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Technisches Gebiet
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Die vorliegende Offenbarung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Fahrzeugs und bezieht sich insbesondere, wenn auch nicht ausschließlich, auf ein Verfahren zum Betreiben eines Fahrzeugs, das einen passiven NOx-Adsorber (PNA – Passive NOx Adsorber) umfasst.
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Hintergrund
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Kraftfahrzeuge sind oftmals mit Abgasnachbehandlungsvorrichtungen, wie zum Beispiel Dieselpartikelfiltern (DPFs), SCR-Vorrichtungen (SCR – Selective Catalytic Reduction / selektive katalytische Reduktion), Stickoxidspeicherkatalysatoren (LNTs – LNT – Lean NOx Traps) und/oder passiven NOx-Adsorbern (PNAs), ausgestattet. Diese Vorrichtungen entfernen Verunreinigungen aus den Abgasen durch Einfangen, Oxidieren oder Reduzieren der Verunreinigungsspezies. Es können Kombinationen solcher Vorrichtungen implementiert werden, um die beste Abgasreinigung über verschiedenste Betriebsbedingungen zu gewährleisten.
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Abgasnachbehandlungsvorrichtungen können periodisch regeneriert werden, um weiter effizient zu arbeiten. Die Regeneration von Abgasnachbehandlungsvorrichtungen ist in Bezug auf Kraftstoffverbrauch mit einem Nachteil verbunden und/oder kann während der Regeneration zu einer Vermehrung der Emmissionen führen. Somit kann es wünschenswert sein, Nachbehandlungsvorrichtungen nur, wenn zum Aufrechterhalten ihrer Leistung nötig, zu regenerieren.
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Einige Nachbehandlungsvorrichtungen, wie zum Beispiel PNAs, können periodisch oder im Anschluss an Ereignisse, die bekanntermaßen eine signifikante Beeinträchtigung verursachen, wie zum Beispiel die Regeneration eines DPF oder ein Entschwefelungsereignis eines LNT in der gleichen Abgasleitung wie der PNA, regeneriert werden. Die Nachbehandlungsvorrichtungen können jedoch auch unter anderen Fahrbedingungen beeinträchtigt werden und können daher so lange ineffizient arbeiten, bis ein Regenerationsereignis ausgelöst wird.
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Darstellung der Erfindung
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Gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Offenbarung wird ein Verfahren zum Betreiben eines Kraftfahrzeugs bereitgestellt, wobei das Kraftfahrzeug eine Kraftmaschine und eine Abgasnachbehandlungsvorrichtung in einer Abgasleitung der Kraftmaschine umfasst, wobei die Abgasnachbehandlungsvorrichtung einen passiven NOx-Adsorber (PNA) umfasst, der dazu konfiguriert ist:
bei oder unter einer ersten Temperatur Stickoxide aus Abgasen einzufangen und bei oder über einer zweiten Temperatur Stickoxide in die Abgase abzugeben; und
Kohlenwasserstoff und/oder Kohlenmonoxid mit einem Katalysator zu oxidieren. Das Verfahren umfasst: Überwachen eines Luft-Kraftstoff-Äquivalenzverhältnisses der Kraftmaschine, zum Beispiel eines Lambda-Werts von Abgasen aus der Kraftmaschine, Bestimmen eines Alterungsparameters der Abgasnachbehandlungsvorrichtung durch Integrieren des Luft-Kraftstoff-Äquivalenzverhältnisses der Kraftmaschine bezüglich Zeit, Bestimmen, ob die Abgasnachbehandlungsvorrichtung regeneriert werden sollte, basierend auf dem Alterungsparameter, und Regenerieren der Abgasnachbehandlungsvorrichtung.
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In dieser Beschreibung soll passiver NOx-Adsorber (PNA) irgendeine zur Installation in eine Abgasleitung eines Fahrzeugs, wie zum Beispiel eines Kraftfahrzeugs, konfigurierte Vorrichtung bedeuten, die dazu konfiguriert ist: bei oder unter einer ersten Temperatur Stickoxide aus den Abgasen einzufangen und bei oder über einer zweiten Temperatur Stickoxide in die Abgase abzugeben; und Kohlenwasserstoff und/oder Kohlenmonoxid mit einem Katalysator zu oxidieren. Solch eine Vorrichtung kann als passiver NOx-Adsorber oder Stickoxidspeicherkatalysator-Lite (LNT-Lite) bekannt sein.
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Das Verfahren kann ferner Überwachen der Temperatur von Abgasen aus der Kraftmaschine umfassen, und der Alterungsparameter der Abgasnachbehandlungsvorrichtung kann durch Integrieren einer Funktion der Temperatur und des Luft-Kraftstoff-Äquivalenzverhältnisses bezüglich Zeit bestimmt werden.
