DE102014110779A1

DE102014110779A1 - Korrektur von temperaturgradienten eines ammoniakspeichermodells

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Publication number: DE102014110779A1
Application number: DE102014110779.9A
Authority: DE
Inventors: Raffaello Ardanese; Justin Adam Shetney; James M. Perrin; Paul Jasinkiewicz
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2013-08-05
Filing date: 2014-07-30
Publication date: 2015-02-05
Also published as: US9091194B2; US20150033704A1

Abstract

Ein Abgasbehandlungssystem weist eine SCR-Vorrichtung, die ein Reduktionsmittel speichert, das mit den NOx-Emissionen reagiert, sowie ein Reduktionsmittelzufuhrsystem auf, das das Reduktionsmittel gemäß einem Reduktionsmittelbeladungsmodell einspritzt. Zumindest ein Temperatursensor oder -modell erzeugt ein Temperatursignal, das eine SCR-Temperatur der SCR-Vorrichtung angibt. Das Abgasbehandlungssystem weist ferner ein Steuermodul in elektrischer Kommunikation mit dem Reduktionsmittelzufuhrsystem auf. Das Steuermodul ist derart konfiguriert, eine Menge an Reduktionsmittel, die von der SCR-Vorrichtung austritt, aufgrund des zumindest einen Temperatursignals und der Änderungsrate der SCR-Temperatur zu ermitteln. Das Steuermodul ermittelt ferner einen Korrekturfaktor aufgrund der Menge an ausgetretenem Reduktionsmittel, um das Reduktionsmittelbeladungsmodell zu modifizieren.

Description

GEBIET DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung betrifft Abgasbehandlungssysteme und insbesondere ein System für selektive katalytische Reduktion und Ammoniakeinspritzung.
HINTERGRUND
Das Abgas, das von einem Verbrennungsmotor (IC-Motor von engl.: ”internal combustion engine”) ausgestoßen wird, ist ein heterogenes Gemisch, das gasförmige Emissionen, wie Kohlenmonoxid (”CO”), nicht verbrannte Kohlenwasserstoffe (”KW”) und Stickoxide (”NOx”), wie auch Materialien in kondensierter Phase (Flüssigkeiten und Feststoffe) enthalten kann, die Partikelmaterial bilden. In einem Motorabgassystem sind typischerweise Katalysatorzusammensetzungen, die an Katalysatorträgern oder -substraten angeordnet sind, vorgesehen, um bestimmte oder alle dieser Abgasbestandteile in nicht regulierte Abgaskomponenten umzuwandeln.
Abgasbehandlungssysteme weisen typischerweise Vorrichtungen für selektive katalytische Reduktion (SCR) auf, um die Menge an NOx in dem Abgas zu reduzieren. Das typische Abgasbehandlungssystem weist auch ein System zur Einspritzung von Reduktionsmittel auf, das ein Reduktionsmittel, wie beispielsweise Ammoniak (NH₃), einspritzt. Die SCR-Vorrichtungen machen Gebrauch von NH₃, um das NOx zu reduzieren. Wenn beispielsweise die richtige Menge von NH₃ an die SCR-Vorrichtung unter den richtigen Bedingungen zugeführt wird, reagiert das NH₃ mit dem NOx in der Anwesenheit einer SCR-Vorrichtung, um die NOx-Emissionen zu reduzieren. Wenn jedoch die Reduktionsreaktionsrate zu langsam ist oder wenn es überschüssige NH₃ in dem Abgas gibt, kann NH₃ aus der SCR-Vorrichtung austreten und an die Umgebung abgegeben werden.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Bei zumindest einer beispielhaften Ausführungsform weist ein Abgasbehandlungssystem eine SCR-Vorrichtung, die ein Reduktionsmittel, das mit NOx-Emissionen reagiert, speichert, und ein Reduktionsmittelzufuhrsystem auf, um das Reduktionsmittel gemäß einem Reduktionsmittelbeladungsmodell einzuspritzen. Zumindest ein Temperatursensor oder -modell gibt eine Temperatur der SCR-Vorrichtung an. Das Abgasbehandlungssystem weist ferner ein Steuermodul in elektrischer Kommunikation mit dem Reduktionsmittelzufuhrsystem und zumindest einen Abgastemperatursensor oder zumindest ein Abgastemperaturmodell auf, um die Temperatur der SCR-Vorrichtung vorherzusagen. Das Steuermodul ist derart konfiguriert, eine Menge an Reduktionsmittel, die aus der SCR-Vorrichtung austritt, auf Grundlage einer gemessenen oder vorhergesagten SCR-Temperatur und der Änderungsrate der SCR-Temperatur zu ermitteln. Das Steuermodul ermittelt ferner einen Korrekturfaktor auf Grundlage der Menge an ausgetretenem Reduktionsmittel, um das Reduktionsmittelbeladungsmodell zu modifizieren.
