專利名稱：識(shí)別選擇性催化還原應(yīng)用中氨漏失的條件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及排放控制系統(tǒng)，更具體地涉及用于確定選擇性催化還原系統(tǒng)中氨漏失 是否發(fā)生的系統(tǒng)和方法。
背景技術(shù)：
本文所提供的背景技術(shù)描述的目的在于從總體上呈現(xiàn)本公開的背景。當(dāng)前署名的 發(fā)明人的工作，在本背景技術(shù)部分所描述的程度上，以及在申請(qǐng)日時(shí)可能不作為現(xiàn)有技術(shù) 的那些描述的方面，都既不明示也不暗示地確認(rèn)為是抵觸本公開的現(xiàn)有技術(shù)。發(fā)動(dòng)機(jī)排放出排氣(廢氣)，排氣包括一氧化碳(CO)、碳?xì)浠衔?HC)和氧化氮 (NOx)。排氣處理系統(tǒng)降低排氣中的CO、HC和NOx水平。排氣處理系統(tǒng)可包括氧化催化劑 (0C)(例如，柴油機(jī)0C)、顆粒過濾器(PF)(例如，柴油機(jī)顆粒過濾器)和選擇性催化還原 (SCR)系統(tǒng)。0C使C0和HC氧化以形成二氧化碳和水。PF從排氣中除去了顆粒物。SCR系 統(tǒng)還原NOx。SCR系統(tǒng)將還原劑(例如，尿素)在SCR催化劑的上游注入排氣。還原劑形成氨， 氨與SCR催化劑中的NOx反應(yīng)。氨與SCR催化劑中NOx的反應(yīng)還原NOx并產(chǎn)生排放二價(jià)氮 和水。當(dāng)過量的還原劑被注入排氣時(shí)，過量的還原劑會(huì)形成過量的氨，所述氨在不反應(yīng)的情 況下經(jīng)過SCR催化劑。

發(fā)明內(nèi)容
—種系統(tǒng)，包括過濾模塊，其過濾指示催化劑上游的排氣中的氧化氮(NOx)量的 第一信號(hào)，并過濾指示催化劑下游的排氣中的NOx和氨(NH3)量的第二信號(hào)。漏失確定模 塊基于第一信號(hào)和第二信號(hào)的頻率響應(yīng)確定催化劑下游的排氣中是否存在NH3。在其他特征中，過濾模塊通過僅指示NOx的信號(hào)的第一頻率分量并削弱指示NOx 和NH3的信號(hào)的第二和第三頻率分量。第一頻率分量包括高于頻率閾值的頻率，第二和第 三頻率分量包括低于或等于該頻率閾值的頻率。轉(zhuǎn)化率模塊基于第一頻率分量確定催化劑 的NOx轉(zhuǎn)化率。在其他特征中，漏失確定模塊基于第一信號(hào)的大小和NOx轉(zhuǎn)化率確定第二信號(hào)的 估計(jì)大小。漏失確定模塊當(dāng)所述估計(jì)大小和第二信號(hào)的大小之間的差大于閾值時(shí)確定存在 nh3。一種系統(tǒng)，包括注射器控制模塊，其調(diào)節(jié)定量給料劑的流量(流率)，其中所述調(diào) 節(jié)后的流量控制催化劑上游的排氣中的氨(NH3)量。比較模塊基于調(diào)節(jié)后的流量比較信號(hào) 的第一和第二樣本，其中信號(hào)指示催化劑的下游的排氣中的氧化氮(N0X)量和氨顯3量。漏失確定模塊基于調(diào)節(jié)后的流量和所述比較確定催化劑的下游的排氣中是否存在NH3。
在其他特征中，采樣模塊在注射器控制模塊調(diào)節(jié)流量時(shí)采樣第一樣本并在第一采 樣之后的預(yù)定時(shí)間采樣第二樣本。漏失確定模塊在調(diào)節(jié)后的流量使NH3量減小且第二樣本 小于第一樣本時(shí)確定存在nh3。漏失確定模塊在調(diào)節(jié)后的流量使NH3量增大且第二樣本大 于第一樣本時(shí)確定存在NH3。本發(fā)明還提供如下方案1. 一種系統(tǒng)，包括過濾模塊，其過濾指示催化劑上游的排氣中的氧化氮(NOx)量的第一信號(hào)，并過 濾指示催化劑下游的排氣中的NOx和氨(NH3)量的第二信號(hào)；以及漏失確定模塊，其基于所述第一信號(hào)和第二信號(hào)的頻率響應(yīng)確定所述催化劑下游 的排氣中是否存在NH3。