DE112018002695T5

DE112018002695T5 - Systeme und Verfahren zum Steuern der Strömungsverteilung in einem Nachbehandlungssystem

Info

Publication number: DE112018002695T5
Application number: DE112018002695.7T
Authority: DE
Inventors: Sriram Srinivasan
Original assignee: Cummins Emission Solutions Inc
Current assignee: Cummins Emission Solutions Inc
Priority date: 2017-05-25
Filing date: 2018-05-17
Publication date: 2020-02-13
Also published as: GB202203833D0; BR112019024397A2; GB201916859D0; GB2577002A; WO2018217540A1; GB2601712B; US20220170406A1; CN110637148A; US11286835B2; CN110637148B; GB2577002B; GB2601712A; US20180340460A1

Abstract

Verfahren, Vorrichtungen und Systeme zum Schätzen des Abgasmassenstroms in einem Nachbehandlungssystem. Eine Ausführungsform schließt eine selektive katalytische Reduktion (SCR-Technik) ein, welche mindestens einen Katalysator, einen Differenzdrucksensor (dP), der betriebsmäßig mit dem SCR-System gekoppelt ist, einen Temperatursensor und eine Steuerung einschließt. Der dP-Sensor ist konfiguriert, um einen Wert eines Differenzdrucks über das SCR-System hinweg zu messen, einen ersten Ausgabewert von dem dP-Sensor und einen ersten Temperaturausgabewert von dem Temperatursensor zu bestimmen. Der erste Ausgabewert gibt den Wert des Differenzdrucks über das SCR-System hinweg an. Der erste Temperaturausgabewert gibt die Temperatur des Reduktionsmittels in dem SCR-System an. Die Steuerung ist ferner konfiguriert, um einen Abgasmassenstrom, der von dem Nachbehandlungssystem ausgegeben wird, unter Verwendung des ersten Ausgabewerts von dem dP-Sensor und des ersten Temperaturausgabewerts von dem Temperatursensor, zu schätzen.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Anmeldung bezieht sich allgemein auf das Gebiet von Nachbehandlungssystemen für Verbrennungsmotoren.
HINTERGRUND
Bei Verbrennungsmotoren, wie beispielsweise Dieselmotoren, können Stickoxid-Verbindungen (NO_x-Verbindungen) im Abgas abgegeben werden. Stringente Emissionen, einschließlich den Erfordernissen der On-Board-Diagnose (OBD), die von verschiedenen Regulierungsbehörden vorgeschrieben werden, erfordern die Entwicklung robuster Steueralgorithmen, um den Betrieb des gesamten Systems in optimaler Weise zu ermöglichen. Zur Verringerung von NO_x-Emissionen kann ein selektiver katalytischer Reduktionsprozess (SCR-Technik) implementiert werden, um die NO_x-Verbindungen mithilfe eines Katalysators und eines Reduktionsmittels in neutralere Verbindungen, beispielsweise zweiatomigen Stickstoff, Wasser oder Kohlendioxid, umzuwandeln. Der Katalysator kann in einer Katalysatorkammer eines Abgassystems, wie beispielsweise dem eines Fahrzeugs oder einer Energieerzeugungseinheit, eingeschlossen sein. Ein Reduktionsmittel, wie beispielsweise wasserfreies Ammoniak, wässriges Ammoniak, Dieselabgasfluid (DEF) oder wässriger Harnstoff, wird üblicherweise vor der Katalysatorkammer in den Abgasstrom eingebracht. Um das Reduktionsmittel für den SCR-Prozess in den Abgasstrom einzubringen, kann ein SCR-System das Reduktionsmittel durch ein vorgelagertes Dosiermodul, welches das Reduktionsmittel vor der Katalysatorkammer in ein Abgasrohr des Abgassystems zerstäubt oder sprüht, dosieren oder anderweitig einbringen. Das SCR-System kann einen oder mehrere Sensoren einschließen, um die Bedingungen innerhalb des Abgassystems zu überwachen.
KURZDARSTELLUNG
In einer Ausführungsform schließt ein Nachbehandlungssystem ein SCR-System ein, das mindestens einen Katalysator, einen Differenzdrucksensor (dP), der betriebsmäßig mit dem SCR-System gekoppelt ist, einen Temperatursensor, und eine Steuerung einschließt. Der dP-Sensor ist konfiguriert, um einen Wert eines Differenzdrucks über das SCR-System hinweg zu messen. Eine Steuerung ist kommunikativ mit sowohl dem dP-Sensor als auch mit dem Temperatursensor gekoppelt. Die Steuerung ist konfiguriert, um einen ersten Ausgabewert von dem dP-Sensor und einen ersten Temperaturausgabewert von dem Temperatursensor zu bestimmen. Der erste Ausgabewert von dem dP-Sensor gibt den Wert des Differenzdrucks über das SCR-System hinweg an. Der erste Temperaturausgabewert von dem Temperatursensor gibt eine Temperatur des SCR-Systems an. Die Steuerung ist ferner konfiguriert, um einen Abgasmassenstrom, der von dem Nachbehandlungssystem ausgegeben wird, unter Verwendung des ersten Ausgabewerts von dem dP-Sensor und des ersten Temperaturausgabewerts von dem Temperatursensor, zu schätzen.
In einer anderen Ausführungsform schließt ein Nachbehandlungssystem ein SCR-System ein, das mindestens einen Katalysator, einen mit dem SCR fluidisch gekoppelten Partikelfilter, einen mit einem Auslass des Partikelfilters bei Betrieb wirkenden Partikelfilterauslassdrucksensor, einen Temperatursensor, einen Umgebungsdrucksensor und eine mit dem Partikelfilterauslassdrucksensor kommunikativ gekoppelte Steuerung einschließt. Der Partikelfilterauslassdrucksensor ist konfiguriert, um einen Wert eines Drucks an dem Auslass des Partikelfilters zu messen. Die Steuerung ist konfiguriert, um einen ersten Ausgabewert von dem Partikelfilterauslassdrucksensor, einen ersten Temperaturausgabewert von dem Temperatursensor und einen zweiten Ausgabewert von dem Umgebungsdrucksensor zu bestimmen. Der erste Ausgabewert von dem Partikelfilterauslassdrucksensor gibt den Wert des Drucks an dem Auslass des Partikelfilters an. Der erste Temperaturausgabewert von dem Temperatursensor gibt eine Temperatur des SCR-Systems an. Der zweite Ausgabewert von dem Umgebungsdrucksensor gibt einen Wert eines Umgebungsdrucks an. Die Steuerung ist ferner konfiguriert, um einen Abgasmassenstrom, der von dem Nachbehandlungssystem ausgegeben wird, unter Verwendung des ersten Ausgabewerts von dem Partikelfilterauslassdrucksensor, des ersten Temperaturausgabewerts von dem Temperatursensor und des zweiten Ausgabewerts von dem Umgebungsdrucksensor zu schätzen.
In einer anderen Ausführungsform schließt ein Nachbehandlungssystem ein SCR-System einschließlich mindestens eines Katalysators, eine Vielzahl von Temperatursensoren, die betriebsmäßig mit dem SCR-System wirken, einen Umgebungsdrucksensor und eine Steuerung ein. Die Vielzahl der Temperatursensoren ist konfiguriert, um eine Vielzahl von Temperaturwerten des SCR-Systems zu messen. Die Steuerung ist kommunikativ mit der Vielzahl der Temperatursensoren und dem Umgebungsdrucksensor gekoppelt. Die Steuerung ist zum Bestimmen eines ersten Ausgabewerts von einem ersten Temperatursensor der Vielzahl von Temperatursensoren, eines zweiten Ausgabewerts von einem zweiten Temperatursensor der Vielzahl von Temperatursensoren und eines dritter Ausgabewerts von dem Umgebungsdrucksensor konfiguriert. Der erste Ausgabewert gibt einen von der Vielzahl von Temperaturwerten des SCR-Systems an. Der zweite Ausgabewert gibt einen von der Vielzahl von Temperaturwerten des SCR-Systems an. Der dritte Ausgabewertwert gibt einen Wert eines Umgebungsdrucks an. Die Steuerung ist ferner konfiguriert, um einen Abgasmassenstrom von dem Nachbehandlungssystem unter Verwendung des ersten Ausgabewerts von dem ersten Temperatursensor der Vielzahl von Temperatursensoren, des zweiten Ausgabewerts von dem zweiten Temperatursensor der Vielzahl von Temperatursensoren und des dritten Ausgabewerts von dem Umgebungsdrucksensor zu schätzen.
In einigen Ausführungsformen ist die Steuerung nach dem Bestimmen der verwendeten Ausgabewerte, die gültige Daten angeben, ferner zum Schätzen des Abgasmassenstroms aus dem Nachbehandlungssystem konfiguriert. Die Schätzung der Abgasmassenstromausgabe kann die Berechnung eines Durchflusskoeffizienten des SCR-Systems umfassen. Die Schätzung der Abgasmassenstromausgabe kann die Berechnung eines Durchflusskoeffizienten und einer Dichte des Abgasmassenstrom in dem SCR-System umfassen. Die Abgasmassenstromausgabe kann unter Verwendung von m =k√2ρΔP geschätzt werden, wobei k der Durchflusskoeffizient ist, der als f((m_est)) implementiert ist, und ΔP der Differenzdruck ist. Die Dichte kann unter Verwendung von p= P_bed/(RT_bed) geschätzt werden, wobei R die universelle Gaskonstante ist, P_bed aus erhaltenen Daten über den Druck eines Katalysatorbetts in dem SCR bestimmt wird, und T_bed aus Daten von einem Temperatursensor der Temperatur des Katalysatorbetts des Katalysators in dem SCR-System bestimmt wird. Der Wert für k kann aus einer Zuordnung von stationären Daten bei unterschiedlichen Strömungsstärken erhalten werden. In einigen Ausführungsformen umfasst das Nachbehandlungssystem ferner einen Abgasmassenstromsensor, wobei ein Wert eines Abgasmassenstroms von dem Abgasmassenstromsensor erhalten wird, und die Steuerung ist ferner konfiguriert, die Schätzung des Abgasmassenstroms mit dem von dem Abgasmassenstromsensor erhaltenen Wert des Abgasmassenstroms zu vergleichen.
Figurenliste
Die Details einer oder mehrerer Ausführungsformen werden in den begleitenden Zeichnungen und der nachstehenden Beschreibung dargelegt. Weitere Merkmale, Aspekte und Vorteile der Offenbarung werden anhand der Beschreibung, der Zeichnungen und der Ansprüche ersichtlich, für die gilt:

1 ist eine schematische Veranschaulichung eines Nachbehandlungssystems gemäß einer beispielhaften Ausführungsform;
2 ist eine schematische Veranschaulichung eines SCR-Systems gemäß einer beispielhaften Ausführungsform und zeigt den Durchgangspfad des Abgases;
3 ist ein Blockschaltbild einer Ausführungsform eines Steuermoduls, das in einer Steuerung eines Nachbehandlungssystems eingeschlossen sein kann.
4 ist gemäß einer beispielhaften Ausführungsform ein schematisches Flussschaubild eines Verfahrens zum Bestimmen einer Schätzung des gezeigten Abgasmassenstroms; und
5 ist ein Blockschaltbild einer Rechenvorrichtung gemäß einer beispielhaften Ausführungsform.