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Ferner kann das Verfahren Überwachen der Betriebszeit und/oder des Kraftstoffverbrauchs der Kraftmaschine umfassen, und der Alterungsparameter der Abgasnachbehandlungsvorrichtung kann zumindest teilweise aus der/dem überwachten Betriebszeit und/oder Kraftstoffverbrauch bestimmt werden.
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Ferner kann das Verfahren Bestimmen einer Ansprechtemperatur des Katalysators basierend auf dem Alterungsparameter umfassen. Das Bestimmen, ob die Abgasnachbehandlungsvorrichtung regeneriert werden sollte, kann durch Vergleichen der Ansprechtemperatur mit einem Schwellenwert durchgeführt werden. Die Abgasnachbehandlungsvorrichtung kann durch Betreiben der Kraftmaschine unter Bedingungen einer fetten Verbrennung regeneriert werden. Die Regeneration der Abgasnachbehandlungsvorrichtung kann während eines Beschleunigungsereignisses des Fahrzeugs durchgeführt werden.
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Das Verfahren kann ferner Bestimmen der Auswirkung der Regeneration der Abgasnachbehandlungsvorrichtung auf den Alterungsparameter umfassen. Die Auswirkung der Regeneration der Abgasnachbehandlungsvorrichtung auf den Alterungsparameter kann durch Überwachen des Luft-Kraftstoff-Äquivalenzverhältnisses der Kraftmaschine während der Regeneration und Integrieren des Luft-Kraftstoff-Äquivalenzverhältnisses der Kraftmaschine bezüglich Zeit bestimmt werden.
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Zusätzlich oder als Alternative dazu kann die Auswirkung der Regeneration der Abgasnachbehandlungsvorrichtung auf den Alterungsparameter durch Überwachen der Temperatur von Abgasen aus der Kraftmaschine und des Luft-Kraftstoff-Äquivalenzverhältnisses der Kraftmaschine während der Regeneration und Integrieren einer Funktion der Temperatur und des Luft-Kraftstoff-Äquivalenzverhältnisses bezüglich Zeit bestimmt werden.
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Der Alterungsparameter kann mit einer antizipierten Oxidation des Katalysators der Abgasnachbehandlungsvorrichtung in Beziehung stehen. Der Katalysator kann ein Platingruppenmetall umfassen.
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Das Fahrzeug kann ferner eine Vorrichtung zur selektiven katalytischen Reduktion (SCR-Vorrichtung) umfassen, und das Verfahren kann ferner Konfigurieren der SCR-Vorrichtung zum Reduzieren der durch den PNA bei oder über der zweiten Temperatur abgegebenen Stickoxide umfassen. Zusätzlich oder als Alternative dazu kann das Verfahren Einstellen der in die SCR-Vorrichtung eingeleiteten Reduktionsmittelmenge gemäß dem Alterungsparameter des PNA umfassen.
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Ferner kann das Fahrzeug ein Abgasrückführungssystem (AGR-System) umfassen, und das Verfahren kann ferner Einstellen der durch das AGR-System zurückgeführten Abgasmenge gemäß dem Alterungsparameter des PNA umfassen. Zusätzlich oder als Alternative dazu kann das Verfahren ferner Einstellen der durch das AGR-System zurückgeführten Abgasmenge zum Reduzieren der Temperatur der während der Regeneration des PNA in den PNA eintretenden Abgase umfassen.
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Gemäß einem anderen Aspekt der vorliegenden Offenbarung wird eine Steuerung bereitgestellt, die zum Durchführen des Verfahrens gemäß einem zuvor erwähnten Aspekt der Offenbarung konfiguriert ist.
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Gemäß einem anderen Aspekt der vorliegenden Offenbarung wird eine Software bereitgestellt, die bei Ausführung durch eine Rechenvorrichtung bewirkt, dass die Rechenvorrichtung das Verfahren gemäß dem zuvor erwähnten Aspekt der Offenbarung durchführt.
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Gemäß einem anderen Aspekt der vorliegenden Offenbarung wird ein Kraftfahrzeug bereitgestellt, das eine Kraftmaschine, eine Abgasnachbehandlungsvorrichtung in einer Abgasleitung der Kraftmaschine, wobei die Abgasnachbehandlungsvorrichtung einen PNA umfasst, der dazu konfiguriert ist: bei oder unter einer ersten Temperatur Stickoxide aus den Abgasen einzufangen und bei oder über einer zweiten Temperatur Stickoxide in die Abgase abzugeben; und
Kohlenwasserstoffe und/oder Kohlenmonoxid mit einem Katalysator zu oxidieren; und eine Steuerung, die dazu konfiguriert ist, das Verfahren gemäß einem zuvor erwähnten Aspekt der vorliegenden Offenbarung durchzuführen, umfasst.
