DE112018006317B4 - Reduktionsmitteldosiermengenkorrektur basierend auf angesammeltem Fehler während Reduktionsmitteleinführung - Google Patents

Reduktionsmitteldosiermengenkorrektur basierend auf angesammeltem Fehler während Reduktionsmitteleinführung Download PDF

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Abstract

Baugruppe (200) zur Reduktionsmitteldosierfehlerkorrektur in einem Abgasnachbehandlungssystem (110), wobei die Baugruppe umfasst:einen Einspritzer, der fluidisch an eine Reduktionsmittelquelle (116; 216) gekoppelt ist, wobei der Einspritzer eine Reduktionsmitteleinführleitung (119; 219) umfasst;eine Pumpe (118; 218), die dazu konfiguriert ist, eine Menge an dosiertem Reduktionsmittel von der Reduktionsmittelquelle zu fördern;einen Reduktionsmittelquellenauslass, der durch die Reduktionsmittelquelle definiert ist und dazu konfiguriert ist, die Menge an dosiertem Reduktionsmittel in die Reduktionsmitteleinführleitung (119; 219) freizugeben;eine Aufnahmekammer (104; 204) für unter Druck gesetztes Reduktionsmittel, die einen Aufhahmeeinlass (204a) für unter Druck gesetztes Reduktionsmittel definiert;einen Reduktionsmitteleinführdrucksensor (250), der an dem Aufnahmeeinlass für unter Druck gesetztes Reduktionsmittel positioniert ist; undeinen Dosierer (212), der eine Steuerung (220) umfasst und an den Reduktionsmitteleinführdrucksensor gekoppelt ist;wobei die Baugruppe dazu konfiguriert ist, einen ersten Einspritzzyklus (302a) herbeizuführen, der einen ersten Einspritzerruhezeitraum (304a) und ein erstes Einspritzereignis (306a) umfasst, wobei der erste Einspritzzyklus eine erste Solldurchflussrate aufweist; undwobei der Reduktionsmitteleinführdrucksensor (250) dazu konfiguriert ist, einen ersten tatsächlichen Druck des Reduktionsmittels während des ersten Einspritzereignisses an dem Aufnahmeeinlass für unter Druck gesetztes Reduktionsmittel zu bestimmen; undwobei die Steuerung (120; 220) des Dosierers dazu konfiguriert ist:eine erste tatsächliche Durchflussrate an dem Aufnahmeeinlass (204a) für unter Druck gesetztes Reduktionsmittel für die Menge an dosiertem Reduktionsmittel zu bestimmen, wobei die erste tatsächliche Durchflussrate auf dem ersten tatsächlichen Druck des Reduktionsmittels basiert, der während des ersten Einspritzzyklus (302a) gemessen wird,einen auf dem Druck basierenden Dosierfehler für das erste Einspritzereignis (306a) zu bestimmen, wobei der auf dem Druck basierende Dosierfehler auf einer berechneten Abweichung der ersten tatsächlichen Flussrate von der ersten Solldurchflussrate basiert, wobei die berechnete Abweichung basierend auf einem ersten Sollvolumen der Menge an dosiertem Fluidreduktionsmittel berechnet wird; undeinen Kompensationsfaktor zum Reduktionsmitteldosieren basierend auf dem auf dem Druck basierenden Dosierfehler zu bestimmen, wobei der Kompensationsfaktor mindestens eine Solldauer für ein zweites Einspritzereignis (306b) des zweiten Einspritzzyklus (302b) einschließt,wobei der zweite Einspritzzyklus (302b) dem ersten Einspritzzyklus (302a) folgt;basierend auf dem ersten tatsächlichen Druck des Reduktionsmittels eine zweite Solldurchflussrate für den zweiten Einspritzzyklus (302b) zu berechnen;eine Menge an dosiertem Reduktionsmittel, die während des zweiten Einspritzzyklus in die Reduktionsmitteleinführleitung freigegeben wird,basierend auf der zweiten Solldurchflussrate zu steuern;eine dritte Solldurchflussrate für einen dritten Einspritzzyklus zu berechnen, der dem zweiten Einspritzzyklus (302b) folgt, wobei die dritte Solldurchflussrate einen über den ersten Einspritzzyklus (302a) und den zweiten Einspritzzyklus (302b) angesammelten Dosierfehler widerspiegelt; undeine Menge an dosiertem Reduktionsmittel, die während des dritten Einspritzzyklus in die Reduktionsmitteleinführleitung freigegeben wird, basierend auf der dritten Solldurchflussrate zu steuern.

Description

  • TECHNISCHES GEBIET
  • Die vorliegende Anmeldung betrifft allgemein Systeme und Verfahren zur Reduktionsmitteldosiermengenkorrektur basierend auf einem angesammelten Fehler während einer Reduktionsmitteleinführung.
  • HINTERGRUND
  • Bei Verbrennungsmotoren, wie beispielsweise Dieselmotoren, können Stickoxid-Verbindungen (NOx-Verbindungen) im Abgas abgegeben werden. Zur Verringerung von NOx-Emissionen kann ein Prozess selektiver katalytischer Reduktion (SCR) implementiert werden, um die NOx-Verbindungen mithilfe eines Katalysators und eines Reduktionsmittels in neutralere Verbindungen, wie beispielsweise zweiatomigen Stickstoff und Wasser, umzuwandeln. Der Katalysator kann in einer Katalysatorkammer eines Abgassystems, wie beispielsweise dem eines Fahrzeugs oder einer Energieerzeugungseinheit, eingeschlossen sein. Ein Reduktionsmittel kann üblicherweise vor der Katalysatorkammer in den Abgasstrom eingebracht werden. Um das Reduktionsmittel für den SCR-Prozess in die Abgasströmung einzubringen, wird das Reduktionsmittel durch ein Dosiermodul (einen Dosierer) eingebracht, welches das Reduktionsmittel in ein Abgasrohr des Abgassystems, das der Katalysatorkammer vorgelagert ist, einführt (z. B. einspritzt). Der Einspritzerruhezeitraum und das Einspritzereignis umfassen zusammen einen Einspritzzyklus. Das SCR-System kann einen oder mehrere Sensoren einschließen, um die Bedingungen innerhalb des Abgassystems zu überwachen.
  • Reduktionsmittel und/oder Reduktionsmittelvorläuferformulierungen schließen Feststoffe, Gase und Flüssigkeiten ein. Beispiele für feste Reduktionsmittelvorläuferformulierungen und/oder -träger schließen Ammoniumsalze und Metallammine ein. In Abgabesystemen mit Reduktionsmitteln im festen Zustand wird eine Kapsel oder Kartusche mit einem festen Material wie ein Ammoniakvorläufer oder eine Substanz mit absorbiertem Ammoniak mitgetragen. Während eines Motorbetriebs wird das Trägermaterial erhitzt, um Ammoniakgas freizugeben, das in das Abgas eindosiert wird. Beispiele für gasförmige Reduktionsmittelformulierungen schließen gasförmigen Ammoniak, Ammoniak-LuftGemische und Ammoniak-Stickstoff-Gemische ein. Beispiele für flüssige Reduktionsmittelformulierungen schließen wässrigen Ammoniak und automobiltauglichen Harnstoff wie AdBlue®, BlueTEC™ und andere Dieselabgasfluidprodukte (DEF-Produkte) ein. Ein beispielhaftes ISO 22241-1:2006-DEF ist eine wässrige Harnstofflösung, einschließlich 32,5 % Harnstoff und 67,5 % deionisiertem Wasser. Der Harnstoff in dem DEF wird bei Erhitzen zu Ammoniak. Das Ammoniak reagiert mit dem NOx in dem Abgasstrom, um das NOx chemisch zu Wasser (H2O) und Stickstoff (N2) zu reduzieren.
  • Eine Pumpe kann verwendet werden, um das Reduktionsmittel zur Abgabe aus der Reduktionsmittelquelle an das Dosiermodul und/oder einen SCR-Katalysator unter Druck zu setzen. Problematisch ist, dass die tatsächliche Reduktionsmittelabgabe- und -dosierrate von der erwarteten Reduktionsmittelabgabe- und -dosierrate in Reduktionsmittelabgabesystemen abweichen können, was die Genauigkeit und Präzision der Reduktionsmittelströmung beeinflusst und zu Emissionsspitzen aufgrund von Schwankungen des Reduktionsmittels führt, das in das System dosiert wird. Erstens können Fehler in der Durchflussrate aufgrund einer Druckabweichung von einem Sollwert während des Druckrückgewinnungszeitraums auftreten. Beschränkungen zum Verkürzen des Rückgewinnungszeitraums schließen eine mechanische Verzögerung und einen Mangel an einer Ansammlung an der Einspritzstelle ein. Zweitens kann, selbst wenn es möglich ist, den Fehler in der Durchflussrate zu bestimmen, der Einspritzzyklus der Dosiereinheit zu kurz sein, um eine Echtzeitkorrektur anzuwenden. Diese Faktoren können im Laufe der Zeit aufgrund einer Differenz zwischen erwarteter und tatsächlicher Dosiermenge zu Emissionsspitzen führen.
  • Gemäß einem herkömmlichen Ansatz zur Fehlerkorrektur beim Reduktionsmitteldosieren unter Verwendung einer flüssigen (DEF-)Einspritzung kann ein Druck bei dem Start eines Reduktionsmitteleinspritzzeitraums aufgezeichnet werden und zur Korrektur auf einen Solldruck verwendet werden. Ein Nachteil im Zusammenhang mit diesem Ansatz ist jedoch, dass der aufgezeichnete Druck bei dem Start für den durchschnittlichen Druck während des dosierten Zeitraums nicht repräsentativ ist. Selbst wenn der Druck den Sollwert nicht wieder erreicht, kann es sein, dass es unmöglich ist zu bestimmen, ob der Druck bei dem Start der Einspritzung derselbe wie der Solldruck ist. Außerdem wird der Fehler während einer Rückgewinnung nicht berücksichtigt. Gemäß einem anderen herkömmlichen Ansatz zur Fehlerkorrektur, der sich auf eine flüssige DEF-Einspritzung konzentriert, wird erlaubt, dass sich die abgegebene Menge an DEF über ein vorgegebenes Abtastintervall ansammelt, bis die angeforderte Reduktionsmittelmenge innerhalb des spezifizierten Einspritzzeitraums erreicht wird. Ein Nachteil im Zusammenhang mit diesem Ansatz ist jedoch die zugrunde liegende Annahme, dass es möglich ist, diese Bestimmung rechtzeitig innerhalb des aktuellen Einspritzzyklus dynamisch zu machen.
  • Ferner ist ein Fluidinjektor für Abgasadditive durch die DE 10 2016 102 169 A1 bekannt.
