DE102019105898B4

DE102019105898B4 - Emissionssteuerungssystem zum Behandeln von Abgas in einem Kraftfahrzeug mit Verbrennungsmotor und Abgassystem zum Behandeln von Abgas

Info

Publication number: DE102019105898B4
Application number: DE102019105898.8A
Authority: DE
Inventors: Alessandra Neri; Alessia TUNINETTI; Maria Camuglia; Giulio Binetti; Giuseppe MAZZARA BOLOGNA; Alberto Bemporad; Daniele Bernardini
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2018-03-19
Filing date: 2019-03-07
Publication date: 2023-11-02
Anticipated expiration: 2039-03-08
Also published as: US10465589B2; US20190284981A1; DE102019105898A1; CN110284951A; CN110284951B

Abstract

Emissionssteuerungssystem (34) zum Behandeln von Abgas in einem Kraftfahrzeug (10) mit einem Verbrennungsmotor (24), das Emissionssteuerungssystem (34) umfassend:eine selektive katalytische Reduktionsvorrichtung (SCR-Vorrichtung, 220); undeine Steuerung (238), die konfiguriert ist, um eine SCR-Fehlerdiagnose durchzuführen, wobei die SCR-Fehlerdiagnose Folgendes umfasst:Berechnen (420) einer Vielzahl von geschätzten NH3-Speicherkapazitätswerten (0) eines SCR-Katalysators der SCR-Vorrichtung; undBestimmen (440) eines Diagnoseparameters der SCR-Vorrichtung unter Verwendung der Vielzahl von geschätzten NH3-Speicherkapazitätswerten, wobei das Bestimmen Folgendes umfasst:Berechnen von ƒi={(Θi/Θnom−1)2wenn Θi<Θnom−(Θi/Θnom−1)2andernfallsundBerechnen vonƒavg=1N∑i=1Nƒi,wobei θnomein vorgegebener Kalibrierwert ist, favgder Diagnoseparameter ist, und N eine Anzahl von Werten in der Vielzahl von geschätzten NH3-Speicherkapazitätswerten ist.

Description

Einleitung
Die vorliegende Erfindung betrifft Abgasanlagen für Verbrennungsmotoren und insbesondere Emissionssteuerungssysteme mit selektiver katalytischer Reduktionsvorrichtung (SCR-Vorrichtung).
Ein Abgas, das von einem Verbrennungsmotor, insbesondere einem Dieselmotor, abgegeben wird, ist eine heterogene Mischung, die gasförmige Emissionen wie Kohlenmonoxid („CO“), unverbrannte Kohlenwasserstoffe („HC“) und Stickstoffoxide („NO_x“) sowie kondensierte Phasenmaterialien (Flüssigkeiten und Feststoffe), enthält, die Partikel („PM“) darstellen. Katalysatorzusammensetzungen, die typischerweise auf Katalysatorträgern oder Substraten angeordnet sind, sind in einem Motorabgassystem als Teil eines Nachbehandlungssystems vorgesehen, um bestimmte oder sämtliche dieser Abgasbestandteile in nicht geregelte Abgaskomponenten umzuwandeln.
Abgasbehandlungssysteme beinhalten normalerweise selektive katalytische Reduktionsvorrichtungen (SCR-Vorrichtungen). Eine SCR-Vorrichtung beinhaltet ein Substrat, mit einem darauf angeordneten SCR-Katalysator, um die Menge an NOx in dem Abgas zu reduzieren. Das typische Abgasbehandlungssystem beinhaltet auch ein Reduktionsmittelliefersystem, das ein Reduktionsmittel wie beispielsweise Ammoniak (NH3), Harnstoff (CO(NH2)2, usw.) einspritzt. Die SCR-Vorrichtung nutzt NH3 zur Reduktion von NOx. Wenn beispielsweise die geeignete Menge an NH3 unter den geeigneten Bedingungen an die SCR-Vorrichtung geliefert wird, reagiert das NH3 mit dem NOx in Gegenwart des SCR-Katalysators, um die NOx-Emissionen zu reduzieren. Wenn jedoch die Reduktionsreaktionsrate zu langsam ist oder wenn überschüssiges Ammoniak im Abgas vorhanden ist, kann Ammoniak aus dem SCR entweichen („Schlupf“). Wenn andererseits zu wenig Ammoniak im Abgas vorhanden ist, wird die SCR-NOx-Umwandlungseffizienz verringert.
DE 11 2009 000 997 T5 beschreibt eine Vorrichtung zum Bestimmen der Degradation eines Katalysators mit selektiver katalytischer Reduktion (SCR) eines Motorabgasnachbehandlungssystems, aufweisend: ein Systemeigenschaftenmodul, das konfiguriert ist, mindestens einen Systemdynamikeigenschaftswert des Abgassystems zu einer ersten Zeit zu speichern und den mindestens einen Systemdynamikeigenschaftswert des Abgasnachbehandlungssystems zu einer zweiten Zeit nach der ersten Zeit zu empfangen; ein Systemdynamikmodul, das konfiguriert ist, eine Speicherkapazität des SCR-Katalysators auf der Basis eines Vergleichs zwischen dem mindestens einen Systemdynamikeigenschaftswert zur ersten Zeit und dem mindestens einen Systemdynamikeigenschaftswert zur zweiten Zeit zu bestimmen; und ein SCR-Katalysatordegradationsfaktormodul, das konfiguriert ist, einen Degradationsfaktor der Ammoniakspeicherkapazität des SCR-Katalysators und einen Degradationsfaktor der NOx-Umwandlungseffizienz des SCR-Katalysators mindestens teilweise auf der Basis der Speicherkapazität des SCR-Katalysators zu bestimmen.
DE 10 2009 034 843 A1 beschreibt ein Dosiersteuersystem umfasst ein Analysemodul für eine selektive katalytische Reduktion (SCR-Modul), ein Dosiermanagementmodul, ein Anpassungsmodul und ein Fehlermodul. Das SCR-Analysemodul schätzt einen durch einen SCR-Katalysator gespeicherten Ammoniak (NH3), eine maximale NH3-Speicherkapazität des SCR-Katalysators und eine Stickoxide (NOx)-Messung für einen rs angeordnet ist. Das Dosiermanagementmodul steuert eine Dosiermitteleinspritzung oberstromig des SCR-Katalysators auf der Basis der maximalen NH3-Speicherkapazität und des gespeicherten NH3. Das Anpassungsmodul gibt eine angepasste Abschätzung der NOx-Messung auf der Basis der Abschätzung der NOx-Messung, einer Querempfindlichkeit des NOx-Sensors und einer Verzögerungszeit für eine Abgasströmung aus. Das Fehlermodul passt das gespeicherte NH3 und/oder die maximale NH3-Speicherkapazität auf der Basis einer Differenz zwischen der angepassten Abschätzung und den durch den NOx-Sensor gemessenen NOx selektiv an.
DE 10 2016 215 871 A1 beschreibt ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Qualitätsbewertung eines Diagnoseergebnisses, bei dem eine Lambdaabweichung zwischen einem Lambda-Istwert und einem Lambda-Sollwert während der Diagnose integriert und mit ggf. einem applizierbaren Faktor gewichtet wird und anhand dieses derart berechneten Gütewertes durch Vergleich mit ein oder mehreren applizierbaren Schwellwerten eine Genauigkeit der Diagnose ermittelt bzw. klassifiziert wird. Damit kann ein genereller Abbruch einer Diagnose in vielen Fällen verhindert werden, was eine On-Board-Diagnose und damit den IUMPR-Wert zum einen verbessert. Zum anderen kann auch bei grenzwertigen Systemen bzw. Abgassonden eine Diagnose aufrechterhalten werden, ohne dass es gleich zum kompletten Abbruch der Diagnose kommt.
Kurzdarstellung der Erfindung
Gemäß der Erfindung wird ein Emissionssteuerungssystem zum Behandeln von Abgas in einem Kraftfahrzeug mit einem Verbrennungsmotor bereitgestellt. Das Emissionssteuerungssystem umfasst eine selektive katalytische Reduktionsvorrichtung (SCR-Vorrichtung). Das Emissionssteuerungssystem umfasst ferner eine Steuerung, die konfiguriert ist, eine SCR-Fehlerdiagnose durchzuführen. Die SCR-Fehlerdiagnose umfasst ein Berechnen einer Vielzahl von geschätzten NH3-Speicherkapazitätswerten (Θ) eines SCR-Katalysators der SCR-Vorrichtung. Die Diagnose beinhaltet ferner ein Bestimmen eines Diagnoseparameters der SCR-Vorrichtung unter Verwendung der Vielzahl von geschätzten NH3-Speicherkapazitätswerten. Das Bestimmen der Diagnoseparameter umfasst ein Berechnen von: $ƒ_{i} = {\begin{matrix} (Θ_{i} / Θ_{n o m} - {1)}^{2} & w e n n Θ_{i} < Θ_{n o m} \\ - (Θ_{i} / Θ_{n o m} - {1)}^{2} & a n d e r n f a l l s \end{matrix}; und ein$
Berechnen von $ƒ_{a v g} = \frac{1}{N} \sum_{i = 1}^{N} ƒ_{i},$
wobeiΘ_nom ein vorgegebener Kalibrierwert ist, f_avg der Diagnoseparameter ist und N eine Anzahl von Werten in der Vielzahl von geschätzten NH3-Speicherkapazitätswerten ist.
Gemäß einer Ausführungsform ist die Steuerung weiterhin konfiguriert, einen SCR-Fehler durch den Diagnoseparameter zu bestimmen, als Reaktion auf ein Überschreiten eines vorgegebenen Schwellenwerts.
