DE102010047809A1 - Systeme und Verfahren zum Steuern einer Regeneration von Stickoxidadsorbern - Google Patents

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Abstract

Ein Abgasbehandlungssystem umfasst ein Stickoxid(NOx)-Überwachungsmodul und ein Regenerationssteuermodul. Das NOx-Überwachungsmodul überwacht einen ersten und zweiten NOx-Wert in einem von einem Motor erzeugten Abgasstrom, wobei der erste NOx-Wert zwischen dem ersten und zweiten Abschnitt eines Substrats eines NOx-Adsorbers gemessen wird, wobei der zweite NOx-Wert stromaufwärts des ersten Abschnitts des Substrats gemessen wird und wobei sich der erste Abschnitt des Substrats stromaufwärts des zweiten Abschnitts des Substrats befindet. Das Regenerationssteuermodul löst einen Regenerationszyklus des NOx-Adsorbers aus, wenn der erste NOx-Wert größer als ein vorbestimmter Prozentsatz des zweiten NOx-Werts ist, wobei der Regenerationszyklus das Einspritzen von Kohlenwasserstoffen (HC) in den Abgasstrom an einer Stelle stromaufwärts des NOx-Adsorbers umfasst.

Description

  • GEBIET
  • Die vorliegende Offenbarung betrifft Verbrennungsmotoren und insbesondere Systeme und Verfahren zum Steuern einer Regeneration von Stickoxid(NOx)-Adsorbern.
  • HINTERGRUND
  • Die hierin vorgesehene Hintergrundbeschreibung dient dem Zweck des allgemeinen Darstellens des Zusammenhangs der Offenbarung. Die Arbeit der vorliegend genannten Erfinder, soweit sie in diesem Hintergrundabschnitt beschrieben wird, sowie Aspekte der Beschreibung, die nicht anderweitig zum Zeitpunkt der Einreichung als Stand der Technik gelten, werden weder ausdrücklich noch implizit gegenüber der vorliegenden Offenbarung als Stand der Technik zugelassen.
  • Verbrennungsmotoren verbrennen in Zylindern ein Luft/Kraftstoff(L/K)-Gemisch, um Antriebsmoment zu erzeugen. Motoren, die mit überstöchiometrischen L/K-Gemischen (höheren L/K-Verhältnissen) arbeiten, können als „Magerverbrennungsmotoren” bezeichnet werden. Zum Beispiel können Magerverbrennungsmotoren Dieselmotoren, Motoren mit homogener Kompressionszündung (HCCI, kurz vom engl. Homogenous Charge Compression Ignition) und/oder Motoren umfassen, die mageren Leerlaufbetrieb und/oder Betrieb mit geschichteter Kraftstofffüllung (d. h. ultramagere Verbrennung) umfassen.
  • Die Verbrennung von mageren L/K-Gemischen kann Abgas mit erhöhten Mengen an Kohlenmonoxid (CO), Kohlenwasserstoffen (HC) und/oder Stickoxiden (NOx) erzeugen. Typische Abgasanlagen umfassen Katalysatoren (z. B. Dreiwege-Katalysatoren), die Abgas chemisch zu Kohlendioxid (CO2), Stickstoff (N) und Wasser (H2O) umwandeln. Typische Katalysatoren können aber Abgas, das Sauerstoffwerte über einem bestimmten Schwellenwert enthält (z. B. 0,5–1,0%), nicht effizient behandeln.
  • Daher können komplexere Abgasbehandlungssysteme erforderlich sein, um NOx-Werte unter einem vorbestimmten Wert zu halten. Zum Beispiel kann ein Abgasbehandlungssystem einen Oxidationskatalysator (OC), ein System für selektive katalytische Reduktion (SCR) und einen Partikelmaterialfilter (PMF) umfassen. Der OC oxidiert das CO und das HC, um Kohlendioxid und Wasser zu bilden. Das SCR-System reduziert NOx in dem Abgas. Der PMF entfernt Partikelmaterial aus dem Abgas.
  • SCR-Systeme können aber aufgrund des erforderlichen Speicherns und Einspritzens eines Dosiermittels eingeschränkt sein. Das Dosiermittel kann mit anderen Worten während Motorbetrieb aufgebraucht werden, was das SCR-System deaktiviert. Weiterhin kann das Dosiermittel in einem Speichertank gespeichert sein, der viel Raum benötigt. NOx-Adsorber erfordern dagegen kein zusätzliches Dosiermittel und erfordern analog weniger Raum als typische SCR-Systeme. Daher können in Abgasbehandlungssystemen NOx-Adsorber implementiert werden, um NOx zu reduzieren und/oder aus Abgas zu entfernen.