  • KURZDARSTELLUNG
  • Hierin beschriebene Implementierungen beziehen sich auf eine Reduktionsmitteldosiermengenkorrektur basierend auf einem angesammelten Fehler während einer Reduktionsmitteleinführung, insbesondere auf eine Dosiermengenkorrektur unter Verwendung eines Druckwerts, der an der Stelle einer Reduktionsmitteleinführung gemessen wird, als eine Eingabe zum Schätzen der tatsächlichen Reduktionsmitteldurchflussrate in dem aktuellen Reduktionsmitteleinführzyklus und ein Korrigieren der Sollreduktionsmitteldurchflussrate für einen nachfolgenden Reduktionsmitteleinführzyklus. In einigen Ausführungsformen wird die Menge an dosiertem Reduktionsmittel durch Anpassen der Länge eines nachfolgenden Einspritzereignisses gesteuert.
  • Eine Baugruppe zur Reduktionsmitteldosierfehlerkorrektur in einem Abgasnachbehandlungssystem gemäß der vorliegenden Erfindung ist in Anspruch 1 angegeben. Ein Verfahren zur Reduktionsmitteldosierfehlerkorrektur in einem Abgasnachbehandlungssystem gemäß der vorliegenden Erfindung ist in Anspruch 7 angegeben. Weitere bevorzugte Ausführungsformen sind in den abhängigen Ansprüchen ausgeführt.
  • Ein Satz von Ausführungsformen bezieht sich auf eine Baugruppe zur Reduktionsmitteldosierfehlerkorrektur in einem Abgasnachbehandlungssystem. Die Baugruppe schließt einen Einspritzer ein, der fluidisch an eine Reduktionsmittelquelle gekoppelt ist. Der Einspritzer schließt eine Reduktionsmitteleinführleitung ein. Die Baugruppe schließt ferner eine Pumpe, die dazu konfiguriert ist, eine Menge an dosiertem Fluidreduktionsmittel von der Reduktionsmittelquelle zu fördern, einen Reduktionsmittelquellenauslass, der durch die Reduktionsmittelquelle definiert ist und dazu konfiguriert ist, die Menge an dosiertem Fluidreduktionsmittel in die Reduktionsmitteleinführleitung freizugeben, eine Aufnahmekammer für unter Druck gesetztes Reduktionsmittel, die einen Aufnahmeeinlass für unter Druck gesetztes Reduktionsmittel definiert, einen Reduktionsmitteleinführdrucksensor, der an dem Aufnahmeeinlass für unter Druck gesetztes Reduktionsmittel positioniert ist, und einen Dosierer ein, der eine Steuerung umfasst und an den Reduktionsmitteleinführdrucksensor gekoppelt ist. Die Baugruppe ist dazu konfiguriert, einen ersten Einspritzzyklus herbeizuführen, der einen ersten Einspritzerruhezeitraum und ein erstes Einspritzereignis umfasst. Der erste Einspritzzyklus weist eine erste Solldurchflussrate auf. Der Reduktionsmitteleinführdrucksensor ist dazu konfiguriert, einen ersten tatsächlichen Druck des Reduktionsmittels während des ersten Einspritzereignisses an dem Aufnahmeeinlass für unter Druck gesetztes Reduktionsmittel zu bestimmen. Die Steuerung des Dosierers ist dazu konfiguriert, basierend auf dem ersten tatsächlichen Druck des Reduktionsmittels eine zweite Solldurchflussrate für einen zweiten Einspritzzyklus nach dem ersten Einspritzzyklus zu berechnen und eine Menge an dosiertem Fluidreduktionsmittel, die während des zweiten Einspritzzyklus in die Reduktionsmitteleinführleitung freigegeben wird, basierend auf der zweiten Solldurchflussrate zu steuern.
  • In einigen Ausführungsformen schließt die Reduktionsmitteleinführleitung ein Reduktionsmitteleinführsteuerventil ein, und die Menge an dosiertem Fluidreduktionsmittel, die in die Reduktionsmitteleinführleitung freigegeben wird, wird durch Bewegen des Reduktionsmitteleinführsteuerventils gesteuert, um eine Größe des Aufnahmeeinlass für unter Druck gesetztes Reduktionsmittel zu definieren. Der Aufnahmeeinlass für unter Druck gesetztes Reduktionsmittel weist einen variablen Reduktionsmitteleinführquerschnittbereich auf, der ein tatsächliches Volumen der Menge an dosiertem Fluidreduktionsmittel definiert, und ein Definieren der Größe des Aufnahmeeinlasses für unter Druck gesetztes Reduktionsmittel umfasst ein Anpassen der Größe des Querschnittbereichs.
  • In einigen Ausführungsformen wird die Menge an dosiertem Fluidreduktionsmittel, die in die Reduktionsmitteleinführleitung freigegeben wird, während des zweiten Einspritzzyklus durch Anpassen der Dauer des zweiten Einspritzzyklus gesteuert.
  • In einigen Ausführungsformen ist die Steuerung ferner dazu konfiguriert, die zweite Solldurchflussrate für den zweiten Einspritzzyklus zu berechnen, durch: Bestimmen einer ersten tatsächlichen Durchflussrate an dem Aufnahmeeinlass für unter Druck gesetztes Reduktionsmittel für die Menge an dosiertem Fluidreduktionsmittel, wobei die erste tatsächliche Durchflussrate auf dem ersten tatsächlichen Druck des Reduktionsmittels basiert, der während des ersten Einspritzzyklus gemessen wird; Bestimmen eines auf dem Druck basierenden Dosierfehlers für das erste Einspritzereignis, wobei der auf dem Druck basierende Dosierfehler auf einer berechneten Abweichung der ersten tatsächlichen Flussrate von einer ersten Solldurchflussrate basiert, wobei die Abweichung basierend auf einem ersten Sollvolumen der Menge an dosiertem Fluidreduktionsmittel berechnet wird; und Bestimmen eines Kompensationsfaktors zum Reduktionsmitteldosieren basierend auf dem auf dem Druck basierenden Dosierfehler, wobei der Kompensationsfaktor mindestens eine Solldauer für das zweites Einspritzereignis des zweiten Einspritzzyklus einschließt. Der zweite Einspritzzyklus folgt dem ersten Einspritzzyklus.
  • In einigen Ausführungsformen ist die Steuerung ferner dazu konfiguriert, die zweite Solldurchflussrate anzuwenden, um ein Reduktionsmittel in einem nachfolgenden Einspritzzyklus zu dosieren, wobei der nachfolgende Einspritzzyklus dem ersten Einspritzzyklus folgt. In einigen Ausführungsformen ist der nachfolgende Einspritzzyklus der zweiten Einspritzzyklus, der dem ersten Einspritzzyklus unmittelbar folgt. In anderen Ausführungsfonnen ist die Steuerung ferner dazu konfiguriert: eine dritte Solldurchflussrate für einen dritten Einspritzzyklus zu berechnen, der dem zweiten Einspritzzyklus folgt, wobei die dritte Solldurchflussrate einen über den ersten Einspritzzyklus und den zweiten Einspritzzyklus angesammelten Dosierfehler widerspiegelt; und die dritte Solldurchflussrate in dem nachfolgenden Einspritzzyklus anzuwenden. Der zweite Einspritzzyklus folgt dem ersten Einspritzzyklus unmittelbar und der nachfolgende Einspritzzyklus folgt dem zweiten Einspritzzyklus, sodass Dosierfehler angesammelt werden.
  • Ein anderer Satz von Ausführungsformen bezieht sich auf ein Verfahren zur Reduktionsmitteldosierfehlerkorrektur in einem Abgasnachbehandlungssystem. Das Verfahren umfasst ein Bereitstellen einer Baugruppe. Die Baugruppe umfasst einen Einspritzer, der fluidisch an eine Reduktionsmittelquelle gekoppelt ist, wobei der Einspritzer eine Reduktionsmitteleinführleitung umfasst. Die Baugruppe umfasst ferner eine Pumpe, die dazu konfiguriert ist, eine Menge an dosiertem Fluidreduktionsmittel von der Reduktionsmittelquelle zu fördern; einen Reduktionsmittelquellenauslass, der durch die Reduktionsmittelquelle definiert ist und dazu konfiguriert ist, die Menge an dosiertem Fluidreduktionsmittel in die Reduktionsmitteleinführleitung freizugeben; eine Aufnahmekammer für unter Druck gesetztes Reduktionsmittel, die einen Aufnahmeeinlass für unter Druck gesetztes Reduktionsmittel definiert; einen Reduktionsmitteleinführdrucksensor, der an dem Aufnahmeeinlass für unter Druck gesetztes Reduktionsmittel positioniert ist; und einen Dosierer, der eine Steuerung umfasst und an den Reduktionsmitteleinführdrucksensor gekoppelt ist. Das Verfahren umfasst ferner ein Herbeiführen eines ersten Einspritzzyklus, der einen ersten Einspritzerruhezeitraum und ein erstes Einspritzereignis umfasst. Der erste Einspritzzyklus weist eine erste Solldurchflussrate auf. Das Verfahren umfasst ferner ein Bestimmen eines ersten tatsächlichen Drucks des Reduktionsmittels während des ersten Einspritzereignisses an dem Aufnahmeeinlass für unter Druck gesetztes Reduktionsmittel, basierend auf dem ersten tatsächlichen Druck des Reduktionsmittels Berechnen einer zweiten Solldurchflussrate für einen zweiten Einspritzzyklus nach dem ersten Einspritzzyklus; und basierend auf der zweiten Solldurchflussrate Steuern einer Menge an dosiertem Fluidreduktionsmittel, die während des zweiten Einspritzzyklus in die Reduktionsmitteleinführleitung freigegeben wird.
  • In einigen Ausführungsformen schließt die Reduktionsmitteleinführleitung ein Reduktionsmitteleinführsteuerventil ein, und die Menge an dosiertem Fluidreduktionsmittel, die in die Reduktionsmitteleinführleitung freigegeben wird, wird durch Bewegen des Reduktionsmitteleinführsteuerventils gesteuert, um eine Größe des Aufnahmeeinlass für unter Druck gesetztes Reduktionsmittel zu definieren. Der Aufnahmeeinlass für unter Druck gesetztes Reduktionsmittel weist einen variablen Reduktionsmitteleinführquerschnittbereich auf, der ein tatsächliches Volumen der Menge an dosiertem Fluidreduktionsmittel definiert, und ein Definieren der Größe des Aufnahmeeinlasses für unter Druck gesetztes Reduktionsmittel umfasst ein Anpassen der Größe des Querschnittbereichs.
  • In einigen Ausführungsformen wird die Menge an dosiertem Fluidreduktionsmittel, die in die Reduktionsmitteleinführleitung freigegeben wird, durch Anpassen der Dauer des zweiten Einspritzzyklus gesteuert.