Gemäß einer Ausführungsform beinhaltet das Bestimmen des Diagnoseparameters ferner ein Überprüfen, ob mindestens ein vorgegebener Prozentsatz (V) der Vielzahl von geschätzten NH3-Speicherkapazitätswerten (Θ) gültig ist. Ferner beinhaltet das Bestimmen des Diagnoseparameters ein Berechnen des Diagnoseparameter als Reaktion darauf, dass mindestens der vorgegebene Prozentsatz (V) der Vielzahl von geschätzten NH3-Speicherkapazitätswerten (Θ) gültig ist.
Gemäß einer Ausführungsform beinhaltet die Diagnose, in Reaktion darauf, dass mindestens der vorgegebene Prozentsatz (V) der Vielzahl von geschätzten NH3-Speicherkapazitätswerten (Θ) nicht gültig ist, ein Entfernen eines ältesten Satzes einer vorgegebenen Anzahl von geschätzten NH3-Speicherkapazitätswerten aus der Vielzahl von geschätzten NH3-Speicherkapazitätswerten und ein Wiederholen der SCR-Fehlerdiagnose unter Verwendung zusätzlicher geschätzter NH3-Speicherkapazitätswerte zu der Vielzahl von geschätzten NH3-Speicherkapazitätswerten.
Gemäß einer Ausführungsform wird eine Gültigkeit eines geschätzten NH3-Speicherkapazitätswerts basierend auf einem Bedingungsmerker bestimmt.
Gemäß einer Ausführungsform zeigt der Bedingungsmerker eine Sicherheit einer Schätzgenauigkeit des geschätzten NH3-Speicherkapazitätswerts an.
Gemäß einer Ausführungsform wird die SCR-Fehlerdiagnose als Reaktion darauf durchgeführt, dass eine SCR-Katalysatortemperatur innerhalb eines vorgegebenen Bereichs liegt, zu einem Zeitpunkt, zu dem der geschätzte NH3-Speicherkapazitätswert berechnet wird.
Gemäß der Erfindung wird auch ein Abgassystem zum Behandeln von Abgas eines Verbrennungsmotors, konfiguriert zum Durchführen einer selektiven katalytischen Reduktion (SCR) von Abgas bereitgestellt. Das System beinhaltet eine Steuerung, welche konfiguriert ist eine SCR-Fehlerdiagnose durchzuführen. Die SCR-Fehlerdiagnose umfasst ein Berechnen einer Vielzahl von geschätzten NH3-Speicherkapazitätswerten (Θ) eines SCR-Katalysators des Abgassystems. Die Diagnose beinhaltet ferner ein Bestimmen eines Diagnoseparameters der SCR-Vorrichtung unter Verwendung der Vielzahl von geschätzten NH3-Speicherkapazitätswerten. Das Bestimmen des Diagnoseparameters umfasst ein Berechnen $ƒ_{i} = {\begin{matrix} (Θ_{i} / Θ_{n o m} - {1)}^{2} & w e n n Θ_{i} < Θ_{n o m} \\ - (Θ_{i} / Θ_{n o m} - {1)}^{2} & a n d e r n f a l l s \end{matrix};$
und ein Berechnen von $ƒ_{a v g} = \frac{1}{N} \sum_{i = 1}^{N} ƒ_{i},$
wobeiΘ_nom ein vorgegebener Kalibrierwert ist, f_avg der Diagnoseparameter ist und N eine Anzahl von Werten in der Vielzahl von geschätzten NH3-Speicherkapazitätswerten ist.
Gemäß einer Ausführungsform ist die Steuerung konfiguriert, einen SCR-Fehler als Reaktion auf ein Überschreiten eines vorgegebenen Schwellenwerts durch den Diagnoseparameter zu bestimmen.
Gemäß einer Ausführungsform umfasst das Bestimmen des Diagnoseparameters ferner ein Überprüfen, ob mindestens ein vorgegebener Prozentsatz (V) der Vielzahl von geschätzten NH3-Speicherkapazitätswerten (Θ) gültig ist. Das Bestimmen des Diagnoseparameters umfasst ferner ein Berechnen des Diagnoseparameters als Reaktion darauf, dass mindestens der vorgegebene Prozentsatz (V) der Vielzahl von geschätzten NH3-Speicherkapazitätswerten (Θ) gültig ist.
Gemäß einer Ausführungsform beinhaltet die Diagnose, wenn mindestens der vorgegebene Prozentsatz (V) der Vielzahl von geschätzten NH3-Speicherkapazitätswerten (Θ) nicht gültig ist, ein Entfernen des ältesten Satzes einer vorgegebenen Anzahl von geschätzten NH3-Speicherkapazitätswerten aus der Vielzahl von geschätzten NH3-Speicherkapazitätswerten und ein Wiederholen der SCR-Fehlerdiagnose unter Verwendung zusätzlicher geschätzter NH3-Speicherkapazitätswerte zu der Vielzahl von geschätzten NH3-Speicherkapazitätswerten.
Gemäß einer Ausführungsform wird eine Gültigkeit eines geschätzten NH3-Speicherkapazitätswerts basierend auf einem Bedingungsmerker bestimmt. Der Bedingungsmerker zeigt eine Sicherheit einer Schätzgenauigkeit des geschätzten NH3-Speicherkapazitätswerts an. Weiterhin wird die SCR-Fehlerdiagnose als Reaktion darauf durchgeführt, dass eine SCR-Katalysatortemperatur innerhalb eines vorgegebenen Bereichs liegt, zu einem Zeitpunkt, zu dem der geschätzte NH3-Speicherkapazitätswert berechnet wurde.
Die oben genannten Eigenschaften und Vorteile sowie anderen Eigenschaften und Funktionen der vorliegenden Beschreibung gehen aus der folgenden ausführlichen Beschreibung in Verbindung mit den zugehörigen Zeichnungen ohne Weiteres hervor.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
Andere Merkmale, Vorteile und Einzelheiten erscheinen, nur exemplarisch, in der folgenden ausführlichen Beschreibung der Ausführungsformen, wobei sich die ausführliche Beschreibung auf die Zeichnungen bezieht, in denen:

1 ein Kraftfahrzeug mit einem Verbrennungsmotor und einem erfindungsgemäßem Emissionssteuerungssystem zeigt;
2 exemplarische Komponenten eines erfindungsgemäßem Emissionssteuerungssystems veranschaulicht;
3 einen exemplarischen Durchfluss der Gase durch eine SCR-Vorrichtung veranschaulicht;
4 ein Flussdiagramm für ein beispielhaftes, nicht beanspruchtes Verfahren zum Schätzen der NH3-Speicherkapazität und weiteren Berechnen eines Diagnoseparameters für die SCR-Vorrichtung darstellt; und
5 ein Flussdiagramm für ein beispielhaftes, nicht beanspruchtes Verfahren zum Berechnen eines Diagnoseparameters darstellt.

Ausführliche Beschreibung
Es sollte verstanden werden, dass in den Zeichnungen entsprechende Bezugszeichen gleiche oder entsprechende Teile und Merkmale bezeichnen. Der hierin verwendete Begriff „Modul“ bezieht sich auf eine Verarbeitungsschaltung, die eine anwendungsspezifische integrierte Schaltung (ASIC), eine elektronische Schaltung, einen Prozessor (gemeinsam genutzt, dediziert oder gruppiert) und ein Speichermodul, der ein oder mehrere Software- oder Firmwareprogramme, eine kombinatorische Logikschaltung und/oder andere geeignete Komponenten ausführt, die die beschriebene Funktionalität bieten, beinhaltet.
Ein Kraftfahrzeug ist allgemein als 10 in 1 angegeben. Das Kraftfahrzeug 10 ist in Form eines Kleinlastwagens dargestellt. Es ist selbstverständlich, dass das Kraftfahrzeug 10 verschiedene Formen annehmen kann, einschließlich Automobilen, kommerziellen Transportmitteln, Schiffen usw. Das Kraftfahrzeug 10 beinhaltet eine Karosserie 12 mit einem Fahrgastraum 14, einem Fahrgastraum 15 und einer Ladefläche 17. Der Motorraum 14 umfasst ein Verbrennungsmotorsystem 24, welches einen Dieselmotor 24 beinhalten kann. Das Verbrennungsmotorsystem 24 beinhaltet ein Abgassystem 30, welches fluidisch mit einem Nachbehandlungs- oder Emissionssteuerungssystem 34 verbunden ist. Das vom Verbrennungsmotor-(ICE)-System 24 erzeugte Abgas strömt durch das Emissionssteuerungssystem 34, um Emissionen zu reduzieren, die durch ein Abgasauslassrohr 36 in die Umgebung austreten können.
Es ist anzumerken, dass die hierin beschriebenen technischen Lösungen für ICE-Systeme relevant sind, die Dieselmotorsysteme und Benzinmotorsysteme beinhalten können, aber nicht darauf beschränkt sind. Das ICE-System 24 kann eine Vielzahl von an einer Kurbelwelle angebrachten Hubkolben beinhalten, die betriebsmäßig an einem Antriebssystem angebracht sein können, wie einem Fahrzeugantriebssystem, um ein Fahrzeug anzutreiben (z. B. um Traktionsdrehmoment an das Antriebssystem abzugeben). So kann beispielsweise das ICE-System 24 eine beliebige Motorkonfiguration oder Anwendung sein, einschließlich verschiedener Fahrzeuganwendungen (z. B. Automobil, Marine und dergleichen) sowie verschiedener Nicht-Fahrzeuganwendungen (z. B. Pumpen, Generatoren und dergleichen). Während die Verbrennungsmotoren in einem fahrzeugbezogenen Kontext (z. B. Drehmoment erzeugend) beschrieben werden können, befinden sich andere nicht fahrzeugbezogene Anwendungen innerhalb des Schutzumfangs dieser Beschreibung. Wenn daher auf ein Fahrzeug Bezug genommen wird, sollte diese Beschreibung dahingehend ausgelegt werden, dass sie für jede Anwendung eines ICE-Systems gilt.
