用于控制scr后處理系統(tǒng)的技術(shù)的制作方法
【專(zhuān)利摘要】選擇性催化還原（SCR）催化劑被設(shè)置于內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的廢氣系統(tǒng)中。還原劑噴射器在所述SCR催化劑上游的位置處被聯(lián)接至廢氣流，并且第一和第二NOx傳感器相應(yīng)地提供在所述SCR催化劑上游和下游的NOx測(cè)量值。公開(kāi)了一種系統(tǒng)和方法，其用于操作所述系統(tǒng)以通過(guò)斷開(kāi)NOx?NH3測(cè)量值與第二NOx傳感器的輸出的聯(lián)系來(lái)確定在所述SCR催化劑下游的NOx量和/或NH3逃逸量從而提供還原劑噴射量的控制。
【專(zhuān)利說(shuō)明】用于控制SCR后處理系統(tǒng)的技術(shù)
[0001 ]本申請(qǐng)要求2014年2月13日的美國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)序列號(hào)14/179,887的優(yōu)先權(quán)，該專(zhuān)利申請(qǐng)的全部?jī)?nèi)容通過(guò)引用并入本文中。
【背景技術(shù)】
[0002]本公開(kāi)的技術(shù)領(lǐng)域總體上涉及用于內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的選擇性催化還原(SCR)后處理系統(tǒng)的控制。
[0003]SCR系統(tǒng)針對(duì)內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)應(yīng)用，包括針對(duì)移動(dòng)應(yīng)用，提出若干控制挑戰(zhàn)。SCR系統(tǒng)包括還原催化劑和還原劑，諸如尿素或氨。噴射器在還原催化劑上游的位置處向廢氣流提供還原劑，并且該還原劑作為氨進(jìn)入廢氣流的氣相中。在還原劑的引入與還原劑產(chǎn)品的可用性之間有時(shí)存在延遲，例如還原劑的噴射顆?？赡苄枰舭l(fā)到廢氣流中、從尿素水解成氨、和/或徹底混合到廢氣流中，以用于還原催化劑上的一般可用性。另外，還原劑催化劑可包括一些氨存儲(chǔ)容量。存儲(chǔ)容量可能通過(guò)下述使控制過(guò)程變得復(fù)雜:例如通過(guò)形成額外控制目標(biāo)(例如，存儲(chǔ)目標(biāo))、通過(guò)出乎意料地釋放氨(例如，在系統(tǒng)狀況引起存儲(chǔ)容量減少時(shí))、和/或通過(guò)在催化劑填充操作時(shí)段期間，在催化劑的前期部分吸收一些噴射的氨從而減少在催化劑的后部分氨的可用性。
[0004]目前可用的SCR系統(tǒng)提出的挑戰(zhàn)通過(guò)移動(dòng)應(yīng)用的瞬態(tài)性質(zhì)被加劇。在操作期間發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷和速度分布以由操作者決定且通常對(duì)于SCR控制系統(tǒng)預(yù)先未知的方式改變。另外，可用反饋控制系統(tǒng)具有若干缺點(diǎn)。例如，氨的濃度難以實(shí)時(shí)確定。商業(yè)上適當(dāng)?shù)腘Ox傳感器可能受制于與氨的交叉靈敏度，從而使確定存在于來(lái)自SCR催化劑的廢氣出口中的NOx的量變得復(fù)雜。另外，氨通常是最終廢氣排放物中的非期望成分，并且從該催化劑排放或“逃逸”的氨表示無(wú)效利用的還原劑，這會(huì)增加操作成本。因此，理想的是在SCR催化劑出口的出口處以極低或零氨濃度操作。然而，對(duì)氨交叉靈敏的NOx傳感器阻礙了提供氨逃逸的量的可靠估計(jì)的能力，從而減小反饋SCR控制在向排氣系統(tǒng)提供氨的最佳量的有效性，并潛在地形成SCR的錯(cuò)誤指示和/或還原劑噴射器故障狀況。因此，需要對(duì)SCR控制中的氨逃逸狀況的檢測(cè)和確定作出進(jìn)一步完善。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]—個(gè)實(shí)施例是一種用于使用來(lái)自SCR催化劑的出口處或下游處的NOx傳感器的NOx傳感器輸出控制SCR后處理系統(tǒng)的獨(dú)特方法，SCR催化劑接收來(lái)自?xún)?nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的廢氣流，其中，所述NOx傳感器輸出與NH3在廢氣流中的可能存在斷開(kāi)聯(lián)系。其他實(shí)施例包括獨(dú)特方法、系統(tǒng)和設(shè)備以在NOx擾動(dòng)/變化操作狀況下由在SCR催化劑上游和下游處的NOx傳感器輸出估計(jì)SCR催化劑效率，以使NOx和NH3量與在SCR催化劑下游的NOx傳感器的NOx傳感器輸出斷開(kāi)聯(lián)系，以響應(yīng)于SCR催化劑效率的估計(jì)操作SCR后處理系統(tǒng)，和/或以由SCR催化劑上游的NOx量、SCR催化劑的NOx效率、以及在SCR催化劑下游的NOx傳感器的輸出確定SCR催化劑下游的NH3逃逸量和NOx量。
[0006]本
【發(fā)明內(nèi)容】
旨在介紹一系列概念，這些概念在以下說(shuō)明性實(shí)施例中被進(jìn)一步描述。本
【發(fā)明內(nèi)容】
并不意欲確定所要求保護(hù)的主題的關(guān)鍵特征或必要特征，也不意欲用作限制所要求保護(hù)的主題的范圍的輔助。根據(jù)以下描述和附圖，其他實(shí)施例、形式、目標(biāo)、特征、優(yōu)點(diǎn)、方面和益處將變得顯而易見(jiàn)。
【附圖說(shuō)明】
[0007]圖1是一種系統(tǒng)的示意圖，所述系統(tǒng)包括SCR催化劑以減少在由內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的廢氣流中的NOx排放物。