Es ist anzumerken, dass es sich bei manchen oder allen der Figuren um schematische Darstellungen zu Zwecken der Veranschaulichung handelt. Die Figuren werden zum Zweck der Veranschaulichung einer oder mehrerer Ausführungsformen mit dem expliziten Verständnis bereitgestellt, dass sie nicht verwendet werden, um den Umfang oder die Bedeutung der Ansprüche zu beschränken.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
Es folgen detailliertere Beschreibungen verschiedener Konzepte und Ausführungsformen, die sich auf Verfahren, Vorrichtungen und Systeme zum Schätzen des Abgasmassenstroms in einem Nachbehandlungssystem beziehen. Die verschiedenen, vorstehend vorgestellten und nachstehend ausführlich beschriebenen Konzepte können auf eine von zahlreichen Weisen implementiert werden, da die beschriebenen Konzepte nicht auf eine bestimmte Art und Weise der Ausführungsform beschränkt sind. Beispiele für spezifische Ausführungsformen und Anwendungen werden hauptsächlich zu Zwecken der Veranschaulichung bereitgestellt.
Eines der Schlüsselsignale, die für eine robuste Steuerung des Partikelfiltersystems (PFS) und/oder SCR-Teilsystems erforderlich sind, ist der Abgasmassenstrom. Üblicherweise werden Informationen hinsichtlich des Abgasmassenstroms auf der Motorseite gemessen und an das Nachbehandlungssystem als Referenzeingabe gesendet. Wenn dieser Wert nicht mehr zuverlässig ist, wird in einigen Ausführungsformen eine Schätzung des Massenstroms bestimmt, wodurch dem System ermöglicht wird, den normalen Betrieb der Nachbehandlungsfunktionen wie etwa die Reduktion der Auspuffpartikel (PM), der Kohlenwasserstoffe (KW), der NOx-Emissionen, etc. bei gleichzeitiger Minimierung des NH₃-Schlupfes so weit wie möglich weiterzuführen. In einigen Ausführungsformen wird der motorseitige Massenstromsensor entfernt, was die Kosten des Systems reduziert, während die Leistung des gesamten Systems aufrechterhalten wird. In einigen Ausführungsformen wird der Massenstrom geschätzt und als eine Diagnose verwendet, um Massenflusssensorfehler zu erfassen. In einigen Ausführungsformen wird der Massenstrom geschätzt und als Teil eines OBD-Systems verwendet, um Massenflusssensorfehler zu erfassen. Der OBD-Spielraum für die Sensoren kann dazu verwendet werden, um einzuschätzen, dass der Massenstrom auf der Motorseite erhöht wird, wenn die Massendurchflussschätzung als die primäre Schätzung des Abgasstroms verwendet wird.
Verbrennungsmotoren (z. B. Dieselverbrennungsmotoren usw.) erzeugen Abgase, die häufig in einem Nachbehandlungssystem gefiltert werden. Dieses Filtern erfolgt häufig durch das Hindurchtreten der Abgase durch ein Substrat. Bei herkömmlichen Filtern treten Probleme beim Verteilen des Stroms von Abgasen auf dem Substrat auf. Zum Beispiel können herkömmliche Filter einen großen Teil des Stroms in der Nähe der Mitte des Substrats und einen kleinen oder sogar praktisch nicht existenten Teil des Stroms in der Nähe der Kanten des Substrats verteilen. Dementsprechend unterliegen die Abgase in herkömmlichen Filtern einem Druckabfall.
1 ist eine schematische Darstellung eines Nachbehandlungssystems 100 gemäß einer Ausführungsform. 1 stellt ein Nachbehandlungssystem 100 dar, das ein beispielhaftes Reduktionsmittelzufuhrsystem 110 für ein Abgassystem 190 aufweist. Das Nachbehandlungssystem 100 schließt einen Partikelfilter, zum Beispiel einen Dieselpartikelfilter (DPF) 102, das Reduktionsmittelzufuhrsystem 110, eine Zersetzungskammer oder einen Reaktor 104, einen SCR-Katalysator 106 und einen Sensor 150 ein.
Der DPF 102 ist dazu konfiguriert, Feinstaub, beispielsweise Ruß, aus in dem Abgassystem 190 strömendem Abgas zu entfernen. Der DPF 102 schließt einen Einlass ein, durch den das Abgas eintritt, und einen Auslass, durch den das Abgas austritt, nachdem Feinstaub im Wesentlichen aus dem Abgas gefiltert wurde und/oder Feinstaub in Kohlendioxid umgewandelt wurde. Bei einigen Ausführungsformen kann der DPF 102 weggelassen werden.
Die Zersetzungskammer 104 ist dafür eingerichtet, ein Reduktionsmittel wie Harnstoff oder Dieselabgasfluid (DEF) in Ammoniak zu verwandeln. Die Zersetzungskammer 104 schließt ein Reduktionsmittelzufuhrsystem 110 mit einer Dosiervorrichtung oder einem Dosiermodul 112 ein, das konfiguriert ist, um das Reduktionsmittel in die Zersetzungskammer 104 zu dosieren (beispielsweise durch ein Einspritzventil, wie etwa dem nachstehend beschriebenen Einspritzventil). Bei einigen Ausführungsformen wird das Reduktionsmittel dem SCR-Katalysator 106 vorgelagert eingespritzt. Die Reduktionsmitteltröpfchen durchlaufen dann die Prozesse der Verdampfung, Thermolyse und Hydrolyse, um gasförmiges Ammoniak innerhalb des Abgassystems 190 zu bilden. Die Zersetzungskammer 104 schließt einen Einlass, der in Fluidverbindung mit dem DPF 102 steht, um das Abgas aufzunehmen, das NO_x-Emissionen enthält, sowie einen Auslass, durch den Abgas, NO_x-Emissionen, Ammoniak und/oder Reduktionsmittel zum SCR-Katalysator 106 strömen, ein.
Die Zersetzungskammer 104 schließt das Dosiermodul 112 ein, das an der Zersetzungskammer 104 angebracht ist, so dass das Dosiermodul 112 ein Reduktionsmittel in die in dem Abgassystem 190 strömenden Abgase dosieren kann. Das Dosiermodul 112 kann einen Isolator 114 einschließen, der zwischen einem Abschnitt des Dosiermoduls 112 und dem Abschnitt der Zersetzungskammer 104 angeordnet ist, an dem das Dosiermodul 112 angebracht ist. Das Dosiermodul 112 ist fluidisch mit einer oder mehreren Reduktionsmittelquellen 116 gekoppelt. Bei einigen Ausführungsformen kann eine Pumpe 118 verwendet werden, um das Reduktionsmittel aus der Reduktionsmittelquelle 116 für die Zufuhr zum Dosiermodul 112 mit Druck zu versehen.
Das Dosiermodul 112 und die Pumpe 118 sind zudem elektrisch oder kommunikativ mit einer Steuerung 120 gekoppelt. Die Steuerung 120 ist konfiguriert, das Dosiermodul 112 zu steuern, um Reduktionsmittel in die Zersetzungskammer 104 zu dosieren. Die Steuerung 120 kann auch zum Steuern der Pumpe 118 konfiguriert sein. Die Steuerung 120 kann einen Mikroprozessor, eine anwendungsspezifische integrierte Schaltung (Application-Specific Integrated Circuit, ASIC), ein feldprogrammierbares Gate-Array (Field-Programmable Gate Array, FPGA) usw. oder Kombinationen davon einschließen. Die Steuerung 120 kann einen Speicher einschließen, der unter anderem eine elektronische, optische, magnetische oder eine andere Datenspeicher- oder Übermittlungsvorrichtung einschließt, die in der Lage ist, einem Prozessor, einer ASIC, einer FPGA usw. Programmanweisungen bereitzustellen. Der Speicher kann einen Speicherchip, einen elektrisch löschbaren programmierbaren Nur-Lese-Speicher (Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory, EEPROM), einen löschbaren programmierbaren Nur-Lese-Speicher (erasable programmable read only memory, EPROM), einen Flash-Speicher oder einen anderen geeigneten Speicher einschließen, aus dem die Steuerung 120 Anweisungen lesen kann. Die Anweisungen können einen Code aus einer beliebigen geeigneten Programmiersprache einschließen.
Der SCR-Katalysator 106 ist konfiguriert, zur Verringerung von NO_x-Emissionen beizutragen, indem ein NO_x-Reduktionsprozess zwischen dem Ammoniak und dem NO_x des Abgases in zweiatomigen Stickstoff, Wasser und/oder Kohlendioxid beschleunigt wird. Der SCR-Katalysator 106 schließt einen Einlass in Fluidverbindung mit der Zersetzungskammer 104, aus dem Abgas und Reduktionsmittel aufgenommen werden, sowie einen Auslass in Fluidverbindung mit einem Ende des Abgassystems 190 ein.
Das Abgassystem 190 kann ferner einen Dieseloxidationskatalysator (DOC) in Fluidverbindung mit dem Abgassystem 190 beinhalten (z. B. dem SCR-Katalysator 106 nachgelagert oder dem DPF 102 vorgelagert), um Kohlenwasserstoffe und Kohlenmonoxid im Abgas zu oxidieren.
In einigen Ausführungsformen kann der DPF 102 der Zersetzungskammer oder dem Reaktorrohr 104 nachgelagert positioniert sein. Beispielsweise können der DPF 102 und der SCR-Katalysator 106 in einer einzigen Einheit kombiniert sein. In einigen Ausführungsformen kann das Dosiermodul 112 stattdessen einem Turbolader nachgelagert oder einem Turbolader vorgelagert positioniert sein.
Der Sensor 150 kann mit dem Abgassystem 190 gekoppelt sein, um einen Zustand des Abgases, das durch das Abgassystem 190 strömt, zu erkennen. Bei einigen Ausführungsformen kann der Sensor 150 einen Abschnitt aufweisen, der im Abgassystem 190 angeordnet ist; Beispielsweise kann sich eine Spitze des Sensors 150 in einen Abschnitt des Abgassystems 190 erstrecken. Bei anderen Ausführungsformen kann der Sensor 150 Abgas durch eine andere Leitung empfangen, wie beispielsweise durch ein oder mehrere Probenrohre, die sich aus dem Abgassystem 190 erstrecken. Während der Sensor 150 so dargestellt ist, dass er dem SCR-Katalysator 106 nachgelagert ist, versteht es sich, dass der Sensor 150 an jeder anderen Position des Abgassystems 190, einschließlich dem DPF 102 vorgelagert, innerhalb des DPF 102, zwischen dem DPF 102 und der Zersetzungskammer 104, innerhalb der Zersetzungskammer 104, zwischen der Zersetzungskammer 104 und dem SCR-Katalysator 106, innerhalb des SCR-Katalysators 106 oder dem SCR-Katalysator 106 nachgelagert positioniert sein kann. Zusätzlich können zwei oder mehr Sensoren 150 verwendet werden, um einen Zustand des Abgases zu erfassen, wie beispielsweise zwei, drei, vier, fünf oder sechs Sensoren 150, wobei jeder Sensor 150 an einer der vorher erwähnten Positionen des Abgassystems 190 angeordnet ist, wobei diese Bedingungen Temperatur, Druck und/oder Differenzdruck einschließen.
2 ist eine schematische Veranschaulichung eines Nachbehandlungssystems 200, das den Abgaspfad gemäß einer beispielhaften Ausführungsform zeigt. Das Nachbehandlungssystem 200 ist konfiguriert, ein Abgas (z. B. ein Dieselabgas) von einem Motor (z. B. einem Dieselmotor) zu empfangen und Bestandteile des Abgases, wie beispielsweise NOx-Gase, Kohlenmonoxid (CO), usw. zu reduzieren. Das Nachbehandlungssystem 200 schließt einen Reduktionsmittellagertank 210, einen physikalischen Reduktionsmittel-Füllstandssensor 212 eines physikalischen Reduktionsmittels, einen Temperatursensor 214, einen Drucksensor 216, eine Heizvorrichtung 230, ein SCR-System 250, eine Steuerung 170, einen Umgebungstemperatursensor 218 und einen Umgebungsdrucksensor 222 ein.