  • In einigen Ausführungsformen umfasst das Verfahren ferner ein Berechnen der zweiten Solldurchflussrate für den zweiten Einspritzzyklus, was einschließt: Bestimmen einer ersten tatsächlichen Durchflussrate an dem Aufhahmeeinlass für unter Druck gesetztes Reduktionsmittel für die Menge an dosiertem Fluidreduktionsmittel, wobei die erste tatsächliche Durchflussrate auf dem ersten tatsächlichen Druck des Reduktionsmittels basiert, der während des ersten Einspritzzyklus gemessen wird; Bestimmen eines auf dem Druck basierenden Dosierfehlers für das erste Einspritzereignis, wobei der auf dem Druck basierende Dosierfehler auf einer berechneten Abweichung der ersten tatsächlichen Flussrate von einer ersten Solldurchflussrate basiert, wobei die Abweichung basierend auf einem ersten Sollvolumen der Menge an dosiertem Fluidreduktionsmittel berechnet wird; und Bestimmen eines Kompensationsfaktors zum Reduktionsmitteldosieren basierend auf dem auf dem Druck basierenden Dosierfehler, wobei der Kompensationsfaktor mindestens eine Solldauer für das zweites Einspritzereignis des zweiten Einspritzzyklus einschließt. Der zweite Einspritzzyklus folgt dem ersten Einspritzzyklus.
  • In einigen Ausführungsformen umfasst das Verfahren ferner ein Anwenden der zweiten Solldurchflussrate, um ein Reduktionsmittel in einem nachfolgenden Einspritzzyklus zu dosieren. Der nachfolgende Einspritzzyklus folgt dem ersten Einspritzzyklus. In einigen Ausführungsfonnen ist der nachfolgende Einspritzzyklus der zweiten Einspritzzyklus, der dem ersten Einspritzzyklus unmittelbar folgt. In anderen Ausführungsformen umfasst das Verfahren ferner ein Berechnen einer dritten Solldurchflussrate für einen dritten Einspritzzyklus, der dem zweiten Einspritzzyklus folgt, wobei die dritte Solldurchflussrate einen über den ersten Einspritzzyklus und den zweiten Einspritzzyklus angesammelten Dosierfehler widerspiegelt; und Anwenden der dritten Solldurchflussrate in dem nachfolgenden Einspritzzyklus. Der zweite Einspritzzyklus folgt dem ersten Einspritzzyklus unmittelbar und der nachfolgende Einspritzzyklus folgt dem zweiten Einspritzzyklus, sodass Dosierfehler angesammelt werden. In einigen Ausführungsformen wird die Menge an dosiertem Fluidreduktionsmittel über mehrere Einspritzzyklen eingespritzt.
  • 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, in denen:
    • 1 ein Blockschaltbild eines beispielhaften Nachbehandlungssystems ist, das ein beispielhaftes Reduktionsmittelzufuhrsystem für ein Abgassystem umfasst;
    • 2 ein Blockschaltbild eines Aufbaus für eine Vorrichtung zur Reduktionsmitteldosier- und -mengenkorrektur gemäß einer beispielhaften Ausführungsform ist;
    • 3 eine Veranschaulichung von Druckschwankungen während einer Reduktionsmitteleinführung gemäß einer beispielhaften Ausführungsform ist;
    • 4 ein Blockschaltbild einer Reduktionsmitteldosier- und Fehlerkorrektursteuerung gemäß einer beispielhaften Ausführungsform ist; und
    • 5 ein schematisches Diagramm eines Verfahrens zur Reduktionsmitteldosiermengenkorrektur basierend auf einem angesammelten Fehler während einer Reduktionsmitteleinführung gemäß einer beispielhaften Ausführungsform ist.
  • 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 Schutzumfang oder die Bedeutung der Ansprüche zu beschränken.
  • AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
  • Nachfolgend sind ausführlichere Beschreibungen verschiedener sich darauf beziehender Begriffe und Implementierungen der Reduktionsmitteldosiermengenkorrektur basierend auf einem angesammelten Fehler während einer Reduktionsmitteleinführung zu finden. 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.
  • 1. Übersicht
  • Verfahren, Vorrichtungen, Baugruppen und/oder Systeme werden bereitgestellt, um bestimmte Leistungskennzeichen eines Nachbehandlungssystems zu verbessern, zum Beispiel einschließlich einer Reduktionsmitteldosiermengenkorrektur basierend auf einem angesammelten Fehler während einer Reduktionsmitteleinführung. Wie ersichtlich ist, schließen Systeme und Verfahren zur Reduktionsmitteldosiermengenkorrektur eine Durchflussratenfehlerkompensation in nachfolgenden Reduktionsmitteleinführzyklen ein. Der Durchflussratenfehler (die Differenz zwischen einer Solldurchflussrate und einer tatsächlichen Durchflussrate während eines Reduktionsmitteleinführzyklus) ist auf Druckpulsationen im Zusammenhang mit dem Betrieb des Reduktionsmittelabgabesystems zurückzuführen. Druck wird an der Stelle einer Reduktionsmitteleinführung gemessen und wird als die Eingabe für eine Durchflussratenschätzung in dem aktuellen Reduktionsmitteleinführzyklus verwendet. Ein Kompensationsfaktor, der den geschätzten Fehler der Durchflussrate während des aktuellen Zyklus widerspiegelt, wird basierend auf dem Druck bestimmt und in dem nachfolgenden Reduktionsmitteleinführzyklus oder Reduktionsmitteleinspritzereignis auf die Solldurchflussrate angewendet. Die während des nachfolgenden Zyklus abgegebene Reduktionsmittelmenge wird korrigiert. In einigen Ausführungsformen wird das Drucksignal an der Stelle der Reduktionsmitteleinführung als Rückmeldung verwendet, um Durchflussratenfehler über mehrere Zyklen zur Korrektur in einem nachfolgenden Zyklus zu berechnen und anzusammeln.
  • 2. Überblick über das Nachbehandlungssystem
  • 1 stellt ein Nachbehandlungssystem 100 mit einem beispielhaften Reduktionsmittelzufuhrsystem 110 für eine Abgasanlage 190 dar. Das Nachbehandlungssystem 100 schließt einen Partikelfilter 102 (wie einen Dieselpartikelfilter (DPF)), das Reduktionsmittelabgabesystem 110, eine Zersetzungskammer oder einen -reaktor 104, eine SCR-Katalysatoreinheit 106 und einen Sensor 150 ein.
  • Der Partikelfilter 102 ist so konfiguriert, dass Feinstaub, beispielsweise Ruß, aus im Abgassystem 190 strömendem Abgas entfernt wird. Der Partikelfilter 102 schließt einen Einlass, an dem das Abgas aufgenommen wird, und einen Auslass ein, durch den das Abgas austritt, nachdem Feinstaub im Wesentlichen aus dem Abgas gefiltert und/oder Feinstaub in Kohlendioxid umgewandelt wurde.
  • Die Zersetzungskammer 104 ist dazu konfiguriert, ein Reduktionsmittel wie beispielsweise Harnstoff oder Dieselabgasfluid (AdBlue) in Ammoniak umzuwandeln. Die Zersetzungskammer 104 schließt das Reduktionsmittelabgabesystem 110 ein, aufweisend ein Dosiersystem 112, das dazu konfiguriert ist, das Reduktionsmittel in die Zersetzungskammer 104 zu dosieren. Bei einigen Implementierungen wird das Reduktionsmittel der SCR-Katalysatoreinheit 106 vorgelagert eingeführt. Die Reduktionsmitteltröpfchen durchlaufen dann die Prozesse der Verdampfung, Thermolyse und Hydrolyse, um gasförmiges Ammoniak innerhalb des Abgassystems 190 zu bilden. Die Zersetzungskammer 104 schließt einen Einlass, der mit dem Partikelfilter 102 in Fluidverbindung steht, um das Abgas aufzunehmen, das NOx-Emissionen enthält, und einen Auslass für das Abgas, NOx-Emissionen, Ammoniak und/oder verbleibendes Reduktionsmittel zum Strömen zu der SCR-Katalysatoreinheit 106 ein.
  • Die Zersetzungskammer 104 schließt das Dosiersystem 112 ein, das an der Zersetzungskammer 104 montiert ist, sodass das Dosiersystem 112 das Reduktionsmittel in die Abgase, die in dem Abgassystem 190 strömen, dosieren kann. Das Dosiersystem 112 kann einen Isolator 114 einschließen, der zwischen einem Abschnitt des Dosiersystems 112 und dem Abschnitt der Zersetzungskammer 104 angeordnet ist, an dem das Dosiersystem 112 montiert ist. Das Dosiersystem 112 ist an eine oder mehrere Reduktionsmittelquellen 116 über die Reduktionsmitteleinführleitung 119 fluidisch gekoppelt. Wie ferner unter Bezugnahme auf die Ausführungsform von 2 beschrieben ist, schließt die Reduktionsmitteleinführleitung 119 ein Reduktionsmittelabgaberohr 119a und ein Reduktionsmitteleinführsteuerventil 119b ein.
  • Bei einigen Implementierungen wird eine Pumpe 118 verwendet, um das Reduktionsmittel aus der Reduktionsmittelquelle 116 zur Abgabe an das Dosiersystem 112 unter Druck zu setzen. Die Pumpe 118 ist an die Reduktionsmittelquelle 116 fluidisch gekoppelt. Bei einigen Implementierungen ist die Pumpe 118 eine sich hin- und herbewegende Verdrängerpumpe wie eine Kolbenpumpe, eine tauchkolbenartige Pumpe und/oder eine Membranpumpe. Bei anderen Implementierungen ist die Pumpe 118 eine Kreiselpumpe. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die Pumpe 118 unidirektional oder bidirektional sein. Wenn die Pumpe 118 bidirektional ist, kann das Nachbehandlungssystem 110 so konfiguriert sein, dass ein Teil des Reduktionsmittels zu der Reduktionsmittelquelle 116 über die Reduktionsmitteleinführleitung 119 oder eine andere geeignete Leitung zurückgeführt wird. Bei einigen Implementierungen ist die Pumpe 118 eine Pumpe mit variabler Verdrängung, die dazu konfigurierbar ist, die Menge an dosiertem Reduktionsmittel anzupassen, wenn das Reduktionsmittel aus der Reduktionsmittelquelle 116 gefördert wird.
  • Das Dosiersystem 112 und die Pumpe 118 sind elektrisch oder kommunikativ an eine Steuerung 120 gekoppelt. Die Steuerung 120 ist dazu konfiguriert, das Dosiersystem 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 einschließen. Die Steuerung 120 kann einen Speicher einschließen, der unter anderem eine elektronische, optische, magnetische oder eine andere Datenspeicher- oder Übermittlungsvorrichtung einschließt, 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 einschließen, aus dem die Steuerung 120 Anweisungen lesen kann. Die Anweisungen können einen Code aus einer beliebigen geeigneten Programmiersprache einschließen. Die Steuerung 120 kann kommunikativ an andere Komponenten des Systems durch eine geeignete elektrische oder elektronische Kommunikationsschnittstelle gekoppelt sein.