Bei einer anderen beispielhaften Ausführungsform erzeugt ein Steuermodul einen Korrekturfaktor, der einen Betrieb eines Reduktionsmittelzufuhrsystems steuert. Das Steuermodul weist eine Speichereinheit auf, die ein Reduktionsmittelbeladungsmodell speichert, das eine Menge an Reduktionsmittel zur Einspritzung in Ansprechen auf eine oder mehrere Fahrbedingungen angibt. Ein Reduktionsmittelsteuermodul ist derart konfiguriert, das Reduktionsmittelzufuhrsystem so zu steuern, dass die Menge an Reduktionsmittel auf Grundlage des Reduktionsmittelbeladungsmodells eingespritzt wird. Ein Modul zur Korrektur von Reduktionsmittelaustritt ist derart konfiguriert, die Menge an Reduktionsmittel, die aus einer SCR-Vorrichtung austritt, auf Grundlage der Temperatur der SCR und der Änderungsrate der SCR zu ermitteln. Das Modul zur Korrektur von Reduktionsmittelaustritt ermittelt ferner den Korrekturfaktor auf Grundlage der Menge an ausgetretenem Reduktionsmittel, um das Reduktionsmittelbeladungsmodell zu modifizieren.
Bei einer noch weiteren beispielhaften Ausführungsform umfasst ein Verfahren zum Korrigieren eines Reduktionsmittelbeladungsmodells, das eine Menge an Reduktionsmittel, die in ein Abgasbehandlungssystem eingespritzt wird, steuert, dass ein Reduktionsmittel an einer SCR-Vorrichtung gespeichert wird, um eine Menge an NOx-Emissionen, die in dem Abgas enthalten sind, zu reduzieren. Das Verfahren umfasst ferner die Erzeugung von zumindest einem Temperatursignal, um die Temperatur der SCR-Vorrichtung anzugeben. Das Verfahren ermittelt ferner eine Menge an Reduktionsmittel, die aus der SCR-Vorrichtung austritt, auf Grundlage dieser Temperatur und der Änderungsrate der SCR-Temperatur. Das Verfahren umfasst ferner ein Ermitteln eines Korrekturfaktors auf Grundlage der Menge an Reduktionsmittel, die aus der SCR-Vorrichtung austritt, und ein Modifizieren des Reduktionsmittelbeladungsmodells auf Grundlage des Korrekturfaktors.
Die obigen Merkmale und beispielhafte Ausführungsbeispiele werden leicht aus der folgenden detaillierten Beschreibung in Verbindung mit den begleitenden Zeichnungen offensichtlich.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Andere Merkmale und Einzelheiten werden nur beispielhaft in der folgenden detaillierten Beschreibung von Ausführungsformen deutlich, wobei die detaillierte Beschreibung Bezug auf die Zeichnungen nimmt, in welchen:
1 ein schematisches Diagramm eines Abgasbehandlungssystems mit einem Reduktionsmittelzufuhrsystem gemäß beispielhafter Ausführungsformen ist;
2 ein Blockdiagramm ist, das ein Steuermodul, das einen Korrekturfaktor eines Reduktionsmittelbeladungsmodells eines Reduktionsmittelzufuhrsystems erzeugt, gemäß einer beispielhaften Ausführungsform zeigt; und
3 ein Flussdiagramm ist, das ein Verfahren zum Erzeugen eines Korrekturfaktors eines Reduktionsmittelbeladungsmodells gemäß beispielhafter Ausführungsformen zeigt.
BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSFORMEN
Unter Bezugnahme nun auf 1 ist eine beispielhafte Ausführungsform auf ein Abgasbehandlungssystem 10 zur Reduzierung von regulierten Abgasbestandteilen eines Verbrennungsmotors (IC-Motor, kurz von engl. ”internal combustion engine”) 12 gerichtet. Das hier beschriebene Abgasbehandlungssystem 10 kann in verschiedenen Motorsystemen implementiert sein. Derartige Motorsysteme können beispielsweise umfassen, sind jedoch nicht darauf beschränkt, Dieselmotorsysteme, Benzinmotorsysteme mit Direkteinspritzung sowie Motorsysteme mit homogener Kompressionszündung.
Das Abgasbehandlungssystem 10 weist im Allgemeinen eine oder mehrere Abgasleitungen 14 und eine oder mehrere Abgasbehandlungsvorrichtungen auf. Die Abgasbehandlungsvorrichtungen umfassen, sind aber nicht beschränkt auf, eine Oxidationskatalysatorvorrichtung (OC) 18 und eine Zwei-Wege-Vorrichtung mit selektiver katalytischer Reduktion und Partikelfilter (SCR/PF) 20 (d. h. SCR-Vorrichtung 20). Wie angemerkt sei, kann das Abgasbehandlungssystem 10 der vorliegenden Offenbarung verschiedene Kombinationen aus einer oder mehreren der in 1 gezeigten Abgasbehandlungsvorrichtungen und/oder andere Abgasbehandlungsvorrichtungen (nicht gezeigt) aufweisen und ist nicht auf das vorliegende Beispiel beschränkt.
