuellen Reduktionsmittelfluideigenschaften und der gezielten räumlichen Reduktionsmittelverteilung bestimmt. In anderen Implementierungen können die Parameterwerte auf Grundlage der Echtzeitlösung eines Satzes eines oder mehrerer normaler, partieller, linearer oder nichtlinearer Differentialgleichungen durch die Steuerung bestimmt werden, um unter Verwendung der aktuellen Abgaseigenschaften, Reduktionsmittelfluideigenschaften und gezielten räumlichen Reduktionsmittelverteilung eine Echtzeitsteuerung bereitzustellen.
Bei einigen Implementierungen kann das Reduktionsmittelzufuhrsystem eine oder mehrere Eigenschaften aufweisen, die mit einer konstanten Eigenschaft des Reduktionsmitteleinspritzsystems (z. B. Pumpendrehzahl, Ventilposition usw.) modifiziert werden können, so dass nur die Eigenschaften des Reduktionsmittelzufuhrsystems modifiziert werden können. Bei anderen Implementierungen kann das Reduktionsmitteleinspritzsystem eine oder mehrere Eigenschaften aufweisen, die mit einem konstanten charakteristischen Reduktionsmittelzufuhrsystem modifiziert werden können (z. B. Luftversorgungsdruck, Düsengeometrie, Dosierfrequenz usw.), so dass nur die Eigenschaften des Reduktionsmitteleinspritzsystems modifiziert werden können. Bei weiteren Implementierungen können sowohl das Reduktionsmitteleinspritzsystem als auch das Reduktionsmittelzufuhrsystem eine oder mehrere Eigenschaften aufweisen, die modifiziert werden können (z. B. Pumpendrehzahl, Ventilposition, Luftversorgungsdruck, Düsengeometrie, Dosierfrequenz, usw.).
Beispielsweise wird bei niedrigen Abgasdurchflussvolumen ein geringerer Impuls benötigt, um eine gezielte Sprühverteilung in dem Abgasstrom sicherzustellen. Da der Impuls eine Funktion sowohl der Masse als auch der Geschwindigkeit ist, kann das System eine oder beide dieser Einspritzeigenschaften modifizieren, um das dosierte Reduktionsmittel bei der gezielten Sprühverteilung zuzuführen. In einer Implementierung könnte das System den Betriebsdruck des Reduktionsmittelzufuhrsystems unter Beibehaltung der konstanten Eigenschaften für das Reduktionsmitteleinspritzsystem modifizieren. In einer weiteren Implementierung könnte das System den Betriebsdurchmesser der Öffnung des Reduktionsmitteleinspritzsystems unter Beibehaltung der konstanten Eigenschaften für das Reduktionsmittelzufuhrsystem modifizieren. In einer weiteren Implementierung könnte das System den Betriebsdruck des Reduktionsmittelzufuhrsystems modifizieren, während der Betriebsdurchmesser der Öffnung des Reduktionsmitteleinspritzsystems modifiziert wird. Jeder der vorangehenden Steuerungsvorgänge verringert den Tröpfchenimpuls, um die gezielte Sprühverteilung zu erreichen.
Durch Anpassen der Reduktionsmittelzufuhr - und/oder -einspritzsysteme kann das System die Ablagerungsbildung verringern und die Reduktionsmittelverteilung für eine hohe Leistung von NO_x-Reduktions-SCR-Systemen erhöhen, um den Reduktionsmittelsprühimpuls zu steuern.
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 Einrichtung 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“ 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 62431092 [0001]

Claims

System zum Steuern des Reduktionsmittelsprühimpulses für eine gezielte Sprühverteilung, umfassend: ein Abgassystem mit einer Abgasleitung, durch die Abgas strömt; ein Reduktionsmitteleinspritzsystem zum Einspritzen von Reduktionsmittel in das durch das Abgassystem strömende Abgas auf Grundlage eines oder mehrerer Einspritzparameter; ein Reduktionsmittelzufuhrsystem zum Zuführen von Reduktionsmittel zu dem Reduktionsmitteleinspritzsystem auf Grundlage eines oder mehrerer Zufuhrparameter; und eine Steuerung, die zu Folgendem konfiguriert ist: Zugreifen auf aktuelle Fahrzeugzustandsparameter, Motorzustandsparameter, Abgaszustandsparameter oder Reduktionsmittelzustandsparameter; Bestimmen eines oder mehrerer Steuerungsparameter auf Grundlage eines Steuerungsmodells und der aktuellen Fahrzeugzustandsparameter, Motorzustandsparameter, Abgaszustandsparameter oder Reduktionsmittelzustandsparameter; und Ändern eines Wertes des einen oder der mehreren Einspritzparameter oder des einen oder der mehreren Zufuhrparameter, um einen Reduktionsmittelsprühimpuls, einen Reduktionsmitteltröpfchenimpuls, einen Reduktionsmittelsprühimpuls oder einen Reduktionsmittelimpulsvektor aus dem Reduktionsmitteleinspritzsystem für eine gezielte Sprühtröpfchenverteilung oder eine gezielte Sprühverteilung zu steuern.