  • 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. Die SCR-Katalysatoreinheit 106 schließt einen Einlass, der mit der Zersetzungskammer 104 in Fluidverbindung steht, aus der Abgas und Reduktionsmittel aufgenommen werden, und einen Auslass ein, der mit einem Ende des Abgassystems 190 in Fluidverbindung steht.
  • Das Abgassystem 190 kann ferner eine Oxidationskatalysatoreinheit (z. B. eine Dieseloxidationskatalysatoreinheit (DOC-Einheit)) einschließen, die mit dem Abgassystem 190 (z. B. der SCR-Katalysatoreinheit 106 nachgelagert oder dem Partikelfilter 102 vorgelagert) in Fluidverbindung steht, um Kohlenwasserstoffe und Kohlenmonoxid in dem Abgas zu oxidieren.
  • In einigen Implementierungen ist der Partikelfilter 102 der Zersetzungskammer oder dem Reaktorrohr 104 nachgelagert positioniert. Beispielsweise können der Partikelfilter 102 und die SCR-Katalysatoreinheit 106 zu einer einzigen Einheit kombiniert werden. Bei einigen Implementierungen kann das Dosiersystem 112 stattdessen einem Turbolader nachgelagert oder einem Turbolader vorgelagert positioniert sein.
  • Der Sensor 150 ist an das Abgassystem 190 gekoppelt, um einen Betriebszustand im Zusammenhang mit dem Abgassystem 190 wie einen Zustand, in dem Abgas durch das Abgassystem 190 strömt, zu erkennen. Bei einigen Implementierungen kann der Sensor 150 einen innerhalb des Abgassystems 190 angeordneten Teil aufweisen, z. B. kann eine Spitze des Sensors 150 in einen Teil des Abgassystems 190 verlaufen. In weiteren Implementierungen kann der Sensor 150 Abgas durch eine andere Leitung empfangen, wie durch ein Probenrohr, das sich von dem Abgassystem 190 erstreckt. Während der Sensor 150 so dargestellt ist, dass er der SCR-Katalysatoreinheit 106 nachgelagert positioniert ist, versteht sich, dass der Sensor 150 an einer anderen Position des Abgassystems 190, einschließlich dem Partikelfilter 102 vorgelagert, innerhalb des Partikelfilters 102, zwischen dem Partikelfilter 102 und der Zersetzungskammer 104, innerhalb der Zersetzungskammer 104, zwischen der Zersetzungskammer 104 und der SCR-Katalysatoreinheit 106, innerhalb der SCR-Katalysatoreinheit 106 oder der SCR-Katalysatoreinheit 106 nachgelagert, positioniert sein kann. Zusätzlich können zwei oder mehr Sensoren 150 zum Erkennen eines Zustands des Abgases oder anderer Bestandteile des Abgassystems 190 eingesetzt werden. Zum Beispiel können zwei, drei, vier, fünf oder Größensensoren 150 mit jedem Sensor 150 an einer der vorstehenden Positionen des Abgassystems 190 angeordnet sein.
  • Es versteht sich, dass, obwohl die beispielhafte Ausführungsform von 1 ein Nachbehandlungssystem ist, das einen SCR-Katalysator einschließt, die hierin offenbarten und beanspruchten Systeme und Verfahren in anderen geeigneten Systemen implementiert und/oder umgesetzt werden können.
  • 3. Implementierungen von Systemen und Verfahren zur Reduktionsmitteldosiermengenkorrektur basierend auf einem angesammelten Fehler während einer Reduktionsmitteleinführung
  • Bei einigen Implementierungen sind die Reduktionsmitteleinführmengen gepulste Strömungen, die Druckschwankungen an der Stelle einer Reduktionsmitteleinführung verursachen. Wie in Bezug auf 3 erläutert ist, ergeben sich die Druckschwankungen aus Varianzen des Verhältnisses der Durchflussrate zu der Maximalkapazität innerhalb der Baugruppe zur Fluidreduktionsmitteleinführung während eines ganzen Reduktionsmitteleinführzyklus. Druckschwankungen führen zu dosierten Durchflussratenfehlern, sodass sich das tatsächliche Volumen des Reduktionsmittels, das während eines Einspritzereignisses dosiert wird, von dem Sollvolumen an Reduktionsmittel für jenes Einspritzereignis unterscheidet. Diese Unterschiede werden durch Berechnen der tatsächlich dosierten Menge unter Verwendung einer Echtzeit- oder Zeitmessung nahe der Echtzeit der Reduktionsmitteldurchflussrate an der Reduktionsmitteleinführstelle und Korrigieren des dosierten Durchflussratenfehlers geschätzt, der durch Druckschwankungen verursacht wird. In einigen Ausführungsformen wird die Zeit, zu der eine Fehlerkorrektur angewendet wird, basierend auf den Randbedingungen im Zusammenhang mit der Aktualisierungsrate und den Aktualisierungsintervallen der Steuerungssoftware bestimmt.
  • 2 ist ein Blockschaltbild eines Aufbaus für eine Vorrichtung 200 zur Reduktionsmitteldosiermengenkorrektur gemäß einer beispielhaften Ausführungsform. In einigen Ausführungsformen ist die Vorrichtung 200 eine elektronisch oder elektrisch gesteuerte Baugruppe zur Fluidreduktionsmitteleinführung. Fluidreduktionsmitteleinführung nimmt auf ein elektronisch oder elektrisch gesteuertes Eindosieren und Fördern eines/r geeigneten (gasförmigen, flüssigen und dergleichen) Fluidreduktionsmittels oder Reduktionsmittelvorläuferchemikalie unter Verwendung einer/s gesteuerten (z. B. zeitlich gesteuerten) Einspritzung, Sprühens, Verdampfung und dergleichen Bezug. Die Vorrichtung 200 schließt eine Aufnahmekammer 204 für unter Druck gesetztes Reduktionsmittel, einen Dosierer 212, eine oder mehrere Reduktionsmittelquellen 216, eine Pumpe 218, eine Reduktionsmitteleinführleitung 219, eine Steuerung 220, eine Kommunikationsschaltanordnung, umfassend Signalträgerleitungen 230a bis d, und einen Reduktionsmitteleinführdrucksensor 250 ein. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen können einige oder alle Komponenten der Vorrichtung 200 einen Einspritzer umfassen und/oder daran gekoppelt sein.
  • Die Aufnahmekammer 204 für unter Druck gesetztes Reduktionsmittel schließt mindestens einen Aufnahmeeinlass 204a für unter Druck gesetztes Reduktionsmittel ein und ist über die Reduktionsmitteleinführleitung 219 fluidisch an dem Aufnahmeeinlass 204a für unter Druck gesetztes Reduktionsmittel an eine oder mehrere Reduktionsmittelquellen 216 gekoppelt. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die Aufnahmekammer 204 für unter Druck gesetztes Reduktionsmittel ein Metall wie aluminisierten Stahl, Gusseisen, Chrom, Nickel, Mangan, Kupfer und/oder Titan und/oder eine geeignete Metalllegierung umfassen. Die Oberfläche(n) und insbesondere die inneren Oberfläche(n) Aufnahmekammer 204 für unter Druck gesetztes Reduktionsmittel können eine geeignete keramische Beschichtung umfassen.
  • Während des Reduktionsmitteleinführzyklus wird eine Menge an Reduktionsmittel aus der Reduktionsmittelquelle 216 freigegeben. In einigen Ausführungsformen wird die Menge an Reduktionsmittel durch die Pumpe 218 unter Druck gesetzt, die ähnlich wie die Pumpe 118, die in Bezug auf 1 beschrieben ist, strukturiert sein kann und betrieben wird. Das unter Druck gesetzte Reduktionsmittel wird über die Reduktionsmitteleinführleitung 219 zur Abgabe und Einführung in die Aufnahmekammer 204 für unter Druck gesetztes Reduktionsmittel gefördert. In einigen Ausführungsformen ist die Aufnahmekammer 204 für unter Druck gesetztes Reduktionsmittel eine Zersetzungskammer wie die Zersetzungskammer 104 von 1, die einer oder mehreren Reduktionsmittelquellen 216 nachgelagert positioniert ist. Die Aufnahmekammer 204 für unter Druck gesetztes Reduktionsmittel kann eine unter Druck gesetzte Reduktionsmittelvorläuferchemikalie halten, während sie einer chemischen Reaktion unterzogen wird, bei der sie in eine chemische Substanz umgewandelt wird, die zur Verwendung in einer Katalysatoreinheit geeignet ist, wie Ammoniak. In einigen Ausführungsformen ist die Aufnahmekammer 204 für unter Druck gesetztes Reduktionsmittel Teil einer Katalysatoreinheit, die einer oder mehreren Reduktionsmittelquellen 216 nachgelagert positioniert ist. Das Reduktionsmittel wird direkt aus einer oder mehreren Reduktionsmittelquellen 216 in die Aufnahmekammer 204 für unter Druck gesetztes Reduktionsmittel durch die Reduktionsmitteleinführleitung 219 eingebracht.
  • Die Reduktionsmitteleinführleitung 219 schließt ein Reduktionsmittelabgaberohr 219a ein. Das Reduktionsmittelabgaberohr 219a stellt einen Kanal zum Einführen des unter Druck gesetzten Reduktionsmittels aus der Reduktionsmittelquelle 216 in die Aufnahmekammer 204 für unter Druck gesetztes Reduktionsmittel ein. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann das Reduktionsmittelabgaberohr 219a ein Metall wie aluminisierten Stahl, Gusseisen, Chrom, Nickel, Mangan, Kupfer und/oder Titan und/oder eine geeignete Metalllegierung umfassen. Die Oberfläche(n) des Reduktionsmittelabgaberohrs 219a kann/können eine geeignete keramische Beschichtung umfassen. In der beispielhaften Ausführungsform weist das Reduktionsmittelabgaberohr 219a einen im Wesentlichen kreisförmigen Querschnitt 219c auf. In dem Detailausschnitt 280 ist die perspektivische Vorderansicht des Querschnitts 219c gezeigt, wobei der Querschnitt 219c einen Reduktionsmittelabgabequerschnittbereich 219d definiert.
  • In einigen Ausführungsformen ist ein Reduktionsmitteleinführsteuerventil 219b an dem Aufnahmeeinlass 204a für unter Druck stehendes Reduktionsmittel der Aufnahmekammer 204 für unter Druck gesetztes Reduktionsmittel positioniert. Die Größe des Aufnahmeeinlasses 204a für unter Druck stehendes Reduktionsmittel kann gemäß dem Betriebsstatus (z. B. offen, teilweise offen, geschlossen) des Reduktionsmitteleinführsteuerventils 219b variabel sein.