[0008]圖2是一種用于使NH3和NOx量與SCR催化劑下游的NOx傳感器輸出斷開(kāi)聯(lián)系的程序的圖解說(shuō)明。
[0009]圖3是一種用于使NH3和NOx量與SCR催化劑下游的NOx傳感器輸出斷開(kāi)聯(lián)系的程序的流程圖。
[0010]圖4是可操作以減少圖1的系統(tǒng)的廢氣流中的NOx排放物的控制器設(shè)備的一個(gè)實(shí)施例的示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0011]為了促進(jìn)理解本發(fā)明的原理的目的，現(xiàn)在將參考附圖中所示的實(shí)施例，并且將使用特定語(yǔ)言來(lái)描述所述實(shí)施例。然而將理解的是并不意欲因此限制本發(fā)明的范圍，在本文中可預(yù)期對(duì)所示出的實(shí)施例做出任何改變和進(jìn)一步修改以及如本發(fā)明所涉及領(lǐng)域的技術(shù)人員通常將想到的對(duì)于如在實(shí)施例中說(shuō)明的本發(fā)明的原理的任何進(jìn)一步應(yīng)用。
[0012]參考圖1，內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)10包括通過(guò)操作內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)14產(chǎn)生的廢氣流12，所述廢氣流12包括NOx的量。發(fā)動(dòng)機(jī)14包括經(jīng)由噴射器36從燃料源34接收燃料供應(yīng)的若干汽缸32，在圖1中僅示出這些噴射器中的一個(gè)。噴射器36可以是直接噴射器、端口噴射器或兩者。在又其他實(shí)施例中，在汽缸32上游的進(jìn)氣系統(tǒng)中噴射燃料。在所示出的實(shí)施例中，設(shè)有共軌35，其將燃料分布到所有或一部分汽缸32。
[0013]在所示出的實(shí)施方案中，示出直線(xiàn)布置的六個(gè)汽缸32。然而，可預(yù)期任何數(shù)目的汽缸和任何汽缸布置，諸如V形布置。汽缸32中的燃料燃燒產(chǎn)生廢氣流12，一部分廢氣流12可經(jīng)由廢氣再循環(huán)(EGR)導(dǎo)管40再循環(huán)到進(jìn)氣系統(tǒng)38』GR導(dǎo)管40能夠包括控制閥42和其他結(jié)構(gòu)諸如EGR冷卻器和EGR旁路(未示出)。
[0014]系統(tǒng)10包括提供第一NOx傳感器16以提供表明SCR催化劑24上游的發(fā)動(dòng)機(jī)排放的NOx量的測(cè)量值的輸出。替代地，發(fā)動(dòng)機(jī)排放的NOx量可以實(shí)際上通過(guò)響應(yīng)于發(fā)動(dòng)機(jī)和廢氣操作參數(shù)的模型、或者位于系統(tǒng)10中的不同位置處的一個(gè)或多個(gè)傳感器來(lái)確定。如本文所用的，NOx傳感器16指的是實(shí)際NOx傳感器或虛擬NOx傳感器。
[0015]系統(tǒng)10包括上游后處理部件18，其可為氧化催化劑、顆粒過(guò)濾器或二者。在某些實(shí)施方案中，系統(tǒng)10并不包括任何氧化催化劑和/或顆粒過(guò)濾器。系統(tǒng)10還包括流體地聯(lián)接至還原劑源22的還原劑噴射器20。還原劑噴射器20將諸如尿素、NH3或其他產(chǎn)生NH3的成分的還原劑噴射到廢氣流12中。系統(tǒng)1包括在還原劑噴射器20下游的SCR催化劑24以接收噴射的還原劑與廢氣流和在SCR催化劑24下游的第二 NOx傳感器30。在一個(gè)實(shí)施例中，NOx傳感器30是對(duì)氨交叉靈敏的實(shí)際NOx傳感器。
[0016]系統(tǒng)10可包括可選的NH3氧化(AMOX)催化劑26，其被提供以在至少一些操作狀況期間氧化來(lái)自SCR催化劑24的逃逸NH3的至少一部分。AMOX催化劑26可作為離散催化元件存在于與SCR催化劑24相同或不同的殼體中，并且可作為涂層被包含在SCR催化劑24的一部分 (更具體地后部分)上。SCR催化劑24可包括位于相同或不同殼體中的一個(gè)或多個(gè)催化劑元件?？纱嬖陬~外的SCR催化劑元件并且在本文中利用SCR催化劑24這些元件示意性地被包括。另外，某些實(shí)施例預(yù)期，鑒于本文中所公開(kāi)的系統(tǒng)和技術(shù)，能夠從系統(tǒng)10完全移除AM0X 催化劑26以減少或消除NH3逃逸。[〇〇17]系統(tǒng)10還包括控制器28?？刂破?8可形成處理子系統(tǒng)的一部分并且可包括軟件和/或硬件中的功能元件?？刂破?8可以是單一裝置或超過(guò)一個(gè)的分布裝置?？刂破?8可具有模塊，其被構(gòu)造成在功能上執(zhí)行本文中所描述的任何方法或程序的任何操作。在所示出實(shí)施例中，控制器28直接或間接連接至還原劑噴射器，以將還原劑噴射量提供到廢氣流動(dòng)路徑中?？刂破?8還連接至NOx傳感器16、30以接收傳感器輸出信號(hào)或者在虛擬傳感器的情況下接收表明廢氣流中的NOx量和/或存在NOx的一個(gè)或多個(gè)信號(hào)的輸出。控制器28還連接至噴射器36,以根據(jù)燃料供應(yīng)圖或其他燃料供應(yīng)命令參數(shù)提供燃料供應(yīng)信號(hào)，從而滿(mǎn)足來(lái)自操作者的轉(zhuǎn)矩請(qǐng)求?？刂破?8還可與控制閥42連接，以控制從排氣系統(tǒng)到進(jìn)氣系統(tǒng)38的 EGR流動(dòng)。
[0018]在其中控制器28能夠被配置為執(zhí)行控制算法的示例性方法包括提供設(shè)置于由內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)14產(chǎn)生的廢氣流中的SCR催化劑和在SCR催化劑24上游的位置處可操作地聯(lián)接至廢氣流的還原劑噴射器20。所述方法包括設(shè)置第一 N0X傳感器16,其在SCR催化劑24上游的位置處聯(lián)接至廢氣流和第二NOx傳感器30,其在SCR催化劑24下游聯(lián)接至廢氣流。