2.如方案1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述過濾模塊通過僅指示NOx的信號(hào)的第一 頻率分量并削弱指示NOx和NH3的信號(hào)的第二頻率分量和第三頻率分量。3.如方案2所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述第一頻率分量包括大于頻率閾值的頻 率，而所述第二頻率分量和第三頻率分量包括小于或等于所述頻率閾值的頻率。4.如方案2所述的系統(tǒng)，其特征在于，還包括轉(zhuǎn)化率模塊，所述轉(zhuǎn)化率模塊基于所 述第一頻率分量確定催化劑的NOx轉(zhuǎn)化率。5.如方案4所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述漏失確定模塊基于所述第一信號(hào)的大 小和所述NOx轉(zhuǎn)化率確定所述第二信號(hào)的估計(jì)大小。6.如方案5所述的系統(tǒng)，其特征在于，當(dāng)所述估計(jì)大小和所述第二信號(hào)的大小之 間的差大于閾值時(shí)所述漏失確定模塊確定存在NH3。7. —種系統(tǒng)，包括調(diào)節(jié)定量給料劑的流量的注射器控制模塊，其中所述調(diào)節(jié)后的流量控制催化劑上 游的排氣中的氨(NH3)量；基于所述調(diào)節(jié)后的流量比較信號(hào)的第一和第二樣本的比較模塊，其中所述信號(hào)指 示所述催化劑的下游的排氣中的氧化氮(NOx)量和氨顯3量；以及漏失確定模塊，其基于所述調(diào)節(jié)后的流量和所述比較確定催化劑的下游的排氣中 是否存在NH3。8.如方案7所述的系統(tǒng)，其特征在于，還包括采樣模塊，所述采樣模塊在注射器控 制模塊調(diào)節(jié)所述流量時(shí)采樣第一樣本并在所述第一采樣之后的預(yù)定時(shí)間采樣所述第二樣 本。9.如方案7所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述漏失確定模塊在所述調(diào)節(jié)后的流量使 NH3量減小且所述第二樣本小于所述第一樣本時(shí)確定存在NH3。10.如方案7所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述漏失確定模塊在所述調(diào)節(jié)后的流量使 NH3量增大且所述第二樣本大于所述第一樣本時(shí)確定存在NH3。11 一種方法，包括過濾指示催化劑上游的排氣中的氧化氮(NOx)量的第一信號(hào)；過濾指示催化劑下游的排氣中的NOx和氨(NH3)量的第二信號(hào)；以及基于所述第一信號(hào)和所述第二信號(hào)的頻率響應(yīng)確定所述催化劑下游的排氣中是否存在NH3。12.如方案11所述的方法，其特征在于，還包括通過僅指示NOx的信號(hào)的第一頻率分量；以及削弱指示NOx和NH3的信號(hào)的第二頻率分量和第三頻率分量。13.如方案12所述的方法，其特征在于，所述第一頻率分量包括大于頻率閾值的 頻率，而所述第二頻率分量和第三頻率分量包括小于或等于所述頻率閾值的頻率。14.如方案12所述的方法，其特征在于，還包括基于所述第一頻率分量確定催化 劑的NOx轉(zhuǎn)化率。15.如方案14所述的方法，其特征在于，還包括基于所述第一信號(hào)的大小和所述 NOx轉(zhuǎn)化率確定所述第二信號(hào)的估計(jì)大小。16.如方案15所述的方法，其特征在于，還包括當(dāng)所述估計(jì)大小和第二信號(hào)的大 小之間的差大于閾值時(shí)確定存在nh3。17 —種方法，包括調(diào)節(jié)定量給料劑的流量，其中所述調(diào)節(jié)后的流量控制催化劑上游的排氣中的氨 (nh3)量；基于所述調(diào)節(jié)后的流量比較信號(hào)的第一樣本和第二樣本，其中所述信號(hào)指示所述 催化劑的下游的排氣中的氧化氮(NOx)量和朋3量；以及基于所述調(diào)節(jié)后的流量和所述比較確定所述催化劑的下游的排氣中是否存在