  • In der Ausführungsform von 2 ist der Aufnahmeeinlass 204a für unter Druck stehendes Reduktionsmittel die Stelle einer Reduktionsmitteleinführung in die Aufnahmekammer 204 für unter Druck gesetztes Reduktionsmittel. Der Reduktionsmitteleinführdrucksensor 250 bestimmt (misst und/oder schätzt) einen Druckwert an dem Aufnahmeeinlass 204a für unter Druck stehendes Reduktionsmittel, was die Stelle einer Reduktionsmitteleinführung ist. Der Druckwert wird als eine Eingabe der Steuerung 220 verwendet, die dazu konfiguriert ist, die Durchflussrate des Reduktionsmittels (die Menge an Reduktionsmittel, die durch den Reduktionsmittelabgabequerschnittbereich 219d zu einem gegebenen Zeitpunkt strömt) an dem Aufnahmeeinlass 204a für unter Druck stehendes Reduktionsmittel durch Schätzen der Durchflussratendifferenz in Abhängigkeit von einer Druckabweichung von einem Solldruckwert zu schätzen.
  • Der Dosierer 212 ist dazu konfiguriert, die Menge an Reduktionsmittel und/oder Reduktionsmittelvorläufer, die in die Aufnahmekammer 204 für unter Druck gesetztes Reduktionsmittel durch den Aufnahmeeinlass 204a für unter Druck stehendes Reduktionsmittel eingeführt wird, zu steuern. In einigen Ausführungsformen ist der Dosierer 212 ein virtueller Dosierer, umfassend die Steuerung 220, die Kommunikationsschaltanordnung, umfassend Signalträgerleitungen 230a bis d, und den Reduktionsmitteleinführdrucksensor 250. Der Dosierer 212 und/oder seine einzelnen Komponenten können als verschiedene geeignete Infrastrukturen zur Verarbeitung von digitalen Signalen wie ein Controller Area Network (CAN), Local Interconnect Network (LIN), FlexRay, Media Oriented Systems Transport (MOST), Ethernet und/oder ein On-Board Diagnostics II (OBDII) implementiert sein oder darin integriert sein.
  • Die Steuerung 220 ist ähnlich wie die Steuerung 120 von 1 strukturiert und wird ähnlich betrieben. In einigen Ausführungsformen ist die Steuerung 220 eine PID-Steuerung. Die Steuerung 220 kann als ein Distributed Control System (DCS), eine programmierbare Logiksteuerung (PLC) oder in einer anderen geeigneten Implementierung implementiert sein.
  • Die Kommunikationsschaltanordnung 230 umfasst eine Signalträgergruppe, welche die Signalträgerleitung 230a (die den Dosierer 212 mit der Reduktionsmittelquelle 216 verbindet), die Signalträgerleitung 230b (die den Dosierer 212 mit der Pumpe 218 verbindet), die Signalträgerleitung 230c (die den Dosierer 212 mit der Reduktionsmitteleinführleitung 219 verbindet), die Signalträgerleitung 230d (die den Dosierer 212 mit dem Reduktionsmitteleinführdrucksensor 250 verbindet, der innerhalb eines Bereichs innerhalb der Struktur positioniert ist, die den Aufnahmeeinlass 204a für unter Druck stehendes Reduktionsmittel definiert, wie eine Seitenwand der Aufnahmekammer 204 für unter Druck gesetztes Reduktionsmittel). Die Signalträgerleitungen in der Signalträgergruppe können dazu strukturiert sein, elektrische Signale (z. B. ein Signaldraht, umfassend ein Metall) und/oder elektronische Signale (z. B. ein Datenbus, der auf einem Halbleitermedium wie ein Siliciumwafer oder einem anderen geeigneten Solid-State-Medium wie einem Medium aus einer optischen Faser implementiert ist) zu tragen.
  • Die Reduktionsmitteleinführdrucksensor 250 ist ähnlich wie der Sensor 150 von 1 strukturiert und wird ähnlich betrieben. Der Reduktionsmitteleinführdrucksensor 250 kann als ein Wandler, der dazu konfiguriert ist, einen Druckmesswert in ein elektrisches Signal umzuwandeln, implementiert sein und kann dazu konfiguriert sein, ein Spannungssignal basierend auf dem erfassten Druckwert auszugeben. In einigen Ausführungsformen kann der Reduktionsmitteleinführdrucksensor 250 einen Analog/Digital-Wandler einschließen, um das Spannungssignal in ein digitales Signal zur Interpretation durch den Prozessor der Steuerung 220 umzuwandeln.
  • Der Dosierer 212 bestimmt einen auf dem Druck basierenden Dosierfehler für ein Reduktionsmitteleinfuhrereignis. In einigen Ausführungsformen wird die Länge des Reduktionsmitteleinführereignisses durch Anpassen seiner Dauer bei Laufzeit bestimmt, sodass eine geeignete Menge an Reduktionsmittel abgegeben wird. In einigen Ausführungsformen wird die Länge des Reduktionsmitteleinführereignisses durch den Betätigungszyklus der Pumpe 218 bestimmt, wie weiter in Bezug auf 3 beschrieben ist.
  • Um den auf dem Druck basierenden Dosierfehler zu bestimmen, ist der Reduktionsmitteleinführdrucksensor 250 in dem Reduktionsmitteleinführbereich der Aufnahmekammer 204 für unter Druck gesetztes Reduktionsmittel positioniert, wie an der Reduktionsmitteleinführstelle, die durch den Reduktionsmittelabgabequerschnittbereich 219d des Reduktionsmitteleinführsteuerventils 219b und/oder durch den Aufnahmeeinlass 204a für unter Druck stehendes Reduktionsmittel definiert ist. Der Reduktionsmitteleinführdrucksensor 250 ist dazu konfiguriert, einen Druckwert im Zusammenhang mit dem Reduktionsmittel zu messen, wenn das Reduktionsmittel durch das Reduktionsmittelabgaberohr 219a gefördert wird. Der Reduktionsmitteleinführdrucksensor 250 ist dazu konfiguriert, den Druckwert an die Steuerung 220 zum weiteren Verarbeiten durch den Dosierer 212 zu kommunizieren, was ein Bestimmen des auf dem Druck basierenden Dosierfehlers, ein Berechnen der tatsächlichen Reduktionsmitteldosierrate und ein Berechnen eines Kompensationsfaktors einschließt.
  • Der auf dem Druck basierende Dosierfehlerwert kann für jeden Reduktionsmitteleinführzyklus, während dem die Vorrichtung 200 in Betrieb ist, oder für einige Reduktionsmitteleinführzyklen, während denen die Vorrichtung 200 in Betrieb ist, bestimmt werden. Somit wird in einigen Ausführungsformen der Druck für einige Einspritzereignisse und nicht für andere erfasst, was einen stichprobenartigen Ansatz zur Fehlerkorrektur erlaubt. In anderen Ausführungsformen werden das/die Einspritzereignis(se), in denen der Druck erfasst wird, basierend auf einem Flag identifiziert, das während eines Betriebs dynamisch eingestellt oder in dem Speicher im Zusammenhang mit der Steuerung 220 voreingestellt ist. In noch anderen Ausführungsformen ist der Reduktionsmitteleinführdrucksensor 250 so programmierbar, dass Anweisungen zum Identifizieren des/der Einspritzereignis(se), bei denen der Druck zu bestimmen ist, auf einer Speichereinrichtung im Zusammenhang mit dem Reduktionsmitteleinführdrucksensor 250 gespeichert werden.
  • Der Dosierer 212 ist dazu konfiguriert, den auf dem Druck basierenden Dosierfehler zu verwenden, um die tatsächliche Dosierrate zu berechnen und einen Kompensationsfaktor zu berechnen. Die tatsächliche Dosierrate (die Menge an Reduktionsmittel, die zu einem gegebenen Zeitpunkt an die Aufnahmekammer 204 für unter Druck gesetztes Reduktionsmittel abgegeben wird) wird durch die tatsächliche Durchflussrate des Reduktionsmittels bestimmt. Wie zum Beispiel in 3 veranschaulicht ist, ist die tatsächliche Durchflussrate des Fluidreduktionsmittels von der Zeitabstimmung des Einspritzerruhezeitraums und des Einspritzereignisses abhängig, die zusammen einen Einspritzzyklus umfassen.
  • Der Kompensationsfaktor spiegelt die gewünschte Durchflussrate wieder und umfasst den gewünschten Gesamtvolumenwert an Reduktionsmittel, das in einem nachfolgenden Einspritzereignis zu dosieren ist. In einigen Ausführungsformen umfasst der Kompensationsfaktor den Volumenwert des Reduktionsmittels, der zu dem Sollvolumenwert an Reduktionsmittel während des nächsten Einspritzereignisses zu addieren ist, sodass, wenn die Menge an Reduktionsmittel, das während des aktuellen Einspritzereignisses an die Aufnahmekammer 204 für unter Druck gesetztes Reduktionsmittel abgegeben wird, geringer als der Sollwert ist, der Sollwert für den nachfolgenden Zeitraum zum Kompensieren angepasst wird. Ebenso kann der Kompensationsfaktor den Volumenwert an Reduktionsmittel, der von dem ursprünglichen Sollvolumenwert an Reduktionsmittel während des nächsten Einspritzereignisses abzuziehen ist, sodass, wenn die Menge an Reduktionsmittel, das während des aktuellen Einspritzereignisses an die Aufnahmekammer 204 für unter Druck gesetztes Reduktionsmittel abgegeben wird, höher als der Sollwert ist, die Aufnahmekammer 204 für unter Druck gesetztes Reduktionsmittel nicht bei einem der gesteuerten nachfolgenden Einspritzereignisse überströmt wird.
  • Bei einigen Implementierungen wird der Kompensationsfaktor verwendet, um die Leistung der Vorrichtung 200 bei dem Einspritzereignis zu korrigieren, das dem aktuellen Reduktionsmitteleinführzeitraum unmittelbar folgt. Bei anderen Implementierungen wird der angesammelte Fehler basierend auf zwei oder mehr auf dem Druck basierenden Dosierfehlern berechnet, die jeweils für zwei oder mehr Einspritzereignisse bestimmt werden. Vorteilhafterweise kann dieser Ansatz, falls notwendig, die Aktualisierungsraten und/oder Aktualisierungsintervalle der elektronischen Schaltanordnung im Zusammenhang mit der Steuerung 220 kompensieren. Der angesammelte Fehler kann als eine Variable implementiert sein, die eine laufende Summe von einzelnen auf dem Druck basierenden Dosierfehlern darstellt. Der Kompensationsfaktor, der wie oben beschrieben berechnet wird, berücksichtigt den angesammelten Fehler eher als einzelne auf dem Druck basierende Dosierfehler. Der Kompensationsfaktor wird dann während eines einzigen Einspritzereignisses oder, falls dies nicht möglich ist (wie wenn der angesammelte Fehler so groß ist, dass ein Anwenden des Kompensationsfaktors in einem einzigen Einspritzereignis zu einem Überströmen der Aufnahmekammer 204 für unter Druck gesetztes Reduktionsmittel führen würde, oder wenn die Zeitabstimmung eines Einspritzereignisses nicht ausreichend ausgedehnt werden kann), verteilt der Dosierer 212 das neue Sollvolumen an Reduktionsmittel, das basierend auf dem Kompensationsfaktor über mehrere Einspritzereignisse berechnet wird, auf aufeinanderfolgende Einspritzzyklen.
