DE102015103786A1 - System zur Steuerung einer Reduktionsmittelqualität und einer SCR-Anpassung - Google Patents

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Abstract

Ein Abgasbehandlungssystem weist ein Reduktionsmittelliefersystem auf, das derart konfiguriert ist, eine Reduktionsmittellösung in ein Abgas einzuführen, das durch das Abgasbehandlungssystem strömt. Eine Menge der Reduktionsmittellösung, die eingespritzt wird, basiert auf einem anfänglichen Steuerparameter. Eine Vorrichtung für selektive katalytische Reduktion ist derart konfiguriert, mit der Reduktionsmittellösung chemisch zu reagieren, um eine NOx-Umwandlung zu bewirken, die ein Niveau von NOx in dem Abgas reduziert. Ein Reduktionsmittelqualitätssensor ist derart konfiguriert, ein elektrisches Signal zu erzeugen, das eine Qualität der Reduktionsmittellösung angibt. Das Abgasbehandlungssystem weist ferner ein Reduktionsmittelmengensteuermodul auf, das derart konfiguriert ist, einen Vorsteuerparameter zu erzeugen, der den anfänglichen Steuerparameter basierend auf der Qualität der Reduktionsmittellösung modifiziert.

Description

  • GEBIET DER ERFINDUNG
  • Die vorliegende Offenbarung bezieht sich auf Abgasbehandlungssysteme und insbesondere auf ein Abgasbehandlungssystem, das ein Reduktionsmittelqualitätssystem und ein Steuersystem zur SCR-Anpassung aufweist.
  • HINTERGRUND
  • 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 Katalysatorzusammensetzungen, die typischerweise an Katalysatorträgern oder -substraten angeordnet sind, vorgesehen, um bestimmte oder alle dieser Abgasbestandteile in nicht regulierte Abgaskomponenten umzuwandeln. Abgasbehandlungssysteme umfassen typischerweise eine oder mehrere Vorrichtungen für selektive katalytische Reduktion (SCR) und ein Reduktionsmittelliefersystem. Die SCR-Vorrichtungen weisen ein Substrat auf, das einen daran angeordneten Washcoat besitzt, der dazu dient, die Menge an NOx in dem Abgas zu mindern. Das Reduktionsmittelliefersystem injiziert eine Reduktionslösung, die ein aktives Reduktionsmittel, wie beispielsweise Ammoniak (NH3), Harnstoff (CO(NH2)2), tc., enthält, die sich mit dem Abgas mischt. Wenn die richtige Menge von NH3 an die SCR-Vorrichtung unter den richtigen Bedingungen zugeführt wird, reagiert das Reduktionsmittel mit dem NOx in der Anwesenheit eines SCR-Washcoats, um die NOx-Emissionen zu reduzieren. Die Qualität der Reduktionslösung kann die Effizienz, mit der die SCR-Vorrichtung effektiv die NOx-Emissionen reduziert, beeinflussen. Zum Beispiel kann die Reduktionsmittellösung mit überschüssigem Wasser verdünnt oder vollständig mit Wasser ersetzt werden. Die reduzierte Qualität des Reduktionsmittels kann daher die Wirksamkeit der SCR-Vorrichtung reduzieren.
  • ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
  • Gemäß zumindest einer beispielhaften Ausführungsform weist ein Abgasbehandlungssystem ein Reduktionsmittelliefersystem 15 auf, das derart konfiguriert ist, eine Reduktionsmittellösung in ein Abgas, das durch das Abgasbehandlungssystem strömt, einzuführen. Eine Menge der Reduktionsmittellösung, die eingespritzt wird, basiert auf einem anfänglichen Steuerparameter. Eine Vorrichtung für selektive katalytische Reduktion ist derart konfiguriert, mit der Reduktionsmittellösung chemisch zu reagieren, um eine NOx-Umwandlung zu bewirken, die ein Niveau von NOx in dem Abgas reduziert. Ein Reduktionsmittelqualitätssensor ist derart konfiguriert, ein elektrisches Signal zu erzeugen, das eine das Qualität der Reduktionsmittellösung angibt. Das Abgasbehandlungssystem umfasst ferner ein Reduktionsmittelmengensteuermodul, das derart konfiguriert ist, einen Vorsteuerparameter zu erzeugen, der den anfänglichen Steuerparameter basierend auf der Qualität der Reduktionsmittellösung modifiziert.
  • Gemäß einer anderen beispielhaften Ausführungsform ist ein elektronisches Steuermodul konfiguriert, um eine Menge an Reduktionsmittellösung, die in das Abgas eingeführt wird, zu steuern. Das Steuermodul weist eine Speichereinheit und eine Mengenvorsteuereinheit auf. Die Speichereinheit ist derart konfiguriert, eine Nachschlagetabelle zu speichern, die einen ΔNOX-Umwandlungswert mit einem geschätzten Prozentsatz von aktivem Reduktionsmittel, das in der Reduktionsmittellösung enthalten ist, in Bezug bringt. Die Mengenvorsteuereinheit ist derart konfiguriert, einen anfänglichen Steuerparameter aufzunehmen, der die Menge an Reduktionsmittellösung, die in ein Abgas eingespritzt wird, festsetzt. Die Mengenvorsteuereinheit ist ferner derart konfiguriert, eine verdünnte Menge an aktivem Reduktionsmittel, das in der Reduktionsmittellösung enthalten ist, basierend auf einem Vergleich zwischen dem ΔNOX-Umwandlungswert und der Nachschlagetabelle zu ermitteln und um einen Vorsteuerparameter zu erzeugen, der den anfänglichen Steuerparameter basierend auf der Verdünnungsmenge eines aktiven Reduktionsmittels modifiziert.
  • Bei einer noch weiteren beispielhaften Ausführungsform umfasst ein Verfahren zum Steuern einer Menge an Reduktionsmittellösung, die in ein Abgas eingeführt wird, dass eine Reduktionsmittellösung in ein Abgas gemäß einem anfänglichen Steuerparameter eingeführt wird und eine NOx-Umwandlung bewirkt wird, die ein Niveau von NOx in dem Abgas in Ansprechen auf die Reduktionsmittellösung reduziert. Das Verfahren umfasst ferner, dass eine Qualität der Reduktionsmittellösung ermittelt wird. Das Verfahren umfasst ferner, dass ein Vorsteuerparameter erzeugt wird, der den anfänglichen Steuerparameter basierend auf der Qualität der Reduktionsmittellösung modifiziert.
  • Die obigen Merkmale der erfindungsgemäßen Lehren werden leicht aus der folgenden detaillierten Beschreibung der Erfindung 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 Reduktionsmittellösungsqualitätssystem gemäß beispielhafter Ausführungsformen ist;
  • 2 ein elektronisches Steuermodul, das derart konfiguriert ist, einen Steuerparameter der Vorsteuerungsmenge, der eine Menge von durch ein Abgasbehandlungssystem gelieferter Reduktionsmittellösung einstellt, gemäß einer beispielhaften Ausführungsbeispiel ist;
  • 3 ein Flussdiagramm ist, das ein Verfahren zum Steuern einer Menge der eingespritzten Reduktionsmittellösung auf Basis einer Qualität der Reduktionsmittellösung, die durch einen Reduktionsqualitätssensor eines Abgasbehandlungssystems bestimmt ist, gemäß einer beispielhaften Ausführungsform zeigt; und
  • 4 ein Flussdiagramm ist, das ein Verfahren zum Steuern einer Menge der eingespritzten Reduktionsmittellösung auf Basis einer Qualität der Reduktionslösung, die durch einen Reduktionsqualitätssensor eines Abgasbehandlungssystems bestimmt ist, gemäß einer anderen beispielhaften Ausführungsform zeigt.
  • BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSFORMEN
  • Die folgende Beschreibung ist lediglich beispielhafter Natur und nicht dazu bestimmt, die vorliegende Offenbarung, ihre Anwendung oder Gebräuche zu beschränken. Es versteht sich, dass in den gesamten Zeichnungen entsprechende Bezugszeichen gleiche oder entsprechende Teile und Merkmale bezeichnen. Unter Bezugnahme nun auf 1 ist eine beispielhafte Ausführungsform auf ein Abgasbehandlungssystem 10 zur Reduktion 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 umfasst im Allgemeinen eine oder mehrere Abgasleitungen 14 und eine oder mehrere Abgasbehandlungsvorrichtungen. Die Abgasleitung 14, die mehrere Segmente umfassen kann, transportiert Abgas 16 von dem Verbrennungsmotor 12 an die verschiedenen Abgasbehandlungsvorrichtungen des Abgasbehandlungssystems 10. Die Abgasbehandlungsvorrichtungen umfassen, sind jedoch nicht beschränkt auf, eine Oxidationskatalysatorvorrichtung (”OC”) 18, einen Partikelfilter (”PF”) 19 und eine Vorrichtung für selektive katalytische Reduktion (”SCR”) 20. Wie angemerkt sei, kann das Abgasbehandlungssystem 10 der vorliegenden Offenbarung verschiedene Kombinationen aus einer oder mehreren der in 1 gezeigten Abgasbehandlungsvorrichtungen 18, 19 und 20 und/oder andere Abgasbehandlungsvorrichtungen (nicht gezeigt) aufweisen und ist nicht auf das vorliegende Beispiel beschränkt.
  • In 1 kann, wie zu erkennen ist, der OC 18 eine von verschiedenen Durchström-Oxidationskatalysatorvorrichtungen, die in der Technik bekannt sind, sein. Bei verschiedenen Ausführungsformen kann der OC 18 ein Durchströmsubstrat 24 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 Platingruppenmetalle enthalten, wie Platin (Pt), Palladium (Pd), Rhodium (Rh) oder andere geeignete oxidierende Katalysatoren oder eine Kombination daraus. Die OC 18 kann nicht verbrannte gasförmige und nicht flüchtige KW und CO, die oxidiert werden, um Kohlendioxid und Wasser zu bilden, behandeln wie auch NO zu NO2 umwandeln, um die Fähigkeit der SCR-Vorrichtung 20 zur Umwandlung von NOx zu verbessern.
  • Der PF 19 kann stromabwärts von dem OC 18 angeordnet sein und filtert das Abgas 16 von Kohlenstoff und anderem Partikelmaterial. Gemäß zumindest einer beispielhaften Ausführungsform kann der PF 19 unter Verwendung eines keramischen Abgasfiltersubstrats aus Wandströnungsmonolith aufgebaut sein, das in eine intumeszente oder nicht intumeszente Matte (nicht gezeigt) gewickelt ist, die sich bei Erwärmung ausdehnt, wobei das Filtersubstrat gesichert und isoliert wird, das in einer starren wärmebeständigen Schale oder einem starren wärmebeständigen Kanister eingebaut ist. Die Schale des Behälters hat einen Einlass und einen Auslass in Fluidverbindung mit einer Abgasleitung 14. Es sei angemerkt, dass das keramische Abgasfiltersubstrat aus Wandströmungsmonolith lediglich beispielhafter Natur ist, und dass der PF 19 andere Filtervorrichtungen aufweisen kann, wie beispielsweise gewickelte oder gepackte Faserfilter, offenzellige Schäume, gesinterte Metallfasern.
  • Das Abgas 16, das in den PF 19 eintritt, wird durch poröse, sich benachbart erstreckende Wände getrieben, die Kohlenstoff und anderes Partikelmaterial aus dem Abgas 16 abfangen. Dementsprechend wird das Abgas 16 gefiltert, bevor es aus dem Fahrzeugauspuffrohr ausgetragen wird. Wenn Abgas 16 durch das Abgasbehandlungssystem 10 strömt, bewirkt der PF 19 einen Druckabfall über den Einlass und den Auslass aufgebracht. Ein oder mehrere Drucksensoren 22 (beispielsweise ein Deltadruck-Sensor) können vorgesehen sein, um die Druckdifferenz (d. h. ΔP) über den PF 19 zu ermitteln. Ferner kann die Menge von Partikeln, die in dem PF 19 abgefangen sind, mit der Zeit zunehmen, wodurch der Abgasgegendruck, dem der Motor 12 ausgesetzt ist, zunimmt. Es kann ein Regenerationsbetrieb durchgeführt werden, der Kohlenstoff und Partikelmaterial, das in dem Filtersubstrat gesammelt ist, verbrennt und den PF 19 regeneriert, wie es dem Fachmann zu verstehen sei.
  • Die SCR-Vorrichtung 20 kann stromabwärts des PF 19 angeordnet sein. Die SCR-Vorrichtung 20 weist daran angeordnet einen katalysatorhaltigen Washcoat auf. Der katalysatorhaltige Washcoat kann chemisch mit einer Reduktionsmittellösung reagieren, um NOx, das in dem Abgas enthalten ist, in N2 und H2O umzuwandeln, wie dem Fachmann bekannt ist. Der katalysatorhaltige Washcoat kann einen Zeolith sowie eine oder mehrere Basismetallkomponenten aufweisen, wie Eisen (Fe), Kobalt (Co), Kupfer (Cu) oder Vanadium (V), die effizient dazu dienen können, NOx-Bestandteile in dem Abgas 16 in der Anwesenheit von NH3 in akzeptable Nebenprodukte (z. B. zweiatomigen Stickstoff (N2) und Wasser (H2O)) umzuwandeln. Die Effizienz, mit der die SCR-Vorrichtung 20 das NOx umwandelt, wird nachfolgend als ”NOx-Umwandlungseffizienz” bezeichnet.
  • Das Abgasbehandlungssystem 10, das in 1 gezeigt ist, weist ferner ein Reduktionsmittelliefersystem 24, ein Steuermodul 26 und ein Reduktionsmittelqualitätssystem 28 auf. Das Reduktionsmittelliefersystem 24 führt eine Reduktionsmittellösung 25 in das Abgas 16 ein. Das Reduktionsmittelliefersystem 24 weist eine Reduktionsmittellieferquelle 30 und eine Reduktionsmittel-Einspritzeinrichtung 32 auf. Die Reduktionsmittellieferquelle 30 speichert die Reduktionsmittellösung 25 und steht in Fluidverbindung mit der Reduktionsmitteleinspritzeinrichtung 32. Dementsprechend kann die Reduktionsmitteleinspritzeinrichtung 32 eine wählbare Menge (m) an Reduktionsmittellösung 25 in die Abgasleitung 14 einspritzen, so dass die Reduktionsmittellösung 25 in das Abgas 16 an einer Stelle stromaufwärts von der SCR-Vorrichtung 20 eingeführt wird. Die Reduktionsmittellösung 25 kann ein aktives Reduktionsmittel umfassen, einschließlich, aber nicht beschränkt auf Harnstoff (CO(NH2)2) und Ammoniak (NH3). Die Reduktionsmittellösung 25 kann in Form eines Feststoffes, eines Gases, einer Flüssigkeit oder einer wässrigen Harnstofflösung vorliegen. Beispielsweise kann die Reduktionsmittellösung 25 eine wässrige Lösung aus NH3 und Wasser (H2O) umfassen.
