正扰动下的选择性催化还原稳态氨泄漏检测制造技术

本文描述了一种用于检测具有内燃机和排放控制系统的机动车辆的稳态氨泄漏的方法。排放控制系统包括选择性催化还原(SCR)装置、NOx传感器以及控制器。控制器执行用于氨泄漏检测的方法，其包括确定SCR条件是否处于稳态、将来自NOx传感器的NOx测量值与预测的NOx值进行比较。如果NOx测量值超过预测的NOx值达一定阈值，则扰动还原剂喷射，该扰动具有选定幅度和选定持续时间。该方法还包括测量由扰动产生的NOx值并且计算该值相对于测量的NOx的梯度，以及确认由扰动产生的NOx的梯度是否超过阈值，并且如果是，则识别还原剂泄漏条件。

Detection of Steady Ammonia Leakage in Selective Catalytic Reduction under Positive Disturbance

This paper describes a method for detecting steady-state ammonia leakage in motor vehicles with internal combustion engines and emission control systems. The emission control system includes selective catalytic reduction (SCR) device, NOx sensor and controller. The controller performs a method for ammonia leak detection, which includes determining whether the SCR condition is stable and comparing the NOx measured value from the NOx sensor with the predicted NOx value. If the measured value of NOx exceeds the predicted value of NOx and reaches a certain threshold, the disturbance of reductant injection has a selected amplitude and duration. The method also includes measuring the NOx value generated by the disturbance and calculating the gradient of the value relative to the measured NOx, and confirming whether the gradient of the NOx generated by the disturbance exceeds the threshold, and if so, identifying the reductant leakage condition.