In 1 transportiert die Abgasleitung 14, die mehrere Segmente umfassen kann, Abgas 15 von dem Motor 12 an die verschiedenen Abgasbehandlungsvorrichtungen des Abgasbehandlungssystems 10. Wie angemerkt sei, kann der OC 18 aus verschiedenen Durchström-Vorrichtungen mit Oxidationskatalysator, die in der Technik bekannt sind, bestehen. Bei verschiedenen Ausführungsformen kann der OC 18 ein Durchströmsubstrat aus Metall- oder Keramik-Monolith aufweisen, das in eine intumeszente Matte oder einen anderen geeigneten Träger gewickelt ist, der sich bei Erwärmung ausdehnt, wobei das Substrat gesichert und isoliert wird. Das Substrat kann in eine Schale oder einen Kanister aus rostfreiem Stahl mit einem Einlass und einem Auslass in Fluidkommunikation mit der Abgasleitung 14 gepackt sein. Das Substrat kann eine daran angeordnete Oxidationskatalysatorverbindung aufweisen. Die Oxidationskatalysatorverbindung kann als ein Washcoat aufgetragen werden und kann Metalle der Platingruppe enthalten, wie Platin (Pt), Palladium (Pd), Rhodium (Rh) oder andere geeignete oxidierende Katalysatoren oder Kombinationen daraus. Der OC 18 ist bei der Behandlung nicht verbrannter gasförmiger und nicht flüchtiger KW und CO verwendbar, die oxidiert werden, um Kohlendioxid und Wasser zu bilden.
Die SCR-Vorrichtung 20 kann stromabwärts des OC 18 angeordnet sein und ist konfiguriert, um das Abgas 15 von Kohlenstoff und anderen Partikeln zu filtern wie auch die NOx-Bestandteile in dem Abgas zu reduzieren. Wie angemerkt sei, kann die SCR-Vorrichtung 20 aus verschiedenen Materialien, die in der Technik bekannt sind, bestehen. Bei verschiedenen Ausführungsformen kann die SCR-Vorrichtung 20 beispielsweise unter Verwendung eines Wandströmungsmonolithfilters oder anderer Vorrichtungen aufgebaut sein, wie beispielsweise gewickelte oder gepackte Faserfilter, offenzellige Schäume, gesinterte Metallfasern, etc. Bei verschiedenen Ausführungsformen weist die SCR-Vorrichtung 20 eine auf den Filter aufgebrachte Katalysatorzusammensetzung der SCR-Vorrichtung auf. Die SCR-Vorrichtung 20 kann ein Reduktionsmittel, wie Ammoniak (NH₃) verwenden, um das NOx zu reduzieren. Genauer kann die Katalysatorzusammensetzung der SCR-Vorrichtung einen Zeolith sowie eine oder mehrere Basismetallkomponenten enthalten, wie Eisen (Fe), Kobalt (Co), Kupfer (Cu) oder Vanadium (V), die effizient dazu dienen können, NOx-Bestandteile in dem Abgas 15 in der Anwesenheit von NH₃ umzuwandeln. Das von der SCR-Vorrichtung 20 verwendete Reduktionsmittel kann in der Form eines Gases, einer Flüssigkeit oder einer wässrigen Harnstofflösung vorliegen und kann mit Luft gemischt werden, um die Dispergierung des eingespritzten Sprühnebels zu unterstützen.
Bei zumindest einer beispielhaften Ausführungsform, die in 1 gezeigt ist, kann ein NH₃-Reduktionsmittel von einem Reduktionsmittelzufuhrsystem 22 geliefert werden. Das Reduktionsmittelzufuhrsystem 22 weist eine Reduktionsmittelzufuhrquelle 24, eine Einspritzeinrichtung 26 und ein Steuermodul 28 auf. Die Reduktionsmittelzufuhrquelle 24 speichert ein Reduktionsmittel 25 und steht in Fluidkommunikation mit der Einspritzeinrichtung 26. Das Reduktionsmittel 25 kann, ist jedoch nicht darauf beschränkt, NH₃ und Harnstoff aufweisen. Demgemäß kann die Einspritzeinrichtung 26 eine wählbare Menge von Reduktionsmittel 25 in die Abgasleitung 14 einspritzen, so dass das Reduktionsmittel 25 in das Abgas 15 an einer Stelle stromaufwärts von der SCR-Vorrichtung 20 eingeführt wird.