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Zur Vermeidung eines unnötigen Doppelaufwands und von Textwiederholung in der Beschreibung werden bestimmte Merkmale in Bezug auf lediglich einen oder mehrere Aspekte oder Ausführungsformen der Erfindung beschrieben. Es versteht sich jedoch, dass in Bezug auf irgendeinen Aspekt oder irgendeine Ausführungsform der Erfindung beschriebene Merkmale auch bei irgendeinem anderen Aspekt oder irgendeiner anderen Ausführungsform der Erfindung Verwendung finden können, sofern dies technisch möglich ist.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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Für ein besseres Verständnis der vorliegenden Offenbarung und zur Veranschaulichung ihrer möglichen Implementierung wird nun beispielhaft auf die beiliegenden Zeichnungen Bezug genommen; darin zeigen:
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1 eine schematische Ansicht des Stroms von Luft und Abgasen durch ein zuvor vorgeschlagenes Kraftmaschinensystem und Abgasnachbehandlungssystem;
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2 ein Verfahren zum Betreiben eines Fahrzeugs gemäß der vorliegenden Offenbarung; und
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3 eine schematische Ansicht einer Steuerung, die zum Betreiben eines Fahrzeugs gemäß der vorliegenden Offenbarung konfiguriert ist.
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Detaillierte Beschreibung
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Auf 1 bezugnehmend, kann ein Fahrzeug 1 eine Kraftmaschine 2, einen Lufteinlass 4, ein Abgasrückführungssystem (AGR-System) 6 und ein Auslasssystem 8 umfassen. Die Kraftmaschine 2 kann eine Dieselkraftmaschine umfassen, jedoch kommt gleichermaßen in Betracht, dass die vorliegende Offenbarung auch auf irgendeine andere Art von Fahrzeugkraftmaschine, wie zum Beispiel eine Benzinkraftmaschine, angewandt werden könnte. Zusätzlich oder als Alternative dazu kann die Kraftmaschine selbstansaugend sein oder einen Turbolader und/oder einen Auflader umfassen und/oder mit irgendeiner anderen Form von verbesserter Ansaugung versehen sein. Das Fahrzeug kann einen zusätzlichen Motor, wie zum Beispiel einen Elektromotor, umfassen, und die Kraftmaschine 2 kann Teil eines Hybridantriebssystems sein.
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Wie in 1 dargestellt, kann die Kraftmaschine 2 einen Einlasskrümmer 2a und einen Auslasskrümmer 2b umfassen. Der Einlasskrümmer 2a kann mit Einlassluft vom Einlass 4 versorgt werden, die über den Einlasskrümmer 2a in die Kraftmaschine 2 gezogen werden kann. Die Einlassluft kann in der Kraftmaschine 2 mit Kraftstoff vermischt und verbrannt werden, um Leistung zum Antrieb des Fahrzeugs bereitzustellen sowie irgendwelche Zusatzsysteme, wie zum Beispiel elektrische Systeme, die am Fahrzeug vorgesehen sind, anzutreiben. Die Verbrennung des Kraftstoffs und der Einlassluft erzeugt Abgase, die Wasserdampf, Kohlendioxid (CO2), Kohlenmonoxid (CO), Stickoxide (NOx) und andere Gase enthalten, die über den Auslasskrümmer 2b abgeführt werden können.
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Wie in 1 dargestellt, umfasst das AGR-System 6 ein Hochdruck-AGR-System. Zusätzlich oder als Alternative dazu kann das AGR-System 6 ein Niederdruck-AGR-System umfassen, in dem Abgase nach dem Expandieren durch die Turbine eines Turboladers zurückgeführt werden können. Als Alternative dazu enthält das Fahrzeug möglicherweise kein AGR-System. Das AGR-System 6 gestattet, dass ein Teil der Abgase zu dem Einlass der Kraftmaschine 2 zurückgeführt wird. Das Ersetzen eines Teils der sauerstoffreichen Luft mit verbrannten Abgasen reduziert den Anteil des Inhalts jedes Zylinders, der für die Verbrennung zur Verfügung steht. Dies führt zu einer verminderten Wärmeabgabe und niedrigeren Zylinderspitzentemperatur und reduziert dadurch die Bildung von NOx.