Darüber hinaus kann der ICE im Allgemeinen jede Vorrichtung darstellen, die in der Lage ist, einen Abgasstrom zu erzeugen, der gasförmige (z. B. NO_x, O₂) kohlenstoffhaltige und/oder partikelförmige Substanzen umfasst, und die Beschreibung hierin sollte dementsprechend als auf alle diese Vorrichtungen anwendbar angesehen werden. Wie hierin verwendet, bezieht sich „Abgas“ auf jede beliebige chemische Spezies oder jedes Gemisch aus chemischen Spezies, das eine Behandlung erfordert, und gasförmige, flüssige und feste Spezies beinhaltet. So kann beispielsweise ein Abgasstrom eine Mischung aus einer oder mehreren NO_x-Spezies, einer oder mehreren flüssigen Kohlenwasserstoff-Spezies und einer oder mehreren Feststoff-Partikel-Spezies (z. B. Asche) enthalten. Es versteht sich ferner, dass die hier beschriebenen Ausführungsformen auf die Behandlung von Abflussströmen anwendbar sind, die keine kohlenstoffhaltigen und/oder partikelförmigen Spezies beinhalten, und in solchen Fällen kann ICE 24 auch allgemein irgendeine Vorrichtung repräsentieren, die einen Abflussstrom mit solchen Spezies erzeugen kann. Abgaspartikelmaterial beinhaltet im Allgemeinen kohlenstoffhaltigen Ruß und andere feste und/oder flüssige kohlenstoffhaltige Spezies, die für ICE-Abgas relevant sind oder in einem Emissionssteuerungssystem 34 gebildet werden.
2 veranschaulicht exemplarische Komponenten des Emissionssteuerungssystems 34 gemäß der Erfindung. Es sollte angemerkt werden, dass, während das Verbrennungsmotorsystem 24 in dem obigen Beispiel einen Dieselmotor 24 aufweist, das hier beschriebene Emissionssteuerungssystem 34 in verschiedenen Motorsystemen implementiert werden kann. Das Emissionssteuerungssystem 34 erleichtert die Steuerung und Überwachung von NO_x Speicher- und/oder Behandlungsmaterialien, um die vom Abgassystem 30 emittierten Abgasbestandteile zu kontrollieren. So stellen beispielsweise die technischen Lösungen hier Verfahren zum Steuern von selektiven katalytischen Reduktionsvorrichtungen (SCR-Vorrichtungen) und zugehöriger NO_x-Sensoren bereit, worin die SCR-Vorrichtungen so konfiguriert sind, dass sie Abgasströme von einer Abgasquelle, wie beispielsweise dem ICE 24, empfangen. Wie hierin verwendet, bezieht sich „NO_x“ auf ein oder mehrere Stickoxide. NO_x Substanzen können N_yO_x Substanzen beinhalten, worin y>0 und x>0. Nichteinschränkende Beispiele von Stickoxiden können NO, NO₂, N₂O, N₂O₂, N₂O₃, N₂O₄, und N₂O₅ beinhalten. SCR-Vorrichtungen sind so konfiguriert, dass sie Reduktionsmittel aufnehmen, beispielsweise mit variablen Dosierraten, wie nachstehend beschrieben wird.
Die Abgasleitung 214, die mehrere Segmente beinhalten kann, transportiert Abgas 216 von dem Motor 24 zu den verschiedenen Abgasbehandlungsvorrichtungen des Emissionssteuerungssystems 34. So beinhaltet beispielsweise das Emissionssteuerungssystem 34, wie dargestellt, eine SCR-Vorrichtung 220. In einem oder mehreren Beispielen kann die SCR-Vorrichtung 220 eine selektive katalytische Reduktionsfiltervorrichtung -(SCRF-Vorrichtungen) beinhalten, die zusätzlich zu Partikelfilterfähigkeiten die katalytischen Aspekte eines SCR bereitstellt. Alternativ oder zusätzlich kann der SCR-Katalysator auch auf ein Durchflusssubstrat beschichtet sein. Es versteht sich, dass das System 34 verschiedene zusätzliche Behandlungsvorrichtungen beinhalten kann, einschließlich unter anderem eine Oxidationskatalysatorvorrichtung (OC) 218 und Partikelfiltervorrichtungen (nicht dargestellt).
Wie zu erkennen ist, kann die OC-Vorrichtung 218 eine aus verschiedenen Durchfluss-Oxidationskatalysatorvorrichtungen bestehen, die in der Technik bekannt sind. In verschiedenen Ausführungsformen kann die OC-Vorrichtung 218 ein durchströmbares Metall- oder Keramikmonolithsubstrat 224 beinhalten. Das Substrat 224 kann in einem Edelstahlkanister oder -gehäuse verpackt sein, der oder das über einen Einlass und einen Auslass in Fluidverbindung mit der Abgasleitung 214 verfügt. Das Substrat 224 kann eine darauf angeordnete Oxidationskatalysatorverbindung beinhalten. Die Oxidationskatalysatorverbindung kann als Washcoat aufgetragen werden und kann Platingruppenmetalle, wie Platin (Pt), Palladium (Pd), Rhodium (Rh) oder andere geeignete Metalloxidkatalysatoren und Kombinationen davon, enthalten. Die OC-Vorrichtung 218 ist für die Behandlung von unverbranntem gasförmigem und nicht-flüchtigem HC und CO nützlich, welche oxidieren, um Kohlendioxid und Wasser auszubilden. Eine Washcoat-Schicht beinhaltet eine in der Zusammensetzung unterschiedliche Materialschicht, die auf der Oberfläche des monolithischen Substrats oder einer darunter liegenden Washcoat-Schicht angeordnet ist. Ein Katalysator kann eine oder mehrere Washcoat-Schichten enthalten, und jede Washcoat-Schicht kann einzigartige chemische katalytische Funktionen aufweisen.
In der SCR-Vorrichtung 220 können sich die Katalysatorzusammensetzungen für die SCR-Funktion und die NH₃-Oxidationsfunktion in diskreten Washcoat-Schichten auf dem Substrat befinden, oder alternativ können die Zusammensetzungen für die SCR- und NH₃-Oxidationsfunktionen in diskreten longitudinalen Zonen auf dem Substrat verbleiben. Die SCR-Vorrichtung 220 kann stromabwärts der OC-Vorrichtung 218 angeordnet sein. In einem oder mehreren Beispielen beinhaltet die SCR-Vorrichtung 220 einen Filterabschnitt 222, der ein Wandflussfilter sein kann, der zum Filtern oder Abscheiden von Kohlenstoff und anderen Partikeln in den Abgasen 216 konfiguriert ist. In mindestens einer exemplarischen Ausführungsform ist der Filterabschnitt 222 als ein Partikelfilter (PF) ausgebildet, wie beispielsweise ein Dieselpartikelfilter (DPF). Der Filterabschnitt (d. h. der PF) kann beispielsweise unter Verwendung eines keramischen Wandstrom-Monolith-Abgasfilter-Substrats konstruiert werden, das in einer starren, hitzebeständigen Schale oder einem Behälter verpackt ist. Der Filterabschnitt 222 weist einen Einlass und einen Auslass in Fluidverbindung mit der Abgasleitung 214 auf und kann Partikelmaterial einfangen, wenn das Abgas 216 dort hindurch strömt. Es versteht sich, dass ein keramisches Wandströmungs-Monolith-Filtersubstrat lediglich exemplarischer Natur ist und dass der Filterabschnitt 222 andere Filtervorrichtungen wie etwa gewickelte oder gepackte Faserfilter, offenzellige Schäume, gesinterte Metallfasern usw. enthalten kann. Das Emissionssteuerungssystem 34 kann auch einen Regenerationsprozess durchführen, der den Filterabschnitt 222 durch Abbrennen der in dem Filtersubstrat eingefangenen Partikel in einem oder mehreren Beispielen regeneriert.
In einem oder mehreren Beispielen empfängt die SCR-Vorrichtung 220 beispielsweise Reduktionsmittel 246 mit variablen Dosierraten. Das Reduktionsmittel 246 kann aus einer Reduktionsmittelquelle 234 zugeführt werden. In einem oder mehreren Beispielen wird das Reduktionsmittel 246 an einer Stelle vor der SCR-Vorrichtung 220 mit einer Einspritzdüse 236 oder einem anderen geeigneten Abgabeverfahren in die Abgasleitung 214 eingespritzt. Das Reduktionsmittel 246 kann in Form eines Gases, einer Flüssigkeit oder einer wässrigen Lösung, wie einer wässrigen Harnstofflösung, vorliegen. In einem oder mehreren Beispielen kann das Reduktionsmittel 246 mit Luft in der Einspritzdüse 236 gemischt werden, um die Dispersion des eingespritzten Sprühnebels zu unterstützen. Der katalysatorhaltige Washcoat, der auf dem Filterabschnitt 222 oder einem Durchflusskatalysator oder einem Wandstromfilter angeordnet ist, kann NOx-Bestandteile in dem Abgas 216 reduzieren. Die SCR-Vorrichtung 220 kann das Reduktionsmittel 246 verwenden, beispielsweise Ammoniak (NH₃), um das NOx zu reduzieren. Der katalysatorhaltige Washcoat kann einen Zeolith und eine oder mehrere Grundmetallkomponenten wie Eisen (Fe), Cobalt (Co), Kupfer (Cu) oder Vanadium (V) enthalten, die effizient arbeiten können, um NOx-Bestandteile des Abgases 216 in Gegenwart von NH₃ umzuwandeln.