  • Das Lösungsverhältnis der Reduktionsmittellösung 25 kann die Qualität der Reduktionsmittellösung 25 bestimmen und kann die Effizienz beeinflussen, mit der die SCR-Vorrichtung 20 das NOx effektiv reduziert (d. h. die NOx-Umwandlungseffizienz). Das Lösungsverhältnis kann auf einer Menge an aktivem Reduktionsmittel (z. B. Harnstoff, NH3 etc.) in der Reduktionsmittellösung 25 basieren. Beispielsweise kann bei Betrieb bei effektiven Betriebsbedingungen eine Reduktionsmittellösung 25, die eine ”Nennqualität” aufweist, eine erste NOx-Umwandlungseffizienz bereitstellen. Die ”Nennqualität” kann so bestimmt sein, dass sie eine Reduktionsmittellösung mit einem ersten Lösungsverhältnis von 32,5% Harnstoff und 67,5% H2O ist. Bei Betrieb bei den effektiven Betriebsbedingungen kann eine Reduktionsmittellösung 25, die eine ”reduzierte Qualität” aufweist, eine zweite NOx-Umwandlungseffizienz bereitstellen, die kleiner als die erste NOx-Umwandlungseffizienz ist. Die ”reduzierte Qualität” kann ermittelt werden, wenn die Reduktionsmittellösung 25 beispielsweise ein zweites Lösungsverhältnis von 16,25% Harnstoff und 83,75% H2O aufweist. Eine Reduktionsmittellösung 25, die eine ”mangelhafte Qualität” aufweist, kann bei Betrieb bei den effektiven Betriebsbedingungen eine dritte NOx-Umwandlungseffizienz bereitstellen, die kleiner als die erste NOx-Umwandlungseffizienz und die zweite NOx-Umwandlungseffizienz ist. Die ”mangelhafte Qualität” kann ermittelt werden, wenn eine Reduktionsmittellösung 25 beispielsweise ein drittes Lösungsverhältnis von 5% Harnstoff und 95% H2O besitzt. Die effektiven Betriebsbedingungen, die oben erwähnt sind, können auf einer Menge von NH3, die an der SCR-Vorrichtung 20 gespeichert ist, einer Motorbetriebszeit und/oder einer Temperatur der SCR-Vorrichtung 20 basieren.
  • Das Steuermodul 26 kann den Motor 12, den Regenerationsprozess, das Reduktionsmittelliefersystem 24 und das Reduktionsmittelqualitätssystem 28 basierend auf Daten, die von einem oder mehreren Sensoren bereitgestellt werden, und/oder modellierten Daten, die in dem Speicher gespeichert sind, steuern. Beispielsweise steuert das Steuermodul 26 einen Betrieb der Reduktionsmitteleinspritzeinrichtung 32 basierend auf 25 gemäß einem Reduktionsmittelspeichermodell. Das Reduktionsmittelspeichermodul kann einen oder mehrere Steuerparameter (λ) bestimmen, die einen Prozentsatz der einzuspritzenden Menge an Reduktionsmittellösung 25 angeben. Zum Beispiel kann ein Anfangssteuerparameter (λ1), der auf 1,0 gesetzt ist, anzeigen, dass einhundert Prozent (100%) der festgelegten Menge (m) der Reduktionsmittellösung 25 während eines Einspritzereignisses in das Abgas 16 einzuspritzen sind.
  • Bei verschiedenen Ausführungsformen kann das Steuermodul 26 verschiedene Parameter (P1, P2, P3, PN) des Abgasbehandlungssystems 10 basierend auf einem oder mehreren Temperatursensoren ermitteln. Zusätzlich zu dem Δp kann das Steuermodul 26 eine Temperatur (TGAS) des Abgases 16, eine Temperatur (TPF) des PF 19, eine Menge an Ruß, die in den PF 19 geladen ist, eine Temperatur (TSCR) der SCR-Vorrichtung 20 und die Menge an NH3, die in die SCR-Vorrichtung 20 geladen ist, ermitteln. Ein oder mehrere Sensoren können Signale, die einen jeweiligen Parameter angeben, an das Steuermodul 26 ausgeben. Beispielsweise kann ein erster Temperatursensor 38 in Fluidkommunikation mit dem Abgas 16 angeordnet sein, um ein Signal zu erzeugen, das TGAS angibt, und ein zweiter Temperatursensor 39 kann mit der SCR-Vorrichtung 20 gekoppelt sein, um TSCR zu ermitteln.
  • Das Steuermodul 26 ermittelt ferner die NOx-Umwandlungseffizienz. Die NOx-Umwandlungseffizienz kann gemessen werden, um eine gemessene NOx-Umwandlungseffizienz zu ermitteln, und/oder kann unter Verwendung eines Modells vorhergesagt werden, das in dem Speicher des Steuermoduls 26 gespeichert ist. Die gemessene NOx-Umwandlungseffizienz kann beispielsweise auf einer Differenz zwischen einem NOx-Niveau, das von einem ersten NOx-Sensor, d. h. einem stromaufwärtigen NOx-Sensor 40, ermittelt ist, und einem NOx-Niveau, das von einem zweiten NOx-Sensor, d. h. einem stromabwärtigen NOx-Sensor 42, ermittelt ist, basieren.
  • Die modellierte NOx-Umwandlungseffizienz kann eine erwartete NOx-Umwandlungseffizienz basierend auf einem oder mehreren Eingangsparametern vorhersagen oder ermitteln. Die Eingangsparameter können einen oder mehrere der Parameter (P1, P2, P3, PN), wie oben beschrieben ist, aufweisen. Das Steuermodul 26 kann dann das NOx-Umwandlungsmodell verwenden, um eine erwartete NOx-Umwandlungseffizienz als eine Funktion des einen oder der mehreren Parametereingangswerte vorherzusagen.
  • Das Reduktionsmittelqualitätssystem 28 weist einen Reduktionsmittelqualitätssensor 34 und ein elektronisches Reduktionsmittelmengensteuermodul 36 auf. Der Reduktionsmittelqualitätssensor 34 steht in elektrischer Kommunikation mit der Reduktionsmittellösung 25, die in der Reduktionsmittellieferquelle 30 gespeichert ist. Demgemäß ermittelt der Reduktionsmittelqualitätssensor 34 das Lösungsverhältnis der Reduktionsmittellösung 25 und gibt ein Signal, das das Lösungsverhältnis angibt, an das Reduktionsmittelmengensteuermodul 36 aus. Basierend auf dem Lösungsverhältnis kann der Reduktionsmittelqualitätssensor 34 die Qualität der Reduktionsmittellösung 25 ermitteln, wie detailliert oben beschrieben ist. Beispielsweise kann der Reduktionsmittelqualitätssensor 34 ermitteln, dass die Reduktionsmittellösung 25 ein erstes Lösungsverhältnis aufweist (z. B. 32,5% Harnstoff und 67,5% H2O). Auf Grundlage des ersten Lösungsverhältnisses kann der Reduktionsmittelqualitätssensor 34 ermitteln, dass die Reduktionsmittellösung 25 eine ”Nennqualität” besitzt. Wenn der Reduktionsmittelqualitätssensor 34 jedoch ermittelt, dass die Reduktionsmittellösung 25 ein zweites Lösungsverhältnis besitzt (z. B. 16,25% Harnstoff und 83,75% H2O), kann dann der Reduktionsmittelqualitätssensor 34 ermitteln, dass die Reduktionsmittellösung 25 eine ”reduzierte Qualität” besitzt. Der Reduktionsmittelqualitätssensor 34 kann auch eine Änderung der Menge an Reduktionsmittellösung 25, die in der Reduktionsmittellieferquelle 30 gespeichert ist, ermitteln. Es sei jedoch angemerkt, dass ein separater Sensor verwendet werden kann, um die Menge an Reduktionsmittellösung 25, die in der Reduktionsmittellieferquelle 30 gespeichert ist, zu detektieren.