Der Reduktionsmittellagertank 210 (hierin auch als Tank 210 bezeichnet) enthält ein Reduktionsmittel, das so eingestellt ist, dass es die Reduktion der Bestandteile des Abgases (z. B. NOx) durch einen im SCR-System 250 eingeschlossenen Katalysator 254 ermöglicht. Bei Ausführungsformen, bei denen das Abgas ein Dieselabgas ist, kann das Reduktionsmittel ein Diesel-Emissions-Fluid (DEF) einschließen, was eine Ammoniakquelle bereitstellt.
Geeignete DEFs schließen Harnstoff, eine wässrige Harnstoff lösung oder jedes andere DEF ein (z. B. das DEF, das unter dem Handelsnahmen ADBLUE®) erhältlich ist Die Heizvorrichtung 230 ist betriebsmäßig mit dem Tank 210 gekoppelt und konfiguriert, um das in dem Tank 210 enthaltene Reduktionsmittel zu erwärmen. Bei kalten Wetterbedingungen oder Frostbedingungen kann das Reduktionsmittel oder mindestens ein Teil des Reduktionsmittels, das in dem Reduktionsmittellagertank 210 enthalten ist, gefrieren. Zum Beispiel kann das Nachbehandlungssystem 200 in einem Fahrzeug eingeschlossen sein, das den Frostwetterbedingungen ausgesetzt ist. Wenn das Fahrzeug ausgeschaltet ist oder anderweitig nicht in Betrieb ist, gefriert das Reduktionsmittel in dem Tank 210. Wenn das Fahrzeug eingeschaltet ist, wird die Heizvorrichtung 230 eingeschaltet, um das Reduktionsmittel aufzutauen oder zu schmelzen. In bestimmten Ausführungsformen kann die Heizvorrichtung 130 innerhalb des Tanks 210 angeordnet sein (z. B. nahe oder auf einer Bodenplatte des Tanks 210 angeordnet) oder außerhalb des Tanks 210 nahe einer Bodenplatte des Tanks 210 angeordnet sein, sodass ein Teil des Reduktionsmittels in der Nähe der Heizvorrichtung 230 zuerst schmilzt. Es dauert jedoch eine gewisse Zeit, bis das gesamte oder im Wesentlichen das gesamte Reduktionsmittel (z. B. mehr als 90 % des Volumens des im Tank 210 enthaltenen Reduktionsmittels) aufgetaut ist. Insbesondere wenn die Heizvorrichtung 230 zuerst eingeschaltet wird, ist ein erster Anteil des Reduktionsmittels in der Nähe der Heizvorrichtung 230 flüssig, und ein zweiter Anteil des Reduktionsmittels in einem Abstand von der Heizvorrichtung 230 ist gefroren.
Der physikalische Reduktionsmittel-Füllstandssensor 212 (auch als physikalischer Füllstandssensor 212 bezeichnet) ist bei Betrieb mit dem Tank 210 gekoppelt. Der physikalische Füllstandssensor 212 kann einen Ultraschall-Füllstandssensor einschließen, der zum Ausbreiten von Ultraschallwellen durch das im Tank 210 enthaltene Reduktionsmittel konfiguriert ist, und von dem Reduktionsmittel reflektierte Ultraschallwellen verwenden, um einen physikalischen Reduktionsmittelfüllstand im Tank 210 zu bestimmen. Die Ultraschallwellen, die von dem physikalischen Füllstandssensor 230 erzeugt werden, werden nur von dem flüssigen Anteil des Reduktionsmittels reflektiert.
Der Temperatursensor 214 oder eine Vielzahl von Temperatursensoren 214 können betriebsmäßig mit verschiedenen Stellen des Nachbehandlungssystems 200 gekoppelt sein und sind konfiguriert, um eine Temperatur von Komponenten oder eingeschlossenen Fluiden (z. B. flüssigen oder gasförmigen Fluiden) zu messen. Der Temperatursensor 214 kann ein Thermoelement, einen Thermistor oder einen beliebigen anderen geeigneten Temperatursensor einschließen.
Das SCR-System 250 ist zur Aufnahme und Behandlung des Abgases (z. B. eines Diesel-Abgases) konfiguriert, das durch das SCR-System 250 strömt. Das SCR-System 250 ist fluidisch mit dem Lagertank 210 gekoppelt, um das Abgasreduktionsmittel von dem Lagertank 210 zu empfangen. Das SCR-System 250 schließt ein Gehäuse 252 ein, das einen Einlass 251 zum Aufnehmen des Abgases von einem Motor und einen Auslass 253 zum Ausstoßen von behandeltem Abgas definiert. Das SCR-System 250 schließt mindestens einen Katalysator 254 ein, der innerhalb des durch das Gehäuse 252 gebildeten Innenvolumens positioniert ist. Der Katalysator 254 ist so ausgelegt, dass Bestandteile des Abgases, beispielsweise im Abgas eingeschlossenes NOx, in Gegenwart eines Abgas-Reduktionsmittels selektiv reduziert werden. Jeder geeignete Katalysator 254 kann verwendet werden, wie beispielsweise platin-, palladium-, rhodium-, cerium-, eisen-, mangan-, kupfer-, vanadiumbasierte Katalysatoren (einschließlich Kombinationen daraus).
Der Katalysator 254 kann in einigen Ausführungsformen auf einem geeigneten Substrat angeordnet sein, wie beispielsweise einem keramischen (z. B. Cordierit) oder metallischen (z. B. Kanthal) Monolithkern, der beispielsweise eine Wabenstruktur aufweisen kann. Ein Washcoat kann ebenfalls als Trägermaterial für den Katalysator 254 verwendet werden. Solche Washcoat-Materialien können beispielsweise Aluminiumoxid, Titandioxid, Siliziumdioxid, jedes andere geeignete Washcoat-Material, oder eine Kombination daraus einschließen. Das Abgas kann derart über und um den Katalysator 254 strömen, dass alle im Abgas eingeschlossenen NOx-Gase weiter reduziert werden, sodass ein Abgas entsteht, das im Wesentlichen kein Kohlenmonoxid und keine NOx-Gase enthält.
Die Steuerung 170 ist kommunikativ mit einem Drucksensor 216 (z. B. einem dP-Drucksensor zur Messung von Differenzdruckdaten über das SCR-System 250 hinweg) und einem Temperatursensor 214 gekoppelt und zum Empfangen und Interpretieren von Ausgabewerten oder Signalen durch jeden der Sensoren konfiguriert. Bei einigen Ausführungsformen ist die Steuerung 170 konfiguriert, um den Abgasmassenstrom unter Verwendung von dP-Sensordaten und Temperatursensordaten zu schätzen. Bei einigen Ausführungsformen ist die Steuerung 170 konfiguriert, um den Abgasmassenstrom unter Verwendung von Temperatursensordaten und Differenzdruck über die SCR-Daten hinweg zu schätzen. Bei einigen Ausführungsformen ist die Steuerung 170 zum Berechnen des Differenzdrucks unter Verwendung des separaten dP-Sensors, der bei Betrieb mit dem SCR gekoppelt ist, konfiguriert. Das SCR, das ein Durchflusskatalysator ist, wirkt als eine Strömungsbegrenzungsvorrichtung.
Bei einigen Ausführungsformen ist die Steuerung 170 kommunikativ mit einem Umgebungsdrucksensor 222 (z. B. einem Drucksensor zur Messung des Umgebungsdrucks) und einer Vielzahl von Temperatursensoren 214 gekoppelt und zum Empfangen und Interpretieren von Ausgabewerten oder Signalen durch jeden der Sensoren konfiguriert. Die Steuerung 170 ist zum Schätzen des Abgasmassenstroms unter Verwendung von mindestens zwei Temperaturen über ein SCR hinweg und der Daten des Umgebungsdrucksensors konfiguriert.
Bei einigen Ausführungsformen ist die Steuerung 170 kommunikativ mit einem Temperatursensor 214, einem Drucksensor 216, einem Umgebungstemperatursensor 218 und einem Umgebungsdrucksensor 222 (z. B. einem Drucksensor zur Messung des Umgebungsdrucks) gekoppelt und zum Empfangen und Interpretieren von Ausgabewerten oder Signalen durch jeden der Sensoren konfiguriert. Die Steuerung 170 ist konfiguriert, um zu bestimmen, ob es eine ausreichende Kombination von Sensordaten gibt, die dann verwendet werden können, um einen Abgasmassenstrom zu schätzen.
Die Steuerung 170 kann einen Prozessor (z. B. eine Mikrosteuerung) einschließen, der auf die Interpretation des ausgegebenen Signals programmiert ist In einigen Ausführungsformen kann die Steuerung 170 in ein Steuermodul (z. B. das hierin beschriebene Steuermodul 370) eingeschlossen sein, das in elektrisch leitender Verbindung mit einer oder mehreren der Komponenten des hierin beschriebenen Nachbehandlungssystems 200 steht und zur Durchführung der hier beschriebenen Erfassungs- und Steuerfunktionen betreibbar ist Die Steuerung 170 kann auch konfiguriert sein, um Daten von Temperatursensoren, NOx-Sensoren, Sauerstoffsensoren, Temperatur, Druck und/oder Ammoniak zu empfangen und zu interpretieren.
Bei einigen Ausführungsformen kann die Steuerung 170 ein Systemcomputer einer Vorrichtung oder eines Systems sein, die bzw. das ein Nachbehandlungssystem 200 einschließt (z. B. eines Fahrzeugs oder eines Generatorsatzes usw.). Ein solcher Computer kann beispielsweise die Computervorrichtung 530 einschließen, die hierin ausführlich mit Bezug auf 5 beschrieben ist. Die Steuerung 170 kann ein Steuermodul einschließen, das in elektrischer Verbindung mit einer oder mehreren der Komponenten des hierin beschriebenen Nachbehandlungssystems 200 ist und so betrieben werden kann, dass es die hierin beschriebenen Erfassungsfunktionen durchführt. Zum Beispiel ist 3 ein Blockschaltbild eines Steuermoduls 370, das in einer Steuerung 170 eingeschlossen sein kann. Das Steuermodul 370 schließt eine physikalische Sensorschaltung 372, eine Bestimmungsschaltung 374 und eine Abgasmassenstromschaltung 376 ein.
Die physikalische Sensorschaltung 372 ist zum Empfangen eines ersten Ausgabewerts von einem oder mehreren physikalischen Sensoren (z. B. einem Temperatursensor 214, einem Drucksensor 216, einem Umgebungstemperatursensor 218 und/oder einem Umgebungsdrucksensor 222, der betriebsmäßig mit einem Nachbehandlungssystem gekoppelt ist, konfiguriert.
Bei einigen Ausführungsformen ist die Bestimmungsschaltung 374 konfiguriert, einen ersten Füllstandsausgabewert von dem physikalischen Füllstandssensor und einen ersten Temperaturausgabewert von dem Temperatursensor zu interpretieren. Die Bestimmungsschaltung 374 ist konfiguriert, um zu bestimmen, ob Temperaturdaten, die eine Temperatur des SCR anzeigen, verfügbar sind. Die Bestimmungsschaltung 374 ist zur Analyse der Werte eines Temperatursensors, der betriebsmäßig mit einem SCR gekoppelt ist, konfiguriert, um zu bestimmen, ob die Daten aus einem physikalischen Temperatursensor gültig sind. Die Analyse von Werten eines Temperatursensors, um zu bestimmen, ob es sich um gültige Daten handelt, kann den Vergleich der Werte mit einem oder mehreren Schwellenwerten, den Vergleich der Werte mit einer Bandbreite von möglichen Werten, den Vergleich der Werte mit einem Bereich vorhergesagter Werte auf Grundlage anderer bekannter Temperaturen in dem System, die Bestimmung der Flüchtigkeit der Werte unter einem Schwellenwert und dergleichen einschließen. Die Bestimmungsschaltung 374 ist konfiguriert, um ein Signal zu empfangen, das anzeigt, dass ein physikalischer Temperatursensor kommunikativ mit einer Verarbeitungsschaltung (z. B. einer Steuerung 170 oder einer Steuerschaltung 370) gekoppelt ist.