Das Steuermodul 28 kann den Motor 12 und das Reduktionsmittelzufuhrsystem 22 auf Grundlage erfasster und/oder modellierter Daten steuern. Bei verschiedenen Ausführungsformen diagnostiziert das Steuermodul 28 ferner ein oder mehrere Subsysteme und/oder Vorrichtungen des Abgasbehandlungssystems 10 auf Grundlage eines oder mehrerer erfasster und/oder modellierter Eingänge basierend auf den Diagnoseverfahren und -Systemen der vorliegenden Offenbarung.
Bei einem Beispiel steht das Steuermodul 28 in elektrischer Kommunikation mit einem ersten Temperatursensor 30, der an dem Auslass des OC 18 angeordnet ist, einem zweiten Temperatursensor 32, der stromaufwärts von der SCR-Vorrichtung 20 angeordnet ist, und einem dritten Temperatursensor 34, der stromabwärts von der SCR-Vorrichtung 20 angeordnet ist. Der erste Temperatursensor 30 erfasst eine Temperatur von Abgas 15 an dem Auslass des OC 18 und erzeugt auf Grundlage dessen ein erstes Temperatursignal. Der zweite Temperatursensor 32 erfasst eine Temperatur von Abgas 15 an dem Einlass der SCR-Vorrichtung 20 und erzeugt auf Grundlage dessen ein zweites Temperatursignal. Ein dritter Temperatursensor 34 erfasst eine Temperatur von Abgas 15 an dem Auslass der SCR-Vorrichtung 20 und erzeugt auf Grundlage dessen ein drittes Temperatursignal. Obwohl die beispielhafte Ausführungsform, die in 1 beschrieben ist, drei Sensoren zeigt, sei angemerkt, dass weniger oder mehr Sensoren enthalten sein können. Zusätzlich ist die Erfindung nicht auf die Anordnung der oben beschriebenen Sensoren beschränkt.
Das Steuermodul 28 kann eine Absoluttemperatur der SCR-Vorrichtung 20 (d. h. die SCR-Absoluttemperatur) und/oder einen Temperaturgradienten der SCR-Vorrichtung 20 (d. h. den SCR-Temperaturgradienten) ermitteln. Die SCR-Temperatur kann gemäß verschiedener Messungen, Algorithmen und/oder Modelle, die dem Fachmann bekannt sind, ermittelt werden. Der Temperaturgradient ist die Änderungsrate der SCR-Temperatur. Dies bedeutet, der SCR-Temperaturgradient ist die Änderung der SCR-Temperatur über die Zeit. Die SCR-Temperatur kann in Einheiten von Kelvin (K) pro Sekunde (s) (d. h. K/s) gemessen werden.
Allgemein empfängt das Steuermodul 28 ein oder mehrere Temperatursignale von einem oder mehreren Temperaturmodulen und steuert einen Betrieb der Einspritzeinrichtung 26 gemäß einem Reduktionsmittelspeichermodell. Die Temperaturmodule können Temperatursensoren 30, 32, 34, wie in 1 gezeigt ist, aufweisen. Bei einer anderen beispielhaften Ausführungsform kann das Temperaturmodul Steuermodule aufweisen, die ein oder mehrere Temperaturmodelle speichern. Die Temperatursensoren 30, 32, 34 und/oder die Temperaturmodelle können eine bestimmte Temperatur einer jeweiligen Komponente und/oder eines thermischen Bereiches bereitstellen. Beispielsweise können die Temperatursensoren 30, 32, 34 und/oder ein Temperaturmodell eine Temperatur ermitteln, die eine SCR-Temperatur der SCR-Vorrichtung 20 angibt. Zusätzlich kann das Steuermodul 28 einen Korrekturkoeffizienten, der dem Reduktionsmittelspeichermodell entspricht, auf Grundlage des Temperaturgradienten der SCR-Vorrichtung 20 ermitteln und kann die Menge an eingespritztem Reduktionsmittel 25, die durch die Einspritzeinrichtung 26 bereitgestellt wird, genauer steuern, wie nachfolgend detaillierter beschrieben ist. Demgemäß kann die Zufuhr von Reduktionsmittel 25 effizienter verwendet werden.
Nun Bezug nehmend auf 2 zeigt ein Blockdiagramm ein Steuermodul 28, das einen Korrekturkoeffizienten ermittelt, der einem Reduktionsmittelspeichermodell entspricht, um die Menge an eingespritztem Reduktionsmittel 25, die durch das Reduktionsmittelzufuhrsystem 22 bereitgestellt wird, genauer zu steuern. Verschiedene Ausführungsformen des Abgasbehandlungssystems 10 von 1 gemäß der vorliegenden Offenbarung können eine beliebige Anzahl von Submodulen aufweisen, die in das Steuermodul 28 eingebettet sind. Wie angemerkt sei, können die in 2 gezeigten Submodule genauso kombiniert oder weiter partitioniert sein.