  • ZUSAMMENFASSUNG
  • Ein Abgasbehandlungssystem umfasst ein Stickoxid(NOx)-Überwachungsmodul und ein Regenerationssteuermodul. Das NOx-Überwachungsmodul überwacht einen ersten und zweiten NOx-Wert in einem von einem Motor erzeugten Abgasstrom, wobei der erste NOx-Wert zwischen dem ersten und zweiten Abschnitt eines Substrats eines NOx-Adsorbers gemessen wird, wobei der zweite NOx-Wert stromaufwärts des ersten Abschnitts des Substrats gemessen wird und wobei sich der erste Abschnitt des Substrats stromaufwärts des zweiten Abschnitts des Substrats befindet. Das Regenerationssteuermodul löst einen Regenerationszyklus des NOx-Adsorbers aus, wenn der erste NOx-Wert größer als ein vorbestimmter Prozentsatz des zweiten NOx-Werts ist, wobei der Regenerationszyklus das Einspritzen von Kohlenwasserstoffen (HC) in den Abgasstrom an einer Stelle stromaufwärts des NOx-Adsorbers umfasst.
  • Ein Verfahren umfasst das Überwachen des ersten und des zweiten NOx-Werts in einem von einem Motor erzeugten Abgasstrom, wobei der erste NOx-Wert zwischen dem ersten und zweiten Abschnitt eines Substrats eines NOx-Adsorbers gemessen wird, wobei der zweite NOx-Wert stromaufwärts des ersten Abschnitts des Substrats gemessen wird und wobei sich der erste Abschnitt des Substrats stromaufwärts des zweiten Abschnitts des Substrats befindet, und das Auslösen eines Regenerationszyklus des NOx-Adsorbers, wenn der erste NOx-Wert größer als ein vorbestimmter Prozentsatz des zweiten NOx-Werts ist, wobei der Regenerationszyklus das Einspritzen von Kohlenwasserstoffen (HC) in den Abgasstrom an einer Stelle stromaufwärts des NOx-Adsorbers umfasst.
  • Weitere Gebiete der Anwendbarkeit der vorliegenden Offenbarung gehen aus der hierin vorgesehenen eingehenden Beschreibung hervor. Es versteht sich, dass die eingehende Beschreibung und spezifischen Beispiele lediglich dem Zweck der Veranschaulichung dienen und nicht den Schutzumfang der Offenbarung beschränken sollen.
  • KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • Die vorliegende Offenbarung geht aus der eingehenden Beschreibung und den Begleitzeichnungen umfassender hervor, wobei:
  • 1 ein Funktionsblockdiagramm eines beispielhaften Motorsystems gemäß der vorliegenden Offenbarung ist;
  • 2 ein Funktionsblockdiagramm eines beispielhaften Steuermoduls gemäß der vorliegenden Offenbarung ist;
  • 3 ein Graph ist, der eine variierende Stickoxid(NOx)-Konzentration zwischen Substraten eines NOx-Adsorbers im zeitlichen Verlauf zum Ermitteln, wann ein Regenerationszyklus gestartet werden soll, veranschaulicht;
  • 4 ein Graph ist, der eine variierende NOx-Konzentration stromabwärts des NOx-Adsorbers im zeitlichen Verlauf zum Ermitteln, wann sich der NOx-Adsorber in einem Störungszustand befindet, veranschaulicht; und
  • 5 ein Flussdiagramm eines Verfahrens für die Regeneration und Diagnose eines NOx-Adsorbers gemäß der vorliegenden Offenbarung ist.
  • DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
  • Die folgende Beschreibung ist lediglich beispielhafter Natur und in keiner Weise dazu gedacht, die Offenbarung, ihre Anwendung oder Nutzungsmöglichkeiten zu beschränken. Der Klarheit halber werden in den Zeichnungen die gleichen Bezugszeichen zur Bezeichnung ähnlicher Elemente verwendet. Der Ausdruck 'mindestens eines von A, B und C', wie er hierin verwendet wird, sollte so ausgelegt werden, dass er ein logisches (A oder B oder C) unter Verwendung eines nicht ausschließlichen logischen Oder bedeutet. Es versteht sich, dass Schritte in einem Verfahren in anderer Reihenfolge ausgeführt werden können, ohne die Grundsätze der vorliegenden Offenbarung zu ändern.
  • Der Begriff Modul, wie er hierin verwendet wird, bezeichnet eine applikationsspezifische integrierte Schaltung (ASIC, kurz vom engl. Application Specific Integrated Circuit), eine elektronische Schaltung, einen Prozessor (gemeinsam genutzt, dediziert oder Gruppe) und einen Speicher, die ein oder mehrere Software- oder Firmwareprogramme ausführen, eine kombinatorische Logikschaltung und/oder andere geeignete Komponenten, welche die beschriebene Funktionalität bereitstellen.