[0019]所述方法還包括操作N0X-NH3斷開(kāi)聯(lián)系算法，以在發(fā)動(dòng)機(jī)14正操作以產(chǎn)生至SCR催化劑24的廢氣流時(shí)由第二NOx傳感器30的輸出確定NOx量和/或NH3量。參考圖2,示出一個(gè)實(shí)施例N0X-NH3斷開(kāi)聯(lián)系算法100的圖解表示，該算法100用于響應(yīng)于NOx擾動(dòng)/變化狀況由第一 NOx傳感器16和第二NOx傳感器30的輸出確定NOx量50、NH3量52和/或NH3逃逸狀況。在此實(shí)施例中，控制器28被配置為執(zhí)行算法100,以通過(guò)比較與來(lái)自第一NOx傳感器16的脈沖/變化相關(guān)聯(lián)的發(fā)動(dòng)機(jī)排放/SCR入口 NOx傳感器振幅56和與響應(yīng)于發(fā)動(dòng)機(jī)14操作期間NOx擾動(dòng)/ 變化事件54來(lái)自第二NOx傳感器30的脈沖/變化相關(guān)聯(lián)的傳感器振幅58來(lái)斷開(kāi)NOx和NH3與第二NOx傳感器30的聯(lián)系。已發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)排放/SCR出口 NOx傳感器脈沖振幅56和發(fā)動(dòng)機(jī)排放/ SCR入口 NOx傳感器脈沖振幅58能夠用于確定SCR催化劑24由于SCR出口處NH3量的緩慢動(dòng)力學(xué)變化而產(chǎn)生的瞬間脫NOx效率。
[0020]NOx脈沖振幅56、58能夠通過(guò)干擾能夠影響發(fā)動(dòng)機(jī)排放的NOx濃度的一個(gè)或多個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)致動(dòng)器(一個(gè)或復(fù)數(shù)個(gè))，或者通過(guò)來(lái)自駕駛員(車(chē)輛操作者)的行駛命令變化來(lái)由控制器28生成，所述命令變化可以或可以不包括由控制器生成的額外NOx擾動(dòng)/變化。NOx脈沖/ 變化意指從低振幅至高振幅和/或從高振幅至低振幅的值變化，并且不限于任何特定形狀的變化，只要NOx傳感器脈沖振幅56、58的變化范圍在有限的時(shí)間段內(nèi)能夠被測(cè)量。
[0021]在算法100的一個(gè)實(shí)施例中，第二NOx傳感器30的輸出能夠通過(guò)以下等式被模型化:CN0x,Sen,out_ CN0x,out + A^CNH3,out式il其中，CNQx,Sen,cmt是第二NOx傳感器30的SCR出口NOx傳感器輸出，CNQx,cmt是SCR出口處的實(shí)際NOx量，女是NOx傳感器30與氨的交叉靈敏度因數(shù)，并且是SCR出口處的實(shí)際NH3量。如本文中所用的，量能夠是存在于廢氣流12中的NOx和/或NH3的濃度、重量或其他適合的指標(biāo)。[〇〇22]另外，由于發(fā)動(dòng)機(jī)排放的NOx傳感器16未經(jīng)受NH3的存在，所以可以假定實(shí)際發(fā)動(dòng)機(jī)排放的NOx量，并且因此在到SCR催化劑24的入口處的NOx量，等于由NOx傳感器16的輸出指示的NOx量。因此:CN0x,in — CN0x,Sen,inH.SCR — (CN0x,in _ Cn〇x, out)/CN0x, in其中，CNQx, ^是30?催化劑24的入口的上游的NOx量并且CNQx, Sen, in是通過(guò)第一 NOx傳感器 16的輸出測(cè)量的NOx量。此外，nsCR是SCR催化劑24去除NOx的效率。例如，在等式3中，如果SCR 催化劑去除發(fā)動(dòng)機(jī)排放的NOx的90%，則ns?為0.9。[〇〇23]在操作中，由第二NOx傳感器30可靠地確定能力被廢氣流中可能存在的 NH3妨礙。然而，由于系統(tǒng)排放的NH3量和SCR催化劑效率具有響應(yīng)于由發(fā)動(dòng)機(jī)14輸出的NOx 量的突然或快速變化的極慢動(dòng)力學(xué)，所以NOx傳感器16和NOx傳感器30對(duì)NOx擾動(dòng)/變化事件 54的響應(yīng)并未受到Cra^cmt或催化劑效率ns?的任何變化的顯著影響。因此，SCR催化劑效率 nsCR響應(yīng)于由NOx擾動(dòng)/變化事件形成的NOx脈沖的可靠估計(jì)能夠由以下等式確定:H.SCR — (CN0x,imp,in _ Cn〇x, imp, out)/CN0x, imp, in其中，CnQx, imp, in是由NOx傳感器16測(cè)量的NOx傳感器16的脈沖的振幅56，并且CnQx, imp, out 是由NOx傳感器30測(cè)量的NOx傳感器30的脈沖的振幅58。
[0024]根據(jù)等式4和上述討論的假設(shè)，那么:Cn〇x , out-Cn〇x , in5^ ( 1—H.SCR )CnH3 , out- ( Cn〇x , Sen, out-Cn〇x , out) / A-式16因此，實(shí)際系統(tǒng)排放的NOx量(CNQx.cmt)的估計(jì)能夠由NOx傳感器16的輸出，甚至在NH3逃逸的狀況下，通過(guò)在NOx擾動(dòng)/變化狀況下由第一和第二NOx傳感器16、30的脈沖的振幅56、 58的比率確定SCR催化劑24的效率被確定。另外，在已確定實(shí)際系統(tǒng)排放的NOx量(CNQx,。此) 的情況下，系統(tǒng)排放的NH3量(CNH3, so)的估計(jì)能夠由第二NOx傳感器30的輸出(CNQx, Sen, cmt)、實(shí)際系統(tǒng)排放的NOx量(CNQx.cmt)以及NOx傳感器30的NH3交叉靈敏度因數(shù)女被確定。