Bei einigen Ausführungsformen ist die Bestimmungsschaltung 374 konfiguriert, um zu bestimmen, ob Druckdaten von dem Auslass des DPF verfügbar sind. Eingehende Werte eines Drucksensors, der bei Betrieb mit einem Auslass eines DPF gekoppelt ist, werden analysiert, um zu bestimmen, ob Daten von einem physikalischen Drucksensor gültig sind. Ein Signal kann empfangen werden, das anzeigt, dass ein physikalischer Drucksensor kommunikativ mit einer Verarbeitungsschaltung (z. B. einer Steuerung 170 oder einer Steuerschaltung 370) gekoppelt ist.
In einigen Ausführungsformen ist die Bestimmungsschaltung 374 konfiguriert, um zu bestimmen, ob Sensordaten des Umgebungsdrucks verfügbar sind. Die Bestimmungsschaltung 374 kann konfiguriert sein, um zu bestimmen, ob Umgebungsdruckdaten unter Verwendung eines Drucksensors, der Drucksensordaten bereitstellt, gemessen werden. Die Bestimmungsschaltung 374 kann konfiguriert sein, um zu bestimmen, ob die Umgebungsdruckdaten unter Verwendung eines dedizierten Drucksensors gemessen werden. Die Bestimmungsschaltung 374 kann konfiguriert sein, um eingehende Werte eines Umgebungsdrucksensors zu analysieren, um zu bestimmen, ob Daten von einem physikalischen Drucksensor gültig sind. Die Bestimmungsschaltung 374 kann auch konfiguriert sein, um ein Signal zu empfangen, das anzeigt, dass ein physikalischer Drucksensor kommunikativ mit einer Verarbeitungsschaltung (z. B. einer Steuerung 170 oder einer Steuerschaltung 370) gekoppelt ist.
Bei einigen Ausführungsformen ist die Bestimmungsschaltung 374 konfiguriert, um zu bestimmen, ob Daten von zwei Temperatursensoren über den SCR hinweg verfügbar sind Die Bestimmungsschaltung 374 kann konfiguriert sein, um zu bestimmen, ob angezeigte Temperaturdaten einer Eingangs- und/oder Ausgangstemperatur des SCR verfügbar sind. Die Bestimmungsschaltung 374 kann konfiguriert sein, um eingehende Werte von mindestens zwei Temperatursensoren zu analysieren, die bei Betrieb mit entweder einem Eingang oder Ausgang eines SCR gekoppelt sind, um zu bestimmen, ob die Daten von mindestens zwei physikalischen Temperatursensoren gültig sind. Die Bestimmungsschaltung 374 kann konfiguriert sein, um ein Signal zu empfangen, das anzeigt, dass die mindestens zwei physikalischen Temperatursensoren kommunikativ mit einer Verarbeitungsschaltung (z. B. einer Steuerung 170 oder Steuerschaltung 370) gekoppelt sind.
Bei einigen Ausführungsformen ist die Bestimmungsschaltung 374 konfiguriert, um zu bestimmen, ob eine der Bedingungen, (a) verfügbare dP-Sensordaten und Temperatursensordaten, (b) verfügbare Temperatursensordaten, DPF-Auslassdrucksensordaten oder (c) verfügbare Umgebungsdrucksensordaten und Daten von zwei Temperatursensoren über einen SCR hinweg, erfüllt ist. Die Bestimmungsschaltung 374 kann zum Senden eines Signals an eine Schätzschaltung (z. B. eine Abgasmassenstromschaltung 376) konfiguriert sein, welche zum Berechnen einer Schätzung unter Verwendung einer Kombination von zur Verfügung stehenden Sensordaten eingerichtet ist. Die Bestimmungsschaltung 374 kann zum Senden eines Signals an eine Schätzschaltung (z. B. eine Abgasmassenstromschaltung 376) konfiguriert sein, welche zum Berechnen einer Schätzung unter Verwendung einer Kombination von verfügbaren Sensordaten eingerichtet ist, wenn direkte Sensordaten von dem Abgasmassenstrom ebenfalls verfügbar sind, um die Schätzung des Abgasmassenstroms zu vergleichen.
Die Bestimmungsschaltung 374 kann konfiguriert sein, um zu bestimmen, ob mindestens eine der obigen Bedingungen erfüllt ist. Die Bestimmungsschaltung 374 kann konfiguriert sein, um zu bestimmen, dass die Bedingungen erfüllt sind, wenn jede der verschiedenen Kombinationen der obigen Daten verfügbar ist. Die Bestimmungsschaltung 374 kann konfiguriert sein, um zu bestimmen, dass die Bedingungen erfüllt sind, wenn eine Vielzahl von jeder der verschiedenen Kombinationen der obigen Daten verfügbar sind. Die Bestimmungsschaltung 374 kann so konfiguriert sein, dass sie weiterhin verfügbare Sensordaten überwacht, bis eine der Bedingungen erfüllt ist.
Bei einigen Ausführungsformen ist die Abgasmassenstromschaltung 376 zum Berechnen einer Schätzung eines Abgasmassenstroms von einem Nachbehandlungssystem konfiguriert. Die Abgasmassenschaltung 376 kann konfiguriert sein, um den Abgasmassenstrom unter Verwendung von Temperatursensordaten und Differenzdruck über die SCR-Daten hinweg zu schätzen. Die Abgasmassenschaltung 376 kann zum Schätzen des Abgasmassenstroms konfiguriert sein, indem der Differenzdruck unter Verwendung eines separaten dP-Sensors, der bei Betrieb mit dem SCR verbunden ist, berechnet wird. Das SCR, das ein Durchflusskatalysator ist, wirkt als eine Strömungsbegrenzungsvorrichtung. Für dieses System kann die Abgasmassenschaltung 376 konfiguriert sein, um den Massenstrom unter Verwendung des Differenzdrucks über das SCR hinweg zu schätzen.
Bei einigen Ausführungsformen ist die Abgasmassenschaltung 376 konfiguriert, um den Abgasmassenstrom unter Verwendung von Temperatursensordaten, DPF-Auslassdrucksensordaten und Umgebungsdrucksensordaten zu schätzen. Das SCR, das ein Durchflusskatalysator ist, wirkt als eine Strömungsbegrenzungsvorrichtung. Für dieses System kann die Abgasmassenschaltung 376 konfiguriert sein, um den Massenstrom durch Berechnen des Differenzdrucks über das SCR hinweg zu schätzen.
Bei einigen Ausführungsformen ist die Abgasmassenstromschaltung 376 zum Schätzen des Abgasmassenstroms unter Verwendung eines Umgebungsdrucksensors und Daten von zwei Temperatursensoren über ein SCR hinweg konfiguriert. Bei einigen Ausführungsformen wirkt das SCR, das ein Durchflusskatalysator ist, als eine Strömungsbegrenzungsvorrichtung. Für dieses System kann die Abgasmassenschaltung 376 konfiguriert sein, um den Massenstrom durch Berechnen des Differenzdrucks über das SCR hinweg zu schätzen.
4 ist ein schematisches Flussschaubild eines beispielhaften Verfahrens 400 zum Bestimmen einer Schätzung des Abgasmassenstroms, wie in einer beispielhaften Ausführungsform dargestellt. Die Abläufe des Verfahrens 400 können in Form von Anweisungen auf einem nicht-flüchtigen, computerlesbaren Medium (z. B. dem Hauptspeicher 536, dem Nur-Lese-Speicher (ROM) 538 oder der Speichervorrichtung 540, die in der Rechenvorrichtung 530 aus 5 eingeschlossen sind) gespeichert sein. Das CRM kann in einer Computervorrichtung (z. B. der Computervorrichtung 530) eingeschlossen sein, welche konfiguriert ist, um die auf dem CRM gespeicherten Anweisungen auszuführen und die Vorgänge des Verfahrens 400 durchzuführen. Bei einigen Ausführungsformen ist die Steuerung 170 oder die Steuerschaltung 370 konfiguriert, um die Abläufe des Verfahrens 400 durchzuführen.
Das Verfahren 400 schließt die Bestimmung ein, ob dP-Sensordaten bei 402 verfügbar sind und ob Temperatursensordaten bei 404 verfügbar sind. Das Verfahren 400 schließt die Bestimmung ein, ob Temperatursensordaten bei 404 verfügbar sind, wenn DPF-Auslassdrucksensordaten bei 406 verfügbar sind und wenn Umgebungsdrucksensordaten bei 408 verfügbar sind. Das Verfahren 400 schließt die Bestimmung ein, ob Umgebungsdrucksensordaten bei 408 verfügbar sind und ob Daten von zwei Temperatursensoren über das SCR hinweg bei 410 verfügbar sind. Das Verfahren 400 schließt die Bestimmung ein, ob (a) dP-Sensordaten bei 402 verfügbar sind und Temperatursensordaten bei 404 verfügbar sind oder (b) Temperatursensordaten bei 404 verfügbar sind, Auslassdrucksensordaten bei 406 verfügbar sind und Umgebungsdrucksensordaten bei 408 verfügbar sind oder (c) Umgebungsdrucksensordaten bei 408 verfügbar sind und Daten von zwei Temperatursensoren über das SCR hinweg bei 410 verfügbar sind.
Mit 4 und mit mehr Einzelheiten fortfahrend, sind dP-Sensordaten bei 402 verfügbar. Der Differenzdruck über ein SCR hinweg wird unter Verwendung eines dedizierten dP-Sensors gemessen, der Differenzdruckdaten bereitstellt. Der Differenzdruck über einen DOC hinweg kann auch unter Verwendung eines dedizierten dP-Sensors gemessen werden. Es wird bestimmt, ob dP-Sensordaten verfügbar sind. Eingehende Werte von dP-Sensordaten können ausgewertet werden, um zu bestimmen, ob Daten aus einem physikalischen dP-Sensor gültig sind. Es kann ein Signal empfangen werden, das anzeigt, dass ein physikalischer dP-Sensor kommunikativ mit einer Verarbeitungsschaltung (z. B. einer Steuerung 170 oder einer Steuerschaltung 370) gekoppelt ist.
Temperatursensordaten sind bei 404 verfügbar. Temperaturdaten werden unter Verwendung eines Temperatursensors, der Temperatursensordaten bereitstellt, gemessen. Die Temperaturdaten können unter Verwendung eines speziellen Temperatursensors gemessen werden, der betriebsmäßig mit einem SCR gekoppelt ist. Es wird eine Bestimmung vorgenommen, wenn Temperaturdaten, die eine Temperatur des SCR anzeigen, verfügbar sind. Eingehende Werte von einem Temperatursensor, der betriebsmäßig mit einem SCR gekoppelt ist, können analysiert werden, um zu bestimmen, ob Daten von einem physikalischen Temperatursensor gültig sind. Es kann ein Signal empfangen werden, das anzeigt, dass ein physikalischer Temperatursensor kommunikativ mit einer Verarbeitungsschaltung (z. B. einer Steuerung 170 oder einer Steuerschaltung 370) gekoppelt ist.