Das Emissionssteuerungssystem 34 beinhaltet ferner ein Reduktionsmittelzufuhrsystem 232, das ein Reduktionsmittel 246 in das Abgas 216 einführt. Das Reduktionsmittelzufuhrsystem 232 beinhaltet eine Reduktionsmittelzufuhr 234 und die Einspritzdüse 236. Die Reduktionsmittelversorgung 234 speichert das Reduktionsmittel 246 und steht in Fluidverbindung mit der Einspritzdüse 236. Das Reduktionsmittel 246 kann beinhalten, ist aber nicht eingeschränkt auf NH₃. Dementsprechend kann die Einspritzdüse 236 eine wählbare Menge an Reduktionsmittel 246 in die Abgasleitung 214 einspritzen, sodass das Reduktionsmittel 246 in das Abgas 216 eingeleitet wird.
In einem oder mehreren Beispielen beinhaltet das Emissionssteuerungssystem 34 ferner ein Steuermodul 238, das betriebsmäßig über eine Anzahl an Sensoren verbunden ist, um den Motor 24 und/oder das Abgasbehandlungssystem 34 zu überwachen. Der hier verwendete Begriff „Modul“ bezieht sich auf eine anwendungsspezifische integrierte Schaltung (ASIC), eine elektronische Schaltung, einen Prozessor (gemeinsam genutzt, dediziert oder Gruppenprozessor) und einen Speicher, der ein oder mehrere Software- oder Firmwareprogramme, eine kombinatorische Logikschaltung und/oder andere geeignete Komponenten ausführt, die die beschriebene Funktionalität bieten. So kann beispielsweise das Modul 238 ein chemisches SCR-Modell wie nachstehend beschrieben ausführen. Wie dargestellt, können die Sensoren einen stromaufwärtigen NO_x -Sensor 242 und einen stromabwärtigen NO_x-Sensor 243 beinhalten, der stromabwärts der SCR Vorrichtung 220, von denen jeder in Fluidverbindung mit der Abgasleitung 214 ist. In einem oder mehreren Beispielen, ist der stromaufwärtige NOx-Sensor 242 stromabwärts des ICE 24 und stromaufwärts der beiden SCR-Vorrichtungen 220 und der Einspritzdüse 236 angeordnet. Der stromaufwärtige NO_x-Sensor 242 und der stromabwärtige NO_x-Sensor 243 detektieren ein NO_x-Niveau nahe ihrer Position in der Abgasleitung 214 und erzeugen ein NOx-Signal, das dem NOx-Niveau entspricht. Ein NOx-Gehalt kann in einigen Ausführungsformen eine Konzentration, einen Massendurchsatz, oder eine volumetrische Durchflussmenge beinhalten. Ein von einem NOx-Sensor erzeugtes NOx-Signal kann beispielsweise vom Steuermodul 238 interpretiert werden. Das Steuermodul 238 kann optional in Verbindung mit einem oder mehreren Temperatursensoren, wie beispielsweise dem stromaufwärtigen Temperatursensor 244, stromaufwärts der SCR-Vorrichtung 220 angeordnet sein. In einem oder mehreren Beispielen wird ein NOx-Sensor 245 zwischen dem OC 218 und der SCR-Vorrichtung 220 hinzugefügt.
Die Sensoren des Schadstoffbegrenzungssystems 34 können ferner mindestens einen Drucksensor 230 (z. B. einen Deltadrucksensor) beinhalten. Der Deltadrucksensor 230 kann die Druckdifferenz (d. h. Δp) über die SCR-Vorrichtung 220 ermitteln. Obwohl ein einzelner Deltadrucksensor 230 veranschaulicht ist, versteht es sich, dass eine Vielzahl an Drucksensoren verwendet werden können, um die Druckdifferenz der SCR-Vorrichtung 220 zu ermitteln. So kann beispielsweise ein erster Drucksensor am Einlass der SCR-Vorrichtung 220 angeordnet sein, und ein zweiter Drucksensor kann am Auslass des SCR 220 angeordnet sein. Dementsprechend kann die Differenz zwischen dem durch den zweiten Deltadrucksensor erfassten Druck und dem durch den ersten Deltadrucksensor erfassten Druck die Druckdifferenz über den SCR 220 anzeigen. Es sollte beachtet werden, dass in anderen Beispielen die Sensoren andere, zusätzliche oder weniger Sensoren als die hier dargestellten/beschriebenen beinhalten können.
In einem oder mehreren Beispielen beinhaltet die SCR-Vorrichtung 220 eine oder mehrere Komponenten, die das Reduktionsmittel 246 und einen Katalysator verwenden, um NO und NO₂ aus den Abgasen 216 zu transformieren. Die SCR-Vorrichtung 220 kann beispielsweise ein Durchfluss-Keramik- oder Metall-Monolith-Substrat beinhalten, das in einem Mantel oder einem Behälter mit einem Einlass und einem Auslass in Fluidverbindung mit der Abgasleitung 214 und optional anderen Abgasbehandlungsvorrichtungen verpackt werden kann.
Der Substratkörper kann beispielsweise ein keramischer Ziegelstein, eine Plattenstruktur oder jede andere geeignete Struktur sein, wie eine monolithische Wabenstruktur, die mehrere hundert bis mehrere tausend parallele Durchflusszellen pro Quadratzoll enthält, obwohl andere Konfigurationen geeignet sind. Jede der Durchflusszellen kann durch eine Wandoberfläche definiert werden, auf der die SCR-Katalysatorzusammensetzung per Washcoat-Verfahren aufgetragen werden kann. Der Substratkörper kann aus einem Material ausgebildet sein, das den Temperaturen und der chemischen Umgebung, die mit dem Abgas 216 verbunden ist, standhalten kann. Einige spezifische Beispiele für Materialien, die verwendet werden können, beinhalten Keramik, wie extrudiertes Cordierit, α-Aluminiumoxid, Siliciumcarbid, Siliciumnitrid, Zirkonoxid, Mullit, Spodumen, Aluminiumoxid-Siliciumdioxid-Magnesiumoxid, Zirkoniumsilikat, Sillimanit, Petalit, oder ein hitze- und korrosionsbeständiges Metall, wie Titan oder Edelstahl. Das Substrat kann beispielsweise ein nichtsulfatierendes TiO₂-Material beinhalten. Der Substratkörper kann in einem oder mehreren Beispielen eine PF-Vorrichtung sein.
Die SCR-Katalysatorzusammensetzung ist im Allgemeinen ein poröses Material mit großer Oberfläche, das effizient arbeiten kann, um NO_x-Bestandteile im Abgas 216 bei Vorhandensein eines Reduktionsmittels 246, wie Ammoniak, umzuwandeln. So kann beispielsweise die Katalysatorzusammensetzung einen Zeolith und eine oder mehrere Basismetallkomponenten, wie Eisen (Fe), Kobalt (Co), Kupfer (Cu) oder Vanadium (V), Natrium (Na), Barium (Ba), Titan (Ti), Wolfram (W) und Kombinationen davon, enthalten. In einer bestimmten Ausführungsform kann die Katalysatorzusammensetzung einen Zeolith enthalten, der mit einem oder mehreren von Kupfer, Eisen oder Vanadium imprägniert ist. In einigen Ausführungsformen kann der Zeolith ein β-Zeolith, ein Y-Zeolith, ein ZM5-Zeolith oder eine beliebige andere kristalline Zeolithstruktur, wie ein Chabazit oder ein USY (ultrastabiler Y-Typ)-Zeolith, sein. In einer bestimmten Ausführungsform umfasst der Zeolith Chabazit. In einer bestimmten Ausführungsform umfasst der Zeolith SSZ. Geeignete SCR-Katalysatorzusammensetzungen können eine hohe thermische Strukturstabilität aufweisen, insbesondere wenn sie im Tandem mit Partikelfilter (PF)-Vorrichtungen verwendet werden oder wenn sie in die nachstehend beschriebenen SCRF-Vorrichtungen integriert werden, die mithilfe von Hochtemperatur-Rußverbrennungsverfahren regeneriert werden.
Die SCR-Katalysatorzusammensetzung kann optional auch ein oder mehrere basische Metalloxide als Promotoren beinhalten, um die SO₃-Bildung weiter zu verringern und die Standzeit des Katalysators zu verlängern. Die einen oder mehreren basischen Metalloxide können in einigen Ausführungsformen WO₃, Al₂O₃, und MoO₃ beinhalten. In einer Ausführungsform kann WO₃, Al₂O₃, und MoO₃ in Kombination mit V₂O₅ verwendet werden.
Der SCR-Katalysator verwendet im Allgemeinen das Reduktionsmittel 246, um NO_x-Spezies (z. B. NO und NO₂) in unregulierte Bestandteile zu reduzieren. Unregulierte Bestandteile beinhalten beispielsweise eine oder mehrere Spezies, die keine NO_x Spezies, zweiatomigen Stickstoff, stickstoffhaltige inerte Spezies oder Spezies, die als annehmbare Emissionen angesehen werden, sind. Das Reduktionsmittel 246 kann Ammoniak (NH₃) sein, wie z. B. wasserfreies Ammoniak oder wässriges Ammoniak, oder aus einer Stickstoff- und wasserstoffreichen Substanz wie Harnstoff (CO(NH₂)₂) erzeugt werden. Zusätzlich oder alternativ kann das Reduktionsmittel 246 jede Zusammensetzung haben, die in der Lage ist, sich bei Vorhandensein von Abgas 216 und/oder Wärme zu zersetzen oder zu reagieren, um Ammoniak auszubilden. Die Gleichungen (1) - (9) liefern exemplarische chemische Reaktionen für NO_x-Reduktion mit Ammoniak. 4NH₃+4NO→4N₂+6H₂O (1) 2NH₃+NO+NO₂→2N₂+3H₂O (2) 8NH₃+6NO₂→7N₂+12H₂O (3) 4NH₃+3O₂→2N₂+6H₂O (4) 4NH₃+5O₂→2N₂+3H₂O (5) 4NH₃+4NO+3O₂→4N₂O+6H₂O (6) 2NH₃+2NO₂→N₂O+N₂+3H₂O (7) 2NH₃+2O₂→N₂O+3H₂O (8) NH₃+θ_frei→NH*₃ (9)
Es versteht sich, dass die Gleichungen (1) - (9) lediglich veranschaulichend sind und nicht dazu gedacht sind, die SCR-Vorrichtung 220 auf einen bestimmten NOx-Reduktionsmechanismus oder -mechanismen zu begrenzen, noch den Betrieb anderer Mechanismen auszuschließen. Die SCR-Vorrichtung 220 kann so konfiguriert sein, dass sie eine der oben genannten NOx-Reduktionsreaktionen, Kombinationen der vorstehenden NOx-Reduktionsreaktionen und andere NOx-Reduktionsreaktionen ausführt.