  • Typische Stickoxid(NOx)-Adsorber adsorbieren während mageren Betriebs NOx aus Abgas und speichern das NOx in einem NOx-Adsorberkatalysator, bis ein Sättigungszustand vorliegt. Der Sättigungszustand kann dem Zeitpunkt entsprechen, da der NOx-Adsorber NOx nicht länger adsorbieren kann, woraufhin ein Regenerationszyklus beginnen kann. Der Regenerationszyklus kann das Einleiten eines Reduktionsmittels in den Abgasstrom umfassen, um eine Katalysierung des gespeicherten NOx in dem NOx-Adsorber auszulösen. Lediglich zum Beispiel kann das Reduktionsmittel Kohlenwasserstoffe (HC) sein. Das NOx kann mit anderen Worten aus dem NOx-Adsorberkatalysator freigesetzt werden und kann katalytisch zu Stickstoff (N), Kohlenstoff (C) und Wasser (H2O) umgewandelt werden.
  • Die Regeneration von typischen NOx-Adsorbern kann beruhend auf NOx-Mengen vor und nach dem NOx-Adsorber gesteuert werden. Im Einzelnen kann die NOx-Menge nach dem NOx-Adsorber (stromabwärts) in etwa null sein, bis der NOx-Adsorberkatalysator gesättigt wird. Nachdem der NOx-Adsorberkatalysator gesättigt wird, kann die NOx-Menge stromabwärts des NOx-Adsorbers steigen. Daher kann ein Regenerationszyklus ausgelöst werden, wenn die NOx-Menge stromabwärts des NOx-Adsorbers größer als ein vorbestimmter Schwellenwert ist.
  • Das Auslösen einer Regeneration beruhend auf der NOx-Menge stromabwärts des NOx-Absorbers kann aber zu einer Verschlechterung eines vorderen (stromaufwärts befindlichen) Abschnitts des NOx-Adsorberkatalysators führen. Im Einzelnen kann der Sättigungszustand nach Auftreten von thermischer Verschlechterung, Schwefelvergiftung und/oder Schwefelverunreinigung an dem stromaufwärts befindlichen Abschnitt des NOx-Adsorberkatalysators detektiert werden.
  • Daher werden Systeme und Verfahren vorgestellt, die NOx-Mengen vor (stromaufwärts von) einem NOx-Adsorberkatalysator und an einem Punkt in der Mitte des Substrats des NOx-Adsorberkatalysators messen. Die vorgestellten Systeme und Verfahren lösen einen Regenerationszyklus des NOx-Adsorbers aus, wenn die NOx-Messung in der Mitte größer als ein vorbestimmter Prozentsatz der NOx-Messung stromaufwärts ist. Somit können die vorgestellten Systeme und Verfahren eine schnellere Reaktionszeit beim Ermitteln, wann ein Sättigungszustand eintritt, erreichen und. Die schnellere Reaktionszeit kann die Wirkungen von thermischer Verschlechterung, Schwefelvergiftung und/oder Schwefelverunreinigung an einem stromaufwärts befindlichen Abschnitt des NOx-Adsorberkatalysators verringern oder verhindern.
  • Weiterhin können die vorgestellten Systeme und Verfahren ermitteln, wann sich der NOx-Adsorber in einem Störungszustand befindet. Im Einzelnen können die vorgestellten Systeme und Verfahren ermitteln, wann der NOx-Adsorber beschädigt ist und somit keine Emissionsanforderungen mehr erreicht. Im Einzelnen können die vorgestellten Systeme und Verfahren NOx-Messungen von dem NOx-Adsorber sowohl nach einem Regenerationszyklus als auch nach einem Desulfatierungszyklus mit vorbestimmten Schwellenwerten vergleichen, um zu ermitteln, ob der NOx-Adsorber ordnungsgemäß funktioniert (d. h. sich nicht in einem Störungszustand befindet).
  • Unter Bezug nun auf 1 umfasst ein Motorsystem 10 einen Magerverbrennungsmotor 12 mit Direkteinspritzung (DI). Der Motor 12 kann zum Beispiel ein Dieselmotor, ein Kompressionszündungs(HCCI)-Motor oder ein Motor, der mageren Leerlaufbetrieb und/oder Betrieb mit geschichteter Kraftstofffüllung (d. h. ultramagere Verbrennung) umfasst, sein.