nh3。18.如方案17所述的方法，其特征在于，還包括在注射器控制模塊調(diào)節(jié)所述流量時(shí)采樣所述第一樣本；以及在第一采樣之后的預(yù)定時(shí)間采樣所述第二樣本。19.如方案17所述的方法，其特征在于，還包括在所述調(diào)節(jié)后的流量使NH3量減小 且所述第二樣本小于所述第一樣本時(shí)確定存在NH3。20.如方案17所述的方法，其特征在于，還包括在所述調(diào)節(jié)后的流量使NH3量增大 且所述第二樣本大于所述第一樣本時(shí)確定存在NH3。從下面提供的詳細(xì)描述中將更明顯地看出本發(fā)明的更多適用領(lǐng)域。應(yīng)當(dāng)理解，詳 細(xì)描述和特定例子只是起到舉例的作用，而不意圖限制本發(fā)明的范圍。


根據(jù)詳細(xì)描述和附圖，本公開將得到更加全面的理解，附圖中圖1是根據(jù)本公開的發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)的功能方框圖；圖2是根據(jù)本公開的曲線圖，其示出選擇性催化還原(SCR)系統(tǒng)轉(zhuǎn)化率；圖3示出指示SCR催化劑上游和下游的氧化氮(NOx)量和氨(NH3)量的信號(hào)；圖4A是根據(jù)本公開的發(fā)動(dòng)機(jī)控制模塊的功能方框圖；圖4B是根據(jù)本公開的另一發(fā)動(dòng)機(jī)控制模塊的功能方框圖；圖5A是示出根據(jù)本公開的圖4A的發(fā)動(dòng)機(jī)控制模塊執(zhí)行的方法的流程圖；以及圖5B是示出根據(jù)本公開的圖4B的發(fā)動(dòng)機(jī)控制模塊執(zhí)行的方法的流程圖。
具體實(shí)施例方式下面的描述本質(zhì)上僅僅是示例性的，并不意于以任何方式限制本公開、其應(yīng)用或 用途。為了清楚起見，在附圖中將使用相同附圖標(biāo)記來表示相似元件。如本文所使用的，短 語“A、B和C中的至少一個(gè)”應(yīng)當(dāng)解釋為指的是使用非排他的邏輯或的邏輯(A或B或C)。 應(yīng)當(dāng)理解的是，在不改變本公開原理的情況下，方法內(nèi)的步驟可按照不同順序執(zhí)行。如本文所使用的，術(shù)語“模塊”指專用集成電路(ASIC)、電子電路、執(zhí)行一個(gè)或多個(gè) 軟件或固件程序的處理器(共用處理器、專用處理器或組處理器)和存儲(chǔ)器、組合邏輯電路 和/或提供所述功能的其他適合部件。選擇性催化還原(SCR)系統(tǒng)包括還原劑注射器，其將還原劑注入排氣以形成氨 (NH3)。例如，當(dāng)還原劑注射器注入過量還原劑或當(dāng)SCR系統(tǒng)溫度升高時(shí)，可從SCR系統(tǒng)釋 放NH3。NH3從SCR系統(tǒng)的釋放此后可被稱為“NH3漏失”。根據(jù)本公開的漏失檢測(cè)系統(tǒng)確定NH3漏失何時(shí)發(fā)生。漏失檢測(cè)系統(tǒng)可對(duì)來自氧化 氮(NOx)傳感器信號(hào)進(jìn)行采樣，該信號(hào)指示SCR催化劑上游和下游的氧化氮量。SCR催化劑 下游的NOx傳感器還可指示當(dāng)NH3漏失發(fā)生時(shí)從SCR系統(tǒng)釋放的NH3量。在一個(gè)實(shí)施例中，漏失檢測(cè)系統(tǒng)可基于NOx信號(hào)的頻率過濾NOx信號(hào)。漏失檢測(cè) 系統(tǒng)可使用過濾的NOx信號(hào)確定NOx轉(zhuǎn)化率。漏失檢測(cè)系統(tǒng)基于NOx轉(zhuǎn)化率和未過濾的上 游NOx信號(hào)大小確定下游NOx信號(hào)的估計(jì)大小。漏失檢測(cè)系統(tǒng)將所述估計(jì)的大小與未過濾 的下游NOx信號(hào)大小相比較以確定NH3漏失是否發(fā)生。