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Abgase, die nicht über das AGR-System 6 zurückgeführt werden, können in das Auslasssystem 8 eintreten. Wie in 1 gezeigt, kann das Auslasssystem 8 eine oder mehrere Abgasnachbehandlungsvorrichtungen, wie zum Beispiel einen passiven NOx-Adsorber (PNA) 10, umfassen. Das Auslasssystem 8 kann ferner eine Vorrichtung 12 zur selektiven katalytischen Reduktion (SCR-Vorrichtung) umfassen. Die Abgasnachbehandlungsvorrichtungen können stromaufwärts eines Abgasauslasses 14 vorgesehen sein. Die SCR-Vorrichtung 12 kann, wie unten beschrieben, aktiv gesteuert werden oder kann eine passive SCR-Vorrichtung sein. Zusätzlich oder als Alternative dazu kann das Abgasnachbehandlungssystem einen Dieselpartikelfilter (DPF), einen Stickoxidspeicherkatalysator (LNT), einen Dieseloxidationskatalysator (DOC) und/oder jegliche andere Abgasnachbehandlungsvorrichtung umfassen. Zusätzlich oder als Alternative dazu kann das Auslasssystem eine kombinierte Nachbehandlungsvorrichtung, wie zum Beispiel eine kombinierte SCR/DPF-Vorrichtung, umfassen. Die Abgasnachbehandlungssysteme können in irgendeiner Reihenfolge im Auslasssystem vorgesehen sein.
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Das Fahrzeug 1 kann ferner Abgasauslasssensoren 16 und/oder Kraftmaschinensensoren 18 umfassen. Die Sensoren können einen oder mehrere Temperatursensoren und/oder einen oder mehrere Lambdasensoren umfassen. Die Lambdasensoren können Schmalband- oder Breitbandlambdasonden umfassen. Zusätzlich oder als Alternative dazu können die Lambdasensoren jeglichen anderen Sensor umfassen, der in der Lage ist, die in den Abgasen vorhandene Sauerstoffmenge zu messen und/oder das Luft-Kraftstoff-Verhältnis und/oder das Luft-Kraftstoff-Äquivalenzverhältnis der Verbrennung in der Kraftmaschine 2 zu bestimmen. Die Kraftmaschinensensoren 18 können stromabwärts des Auslasskrümmers 2b vorgesehen sein. Zusätzlich oder als Alternative dazu können Abgasauslasstemperatur- und/oder Lambdasensoren 16 an oder nahe dem Auslass 14 vorgesehen sein, die dazu konfiguriert sein können, die Temperatur und/oder den Sauerstoffgehalt der Abgase zu messen, sobald sie die Abgasnachbehandlungsvorrichtungen 10, 12 durchströmt haben. Wieder zusätzlich oder als Alternative dazu können Abgastemperatur- und/oder Lambdasensoren (nicht gezeigt) an einer anderen Stelle im Auslasssystem, zum Beispiel zwischen dem PNA 10 und der SCR-Vorrichtung 12, vorgesehen sein.
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Der PNA 10 kann eine mit einem Washcoat versehene Wabenstruktur umfassen, die einen Platingruppenmetall-Katalysator (PGM-Katalysator, PGM – Platinum Group Metal), zum Beispiel einen Platin-, Palladium-, Osmium-, Iridium-, Ruthenium- oder Rhodium-Katalysator, umfassen kann. Wenn der PNA 10 zum Beispiel durch die Abgase auf eine Temperatur erwärmt worden ist, die sich auf oder über einer Ansprechtemperatur des Katalysators befindet, kann der PGM-Katalysator in dem PNA 10 damit beginnen, eine Reaktion zu katalysieren, durch die NOx-Verbindungen von den Abgasen adsorbiert und in dem PNA 10 eingefangen werden können. Die Ansprechtemperatur des Katalysators kann so niedrig sein, dass der PNA 10 NOx aus den Abgasen bei niedrigeren Temperaturen als andere Nachbehandlungsvorrichtungen, die zum Adsorbieren von NOx konfiguriert sind, wie zum Beispiel einem LNT, effektiv zu adsorbieren. Der PNA 10 kann auch damit beginnen, NOx bei niedrigeren Temperaturen, als die SCR-Vorrichtung 12 betrieben werden kann, zu adsorbieren wie unten beschrieben. Der PNA 10 kann dazu konfiguriert sein, die gespeicherten NOx abzugeben, wenn er höhere Betriebstemperaturen erreicht. Im Gegensatz zu einem LNT kann der PNA 10 dazu konfiguriert sein, die Abgabe von gespeicherten NOx zu gestatten, ohne dass der Betrieb der Kraftmaschine speziell eingestellt wird, zum Beispiel durch Einleiten eines Kraftmaschinenmodus mit fetter Verbrennung.
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Neben dem Katalysieren der Adsorption von NOx in dem PNA 10, wenn sich der PGM-Katalysator in dem PNA auf oder über der Ansprechtemperatur befindet, können Oxidationsreaktionen anderer Abgase, wie zum Beispiel CO und/oder unverbrannte Kohlenwasserstoffe (HC), durch den PGM-Katalysator katalysiert werden. Diese Gase können in dem PNA zur Bildung von CO2 und Wasser oxidiert werden.