  • Der Motor 12 verbrennt ein Luft/Kraftstoff(L/K)-Gemisch, um Antriebsmoment zu erzeugen. Durch einen Einlass 16 wird Luft in einen Ansaugkrümmer 14 gesaugt. Eine (nicht gezeigte) Drosselklappe kann enthalten sein, um Luftstrom in den Ansaugkrümmer 14 zu regeln. Luft in dem Ansaugkrümmer 14 wird in mehrere Zylinder 18 verteilt. Während sechs Zylinder 18 gezeigt sind, versteht sich, dass der Motor 12 andere Anzahlen von Zylindern umfassen kann.
  • Das Motorsystem 10 umfasst ein Steuermodul 20, das mit Komponenten des Motorsystems 10 kommuniziert. Zum Beispiel können die Komponenten den Motor 12, Sensoren und/oder Aktuatoren umfassen, die hierin beschrieben werden. Das Steuermodul 20 kann die Systeme und Verfahren der vorliegenden Offenbarung zur Regeneration und Diagnose des NOx-Adsorbers implementieren.
  • Von dem Einlass 16 wird Luft durch einen Luftmassen(MAF)-Sensor 22 geleitet. Der MAF-Sensor 22 erzeugt ein MAF-Signal, das eine Rate der durch den MAF-Sensor 22 strömenden Luft anzeigt. Ein Krümmer druck(MAP)-Sensor 24 ist in dem Ansaugkrümmer 14 zwischen dem Einlass 16 und dem Motor 12 positioniert. Der MAP-Sensor 24 erzeugt ein MAP-Signal, das Luftdruck in dem Ansaugkrümmer 14 anzeigt.
  • Eine (nicht gezeigte) Motorkurbelwelle dreht bei Motordrehzahl oder einer Rate, die proportional zur Motordrehzahl ist. Ein Kurbelwellensensor 26 erfasst eine Position der Kurbelwelle und erzeugt ein Kurbelwellenpositionssignal (CP). Das CP-Signal kann mit der Drehzahl der Kurbelwelle und Zylindervorgängen in Verbindung stehen. Lediglich zum Beispiel kann der Kurbelwellensensor 26 ein Sensor variablen Widerstands sein. Die Motordrehzahl und die Zylindervorgänge können alternativ unter Verwendung anderer geeigneter Verfahren erfasst werden.
  • Das Einlassventil 30 öffnet und schließt selektiv, um Luft in den Zylinder 18 einzulassen. Eine (nicht gezeigte) Einlassnockenwelle regelt die Einlassventilstellung. Das Steuermodul 20 betätigt Kraftstoffinjektoren 28, um Kraftstoff in die Zylinder 18 einzuspritzen (d. h. Direkteinspritzung oder DI). Ein (nicht gezeigter) Kolben verdichtet und verbrennt das L/K-Gemisch in dem Zylinder 18. Der Kolben treibt die Kurbelwelle während eines Arbeitstakts an, um Antriebsmoment zu erzeugen.
  • Sich aus der Verbrennung in dem Zylinder 18 ergebendes Abgas wird durch einen Abgaskrümmer 34 herausgeschoben, wenn sich ein Auslassventil 32 in einer offenen Stellung befindet. Eine (nicht gezeigte) Auslassnockenwelle regelt die Auslassventilstellung. Während separate Einlass- und Auslassnockenwellen beschrieben werden, versteht sich, dass eine einzige Nockenwelle sowohl die Einlassventile 30 als auch die Auslassventile 32 steuern kann (z. B. eine einzelne obenliegende Nockenwelle oder SOHC).
  • Ein Abgasbehandlungssystem 36 kann das Abgas behandeln. Das Abgasbehandlungssystem 36 kann einen Kohlenwasserstoff(HC)-Injektor 38, einen Oxidationskatalysator (OC) 40, einen NOx-Adsorber 42 und einen Partikelmaterialfilter (PMF) 44 umfassen. Der HC-Injektor 38 spritzt selektiv Kohlenwasserstoffe in einen Abgasstrom ein. Der OC 40 oxidiert Kohlenmonoxid (CO) und Kohlenwasserstoffe (HC) in dem Abgas. Der NOx-Adsorber 42 adsorbiert NOx in dem Abgas. Der PMF 44 entfernt Partikelmaterial aus dem Abgas.
  • Der NOx-Adsorber 42 kann weiterhin ein erstes Substrat 46 und ein zweites Substrat 48 umfassen. Zum Beispiel können das erste und das zweite Substrat 46, 48 Zeolithe sein. Während zwei Substrate 46, 48 gezeigt sind, versteht sich, dass andere Anzahlen von Substraten implementiert werden können.