  • Das Reduktionsmittelmengensteuermodul 36 kann den Betrieb und den Ausgang des Reduktionsmittelqualitätssensors 34 rationalisieren bzw. bewerten. Gemäß zumindest einer beispielhaften Ausführungsform kann das Reduktionsmittelmengensteuermodul 36 elektrisch mit dem Steuermodul 26 kommunizieren, um einen NOx-Umwandlungsdifferenzwert (ΔNOX) basierend auf dem gemessenen NOx-Umwandlungswert und dem modellierten NOx-Umwandlungswert zu ermitteln. Der ΔNOX-Wert kann als die Differenz zwischen dem gemessenen (d. h. tatsächlichen) NOx-Umwandlungseffizienzwert und der modellierten (d. h. vorhergesagten) NOx-Umwandlungseffizienz berechnet werden.
  • Das Reduktionsmittelmengensteuermodul 36 kann in einem Speicher auch eine Nachschlagetabelle (LUT) speichern, die eine Mehrzahl von Qualitätsparametern mit einem erwarteten ΔNOX-Wert und einem erwarteten ΔNOX-Schwellenwert in Bezug bringt. Der erwartete ΔNOX-Wert ist ein Wert, der das erwartete ΔNOX nach Einspritzen einer Reduktionsmittellösung 25, die ein bestimmtes Lösungsverhältnis besitzt, angibt. Die Mehrzahl von Qualitätsparametern kann beispielsweise Reduktionsmittellösungsverhältniswerte aufweisen. Das Reduktionsmittelmengensteuermodul 36 kann den Ausgang des Reduktionsmittelqualitätssensors 34 basierend auf einem Vergleich zwischen dem erfassten Reduktionsmittellösungsverhältnis und dem ΔNOX-Wert bewerten. Die Rationalisierung bzw. Bewertung (von engl.: ”rationalization”) des Reduktionsmittelqualitätssensorausgangs kann dazu verwendet werden, den Betrieb des Reduktionsmittelqualitätssensors 34 zu bewerten. Genauer kann das Reduktionsmittelmengensteuermodul 36 das Reduktionsmittellösungsverhältnis, das von dem Reduktionsmittelqualitätssensor 34 erfasst wird, empfangen und kann einen jeweiligen erwarteten ΔNOX-Wert ermitteln. Der Reduktionsmittelqualitätssensor 34 kann den ΔNOX-Wert basierend auf gemessenen und modellierten ΔNOX-Werten, die von dem Steuermodul 26 empfangen werden, berechnen und kann dann den tatsächlichen ΔNOX-Wert mit dem erwarteten ΔNOX-Wert vergleichen, der von der LUT angegeben ist. Wenn der ΔNOX-Wert unter der jeweiligen ΔNOX-Schwelle liegt, die von der LUT angegeben ist, kann dann beispielsweise das Reduktionsmittelmengensteuermodul 36 bestimmen, dass der Ausgang des Reduktionsmittelqualitätssensors 34 nicht zufriedenstellend ist. Diesbezüglich kann das Reduktionsmittelmengensteuermodul 36 ermitteln, dass der Reduktionsmittelqualitätssensor 34 das Lösungsverhältnis der Reduktionsmittellösung 25 (d. h. die Qualität der Reduktionsmittellösung 25) ungenau detektiert.
  • Gemäß einer anderen Ausführungsform kann, wenn der ΔNOX-Wert beispielsweise gleich oder über der jeweiligen ΔNOX-Schwelle, die von der LUT angegeben ist, liegt, dann das Reduktionsmittelmengensteuermodul 36 ermitteln, dass der Reduktionsmittelqualitätssensor 34 zufriedenstellend oder ausreichend ist. Das Reduktionsmittelmengensteuermodul 36 kann dann dynamisch einen Vorsteuerparameter (λ2) erzeugen, der den Steuerparameter (λ1) einstellt, um in Ansprechen auf Änderungen der Qualität der Reduktionsmittellösung 25 eine Leistungsfähigkeit der SCR-Vorrichtung 20 aktiv anzupassen und eine NOx-Umwandlung zu verbessern. Diesbezüglich kann die erhöhte Menge an Reduktionsmittellösung 25 eingespritzt werden, wenn die Qualität der Reduktionsmittellösung 25 abnimmt. Jedoch kann eine verringerte Menge an Reduktionsmittellösung 25 eingespritzt werden, wenn die Qualität der Reduktionsmittellösung 25 zunimmt.
  • Nun Bezug nehmend auf 2 ist ein elektronisches Reduktionsmittelmengensteuermodul 36 gemäß zumindest einer beispielhaften Ausführungsform gezeigt. Das Reduktionsmittelmengensteuermodul 36 weist eine Speichereinheit 100, eine elektronische NOx-Umwandlungseinheit 102, eine elektronische Bewertungseinheit 104 und eine elektronische Mengenvorstereinheit 106 auf. Die Speichereinheit 100 kann einen oder mehrere Parameterwerte, Schwellenwerte und/oder eine oder mehrere Nachschlagetabellen (LUTs) speichern. Beispielsweise kann die Speichereinheit 100 eine erste LUT (d. h. Sensorqualitäts-LUT) 200, die eine Mehrzahl von Reduktionsmittellösungsverhältniswerten mit einem jeweiligen erwarteten ΔNOX-Schwellenwert in Bezug bringt, und eine zweite LUT (d. h. eine Reduktionsmittelqualitäts-LUT) 201 speichern, die einen ΔNOX-Wert (nachfolgend detaillierter diskutiert) mit einem geschätzten Prozentsatz an aktivem Reduktionsmittel (z. B. Harnstoff, NH3, etc.), das in der Reduktionsmittellösung 25 enthalten ist, in Bezug bringt.
  • Die Speichereinheit 100 kann auch einen Anfangsqualitäts-(Q)-Wert 202 und einen Anfangssteuerparameter (λ1) 204 speichern. Der Anfangsqualitäts-(Q)-Wert 202 gibt die Anfangsqualität der Reduktionsmittellösung 25 zu dem Zeitpunkt an, wenn der Motor 12 vorher abgeschaltet war. Der Anfangssteuerparameter (λ1) 204 gibt eine Menge an Reduktionsmittel zur Einführung in das Abgas 16 zu dem Zeitpunkt an, wenn der Motor 12 vorher abgeschaltet war. Der Anfangssteuerparameter (λ1) 204 kann anfänglich beispielsweise auf 1,0 gesetzt werden, was angibt, dass das Steuermodul 26 vorher eingestellt war, 100% der Reduktionsmittellösung 25 während eines beginnenden Einspritzereignisses einzuspritzen. Der Anfangsqualitäts-(Q)-Wert 202 und der Wert des Anfangssteuerparameters (λ1) 204 können in dem Speicher in Ansprechen auf ein Zündungsabschaltereignis, z. B. wenn der Motor 12 abgeschaltet wird, gespeichert werden. Gemäß einer anderen Ausführungsform können der Anfangsqualitäts-(Q)-Wert 202 und der Wert des Anfangssteuerparameters (λ1) 204 jeweils von dem Steuermodul 26 und/oder dem Reduktionsmittelqualitätssensor 34 in Ansprechen auf ein Zündungseinschaltereignis und/oder unmittelbar in Ansprechen auf einen Start des Motors kommuniziert werden.