在另一個(gè)實(shí)施例中，漏失檢測(cè)系統(tǒng)可調(diào)節(jié)SCR上游注入的定量給料劑的量。漏失 檢測(cè)系統(tǒng)在調(diào)節(jié)定量給料劑的量之后可確定下游NOx信號(hào)大小的變化。漏失確定模塊基于 對(duì)定量給料劑的量的調(diào)節(jié)和下游NOx信號(hào)的變化確定NH3漏失是否發(fā)生。現(xiàn)在參照?qǐng)D1，展現(xiàn)了發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)100的功能方框圖。空氣通過進(jìn)氣歧管104被 抽入發(fā)動(dòng)機(jī)102。節(jié)氣門106控制進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)102的空氣流。電子節(jié)氣門控制器(ETC) 108 可控制節(jié)氣門106并因此控制流入發(fā)動(dòng)機(jī)102的空氣流?？諝馀c來自燃料噴射器110的燃 料混合以形成空氣/燃料混合物?？諝?燃料混合物在發(fā)動(dòng)機(jī)102的一個(gè)或多個(gè)氣缸例如 氣缸112內(nèi)燃燒?？諝?燃料混合物的燃燒生成扭矩?？諝?燃料混合物的燃燒產(chǎn)生的排氣從氣缸排出到排氣系統(tǒng)113。排氣可包括顆 粒物(PM)和氣體。排氣包括氧化氮(NOx)，例如一氧化氮(N0)和二氧化氮(N02)。排氣系 統(tǒng)113包括處理系統(tǒng)114，其減小排氣中相應(yīng)的NOx量和PM量。處理系統(tǒng)114包括氧化催化劑(0C) 116、定量給料劑注射器118和選擇性催化還 原(SCR)催化劑120。排氣系統(tǒng)113可包括排氣再循環(huán)(EGR)系統(tǒng)122，其將來自排氣系統(tǒng) 113的排氣輸送至進(jìn)氣歧管104。EGR系統(tǒng)122包括與排氣系統(tǒng)113和進(jìn)氣歧管104流體連 通的EGR管路124。EGR閥126控制被輸送至進(jìn)氣歧管104的排氣的量。排氣從排氣歧管128離開發(fā)動(dòng)機(jī)102并流向0C 116。0C 116從排氣中除去碳?xì)?化合物和/或氧化碳。定量給料劑注射器118將定量給料劑注入SCR催化劑120上游的排 氣流。定量給料劑在被注入排氣流中時(shí)可形成氨(NH3)。SCR催化劑120儲(chǔ)存(S卩，吸收) 由定量給料劑供給的NH3。僅舉例來說，SCR催化劑120可包括釩催化劑和/或沸石催化 劑。SCR催化劑120可以與顆粒過濾器(PF) —起實(shí)施或?qū)嵤┰谄渌m合構(gòu)造中。SCR催化 劑120催化在所儲(chǔ)存的NH3和通過SCR催化劑120的NOx之間的反應(yīng)。SCR催化劑120所儲(chǔ)存的NH3量被稱為NH3儲(chǔ)存水平。處理系統(tǒng)114可包括第一 NOx傳感器142和第二 NOx傳感器144。NOx傳感器142 和144生成NOx信號(hào)，其指示排氣中的NOx量。第一 NOx傳感器142可位于0C 116的上 游。在其他應(yīng)用中，第一 NOx傳感器142位于0C 116和SCR催化劑120之間。第一 NOx傳 感器142可位于0C 116下游且定量給料劑注射器118上游。第一 NOx傳感器142可指示 進(jìn)入SCR催化劑120的NOx量。由第一 NOx傳感器142所生成的信號(hào)可被稱作N0xin信號(hào)。 第二 NOx傳感器144位于SCR催化劑120下游并可指示離開SCR催化劑120的NOx量。由 第二 NOx傳感器144所生成的信號(hào)可被稱作N0xott信號(hào)。通過NOx和NH3的反應(yīng)從排氣除去的NOx的百分比被稱為SCR催化劑120的轉(zhuǎn)化
效率?？筛鶕?jù)下列等式確定轉(zhuǎn)化效率
權(quán)利要求