  • Das Abgasbehandlungssystem 36 kann weiterhin NOx-Sensoren 50, 52, 54 umfassen. Jeder NOx-Sensor 50, 52, 54 kann ein Signal erzeugen, das eine NOx-Menge in dem Abgas anzeigt. Der NOx-Sensor 50 zeigt einen ersten NOx-Wert (NOx1) es Abgases vor (stromaufwärts von) dem ersten Substrat 46 des NOx-Adsorbers 42 an. Der NOx-Sensor 52 zeigt einen zweiten NOx-Wert (NOx2) des Abgases nach (stromabwärts von) dem ersten Substrat 46 des NOx-Adsorbers 42 oder vor (stromaufwärts von) dem zweiten Substrat 48 des NOx-Adsorbers 42 an. Der NOx-Sensor 52 zeigt mit anderen Worten eine NOx-Menge zwischen dem ersten Substrat 46 und dem zweiten Substrat 48 des NOx-Adsorbers 42 an. Der NOx-Sensor 54 zeigt einen dritten NOx-Wert (NOx3) des Abgases nach (stromabwärts von) dem zweiten Substrat 48 des NOx-Adsorbers 42 an.
  • Während drei NOx-Sensoren 50, 52, 54 gezeigt sind, versteht sich, dass das Abgasbehandlungssystem 36 andere Anzahlen von NOx-Sensoren umfassen kann oder Softwaremodelle an Stelle von NOx-Sensoren verwendet werden könnten, um NOx-Werte zu ermitteln. Zum Beispiel können zwei NOx-Sensoren implementiert werden. Im Einzelnen kann einer der zwei NOx-Sensoren einen NOx-Wert stromaufwärts des ersten Substrats 46 messen, während der andere der zwei NOx-Sensoren einen NOx-Wert entweder zwischen dem ersten und zweiten Substrat 46, 48 oder stromabwärts von dem zweiten Substrat 48 messen kann.
  • Das Steuermodul 20 kann beruhend auf den Signalen von den NOx-Sensoren 50, 52, 54 ermitteln, wann ein Regenerationszyklus des NOx-Adsorbers 42 gestartet werden soll. Analog kann das Steuermodul 20 beruhend auf den Signalen von den NOx-Sensoren 50, 52, 54 ermitteln, wann ein Desulfatierungszyklus gestartet werden soll.
  • Das Motorsystem 10 kann weiterhin ein Abgasrückführungs(AGR)-System 56 umfassen. Das AGR-System 56 umfasst ein AGR-Ventil 58 und eine AGR-Leitung 60. Das AGR-System 56 kann einen Teil von Abgas von dem Abgaskrümmer 34 in den Ansaugkrümmer 24 einleiten. Das AGR-Ventil 58 kann an dem Ansaugkrümmer 14 angebracht sein. Die AGR-Leitung 60 kann sich von dem Abgaskrümmer 34 zu dem AGR-Ventil 58 erstrecken, wobei sie eine Verbindung zwischen dem Abgaskrümmer 34 und dem AGR-Ventil 58 vorsieht. Das Steuermodul 20 kann das AGR-Ventil 58 betätigen, um eine in den Ansaugkrümmer 14 eingeleitete Abgasmenge zu steigern oder zu verringern.
  • Der Motor 12 kann auch einen Turbolader 62 umfassen. Der Turbolader 62 kann von dem durch einen Turbineneinlass aufgenommenen Abgas angetrieben werden. Lediglich zum Beispiel kann der Turbolader 62 eine Turbine veränderlicher Düse umfassen. Der Turbolader 62 erhöht den Luftstrom in den Ansaugkrümmer, um einen Anstieg des Ansaugkrümmerdrucks (d. h. Ladedrucks) zu bewirken. Das Steuermodul 20 betätigt den Turbolader 62, um den Strom des Abgases selektiv zu beschränken, wodurch der Ladedruck gesteuert wird.
  • Unter Bezug nun auf 2 wird das Steuermodul 20 näher gezeigt. Das Steuermodul 20 kann ein Regenerationssteuermodul 70, ein Diagnosesteuermodul 80 und ein Desulfatierungssteuermodul 90 umfassen.
  • Unter Bezug nun auf 2 und 3 empfängt das Regenerationssteuermodul 70 Signale von NOx-Sensoren 50, 52. Das Regenerationssteuermodul 70 ermittelt, wann ein Sättigungszustand des NOx-Adsorbers 42 vorliegt, und löst dann einen Regenerationszyklus aus. Im Einzelnen kann das Regenerationssteuermodul 70 ermitteln, wann ein dem NOx-Sensor 52 entsprechender NOx-Wert größer als ein vorbestimmter Prozentsatz eines dem NOx-Sensor 50 entsprechenden NOx-Wertes ist. Das Regenerationssteuermodul 70 kann mit anderen Worten ermitteln, wann ein NOx-Wert zwischen den Substraten des NOx-Adsorbers 42 größer als der vorbestimmte Prozentsatz eines NOx-Werts stromaufwärts des ersten Substrats 46 des NOx-Adsorbers 42 ist.