Das Reduktionsmittel 246 kann in verschiedenen Implementierungen mit Wasser verdünnt werden. Bei Implementierungen, bei denen das Reduktionsmittel 246 mit Wasser verdünnt wird, verdampft die Wärme (z. B. aus dem Abgas) das Wasser und Ammoniak wird der SCR-Vorrichtung 220 zugeführt. Nicht-Ammoniak-Reduktionsmittel können wie gewünscht als vollständige oder teilweise Alternative zu Ammoniak verwendet werden. Bei Implementierungen, bei denen das Reduktionsmittel 246 Harnstoff enthält, reagiert der Harnstoff mit dem Abgas, um Ammoniak zu erzeugen, und Ammoniak wird der SCR-Vorrichtung 220 zugeführt. Die nachfolgende Reaktion (10) stellt eine exemplarische chemische Reaktion der Ammoniakproduktion durch Harnstoffzersetzung bereit. CO(NH₂)₂+H₂O→2NH₃+CO₂ (10)
Es versteht sich, dass die Gleichung (10) lediglich veranschaulichend, und nicht dazu gedacht ist, die Zersetzung von Harnstoff oder eines anderen Reduktionsmittels 246 auf einen bestimmten einzigen Mechanismus zu beschränken und den Betrieb anderer Mechanismen auszuschließen.
Der SCR-Katalysator kann das Reduktionsmittel zum Zusammenwirken mit dem Abgas 216 speichern (d. h. absorbieren und/oder adsorbieren). Das Reduktionsmittel 246 kann beispielsweise innerhalb der SCR-Vorrichtung 220 oder des Katalysators als Ammoniak gespeichert werden. Eine gegebene SCR-Vorrichtung 220 weist eine Reduktionsmittelspeicherkapazität (Θ) oder eine Menge an Reduktionsmittel oder einem Reduktionsmittel-Derivat auf, das gespeichert werden kann. Die Menge eines innerhalb einer SCR-Vorrichtung 220 gespeicherten Reduktionsmittels im Verhältnis zur Kapazität der SCR-Vorrichtung kann als die „Reduktionsmittelbelastung“ der SCR-Vorrichtung bezeichnet werden und kann in einigen Instanzen als eine %-Belastung (z. B. 90 % Reduktionsmittelbelastung) angegeben werden. Während des Betriebs der SCR-Vorrichtung 220 wird eingespritztes Reduktionsmittel 246 in dem SCR-Katalysator gespeichert und während Reduktionsreaktionen mit NOx-Spezies verbraucht und muss kontinuierlich ergänzt werden. Das Ermitteln der genauen einzuspritzenden Menge an Reduktionsmittel 246 ist entscheidend, um Abgasemissionen auf einem akzeptablen Niveau zu halten: unzureichende Reduktionsmittelpegel innerhalb des Systems 34 (z. B. innerhalb der SCR-Vorrichtung 220) können unerwünschte NOx-Spezies-Emissionen („NOx-Durchbruch“) zur Folge haben (z. B. über ein Fahrzeugendrohr), während eine übermäßige Reduktionsmitteleinspritzung 246 dazu führen kann, dass unerwünschte Mengen an Reduktionsmittel 246 durch die SCR-Vorrichtung 220 unreagiert oder als unerwünschtes Reaktionsprodukt aus der SCR-Vorrichtung 220 austreten („Reduktionsmittelschlupf“). Reduktionsmittelschlupf und NOx-Durchbruch können auch auftreten, wenn der SCR-Katalysator unterhalb einer „Anspringtemperatur“ liegt, beispielsweise wenn die SCR-Vorrichtung 220 mit NH3 gesättigt ist (d. h. keine Speicherstellen mehr vorhanden sind). Die SCR-Dosierlogik kann verwendet werden, um die Dosierung des Reduktionsmittels 246 anzuweisen, und Anpassungen davon, und kann beispielsweise durch das Modul 238 implementiert werden.
Eine Reduktionsmitteleinspritzdosierrate (z. B. Gramm pro Sekunde) kann durch ein chemisches SCR-Modell ermittelt werden, das die in der SCR-Vorrichtung 220 gespeicherte Menge an Reduktionsmittel 246 basierend auf Signalen von einer oder mehreren Einspritzungen des Reduktionsmittels 246 (z. B. Rückkopplung von Einspritzventil 236) und stromaufwärtigem NOx (z. B. NOx-Signal von dem stromaufwärtigen NOx-Sensor 242) vorhersagt. Das chemische SCR-Modell sagt ferner NOx-Niveaus von Abgas 216 voraus, die von der SCR-Vorrichtung 220 abgegeben werden. Das chemische SCR-Modell kann durch das Steuermodul 238 implementiert werden. Das chemische SCR-Modell kann beispielsweise um einen oder mehrere Prozesswerte über die Zeit aktualisierbar sein. Ein Dosierregler (nicht dargestellt), wie beispielsweise einer, der durch das Modul 238 gesteuert wird, überwacht ein Verhältnis von NOx stromabwärts der SCR-Vorrichtung 220 (gemessen durch den Sensor 243) und einen NH₃ Schlupf, der basierend auf dem Modell (Gleichungen 1-9) bestimmt wird. Abweichungen zwischen dem vorhergesagten Verhältnis und dem gewünschten Verhältnis können kontinuierlich überwacht werden und eine Dosieranpassung kann ausgelöst werden, um die Reduktionsmitteldosierung zu erhöhen oder zu verringern, um die Abweichung zu eliminieren oder zu reduzieren. Weiterhin kann in einem oder mehreren Beispielen die Reduktionsmitteldosierrate angepasst werden, um eine gewünschte NO_x-Konzentration oder Durchflussrate im Abgas 216 stromabwärts von der SCR-Vorrichtung 220 oder eine gewünschte NO_x-Umwandlungsrate zu erreichen. Eine gewünschte Umwandlungsrate kann durch viele Faktoren ermittelt werden, wie beispielsweise die Eigenschaften des SCR-Katalysatortyps und/oder die Betriebsbedingungen des Systems (z. B. ICE 24-Betriebsparameter). Das gewünschte Verhältnis ist ein vorgegebener kalibrierbarer Wert, der einen Kompromiss zwischen dem NOx stromabwärts und dem NH₃ Schlupf anzeigt.
Mit der Zeit können Ungenauigkeiten des chemischen SCR-Modells zu anerkennenden Fehlern zwischen der modellierten SCR-Reduktionsmittelbeladung und der tatsächlichen Beladung führen. Dementsprechend kann das chemische SCR-Modell kontinuierlich korrigiert werden, um Fehler zu minimieren oder zu eliminieren. Weiterhin ändert sich im Laufe der Zeit und bei wiederholter Verwendung die Speicherkapazität des Reduktionsmittels (Θ), was sich typischerweise verringert. Daher ist die genaue Modellierung des chemischen Prozesses in der SCR-Vorrichtung 220, um die entsprechende Menge an Reduktionsmittel 246 einzuspritzen, eine technische Herausforderung. Eine Änderung der Reduktionsmittelspeicherkapazität kann zu einer SCR-Fehlerbedingung führen, die zu einer unangemessenen Menge an Reduktionsmittel 246 führt, basierend auf einem Modell, das bei der Inbetriebnahme der SCR-Vorrichtung 220 auf die ursprüngliche Reduktionsmittelspeicherkapazität kalibriert wurde.
Die hierin beschriebenen technischen Lösungen gehen auf diese technischen Herausforderungen ein und bieten eine robuste SCR/SCRF-Fehlererkennung, um zu gewährleisten, dass die Emissionen aus dem Abgassystem 26 den Emissionsvorschriften entsprechen. Die technischen Lösungen gehen auf diese technischen Herausforderungen ein, indem sie diesen SCR/SCRF-Fehler unter Verwendung eines Modells erkennen, das die Speicherkapazität des Reduktionsmittels dynamisch schätzt und sich nicht auf den ursprünglichen Kalibrierwert verlässt. Weiterhin erleichtern die hierin beschriebenen technischen Lösungen das Berechnen eines Diagnoseparameters, um die diagnostische Robustheit und den diagnostischen Frequenzgang der SCR-Vorrichtung 220 zu erhöhen. Im Weiteren erleichtern die hierin beschriebenen technischen Lösungen die Auswahl von Informationen für die dynamische Schätzung der Reduktionsmittelspeicherkapazität unter Verwendung eines oder mehrerer Kennzeichen, die sich auf die äußeren physikalischen Bedingungen und das Vertrauen auf die Genauigkeit der Schätzung beziehen.