一種系統(tǒng)，包括過濾模塊，其過濾指示催化劑上游的排氣中的氧化氮(NOx)量的第一信號(hào)，并過濾指示催化劑下游的排氣中的NOx和氨(NH3)量的第二信號(hào)；以及漏失確定模塊，其基于所述第一信號(hào)和第二信號(hào)的頻率響應(yīng)確定所述催化劑下游的排氣中是否存在NH3。
2.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述過濾模塊通過僅指示NOx的信號(hào)的第一 頻率分量并削弱指示NOx和NH3的信號(hào)的第二頻率分量和第三頻率分量。
3.如權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述第一頻率分量包括大于頻率閾值的頻 率，而所述第二頻率分量和第三頻率分量包括小于或等于所述頻率閾值的頻率。
4.如權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)，其特征在于，還包括轉(zhuǎn)化率模塊，所述轉(zhuǎn)化率模塊基于所 述第一頻率分量確定催化劑的NOx轉(zhuǎn)化率。
5.如權(quán)利要求4所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述漏失確定模塊基于所述第一信號(hào)的大 小和所述NOx轉(zhuǎn)化率確定所述第二信號(hào)的估計(jì)大小。
6.如權(quán)利要求5所述的系統(tǒng)，其特征在于，當(dāng)所述估計(jì)大小和所述第二信號(hào)的大小之 間的差大于閾值時(shí)所述漏失確定模塊確定存在NH3。
7.一種系統(tǒng)，包括調(diào)節(jié)定量給料劑的流量的注射器控制模塊，其中所述調(diào)節(jié)后的流量控制催化劑上游的 排氣中的氨(NH3)量；基于所述調(diào)節(jié)后的流量比較信號(hào)的第一和第二樣本的比較模塊，其中所述信號(hào)指示所 述催化劑的下游的排氣中的氧化氮(NOx)量和氨NH3量；以及漏失確定模塊，其基于所述調(diào)節(jié)后的流量和所述比較確定催化劑的下游的排氣中是否 存在NH3。
8.如權(quán)利要求7所述的系統(tǒng)，其特征在于，還包括采樣模塊，所述采樣模塊在注射器控 制模塊調(diào)節(jié)所述流量時(shí)采樣第一樣本并在所述第一采樣之后的預(yù)定時(shí)間采樣所述第二樣 本。
9.一種方法，包括過濾指示催化劑上游的排氣中的氧化氮(NOx)量的第一信號(hào)；過濾指示催化劑下游的排氣中的NOx和氨(NH3)量的第二信號(hào)；以及基于所述第一信號(hào)和所述第二信號(hào)的頻率響應(yīng)確定所述催化劑下游的排氣中是否存 在 NH3。
10.一種方法，包括調(diào)節(jié)定量給料劑的流量，其中所述調(diào)節(jié)后的流量控制催化劑上游的排氣中的氨(NH3)量；基于所述調(diào)節(jié)后的流量比較信號(hào)的第一樣本和第二樣本，其中所述信號(hào)指示所述催化 劑的下游的排氣中的氧化氮(NOx)量和NH3量；以及基于所述調(diào)節(jié)后的流量和所述比較確定所述催化劑的下游的排氣中是否存在NH3。
全文摘要
本發(fā)明涉及識(shí)別選擇性催化還原應(yīng)用中氨漏失的條件。具體地，一種系統(tǒng)，包括過濾模塊，其過濾指示催化劑上游的排氣中的氧化氮(NOx)量的第一信號(hào)，并過濾指示催化劑下游的排氣中的NOx和氨(NH3)量的第二信號(hào)。漏失確定模塊基于第一信號(hào)和第二信號(hào)的頻率響應(yīng)確定催化劑下游的排氣中是否存在NH3。
文檔編號(hào)F01N3/20GK101949318SQ20101022893
公開日2011年1月19日 申請(qǐng)日期2010年7月9日 優(yōu)先權(quán)日2009年7月10日
發(fā)明者A·阿布德, K·A·加迪 申請(qǐng)人:通用汽車環(huán)球科技運(yùn)作公司