  • Unter Bezugnahme zum Beispiel auf die Ausführungsform von 3 berücksichtigt der Kompensationsfaktor für den Einspritzzyklus 302a den Druck, der während des Einspritzereignisses 306a gemessenen wird, um den auf dem Druck basierenden Dosierfehler und den Kompensationsfaktor während des Einspritzereignisses 306b zu berechnen. Wenn der Fehler nicht angesammelt wird, wird der Kompensationsfaktor angewendet, um die neue Sollreduktionsmitteldosierung für den Einspritzzyklus 302b zu berechnen. Wenn eine Fehleransammlung gewünscht ist, wird ein zweiter Kompensationsfaktor für das Einspritzereignis 306b des Einspritzzyklus 302b berechnet und mit dem ersten Kompensationsfaktors für den Einspritzzyklus 302a zusammengefasst. Der zusammengefasste Kompensationsfaktor wird während eines nachfolgenden Einspritzereignisses angewendet, das dem Einspritzzyklus 302b folgt.
  • In einigen Ausführungsformen ist der Kompensationsfaktor eine mehrteilige Variable, die dazu in der Lage ist, mehrere elektronisch oder elektrisch übertragenen Werte im Zusammenhang mit der Leistung der Vorrichtung 200 zu speichern. Beispielsweise kann der Dosierer 212 von 2 dazu strukturiert sein, den Kompensationsfaktor zu verwenden, um die Leistung der Vorrichtung 200 durch Anpassen des Betriebs der Pumpe 218 und/oder des Reduktionsmitteleinführsteuerventils 219b zu korrigieren, um die gewünschte Menge an Reduktionsmittel an die Aufnahmekammer 204 für unter Druck gesetztes Reduktionsmittel abzugeben.
  • Ein Anpassen des Betriebs der Pumpe 218 kann ein Einstellen des Kompensationsfaktors durch den Dosierer 212 einschließen, um zum Beispiel eine aktuelle und/oder gewünschte Betriebsgeschwindigkeit (Einspritzerruhezeitraum) der Pumpe 218, einen aktuellen und/oder gewünschten Druck an einem Einlass der Pumpe 218, einen aktuellen und/oder gewünschten Druck an einem Auslass der Pumpe 218 und/oder andere relevante Betriebsparameter der Pumpe zu umfassen. Wandler und/oder Sensoren wie ein oder mehrere Sensoren 150 von 1 können verwendet werden, um diese Werte zu bestimmen. Das Dosiersystem 112 kann Anweisungen durch die Steuerung 220 erteilen, um den relevanten Betriebsparameter der Pumpe 218 gemäß dem Kompensationsfaktor einzustellen oder anzupassen.
  • Ein Anpassen des Betriebs des Reduktionsmitteleinführsteuerventils 219b kann ein Einstellen des Kompensationsfaktors durch den Dosierer 212 einschließen, um den gewünschten Betriebsstatus des Reduktionsmitteleinführsteuerventils 219b und/oder die Dauer dafür zu umfassen, wodurch ein Betriebszyklus für das Reduktionsmitteleinfuhrsteuerventil 219b definiert wird. Insbesondere wird das Reduktionsmitteleinführsteuerventil 219b als Reaktion auf die Betätigung der Pumpe 218 betätigt. Die Durchflussrate wird durch die Größe des Reduktionsmittelabgabequerschnittbereichs 219d bestimmt, der wiederum durch den Betriebszyklus des Reduktionsmitteleinführsteuerventils 219b bestimmt wird. In einigen Ausführungsformen ist der Durchflussratenwert des Reduktionsmittels, der zu einem Zeitpunkt gemessen wird, direkt proportional zu der Größe des Reduktionsmittelabgabequerschnittbereichs 219d zu demselben Zeitpunkt.
  • 3 ist ein schematisches Diagramm, das Druckschwankungen während einer Reduktionsmitteleinführung zeigt, gemäß einer beispielhaften Ausführungsform. Ein beispielhafter Reduktionsmitteleinführzyklus ist ein DEF-Einspritzzyklus unter Verwendung der Vorrichtung 200 von 2. Das Reduktionsmittel (DEF-Fluid) wird aus der einen oder den mehreren Reduktionsmittelquellen 216 an die Aufnahmekammer 204 für unter Druck gesetztes Reduktionsmittel von 2 abgegeben. Bei Anwendungen, bei denen eine Pumpe wie die Pumpe 218 von 2 verwendet wird, wird das Reduktionsmittel an dem Auslass der Reduktionsmittelquelle 216 unter Druck gesetzt, wenn die Pumpe 218 in Eingriff steht. Bei solchen Implementierungen ist der DEF-Einspritzzyklus der Betätigungszyklus der Pumpe 218.
  • Die Abszisse (x-Achse) zeigt fortlaufende Einspritzerzyklen. Wie gezeigt ist, folgt dem Einspritzzyklus 302a unmittelbar der Einspritzzyklus 302b. Jeder Einspritzerzyklus umfasst einen Einspritzerruhezeitraum und ein Einspritzereignis. Zum Beispiel umfasst der Einspritzzyklus 302a einen Einspritzerruhezeitraum 304a mit der Dauer von etwa 60 % des Einspritzzyklus 302a und ein Einspritzereignis 306a mit der Dauer von etwa 40 % des Einspritzzyklus 302a. Als Teil einer Dosierkorrektur können diese Dauern nach Bedarf verändert werden, sodass der Einspritzzyklus 302a auf eine gewünschte Länge in Bezug auf einen vorbestimmten Zeitraum eingestellt wird, um die Sollmenge an Reduktionsmittel zu dosieren. Zusätzlich oder alternativ dazu kann die Länge des Einspritzereignisses 306b ausgedehnt werden. Die erste Ordinate (y1-Achse) zeigt den Druck des Reduktionsmittels in kPa. Die zweite Ordinate (y2-Achse) zeigt den Pumpenbefehlstatus, der als ein Prozentsatz ausgedrückt werden kann.
  • Wie gezeigt ist, können Reduktionsmittelabgabesysteme aufgrund der Ventilöffnungs- und -schließkennzeichen im Zusammenhang mit gepulsten Dosierungseinrichtungen naturgemäße Verzögerungen und Ungenauigkeiten zwischen der erforderlichen Dosierrate und der tatsächlichen Dosierrate erfahren. Wie gezeigt ist, beträgt der durchschnittliche Pumpenbefehl entsprechend der dosierten Durchflussrate bei einem 40-%igen gewünschten Dosierbefehl auf einem DEF-Einspritzer (entsprechend der Durchflussrate von ~ 1,15 ml/s oder 4,5 kg/h) ~ 33 %. In Wirklichkeit ist das Ventil (wie das Reduktionsmitteleinführsteuerventil 219b von 2) 40 % der Zeit offen, die den Pflichtzyklus des Einspritzers darstellt, die durch die erforderliche Durchflussrate durch ein Nachbehandlungssystem und den tatsächlichen Druck in dem System für eine gegebene Einspritzerbeschreibung bestimmt wird. Dies erfordert, dass die Durchflussrate dem Dosierbefehl 100 % (2,91 ml/s dosierte Durchflussrate oder 1,37 kg/h + 8,5 kg/h Rezirkulierung) 40 % der Zeit (oder ~ 400 ms) entspricht, was ungefähr dem 62-%igen Pumpenbefehl gleichgesetzt ist. Ebenso ist das Ventil 60 % der Zeit geschlossen, was erfordert, dass die Durchflussrate 0 ml/s (oder nur die 8,5-kg/h-Rezirkulierungsdurchflussrate) 60 % der Zeit beträgt, was ungefähr dem 16-%igen Pumpenbefehl gleichgesetzt ist. Wie in Bezug auf 2 und/oder 4 erläutert, kann dieser Fehler, wenn genaue Informationen über den Druck an Einspritzstelle verfügbar sind, durch Schätzen einer Durchflussratendifferenz in Abhängigkeit von einer Druckabweichung von einem Sollwert korrigiert werden. Diese Fehlerschätzung kann über den Zeitraum der Einspritzung kumulativ sein, sodass die Reduktionsmitteldosiermengenkorrektur auf einem angesammelten Fehler basiert.
  • 4 ist ein Blockschaltbild einer Reduktionsmitteldosier- und Fehlerkorrektursteuerung 400 in einer beispielhaften Ausführungsform. Die Reduktionsmitteldosier- und Fehlerkorrektursteuerung 400 kann in dem Dosierer 212 von 2 eingeschlossen sein oder daran gekoppelt sein. Die beispielhafte Reduktionsmitteldosier- und Fehlerkorrektursteuerung 400 umfasst mindestens einen Prozessor 410, einen Speicher 420, eine Schnittstellenschaltung 430, eine Reduktionsmitteleinführsteuerschaltung 440 und eine Reduktionsmitteldosierfehlerkorrekturschaltung 450. Die Reduktionsmitteldosier- und Fehlerkorrektursteuerung 400 ist konfiguriert, wie unter Bezugnahme auf 5 beschrieben. Wie für einen Fachmann ersichtlich ist, schließen die verschiedenen programmierbaren Komponenten der Dosier- und Fehlerkorrektursteuerung 400 die Reduktionsmitteleinführsteuerschaltung 440 und die Reduktionsmitteldosierfehlerkorrekturschaltung 450 ein. Diese Schaltungen können Anweisungen umfassen, die in einem nichttransienten Speicher wie dem Speicher 420 gespeichert sind. Die Anweisungen werden durch den Prozessor 410 zusammengestellt und/oder ausgeführt und an verschiedene andere Komponenten des Systems durch die Schnittstellenschaltung 430 zum Beispiel über die Kommunikationsschaltanordnung, umfassend Signalträgerleitungen 230a bis d, die in Bezug auf 2 erläutert sind, kommuniziert.
  • 5 ist ein schematisches Diagramm eines Verfahrens 500 zur Reduktionsmitteldosiermengenkorrektur basierend auf einem angesammelten Fehler während einer Reduktionsmitteleinführung gemäß einer beispielhaften Ausführungsform. Das Verfahren 500 umfasst die Prozesse, die in der beispielhaften Ausführungsform durch verschiedene Komponenten der Reduktionsmitteldosier- und Fehlerkorrektursteuerung 400 von 4 durchgeführt oder eingeleitet werden.
  • Die Reduktionsmitteleinführsteuerschaltung 440 ist dazu strukturiert, die Prozesse im Zusammenhang mit einem Dosieren des Reduktionsmittels in eine geeignete Aufnahmekammer eines Abgasnachbehandlungssystems durchzuführen, wie die Aufnahmekammer 204 für unter Druck gesetztes Reduktionsmittel von 2. Diese Prozesse werden während des Einspritzereignisses eines Reduktionsmitteleinspritzzyklus durchgeführt.