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In dem in 1 gezeigten Auslasssystem verwendet die SCR-Vorrichtung 12 ein gesteuertes Einspritzen eines Reduktionsmittels, zum Beispiel von einem SCR-Dosiersystem (nicht gezeigt), um NOx-Verbindungen, die in den Abgasen vorhanden sind, durch einen chemischen Reduktionsprozess in Stickstoffgas und Wasser umzuwandeln. In dem in 1 gezeigten Beispiel wird Harnstoff in das Auslasssystem eingespritzt und erfährt eine thermische Zersetzung und Hydrolyse zur Erzeugung von Ammoniak. Das erzeugte Ammoniak kann als das Reduktionsmittel in der SCR-Vorrichtung wirken. Die Dosierung des zugefügten Harnstoffs kann gesteuert werden, um die Effizienz, mit der NOx aus den Abgasen entfernt wird, zu beeinflussen. Zusätzlich oder als Alternative dazu kann ein anderes Reduktionsmittel durch das SCR-Dosiersystem eingeleitet werden. Wieder zusätzlich oder als Alternative dazu kann das Reduktionsmittel durch einen Reformierungsprozess einer anderen stromaufwärts der SCR-Vorrichtung 12 installierten Abgasnachbehandlungsvorrichtung bereitgestellt werden.
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Es kann erforderlich sein, dass sich das Auslasssystem 8 und/oder die SCR-Vorrichtung 12 auf eine geeignete Temperatur erwärmt/erwärmen, bevor sich der Harnstoff thermisch zersetzen kann und die SCR-Vorrichtung effektiv arbeiten kann. Der PNA 10 kann deshalb bei niedrigeren Temperaturen als die SCR-Vorrichtung 12 arbeiten. Die SCR-Vorrichtung 12 kann jedoch weiter bei höheren Temperaturen als jene, bei denen der PNA 10 beginnt, das NOx, das zuvor durch die Vorrichtung eingefangen worden war, wie oben beschrieben, abzugeben, arbeiten. Durch Vorsehen des PNA 10 stromaufwärts der SCR-Vorrichtung 12, wie in dem Auslasssystem 8 von 1 gezeigt, kann das Auslasssystem 8 effektiv arbeiten, um NOx über einen größeren Temperaturbereich als irgendeine der Vorrichtungen individuell in der Lage ist, aus den Abgasen zu entfernen.
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Wie oben beschrieben, können Verunreinigungsspezies, wie zum Beispiel HC und/oder CO, in dem PNA 10 oxidiert werden. Der PGM-Katalysator kann als Katalysator in diesen Oxidationsreaktionen wirken. Während solcher Reaktionen kann der PGM-Katalysator selbst oxidiert werden. Darüber hinaus kann der PGM-Katalysator bei höheren Temperaturen durch oxidierende Spezies in den Abgasen direkt oxidiert werden, zum Beispiel kann der PGM-Katalysator ein Reaktionsmittel in der Oxidationsreaktion sein. Diese Auswirkung kann verstärkt werden, wenn die Kraftmaschine unter Bedingungen einer magereren Verbrennung betrieben wird, die zu höheren Konzentrationen von oxidierenden Spezies innerhalb der Abgase führen können. Eine Oxidation des PGM-Katalysators kann eine Erhöhung der Ansprechtemperatur des Katalysators verursachen, wodurch die Temperatur erhöht werden kann, bei der der PNA beginnt, NOx effizient aus den Abgasen einzufangen, und/oder die Oxidation anderer Verunreinigungsspezies, wie zum Beispiel CO und HC, verursachen. Eine Erhöhung der Ansprechtemperatur des Katalysators kann deshalb zu einer Alterung des PNA 10 führen.
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Zum Reduzieren der Ansprechtemperatur des Katalysators und Verbessern des Wirkungsgrads des PNA 10 kann der PNA regeneriert werden. Es kann ein Modus der Kraftmaschine 2 mit einer fetten Verbrennung vorgegeben werden, um die Konzentration von reduzierenden Spezies, wie zum Beispiel HC und CO, in den Abgasen zu erhöhen. Der oxidierte PGM-Katalysator kann durch die reduzierenden Spezies reduziert werden, wodurch der PNA-Alterungsprozess umgekehrt und die Ansprechtemperatur des PGM-Katalysators reduziert wird. Die Reaktion, in der der oxidierte PGM-Katalysator reduziert wird, kann mit einer höheren Reaktionsrate bezüglich der Oxidationsreaktion des PGM-Katalysators verlaufen, wenn die Betriebstemperatur des PNA reduziert ist, und somit kann der Betrieb der Kraftmaschine und/oder des AGR-Systems dahingehend gesteuert werden, die Temperatur der Abgase zu reduzieren.