  • Die elektronische NOx-Umwandlungseinheit 102 kann einen ΔNOX-Wert 206 basierend auf einem gemessenen NOx-Umwandlungsparameter 208 und einem modellierten NOx-Umwandlungsparameter 210 berechnen. Der gemessene NOx-Umwandlungsparameter 208 gibt eine NOx-Umwandlung an, die von der SCR-Vorrichtung 20 ausgeführt wird, und ein modellierter NOx-Umwandlungsparameter 210 gibt eine erwartete NOx-Umwandlung an, die von der SCR-Vorrichtung 20 ausgeführt wird. Jeder des gemessenen NOx-Umwandlungsparameters 208 und des modellierten NOx-Umwandlungsparameters 210 können von dem Steuermodul 26 empfangen werden. Demgemäß kann der ΔNOX-Wert einen Fehlerwert zwischen der erwarteten NOx-Umwandlung und der gemessenen NOx-Umwandlung angeben.
  • Die elektronische Bewertungseinheit 104 kann ein Signal der erfassten Qualität 212, das die gemessene Qualität der Reduktionsmittellösung 25 angibt, von dem Reduktionsmittelqualitätssensor 34 empfangen. Die gemessene Qualität kann beispielsweise auf einem erfassten Lösungsverhältnis der Reduktionsmittellösung 25 basieren. Die elektronische Bewertungseinheit 104 kann das Signal der erfassten Qualität 212 gegenüber den gespeicherten Lösungsverhältnissen der LUT 200 vergleichen, um einen entsprechenden ΔNOX-Schwellenwert zu ermitteln. Die elektronische Bewertungseinheit 104 kann dann den ΔNOX-Wert 206 mit dem ermittelten ΔNOX-Schwellenwert vergleichen, um den Ausgang des Reduktionsmittelqualitätssensors 34 zu bewerten. Wenn beispielsweise der ΔNOX-Wert 206 unterhalb des ΔNOX-Schwellenwertes liegt, kann dann die elektronische Bewertungseinheit 104 ermitteln, dass der Ausgang des Reduktionsmittelqualitätssensors 34 nicht zufriedenstellend ist. Wenn jedoch der ΔNOX-Wert 206 gleich dem ΔNOX-Schwellenwert ist oder diesen überschreitet, kann dann die elektronische Bewertungseinheit 104 ermitteln, dass der Reduktionsmittelqualitätssensor 34 ausreichend ist. Demgemäß kann die elektronische Bewertungseinheit 104 ein Bewertungssignal 214 ausgeben, das die ermittelte Bewertung des Reduktionsmittelqualitätssensors 34 angibt.
  • Die elektronische Mengenvorsteuereinheit 106 ist derart konfiguriert, ein Mengensteuersignal 216 zu erzeugen, das dynamisch die Mengenreduktionsmittellösung 25, die in das Abgas 16 eingeführt wird, einstellt. Gemäß einem ersten Szenario basiert beispielsweise das Mengensteuersignal 216 auf dem Anfangssteuerparameter (λ1) 204. Gemäß einem zweiten Szenario basiert beispielsweise das Mengensteuersignal 216 auf einem Vorsteuerparameter (λ2), der den Anfangssteuerparameter (λ1) 204 gemäß der Bewertung des Ausgangs des Reduktionsmittelqualitätssensors 34, wie von dem Bewertungssignal 214 angegeben ist, einstellt.
  • Die Mengenvorsteuereinheit 106 kann gemäß dem ersten Szenario in Ansprechen auf das Empfangen des Bewertungssignals 214, das angibt, dass der Reduktionsmittelqualitätssensor 34 ausreichend ist, arbeiten. Diesbezüglich gibt, wenn die Qualität der Reduktionsmittellösung 25, die von dem Qualitätssensor 34 gemessen ist, eine Nennqualität besitzt (d. h. einen Qualitätsschwellenwert erfüllt), die Mengenvorsteuereinheit 106 ein Mengensteuersignal 216 gemäß dem anfänglichen Steuerparameter (λ1) aus.
  • Die Mengenvorsteuereinheit 106 kann gemäß dem zweiten Szenario in Ansprechen auf das Empfangen des Bewertungssignals 214, das angibt, dass der Ausgang des Reduktionsmittelqualitätssensors 34 nicht zufriedenstellend ist, arbeiten. Diesbezüglich ermittelt die Mengenvorsteuereinheit 106, dass ein Fehler in der gemessenen Qualität der Reduktionsmittellösung vorhanden sein kann. Demgemäß gibt die Mengenvorsteuereinheit 106 ein Mengensteuersignal 216 gemäß dem Vorsteuerparameter (λ2) aus. Der Vorsteuerparameter (λ2) stellt den anfänglichen Steuerparameter (λ1) ein, wodurch die Menge an Reduktionsmittellösung 25, die in das Abgas 16 eingeführt wird, eingestellt wird, um den Fehler in der gemessenen Qualität der Reduktionsmittellösung zu kompensieren.
  • Es sei angemerkt, dass zumindest eine Ausführungsform ermöglicht, dass die Mengenvorsteuereinheit 106 einen oder mehrere Anpassparameter (A) direkt basierend auf der Qualität der Reduktionsmittellösung 25 erzeugt, ohne dass ein Eingang des Bewertungssignals 214 erforderlich ist. Diesbezüglich kann die Mengenvorsteuereinheit 106 den Vorsteuerparameter (λ2) erzeugen, wenn der Reduktionsmittelqualitätssensor 34 angibt, dass die Qualität der Reduktionsmittellösung 25 einen Qualitätsschwellenwert nicht erfüllt. Beispielsweise kann der Reduktionsmittelqualitätssensor 34 angeben, dass die Reduktionsmittellösung 25 verdünnt ist, was in einer reduzierten Menge an aktivem Reduktionsmittel (z. B. Harnstoff, NH3, etc.) resultiert. In Ansprechen auf die Ermittlung, dass die Qualität der Reduktionsmittellösung 25 nicht zufriedenstellend ist, kann die Vorsteuereinheit 106 den Vorsteuerparameter (λ2) erzeugen, wie nachfolgend detaillierter diskutiert ist.
  • Wenn das Mengenvorsteuermodul 26 einen Bedarf ermittelt, den Vorsteuerparameter (λ2) zu erzeugen, ruft die Mengenvorsteuereinheit 106 die zweite LUT 201 von der Speichereinheit 100 und die gemessene Qualität der Reduktionsmittellösung 25 ab, d. h. das Lösungsverhältnis, das von dem Reduktionsmittelqualitätssensor 34 bereitgestellt wird. Gemäß einer Ausführungsform kann die Mengenvorsteuereinheit 106 die zweite LUT 201 verwenden, um einen geschätzten Prozentsatz an aktivem Reduktionsmittel (z. B. Harnstoff, NH3, etc.), der in der Reduktionsmittellösung 25 enthalten ist, basierend auf der gemessenen Qualität der Reduktionsmittellösung 25 zu ermitteln. Beispielsweise kann ein Reduktionsmittelqualitätssensor 34 ermitteln, dass die Qualität der Reduktionsmittellösung 25 5% unterhalb einer Nennqualität liegt, was gemäß der zweiten LUT 201 angibt, dass das aktive Reduktionsmittel (z. B. Harnstoff, NH3, etc.) der Reduktionsmittellösung 25 um 15% verdünnt ist.
  • Die Mengenvorsteuereinheit 106 kann dann einen oder mehrere Anpassparameter (A) basierend auf dem Prozentsatz erzeugen, mit dem das aktive Reduktionsmittel (z. B. Harnstoff, NH3, etc.) verdünnt ist. Gemäß zumindest einer Ausführungsform können die Anpassparameter einen Prozentsatz des Verdünnungsprozentsatzes von aktivem Reduktionsmittel (z. B. 15%) darstellen. Beispielsweise kann ein erster Anpassparameter (A1) als 75% des Verdünnungsprozentsatzes von aktivem Reduktionsmittel (z. B. 15%) berechnet werden. Somit kann der erste Anpassparameter (A1) als (0,75 × 0,15), d. h. A1 = 0,1125 berechnet werden. Demgemäß kann ein zweiter Anpassparameter (A2), der den verbleibenden Verdünnungsprozentsatz des aktiven Reduktionsmittels von 25% angibt, als (0,25 × 0,15), d. h. A2 = 0,0375 berechnet werden.