DPF-Auslassdrucksensordaten sind bei 406 verfügbar. Temperaturdaten können unter Verwendung eines Drucksensors gemessen werden, der Drucksensordaten bereitstellt. Die Druckdaten können unter Verwendung eines dedizierten Drucksensors gemessen werden, der betriebsmäßig mit einem Auslass eines DPF gekoppelt ist. Es wird eine Bestimmung vorgenommen, ob Druckdaten von dem DPF-Auslass verfügbar sind. Eingehende Werte eines Drucksensors, der betriebsmäßig mit einem DPF-Auslass gekoppelt ist, können analysiert werden, um zu bestimmen, ob Daten von einem physikalischen Drucksensor gültig sind. Ein Signal kann empfangen werden, das anzeigt, dass ein physikalischer Drucksensor kommunikativ mit einer Verarbeitungsschaltung (z. B. einer Steuerung 170 oder einer Steuerschaltung 370) gekoppelt ist.
Umgebungsdrucksensordaten sind bei 408 verfügbar. Umgebungsdruckdaten können unter Verwendung eines Drucksensors, der Drucksensordaten bereitstellt, gemessen werden. Die Druckdaten können auch unter Verwendung eines dedizierten Drucksensors gemessen werden. Es wird bestimmt, ob Umgebungsdruckdaten verfügbar sind. Eingehende Werte eines Umgebungsdrucksensors können analysiert werden, um zu bestimmen, ob Daten von einem physikalischen Drucksensor gültig sind. Ein Signal kann empfangen werden, das anzeigt, dass ein physikalischer Drucksensor kommunikativ mit einer Verarbeitungsschaltung (z. B. einer Steuerung 170 oder einer Steuerschaltung 370) gekoppelt ist.
Daten von zwei Temperatursensoren über den SCR hinweg sind bei 410 verfügbar. Temperaturdaten können unter Verwendung von mindestens zwei Temperatursensoren, die Temperatursensordaten bereitstellen, gemessen werden. Die Temperaturdaten können unter Verwendung eines speziellen Temperatursensors gemessen werden, der betriebsmäßig mit einem Eingang eines SCR gekoppelt ist, und mit einem speziellen Temperatursensor, der betriebsmäßig mit einem Ausgang des SCR gekoppelt ist. Es wird eine Bestimmung vorgenommen, ob Temperaturdaten, die eine Temperatur des Eingangs und/oder Ausgangs des SCR anzeigen, verfügbar sind. In einigen Fällen werden eingehende Werte der mindestens zwei Temperatursensoren, die betriebsmäßig mit entweder einem Eingang oder Ausgang eines SCR gekoppelt sind, analysiert, um zu bestimmen, ob Daten von mindestens zwei physikalischen Temperatursensoren gültig sind. Es kann ein Signal empfangen werden, das anzeigt, dass die mindestens zwei physikalischen Temperatursensoren kommunikativ mit einer Verarbeitungsschaltung (z. B. einer Steuerung 170 oder einer Steuerschaltung 370) gekoppelt sind.
Es wird bestimmt, ob mindestens eine der obigen Bedingungen bei 412 erfüllt ist. Wenn irgendeine der verschiedenen Kombinationen der obigen Daten verfügbar ist, sind die Bedingungen erfüllt. Bei einigen Ausführungsformen sind die Bedingungen erfüllt, wenn eine Vielzahl von jeder der verschiedenen Kombinationen der obigen Daten verfügbar sind. Wenn die Bedingungen erfüllt sind, wird das Verfahren zum Schätzen des Abgasmassenstroms bei 414 fortgesetzt. Wenn die Bedingungen nicht erfüllt sind, wird das Verfahren mit der Überwachung der verfügbaren Daten bei 416 fortgesetzt. Zum Beispiel kann das Nachbehandlungssystem (z. B. das Nachbehandlungssystem 100) in einem Fahrzeug installiert sein und ist zum Schätzen des Abgasmassenstroms konfiguriert, wenn direkte Sensordaten des Abgasmassenstroms nicht verfügbar sind. Das Fahrzeug kann einen Fahrzeuggeschwindigkeitssensor (z. B. den Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 116) einschließen, der betriebsmäßig mit einer Steuerung (z. B. der Steuerung 170) gekoppelt ist, und konfiguriert ist, um einen Ausgabewert des Fahrzeuggeschwindigkeitssensors zu interpretieren, um zu bestimmen, ob sich das Fahrzeug bewegt oder stationär ist.
Wenn mindestens eine der Bedingungen bei 412 erfüllt ist, dann wird der Abgasmassenstrom bei 414 geschätzt. Eine Schätzung kann unter Verwendung von dP-Sensordaten und Temperatursensordaten durchgeführt werden. Eine Schätzung kann unter Verwendung von Temperatursensordaten, DPF-Auslassdrucksensordaten und Umgebungsdrucksensordaten durchgeführt werden. Die Schätzung kann unter Verwendung von Umgebungsdrucksensordaten und Daten von zwei Temperatursensoren über ein SCR hinweg erfolgen. Eine Schätzung wird bestimmt, wenn eine der Kombinationen von Sensordaten verfügbar ist. Bei einigen Ausführungsformen ist eine Vielzahl von Kombinationen von Sensordaten verfügbar, bevor eine Schätzung bestimmt wird. Direkte Sensordaten des Abgasmassenstroms können verfügbar sein, wenn eine Schätzung des Abgasmassenstroms vorgenommen wird.
Ein Abgasmassenstrom wird unter Verwendung von dP-Sensordaten und Temperatursensordaten bei 414 geschätzt. Ein Abgasmassenstrom kann unter Verwendung von Temperatursensordaten und Differenzdruck über die SCR-Daten hinweg bei 414 geschätzt werden. Der Differenzdruck wird unter Verwendung eines separaten dP-Sensors, der betriebsmäßig mit dem SCR gekoppelt ist, berechnet. Das SCR, das ein Durchflusskatalysator ist, wirkt als eine Strömungsbegrenzungsvorrichtung. Für dieses System kann der Massenstrom unter Verwendung des Differenzdrucks über das SCR hinweg geschätzt werden, wobei die folgende Gleichung (ähnliche Form der Strömungsbegrenzung über eine Ausflussöffnung hinweg) angewandt wird: $\dot{m} = k \sqrt{2 ρ Δ P}$
wobei k der als $f (\overset{\cdot}{m_{e s t}})$
implementierte Durchflusskoeffizient & ΔP der Differenzdruck ist.
Die Dichte kann unter Verwendung der folgenden Gleichung geschätzt werden: $ρ = \frac{P_{b e d}}{R T_{b e d}},$
wobei R die universelle Gaskonstante ist
Das Newton-Raphson-Verfahren wird verwendet, um iterativ zu einer stetigen Massenflussschätzung konvergieren zu können. Die Ausführungsform ist nachstehend gezeigt: $\begin{matrix} f (\dot{m}) = \dot{m} - k \sqrt{2 ρ Δ P} \\ f^{1} (\dot{m}) = 1 \end{matrix}$
${\dot{m}}_{e s t_{i + 1}} = {\dot{m}}_{e s t_{i}} - \frac{f ({\dot{m}}_{e s t_{i}})}{f^{1} ({\dot{m}}_{e s t_{i}})}$
ΔP kann von Daten aus einem dP-Drucksensor bestimmt werden, wobei der dP Drucksensor den Differenzdruck über ein SCR hinweg misst. P_Ambient kann aus erhaltenen Daten von einem Umgebungsdrucksensor bestimmt werden. P_bed kann aus Daten bestimmt werden, die über den Druck des Katalysatorbetts des Katalysators in dem SCR erhalten werden. T_bed kann aus Daten bestimmt werden, die von einem Temperatursensor der Temperatur des Katalysatorbetts des Katalysators in dem SCR erhalten werden. Bei einigen Ausführungsformen kann der Wert k unter Verwendung von stationären Daten an unterschiedlichen Strömungsstärken aufgezeichnet werden.
Der Abgasmassenstrom wird bei 414 unter Verwendung von Temperatursensordaten, DPF-Auslassdrucksensordaten und Umgebungsdrucksensordaten geschätzt. Das SCR, das ein Durchflusskatalysator ist, wirkt als eine Strömungsbegrenzungsvorrichtung. Für dieses System kann der Massenstrom unter Verwendung des Differenzdrucks über das SCR hinweg geschätzt werden, wobei die folgende Gleichung angewandt wird: $\dot{m} = k \sqrt{2 ρ Δ P}$
wobei k der als $f (\overset{\cdot}{m_{e s t}})$
implementierte Durchflusskoeffizient $& Δ P = P_{D P F O u t} - P_{A m b i e n t} i s t$
Die Dichte kann unter Verwendung der folgenden Gleichung geschätzt werden: $ρ = \frac{P_{b e d}}{R T_{b e d}},$
wobei R die universelle Gaskonstante ist
Das Newton-Raphson-Verfahren wird verwendet, um iterativ zu einer stetigen Massenflussschätzung konvergieren zu können. Die Ausführungsform ist nachstehend gezeigt: $\begin{matrix} f (\dot{m}) = \dot{m} - k \sqrt{2 ρ Δ P} \\ f^{1} (\dot{m}) = 1 \end{matrix}$
${\dot{m}}_{e s t_{i + 1}} = {\dot{m}}_{e s t_{i}} - \frac{f ({\dot{m}}_{e s t_{i}})}{f^{1} ({\dot{m}}_{e s t_{i}})}$
P_DPF out kann aus erhaltenen Daten von einem DPF-Auslassdrucksensor bestimmt werden. P_Ambient kann aus erhaltenen Daten von einem Umgebungsdrucksensor bestimmt werden. P_bed kann aus Daten bestimmt werden, die über den Druck des Katalysatorbetts des Katalysators in dem SCR erhalten werden. T_bed kann aus Daten bestimmt werden, die von einem Temperatursensor der Temperatur des Katalysatorbetts des Katalysators in dem SCR erhalten werden. Der k-Wert kann unter Verwendung von stationären Daten bei unterschiedlichen Strömungsstärken aufgezeichnet werden.
Ein Abgasmassenstrom kann bei 414 unter Verwendung von Umgebungsdrucksensordaten und Daten von zwei Temperatursensoren über ein SCR hinweg geschätzt werden. Das SCR, das ein Durchflusskatalysator ist, wirkt als eine Strömungsbegrenzungsvorrichtung. Für dieses System kann der Massenstrom unter Verwendung des Differenzdrucks über das SCR hinweg geschätzt werden, wobei die folgende Gleichung angewandt wird: $\dot{m} = k \sqrt{2 ρ Δ P}$
wobei k der als $f (\overset{\cdot}{m_{e s t}})$
implementierte Durchflusskoeffizient $& Δ P = P_{D P F O u t} - P_{A m b i e n t} i s t$
Die Dichte kann unter Verwendung der folgenden Gleichung geschätzt werden: $ρ = \frac{P_{b e d}}{R T_{b e d}},$
wobei R die universelle Gaskonstante ist
Das Newton-Raphson-Verfahren wird verwendet, um iterativ zu einer stetigen Massenflussschätzung konvergieren zu können. Die Ausführungsform ist nachstehend gezeigt: $f (\dot{m}) = \dot{m} - k \sqrt{2 ρ Δ P}$
$f^{1} (\dot{m}) = 1$
${\dot{m}}_{e s t_{i + 1}} = {\dot{m}}_{e s t_{i}} - \frac{f ({\dot{m}}_{e s t_{i}})}{f^{1} ({\dot{m}}_{e s t_{i}})}$
P_DPF out kann aus Daten bestimmt werden, die von einem ersten Temperatursensor erhalten werden, der die Temperatur eines Einlasses eines SCR misst, aus Daten, die von einem zweiten Temperatursensor eines Auslasses des SCR erhalten werden, aus Daten, die von einem Umgebungsdrucksensor des Umgebungsdrucks erhalten werden, und unter Verwendung der allgemeinen Gasgleichung. P_bed kann aus Daten bestimmt werden, die über den Druck des Katalysatorbetts des Katalysators in dem SCR erhalten werden, und T_bed kann aus Daten bestimmt werden, die von einem Temperatursensor der Temperatur des Katalysatorbetts des Katalysators in dem SCR erhalten werden. Der k-Wert kann unter Verwendung von stationären Daten bei unterschiedlichen Strömungsstärken aufgezeichnet werden.