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Der Betrieb der Kraftmaschine zur Reduzierung der Ansprechtemperatur des PGM-Katalysators in dem PNA kann periodisch durchgeführt werden, zum Beispiel nach einer bestimmten Kraftmaschinenlaufzeit oder zurückgelegten Strecke oder nachdem eine bestimmte Kraftstoffmenge in der Kraftmaschine 2 verbrannt worden ist. Zusätzlich oder als Alternative dazu kann die Kraftmaschine dahingehend betrieben werden, den PNA im Anschluss an spezielle Ereignisse, die sich bekanntermaßen nachteilig auf die Leistung des PNA auswirken, zum Beispiel nach der Regeneration eines DPF des Auslasssystems oder einem Entschwefelungsereignis eines LNT des Auslasssystems, zu regenerieren. Diese Ereignisse können eine Zeitspanne mit magerem Betrieb der Kraftmaschine 2 bei hoher Temperatur erfordern, der zu einer Oxidation des PGM-Katalysators und somit Alterung des PNA 10 führen kann. Zusätzlich oder als Alternative dazu kann die Alterung des PNA 10 direkt überwacht werden, und die Regeneration des PNA kann basierend auf der Alterung des PNA durchgeführt werden.
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Unter Bezugnahme auf 2 wird ein Verfahren 200 zum Betreiben eines Fahrzeugs gemäß einem Beispiel der vorliegenden Offenbarung gezeigt. Das Verfahren 200 kann einen ersten Schritt 202 umfassen, in dem das Luft-Kraftstoff-Äquivalenzverhältnis, zum Beispiel der Lambda-Wert, der Kraftmaschine überwacht wird. In einem zweiten Schritt 204 kann eine von dem Luft-Kraftstoff-Äquivalenzverhältnis abhängige Funktion bezüglich Zeit integriert werden, um einen Alterungsparameter einer Abgasnachbehandlungsvorrichtung, zum Beispiel des PNA 10, zu bestimmen. In einem dritten Schritt 206 kann basierend auf dem Alterungsparameter bestimmt werden, ob die Abgasnachbehandlungsvorrichtung regeneriert werden sollte. In einem vierten Schritt 208 kann die Abgasnachbehandlungsvorrichtung regeneriert werden.
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Neben dem Überwachen des Luft-Kraftstoff-Äquivalenzverhältnisses in dem ersten Schritt 202 kann auch die Temperatur der Abgase aus der Kraftmaschine überwacht werden. Wenn die Temperatur der Abgase in dem ersten Schritt überwacht wird, kann die Funktion, die in dem zweiten Schritt 204 integriert wird, um einen Alterungsparameter der Abgasnachbehandlungsvorrichtung zu bestimmen, darüber hinaus von der Abgastemperatur abhängig sein.
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Wie oben unter Bezugnahme auf 1 beschrieben, kann die Alterung einer Abgasnachbehandlungsvorrichtung, zum Beispiel des PNA 10, der Oxidation eines Katalysators der Vorrichtung entsprechen. Die Rate der Oxidationsreaktion des Katalysators kann von der Temperatur von Abgasen und/oder der Konzentration oxidierender Spezies in den Abgasen abhängig sein. Durch Überwachen des Luft-Kraftstoff-Äquivalenzverhältnisses der Kraftmaschine und/oder der Temperatur der Abgase in dem ersten Schritt 202, zum Beispiel durch Verwendung der Kraftmaschinentemperatur und/oder der Lambdasensoren 18 und/oder der Auslasstemperatur und/oder der Lambdasensoren 16, kann die Oxidationsrate des Katalysators bestimmt werden. Zum Beispiel kann eine Funktion der Temperatur und/oder des Luft-Kraftstoff-Äquivalenzverhältnisses dazu verwendet werden, die Oxidationsrate des Katalysators oder einen Parameter, der die Oxidationsrate repräsentiert, zu berechnen. Als Alternative dazu kann sich auf eine Nachschlagetabelle bezogen werden, und ein Wert für die Oxidationsrate oder den repräsentativen Parameter kann gemäß der Temperatur und/oder dem Luft-Kraftstoff-Äquivalenzverhältnis bestimmt werden. Der Wert, der aus der Nachschlagetabelle berechnet oder bestimmt worden ist, kann bezüglich Zeit integriert werden, um eine Oxidation des Katalysators zu bestimmen, die einen Alterungsparameter der Abgasnachbehandlungsvorrichtung bereitstellen kann.