  • Um das verdünnte aktive Reduktionsmittel in der Reduktionsmittellösung 25 zu kompensieren, kann die Mengenvorsteuereinheit 106 den Vorsteuerparameter (λ2) basierend auf dem Anfangssteuerparameter (λ1) und dem ersten Anpassparameter (A1) erzeugen. Gemäß zumindest einer beispielhaften Ausführungsform ist der Vorsteuerparameter (λ2) die Summe des Anfangssteuerparameters (λ1) und des ersten Anpassparameters (A1). Unter Verwendung der Werte, wie oben beschrieben ist, ist beispielsweise der Vorsteuerparameter (λ2) = (1 + 0,1125), d. h. A1 = 1,1125. Diesbezüglich stellt der Vorsteuerparameter (λ2) den Betrieb des Steuermoduls 26 ein, um 111,25% der Reduktionsmittellösung 25 während des nächsten Einspritzereignisses im Gegensatz zu 100% der Reduktionsmittellösung einzuspritzen, die vorher von dem anfänglichen Steuerparameter festgelegt wurde (d. h. λ1 = 1,0). Somit kann die erhöhte Menge an eingespritzter Reduktionsmittellösung 25, die von dem Vorsteuerparameter festgesetzt ist (d. h. λ2 = 1,1125) das verdünnte aktive Reduktionsmittel (z. B. Harnstoff, NH3, etc.) kompensieren.
  • Nach dem Einspritzen der Reduktionsmittellösung 25 gemäß dem Vorsteuerparameter (λ2) kann die Mengenvorsteuereinheit 106 einen aktualisierten ΔNOX-Wert mit einem Schwellenwert vergleichen. Wenn der ΔNOX-Wert den Schwellenwert erfüllt, kann die Mengenvorsteuereinheit 106 den Vorsteuerparameter (λ2) in dem Speicher speichern, und die Reduktionsmittellösung 25 kann gemäß dem gespeicherten Vorsteuerparameter (λ2) während nachfolgender Einspritzereignisse eingespritzt werden. Wenn jedoch der ΔNOX-Wert den Schwellenwert nicht erfüllt, kann die Mengenvorsteuereinheit 106 den Vorsteuerparameter (λ2) basierend auf dem zweiten Anpassparameter (A2) aktualisieren. Beispielsweise kann die Mengenvorsteuereinheit 106 den zweiten Anpassfaktor (d. h. A2 = 0,0375) zu dem Vorsteuerparameter (d. h. λ2, = 1,1125) addieren, um den aktualisierten Vorsteuerparameter (d. h. λ3 = 1,15) zu erzeugen. Somit wird der anfängliche Steuerparameter (λ1 = 1,0) schließlich um 15% erhöht, um die Verdünnung des aktiven Reduktionsmittels von 15% der Reduktionsmittellösung 25 zu kompensieren. Die Mengenvorsteuereinheit 106 kann eine Aktualisierung der Vorsteuerparameter nach Bedarf fortsetzen, um die unzufriedenstellende Qualität (d. h. das verdünnte aktive Reduktionsmittel) der Reduktionsmittellösung 25 zu kompensieren. Gemäß zumindest einer Ausführungsform kann die Mengenvorsteuereinheit 106 ein Reduktionsmittellösungsalarmsignal erzeugen, wenn die Anzahl unzufriedenstellender ΔNOX-Werte, die nach einer Aktualisierung des Vorsteuerparameters auftreten, einen Schwellenwert überschreiten. Das Alarmsignal kann umfassen, ist jedoch nicht darauf beschränkt, einen Ton, ein Licht oder ein Anzeigesymbol).
  • Bezug nehmend auf 3 ist ein Verfahren zum Steuern einer Menge an eingespritzte Reduktionsmittellösung basierend auf einer Qualität der Reduktionsmittellösung, die von einem Qualitätssensor eines Abgasbehandlungssystems ermittelt ist, gemäß einer beispielhaften Ausführungsform gezeigt. Das Verfahren beginnt bei Betriebsschritt 300, und bei Betriebsschritt 302 wird eine Ermittlung ausgeführt, ob eine oder mehrere Eintrittsbedingungen erfüllt sind. Wenn die Eintrittsbedingungen nicht erfüllt sind, fährt das Verfahren mit einer Überwachung der Eintrittsbedingungen fort. Wenn eine oder mehrere Eintrittsbedingungen erfüllt sind, fährt das Verfahren mit Betriebsschritt 304 fort. Die eine oder mehreren Eintrittsbedingungen können eine Änderung des Niveaus an Reduktionsmittellösung, die in der Reduktionsmittellieferquelle gespeichert ist, ein Motorabschaltereignis, eine Fahrleistung, seit die Reduktionsmittellieferquelle wieder aufgefüllt worden ist, sowie eine anfängliche Qualität der Reduktionsmittellösung, die in der Reduktionsmittellieferquelle gespeichert ist, umfassen.
  • Bei Betriebsschritt 304 wird ein Wert eines anfänglichen Steuerparameters (λ1) ermittelt. Bei Betriebsschritt 306 wird eine Qualität der Reduktionsmittellösung ermittelt. Die Qualität kann beispielsweise auf einem Lösungsverhältnis einer Reduktionsmittellösung basieren. Die Reduktionsmittellösung kann ein erstes Lösungsverhältnis aufweisen, das beispielsweise 32,5% eines aktiven Reduktionsmittels und 67,5% H2O enthält, was angibt, dass die Reduktionsmittellösung eine ”Nennqualität” besitzt. Die Reduktionsmittellösung kann beispielsweise ein anderes Lösungsverhältnis von 27,5% aktivem Reduktionsmittel und 72,5% H2O aufweisen, was angibt, dass die Reduktionsmittellösung eine ”reduzierte Qualität” mit einem verdünnten aktiven Reduktionsmittel besitzt.
  • Bei Betriebsschritt 308 wird ein gemessener NOx-Umwandlungswert ermittelt und bei Betriebsschritt 310 wird ein modellierter NOx-Umwandlungswert ermittelt. Der gemesgemessene NOx-Umwandlungswert kann von einem oder mehreren NOx-Senso ren ermittelt werden. Der modellierte NOx-Umwandlungswert kann gemäß einem NOx-Umwandlungsmodell als eine Funktion eines oder mehrerer Parameter (P1, P2, P3, PN) ermittelt werden. Die Parameter (P1, P2, P3, PN) können von einem oder mehreren Sensoren gemessen und/oder durch ein elektronisches Steuermodul berechnet werden. Bei Betriebsschritt 312 wird eine NOx-Umwandlungsdifferenz (ΔNOX) basierend auf dem gemessenen NOx-Umwandlungswert und dem modellierten NOx-Umwandlungswert ermittelt.