System nach Anspruch 1, wobei die aktuellen Abgaszustandsparameter mindestens einen von einem Abgasdruck, einer Abgasdichte, einer Abgastemperatur, einer Abgasströmungsgeschwindigkeit, einem Abgasmassenstrom oder einer Abgasverwirbelung umfassen.
System nach Anspruch 1, wobei die aktuellen Reduktionsmittelzustandsparameter mindestens einen von einer Reduktionsmitteltemperatur, einem Reduktionsmittelimpuls auf Grundlage eines Einspritzversorgungsdrucks, einer Reduktionsmitteldichte, einer Einspritzfrequenz, eines Reduktionsmittel-Zuluftvolumenstroms, eines Reduktionsmittelsprühkegelwinkels oder einer Düsengeometrie umfassen.
System nach Anspruch 1, wobei das Steuerungsmodell ein empirisches Modell ist.
System nach Anspruch 4, wobei ein Latin-Hypercube-Stichprobenverfahren zum Berechnen von Parametern des empirischen Modells für eine Abgassystemplattform unter Verwendung einer Bandbreite von Werten für Abgaseigenschaften und Reduktionsmitteleigenschaften ausgeführt wird.
System nach Anspruch 1, wobei das Steuerungsmodell ein physikalisch basiertes Modell ist.
System nach Anspruch 6, wobei Parameter des physikalischen Modells durch Ausführen eines Latin-Hypercube-Stichprobenverfahrens für eine Abgassystemplattform unter Verwendung einer Bandbreite von Werten für Abgaseigenschaften und Reduktionsmitteleigenschaften erhalten werden.
System nach Anspruch 1, wobei die aktuellen Fahrzeugzustandsparameter mindestens einen von einer Fahrzeuggeschwindigkeit, eines Fahrzeugreifendrucks, eines Fahrzeugneigungswinkels, einer Fahrzeug-Gangwahl, einer Fahrzeugmasse, eines Fahrzeuggewichts, eines Fahrzeug-Anhängergewichts oder eines Fahrzeug-Luftleitungsdrucks umfassen.
System nach Anspruch 1, wobei die aktuellen Motorzustandsparameter mindestens einen von einem Motorkraftstoffdurchfluss, einem Motorluftdurchfluss, einem Motorladedruck, einem Motoransaugdruck, einer Motorlast, einer Motordrehzahl, einer Motorzylindertemperatur, einem Motorzylinderdruck oder einem Motorkraftstoffdruck umfassen.
System nach Anspruch 1, wobei die Steuerung aktuelle Fahrzeugzustandsparameter, Motorzustandsparameter, Abgaszustandsparameter oder Reduktionsmittelzustandsparameter verwendet, um den Reduktionsmittelsprühimpuls zu bestimmen und einen oder mehrere Einspritzparameter ändert, um eine gezielte Sprühtröpfchenverteilung oder eine gezielte Sprühverteilung für die aktuellen Fahrzeugzustandsparameter, Motorzustandsparameter, Abgaszustandsparameter oder Reduktionsmittelzustandsparameter zu erreichen.
Verfahren, umfassend: Zugreifen auf aktuelle Fahrzeugzustandsparameter, Motorzustandsparameter, Abgaszustandsparameter oder Reduktionsmittelzustandsparameter; Bestimmen eines oder mehrerer Steuerungsparameter auf Grundlage eines Steuerungsmodells und der abgerufenen aktuellen Fahrzeugzustandsparameter, Motorzustandsparameter, Abgaszustandsparameter oder Reduktionsmittelzustandsparameter; Ändern eines Wertes eines Einspritzparameters oder eines Zufuhrparameters zur Steuerung eines Reduktionsmittelsprühimpulses, eines Reduktionsmitteltröpfchenimpulses, eines Reduktionsmittelsprühimpulses oder eines Reduktionsmittelimpulsvektors aus einem Reduktionsmitteleinspritzsystem für eine gezielte Sprühtröpfchenverteilung oder eine gezielte Sprühverteilung; und Befehlen einem Reduktionsmitteleinspritzsystem, Reduktionsmittel auf Grundlage des Einspritzparameters in ein Abgas einzuspritzen, oder einem Reduktionsmittelzufuhrsystem, Reduktionsmittel auf Grundlage der Zufuhrparameter dem Reduktionsmitteleinspritzsystem zuzuführen.