[0025]本文中描述的某些操作包括以于解釋一個(gè)或多個(gè)參數(shù)的操作。如本文所利用的， 解釋包括通過(guò)本領(lǐng)域中已知的任何方法接收值，包括至少接收來(lái)自數(shù)據(jù)鏈路或網(wǎng)絡(luò)通信的值、接收表明值的電子信號(hào)(例如，電壓、頻率、電流或PWM信號(hào))、接收表明值的軟件參數(shù)、從計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)上的存儲(chǔ)器位置讀取值、通過(guò)本領(lǐng)域中已知的任何方式接收作為運(yùn)行時(shí)間參數(shù)的值、和/或通過(guò)接收通過(guò)其可計(jì)算所解釋的參數(shù)的值和/或通過(guò)引用被解釋為是參數(shù)值的默認(rèn)值。
[0026]參考圖3，示例性程序200包括提供設(shè)置在內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)14的排氣系統(tǒng)中的SCR催化劑24和在SCR催化劑24上游的位置處可操作地聯(lián)接至排氣系統(tǒng)的還原劑噴射器20。程序200 還包括提供分別在SCR催化劑24上游和下游的位置處聯(lián)接至排氣系統(tǒng)的第一 NOx傳感器16 和第二NOx傳感器30。程序200包括操作內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)14以產(chǎn)生廢氣流的操作202。[〇〇27]在內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)14操作期間，程序200包括操作204以解釋在發(fā)動(dòng)機(jī)14操作期間形成、引起或檢測(cè)到廢氣流中的NOx脈沖的NOx擾動(dòng)/變化事件。NOx擾動(dòng)/變化事件能夠例如通過(guò)開(kāi)始噴射事件(在該事件中由噴射器36噴射至汽缸32的一個(gè)或多個(gè)中的燃料供應(yīng)是從燃料源34噴射的)、通過(guò)EGR參考事件諸如EGR流動(dòng)通過(guò)EGR導(dǎo)管40到進(jìn)氣系統(tǒng)38的變化、通過(guò)加速器的輕踩(tip-1n)或輕松開(kāi)(tip-out)狀況、通過(guò)共軌35中的壓力變化、或通過(guò)形成或引起NOx擾動(dòng)/變化的任何發(fā)動(dòng)機(jī)操作事件被引起，從而導(dǎo)致能夠在操作206、208處被NOx傳感器16、30感測(cè)的NOx脈沖。[〇〇28]在操作206處，第一 NOx傳感器16的脈沖的振幅響應(yīng)于NOx擾動(dòng)/變化事件來(lái)確定。 在操作208處，第二NOx傳感器30的脈沖的振幅響應(yīng)于NOx擾動(dòng)/變化事件來(lái)確定。通過(guò)觀察 NOx傳感器16、20的脈沖的振幅，程序200斷開(kāi)NH3測(cè)量值與下游NOx傳感器30的輸出的聯(lián)系。 程序200在操作210處繼續(xù)以根據(jù)響應(yīng)于NOx擾動(dòng)/變化事件(其引起通過(guò)發(fā)動(dòng)機(jī)14的NOx脈沖進(jìn)入排氣系統(tǒng))的第一 NOx傳感器16的輸出和第二NOx傳感器30的輸出確定SCR催化劑24 的脫NOx效率。在一個(gè)實(shí)施例中，SCR催化劑的效率通過(guò)第一和第二NOx傳感器16、30的脈沖的振幅之間的差值除以第一NOx傳感器16的脈沖的振幅的比率被確定。[〇〇29] 程序200在操作212處繼續(xù)以由SCR催化劑24的脫NOx效率和通過(guò)第一 NOx傳感器16 測(cè)量的NOx量確定實(shí)際SCR出口 NOx量的估計(jì)。因此，SCR催化劑24下游的NOx量能夠通過(guò)僅參考NOx傳感器30響應(yīng)于NOx擾動(dòng)/變化事件的脈沖的振幅被確定，而無(wú)需進(jìn)一步參考可能受到NH3逃逸影響的第二NOx傳感器30的輸出。程序200在操作214處繼續(xù)以確定在SCR催化劑 24下游的NH3量的估計(jì)、其能夠由第二NOx傳感器30的輸出、在操作212處確定的存在于SCR 催化劑24下游的NOx量、以及NOx傳感器30對(duì)氨的交叉靈敏度因數(shù)計(jì)算。
[0030]程序200還包括操作216以將操作210處確定的催化劑效率、操作212處確定的SCR 出口 NOx量、以及操作214處確定的SCR出口 NH3量用于還原劑噴射系統(tǒng)和SCR的閉環(huán)控制和車(chē)載診斷(0BD)操作中。所述系統(tǒng)和方法能夠包括控制器28,其被配置為響應(yīng)于以上確定的 SCR催化劑出口 NH3量和/或SCR催化劑出口 NOx量提供還原劑噴射命令。所提供的還原劑噴射命令可以被用來(lái)控制NOx傳感器30的NOx測(cè)量值的還原劑噴射量。替代地或額外地，所提供的還原劑命令能夠補(bǔ)償NH3量，從而減少或減輕NH3逃逸。系統(tǒng)和方法還包括響應(yīng)于還原劑噴射命令噴射還原劑的量。方法還包括響應(yīng)于估計(jì)的脫NOx效率、計(jì)算的SCR出口 NOx量和計(jì)算的SCR出口 NH3量提供還原劑噴射命令以控制隨后的NOx量和NH3量，以及響應(yīng)于還原劑噴射命令噴射還原劑的量。[〇〇31] 一種示例系統(tǒng)包括具有構(gòu)造成在功能上執(zhí)行某些操作以控制SCR后處理系統(tǒng)的控制器28的處理子系統(tǒng)。在某些實(shí)施例中，控制器28包括構(gòu)造成在功能上執(zhí)行控制器28的操作的一個(gè)或多個(gè)模塊。本文中包括模塊的描述強(qiáng)調(diào)控制器的各方面的結(jié)構(gòu)獨(dú)立性，并且說(shuō)明了控制器的操作和職責(zé)的一個(gè)分組。