Wie in 2 gezeigt ist, weist das Steuermodul 28 gemäß zumindest einer Ausführungsform einen Speicher 102, ein Reduktionsmittelmodul 104, ein Eintrittsbedingungsmodul 106 und ein Modul 108 zur Korrektur von Reduktionsmittelaustritt auf. Jedes der Module 104 bis 108 ist über eine Schnittstelle mit dem Speicher 102 gekoppelt und kommuniziert elektrisch mit diesem, um nach Bedarf gespeicherte Werte abzurufen und zu aktualisieren.
Bei einer Ausführungsform speichert der Speicher 102 einen oder mehrere Schwellenwerte, Zeitperioden, über die die Temperaturen gemessen wurden, eine Anzahl konfigurierbarer Grenzen, Kennfelder, Datenwerte, Variablen und Systemmodelle, die dazu verwendet werden, das Reduktionsmittelzufuhrsystem 22 zu steuern. Bei zumindest einer beispielhaften Ausführungsform speichert der Speicher 102 ein Reduktionsmittelbeladungsmodell, das eine Menge an Reduktionsmittel ermittelt, die an der SCR-Vorrichtung 20 enthalten ist. Das Reduktionsmittelbeladungsmodell verwendet verschiedene Betriebsparameter, die durch zumindest ein Modell und/oder Fahrzeugsensoren bereitgestellt werden, um das gespeicherte Reduktionsmittel zu ermitteln, einschließlich, jedoch nicht darauf beschränkt, Abgasdurchfluss und Reduktionsmitteleinspritzrate.
Der Speicher 102 kann auch eine oder mehrere Temperaturschwellen und/oder Temperaturschwellenbereiche speichern, die einer jeweiligen Rußverbrennungstemperatur entsprechen. Zusätzlich kann der Speicher 102 ein oder mehrere Temperatur-SCR-Vorrichtungsmodelle speichern. Beispielsweise kann das zumindest eine Temperatur-SCR-Vorrichtungsmodell ein Absoluttemperaturmodell und ein Temperaturgradientenmodell aufweisen. Das Absoluttemperaturmodell kann das Temperatursignal, das von dem ersten Temperatursensor 30 erzeugt wird, der an dem Auslass des OC 18 angeordnet ist, eine Distanz zwischen dem OC 18 und der SCR-Vorrichtung 20 und eine Umgebungstemperatur der SCR-Vorrichtung 20 verwenden, um die Absoluttemperatur zu ermitteln, wie oben diskutiert ist. Das Temperaturgradientenmodell kann eine Temperaturänderung der SCR-Vorrichtung 20 auf Grundlage der Änderung der Temperatur an dem Auslass der SCR-Vorrichtung 20 über eine gewählte Zeitperiode ermitteln.
Das Reduktionsmittelmodul 104 kann ein Reduktionsmittelspeichermodellsignal 114 verarbeiten, das ein Reduktionsmittelspeichermodell angibt, das in dem Speicher 102 gespeichert ist, um einen Betrieb des Reduktionsmittelzufuhrsystems 22 zu steuern. Beispielsweise kann das Reduktionsmittelspeichermodell die Menge an Reduktionsmittel angeben, die an der SCR-Vorrichtung 20 während verschiedener Fahrbedingungen 110 gespeichert (d. h. enthalten) sein soll. Durch Detektion der Fahrbedingungen 110 durch einen oder mehrere Sensoren (z. B. Temperatursensoren, Drucksensoren, NOx-Sensoren, etc.) ermittelt das Reduktionsmittelmodul 104 eine Menge an Reduktionsmittel 25 zur Einspritzung und erzeugt ein Einspritzeinrichtungssteuersignal 115, um die Einspritzeinrichtung 26 entsprechend zu steuern.
Bei zumindest einer Ausführungsform kann das Reduktionsmittelmodul 104 die Einspritzeinrichtung 26 steuern, um das Reduktionsmittel 25 in Ansprechen darauf einzuspritzen, dass ein oder mehrere Eintrittsbedingungen 112 empfangen werden, die von dem Eintrittsbedingungsmodul 106 bereitgestellt werden. Die Eintrittsbedingungen 112 können beispielsweise eine übermäßige Zunahme der Abgastemperatur aufweisen, die eine übermäßige Temperaturänderung der SCR-Vorrichtung 20 bewirkt. Die übermäßige Zunahme der Abgastemperatur kann durch Vergleichen einer Änderung der Abgastemperatur mit einer vorbestimmten Schwelle detektiert werden. Wenn die Änderung der Abgastemperatur die Temperaturschwelle überschreitet, kann die Eintrittsbedingung 112 (d. h. die übermäßige Temperaturänderung) ermittelt werden. Wenn die SCR-Vorrichtung 20 übermäßigen Temperaturänderungen ausgesetzt ist, kann jedoch Reduktionsmittel aus der SCR-Vorrichtung 20 austreten. Folglich ist die Menge an Reduktionsmittel, die an der SCR-Vorrichtung 20 gespeichert ist, reduziert.