3 veranschaulicht einen exemplarischen Abgasstrom durch die SCR-Vorrichtung 220. Das Steuermodul 238 misst die Durchflussmenge (F) des Gasvolumens und die Konzentration C des Gases. So bestimmt beispielsweise das Steuermodul 238 einen Eingangsdurchfluss von NOx 310 als Bereich der Abgasrohr * Geschwindigkeit von NOx. Ebenso wird der Eingangsdurchfluss von NH₃ 315 als Bereich der Abgasrohr * Geschwindigkeit von NH₃ bestimmt. Ferner kann das Steuermodul 238 durch Kompensieren der Adsorptionsmenge 322 und der Desorptionsmenge 324 und der auf der Katalysatoroberfläche reagierten Mengen C_NH3 als SCR-Konzentration von NH₃ und C_NOx als SCR-Konzentration von NOx ermitteln.
In einem oder mehreren Beispielen kann das Steuermodul 238 den Massedurchsatz 320 von NOx als W_NOx*Durchsatz von NOx bestimmen, wobei W_NOx das Molekulargewicht von NOx ist. Ebenso ist für NH₃ der Massedurchsatz 325 von NH₃ W_NH3* Durchsatz von NH₃. Es ist zu beachten, dass in anderen Beispielen die Durchflussmengen und/oder die Massedurchflussmengen mit anderen Techniken als den hierin beschriebenen bestimmt werden.
Dementsprechend steuert das Steuermodul 238 unter Bezugnahme zurück auf 2 den Betrieb des Injektors 236 basierend auf dem chemischen Modell und dem gewünschten NH3-Speichersollwert, um eine Menge an Reduktionsmittel 246 zu bestimmen, die wie hierin beschrieben eingespritzt werden soll. So kann beispielsweise das Reduktionsmittel, das in das Abgas 216 eingespritzt wird, NH₃ bilden, wenn es in das Abgas 216 eingespritzt wird. Dementsprechend steuert das Steuermodul 238 eine Menge an NH₃, die der SCR-Vorrichtung 220 zugeführt wurde. Der SCR-Katalysator adsorbiert (d. h. speichert) NH₃. Die von der SCR-Vorrichtung 220 gespeicherte Menge an NH₃ kann im Folgenden als „NH₃-Speicherniveau“ bezeichnet werden, die typischerweise auf der Reduktionsmittelspeicherkapazität des SCR-Katalysators basiert. Das Steuermodul 238 kann die Menge an NH₃ steuern, die der SCR-Vorrichtung 220 zugeführt wird, um den NH₃-Speicherniveau zu regeln.
In einem oder mehreren Beispielen kann der Prozentsatz von NOx, der aus dem Abgas 216 entfernt wird, das in die SCR-Vorrichtung 220 eintritt, als eine Umwandlungseffizienz der SCR-Vorrichtung 220 bezeichnet werden. Das Steuermodul 238 kann den Umwandlungswirkungsgrad der SCR-Vorrichtung 220 basierend auf NOx_in und NOx_out-Signalen ermitteln, die von dem ersten (stromaufwärtigen) NOx-Sensor 242 bzw. dem zweiten (stromabwärtigen) NOx-Sensor 243 erzeugt werden. So kann beispielsweise das Steuermodul 238 die Umwandlungseffizienz der SCR-Vorrichtung 220 basierend auf der folgenden Gleichung ermitteln: SCR_eff = (NOx_ein - NOX_aus)/NOX_in (11)
NH₃-Schlupf kann auch durch eine Erhöhung der Temperatur des SCR-Katalysators erreicht werden. So kann beispielsweise NH₃ vom SCR-Katalysator desorbieren, wenn die Temperatur zunimmt, wenn der NH₃ -Speicherpegel nahe an dem maximalen NH₃-Speicherpegel liegt. NH₃-Schlupf kann auch aufgrund eines Fehlers (z. B. Speicherlevelschätzungsfehler) oder einer fehlerhaften Komponente (z. B. fehlerhafte Einspritzdüse) im Emissionssteuerungssystem 34 auftreten.
Typischerweise schätzt das Steuermodul 238 ein NH₃ -Speicherniveau der SCR-Katalysator-Vorrichtung 220 basierend auf dem chemischen Modell. In einem oder mehreren Beispielen ist der NH₃-Speichersollwert („Sollwert“) kalibrierbar. Das Steuermodul 238 nutzt das chemische Modell zum Abschätzen des aktuellen NH₃-Speicherniveaus in der SCR-Vorrichtung 220, und der Speicherniveauregler liefert eine Rückmeldung an die Einspritzsteuerungen, um die Einspritzgeschwindigkeit zu bestimmen, mit der NH₃ für Reaktionen gemäß dem chemischen Modell bereitgestellt wird, und um den gewünschten Kompromiss zwischen dem stromabwärts gelegenen NOx und NH₃-Schlupf aufrechtzuerhalten. Ein kalibrierter Sollwert kann einen Kompromiss für bestimmte Betriebsbedingungen anzeigen (z.B. eine Temperatur des SCR-Katalysators, Speicherkapazität des SCR-Katalysators). Das Steuermodul 238 steuert die Reduktionsmittel-Einspritzdüse 236 um die Menge an eingespritztem Reduktionsmittel in das Abgas 216 zu verwalten, um das Verhältnis von nachgeschaltetem NOx und NH₃ Schlupf auf den Sollwert einzustellen. So steuert beispielsweise das Steuermodul 238 das Einspritzventil 236 an, um die Menge an Reduktionsmittel zu erhöhen oder zu verringern, die in das Abgas 216 eingespritzt wird. Zusätzlich weist das Steuermodul 238 den Reduktionsmittel-Einspritzdüse 236 an, den Speicherpegel zu erhöhen oder zu verringern, um den Sollwert beizubehalten, wenn der Sollwert erreicht wurde. Dementsprechend erleichtert ein genaues chemisches Modell die präzise Reduktionsmitteleinspritzung, um Fehler wie NH₃-Schlupf, NOx-Durchbruch und dergleichen zu erkennen und/oder zu verhindern.
4 stellt ein Flussdiagramm eines beispielhaften, nicht beanspruchten Verfahrens zum Schätzen der NH3-Speicherkapazität und zum weiteren Berechnen eines Diagnoseparameters für die SCR-Vorrichtung dar. Das Verfahren 400 wird durch die Steuerung 238 in einem oder mehreren Beispielen implementiert. Alternativ wird das Verfahren 400 durch einen oder mehrere elektrische Schaltungen implementiert. In einem oder mehreren Beispielen wird das Verfahren 400 durch Ausführen von Logik implementiert, die in Form von computerlesbaren und/oder ausführbaren Anweisungen bereitgestellt oder gespeichert werden kann.
Das Verfahren 400 beinhaltet das Empfangen einer Messung von NOx vom stromabwärtigen NOx-Sensor 242 und den stromabwärtigen Sensoren 243 bei 410. Das Verfahren beinhaltet ferner das Berechnen eines geschätzten NH₃-Speicherniveaus im SCR-Katalysator bei 420. In einem oder mehreren Beispielen wird das Schätzen nur dann durchgeführt, wenn zum Zeitpunkt des Schätzens eine Freigabebedingung erfüllt ist, die unter Verwendung eines Temperaturwertes der SCR-Vorrichtung 220 bestimmt wird. So wird beispielsweise eine Schätzung durchgeführt, wenn die Temperatur (T) der SCR-Vorrichtung bei Durchführung der Schätzung der Speicherkapazität innerhalb eines vorgegebenen Bereichs liegt, und die Schätzung wird nicht durchgeführt, wenn die Temperatur außerhalb des vorgegebenen Bereichs liegt. Wenn die Schätzung nicht durchgeführt wird, wird die aktuelle Iteration des Verfahrens 400 abgebrochen (nicht dargestellt) und das Verfahren wird weiterhin in einer Schleife betrieben. Der Freigabezustand kann andere Faktoren als die Temperatur der SCR-Vorrichtung verwenden.
Die Berechnung der Schätzung erfolgt unter Verwendung der folgenden Gleichung: $x (k + 1) = x (k) + T_{s} (\frac{1}{M_{N H 3}} (u (k) - y_{2} (k)) - \frac{1}{M_{N O x}} (C_{N O x}_{, i n} (k) - y_{1} (k)) - a_{1} (k) x (k))$
In der vorstehenden Gleichung (12) repräsentiert x(k) das NH₃ Speicherniveau in einem diskreten Zeitintervall k. T_S bezeichnet eine Abtastzeit. M_NH3 bezeichnet das Molgewicht von NH₃ (17,031 g/mol). Das Berechnen des NH3-Speicherniveaus beinhaltet das Berechnen einer Austrittskonzentration von NH₃ (y₂) bei 422. In einem oder mehreren Beispielen wird y₂ wie folgt berechnet: $y_{2} (k) = C_{N H 3, e f f} (k) = \frac{\tilde{F} (k) (u (k) + a_{4} (k) x (k))}{\tilde{F} (k) + θ (k) - x (k)}$
Hier ist u(k) die Menge des Reduktionsmittels 246, das bei Intervall k, θ eingespritzt wird, ist die Katalysatorspeicherkapazität NH₃, und a₄ ist ein Modellparameter, der sich im Laufe der Zeit basierend auf Kalibrierparametern ändert, und F̃ ist ein Durchflussparameter, der basierend auf der Gesamtdurchflussrate des Abgases 216 unter Verwendung eines Modellparameters a₃ berechnet wird, der sich im Laufe der Zeit basierend auf Kalibrierparametern ändern kann. So wird beispielsweise der Modellparameter a₄ berechnet unter Verwendung der Temperatur T(k) und der Kalibrierparameters K₄ und K₈, wobei beide kalibrierbare Parameter sind, die sich auf den Exponentialfaktor der chemischen Reaktionsraten beziehen: $a_{4} = e^{(K_{4} - \frac{K_{8}}{T (k)})}$
Weiterhin wird, bezogen auf die Gleichung (2), der Durchflussratenparameter basierend auf der Durchflussrate F des Abgases 216 am SCR-Einlass berechnet als: $\tilde{F} (k) = \frac{F (k)}{a_{3}}$
Hier ist a₃ ein Modellparameter basierend auf einem Kalibrierparameter K₃. In einem oder mehreren Beispielen ist a₃ = K₃.