Verfahren nach Anspruch 11, wobei die aktuellen Abgaszustandsparameter mindestens einen von einem Abgasdruck, einer Abgasdichte, einer Abgastemperatur, einer Abgasströmungsgeschwindigkeit, einem Abgasmassenstrom oder einer Abgasverwirbelung umfassen.
Verfahren nach Anspruch 11, wobei die aktuellen Reduktionsmittelzustandsparameter mindestens einen von einer Reduktionsmitteltemperatur, einem Reduktionsmittelimpuls auf Grundlage eines Einspritzversorgungsdrucks, einer Reduktionsmitteldichte, einer Einspritzfrequenz, einem Reduktionsmittel-Zuluftvolumenstrom, einem Reduktionsmittelsprühkegelwinkel oder einer Düsengeometrie umfassen.
Verfahren nach Anspruch 11, wobei die aktuellen Fahrzeugzustandsparameter mindestens einen von einer Fahrzeuggeschwindigkeit, einem Fahrzeugreifendruck, einem Fahrzeugneigungswinkel, einer Fahrzeug-Gangwahl, einer Fahrzeugmasse, einem Fahrzeuggewicht, einem Fahrzeug-Anhängergewicht oder einem Fahrzeug-Luftleitungsdruck umfassen.
Verfahren nach Anspruch 11, wobei die aktuellen Motorzustandsparameter mindestens einen von einem Motorkraftstoffvolumenstrom, einem Motorluftvolumenstrom, einem Motorladedruck, einem Motoransaugdruck, einer Motorlast, einer Motordrehzahl, einer Motorzylindertemperatur, einem Motorzylinderdruck oder einem Motorkraftstoffdruck umfassen.
Verfahren nach Anspruch 11, wobei die aktuellen Fahrzeugzustandsparameter, Motorzustandsparameter, Abgaszustandsparameter oder Reduktionsmittelzustandsparameter verwendet werden, um den Reduktionsmittelsprühimpuls zu bestimmen und den Einspritzparameter zu modifizieren, um eine gezielte Sprühtröpfchenverteilung oder eine gezielte Sprühverteilung für die aktuellen Fahrzeugzustandsparameter, Motorzustandsparameter, Abgaszustandsparameter oder Reduktionsmittelzustandsparameter zu erreichen.
System, umfassend: ein Reduktionsmitteleinspritzsystem zum Einspritzen von Reduktionsmittel in ein Abgas auf Grundlage eines Einspritzparameters oder eines Zufuhrparameters; und eine Steuerung, die zu Folgendem konfiguriert ist: Zugreifen auf aktuelle Abgaszustandsparameter oder Reduktionsmittelzustandsparameter; Bestimmen eines oder mehrerer Steuerparameter auf Grundlage eines Steuerungsmodells und der abgerufenen aktuellen Abgaszustandsparameter oder Reduktionsmittelzustandsparameter; und Ändern eines Wertes des Einspritzparameters oder des Zufuhrparameters, um einen Reduktionsmittelsprühimpuls, einen Reduktionsmitteltröpfchenimpuls, einen Reduktionsmittelsprühimpuls oder einen Reduktionsmittelimpulsvektor von dem Reduktionsmitteleinspritzsystem für eine gezielte Sprühtröpfchenverteilung oder eine gezielte Sprühverteilung zu steuern.
System nach Anspruch 17, wobei die aktuellen Abgaszustandsparameter mindestens einen von einem Abgasdruck, einer Abgasdichte, einer Abgastemperatur, einer Abgasströmungsgeschwindigkeit, einem Abgasmassenstrom oder einer Abgasverwirbelung umfassen.
System nach Anspruch 17, wobei die aktuellen Reduktionsmittelzustandsparameter mindestens einen von einer Reduktionsmitteltemperatur, einem Reduktionsmittelimpuls auf Grundlage eines Einspritzversorgungsdrucks, einer Reduktionsmitteldichte, einer Einspritzfrequenz, eines Reduktionsmittel-Zuluftvolumenstroms, eines Reduktionsmittelsprühkegelwinkels oder einer Düsengeometrie umfassen.
System nach Anspruch 17, wobei das Steuerungsmodell auf dem Latin-Hypercube-Stichprobenverfahren zur Durchführung zum Berechnen von Parametern eines empirischen Modells für eine Abgassystemplattform unter Verwendung einer Bandbreite von Werten für Abgaseigenschaften und Reduktionsmitteleigenschaften basiert.