Das Modul 108 zur Korrektur von Reduktionsmittelaustritt kann die Menge an Reduktionsmittel ermitteln, die von der SCR-Vorrichtung 20 austritt, und kann ein Korrektursignal 116 erzeugen, das einen Korrekturfaktor angibt, der das ausgetretene Reduktionsmittel kompensiert. Der Betrag an Reduktionsmittelaustritt kann ermittelt werden, wenn ein oder mehrere Eintrittsbedingungen 112, die durch das Eintrittsbedingungsmodul 106 vorgesehen werden, auftreten, wie eine übermäßige Temperaturänderung. Der Speicher 102 kann ein Reduktionsmittelaustritt modell speichern, das die Menge an Reduktionsmittel, das von der SCR-Vorrichtung 20 ausgetreten ist, auf Grundlage der SCR-Absoluttemperatur, des SCR-Temperaturgradienten und einer tatsächlich gespeicherten Menge (d. h. der Menge an Reduktionsmittel, die gegenwärtig gespeichert ist) an der SCR-Vorrichtung 20 ermittelt. Bei zumindest einer Ausführungsform, die in 2 gezeigt ist, kann das Modul 108 zur Korrektur von Reduktionsmittelaustritt die SCR-Absoluttemperatur und den SCR-Temperaturgradienten auf Grundlage eines ersten, zweiten und dritten Temperatursignals 118, 120, 122 ermitteln, das von dem ersten, zweiten bzw. dritten Temperatursensor 30, 32, 34 bereitgestellt wird. Bei einer anderen beispielhaften Ausführungsform kann das Modul 108 zur Korrektur von Reduktionsmittelaustritt die SCR-Absoluttemperatur und den SCR-Temperaturgradienten aufgrund eines Wärmeverlustmodellsignals, das ein Wärmeverlustmodell angibt, das in dem Speicher 102 gespeichert ist, und des ersten Temperatursignals 118 ermitteln, das von dem ersten Temperatursensor bereitgestellt wird, der die Einlass- und/oder Auslasstemperatur des OC 18 misst.
Die Menge an Reduktionsmittel, die an der SCR-Vorrichtung 20 gespeichert ist, kann gemäß dem Signal 126 des Reduktionsmittelbeladungsmodells ermittelt werden, das das Reduktionsmittelbeladungsmodell angibt, das in dem Speicher 102 gespeichert ist, wie oben diskutiert ist. Das Alter der SCR-Vorrichtung 20 kann auch dazu verwendet werden, ferner die Menge an Reduktionsmittel, die an der SCR-Vorrichtung 20 gespeichert ist, zu ermitteln. Beispielsweise nimmt, wenn das Alter (z. B. der Betrag an Gebrauch über die Zeit) der SCR-Vorrichtung 20 zunimmt, die Fähigkeit, die Speicherung des Reduktionsmittels beizubehalten, ab. Bei einer beispielhaften Ausführungsform kann ein Alterungsfaktor, der einer neuen SCR-Vorrichtung 20 entspricht, anfänglich in dem Speicher 102 gespeichert sein. Mit der Zeit kann das Reduktionsmittelmodul 104 den Alterungsfaktor auf Grundlage einer Temperatur aktualisieren, die durch die SCR-Vorrichtung 20 über eine Zeitperiode bereitgestellt wird. Der Alterungsfaktor kann an das Modul 108 zur Korrektur von Reduktionsmittelaustritt über ein Alterungsfaktorsignal 128 geliefert und an den vorbestimmten Betrag von Reduktionsmittel angewendet werden, der durch das Reduktionsmittelbeladungsmodell angegeben ist, um die Menge an Reduktionsmittel, die an der SCR-Vorrichtung 20 gespeichert ist, genauer zu ermitteln.
Das Modul 108 zur Korrektur von Reduktionsmittelaustritt kann einen Korrekturwert auf Grundlage einer Differenz zwischen der Menge an Reduktionsmittel, die an der SCR-Vorrichtung 20 enthalten ist, und der Menge an Reduktionsmittel, die von der SCR-Vorrichtung 20 ausgetreten ist, erzeugen. Wenn beispielsweise die Menge an Reduktionsmittel, die an der SCR-Vorrichtung 20 enthalten ist, als 2,0 Gramm (g) ermittelt ist, und die Menge an Reduktionsmittel, die von der SCR-Vorrichtung 20 ausgetreten ist, 0,2 g ist, dann ermittelt das Modul 108 zur Korrektur von Reduktionsmittelaustritt einen Korrekturwert von 0,2 g, d. h. es sind zusätzliche 0,2 g an Reduktionsmittel 25 erforderlich. Auf Grundlage des Korrekturwertes sollte eine zusätzliche Menge an Reduktionsmittel 25 (z. B. 0,2 g zusätzliches Reduktionsmittel 25) eingespritzt werden, um das von der SCR-Vorrichtung 20 ausgetretene Reduktionsmittel zu kompensieren.