【技术实现步骤摘要】
正扰动下的选择性催化还原稳态氨泄漏检测引言本公开涉及用于内燃机的排气系统，并且更具体地涉及使用选择性催化还原(SCR)单元以进行排放控制的排气系统。从内燃机、特别是柴油发动机排出的排气是一种非均质混合物，其含有诸如一氧化碳(“CO”)、未燃烧的碳氢化合物(“HC”)以及氮氧化物(“NOx”)等气态排放物以及构成颗粒物质(“PM”)的冷凝相材料(液体和固体)。通常被设置在催化剂载体或基板上的催化剂组合物被设置在发动机排气系统中作为后处理系统的一部分，以将这些排气成分中的某些或全部转化为未经调节的排气组分。排气处理系统通常包括选择性催化还原(SCR)装置。SCR装置包括其上设置有SCR催化剂以减少排气中的NOx的量的基板。典型的排气处理系统还包括喷射还原剂(诸如例如氨(NH3)、尿素(CO(NH2)2等))的还原剂输送系统。SCR装置利用NH3来还原NOx。例如，当在合适的条件下向SCR装置供应适量的NH3时，在SCR催化剂存在下NH3与NOx反应以减少NOx排放。然而，如果还原反应速率太慢，或者如果排气中有过量的氨，则氨可能从SCR中泄漏。另一方面，如果排气中的氨过少，则SCRNOx转化效率将会降低。
技术实现思路
本文描述了一种用于检测具有内燃机和排放控制系统的机动车辆的稳态氨泄漏的方法。排放控制系统包括选择性催化还原(SCR)装置、NOx传感器以及控制器。控制器执行用于氨泄漏检测的方法，其包括(根据SCR温度和NOx输入)确定SCR条件是否处于稳态、将来自NOx传感器的NOx测量值与预测的NOx值进行比较。如果NOx测量值超过预测的NOx值达一定阈值，则扰动还原剂喷射，该扰动具有选定幅度和选定持续时间。该方法还包括测量由扰动产生的NOx值并且计算该值相对于测量的NOx的梯度，以及确认由扰动产生的NOx的梯度是否超过阈值并且如果是，则识别还原剂泄漏条件，否则识别内燃机的不良操作条件。除了上述一个或多个特征之外，或作为替代，其它实施例可以包括温度传感器和另一个NOx传感器。除了上述一个或多个特征之外，或作为替代，其它实施例可以包括另一个NOx传感器在SCR装置的上游，并且其中该确定包括计算SCR装置的温度的梯度和由另一个NOx传感器测量的NOx的梯度。除了上述一个或多个特征之外，或作为替代，其它实施例可以包括，该确定进一步包括当SCR装置的温度的梯度小于第三选定阈值并且由另一个NOx传感器测量的NOx的梯度小于第四选定阈值时将SCR装置识别为处于稳态。除了上述一个或多个特征之外，或作为替代，其它实施例可以包括预测的NOx值基于SCR装置的化学模型。除了上述一个或多个特征之外，或作为替代，其它实施例可以包括NOx传感器位于SCR装置的下游。除了上述一个或多个特征之外，或作为替代，其它实施例可以包括还原剂喷射的扰动的选定幅度和选定持续时间中的至少一个基于稳态还原剂喷射的幅度、排气流量以及温度中的至少一个。除了上述一个或多个特征之外，或作为替代，其它实施例可以包括控制器根据该确认来调整SCR装置的还原剂配量速率以实现期望的NH3存储量。本文还在一个实施例中描述了一种用于处理由内燃机排放的排气的排气系统，该排气系统被配置为对排气执行选择性催化还原(SCR)。排气系统包括控制器，该控制器被配置为通过确定SCR装置是否处于具有稳态还原剂喷射的稳态操作条件并且将来自NOx传感器的稳态NOx测量值与预测的稳态NOx值进行比较来执行氨泄漏检测。响应于稳态NOx测量值的幅度超过预测的稳态NOx值达第一阈值，该方法还包括扰动与稳态对应的还原剂喷射；该还原剂喷射的扰动具有选定幅度和选定持续时间，测量由还原剂喷射的扰动产生的NOx值并且计算由还原剂喷射的扰动产生的NOx值相对于在稳态下测量的NOx值的梯度；确定由SCR装置因扰动消耗的还原剂是否超过第二选定阈值；以及确认由扰动产生的NOx的梯度是否超过第三选定阈值，并且如果是，则识别还原剂泄漏条件，否则识别内燃机的低效操作条件。除了上述一个或多个特征之外，或作为替代，其它实施例可以包括温度传感器和另一个NOx传感器。除了上述一个或多个特征之外，或作为替代，其它实施例可以包括另一个NOx传感器在SCR装置的上游，并且其中该确定包括计算SCR装置的温度的梯度和由另一个NOx传感器测量的NOx的梯度。除了上述一个或多个特征之外，或作为替代，其它实施例可以包括，该确定进一步包括当SCR装置的温度的梯度小于第三选定阈值并且由另一个NOx传感器测量的NOx的梯度小于第四选定阈值时将SCR装置识别为处于稳态。除了上述一个或多个特征之外，或作为替代，其它实施例可以包括预测的NOx值基于SCR装置的化学模型。除了上述一个或多个特征之外，或作为替代，其它实施例可以包括下游的NOx传感器在排气进行SCR之后测量NOx测量值。除了上述一个或多个特征之外，或作为替代，其它实施例可以包括还原剂喷射的扰动的选定幅度和选定持续时间中的至少一个基于稳态还原剂喷射的幅度、排气流量以及温度中的至少一个。除了上述一个或多个特征之外，或作为替代，其它实施例可以包括控制器根据该确认来调整SCR装置的还原剂配量速率以实现期望的NH3存储量。本文还在一个实施例中描述了一种用于控制内燃机的排气系统的选择性催化还原(SCR)装置的计算机实施方法。该方法包括通过确定SCR装置是否处于具有稳态还原剂喷射的稳态操作条件并且将来自NOx传感器的稳态NOx测量值与预测的稳态NOx值进行比较。响应于稳态NOx测量值的幅度超过预测的稳态NOx值达第一阈值，该方法还包括扰动与稳态对应的还原剂喷射；该还原剂喷射的扰动具有选定幅度和选定持续时间，测量由还原剂喷射的扰动产生的NOx值并且计算由还原剂喷射的扰动产生的NOx值相对于在稳态下测量的NOx值的梯度；确定由SCR装置因扰动消耗的还原剂是否超过第二选定阈值；以及确认由扰动产生的NOx的梯度是否超过第三选定阈值，并且如果是，则识别还原剂泄漏条件，否则识别内燃机的低效操作条件。除了上述一个或多个特征之外，或作为替代，其它实施例可以包括，该确定包括计算SCR装置的温度的梯度和由另一个NOx传感器测量的NOx的梯度，该另一个NOx传感器位于SCR装置的上游。除了上述一个或多个特征之外，或作为替代，其它实施例可以包括，该确定进一步包括当SCR装置的温度的梯度小于第三选定阈值并且由另一个NOx传感器测量的NOx的梯度小于第四选定阈值时将SCR装置识别为处于稳态。除了上述一个或多个特征之外，或作为替代，其它实施例可以包括预测的NOx值基于SCR装置的化学模型。除了上述一个或多个特征之外，或作为替代，其它实施例可以包括下游的NOx传感器在SCR之后进行NOx测量。除了上述一个或多个特征之外，或作为替代，其它实施例可以包括还原剂喷射的扰动的选定幅度和选定持续时间中的至少一个基于稳态还原剂喷射的幅度、排气流量以及温度中的至少一个。除了上述一个或多个特征之外，或作为替代，其它实施例可以包括根据该确认来调整SCR装置的还原剂配量速率以实现期望的NH3存储量。另外，在一个或多个示例中，控制器进一步确定内燃机的操作状态，并且响应于内燃机以稳态操作而初始化氨泄漏检测。从以下结合附图的具体实施方式中，本公开的以上特征和优本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于处理包括内燃机的机动车辆中的排气的排放控制系统，所述排放控制系统包括：选择性催化还原(SCR)装置；NOx传感器；以及控制器，其被配置为通过以下各项执行还原剂泄漏检测：确定所述SCR装置是否处于具有稳态还原剂喷射的稳态操作条件；将来自所述NOx传感器的稳态NOx测量值与预测的稳态NOx值进行比较；以及响应于所述稳态NOx测量值的幅度超过所述预测的稳态NOx值达第一阈值：扰动与所述稳态对应的还原剂喷射；所述还原剂喷射的所述扰动具有选定幅度和选定持续时间；测量由扰动所述还原剂喷射产生的NOx值，并且计算由于扰动所述还原剂喷射产生的NOx值相对于在稳态下测量的NOx值的梯度；确定由所述SCR装置因所述扰动消耗的所述还原剂是否超过第二选定阈值；以及确认由所述扰动产生的所述NOx的梯度是否超过第三选定阈值，并且如果是，则识别还原剂泄漏条件，否则识别所述内燃机的低效操作。