Weiterhin wird in Gleichung (13) die Austrittskonzentration von NH₃ basierend auf der Speicherkapazität (θ(k)) des SCR-Katalysators beim Intervall k berechnet. Die NH₃ Speicherkapazität wird bei 424 berechnet. Die Speicherkapazität wird basierend auf einem zeitvariablen Modellparameter a₅ wie folgt geschätzt: $θ (k) = \frac{a_{5} (k)}{a_{3}}$
Hier wird a₃ basierend auf einem Kalibrierparameter K₅ berechnet, und in einem oder mehreren Beispielen ist a₃ = K₅.
Unter erneuter Bezugnahme auf die Gleichung (12) bezeichnet M_NOx das Molekulargewicht von NOx (etwa 30 g/mol). Weiterhin beinhaltet das Berechnen des geschätzten NH3-Speicherniveaus das Berechnen einer Austrittskonzentration von NOx (y₁) bei 426. In einem oder mehreren Beispielen wird y₁ wie folgt berechnet: $y_{1} (k) = C_{N O x, a u s} (k) = \frac{F (k) C_{N O x, i n} (k)}{F (k) + a_{2} (k) x (k)}$
Hier ist F(k) der Abgasdurchsatz, C_NOx,in bezeichnet die NOx-Konzentration am Eingang der SCR-Vorrichtung 220 und a₂ ist ein Modellparameter, der sich im Laufe der Zeit basierend auf Kalibrierparametern ändert. In einem oder mehreren Beispielen wird a₂ unter Verwendung der Temperatur T(k) und der Kalibrierparameter K₂ und K₇, berechnet, die sich auf den Exponentialfaktor der chemischen Reaktionsraten beziehen als: $a_{2} = e^{(K_{2} - \frac{K_{7}}{T (k)})}$
Weiterhin wird der Modellparameter a₁ aus der Gleichung (12) unter Verwendung der Temperatur T(k) und der Kalibrierparameter K₁ und K₆ berechnet, die sich auf den Exponentialfaktor der chemischen Reaktionsraten beziehen als: $a_{1} = e^{(K_{1} - \frac{K_{6}}{T (k)})}$
Das vorstehende Modell stellt eine Schätzung des NH₃-Speicherniveaus im SCR-Katalysator in einem Intervall bereit, basierend auf einer Schätzung der NH₃ Speicherkapazität des in diesem Intervall berechneten SCR-Katalysators. Das Steuermodul 238 bestimmt eine Menge an einzuspritzendem Reduktionsmittel 246 basierend auf dem Kompromiss zwischen NOx und NH₃ stromabwärts der SCR-Vorrichtung 220. Im Laufe der Zeit und unter Verwendung der SCR-Vorrichtung 220, der NH₃ Speicherkapazität der SCR-Katalysatoränderungen und des vorstehend beschriebenen Modells wird diese Änderung berücksichtigt, wodurch eine verbesserte und genauere Schätzung des NH₃ Speicherniveaus ermöglicht wird.
Unter Bezugnahme auf das Flussdiagramm von 4 beinhaltet das Verfahren 400 ferner das Bestimmen einer Beobachterkonvergenz des geschätzten NH3-Speicherniveauwertes bei 430. Das Ergebnis der Beobachterkonvergenz kann ein Binärwert sein, der anzeigt, ob der Schätzwert gültig (konvergent) oder ungültig (nicht konvergent) ist. Die Beobachterkonvergenz wird mit einer oder mehreren bekannten Techniken implementiert, um beispielsweise Berechnungen durchzuführen, die gewährleisten, dass ausreichende Bedingungen für die lokale asymptotische Konvergenz geschaffen werden.
Das Verfahren 400 beinhaltet ferner das Berechnen eines Diagnoseparameters zum Bestimmen der SCR-Vorrichtung 220 bei 440. Der Diagnoseparameter bestimmt, ob die SCR-Vorrichtung 220 einen Fehler aufweist und angepasst werden muss, um einen Zustand zu korrigieren, wie beispielsweise NH₃ Schlupf, NOx-Durchbruch usw. Der Diagnoseparameter wird basierend auf einem Satz von zuvor berechneten NH₃ Speicherkapazitätsschätzungen und den entsprechenden Konvergenzergebnissen berechnet. Der Satz beinhaltet eine vorgegebene Anzahl von P-Berechnungen, wie beispielsweise 50, 100 oder eine andere Ganzzahl. In einem oder mehreren Beispielen beinhaltet der Satz eine Reihe von Berechnungen über ein vorgegebenes Fenster (Dauer) der Zeit (T_Fenster), beispielsweise die letzten 10 Minuten, die letzten 15 Minuten usw. Alternativ oder zusätzlich beinhaltet der Satz eine Reihe von Berechnungen seit dem Anlaufen des Fahrzeugs 10. Alternativ oder zusätzlich beinhaltet der Satz alle Berechnungen seit der Inbetriebnahme und Nutzung der SCR-Vorrichtung 220. Das Berechnen des Diagnoseparameters beinhaltet das Sammeln des Satzes von P-Berechnungen einschließlich P-Schätzungen der NH₃ Speicherkapazität und der entsprechenden P-Beobachter-Konvergenzwerte.
Das Berechnen des Diagnoseparameters beinhaltet ferner das Auswählen einer Teilmenge von N Speicherkapazitätsschätzungen und entsprechenden Konvergenzwerten aus dem Satz von P-Berechnungen, wobei die Teilmenge gültige Berechnungen beinhaltet, bei 442. Die Gültigkeit der Berechnungen wird unter Verwendung der Konvergenzwerte bestimmt. Wenn der Konvergenzwert anzeigt, dass die Daten ungültig sind, wird die entsprechende Speicherkapazitätsschätzung bei den weiteren Berechnungen nicht verwendet, andernfalls, wenn der Konvergenzwert gültig ist, wird die Schätzung zum Berechnen des Diagnoseparameters verwendet. Das Berechnen des Diagnoseparameters beinhaltet ferner die Verwendung einer quadratischen Funktion auf den ausgewählten Schätzwerten der Speicherkapazität bei 444.
Der diagnostische Parameter wird mit einem vorgegebenen Schwellenwert bei 450 verglichen. Wenn der Diagnoseparameter den vorgegebenen Schwellenwert überschreitet, der kalibrierbar sein kann, so wird angenommen, dass die SCR-Vorrichtung 220 bei 452 einen Fehler, zum Beispiel einen Ersatz-SCRF oder eine andere Korrektur, aufweist. In einem oder mehreren Beispielen sendet das Steuermodul 238 im Falle eines Fehlers ein Steuersignal an ein ECU des Fahrzeugs 10, um eine entsprechende Benachrichtigung an den Bediener zu erzeugen. In einem oder mehreren Beispielen kann die Benachrichtigung einen Hinweis darauf beinhalten, dass das Abgassystem 26 und insbesondere die SCR-Vorrichtung 220 weiter zu diagnostizieren ist. Die Benachrichtigung kann ferner einen vorgegebenen Fehlercode beinhalten. Im Falle eines automatisierten Fahrzeugs kann die Benachrichtigung einen Befehl zum Navigieren des Fahrzeugs 10 zu einer Werkstatt für das Abgassystem 26 beinhalten. Wenn der Diagnoseparameter den Schwellenwert nicht überschreitet und sich in einem vorgegebenen Betriebsbereich befindet, d. h. kalibrierbar ist, werden keine weiteren Maßnahmen ergriffen. Alternativ oder zusätzlich wird in einem oder mehreren Beispielen eine Benachrichtigung bereitgestellt, die anzeigt, dass das Abgassystem 26 und/oder die SCR-Vorrichtung 220 fehlerfrei arbeitet.
Das Verfahren 400 arbeitet in einem oder mehreren Beispielen in einer Schleife und kann vom Steuermodul 238 wiederholt nach einem vorgegebenen periodischen Intervall ausgeführt werden.
5 stellt ein Flussdiagramm eines beispielhaften, nicht beanspruchten Verfahrens 440 zum Berechnen eines Diagnoseparameters dar. Das Verfahren 440 ist Teil des Flussdiagramms in 4 und beinhaltet wie zuvor beschrieben eine Datenauswahl und das Berechnen von Diagnoseparametern unter Verwendung der ausgewählten Daten. Das Verfahren 440 beinhaltet das Empfangen der berechneten NH3-Speicherkapazitätsschätzungen und der entsprechenden Konvergenzwerte bei 510. Das Verfahren 440 beinhaltet ferner das Überprüfen, ob die vorgegebene Anzahl von Stichproben der Berechnungen bei 520 gesammelt wurde. Wie bereits beschrieben, kann dies basierend auf einer Reihe von Berechnungen oder einem Zeitfenster oder beidem bestimmt werden. Das Verfahren 440 schleift um, bis der vorgegebene Satz von Berechnungen gesammelt ist.
Sobald die Stichproben (Schätzungen und Konvergenz) gesammelt sind, beinhaltet das Verfahren 440 das Überprüfen, ob mindestens ein vorgegebener Anteil der entnommenen Proben gültig ist, bei 530. Die Gültigkeit wird basierend auf den Konvergenzwerten in jeder Stichprobe überprüft. Dementsprechend beinhaltet das Verfahren 440 das Überprüfen einer oder mehrerer Bedingungsmerker, die sich auf die Zuverlässigkeit der Schätzgenauigkeit beziehen, um die Gültigkeit der Datenproben zu bestimmen.