  • Der vorbestimmte Prozentsatz entspricht dem Sättigungszustand des NOx-Adsorbers 42. Der Sättigungszustand muss aber nicht die vollständige Sättigung des NOx-Adsorbers 42 sein. Der Sättigungszustand kann mit anderen Worten geringer als die vollständige Sättigung sein, um eine Beschädigung des NOx-Adsorbers 42 zu verhindern. Liegt der Sättigungszustand vor, kann das Regenerationssteuermodul 70 einen Regenerationszyklus des NOx-Adsorbers 42 auslösen. Der Regenerationszyklus kann das Einspritzen von HC in den Abgasstrom unter Verwenden des HC-Injektors 38 oder durch Erzeugen eines fetten L/K-Verhältnisses unter Verwenden der Kraftstoffinjektoren 28 umfassen. Lediglich zum Beispiel kann der HC-Injektor 38 Kraftstoff in den Abgasstrom einspritzen. Das Einleiten von HC in den Abgasstrom kann die Temperatur des Abgases anheben, was eine katalytische Reaktion beginnen kann, die das gespeicherte NOx in dem NOx-Adsorber in Wasserstoff (H), Kohlenstoff (C) und Wasser (H2O) umwandelt.
  • Das Diagnosesteuermodul 80 kann den Betrieb des NOx-Adsorbers 42 überwachen, um zu ermitteln, wann sich der NOx-Adsorber in einem Störungszustand befindet. Im Einzelnen kann das Diagnosesteuermodul 80 ermitteln, wann der NOx-Adsorber 42 eine Fehlfunktion hat.
  • Erstens kann das Diagnosesteuermodul 80 einen NOx-Wert nach (stromabwärts von) dem ersten Substrat 46 oder dem zweiten Substrat 48 des NOx-Adsorbers 42 überwachen, nachdem ein Regenerationszyklus beendet ist. Das Diagnosesteuermodul 80 kann den überwachten NOx-Wert mit einem vorbestimmten Schwellenwert (NOxSCHW1) vergleichen. Das Diagnosesteuermodul 80 kann mit anderen Worten ermitteln, ob der NOx-Adsorber 42 nach einem Regenerationszyklus ordnungsgemäß (d. h. effizient) arbeitet.
  • Zweitens kann das Diagnosesteuermodul 80 einen Desulfatierungszyklus auslösen, wenn der überwachte NOx-Wert größer als der vorbestimmte Schwellenwert (NOxSCHW1) ist. Der NOx-Adsorber 42 kann mit anderen Worten aufgrund der überhöhten Schwefelwerte in dem NOx-Adsorber 42 eine Fehlfunktion aufweisen.
  • Unter Bezug nun auf 2 und 4 kann ein Desulfatierungssteuermodul 90 das L/K-Verhältnis des Motors 12 anreichern. Zum Beispiel kann das Desulfatierungssteuermodul 90 eine in die Zylinder 18 durch die Kraftstoffinjektoren 28 eingespritzte Kraftstoffmenge anheben. Das fette L/K-Verhältnis kann die Temperatur des Abgases anheben. Das Abgas höherer Temperatur kann überschüssigen Schwefel in dem NOx-Adsorber 42 (d. h. stromaufwärts von dem ersten Substrat 46 des NOx-Adsorbers 42 angesammelten Schwefel) abbauen.
  • Zuletzt kann das Diagnosesteuermodul 80 den NOx-Wert stromabwärts von dem ersten Substrat 46 des NOx-Adsorbers 42 überwachen, nachdem ein Desulfatierungszyklus beendet ist. Der NOx-Adsorber 42 kann nach einem Regenerationszyklus sowie nach einem Desulfatierungszyklus maximale Adsorptionsfähigkeit aufweisen, wenn der NOx-Adsorber 42 nicht beschädigt ist (d. h. sich nicht in einem Störungszustand befindet).