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Die Integration der berechneten oder bestimmten Oxidationsrate kann kontinuierlich durchgeführt werden, während das Fahrzeug im Betrieb ist. Als Alternative dazu kann die Integration durch Betrachtung diskreter Werte, die in vorbestimmten Intervallen aufgezeichnet werden, durchgeführt werden. Als andere Alternative kann die Integration nur durchgeführt werden, während sich die Temperatur und/oder das Luft-Kraftstoff-Äquivalenzverhältnis innerhalb vorbestimmter Bereiche befindet/befinden.
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Zusätzlich oder als Alternative zu dem Anwenden der/des überwachten Temperatur und/oder Luft-Kraftstoff-Äquivalenzverhältnisses zur Bestimmung eines Alterungsparameters der Abgasnachbehandlungsvorrichtung kann/können eine Betriebszeit, eine zurückgelegte Strecke und/oder ein Kraftstoffverbrauch der Kraftmaschine überwacht werden und zur Bestimmung oder Einstellung des Alterungsparameters der Abgasnachbehandlungsvorrichtung, beispielsweise durch Bezug auf eine alternative Nachschlagetabelle, verwendet werden.
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Zur Bestimmung in dem dritten Schritt, ob die Abgasnachbehandlungsvorrichtung regeneriert werden sollte, kann eine Ansprechtemperatur eines Katalysators der Abgasnachbehandlungsvorrichtung bestimmt werden. Zum Beispiel kann sich auf eine zweite Nachschlagetabelle bezogen werden, und eine Ansprechtemperatur kann gemäß dem Alterungsparameter der Abgasnachbehandlungsvorrichtung bestimmt werden. Die Ansprechtemperatur kann mit einem Schwellenwert verglichen werden, und wenn die bestimmte Ansprechtemperatur größer gleich dem Schwellenwert ist, kann bestimmt werden, dass die Abgasnachbehandlungsvorrichtung regeneriert werden sollte.
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Falls das Auslasssystem 8 eine andere Abgasnachbehandlungsvorrichtung umfasst, die dahingehend gesteuert werden kann, die Rate, mit der NOx-Verbindungen aus den Abgasen entfernt werden, zu beeinflussen, wie zum Beispiel den SCR 12, kann das Verfahren einen zusätzlichen Schritt des Steuerns der anderen Abgasnachbehandlungsvorrichtung zum Entfernen jeglichen zusätzlichen NOx, das aufgrund der Alterung des PNA 10 nicht eingefangen worden ist, umfassen.
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Die andere Abgasnachbehandlungsvorrichtung kann auch dazu konfiguriert sein, jegliche NOx-Verbindungen, die abgegeben werden, sobald der PNA 10 eine höhere Temperatur erreicht hat, bei der er beginnt, das gespeicherte NOx abzugeben, wie oben beschrieben, zu entfernen.
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Wenn das Fahrzeug beschleunigt, kann die Differenz des Kraftstoffverbrauchs und/oder der Emissionswerte des Fahrzeugs zwischen idealem Kraftmaschinenbetrieb und fettem Betrieb der Kraftmaschine geringer sein als an anderen Punkten im Fahrzeugfahrzyklus. Die Regeneration der Abgasnachbehandlungsvorrichtung in Schritt 208 kann deshalb durchgeführt werden, wenn das Fahrzeug beschleunigt.
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Während der Regeneration der Abgasnachbehandlungsvorrichtung kann die Reduktionsrate des oxidierten PGM-Katalysators von der Temperatur der Abgase und/oder der Konzentration reduzierender Spezies in den Abgasen abhängig sein. Die Auswirkung einer Regenerationsperiode auf den Katalysator kann deshalb anhand der Abgastemperatur- und/oder Luft-Kraftstoff-Äquivalenzverhältnismessungen auf ähnliche Weise wie bei der Bestimmung des Alterungsparameters bestimmt werden. Die Funktion der Temperatur und/oder des Luft-Kraftstoff-Äquivalenzverhältnisses oder die oben beschriebene Nachschlagetabelle kann negative Werte gestatten, die integriert werden können, wie oben beschrieben, um die Reduzierung auf den Alterungsparameter zu bestimmen.
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Das Verfahren 200 kann ferner einen zusätzlichen Schritt umfassen, in dem die Auswirkung der Regeneration der Abgasnachbehandlungsvorrichtung auf den Alterungsparameter bestimmt wird. Wie oben beschrieben, kann dies durch Überwachen der Temperatur von Abgasen aus der Kraftmaschine und/oder des Luft-Kraftstoff-Äquivalenzverhältnisses der Kraftmaschine während der Regeneration und Integrieren einer Funktion der Temperatur und/oder eines Luft-Kraftstoff-Äquivalenzverhältnisses bezüglich Zeit erreicht werden. Darüber hinaus oder als Alternative dazu kann sich auf die Nachschlagetabelle bezogen werden, und eine Reduktionsrate des Katalysators kann anhand der Nachschlagetabelle bestimmt werden.