  • Bei 510 wird das Flag des angesammelten Fehlers auf 0 eingestellt, um das System vor einer anfänglichen Betätigungsphase zu initialisieren. In der beispielhaften Ausführungsform gibt der Wert 1 des Flags des angesammelten Fehlers an, dass der Fehlerkorrekturprozess in bestimmten Einspritzereignissen übersprungen werden sollte und stattdessen ein angesammelter Fehlerwert über mehrere nachfolgende Zyklen zur Korrektur zu einem späteren Zeitpunkt berechnet werden sollte. Der Wert 0 des Flags des angesammelten Fehlers gibt an, dass der Fehlerkorrekturprozess für jeden folgenden Einspritzzyklus durchgeführt werden sollte, wie 302a und 302b von 3.
  • Bei 515 wird bestimmt, ob das System gegenwärtig in einer neuen Betätigungsphase (Einspritzzyklus) ist - das heißt, wenn der Einspritzer wie in 304a von 3 geschlossen ist. Wenn das System in einer neuen Betätigungsphase ist, dann wird bei 520 bestimmt, ob das Flag des angesammelten Fehlers auf 1 eingestellt ist. Wenn das Flag des angesammelten Fehlers nicht auf 1 eingestellt ist, wendet die Reduktionsmitteleinführsteuerschaltung 440 bei 525 einen Kompensationsfaktor (zur Fehlerkorrektur) an, der während eines vorherigen Einspritzereignisses berechnet wird, wie unten in Bezug auf 550 bis 575 beschrieben, sodass die Solldosierrate für den aktuellen Einspritzzyklus durch den Kompensationsfaktor angepasst wird. In einigen Ausführungsformen schließt ein Anpassen des Kompensationsfaktors ein Verlängern oder ein Verkürzen des Einspritzzyklus ein, der dem aktuellen Einspritzzyklus folgt, sodass eine geeignete Menge an Reduktionsmittel dosiert wird. Bei 530 wird das Flag des angesammelten Fehlers zurück auf 0 gesetzt.
  • Bei 535 wird das Reduktionsmittel zum Dosieren mit der Solldosierrate für das Einspritzereignis des aktuellen Zyklus vorbereitet. Es versteht sich, dass die Solldosierrate für den aktuellen Zyklus während eines vorherigen Zyklus bestimmt oder angepasst werden konnte, wie unten in Bezug auf 550 bis 575 beschrieben ist.
  • Bei 540 ist die Reduktionsmitteleinführsteuerschaltung dazu strukturiert, einen Abschluss des Einspritzerruhezeitraums des aktuellen Einspritzzyklus abzuwarten. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen wie der von 1 kann dies durch Verwenden eines oder mehrerer Sensoren 150 erlangt werden, um die verschiedenen Komponenten des Systems, einschließlich der Pumpe 118, unter Verwendung von elektronischen Flags, die durch die Steuerschaltanordnung im Zusammenhang mit der Pumpe 118 eingestellt werden, durch Implementieren eines Zeitgebers oder durch andere geeignete Prozesse abzufragen.
  • Die Reduktionsmitteldosierfehlerkorrekturschaltung 450 ist dazu strukturiert, die Prozesse im Zusammenhang mit einem Korrigieren der Dosierrate des Reduktionsmittels durchzuführen, das in eine geeignete Aufnahmekammer eines Abgasnachbehandlungssystems eingeführt wird, wie die Aufnahmekammer 204 für unter Druck gesetztes Reduktionsmittel von 2. Diese Prozesse werden während des Einspritzereignisses eines Einspritzzyklus durchgeführt.
  • Bei 542 wird der Einspritzer aktiviert und das Reduktionsmittel wird mit der aktuellen Rate dosiert.
  • Bei 545 ist die Reduktionsmitteleinführsteuerschaltung dazu strukturiert, den Druck des Reduktionsmittels an dem Aufnahmeeinlass der Aufnahmekammer, wie zum Beispiel in Bezug auf 2 beschrieben ist, zu bestimmen. Der Druck kann durch einen Sensor, der an dem Einlass der Aufnahmekammer positioniert ist, wie dem Reduktionsmitteleinführdrucksensor 250, bestimmt werden.
  • Der Druckwert, der bei 545 bestimmt wird, wird durch die Reduktionsmitteldosierfehlerkorrekturschaltung 450 als eine Eingabe verwendet, um die tatsächliche Durchflussrate, den auf dem Druck basierenden Dosierfehler, die angepasste Solldosierrate und den Kompensationsfaktor zum Anpassen der Leistung des Systems in den nachfolgenden Zyklen zu bestimmen, sodass eine neue Solldosierrate erreicht werden kann.
  • Bei 550 wird die tatsächliche Durchflussrate für den aktuellen Zyklus basierend auf dem Druckwert bestimmt, der bei 545 erhalten wird. Bei 555 wird die tatsächliche Durchflussrate mit der Solldurchflussrate für den aktuellen Zyklus bestimmt, sodass der auf dem Druck basierende Dosierfehlerwert bestimmt wird. Bei 560 wird die Solldosierrate für einen nachfolgenden Zyklus durch diesen Wert angepasst. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die Solldosierrate in einer geeigneten Referenzdatenstruktur in dem Speicher 420 der Reduktionsmitteldosier- und Fehlerkorrektursteuerung 400 gespeichert, dynamisch bei Laufzeit berechnet werden und/oder bei Laufzeit als eine Eingabe durch eine Hilfskomponente des Abgasnachbehandlungssystems und/oder andere über Schnittstellen verbundene Komponenten empfangen werden.
  • Bei 565 wird der Kompensationsfaktor so eingestellt, dass er mindestens die Solldosierrate und/oder das Volumen an Reduktionsmittel pro Zyklus einschließt. Zusätzlich oder alternativ dazu schließt der Kompensationsfaktor in einigen Ausführungsformen ein Verlängern oder Verkürzen des Einspritzzyklus ein, sodass eine geeignete Menge an Reduktionsmittel dosiert wird. Der Kompensationsfaktor wird, wie in Bezug auf 2 beschrieben ist, definiert und kann zusätzliche Variablen einschließen, einschließlich des/der gewünschten Druckwerts/Druckwerte im Zusammenhang mit der Pumpe 118 und/oder der gewünschten Position des Reduktionsmitteleinführsteuerventils 219b, um die Größe des Einlasses wie des Aufnahmeeinlasses 204a für unter Druck stehendes Reduktionsmittel der Aufnahmekammer zu definieren. Die Zeitspanne, die das Reduktionsmitteleinführsteuerventil 219b offen ist, kann angepasst werden. In einem nachfolgenden Zyklus wird der Kompensationsfaktor bei 525 verwendet, um eine Solldosierrate anzupassen. Für einen Fachmann ist ersichtlich, dass der Prozess 525 gemäß verschiedenen Ausführungsformen für jeden Zyklus oder, wie wenn die Fehler angesammelt werden, für einige Zyklen durchgeführt werden kann. Bei 570 wird bestimmt, ob die Fehler angesammelt werden sollten. Wenn die Antwort ja ist, wird das Flag des angesammelten Fehlers auf 1 eingestellt. Der Prozess springt zu 515 zurück, wo eine Bestimmung vorgenommen wird, ob ein neuer Einspritzerruhezeitraum begonnen hat. Wenn dem so ist, werden die Werte, die bei 550 bis 575 berechnet und/oder definiert werden, Eingaben an die Dosierprozesse im Zusammenhang mit dem nächsten Einspritzereignis.
  • Obwohl diese Patentschrift viele spezifische Implementierungsdetails enthält, sollten diese nicht als Einschränkungen des Umfangs dessen ausgelegt 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. Obwohl Merkmale vorstehend so beschrieben sein können, dass sie in bestimmten Kombinationen wirksam sind und auch anfänglich als solche beansprucht sein können, können zudem ein oder mehrere Merkmale aus einer beanspruchten Kombination in manchen Fällen aus der Kombination ausgesondert werden, und die beanspruchte Kombination kann sich auf eine Unterkombination oder Variation einer Unterkombination beziehen.
  • In ähnlicher Weise gilt, dass Vorgänge in den Zeichnungen zwar in einer bestimmten Reihenfolge dargestellt sind, dies jedoch nicht so auszulegen ist, dass diese Vorgänge in der bestimmten Reihenfolge oder in sequenzieller Reihenfolge durchgeführt werden müssen, oder dass alle veranschaulichten Vorgänge durchgeführt werden, um wünschenswerte Ergebnisse zu erzielen. Unter bestimmten Umständen kann die Trennung von verschiedenen Systemkomponenten in den vorstehend beschriebenen Implementierungen nicht als eine Erfordernis solcher Trennung in allen Implementierungen verstanden werden, und es sollte klar sein, dass die beschriebenen Komponenten und Systeme allgemein in einem einzigen Produkt integriert oder in mehreren auf greifbaren Medien verkörperten Produkten verpackt sein können.
  • 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 einschließen.
  • Die Vorrichtung kann zudem, zusätzlich zur Hardware, einen Code einschließen, der eine Ausführungsumgebung für das betreffende Computerprogramm erzeugt, z. B. ein Code, der eine 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, wie Verteiltes Rechnen und Gitterrecheninfrastrukturen.
  • 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 den Fachmann, der diese Offenbarung liest, 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 Schutzumfangs 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.
  • Der Begriff „gekoppelt“ und dergleichen bedeutet, wie hierin verwendet, das direkte oder indirekte Verbinden zweier Komponenten miteinander. Dieses Verbinden kann stationär (z. B. permanent) oder beweglich (z. B. abnehmbar 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 „fluidisch gekoppelt“ 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 einschließen.
  • 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 Schutzumfangs 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 davon auszugehen, dass bei der Verwendung von Worten wie „ein“, „eine“, „mindestens ein/eine“ oder „mindestens ein Abschnitt“ keine Absicht zur Einschränkung des Anspruchs auf nur einen Gegenstand besteht, soweit in dem Anspruch nichts Anderslautendes spezifisch angegeben ist. Wenn die Begriffe „mindestens ein Abschnitt“ und/oder „ein Abschnitt“ verwendet werden, kann der Gegenstand einen Abschnitt und/oder den gesamten Gegenstand einschließen, sofern nicht ausdrücklich etwas Gegenteiliges angegeben ist.