Das Modul 108 zur Korrektur von Reduktionsmittelaustritt kann auch eine korrigierte Menge an eingespritztem Reduktionsmittel 25 ermitteln, um während gewisser Fahrbedingungen eine gewünschte Last der SCR-Vorrichtung 20 zu erzielen. Beispielsweise kann das Reduktionsmittelmodul 104 eine gewünschte Reduktionsmittelbeladung der SCR-Vorrichtung 20, beispielsweise 3,0 g Reduktionsmittel, auf Grundlage einer oder mehrerer Fahrbedingungen des Fahrzeugs ermitteln. Das Reduktionsmittelmodell kann dann die Menge an Reduktionsmittel, die gegenwärtig an der SCR-Vorrichtung 20 gespeichert ist, ermitteln, wobei jegliches Reduktionsmittel berücksichtigt wird, das von der SCR-Vorrichtung 20 ausgetreten ist, wie oben diskutiert ist. Wenn beispielsweise die Menge an Reduktionsmittel, die an der SCR-Vorrichtung 20 gespeichert ist, als 2,0 g ermittelt wird und die Menge an Reduktionsmittel, die von der SCR-Vorrichtung 20 ausgetreten ist, 0,2 g ist, dann ermittelt das Modul 108 zur Korrektur von Reduktionsmittelaustritt, dass die SCR-Vorrichtung 20 derzeit 1,8 g enthält. Daher ermittelt das Modul 108 zur Korrektur von Reduktionsmittelaustritt, dass insgesamt 1,2 g an Reduktionsmittel eingespritzt werden müssen, um die gewünschte Reduktionsmittelbeladung von 3,0 g zu erreichen.
Nun Bezug nehmend auf 3 zeigt ein Flussdiagramm ein Verfahren zum Ermitteln eines Korrekturfaktors entsprechend einem Reduktionsmittelbeladungsmodell gemäß einer beispielhaften Ausführungsform. Das Verfahren beginnt bei Betriebsschritt 300 und fährt mit Betriebsschritt 302 fort, um eine Menge an Reduktionsmittel, die an der SCR-Vorrichtung gespeichert ist (d. h. eine Reduktionsmittelbeladung der SCR-Vorrichtung), zu ermitteln. Die Menge an gespeicherten Reduktionsmittel kann beispielsweise auf einem Reduktionsmittelbeladungsmodell, das in einer Speichereinheit gespeichert ist, und einem Alter der SCR-Vorrichtung basieren. Bei Betriebsschritt 304 wird eine Absoluttemperatur einer SCR-Vorrichtung, die in einem Abgasbehandlungssystem enthalten ist, ermittelt. Die Absoluttemperatur der SCR-Vorrichtung kann beispielsweise gemäß Temperaturmessungen, die durch einen oder mehrere Temperatursensoren bereitgestellt werden und/oder Modelle ermittelt werden. Bei Betriebsschritt 306 wird ein Temperaturgradient der SCR-Vorrichtung ermittelt. Der Temperaturgradient kann beispielsweise gemäß einer Änderung der Temperatur der SCR-Vorrichtung über eine gewählte Zeitperiode ermittelt werden. Bei Betriebsschritt 308 wird eine Menge an Reduktionsmittel, die von der SCR-Vorrichtung ausgetreten ist, aufgrund der Absoluttemperatur und des Temperaturgradienten ermittelt. Auf Grundlage der Menge an ausgetretenem Reduktionsmittel wird ein Korrekturfaktor bei Betriebsschritt 310 erzeugt, und das Verfahren endet bei Betriebsschritt 312. Der Korrekturfaktor kann verwendet werden, um eine Menge an zusätzlichem Reduktionsmittel zu ermitteln, das eingespritzt werden sollte, um das Reduktionsmittel zu kompensieren, das von der SCR-Vorrichtung ausgetreten ist. Demgemäß kann ein genaueres Reduktionsmittelbeladungsmodell erzeugt werden, das den Gesamtwirkungsgrad eines Reduktionsmittelzufuhrsystems erhöht.
Obgleich die Erfindung mit Verweis auf beispielhafte Ausführungsformen beschrieben wurde, versteht der Fachmann, dass verschiedene Änderungen vorgenommen werden können und Äquivalente gegen Elemente derselben ersetzt werden können, ohne vom Schutzumfang der Erfindung abzuweichen. Außerdem können viele Modifikationen vorgenommen werden, um eine bestimmte Situation oder ein bestimmtes Material an die Lehren der Erfindung anzupassen, ohne von deren wesentlichem Schutzumfang abzuweichen. Daher soll die Erfindung nicht auf die offenbarten bestimmten Ausführungsformen beschränkt sein, sondern die Erfindung umfasst alle in den Schutzumfang der Anmeldung fallenden Ausführungsformen.