Die hierin beschriebenen Ausführungsformen beziehen sich auf eine Nachbehandlungskomponente (wie etwa einen Partikelfilter, einen SCR-Katalysator usw.), die einen Strömungsableiter, der Abgase von einem Einlass empfängt, und ein Substrat einschließen, das die Abgase aus dem Ableiter aufnimmt und gefilterte Abgase an einen Auslass bereitstellt. Bei vielen Ausführungsformen umgibt das Substrat den Strömungsableiter, und der Strömungsableiter ist entlang einer Mittelachse des Substrats zentriert. Der Strömungsableiter schließt eine Vielzahl von Perforationen, durch die Abgase ausgestoßen werden, und eine Vielzahl von Schaufeln ein, die dazu dienen, die Abgase, die aus der Vielzahl von Perforationen ausgestoßen werden, zu leiten. Die Vielzahl von Perforationen definiert einen offenen Bereich des Strömungsableiters. Die Vielzahl von Perforationen ist derart angeordnet und aufgebaut, dass der offene Bereich des Strömungsableiters benachbart zu dem Einlass am größten ist und entlang der Länge des Strömungsableiters zum Auslass hin fortschreitend abnimmt. Der Strömungsableiter und das Substrat definieren einen radialen Abstand zwischen dem Strömungsableiter und dem Substrat. Der Strömungsableiter und das Substrat sind so aufgebaut, dass sie zusammenwirkend diesen radialen Abstand entlang der Länge des Strömungsableiters zum Auslass hin vergrößern.
Bei einigen Ausführungsformen hat der Strömungsableiter eine Kegelstumpfform und weist einen Durchmesser benachbart zu dem Einlass auf, der größer ist als ein Durchmesser weiter weg (distal) von dem Einlass. Bei diesen Ausführungsformen weist das Substrat eine zylindrische Form auf. Bei anderen Ausführungsformen hat der Strömungsableiter eine zylindrische Form und das Substrat ist kegelstumpfförmig. Bei diesen Ausführungsformen weist das Substrat einen Durchmesser nahe des Einlasses auf, der kleiner ist als ein Durchmesser weiter weg (distal) von dem Einlass.
In den hierin beschriebenen Ausführungsformen ermöglicht der zunehmende radiale Abstand kombiniert mit dem abnehmenden offenen Bereich die Bildung eines im Wesentlichen gleichförmigen radialen Geschwindigkeitsprofils auf einer inneren Oberfläche des Substrats. Auf diese Weise kann ein Fluidverteilungsindex, der dem Partikelfilter (oder einer anderen Nachbehandlungskomponente) zugeordnet ist, erhöht werden und der Druckabfall kann im Vergleich zu herkömmlichen Filtern verringert werden. Zusätzlich ermöglicht in dem Fall eines Partikelfilters die Konstruktion des hierin beschriebenen Partikelfilters eine verringerte Größe und Kosten im Vergleich zu vielen herkömmlichen Filtern.
5 ist ein Blockschaubild einer Rechenvorrichtung 530 gemäß einer veranschaulichenden Ausführungsform. Die Rechenvorrichtung 530 kann zur Durchführung von beliebigen der hierin beschriebenen Verfahren oder Prozesse, z. B. des Verfahrens 400, verwendet werden. Bei einigen Ausführungsformen kann die Steuerung 170 die Rechenvorrichtung 530 einschließen. Die Rechenvorrichtung 530 schließt einen Bus 532 oder eine andere Kommunikationskomponente zur Kommunikation von Informationen ein. Die Rechenvorrichtung 530 kann auch einen oder mehrere Prozessoren 534 oder mit dem Bus zur Informationsverarbeitung gekoppelte Verarbeitungsschaltungen einschließen.
Die Rechenvorrichtung 530 schließt auch den Hauptspeicher 536, wie etwa einen Direktzugriffsspeicher (RAM) oder eine andere dynamische Speichervorrichtung, die mit dem Bus 532 gekoppelt ist, zum Speichern von Informationen sowie Anweisungen, die vom Prozessor 534 ausgeführt werden, ein. Der Hauptspeicher 536 kann auch zur Speicherung von Positionsinformationen, temporären Variablen oder anderen Zwischeninformationen während der Ausführung von Anweisungen durch den Prozessor 534 verwendet werden. Die Rechenvorrichtung 530 kann ferner einen ROM 538 oder eine andere an den Bus 532 gekoppelte statische Speichervorrichtung zum Speichern statischer Informationen und Anweisungen für den Prozessor 534 einschließen. Eine Speichervorrichtung 540, wie beispielsweise eine Festkörperspeichervorrichtung, eine Magnetplatte oder eine optische Platte, ist mit dem Bus 540 gekoppelt, um Informationen und Anweisungen dauerhaft zu speichern. Zum Beispiel können Anweisungen zum Bestimmen, ob ein Reduktionsmittel in dem Reduktionsmittellagertank gefroren ist und/oder zum Bestimmen des virtuellen Reduktionsmittelfüllstands in einem beliebigen der Hauptspeicher 536 und/oder der Speichervorrichtung 540 gespeichert werden. Bei einer Ausführungsform kann der Prozessor 534 ebenso dazu konfiguriert sein, einen Fehlercode zu erzeugen, wenn ein physikalischer Füllstandssensor (z. B. der physikalische Füllstandssensor 112) für eine ausgedehnte Zeitspanne nicht in der Lage ist, einen fehlerfreien physikalischen Füllstand des Reduktionsmittels in dem Reduktionsmittellagertank zu erfassen. Der Fehlercode kann gespeichert werden, zum Beispiel kann er in dem Hauptspeicher 536 und/oder der Speichervorrichtung 540 gespeichert werden, um einem Benutzer gemeldet zu werden, wenn auf die Rechenvorrichtung 530 zugegriffen wird. Bei anderen Ausführungsformen kann der Prozessor 534 einem Benutzer durch eine Fehlfunktionsanzeigeleuchte (MIL), beispielsweise eine MIL, die im Armaturenbrett eines Fahrzeugs eingeschlossen ist, anzeigen, dass der physikalische Füllstandssensor eine Fehlfunktion aufweist.
Die Rechenvorrichtung 530 kann über den Bus 532 mit einer Anzeige 535, wie beispielsweise einer Flüssigkristallanzeige oder einer aktiven Matrixanzeige, zum Anzeigen von Informationen für einen Benutzer gekoppelt sein. Eine Eingabevorrichtung 542, wie beispielsweise eine Tastatur oder alphanumerische Tastatur, kann zur Kommunikation von Informationen und zur Befehlsauswahl für den Prozessor 534 mit dem Bus 532 gekoppelt sein. Bei einer anderen Ausführungsform weist die Eingabevorrichtung 542 eine Touchscreen-Anzeige 544 auf.
Gemäß verschiedener Ausführungsformen können die hierin beschriebenen Prozesse und Verfahren von der Rechenvorrichtung 530 als Reaktion darauf, dass der Prozessor 534 eine Reihe von Anweisungen ausführt, die im Hauptspeicher 536 enthalten sind (z. B. die Abläufe des Verfahrens 300), umgesetzt werden. Diese Anweisungen können aus einem anderen, nicht transitorischen, computerlesbaren Medium, wie beispielsweise der Speichervorrichtung 540, in den Hauptspeicher 536 eingelesen werden. Die Ausführung der Anordnung der Anweisungen, die im Hauptspeicher 536 enthalten sind, bewirkt, dass die Rechenvorrichtung 530 die hierin beschriebenen veranschaulichenden Prozesse ausführt. Ein oder mehrere Prozessoren in einer Mehrfachverarbeitungsanordnung können ebenfalls eingesetzt werden, um die im Hauptspeicher 536 enthaltenen Anweisungen auszuführen. Bei alternativen Ausführungsformen können drahtgebundene Schaltlogiken anstelle von oder in Kombination mit Software-Anweisungen zur Umsetzung der veranschaulichten Ausführungsformen verwendet werden. Somit sind die Ausführungsformen nicht auf eine bestimmte Kombination aus Hardware-Schaltlogik und Software beschränkt.
Obwohl eine beispielhafte Rechenvorrichtung in 5 beschrieben wurde, können die in dieser Patentschrift beschriebenen Ausführungsformen in andere Typen einer digitalen elektronischen Schaltlogik oder in eine Computersoftware, Firmware oder Hardware, einschließlich in die in dieser Patentschrift offenbarten Strukturen und deren Strukturäquivalente oder in Kombinationen aus einem oder mehreren Elementen, implementiert werden.
Die in dieser Patentschrift beschriebenen Ausführungsformen können in digitaler elektronischer Schaltlogik oder in Computer-Software, Firmware oder Hardware, einschließlich die in dieser Patentschrift offenbarten Strukturen und ihre Strukturäquivalente oder in Kombinationen aus einem oder mehreren von ihnen, implementiert werden. Die in dieser Patentschrift beschriebenen Ausführungsformen können als ein oder mehrere Computerprogramme implementiert werden, d.h. als ein oder mehrere Module von Computerprogrammanweisungen, die auf einem oder mehreren Computer-Speichermedien zur Ausführung durch oder zur Steuerung des Betriebs einer Datenverarbeitungsvorrichtung codiert sind. Alternativ oder zusätzlich können die Programmanweisungen in einem künstlich erzeugten verbreiteten Signal, z. B. einem maschinell erzeugten elektrischen, optischen oder elektromagnetischen Signal, codiert sein, das erzeugt wird, um Informationen zum Übertragen auf eine geeignete Empfängereinrichtung zur Ausführung durch eine Datenverarbeitungseinrichtung zu codieren. Ein Computer-Speichermedium kann Folgendes sein oder darin eingeschlossen sein: eine computerlesbare Speichervorrichtung, ein computerlesbares Speichersubstrat, eine serielle oder dynamische Schreib-Lese-Speicheranordnung oder -vorrichtung oder eine Kombination aus einem oder mehreren davon. Ferner kann, obgleich ein Computer-Speichermedium kein übertragenes Signal ist, ein Computer-Speichermedium eine Quelle oder ein Bestimmungsort von Computerprogramm-Anweisungen sein, die in einem künstlich erzeugten verbreiteten Signal codiert sind. Das Computer-Speichermedium kann auch eine oder mehrere separate Komponenten oder Medien (z. B. mehrere CDs, Platten oder andere Speichervorrichtungen) sein oder kann darin eingeschlossen sein. Demnach ist das Computer-Speichermedium sowohl greifbar als auch nicht transitorisch.