Claims (13)

  1. Baugruppe (200) zur Reduktionsmitteldosierfehlerkorrektur in einem Abgasnachbehandlungssystem (110), wobei die Baugruppe umfasst: einen Einspritzer, der fluidisch an eine Reduktionsmittelquelle (116; 216) gekoppelt ist, wobei der Einspritzer eine Reduktionsmitteleinführleitung (119; 219) umfasst; eine Pumpe (118; 218), die dazu konfiguriert ist, eine Menge an dosiertem Reduktionsmittel von der Reduktionsmittelquelle zu fördern; einen Reduktionsmittelquellenauslass, der durch die Reduktionsmittelquelle definiert ist und dazu konfiguriert ist, die Menge an dosiertem Reduktionsmittel in die Reduktionsmitteleinführleitung (119; 219) freizugeben; eine Aufnahmekammer (104; 204) für unter Druck gesetztes Reduktionsmittel, die einen Aufhahmeeinlass (204a) für unter Druck gesetztes Reduktionsmittel definiert; einen Reduktionsmitteleinführdrucksensor (250), der an dem Aufnahmeeinlass für unter Druck gesetztes Reduktionsmittel positioniert ist; und einen Dosierer (212), der eine Steuerung (220) umfasst und an den Reduktionsmitteleinführdrucksensor gekoppelt ist; wobei die Baugruppe dazu konfiguriert ist, einen ersten Einspritzzyklus (302a) herbeizuführen, der einen ersten Einspritzerruhezeitraum (304a) und ein erstes Einspritzereignis (306a) umfasst, wobei der erste Einspritzzyklus eine erste Solldurchflussrate aufweist; und wobei der Reduktionsmitteleinführdrucksensor (250) dazu konfiguriert ist, einen ersten tatsächlichen Druck des Reduktionsmittels während des ersten Einspritzereignisses an dem Aufnahmeeinlass für unter Druck gesetztes Reduktionsmittel zu bestimmen; und wobei die Steuerung (120; 220) des Dosierers dazu konfiguriert ist: eine erste tatsächliche Durchflussrate an dem Aufnahmeeinlass (204a) für unter Druck gesetztes Reduktionsmittel für die Menge an dosiertem Reduktionsmittel zu bestimmen, wobei die erste tatsächliche Durchflussrate auf dem ersten tatsächlichen Druck des Reduktionsmittels basiert, der während des ersten Einspritzzyklus (302a) gemessen wird, einen auf dem Druck basierenden Dosierfehler für das erste Einspritzereignis (306a) zu bestimmen, wobei der auf dem Druck basierende Dosierfehler auf einer berechneten Abweichung der ersten tatsächlichen Flussrate von der ersten Solldurchflussrate basiert, wobei die berechnete Abweichung basierend auf einem ersten Sollvolumen der Menge an dosiertem Fluidreduktionsmittel berechnet wird; und einen Kompensationsfaktor zum Reduktionsmitteldosieren basierend auf dem auf dem Druck basierenden Dosierfehler zu bestimmen, wobei der Kompensationsfaktor mindestens eine Solldauer für ein zweites Einspritzereignis (306b) des zweiten Einspritzzyklus (302b) einschließt, wobei der zweite Einspritzzyklus (302b) dem ersten Einspritzzyklus (302a) folgt; basierend auf dem ersten tatsächlichen Druck des Reduktionsmittels eine zweite Solldurchflussrate für den zweiten Einspritzzyklus (302b) zu berechnen; eine Menge an dosiertem Reduktionsmittel, die während des zweiten Einspritzzyklus in die Reduktionsmitteleinführleitung freigegeben wird, basierend auf der zweiten Solldurchflussrate zu steuern; eine dritte Solldurchflussrate für einen dritten Einspritzzyklus zu berechnen, der dem zweiten Einspritzzyklus (302b) folgt, wobei die dritte Solldurchflussrate einen über den ersten Einspritzzyklus (302a) und den zweiten Einspritzzyklus (302b) angesammelten Dosierfehler widerspiegelt; und eine Menge an dosiertem Reduktionsmittel, die während des dritten Einspritzzyklus in die Reduktionsmitteleinführleitung freigegeben wird, basierend auf der dritten Solldurchflussrate zu steuern.
  2. Baugruppe nach Anspruch 1, wobei die Reduktionsmitteleinführleitung (219) ein Reduktionsmitteleinführsteuerventil (219b) umfasst, und wobei die Menge an dosiertem Reduktionsmittel, die in die Reduktionsmitteleinführleitung freigegeben wird, durch Bewegen des Reduktionsmitteleinführsteuerventils gesteuert wird.
  3. Baugruppe nach Anspruch 2, wobei der Aufhahmeeinlass (204a) für unter Druck gesetztes Reduktionsmittel einen variablen Reduktionsmitteleinführquerschnittbereich aufweist, der ein tatsächliches Volumen der Menge an dosiertem Reduktionsmittel definiert.
  4. Baugruppe nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei eine Menge an dosiertem Reduktionsmittel, die in die Reduktionsmitteleinführleitung (219) freigegeben wird, während des zweiten Einspritzzyklus (302b) durch Anpassen einer Dauer des zweiten Einspritzzyklus gesteuert wird.
  5. Baugruppe nach Anspruch 1, wobei die Steuerung (220) ferner dazu konfiguriert ist, die zweite Solldurchflussrate anzuwenden, um ein Reduktionsmittel in einem nachfolgenden Einspritzzyklus zu dosieren, wobei der nachfolgende Einspritzzyklus dem ersten Einspritzzyklus (302a) folgt.
  6. Baugruppe nach Anspruch 5, wobei die Steuerung (220) ferner dazu konfiguriert ist die dritte Solldurchflussrate in dem nachfolgenden Einspritzzyklus anzuwenden; wobei der nachfolgende Einspritzzyklus dem dritten Einspritzzyklus folgt.
  7. Verfahren zur Reduktionsmitteldosierfehlerkorrektur in einem Abgasnachbehandlungssystem, wobei das Verfahren umfasst: Bereitstellen einer Baugruppe (200), umfassend: einen Einspritzer, der fluidisch an eine Reduktionsmittelquelle (216) gekoppelt ist, wobei der Einspritzer eine Reduktionsmitteleinführleitung (219) umfasst; eine Pumpe (218), die dazu konfiguriert ist, eine Menge an dosiertem Reduktionsmittel von der Reduktionsmittelquelle zu fördern; einen Reduktionsmittelquellenauslass, der durch die Reduktionsmittelquelle definiert ist und dazu konfiguriert ist, die Menge an dosiertem Reduktionsmittel in die Reduktionsmitteleinführleitung freizugeben; eine Aufnahmekammer (204) für unter Druck gesetztes Reduktionsmittel, die einen Aufnahmeeinlass (204a) für unter Druck gesetztes Reduktionsmittel definiert; einen Reduktionsmitteleinführdrucksensor (250), der an dem Aufnahmeeinlass für unter Druck gesetztes Reduktionsmittel positioniert ist; und einen Dosierer (212), der eine Steuerung umfasst und an den Reduktionsmitteleinführdrucksensor gekoppelt ist; Herbeiführen eines ersten Einspritzzyklus (302a), der einen ersten Einspritzerruhezeitraum (304a) und ein erstes Einspritzereignis (306a) aufweist, wobei der erste Einspritzzyklus eine erste Solldurchflussrate aufweist; Bestimmen eines ersten tatsächlichen Drucks des Reduktionsmittels während des ersten Einspritzereignisses (306a) an dem Aufnahmeeinlass (204a) für unter Druck gesetztes Reduktionsmittel; Bestimmen einer ersten tatsächlichen Durchflussrate an dem Aufnahmeeinlass (204a) für unter Druck gesetztes Reduktionsmittel für die Menge an dosiertem Reduktionsmittel, wobei die erste tatsächliche Durchflussrate auf dem ersten tatsächlichen Druck des Reduktionsmittels basiert, der während des ersten Einspritzzyklus (302a) gemessen wird; Bestimmen eines auf dem Druck basierenden Dosierfehlers für das erste Einspritzereignis (306a), wobei der auf dem Druck basierende Dosierfehler auf einer berechneten Abweichung der ersten tatsächlichen Flussrate von der ersten Solldurchflussrate basiert, wobei die berechnete Abweichung basierend auf einem ersten Sollvolumen der Menge an dosiertem Reduktionsmittel berechnet wird; und Bestimmen eines Kompensationsfaktors zum Reduktionsmitteldosieren basierend auf dem auf dem Druck basierenden Dosierfehler, wobei der Kompensationsfaktor mindestens eine Solldauer für ein zweites Einspritzereignis (306b) des zweiten Einspritzzyklus (302b) einschließt; wobei der zweite Einspritzzyklus (302b) dem ersten Einspritzzyklus (302a) folgt; basierend auf dem ersten tatsächlichen Druck des Reduktionsmittels Berechnen einer zweiten Solldurchflussrate; basierend auf der zweiten Solldurchflussrate Steuern einer Menge an dosiertem Reduktionsmittel, die während des zweiten Einspritzzyklus (302b) in die Reduktionsmitteleinführleitung (219) freigegeben wird; Berechnen einer dritten Solldurchflussrate für einen dritten Einspritzzyklus, der dem zweiten Einspritzzyklus (302b) folgt, wobei die dritte Solldurchflussrate einen über den ersten Einspritzzyklus (302a) und den zweiten Einspritzzyklus (302b) angesammelten Dosierfehler widerspiegelt; und basierend auf der dritten Solldurchflussrate Steuern einer Menge an dosiertem Reduktionsmittel, die während des dritten Einspritzzyklus in die Reduktionsmitteleinführleitung (219) freigegeben wird.
  8. Verfahren nach Anspruch 7, wobei die Reduktionsmitteleinführleitung (219) ein Reduktionsmitteleinführsteuerventil (219b) umfasst und wobei die Menge an dosiertem Reduktionsmittel, die in die Reduktionsmitteleinführleitung freigegeben wird, durch Bewegen des Reduktionsmitteleinführsteuerventils gesteuert wird.
  9. Verfahren nach Anspruch 8, wobei der Aufnahmeeinlass (204a) für unter Druck gesetztes Reduktionsmittel einen variablen Reduktionsmitteleinführquerschnittbereich aufweist, der ein tatsächliches Volumen der Menge an dosiertem Fluidreduktionsmittel definiert.
  10. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 9, wobei die Menge an dosiertem Reduktionsmittel, die in die Reduktionsmitteleinführleitung (219) freigegeben wird, durch Anpassen einer Dauer des zweiten Einspritzzyklus (302b) gesteuert wird.
  11. Verfahren nach Anspruch 7, ferner umfassend ein Anwenden der zweiten Solldurchflussrate, um ein Reduktionsmittel in einem nachfolgenden Einspritzzyklus zu dosieren, wobei der nachfolgende Einspritzzyklus dem ersten Einspritzzyklus (302a) folgt.
  12. Verfahren nach Anspruch 11 wobei das Verfahren ferner umfasst: Anwenden der dritten Solldurchflussrate in dem nachfolgenden Einspritzzyklus; wobei der nachfolgende Einspritzzyklus dem dritten Einspritzzyklus (302b) folgt.
  13. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 12 wobei die Menge an dosiertem Reduktionsmittel über mehrere Einspritzzyklen eingespritzt wird.
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