Claims

Abgasbehandlungssystem zur Verwendung mit einem Verbrennungsmotor, um Abgas, das NOx-Emissionen enthält, zu behandeln, wobei das Abgasbehandlungssystem umfasst: eine Vorrichtung für selektive katalytische Reduktion (SCR), die ein Reduktionsmittel speichert, das mit den NOx-Emissionen reagiert; ein Reduktionsmittelzufuhrsystem, das derart konfiguriert ist, das Reduktionsmittel gemäß einem Reduktionsmittelbeladungsmodell einzuspritzen; zumindest ein Temperaturmodell, das derart konfiguriert ist, zumindest ein Temperatursignal zu erzeugen, das eine SCR-Temperatur der SCR-Vorrichtung angibt; und ein Steuermodul in elektrischer Kommunikation mit dem Reduktionsmittelzufuhrsystem und dem zumindest einen Temperaturmodul, wobei das Steuermodul derart konfiguriert ist, eine Menge an Reduktionsmittel, die von der SCR-Vorrichtung austritt, auf Grundlage des Temperatursignals und einer Änderungsrate der SCR-Temperatur zu ermitteln und um einen Korrekturfaktor auf Grundlage der Menge an ausgetretenem Reduktionsmittel zu ermitteln, um das Reduktionsmittelbeladungsmodell zu modifizieren.
Abgasbehandlungssystem nach Anspruch 1, wobei die Menge an ausgetretenem Reduktionsmittel auf einer Absoluttemperatur der SCR-Vorrichtung, die die SCR-Temperatur angibt, und eines Temperaturgradienten der SCR-Vorrichtung basiert, der die Änderungsrate der SCR-Temperatur angibt.
Abgasbehandlungssystem nach Anspruch 2, wobei das zumindest eine Temperaturmodul zumindest eines von einem Temperatursensor, der die SCR-Temperatur misst, und eines Temperaturmodells aufweist, das die SCR-Temperatur schätzt, und wobei das Steuermodul die Menge an Reduktionsmittel, die eingespritzt wird, in Ansprechen auf ein Modifizieren des Reduktionsmittelbeladungsmodells mit dem Korrekturfaktor einstellt.
Abgasbehandlungssystem nach Anspruch 3, wobei der Korrekturfaktor auf einer Menge an ausgetretenem Reduktionsmittel und einer tatsächlichen Menge an Reduktionsmittel, die an der SCR-Vorrichtung gespeichert ist, basiert.
Abgasbehandlungssystem nach Anspruch 4, wobei die Menge an Reduktionsmittel, die an der SCR-Vorrichtung gespeichert ist, auf dem Reduktionsmittelbeladungsmodell, das in einer Speichereinheit gespeichert ist, und einem Alter der SCR-Vorrichtung basiert.
Abgasbehandlungssystem nach Anspruch 5, wobei das Steuermodul den Korrekturfaktor in Ansprechen darauf ermittelt, dass eine Temperaturänderung der SCR-Vorrichtung einen Schwellenwert überschreitet.
Verfahren zum Korrigieren eines Reduktionsmittelbeladungsmodells, das eine Menge an Reduktionsmittel, das in ein Abgasbehandlungssystem eines Verbrennungsmotors eingespritzt wird, steuert, wobei das Verfahren umfasst, dass: ein Reduktionsmittel an einer SCR-Vorrichtung gespeichert wird, um eine Menge an NOx-Emissionen zu reduzieren, die in dem durch das Abgasbehandlungssystem strömenden Abgas enthalten sind; zumindest ein Temperatursignal erzeugt wird, das eine Temperatur der SCR-Vorrichtung angibt; eine Menge an Reduktionsmittel, das von der SCR-Vorrichtung austritt, aufgrund des zumindest einen Temperatursignals ermittelt wird; ein Korrekturfaktor aufgrund der Menge an Reduktionsmittel, das von der SCR-Vorrichtung austritt, ermittelt wird; und das Reduktionsmittelbeladungsmodell auf Grundlage des Korrekturfaktors modifiziert wird.
Verfahren nach Anspruch 7, wobei die Menge an ausgetretenem Reduktionsmittel auf einer Absoluttemperatur der SCR-Vorrichtung und einem Temperaturgradienten der SCR-Vorrichtung basiert.
Verfahren nach Anspruch 8, ferner umfassend, dass die Menge an Reduktionsmittel, die eingespritzt wird, in Ansprechen auf ein Modifizieren des Reduktionsmittelbeladungsmodells mit dem Korrekturfaktor eingestellt wird.
Verfahren nach Anspruch 9, wobei das Ermitteln eines Korrekturfaktors ferner umfasst, dass eine tatsächliche Menge an Reduktionsmittel, die an der SCR-Vorrichtung gespeichert ist, aufgrund eines Modells für gespeichertes Reduktionsmittel ermittelt wird.