應(yīng)當(dāng)理解，執(zhí)行類(lèi)似整體操作的其他分組也在本申請(qǐng)的范圍內(nèi)。模塊可在硬件中和/或經(jīng)由計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)來(lái)實(shí)施，并且模塊可分布在各種硬件部件上。[〇〇32] 控制器28可以是系統(tǒng)300的一部分，所述系統(tǒng)300包括SCR部分和在SCR部分的相應(yīng)上游和下游位置處操作地聯(lián)接至內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)廢氣流的第一和第二NOx傳感器。所述SCR部分包括系統(tǒng)中SCR催化劑量的任一小部分，包括全部SCR催化劑量。NOx傳感器提供表明NOx測(cè)量值的輸出，所述測(cè)量值可以是NOx傳感器的輸出值、廢氣流中的NOx的測(cè)量值、和/或NOx的表觀測(cè)量值，例如由于在NOx傳感器處對(duì)氨的交叉靈敏度和氨在廢氣流中的存在而導(dǎo)致與任何表觀NOx相結(jié)合。[〇〇33] 控制器28還可包括還原劑目標(biāo)模塊302，所述模塊響應(yīng)于實(shí)際SCR出口 NOx量306和實(shí)際SCR出口 NH3量308確定還原劑噴射量304。示例和非限制性還原劑噴射量包括氨與NOx 比率(ANR)目標(biāo)、抵消NH3逃逸的ANR補(bǔ)償、和/或?qū)?yīng)于NOx傳感器30處的NOx最小值的ANR。 控制器28向還原劑噴射器20輸出還原劑噴射命令310,還原劑噴射器20提供還原劑噴射量。 [〇〇34]系統(tǒng)還包括響應(yīng)由控制器28輸出的還原劑噴射命令310的還原劑噴射器20。對(duì)還原劑噴射命令的還原劑噴射器響應(yīng)可以是本領(lǐng)域理解的任何類(lèi)型的響應(yīng)。還原劑噴射器對(duì)還原劑噴射器命令310的示例和非限制性響應(yīng)包括規(guī)定還原劑噴射量304為噴射量、繼續(xù)前進(jìn)以噴射還原劑噴射量304(例如，通過(guò)前饋和/或反饋控制器)、和/或?qū)⑦€原劑噴射量304 提供到接受針對(duì)噴射的其他競(jìng)爭(zhēng)值或限制值(例如，氨逃逸限制、SCR催化劑存儲(chǔ)限制、當(dāng)前轉(zhuǎn)化效率限制等)的控制器。[〇〇35]控制器28還可包括SCR催化劑脫NOx效率模塊314,所述效率模塊314被配置為根據(jù)響應(yīng)于NOx擾動(dòng)/變化事件328的第一和第二NOx傳感器16、30的脈沖的振幅318、320確定催化劑24的脫NOx效率316 JOx擾動(dòng)/變化事件328能夠由NOx擾動(dòng)/變化事件模塊326確定，所述模塊326解釋了與系統(tǒng)10的操作相關(guān)聯(lián)的操作狀況324,其指示適用于引起來(lái)自NOx傳感器16、30的脈沖的振幅318、320的NOx脈沖發(fā)生以確定催化劑24的脫NOx效率316。[〇〇36]控制器28還可包括N0x/NH3量確定模塊312,其被配置為根據(jù)SCR催化劑24上游的第一 NOx傳感器16的NOx測(cè)量值320和由NOx傳感器脈沖振幅318、320確定的脫NOx效率316確定實(shí)際SCR出口 NOx量306的估計(jì)。N0x/NH3量確定模塊312也可被配置為根據(jù)第二NOx傳感器 30的輸出或NOx測(cè)量值322、實(shí)際SCR出口 NOx量306和第二NOx傳感器30對(duì)氨的交叉靈敏度因數(shù)確定實(shí)際NH3量308的估計(jì)。
[0037]根據(jù)一個(gè)方面，方法包括操作內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)以產(chǎn)生到排氣系統(tǒng)中的廢氣流，該排氣系統(tǒng)包括設(shè)置于廢氣流中的選擇性催化還原(SCR)催化劑。排氣系統(tǒng)包括在SCR催化劑上游的位置處聯(lián)接至排氣系統(tǒng)的還原劑噴射器、在SCR催化劑上游的位置處聯(lián)接至排氣系統(tǒng)的第一 NOx傳感器、以及在SCR催化劑下游的位置處聯(lián)接至排氣系統(tǒng)的第二NOx傳感器。方法包括響應(yīng)于與內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的操作相關(guān)聯(lián)的廢氣流中的NOx擾動(dòng)/變化事件，確定第一 NOx傳感器的第一輸出和第二NOx傳感器的第二輸出；根據(jù)第一輸出和第二輸出確定SCR催化劑從廢氣流中去除NOx的效率;根據(jù)由第一 NOx傳感器測(cè)量的NOx量和根據(jù)第一輸出和第二輸出確定的SCR催化劑的效率確定SCR催化劑下游的NOx量和SCR催化劑下游的NH3量中的至少一者；響應(yīng)于NOx量和NH3量中的至少一者確定還原劑噴射命令；以及響應(yīng)于所述還原劑噴射命令噴射還原劑的量。[〇〇38]在所述方法的一個(gè)實(shí)施例中，第一輸出是響應(yīng)于NOx擾動(dòng)/變化事件第一NOx傳感器的脈沖的振幅并且第二輸出是響應(yīng)于NOx擾動(dòng)/變化事件第二NOx傳感器的脈沖的振幅。 在此實(shí)施例的改進(jìn)方案中，SCR催化劑的效率通過(guò)以下等式來(lái)確定:115^=((^(^_>-?■,_,。111；)/0.,_,:111;其中，収[?是30?催化劑的效率，0.,_,:111是第一NOx傳感器的脈沖的振幅，并且CNQx, imp, cmt是第二NOx傳感器的脈沖的振幅。在此實(shí)施例的進(jìn)一步改進(jìn)方案中，SCR 催化劑下游的NOx量通過(guò)以下等式來(lái)確定:CNQx, cmt=CNQx, in*( 1-nSCR);其中，CNQx, cmt是SCR催化劑下游的NOx量并且CNQx, ^是由第一 NOx傳感器測(cè)量的NOx量。在另一個(gè)改進(jìn)方案中，NH3量通過(guò)以下等式確定:CNH3, cmt=( CNQx, Sen, cmt-CNQx, cmt)/h其中，CNH3, cmt是SCR催化劑下游的NH3量， CNOx.SAcmt是第二NOX傳感器的輸出，并且女是第二NOX傳感器與氨的交叉靈敏度因數(shù)。