  • Somit kann das Diagnosesteuermodul 80 einen mageren Betrieb des Motors 12 anordnen. Zum Beispiel kann das Diagnosesteuermodul 80 das L/K-Verhältnis des Motors 12 durch Verringern einer in die Zylinder 18 durch die Kraftstoffinjektoren 28 eingespritzten Kraftstoffmenge abmagern. Das Diagnosesteuermodul 80 kann den NOx-Wert zwischen den Substraten 46, 48 des NOx-Adsorbers 42 unter Verwenden des NOx-Sensors 52 überwachen. Das Diagnosesteuermodul 80 kann einen Zeitraum ermitteln, den der NOx-Wert zwischen den Substraten 46, 48 des NOx-Absorbers braucht, um einen vorbestimmten Schwellenwert (ZeitSCHW1) zu erreichen. Das Diagnosesteuermodul 80 kann dann den ermittelten Zeitraum mit einem vorbestimmten Diagnosezeitraum vergleichen. Wenn der ermittelte Zeitraum mit anderen Worten kleiner als der vorbestimmte Diagnosezeitraum ist, hat der NOx-Adsorber 42 eine Fehlfunktion (d. h. befindet sich im Störungszustand). Somit kann das Diagnosesteuermodul 80 ein NOx-Adsorber-Störungssignal (d. h. ein Warnsignal oder ein Statusflag) erzeugen.
  • Unter Bezug nun auf 5 beginnt ein Verfahren zum Regenerieren und Diagnostizieren eines Zustands des NOx-Adsorbers bei Schritt 100. Bei Schritt 102 ermittelt das Steuermodul 20, ob der Motor 12 läuft. Ist dies wahr, kann die Steuerung zu Schritt 104 vorrücken. Ist dies falsch, kann die Steuerung zu Schritt 102 zurückkehren.
  • Bei Schritt 104 ermittelt das Steuermodul 20, ob der zweite NOx-Wert (NOx2) größer als ein Schwellenwert des ersten NOx-Werts (NOxSCHW1) ist. Der zweiten NOx-Wert (NOx2) kann zum Beispiel entweder zwischen dem ersten und zweiten Substrat 46, 48 des NOx-Adsorbers 42 oder stromabwärts von dem zweiten Substrat 48 des NOx-Adsorbers 42 gemessen werden. Ferner kann der Schwellenwert des ersten NOx-Werts (NOxSCHW1) zum Beispiel einem vorbestimmten Prozentsatz des ersten NOx-Werts (d. h. stromaufwärts von dem ersten Substrat 46 des NOx-Adsorbers 42) entsprechen. Ist dies wahr, kann die Steuerung zu Schritt 106 vorrücken. Ist dies falsch, kann die Steuerung zu Schritt 104 zurückkehren.
  • Bei Schritt 106 kann das Steuermodul 20 einen Regenerationszyklus des NOx-Adsorbers 42 auslösen. Im Einzelnen kann das Steuermodul 20 die Einspritzung von Reduktionsmitteln (d. h. HC) in den Abgasstrom steuern, um das gespeicherte NOx in dem NOx-Adsorber 42 zu Wasserstoff (H), Kohlenstoff (C) und Wasser (H2O) umzuwandeln. Bei Schritt 108 kann das Steuermodul 20 einen mageren Betrieb des Motors 12 anordnen und misst einen Zeitraum, bis der zweite NOx-Wert (NOx2) einen vorbestimmten NOx-Wert erreicht.
  • Bei Schritt 110 kann das Steuermodul 20 ermitteln, ob der gemessene Zeitraum kleiner als ein erster Diagnosezeitraum (ZeitSCHW1) ist. Das Steuermodul 20 kann mit anderen Worten ermitteln, ob der NOx-Adsorber 42 nach dem Regenerationszyklus ordnungsgemäß funktioniert. Wenn dies falsch ist, kann die Steuerung zu Schritt 104 zurückkehren. Wenn dies wahr ist, kann die Steuerung zu Schritt 112 vorrücken.
  • Bei Schritt 112 kann das Steuermodul 20 einen Desulfatierungszyklus des NOx-Adsorbers 42 auslösen. Im Einzelnen kann das Steuermodul 20 Luft und/oder Kraftstoff steuern, um das L/K-Verhältnis des Motors 12 zu verringern (d. h. das L/K-Gemisch anzureichern). Bei Schritt 114 kann das Steuermodul 20 nach dem Desulfatierungszyklus einen mageren Betriebszustand anordnen und dann einen Zeitraum messen, die der zweite NOx-Wert (NOx2) braucht, um einen vorbestimmen NOx-Wert zu erreichen.
  • Bei Schritt 116 kann das Steuermodul 20 ermitteln, ob der gemessene Zeitraum kleiner als ein zweiter Diagnosezeitraum (ZeitSCHW2) ist. Zum Beispiel sind in einer Ausführungsform die beiden Diagnosezeiträume ZeitSCHW1, ZeitSCHW2 gleich. Ist dies falsch, kann die Steuerung zu Schritt 104 zurückkehren. Ist dies wahr, kann die Steuerung zu Schritt 118 vorrücken.