Die in dieser Patentschrift beschriebenen Vorgänge können durch eine Datenverarbeitungseinrichtung mit Daten durchgeführt werden, die auf einer oder mehreren computerlesbaren Speichervorrichtungen gespeichert sind oder aus anderen Quellen empfangen werden. Der Begriff „Datenverarbeitungseinrichtung“ oder „Rechenvorrichtung“ umschließt alle Arten von Einrichtungen, Vorrichtungen und Maschinen zur Verarbeitung von Daten, darunter beispielsweise durch einen programmierbaren Prozessor, einen Computer, ein System auf einem Chip oder auf mehreren oder Kombinationen des Vorgenannten. Die Vorrichtung kann einen zweckgebundenen Logikschaltkreis, z. B. einen FPGA oder eine ASIC einschließen. Die Einrichtung kann zudem zusätzlich zur Hardware Code einschließen, der eine Ausführungsumgebung für das betreffende Computerprogramm erzeugt, z. B. Code, der Prozessorfirmware, einen Protokollstapel, ein Datenbankverwaltungssystem, ein Betriebssystem, eine plattformübergreifende Laufzeitumgebung, eine virtuelle Maschine oder eine Kombination aus einem oder mehreren davon darstellt. Die Einrichtung und Ausführungsumgebung können verschiedene Rechnermodell-Infrastrukturen realisieren, wie beispielsweise Web-Dienste, verteilte Rechner- und räumlich verteilte Rechner-Infrastrukturen.
Ein Computerprogramm (auch bekannt als Programm, Software, Software-Applikation, Skript oder Code) kann in jeder Form von Programmiersprache geschrieben sein, einschließlich kompilierte oder interpretierte Sprachen, deklarative oder Prozesssprachen, und es kann in jeder Form eingesetzt werden, einschließlich als ein eigenständiges Programm oder als Modul, Komponente, Subroutine, Objekt oder andere Einheit, die zur Verwendung in einer Rechnerumgebung geeignet ist. Ein Computerprogramm kann, muss jedoch nicht, einer Datei in einem Dateisystem entsprechen. Ein Programm kann in einem Abschnitt einer Datei, die weitere Programme oder Daten enthält (z. B. ein oder mehrere in einem Auszeichnungssprachendokument gespeicherte Skripte) in einer einzelnen dedizierten Datei für das fragliche Programm oder in mehreren koordinierten Dateien (z. B. Dateien, in denen ein oder mehrere Module, Unterprogramme oder Abschnitte eines Codes gespeichert sind) gespeichert sein. Ein Computerprogramm kann so installiert werden, dass es auf einem Computer oder auf mehreren Computern ausgeführt wird, der/die an einem Ort oder über mehre Orte verteilt und durch ein Datenübertragungsnetz miteinander verbunden lokalisiert sind.
Prozessoren, die zur Ausführung eines Computerprogramms geeignet sind, schließen beispielsweise sowohl allgemeine als auch spezielle Mikroprozessoren und einen oder mehrere beliebige Prozessoren beliebiger Art von Digitalcomputer ein. Allgemein empfängt ein Prozessor Anweisungen und Daten aus einem Nur-Lese-Speicher oder einem Direktzugriffsspeicher oder beiden. Die wesentlichen Elemente eines Computers sind ein Prozessor zur Durchführung von Vorgängen gemäß Anweisungen und eine oder mehrere Speichervorrichtungen zur Speicherung von Anweisungen und Daten. Im Allgemeinen schließt ein Computer auch eine oder mehrere Massenspeichervorrichtungen zur Speicherung von Daten ein oder ist für Empfang oder Übertragung von Daten, oder beidem, funktionsfähig mit solchen gekoppelt, z. B. magnetischen, magnetoptischen Platten oder optischen Platten. Allerdings muss ein Computer diese Vorrichtungen nicht aufweisen. Vorrichtungen, die zum Speichern von Computerprogrammanweisungen und Daten geeignet sind, schließen alle Formen von nichtflüchtigem Speicher, Medien und Speichervorrichtungen, einschließlich beispielsweise Halbleiterspeichervorrichtungen, z. B. EPROM, EEPROM und Flash-Speichervorrichtungen; magnetische Platten, z. B. interne Festplatten oder entfernbare Platten; magnetooptische Platten; und CD-ROM- und DVD-ROM-Platten ein. Der Prozessor und der Speicher können durch logische Spezialschaltlogik ergänzt oder darin integriert sein.
Es gilt zu beachten, dass der Begriff „Beispiel“, wie hier zur Beschreibung verschiedener Ausführungsformen verwendet, anzeigen soll, dass solche Ausführungsformen mögliche Beispiele, Darstellungen und/oder Abbildungen möglicher Ausführungsformen sind (und dass ein solcher Begriff nicht notwendigerweise darauf schließen lassen soll, dass solche Ausführungsformen außergewöhnliche oder hervorragende Beispiele sind).
Der hierin verwendete Begriff „verbunden“ und dergleichen bedeutet die direkte oder indirekte Verbindung von zwei Elementen miteinander. Dieses Verbinden kann stationär (z. B. permanent) oder beweglich (z. B. entfernbar oder lösbar) geschehen. Diese Verbindung kann dadurch erreicht werden, dass die beiden Elemente oder die beiden Elemente und beliebige weitere Zwischenelemente untereinander einstückig als ein einheitlicher Körper ausgebildet sind, oder dadurch, dass die beiden Elemente oder die beiden Elemente und beliebige weitere Zwischenelemente aneinander befestigt sind.
Es sei darauf hingewiesen, dass der Aufbau und die Anordnung der verschiedenen beispielhaften Ausführungsformen lediglich der Veranschaulichung dienen. Obwohl nur einige Ausführungsformen in dieser Offenbarung ausführlich beschrieben wurden, erkennt die Fachwelt beim Lesen dieser Offenbarung unschwer, dass viele Modifikationen möglich sind (z. B. Variationen in Größen, Dimensionen, Strukturen, Formen und Proportionen der verschiedenen Elemente, Werte von Parametern, Montageanordnungen, Verwendung von Materialien, Farben, Orientierungen usw.), ohne erheblich von den neuen Lehren und Vorteilen des hierin beschriebenen Gegenstands abzuweichen. Zusätzlich versteht es sich, dass Merkmale aus einer hierin offenbarten Ausführungsform mit Merkmalen von anderen hierin offenbarten Ausführungsformen kombiniert werden können, wie es einem Fachmann bekannt ist. Weitere Ersetzungen, Abwandlungen, Änderungen und Auslassungen können ebenfalls bezüglich der Konstruktion, der Betriebsbedingungen und der Anordnung der diversen, beispielhaften Ausführungsformen vorgenommen werden, ohne vom Schutzumfang der vorliegenden Erfindung abzuweichen.
Obgleich diese Patentschrift viele spezielle Ausführungseinzelheiten enthält, sollten diese nicht als Einschränkungen des Schutzumfangs aller Erfindungen oder dessen, was beansprucht sein kann, aufgefasst werden, sondern vielmehr als Beschreibungen von Merkmalen, die für bestimmte Ausführungen von bestimmten Erfindungen spezifisch sind. Bestimmte in dieser Patentschrift im Kontext separater Ausführungsformen beschriebene Merkmale können auch in Kombination in einer einzigen Ausführungsform umgesetzt werden. Im Gegensatz dazu können verschiedene, im Kontext einer einzigen Ausführungsform beschriebene Merkmale auch in mehreren Ausführungsformen separat oder in einer beliebigen, geeigneten Unterkombination umgesetzt werden. Zudem können, obwohl vorstehende Merkmale so beschrieben sein können, dass sie in bestimmten Kombinationen fungieren und auch anfänglich als solche beansprucht sind, ein oder mehrere Merkmale aus einer beanspruchten Kombination in manchen Fällen aus der Kombination ausgesondert werden, und die beanspruchte Kombination kann auf eine Unterkombination oder Variation einer Unterkombination gerichtet sein.
Aufbau beispielhafter Ausführungsformen
Obwohl diese Patentschrift viele spezifische Details zu Ausführungsformen enthält, sollten diese nicht als Einschränkungen des Umfangs dessen aufgefasst werden, was beansprucht sein kann, sondern vielmehr als Beschreibungen von Merkmalen, die spezifisch für bestimmte Ausführungsformen sind. Bestimmte in dieser Patentschrift im Kontext separater Ausführungsformen beschriebene Merkmale können auch in Kombination in einer einzigen Ausführungsform umgesetzt werden. Im Gegensatz dazu können verschiedene, im Kontext einer einzigen Ausführungsform beschriebene Merkmale auch in mehreren Ausführungsformen separat oder in einer beliebigen, geeigneten Unterkombination umgesetzt werden. Zudem können, obwohl Merkmale möglicherweise so beschrieben sind, dass sie in bestimmten Kombinationen wirken und auch anfänglich als solche beansprucht sind, ein oder mehrere Merkmale aus einer beanspruchten Kombination in manchen Fällen aus der Kombination ausgesondert werden, und die beanspruchte Kombination kann auf eine Unterkombination oder Variation einer Unterkombination gerichtet sein.
Die hierin verwendeten Begriffe „im Wesentlichen“, „ungefähr“ und ähnliche Begriffe sollen eine weitläufige Bedeutung haben, die mit der üblichen und akzeptierten Verwendung durch Fachleute auf dem Gebiet übereinstimmt, in das der Gegenstand dieser Offenbarung fällt. Es ist für Fachleute, die diese Offenbarung lesen, offensichtlich, dass diese Begriffe eine Beschreibung bestimmter beschriebener und beanspruchter Merkmale zulassen sollen, ohne den Umfang dieser Merkmale auf die bereitgestellten, genauen numerischen Bereiche einzuschränken. Demgemäß sollen diese Begriffe so ausgelegt werden, dass sie angeben, dass unwesentliche oder unbedeutende Modifikationen oder Abänderungen an dem beschriebenen und beanspruchten Gegenstand als innerhalb des Umfangs der Erfindung, wie in den beigefügten Ansprüchen aufgeführt, liegend betrachtet werden.
Die Begriffe „gekoppelt“, „verbunden“ und dergleichen, wie hierin verwendet, bedeuten das direkte oder indirekte Verbinden zweier Komponenten miteinander. Dieses Verbinden kann stationär (z. B. permanent) oder beweglich (z. B. entfernbar oder lösbar) geschehen. Ein solches Verbinden kann erreicht werden, indem die zwei Komponenten oder die zwei Komponenten und alle zusätzlichen Zwischenkomponenten einstückig als ein einheitlicher Körper miteinander ausgebildet werden, wobei die beiden Komponenten oder die beiden Komponenten und etwaige zusätzliche Zwischenkomponenten aneinander befestigt sind.
Die Begriffe „fluidisch gekoppelt“ oder „in Fluidverbindung“ und dergleichen, wie sie hierin verwendet werden, bedeuten, dass die zwei Komponenten oder Objekte einen zwischen den zwei Komponenten oder Objekten ausgebildeten Pfad aufweisen, in dem ein Fluid, wie etwa Abgas, Wasser, Luft, gasförmiges Reduktionsmittel, gasförmiges Ammoniak usw., entweder mit oder ohne Eingriff von Komponenten oder Objekten strömen kann. Beispiele für Fluidkopplungen oder Konfigurationen zum Ermöglichen einer Fluidverbindung können Rohre, Kanäle oder jegliche anderen geeigneten Komponenten zum Ermöglichen des Strömens eines Fluids von einer Komponente zur anderen einschließen. Wie hierin beschrieben, sollte „verhindern“ so interpretiert werden, dass potentiell eine minimale Umgehung (z. B. weniger als 1 %) der Abgase um das Substrat oder den Strömungsableiter zugelassen wird.