  • Bei Betriebsschritt 314 wird der Reduktionsmittelqualitätssensorausgang basierend auf der NOx-Umwandlungsdifferenz (ΔNOX) und einem Schwellenwert bewertet. Die Bewertung des Reduktionsmittelqualitätssensorausgangs kann dazu verwendet werden, einen Betrieb des Reduktionsmittelqualitätssensors zu bewerten. Beispielsweise kann ein ΔNOX-Schwellenwert von –0,06 (z. B. –6%) eines erwarteten ΔNOX-Umwandlungswerts ermittelt werden, wenn das Lösungsverhältnis, das von dem Reduktionsmittelqualitätssensor gemessen wird, 32,5% eines aktiven Reduktionsmittels und 67,5% H2O ist. Jedoch kann ein ΔNOX-Schwellenwert von –0,15 (z. B. –15%) eines erwarteten ΔNOX-Umwandlungswertes ermittelt werden, wenn das Lösungsverhältnis, das von dem Reduktionsmittelqualitätssensor gemessen wird, 27,5% eines aktiven Reduktionsmittels und 83,75% H2O ist. Der ΔNOX-Schwellenwert und der entsprechende erwartete ΔNOX-Umwandlungswert können in einer ersten LUT organisiert sein, die in einer Speichereinheit gespeichert ist, wie detaillierter oben beschrieben ist. Bei Betriebsschritt 316 wird der Reduktionsmittelqualitätssensorausgang basierend auf einem Vergleich zwischen dem ΔNOX und dem ermittelten ΔNOX-Schwellenwert bewertet. Abhängig von der Regenerationsmittelqualität, die von dem Reduktionsmittelqualitätssensor ermittelt ist, kann der Vergleich mit dem ΔNOX-Schwellenwert verschieden sein. Beispielsweise kann in dem Fall einer Reduktionsmittellösung, die eine Nennqualität (z. B. 32,5% Harnstoff und 67,5% H2O) aufweist, ein mangelhafter Reduktionsmittelqualitätssensor ermittelt werden, wenn ΔNOX kleiner als der ΔNOX-Schwellenwert ist. In einem anderen Fall einer Reduktionsmittellösung, die eine unzufriedenstellende Qualität (z. B. 5% Harnstoff und 95% H2O) besitzt, kann ein unzufriedenstellender Reduktionsmittelqualitätssensor ermittelt werden, wenn die ΔNOX den ΔNOX-Schwellenwert überschreitet. Wenn der ΔNOX den ΔNOX-Schwellenwert erfüllt, wird der Reduktionsmittelqualitätssensor als ausreichend ermittelt. Bei Betriebsschritt 318 wird die Reduktionsmittellösung gemäß dem anfänglichen Steuerparameter (λ1) eingespritzt, und das Verfahren endet bei Betriebsschritt 320.
  • Wenn jedoch der ΔNOX den ΔNOX-Schwellenwert nicht erfüllt, wird der Reduktionsmittelqualitätssensor bei Betriebsschritt 316 als unzufriedenstellend ermittelt, und es wird ein Anpassparameter (A) bei Betriebsschritt 322 ermittelt. Bei Betriebsschritt 324 wird ein Vorsteuerparameter (λ2) basierend auf dem Anfangssteuerparameter (λ1) und dem Anpassparameter (A) erzeugt. Die Reduktionsmittellösung wird gemäß dem Vorsteuerparameter (λ2) bei Betriebsschritt 326 eingespritzt.
  • Bei Betriebsschritt 328 wird der ΔNOX wieder mit dem ΔNOX-Schwellenwert verglichen, um zu ermitteln, ob der Vorsteuerparameter (λ2) in Bezug auf eine mangelhafte Qualität der Reduktionsmittellösung ausreichend kompensiert worden ist. Wenn der ΔNOX den ΔNOX-Schwellenwert erfüllt, wird der Vorsteuerparameter (λ2) bei Betriebsschritt 330 in dem Speicher gespeichert, und das Verfahren endet bei Betriebsschritt 320.
  • Wenn jedoch der ΔNOX den ΔNOX-Schwellenwert bei Betriebsschritt 328 nicht erfüllt, wird ein Flag bei Betriebsschritt 332 gesetzt. Eine Anzahl von Gesamt-Flags wird bei Betriebsschritt 334 mit einem Schwellenbereich verglichen. Wenn die Anzahl von Gesamtflags bei Betriebsschritt 334 unterhalb eines Schwellenwertes liegt, kehrt das Verfahren zu Betriebsschritt 322 zurück, und das Verfahren setzt eine Erzeugung eines aktualisierten Vorsteuerparameters fort, um die unzufriedenstellende Qualität der Reduktionsmittellösung, d. h. das verdünnte aktive Reduktionsmittel zu kompensieren. Wenn jedoch die Anzahl von Flags gleich dem Schwellenwert ist oder diesen überschreitet, wird bei Betriebsschritt 336 ein Alarm, der eine schlechte Reduktionsmittelqualität angibt, erzeugt, und das Verfahren endet bei Betriebsschritt 320.
  • Bezug nehmend auf 4 ist ein Verfahren zur Steuerung einer Menge an eingespritzter Reduktionsmittellösung basierend auf einer Qualität der Reduktionsmittellösung, die von einem Qualitätssensor eines Abgasbehandlungssystems ermittelt ist, gemäß einer anderen beispielhaften Ausführungsform gezeigt. Das Verfahren beginnt bei Betriebsschritt 400, und bei Betriebsschritt 402 wird eine Ermittlung ausgeführt, ob eine oder mehrere Eintrittsbedingungen erfüllt sind. Wenn die Eintrittsbedingungen nicht erfüllt sind, setzt das Verfahren eine Überwachung der Eintrittsbedingungen fort. Wenn eine oder mehrere Eintrittsbedingungen erfüllt sind, fährt das Verfahren mit Betriebsschritt 404 fort. Die eine oder die mehreren Eintrittsbedingungen können eine Änderung des Niveaus von Reduktionsmittellösung, die in der Reduktionsmittellieferquelle gespeichert ist, ein Motorabschaltereignis, eine Fahrleistung, seit die Reduktionsmittellieferquelle wieder aufgefüllt worden ist, sowie eine Anfangsqualität der Reduktionsmittellösung, die in der Reduktionsmittellieferquelle gespeichert ist, umfassen. Bei Betriebsschritt 404 wird ein Wert eines anfänglichen Steuerparameters (λ1) ermittelt. Bei Betriebsschritt 406 wird eine Qualität der Reduktionsmittellösung ermittelt. Die Qualität der Reduktionsmittellösung kann beispielsweise gemäß einer Messung ermittelt werden, die von einem Reduktionsmittelqualitätssensor ausgeführt wird. Die Qualität der Reduktionsmittellösung kann auf einem Lösungsverhältnis basieren, das einen Prozentsatz von aktivem Reduktionsmittel (z. B. Harnstoff, NH3, etc.), das in der Reduktionsmittellösung enthalten ist, angibt.
  • Bei Betriebsschritt 408 wird die Qualität der Reduktionsmittellösung mit einer Qualitätsschwelle verglichen. Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform wird der Prozentsatz des gemessenen aktiven Reduktionsmittels in der Reduktionsmittellösung mit einem Schwellenwert verglichen. Wenn die Qualität der Reduktionsmittellösung bei Betriebsschritt 408 die Qualitätsschwelle erfüllt, wird die Menge an Reduktionsmittellösung, die in das Abgas einzuführen ist, gemäß dem anfänglichen Steuerparameter (λ1) bei Betriebsschritt 410 gesetzt, und das Verfahren endet bei Betriebsschritt 412. Wenn jedoch die Qualität der Reduktionsmittellösung bei Betriebsschritt 408 die Qualitätsschwelle nicht erfüllt, wird bei Betriebsschritt 414 ein Anpassparameter erzeugt. Gemäß zumindest einer Ausführungsform basiert der Anpassparameter auf einem Prozentsatz, bei dem das aktive Reduktionsmittel verdünnt wird. Der anfängliche Steuerparameter (λ1) wird gemäß dem Anpassparameter modifiziert, so dass ein Vorsteuerparameter (λ2) bei Betriebsschritt 416 erzeugt wird. Bei Betriebsschritt 418 wird die Menge der Reduktionsmittellösung, die in das Abgas einzuführen ist, gemäß dem Vorsteuerparameter (λ2) gesetzt, und das Verfahren endet bei Betriebsschritt 412.