【技术特征摘要】
2017.09.08 US 15/6992101.一种用于处理包括内燃机的机动车辆中的排气的排放控制系统，所述排放控制系统包括：选择性催化还原(SCR)装置；NOx传感器；以及控制器，其被配置为通过以下各项执行还原剂泄漏检测：确定所述SCR装置是否处于具有稳态还原剂喷射的稳态操作条件；将来自所述NOx传感器的稳态NOx测量值与预测的稳态NOx值进行比较；以及响应于所述稳态NOx测量值的幅度超过所述预测的稳态NOx值达第一阈值：扰动与所述稳态对应的还原剂喷射；所述还原剂喷射的所述扰动具有选定幅度和选定持续时间；测量由扰动所述还原剂喷射产生的NOx值，并且计算由于扰动所述还原剂喷射产生的NOx值相对于在稳态下测量的NOx值的梯度；确定由所述SCR装置因所述扰动消耗的所述还原剂是否超过第二选定阈值；以及确认由所述扰动产生的所述NOx的梯度是否超过第三选定阈值，并且如果是，则识别还原剂泄漏条件，否则识别所述内燃机的低效操作。2.根据权利要求1所述的排放控制系统，进一步包括温度传感器和另一个NOx传感器。3.根据权利要求2所述的排放控制系统，其中所述另一个NOx传感器在所述SCR装置的上游，并且其中所述确定包括计算所述SCR装置的温度的梯度和由所述另一个NOx传感器测量的所述NOx的梯度。4.根据权利要求3所述的排放控制系统，其中所述确定进一步包括当所述SCR装置的温度的所述梯度小于第三选定阈值并且由所述另一个NOx传感器测量的所述NOx的梯度小于第四选定阈值时将所述SCR装置识别为处于稳态。5.根据权利要求1或2...

【专利技术属性】
技术研发人员：L·劳里塔诺，L·D·格雷罗克鲁兹，
申请(专利权)人：通用汽车环球科技运作有限责任公司，
类型：发明
国别省市：美国,US