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Eine Aktualisierung des Alterungsparameters während der Regeneration sowie unter normalen Betriebsbedingungen kann die Steuerung der Länge eines Regenerationsereignisses zur Bereitstellung der gewünschten Reduzierung der Alterung der Nachbehandlungsvorrichtung und somit die gewünschte Reduzierung der Ansprechtemperatur gestatten. Das Überwachen der Auswirkung der Regeneration kann weiterhin ein Aufteilen der Regeneration zwischen mehreren Regenerationsereignissen gestatten. Dies kann von Nutzen sein, wenn die Regeneration gestoppt oder aufgegeben werden muss, zum Beispiel, wenn es nicht länger möglich ist, die Kraftmaschine unter Bedingungen einer fetten Verbrennung zu betreiben. Darüber hinaus kann die Regeneration gewollt in kürzere Regenerationsereignisse aufgeteilt werden, die während Perioden durchgeführt werden können, während derer es am effizientesten ist, die Kraftmaschine unter Bedingungen einer fetten Verbrennung zu betreiben, zum Beispiel, wenn das Fahrzeug beschleunigt.
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Nunmehr auf 3 bezugnehmend, wird eine Steuerung 300 zum Betreiben eines Fahrzeugs gemäß einem Beispiel der vorliegenden Offenbarung gezeigt. Die Steuerung 300 kann ein erstes Modul 302 umfassen, das dazu konfiguriert ist, ein Luft-Kraftstoff-Äquivalenzverhältnis der Kraftmaschine und/oder eine Temperatur von Abgasen aus einer Kraftmaschine des Fahrzeugs zu überwachen. Die Steuerung 300 kann ein zweites Modul 304 umfassen, das dazu konfiguriert ist, eine Funktion des Luft-Kraftstoff-Äquivalenzverhältnisses und/oder der Temperatur von Abgasen zu integrieren, um einen Alterungsparameter einer Abgasnachbehandlungsvorrichtung, zum Beispiel des PNA 10, zu bestimmen. Die Steuerung 300 kann ein drittes Modul 306 umfassen, das dazu konfiguriert ist, basierend auf dem Alterungsparameter zu bestimmen, ob die Abgasnachbehandlungsvorrichtung regeneriert werden sollte. Die Steuerung 300 kann ein viertes Modul 308 umfassen, das das Fahrzeug zum Regenerieren der Abgasnachbehandlungsvorrichtung steuern kann.
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Wie oben beschrieben, kann das zweite Modul 304 zur Bestimmung des Alterungsparameters der Abgasnachbehandlungsvorrichtung einen Speicher 304a umfassen, in dem eine Nachschlagetabelle gespeichert ist. Die Nachschlagetabelle kann die Bestimmung einer Alterungsrate der Nachbehandlungsvorrichtung, wie zum Beispiel einer Oxidationsrate eines Katalysators der Nachbehandlungsvorrichtung, basierend auf Abgastemperatur- und/oder Kraftmaschinen-Luft-Kraftstoff-Äquivalenzverhältniswerten gestatten. Die Nachschlagetabelle kann auch negative Werte für die Alterungsrate umfassen, die Werten der Abgastemperatur und/oder des Kraftmaschinen-Luft-Kraftstoff-Äquivalenzverhältnisses, die bei einem Regenerationsereignis angetroffen werden, entsprechen können.
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Zur Bestimmung, ob die Abgasnachbehandlungsvorrichtung regeneriert werden sollte, basierend auf dem Alterungsparameter, kann das dritte Modul 306 einen zweiten Speicher 306a umfassen, in dem eine zweite Nachschlagetabelle gespeichert ist. Die zweite Nachschlagetabelle kann eine Bestimmung einer Ansprechtemperatur eines Katalysators der Nachbehandlungsvorrichtung anhand des Alterungsparameters gestatten. Das dritte Modul 306 kann dazu ausgelegt sein, den bestimmten Ansprechtemperaturwert mit einem Schwellenwert zu vergleichen, um zu bestimmen, ob die Abgasnachbehandlungsvorrichtung regeneriert werden sollte.
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Für den Fachmann liegt auf der Hand, dass die Erfindung zwar unter Bezugnahme auf ein oder mehrere Beispiele beispielhaft beschrieben wurde, sie jedoch nicht auf die offenbarten Beispiele beschränkt ist und alternative Beispiele konstruiert werden könnten, ohne von dem in den angehängten Ansprüchen definierten Schutzumfang der Erfindung abzuweichen.