  • Wie oben detailliert beschrieben ist, sehen verschiedene beispielhafte Ausführungsformen ein Abgasbehandlungssystem vor, das ein SCR-Anpasssystem aufweist, das dynamisch eine Menge an Reduktionsmittellösung, die in ein Abgas eingeführt wird, basierend auf der Qualität einer Reduktionsmittellösung einstellt. Gemäß zumindest einem Merkmal weist das Abgasbehandlungssystem ein Bewertungssystem für einen Reduktionsmittelqualitätssensor auf, das die Qualität des Sensors bewertet und die Menge an Reduktionsmittellösung, die in das Abgas eingeführt wird, dynamisch steuert, um Messfehler, die in der Reduktionsmittelqualitätsmessung enthalten sind, zu kompensieren. Zusätzlich kann die Menge an Reduktionsmittellösung in Ansprechen auf eine Qualität der Reduktionsmittellösung, die bei dem Zündungseinschaltereignis ermittelt ist, gesteuert werden. Diesbezüglich können Maßnahmen zur Kompensation einer unzufriedenstellenden Qualität der Reduktionsmittellösung schneller ausgeführt werden, wodurch ein Niveau von NOx-Emissionen, die in die Atmosphäre eingeführt werden, schnell reduziert wird.
  • Wie hier verwendet ist, betrifft der Begriff Modul ein Hardwaremodul, einschließlich einer anwendungsspezifischen integrierten Schaltung (ASIC), einer elektronischen Schaltung, einem Prozessor (gemeinsam genutzt, dediziert oder Gruppe) und Speicher, der ein oder mehrere Software- oder Firmwareprogramme ausführt, einer kombinatorischen Logikschaltung und/oder anderer geeigneter Komponenten, die die beschriebene Funktionalität bereitstellen.
  • Während die Erfindung in Bezug auf beispielhafte Ausführungsformen beschrieben worden ist, sei dem Fachmann angemerkt, dass verschiedene Änderungen durchgeführt und Äquivalente gegen Elemente davon ersetzt werden können, ohne von dem Schutzumfang der Erfindung abzuweichen. Zusätzlich können viele Modifikationen durchgeführt werden, um eine bestimmte Situation oder ein bestimmtes Material an die Lehren der Erfindung anzupassen, ohne von dem wesentlichen Schutzumfang davon 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 (10)

  1. Abgasbehandlungssystem für ein Fahrzeug, das einen Verbrennungsmotor aufweist, umfassend: ein Reduktionsmittelliefersystem, das derart konfiguriert ist, eine Reduktionsmittellösung an ein Abgas, das durch das Abgasbehandlungssystem strömt, einzuführen, wobei eine Menge der Reduktionsmittellösung basierend auf einem anfänglichen Steuerparameter eingespritzt wird; eine Vorrichtung für selektive katalytische Reduktion, die zur chemischen Reaktion mit der Reduktionsmittellösung konfiguriert ist, um eine NOx-Umwandlung zu bewirken, die ein Niveau von NOx in dem Abgas reduziert; einen Reduktionsmittelqualitätssensor, der derart konfiguriert ist, ein elektrisches Signal, das eine Qualität der Reduktionsmittellösung angibt, zu erzeugen; und ein Reduktionsmittelmengensteuermodul, das derart konfiguriert ist, einen Vorsteuerparameter zu erzeugen, der den anfänglichen Steuerparameter basierend auf der Qualität der Reduktionsmittellösung modifiziert.
  2. Abgasbehandlungssystem nach Anspruch 1, wobei das Reduktionsmittelmengensteuermodul einen Prozentsatz von verdünntem aktivem Reduktionsmittel, das in der Reduktionsmittellösung enthalten ist, ermittelt und basierend auf dem Prozentsatz des verdünnten aktiven Reduktionsmittels einen Anpassparameter erzeugt.
  3. Abgasbehandlungssystem nach Anspruch 2, wobei der Vorsteuerparameter eine Summe des anfänglichen Steuerparameters und des Anpassparameters ist.
  4. Abgasbehandlungssystem nach Anspruch 3, wobei das Abgasbehandlungssystem ferner ein Bewertungsdiagnosesteuermodul umfasst, das derart konfiguriert ist, den Reduktionsmittelqualitätssensor basierend auf einem Vergleich zwischen der Qualität der Reduktionsmittellösung und der NOx-Umwandlung zu bewerten.
  5. Abgasbehandlungssystem nach Anspruch 4, wobei das Bewertungsdiagnosesteuermodul eine NOx-Umwandlungseffizienz der selektiven Katalysatorvorrichtung basierend auf der NOx-Umwandlung ermittelt und eine NOx-Umwandlungsdifferenz basierend auf der NOx-Umwandlungseffizienz ermittelt.
  6. Abgasbehandlungssystem nach Anspruch 5, wobei die NOx-Umwandlungseffizienz auf einer gemessenen NOx-Umwandlung und einer modellierten NOx-Umwandlung basiert.
  7. Elektronisches Steuermodul, das derart konfiguriert ist, eine Menge an Reduktionsmittellösung, die in das Abgas eingeführt wird, das von einem Verbrennungsmotor erzeugt wird, zu steuern, umfassend: eine Speichereinheit, die derart konfiguriert ist, eine Nachschlagetabelle zu speichern, die einen ΔNOX-Umwandlungswert mit einem geschätzten Prozentsatz an aktivem Reduktionsmittel, das in der Reduktionsmittellösung enthalten ist, in Bezug bringt; und eine Mengenvorsteuereinheit, die derart konfiguriert ist, einen anfänglichen Steuerparameter zu empfangen, der die Menge an Reduktionsmittellösung, die in das Abgas eingespritzt wird, festsetzt, um eine verdünnte Menge an aktivem Reduktionsmittel, das in der Reduktionsmittellösung enthalten ist, basierend auf einem Vergleich zwischen dem ΔNOX-Umwandlungswert und der Nachschlagetabelle zu ermitteln und einen Vorsteuerparameter zu erzeugen, der den anfänglichen Steuerparameter basierend auf der verdünnten Menge eines aktiven Reduktionsmittels modifiziert.
  8. Elektronisches Steuermodul nach Anspruch 7, wobei die Mengenvorsteuereinheit einen Prozentsatz aus verdünntem aktiven Reduktionsmittel, das in der Reduktionsmittellösung enthalten ist, ermittelt und einen Anpassparameter basierend auf dem Prozentsatz des verdünnten aktiven Reduktionsmittels erzeugt.
  9. Verfahren zum Steuern einer Menge an Reduktionsmittellösung, die in ein Abgas eingeführt wird, das von einem Verbrennungsmotor erzeugt wird, wobei das Verfahren umfasst: Einführen einer Reduktionsmittellösung in ein Abgas gemäß einem anfänglichen Steuerparameter; Bewirken einer NOx-Umwandlung, die ein Niveau von NOx in dem Abgas in Ansprechen auf die Reduktionsmittellösung reduziert; Ermitteln einer Qualität der Reduktionsmittellösung; und Erzeugen eines Vorsteuerparameters, der den anfänglichen Steuerparameter basierend auf der Qualität der Reduktionsmittellösung modifiziert.
  10. Verfahren nach Anspruch 9, ferner umfassend: Ermitteln eines Prozentsatzes an verdünntem aktiven Reduktionsmittel, das in der Reduktionsmittellösung enthalten ist; und Erzeugen eines Anpassparameters basierend auf dem Prozentsatz von verdünntem aktivem Reduktionsmittel, wobei der Vorsteuerparameter eine Summe des anfänglichen Steuerparameters und des Anpassparameters ist.
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