  • Bei Schritt 118 kann das Steuermodul 20 ermitteln, dass der NOx-Adsorber 42 eine Fehlfunktion hat (d. h. sich in einem Störungszustand befindet). Das Steuermodul 20 kann ein Störungssignal erzeugen oder ein Störungsflag setzen und die Steuerung kann in Schritt 120 enden.
  • Die breiten Lehren der Offenbarung können in verschiedenen Formen umgesetzt werden. Während diese Offenbarung bestimmte Beispiele umfasst, sollte daher der wahre Schutzumfang der Offenbarung nicht darauf beschränkt werden, da dem Fachmann bei genauer Prüfung der Zeichnungen, der Beschreibung und der folgenden Ansprüche andere Abwandlungen offenkundig werden

Claims (10)

  1. Abgasnachbehandlungssystem, umfassend: ein Stickoxid(NOx)-Überwachungsmodul, das einen ersten und zweiten NOx-Wert in einem von einem Motor erzeugten Abgasstrom überwacht, wobei der erste NOx-Wert zwischen dem ersten und zweiten Abschnitt eines Substrats eines NOx-Adsorbers gemessen wird, wobei der zweite NOx-Wert stromaufwärts des ersten Abschnitts des Substrats gemessen wird und wobei sich der erste Abschnitt des Substrats stromaufwärts des zweiten Abschnitts des Substrats befindet; und ein Regenerationssteuermodul, das einen Regenerationszyklus des NOx-Adsorbers auslöst, wenn der erste NOx-Wert größer als ein vorbestimmter Prozentsatz des zweiten NOx-Werts ist, wobei der Regenerationszyklus das Einspritzen von Kohlenwasserstoffen (HC) in den Abgasstrom an einer Stelle stromaufwärts des NOx-Adsorbers umfasst.
  2. Abgasbehandlungssystem nach Anspruch 1, weiterhin umfassend: ein Diagnosesteuermodul, das einen Status des NOx-Adsorbers beruhend auf dem ersten NOx-Wert innerhalb eines vorbestimmten Zeitraums nach mindestens einem von Regenerationszyklus und Desulfatierungszyklus ermittelt, wobei der erste NOx-Wert zwischen dem ersten und zweiten Substrat oder stromabwärts von dem zweiten Abschnitt des Substrats gemessen wird und wobei der Desulfatierungszyklus das Verringern eines L/K-Verhältnisses des Motors umfasst.
  3. Abgasbehandlungssystem nach Anspruch 2, wobei das Diagnosesteuermodul den Desulfatierungszyklus innerhalb eines vorbestimmten Zeitraums nach dem Regenerationszyklus und dann, wenn der erste NOx-Wert größer als ein erster NOx-Schwellenwert ist, auslöst.
  4. Abgasbehandlungssystem nach Anspruch 3, wobei das Diagnosesteuermodul das L/K-Verhältnis des Motors innerhalb eines vorbestimmten Zeitraums nach dem Desulfatierungszyklus anhebt, um einen mageren Betriebszustand anzuordnen.
  5. Abgasbehandlungssystem nach Anspruch 4, wobei das Diagnosesteuermodul einen Zeitraum misst, den der erste NOx-Wert benötigt, um nach dem Desulfatierungszyklus und nach dem Anordnen des mageren Betriebszustands einen vorbestimmten NOx-Wert zu erreichen.
  6. Abgasbehandlungssystem nach Anspruch 5, wobei das Diagnosesteuermodul einen Zustand des NOx-Adsorbers beruhend auf dem gemessenen Zeitraum und einem vorbestimmten Diagnosezeitraum ermittelt.
  7. Abgasbehandlungssystem nach Anspruch 6, wobei das Diagnosesteuermodul ermittelt, dass sich der NOx-Adsorber in einem Störungszustand befindet, wenn der gemessene Zeitraum kleiner als der vorbestimmte Diagnosezeitraum ist.
  8. Abgasbehandlungssystem nach Anspruch 1, wobei das Substrat des NOx-Adsorbers einen Zeolith umfasst.
  9. Abgasbehandlungssystem nach Anspruch 1, wobei der NOx-Adsorber ein erstes und zweites Substrat umfasst, wobei der erste NOx-Wert zwischen dem ersten und zweiten Substrat oder stromabwärts von dem zweiten Substrat gemessen wird und wobei sich das zweite Substrat stromabwärts von dem ersten Substrat befindet.
  10. Abgasbehandlungssystem nach Anspruch 2, weiterhin umfassend: einen ersten NOx-Sensor, der ein dem ersten NOx-Wert entsprechendes Signal erzeugt; und einen zweiten NOx-Sensor, der ein dem zweiten NOx-Wert entsprechendes Signal erzeugt.
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