Der vorgegebene Anteil kann ein Prozentsatz sein, wie beispielsweise mindestens V% der entnommenen Proben, zum Beispiel 60 %, 80 % und dergleichen. Wenn mindestens V% der gesammelten N-Proben nicht gültig sind, beinhaltet das Verfahren 440 den Neustart der Probenahme. Der Neustart beinhaltet das Entfernen von vorgegebenen Proben aus den gesammelten Proben bei 540. So wird beispielsweise ein vorgegebener Anteil (z.B. 10 %, 25 % oder dergleichen) der ältesten entnommenen Proben entfernt und die Entnahme der Proben fortgesetzt, wobei die verbleibenden entnommenen Proben für die nächste Iteration noch berücksichtigt werden.
Wenn die gesammelten Proben mindestens V% gültige Daten beinhalten, fährt das Verfahren 440 mit dem Berechnen des Diagnoseparameters bei 444 fort. In einem oder mehreren Beispielen wird der Diagnoseparameter unter Verwendung einer nichtlinearen Funktion berechnet, um die diagnostische Robustheit und den diagnostischen Frequenzgang zu erhöhen. Das Berechnen kann in einem oder mehreren Beispielen unter Verwendung der N-Schätzungen der NH3-Speicherkapazität (θ_i(k)) des SCR-Katalysators, welche die Freigabebedingungen erfüllen und für welche die Konvergenz des Schätzalgorithmus in dem betrachteten Zeitfenster verfügbar ist, durchgeführt werden. Beim Berechnen wird ein Nennwert θ_nom verwendet, der ein vorgegebener kalibrierbarer Wert ist, der eine durchschnittliche Komponente anzeigt.
In einem oder mehreren Beispielen beinhaltet das Verfahren die Anwendung einer quadratischen Funktion auf die Schätzungen θ_i (k) in der Form: $ƒ_{i} = {\begin{matrix} {(Θ_{i} (k) / Θ_{n o m} - 1)}^{2} & w e n n Θ_{i} (k) < Θ_{n o m} \\ - {(Θ_{i} (k) / Θ_{n o m} - 1)}^{2} & a n d e r n f a l l s \end{matrix}$
Das vorstehende Beispiel gewährleistet, dass die θ_i (k)-Schätzungen weit entfernt von θ_nom in größeren Werten abgebildet werden als die, die für θ_nom geschlossen sind. Es ist zu beachten, dass das vorstehende Beispiel ein Beispiel für die Funktion ist, die zum Bestimmen des Diagnoseparameters verwendet wird, und dass ein anderes Beispiel verwendet werden kann, wie beispielsweise das Skalieren der vorstehenden Funktion oder jede andere Änderung.
Weiterhin wird der Diagnoseparameter wie folgt berechnet: $ƒ_{a v g} = \frac{1}{N} \sum_{i = 1}^{N} ƒ_{i}$
Im vorstehenden Beispiel ist N die Anzahl der entnommenen Proben, wobei mindestens V% gültig ist.
Die hier beschriebenen technischen Lösungen erleichtern Verbesserungen von Emissionskontrollsystemen, die in Verbrennungsmotoren verwendet werden, wie sie in Fahrzeugen verwendet werden. So stellen die technischen Lösungen beispielsweise ein Modell für die dynamische Schätzung der NH3-Speicherkapazität zur Verfügung. Das Modell kann weiterhin für Diagnosezwecke verwendet werden, um zu bestimmen, ob eine SCR-Vorrichtung einen Fehlerzustand aufweist. Das Modell ermöglicht die Fehlererkennung unter Verwendung eines Parameters, der sich auf die NH3-Speicherfähigkeit bezieht. Die hierin beschriebenen technischen Lösungen erleichtern dem Modell die Berücksichtigung der zeitlichen Schwankungen der NH3-Speicherkapazität während der Lebensdauer der Komponenten der SCR-Vorrichtung.

Claims

Emissionssteuerungssystem (34) zum Behandeln von Abgas in einem Kraftfahrzeug (10) mit einem Verbrennungsmotor (24), das Emissionssteuerungssystem (34) umfassend: eine selektive katalytische Reduktionsvorrichtung (SCR-Vorrichtung, 220); und eine Steuerung (238), die konfiguriert ist, um eine SCR-Fehlerdiagnose durchzuführen, wobei die SCR-Fehlerdiagnose Folgendes umfasst: Berechnen (420) einer Vielzahl von geschätzten NH3-Speicherkapazitätswerten (0) eines SCR-Katalysators der SCR-Vorrichtung; und Bestimmen (440) eines Diagnoseparameters der SCR-Vorrichtung unter Verwendung der Vielzahl von geschätzten NH3-Speicherkapazitätswerten, wobei das Bestimmen Folgendes umfasst: $Berechnen von ƒ_{i} = {\begin{matrix} {(Θ_{i} / Θ_{n o m} - 1)}^{2} & w e n n Θ_{i} < Θ_{n o m} \\ - {(Θ_{i} / Θ_{n o m} - 1)}^{2} & a n d e r n f a l l s \end{matrix}$
und Berechnen von $ƒ_{a v g} = \frac{1}{N} \sum_{i = 1}^{N} ƒ_{i},$
wobei θ_nom ein vorgegebener Kalibrierwert ist, f_avg der Diagnoseparameter ist, und N eine Anzahl von Werten in der Vielzahl von geschätzten NH3-Speicherkapazitätswerten ist.
Emissionssteuerungssystem (34) nach Anspruch 1, wobei die Steuerung (238) weiterhin konfiguriert ist, um einen SCR-Fehler als Reaktion auf ein Überschreiten eines vorgegebenen Schwellenwerts durch den Diagnoseparameter zu bestimmen.
Emissionssteuerungssystem (34) nach Anspruch 1, wobei das Bestimmen des Diagnoseparameters ferner Folgendes umfasst: Überprüfen (440), ob mindestens ein vorgegebener Prozentsatz (V) der Vielzahl von geschätzten NH3-Speicherkapazitätswerten (Θ) gültig ist; und Berechnen (444) des Diagnoseparameters als Reaktion darauf, dass mindestens der vorgegebene Prozentsatz (V) der Vielzahl von geschätzten NH3-Speicherkapazitätswerten (Θ) gültig ist.
Emissionssteuerungssystem (34) nach Anspruch 3, wobei in Reaktion darauf, dass mindestens der vorgegebene Prozentsatz (V) der Vielzahl von geschätzten NH3-Speicherkapazitätswerten (Θ) nicht gültig ist, erfolgt: ein Entfernen (540) eines ältesten Satzes von einer vorgegebenen Anzahl von geschätzten NH3-Speicherkapazitätswerten aus der Vielzahl von geschätzten NH3-Speicherkapazitätswerten; und ein Wiederholen der SCR-Fehlerdiagnose unter Verwendung zusätzlicher geschätzter NH3-Speicherkapazitätswerte zu der Vielzahl von geschätzten NH3-Speicherkapazitätswerten.
Emissionssteuerungssystem (34) nach Anspruch 3, wobei eine Gültigkeit eines geschätzten NH3-Speicherkapazitätswerts basierend auf einem Bedingungsmerker bestimmt wird.
Emissionssteuerungssystem (34) nach Anspruch 5, wobei der Bedingungsmerker eine Sicherheit einer Schätzgenauigkeit des geschätzten NH3-Speicherkapazitätswerts anzeigt.
Emissionssteuerungssystem (34) nach Anspruch 1, wobei die SCR-Fehlerdiagnose als Reaktion darauf durchgeführt wird, dass eine SCR-Katalysatortemperatur innerhalb eines vorgegebenen Bereichs liegt, zu einem Zeitpunkt, zu dem der geschätzte NH3-Speicherkapazitätswert berechnet wird.
Abgassystem (30) zum Behandeln von Abgas, das von einem Verbrennungsmotor (24) ausgestoßen wird, konfiguriert zum Durchführen einer selektiven katalytischen Reduktion (SCR) von Abgas, das Abgassystem (30) umfassend: eine Steuerung (238), die zum Durchführen einer SCR-Fehlerdiagnose konfiguriert ist, wobei die SCR-Diagnose Folgendes umfasst: Berechnen (420) einer Vielzahl von geschätzten NH3-Speicherkapazitätswerten (Θ) eines SCR-Katalysators des Abgassystems (30); und Bestimmen (440) eines Diagnoseparameters unter Verwendung der Vielzahl von geschätzten NH3-Speicherkapazitätswerten, wobei das Bestimmen Folgendes umfasst: $Berecnen von ƒ_{i} = {\begin{matrix} {(Θ_{i} / Θ_{n o m} - 1)}^{2} & w e n n Θ_{i} < Θ_{n o m} \\ - {(Θ_{i} / Θ_{n o m} - 1)}^{2} & a n d e r n f a l l s \end{matrix};$
und Berechnen von $ƒ_{a v g} = \frac{1}{N} \sum_{i = 1}^{N} ƒ_{i},$
wobei θ_nom ein vorgegebener Kalibrierwert ist, f_avg der Diagnoseparameter ist, und N eine Anzahl von Werten in der Vielzahl von geschätzten NH3-Speicherkapazitätswerten ist.
Abgassystem (30) nach Anspruch 8, wobei die Steuerung (238) ferner konfiguriert ist, um einen SCR-Fehler als Reaktion auf ein Überschreiten eines vorgegebenen Schwellenwerts durch den Diagnoseparameter zu bestimmen.
Abgassystem (30) nach Anspruch 8, wobei das Bestimmen (440) des Diagnoseparameters ferner Folgendes umfasst: Überprüfen (440), ob mindestens ein vorgegebener Prozentsatz (V) der Vielzahl von geschätzten NH3-Speicherkapazitätswerten (Θ) gültig ist; und Berechnen (444) des Diagnoseparameters als Reaktion darauf, dass mindestens der vorgegebene Prozentsatz (V) der Vielzahl von geschätzten NH3-Speicherkapazitätswerten (Θ) gültig ist.