[0039]在進(jìn)一步的實(shí)施例中，NOx擾動(dòng)/變化事件包括與燃料噴射到內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的至少一個(gè)汽缸中相關(guān)聯(lián)的噴射事件的開(kāi)始。在另一個(gè)實(shí)施例中，NOx擾動(dòng)/變化事件包括到內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的進(jìn)氣口的廢氣再循環(huán)流動(dòng)的變化。在又另一個(gè)實(shí)施例中，NOx擾動(dòng)/變化事件包括加速器的輕踩或輕松開(kāi)，從而提供內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)要求的燃料供應(yīng)。在再另一個(gè)實(shí)施例中，所述方法還包括響應(yīng)于NH3量確定是否存在NH3逃逸狀況。
[0040]在另一方面中，公開(kāi)一種系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括可操作以產(chǎn)生到排氣系統(tǒng)中的廢氣流的內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)。排氣系統(tǒng)包括設(shè)置于廢氣流中的SCR催化劑、在SCR催化劑上游的位置處操作地聯(lián)接至廢氣流的還原劑噴射器、在SCR催化劑上游的位置處聯(lián)接至排氣系統(tǒng)的第一 NOx傳感器、以及在SCR催化劑下游的位置處聯(lián)接至排氣系統(tǒng)的第二NOx傳感器。所述系統(tǒng)還包括連接至第一 NOx傳感器、第二NOx傳感器和內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的控制器?？刂破鞅慌渲脼轫憫?yīng)于在與內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的操作相關(guān)聯(lián)的廢氣流中的NOx擾動(dòng)/變化事件確定第一 NOx傳感器的第一輸出和第二NOx傳感器的第二輸出?？刂破鬟€被配置為根據(jù)第一輸出和第二輸出確定SCR 催化劑從廢氣流中去除NOx的效率。
[0041]在一個(gè)實(shí)施例中，控制器被配置為根據(jù)通過(guò)第一NOx傳感器測(cè)量的NOx量和根據(jù)第一輸出和第二輸出確定的SCR催化劑的效率確定SCR催化劑下游的NOx量和SCR催化劑下游的NH3量中的至少一者。在此實(shí)施例的改進(jìn)方案中，控制器被配置為響應(yīng)于NOx量和NH3量中的至少一者確定還原劑噴射命令并響應(yīng)于所述還原劑噴射命令控制還原劑噴射器噴射還原劑的量。
[0042]在另一個(gè)實(shí)施例中，內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)還包括將排氣系統(tǒng)連接至內(nèi)燃事件的進(jìn)氣系統(tǒng)的 EGR導(dǎo)管，并且所述控制器被配置為響應(yīng)于通過(guò)EGR導(dǎo)管從排氣系統(tǒng)到進(jìn)氣系統(tǒng)的廢氣流的變化解釋NOx擾動(dòng)/變化事件。
[0043]在又另一個(gè)實(shí)施例中，內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)還包括被連接以向內(nèi)燃事件的多個(gè)汽缸提供燃料供應(yīng)的燃料供應(yīng)系統(tǒng)，并且控制器被配置為響應(yīng)于開(kāi)始將燃料噴射到多個(gè)汽缸中的至少一個(gè)解釋NOx擾動(dòng)/變化事件。
[0044]在另一個(gè)實(shí)施例中，系統(tǒng)包括氧化催化劑和SCR催化劑上游的顆粒過(guò)濾器中的至少一者。在又另一個(gè)實(shí)施例中，第一輸出是響應(yīng)于NOx擾動(dòng)/變化事件第一NOx傳感器的脈沖的振幅并且第二輸出是響應(yīng)于NOx擾動(dòng)/變化事件第二NOx傳感器的脈沖的振幅。
[0045]根據(jù)另一方面，設(shè)備包括連接至排氣系統(tǒng)中在SCR催化劑上游的第一 NOx傳感器和 SCR催化劑下游的第二NOx傳感器的控制器。排氣系統(tǒng)接收通過(guò)內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的操作產(chǎn)生的廢氣流。控制器包括NOx擾動(dòng)/變化模塊，其被配置為解釋廢氣流中的NOx擾動(dòng)/變化事件;SCR 催化劑脫NOx效率模塊，其被配置為響應(yīng)于NOx擾動(dòng)/變化事件根據(jù)第一 NOx傳感器和第二 NOx傳感器的輸出確定SCR催化劑的脫NOx效率;N0x/NH3量確定模塊，其被配置為響應(yīng)于脫 NOx效率和第一NOx傳感器的NOx測(cè)量值確定SCR催化劑下游的NOx量；以及還原劑目標(biāo)模塊， 其被配置為響應(yīng)于SCR催化劑下游的NOx量確定還原劑噴射量。[〇〇46]在一個(gè)實(shí)施例中，N0x/NH3量確定模塊被配置為響應(yīng)于第二NOx傳感器的NOx測(cè)量值、SCR催化劑下游的NOx量和第二NOx傳感器對(duì)氨的交叉靈敏度因數(shù)確定SCR催化劑下游的 NH3量。在另一個(gè)實(shí)施例中，SCR催化劑脫NOx效率模塊被配置為由下述比率確定脫NOx效率， 所述比率是響應(yīng)于NOx擾動(dòng)/變化事件第一 NOx傳感器的脈沖的振幅和響應(yīng)于NOx擾動(dòng)/變化事件第二NOx傳感器的脈沖的振幅的函數(shù)。在又另一個(gè)實(shí)施例中，還原劑目標(biāo)模塊被配置為提供還原劑噴射命令，所述命令向SCR催化劑上游的排氣系統(tǒng)提供還原劑噴射量。