Es ist wichtig zu beachten, dass Aufbau und Anordnung des in den vielfältigen beispielhaften Ausführungsformen gezeigten Systems lediglich veranschaulichender und nicht einschränkender Art sind. Es ist gewünscht, dass sämtliche Änderungen und Modifikationen, die innerhalb des Geistes und/oder Schutzumfangs der beschriebenen Ausführungsformen fallen, geschützt sein sollen. Es versteht sich, dass einige Merkmale nicht zwingend sind und dass Ausführungsformen, denen die verschiedenen Merkmale fehlen, als innerhalb des Schutzumfangs der Anmeldung liegend betrachtet werden können, wobei der Schutzumfang durch die folgenden Ansprüche definiert wird. Wenn die Formulierung ein „Teil“ oder „Abschnitt“ verwendet wird, kann das Element einen Teil/Abschnitt und/oder das gesamte Element umfassen, sofern nicht spezifisch anders angegeben.

Claims

Nachbehandlungssystem, umfassend: ein selektives katalytisches Reduktionssystem (SCR) einschließlich mindestens eines Katalysators; ein Differenzdrucksensor (dP-Sensor), der betriebsmäßig mit dem SCR-System gekoppelt ist, wobei der dP-Sensor zum Messen eines Differenzdruckwertes über das SCR-System hinweg konfiguriert ist; einen Temperatursensor; und eine Steuerung, die kommunikativ mit sowohl dem dP-Sensor als auch mit dem Temperatursensor gekoppelt ist, wobei die Steuerung dazu konfiguriert ist zum: Bestimmen eines ersten Ausgabewert von dem dP-Sensor, wobei der erste Ausgabewert den Wert des Differenzdrucks über das SCR-System hinweg anzeigt; Bestimmen eines ersten Temperaturausgabewerts von dem Temperatursensor, wobei der erste Temperaturausgabewert eine Temperatur des SCR-Systems anzeigt; und Schätzen einer Abgasmassenstromausgabe von dem Nachbehandlungssystem unter Verwendung des ersten Ausgabewerts von dem dP-Sensor und des ersten Temperaturausgabewerts von dem Temperatursensor.
Nachbehandlungssystem gemäß Anspruch 1, wobei die Schätzung des Abgasmassenstroms, der von dem Nachbehandlungssystem ausgegeben wird, die Berechnung eines Durchflusskoeffizienten des SCR-Systems umfasst.
Nachbehandlungssystem gemäß Anspruch 1, wobei die Schätzung der Abgasmassenstromausgabe die Berechnung eines Durchflusskoeffizienten des SCR-Systems und einer Dichte des Abgasmassenstrom in dem SCR-System umfasst.
Nachbehandlungssystem gemäß Anspruch 3, wobei die Abgasmassenstromausgabe unter Verwendung von $\dot{m} = k \sqrt{2 ρ Δ P}$
geschätzt wird, wobei k der als $f (\overset{\cdot}{m_{e s t}})$
implementierte Durchflusskoeffizient ist, und ΔP der Differenzdruck ist.
Nachbehandlungssystem gemäß Anspruch 4, wobei die Dichte unter Verwendung von $ρ = \frac{P_{bed}}{{RT}_{bed}}$
geschätzt wird, wobei R die universelle Gaskonstante ist, P_bed von Daten bestimmt wird, die über den Druck eines Katalysatorbetts des Katalysators in dem SCR erhalten werden, und T_bed aus Daten bestimmt wird, die von einem Temperatursensor der Temperatur des Katalysatorbetts des Katalysators in dem SCR-System erhalten werden.
Nachbehandlungssystem gemäß Anspruch 5, wobei ein Wert für k aus einer Aufzeichnung von stationären Daten bei unterschiedlichen Strömungsmengen erhalten wird.
Nachbehandlungssystem gemäß Anspruch 2, ferner umfassend einen Abgasmassenstromsensor, wobei ein Wert eines Abgasmassenstromsensors von dem Abgasmassenstromsensor erhalten wird, und die Steuerung ferner konfiguriert ist zum: Vergleichen der Schätzung des Abgasmassenstroms mit dem Wert des Abgasmassenstroms, der von dem Abgasmassenstromsensor erhalten wird; und als Reaktion zum Vergleichen der Schätzung des Abgasmassenstroms mit dem Wert des Abgasmassenstroms, der von dem Abgasmassenstromsensor erhalten wird, Erfassen eines potentiellen Fehlers in dem Abgasmassenstromsensor.
Nachbehandlungssystem, umfassend: ein selektives katalytisches Reduktionssystem (SCR) einschließlich mindestens eines Katalysators; einen Partikelfilter, der fluidmäßig mit dem SCR gekoppelt ist; einen Partikelfilterauslassdrucksensor, der betriebsmäßig mit einem Auslass des Partikelfilters gekoppelt ist, wobei der Partikelfilterauslassdrucksensor konfiguriert ist, um einen Wert eines Drucks an dem Auslass des Partikelfilters zu messen; einen Temperatursensor; einen Umgebungsdrucksensor; und eine Steuerung, die kommunikativ mit dem Partikelfilterauslassdrucksensor gekoppelt ist, wobei die Steuerung konfiguriert ist zum: Bestimmen eines ersten Ausgabewerts von dem Partikelfilterauslassdrucksensor, wobei der erste Ausgabewert den Wert des Drucks an dem Auslass des Partikelfilters anzeigt; Bestimmen eines ersten Temperaturausgabewerts von dem Temperatursensor, wobei der erste Temperaturausgabewert eine Temperatur des SCR-Systems anzeigt; und Bestimmen eines zweiten Ausgabewerts von dem Umgebungsdrucksensor, wobei der zweite Ausgabewert einen Wert eines Umgebungsdrucks anzeigt; und Schätzen eines Abgasmassenstroms, der von dem Nachbehandlungssystem ausgegeben wird, wobei der erste Ausgabewert von dem Partikelfilterauslassdrucksensor, der erste Temperaturausgabewert von dem Temperatursensor und der zweite Ausgabewert von dem Umgebungsdrucksensor verwendet wird.
Nachbehandlungssystem gemäß Anspruch 8, wobei die Schätzung des Abgasmassenstroms, der von dem Nachbehandlungssystem ausgegeben wird, die Berechnung eines Durchflusskoeffizienten des SCR-Systems umfasst.
Nachbehandlungssystem gemäß Anspruch 8, wobei die Schätzung der Abgasmassenstromausgabe die Berechnung eines Durchflusskoeffizienten des SCR-Systems und einer Dichte des Abgasmassenstroms in dem SCR-System umfasst.
Nachbehandlungssystem gemäß Anspruch 10, wobei die Abgasmassenstromausgabe unter Verwendung von $\dot{m} = k \sqrt{2 ρ Δ P}$
geschätzt wird, wobei k der Durchflusskoeffizient ist, der als $f (\overset{\cdot}{m_{e s t}})$
implementiert ist, und ΔP der Differenzdruck ist.
Nachbehandlungssystem gemäß Anspruch 11, wobei die Dichte unter Verwendung von $ρ = \frac{P_{bed}}{{RT}_{bed}}$
geschätzt wird, wobei R die universelle Gaskonstante ist, P_bed von Daten bestimmt wird, die über den Druck von einem Katalysatorbett des Katalysators in dem SCR erhalten werden, und T_bed aus Daten bestimmt wird, die von einem Temperatursensor der Temperatur des Katalysatorbetts des Katalysator in dem SCR-System erhalten werden.
Nachbehandlungssystem gemäß Anspruch 12, wobei ein Wert für k aus einer Aufzeichnung von stationären Daten bei unterschiedlichen Strömungsstärken erhalten wird.
Nachbehandlungssystem gemäß Anspruch 9, ferner umfassend einen Abgasmassenstromsensor, wobei ein Wert des Abgasmassenstroms von dem Abgasmassenstromsensor erhalten wird, und die Steuerung ferner zum Vergleichen des geschätzten Abgasmassenstroms mit dem Wert des Abgasmassenstroms, der von dem Abgasmassenstromsensor erhalten wurde, konfiguriert ist.
Nachbehandlungssystem, umfassend: ein selektives katalytisches Reduktionssystem (SCR) einschließlich mindestens eines Katalysators; eine Vielzahl von Temperatursensoren, die betriebsmäßig mit dem SCR-System und der Steuerung gekoppelt sind, wobei die Vielzahl der Temperatursensoren zum Messen einer Vielzahl von Temperaturwerten des SCR-Systems konfiguriert ist; einen Umgebungsdrucksensor; und eine Steuerung, die kommunikativ mit der Vielzahl der Temperatursensoren und dem Umgebungsdrucksensor gekoppelt ist, wobei die Steuerung konfiguriert ist zum: Bestimmen eines ersten Ausgabewerts von einem ersten Temperatursensor von der Vielzahl der Temperatursensoren, wobei der erste Ausgabewert einen der Vielzahl von Temperaturwerten des SCR-Systems anzeigt; Bestimmen eines zweiten Ausgabewerts von einem zweiten Temperatursensor der Vielzahl der Temperatursensoren, wobei der zweite Ausgabewert einen der Vielzahl von Temperaturwerten des SCR-Systems anzeigt; Bestimmen eines dritten Ausgabewerts von dem Umgebungsdrucksensor, wobei der dritte Ausgabewert einen Wert eines Umgebungsdrucks anzeigt; und Schätzen eines Abgasmassenstroms, der von dem Nachbehandlungssystem ausgegeben wird, wobei der erste Ausgabewert von dem ersten Temperatursensor der Vielzahl der Temperatursensoren, der zweite Ausgabewert von dem zweiten Temperatursensor der Vielzahl der Temperatursensoren und der dritte Ausgabewert von dem Umgebungsdrucksensor verwendet wird.
Nachbehandlungssystem gemäß Anspruch 15, wobei die Schätzung des von dem Nachbehandlungssystem ausgegebenen Abgasmassenstroms die Berechnung eines Durchflusskoeffizienten des SCR-Systems umfasst.
Nachbehandlungssystem gemäß Anspruch 15, wobei die Schätzung der Abgasmassenstromausgabe die Berechnung eines Durchflusskoeffizienten des SCR-Systems und einer Dichte des Abgasmassenstrom in dem SCR-System umfasst.
Nachbehandlungssystem gemäß Anspruch 17, wobei die Abgasmassenstromausgabe unter Verwendung von $\dot{m} = k \sqrt{2 ρ Δ P}$
geschätzt wird, wobei k der Durchflusskoeffizient ist, der als $f (\overset{\cdot}{m_{e s t}})$
implementiert ist, und ΔP der Differenzdruck ist.
Nachbehandlungssystem gemäß Anspruch 18, wobei die Dichte unter Verwendung von $ρ = \frac{P_{b e d}}{R T_{b e d}}$
geschätzt wird, wobei R die universelle Gaskonstante ist, P_bed von Daten bestimmt wird, die über den Druck von einem Katalysatorbett des Katalysators in dem SCR erhalten werden, und T_bed aus Daten bestimmt wird, die von einem Temperatursensor der Temperatur des Katalysatorbetts eines Katalysators in dem SCR-System erhalten werden.
Nachbehandlungssystem gemäß Anspruch 16, ferner umfassend einen Abgasmassenstromsensor, wobei ein Wert des Abgasmassenstroms von dem Abgasmassenstromsensor erhalten wird, und die Steuerung ferner konfiguriert ist zum: Vergleichen der Schätzung des Abgasmassenstroms mit dem Wert des Abgasmassenstroms, der von dem Abgasmassenstromsensor erhalten wird; und als Reaktion zum Vergleichen der Schätzung des Abgasmassenstroms mit dem Wert des Abgasmassenstroms, der von dem Abgasmassenstromsensor erhalten wird, Erfassen eines potentiellen Fehlers in dem Abgasmassenstromsensor.