[0047]雖然已在附圖和上述描述中詳細(xì)地示出并描述了本發(fā)明，但本發(fā)明在性質(zhì)上應(yīng)被認(rèn)為是說(shuō)明性的而非限制性的，應(yīng)當(dāng)理解，僅示出并描述了某些示例性實(shí)施例。本領(lǐng)域技術(shù)人員將了解，在不實(shí)質(zhì)上背離本發(fā)明的情況下，在示例性實(shí)施方案中許多修改是可能的。因此，所有此類(lèi)修改都旨在被包括在如所附的權(quán)利要求所限定的本公開(kāi)的范圍內(nèi)。
[0048]在閱讀權(quán)利要求時(shí)，其意圖的是，當(dāng)使用措辭諸如“一”、“一個(gè)”、“至少一個(gè)”或“至少一部分”時(shí)，并不意圖將權(quán)利要求限制到僅此一項(xiàng)，除非在權(quán)利要求中有明確的相反陳述。當(dāng)使用語(yǔ)言“至少一部分”和/或“一部分”時(shí)，此項(xiàng)能夠包括一部分和/或整個(gè)項(xiàng)目，除非有明確的相反陳述。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種方法，其包括: 操作內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)以產(chǎn)生到排氣系統(tǒng)中的廢氣流，所述排氣系統(tǒng)包含設(shè)置于所述廢氣流中的選擇性催化還原(SCR)催化劑，所述排氣系統(tǒng)包含: 在所述SCR催化劑上游的位置處聯(lián)接至所述排氣系統(tǒng)的還原劑噴射器； 在所述SCR催化劑上游的第一 NOx傳感器； 在所述SCR催化劑下游的位置處聯(lián)接至所述排氣系統(tǒng)的第二 NOx傳感器； 響應(yīng)于與所述內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的操作相關(guān)聯(lián)的所述廢氣流中的NOx擾動(dòng)/變化事件，確定所述第一 NOx傳感器的第一輸出和所述第二 NOx傳感器的第二輸出； 根據(jù)所述第一輸出和所述第二輸出確定所述SCR催化劑從所述廢氣流中去除NOx的效率； 根據(jù)通過(guò)所述第一 NOx傳感器測(cè)量的NOx量和根據(jù)所述第一輸出和所述第二輸出確定的所述SCR催化劑的所述效率確定所述SCR催化劑下游的NOx量和所述SCR催化劑下游的NH3量中的至少一者； 響應(yīng)于所述NOx量和所述NH3量中的所述至少一者確定還原劑噴射命令；以及 響應(yīng)于所述還原劑噴射命令噴射所述還原劑的量。2.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述第一輸出是響應(yīng)于所述NOx擾動(dòng)/變化事件所述第一 NOx傳感器的脈沖的振幅并且所述第二輸出是響應(yīng)于所述NOx擾動(dòng)/變化事件所述第二NOx傳感器的脈沖的振幅。3.如權(quán)利要求2所述的方法，其中，所述SCR催化劑的所述效率通過(guò)以下等式確定:H.SCR _ ( CnOx, imp, in_CN0x, imp, out )/CnOx, imp, in ； 其中，nsCR是所述SCR催化劑的所述效率，Cnox,ιη是所述第一NOx傳感器的所述脈沖/變化的所述振幅，并且CNOyciut是所述第二NOx傳感器的所述脈沖/變化的所述振幅。4.如權(quán)利要求3所述的方法，其中，所述SCR催化劑下游的所述NOx量通過(guò)以下等式確定: Cnox, OUt=CNOx, in*( l~riSCR)； 其中，CNhciut是所述SCR催化劑下游的所述NOx量并且CNQx,ir^通過(guò)所述第一 NOx傳感器測(cè)量的所述NOx量。5.如權(quán)利要求3所述的方法，其中，所述NH3量通過(guò)以下等式確定: CnH3, out-( CnOx, Sen, out- CnOx, out)/Ji; 其中，CNH3, cmt是所述SCR催化劑下游的所述NH3量，CNQx, Sen, cmt是所述第二Ν0χ傳感器的輸出，并且女是所述第二NOx傳感器與氨的交叉靈敏度因數(shù)。6.如權(quán)利要求2所述的方法，其中，所述NOx擾動(dòng)/變化事件包括與將燃料噴射到所述內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的至少一個(gè)汽缸中相關(guān)聯(lián)的噴射事件的開(kāi)始。7.如權(quán)利要求2所述的方法，其中，所述NOx擾動(dòng)/變化事件包括下述中的至少一者:到所述內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的進(jìn)氣口的廢氣再循環(huán)流動(dòng)的變化、所述內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的共燃料軌的軌壓變化、以及開(kāi)始噴射到所述內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的汽缸。8.如權(quán)利要求2所述的方法，其中，所述NOx擾動(dòng)/變化事件包括加速器的輕踩或輕松開(kāi)中的至少一者，從而為所述內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)提供燃料供應(yīng)請(qǐng)求。9.如權(quán)利要求1所述的方法，其還包括響應(yīng)于所述NH3量確定是否存在NH3逃逸狀況。10.—種系統(tǒng)，其包括: 可操作以產(chǎn)生到排氣系統(tǒng)中的廢氣流的內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)，所述排氣系統(tǒng)包括: 設(shè)置于所述廢氣流中的選擇性催化還原(SCR)催化劑； 在所述SCR催化劑上游的位置處操作地聯(lián)接至所述廢氣流的還原劑噴射器； 在所述SCR催化劑上游的第一 NOx傳感器； 在所述SCR催化劑下游的位置處聯(lián)接至所述排氣系統(tǒng)的第二 NOx傳感器； 控制器，所述控制器連接至所述第一 NOx傳感器、所述第二 NOx傳感器和所述內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)，所述控制器被配置為響應(yīng)于與所述內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的操作相關(guān)聯(lián)的所述廢氣流中的NOx擾動(dòng)/變化事件確定所述第一NOx傳感器的第一輸出和所述第二NOx傳感器的第二輸出，所述控制器還被配置為根據(jù)所述第一輸出和所述第二輸出確定所述SCR催化劑從所述廢氣流中去除NOx的效率。11.如權(quán)利要求10所述的系統(tǒng)，其中，所述控制器被配置為根據(jù)通過(guò)所述第一NOx傳感器測(cè)量的NOx量和根據(jù)所述第一輸出和所述第二輸出確定的所述SCR催化劑的所述效率確定所述SCR催化劑下游的NOx量和所述SCR催化劑下游的NH3量中的至少一者。12.如權(quán)利要求11所述的系統(tǒng)，其中，所述控制器被配置為響應(yīng)于所述NOx量和所述NH3量中的至少一者確定還原劑噴射命令并響應(yīng)于所述還原劑噴射命令控制所述還原劑噴射器噴射所述還原劑的量。13.如權(quán)利要求10所述的系統(tǒng)，其中，所述內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)還包括將所述排氣系統(tǒng)連接至所述內(nèi)燃事件的進(jìn)氣系統(tǒng)的廢氣再循環(huán)(EGR)導(dǎo)管，并且所述控制器被配置為響應(yīng)于所述廢氣流通過(guò)所述EGR導(dǎo)管從所述排氣系統(tǒng)到所述進(jìn)氣系統(tǒng)的變化解釋所述NOx擾動(dòng)/變化事件。14.如權(quán)利要求10所述的系統(tǒng)，其中，所述內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)還包括被連接以向所述內(nèi)燃事件的多個(gè)汽缸提供燃料供應(yīng)的燃料供應(yīng)系統(tǒng)，并且所述控制器被配置為響應(yīng)于下述中的至少一者解釋所述NOx擾動(dòng)/變化事件:開(kāi)始將燃料噴射到所述多個(gè)汽缸中的至少一個(gè)中和所述內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的共燃料軌的軌壓的變化。15.如權(quán)利要求10所述的系統(tǒng)，其還包括氧化催化劑和在所述SCR催化劑上游的顆粒過(guò)濾器中的至少一者。16.如權(quán)利要求10所述的方法，其中，所述第一輸出是響應(yīng)于所述NOx擾動(dòng)事件所述第一NOx傳感器的脈沖/變化的振幅并且所述第二輸出是響應(yīng)于所述NOx擾動(dòng)/變化事件所述第二 NOx傳感器的脈沖/變化的振幅。17.—種設(shè)備，其包括: 控制器，所述控制器連接至在排氣系統(tǒng)中選擇性催化還原(SCR)催化劑上游的第一 NOx傳感器和在所述SCR催化劑下游的第二NOx傳感器，其中，所述排氣系統(tǒng)接收由內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的操作所產(chǎn)生的廢氣流，所述控制器包括: NOx擾動(dòng)/變化模塊，其被配置為解釋所述廢氣流中的NOx擾動(dòng)/變化事件； SCR催化劑脫NOx效率模塊，其被配置為響應(yīng)于所述NOx擾動(dòng)/變化事件根據(jù)所述第一NOx傳感器和所述第二 NOx傳感器的輸出確定所述SCR催化劑的脫NOx效率； N0x/NH3量確定模塊，其被配置為響應(yīng)于所述脫NOx效率和所述第一 NOx傳感器的NOx測(cè)量值確定所述SCR催化劑下游的NOx量;以及還原劑目標(biāo)模塊，其被配置為響應(yīng)于所述SCR催化劑下游的所述NOx量確定還原劑噴射量。18.如權(quán)利要求17所述的設(shè)備，其中，所述N0x/NH3量確定模塊被配置為響應(yīng)于所述第二NOx傳感器的NOx測(cè)量值、所述SCR催化劑下游的所述NOx量和所述第二 NOx傳感器對(duì)氨的交叉靈敏度因數(shù)確定所述SCR催化劑下游的NH3量。19.如權(quán)利要求17所述的設(shè)備，其中，所述SCR催化劑脫NOx效率模塊被配置為由下述比率確定所述脫NOx效率，所述比率是響應(yīng)于所述NOx擾動(dòng)事件所述第一 NOx傳感器的脈沖/變化的振幅和響應(yīng)于所述NOx擾動(dòng)事件所述第二 NOx傳感器的脈沖/變化的振幅的函數(shù)。20.如權(quán)利要求17所述的設(shè)備，其中，所述還原劑目標(biāo)模塊被配置為提供還原劑噴射命令，所述命令向所述SCR催化劑上游的所述排氣系統(tǒng)提供所述還原劑噴射量。
【文檔編號(hào)】F01N11/00GK105980682SQ201580008476
【公開(kāi)日】2016年9月28日
【申請(qǐng)日】2015年2月12日
【發(fā)明人】謝明峰, M.哈斯, P.V.加里梅拉
【申請(qǐng)人】卡明斯公司