对用于选择性催化还原氮氧化物的系统下游的氨气泄露的检测和量化技术方案

本发明专利技术涉及一种使得可以根据下述值来检测和量化用于选择性催化还原(11)氮氧化物的系统下游的燃烧气体中的氨气浓度的方法：催化还原床(12)的参考效用值、从安排在该系统(11)下游的氮氧化物传感器(5)获得的至少一个浓度值、以及针对所述至少一个测量浓度值的该系统(11)上游的氮氧化物浓度的对应值。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及对用于选择性催化还原氮氧化物的系统中的氨气泄露的检测和量化领域。
技术介绍
用于选择性催化还原氮氧化物的系统(也称作选择性催化还原(SCR)催化转化器)广泛应用于机动车辆内燃发动机的排气管线中。SCR催化转化器的工作原理是基于使用氨气(NH3)对来自发动机的燃烧气体中所含的氮氧化物(NOx)的催化还原反应的。催化还原砖(一般由沸石制成)构成了用于反应的催化剂，氮氧化物借助该催化剂在SCR催化转化器中被氨气化学还原。这些反应中所使用的氨气通常是通过喷射水和尿素的混合物(尿素因商品名而被熟知)获得的。这种混合物经历水解反应和热解反应。因而提取出的氨气分子被储存在催化还原砖中以便稍后与氮氧化物反应。当达到催化还原砖的最大储存容量时，氨气分子穿过催化还原砖而不被储存并且逃离至废气中。氨气是一种污染性且有毒的化合物。为此，通过喷射水和尿素的混合物所获得的氨气的量、以及催化转化器中所储存的氨气的质量必须是已知且精细调节的。过量喷射水和尿素的混合物导致SCR催化转化器下游的氨气泄露，然而，不足量却并不会允许进入SCR催化转化器的发动机燃烧气体中所含的氮氧化物还原完全反应并且导致SCR催化转化器下游的氮氧化物泄露。存在许多改变SCR催化转化器运行方式的因素；可以提到的是催化还原砖的条件，其温度、其老化程度、穿过SCR催化转化器的发动机燃烧气体的流速、或者甚至从SCR系统上游的发动机接收的这些燃烧气体中的氮
氧化物浓度。结果是，对这种系统进行建模以及对其工作效率进行建模是相对难以实现的目的。这就是为什么内燃发动机排气管线通常在SCR催化转化器下游还配备有氮氧化物传感器、或NOx传感器(除非它们能够使用足够精确的SCR催化转化器模型，这种模型允许对氨气喷射的最佳调节并允许尽可能地限制氮氧化物的泄露)。这些传感器的目的是对SCR催化转化器下游的氮氧化物泄露进行量化和检测。为了更好地控制氨气在SCR催化转化器中的喷射，并因此优化SCR催化转化器的运行，一个已知的问题是检测和量化SCR催化转化器下游的氨气泄露以及例如向SCR催化转化器中喷射水和尿素的混合物过量的事件的发生。目前，在排气管线中使用氨气传感器是实验室条件下已知的，但并不是在工业规模下可生效的方案。因此，已经设想了许多用于检测这些氨气泄露的方案。本领域技术人员已知的一种方案是使用目前可用的NOx传感器的具体特征。确切地说，NOx传感器具有不仅仅感测氮氧化物的浓度的所不旨在的特征。具体地，NOx传感器也对氨气浓度敏感。如果存在氮氧化物和氨气的同时泄露，安装在SCR催化转化器的催化还原砖下游的NOx传感器对两种化合物敏感，而不能够识别这些化合物各自的对应比例。因而，关于通过在SCR催化转化器下游使用NOx传感器检测氨气泄露，专利文件US 2005/0282285是已知的，并且描述了一种借助于在SCR催化转化器中脉冲喷射尿素的检测方法；文件US 2011/0005202是已知的，并且描述了一种基于源于SCR催化转化器的上游和下游的两个NOx传感器的测量结果的频率分析模型；并且文件US 2011/0005203是已知的，并且描述了基于对源于SCR催化转化器上游和下游的两个NOx传感器的信号的频率分析的一种概率性评估方法。这些文件披露了用于检测泄露的非定量型方法。专利文件WO 2011/093772描述了一种用户估计SCR催化转化器下游泄露的氮氧化物的浓度以及SCR催化转化器下游泄露的氨气的浓度的方
法。对这些浓度的估计是基于SCR催化转化器的催化还原砖的工作模型并且基于源自SCR催化转化器下游的NOx传感器的信号的。相对于现有技术而言，仍然需要一种更可靠的用于对SCR催化转化器下游的氨气泄露进行检测和量化的方法。
技术实现思路
为此，提出了一种对用于选择性催化还原氮氧化物的系统下游的氨气泄露进行检测和量化的方法，该系统被置于机动车辆内燃发动机的排气管线中，所述系统包括：-一个喷射装置，用于将含有氨气的液体喷射至该发动机排气管线中；以及，-该喷射装置下游的一块催化还原砖，该催化还原砖用于储存来自该喷射装置的氨气，其目的为使得氨气与来自该发动机的这些燃烧气体内所含的氮氧化物反应；该方法包括多个步骤，这些步骤在于：(a)生成一个控制信号，该控制信号用于控制被该喷射装置喷射至该排气管线中的含氨气的液体的量；(b)接收位于该系统下游的一个氮氧化物传感器的一序列测量浓度值；(c)针对步骤(b)中所接收的每个值，接收该系统上游的氮氧化物浓度值；(d)根据步骤(b)中所接收的一个值并且根据步骤(c)中所接收的相应值，在计算出的值中的每一个的情况下，计算指示该催化还原砖的测量效率的一序列值；(e)从步骤(d)中所计算出的这个序列中的至少一个值评估该催化还原砖的参考效率值，该参考效率值对应于喷射的液体的量，喷射的液体的量使得该催化还原砖储存足够的氨气以用于使得所产生的氮氧化物还原反
应为全面还原，并且，同时该催化还原砖具有储存不饱和氨气的能力；以及(f)根据下述值量化该系统下游的废气中的氨气浓度：-该催化还原砖的参考效率值；-源于位于该系统下游的该氮氧化物传感器的至少一个测量浓度值；以及，-在所述至少一个测量浓度值的情况下，该系统上游的氮氧化物浓度的相应值。因此，这种方法使得可以通过确定催化还原砖的参考效率值来获得对SCR催化转化器下游泄露的氮氧化物的实际浓度和SCR催化转化器下游泄露的氨气的实际浓度的可靠估计。因而，这种方法使得可以绕开对SCR催化转化器的催化还原砖的运行进行建模的需要。本专利技术不限于以明确的顺序来执行这些步骤，除非在这个步骤对于检测和量化SCR催化转化器下游的氨气泄露至关重要时。例如，可以交换执行步骤(b)和(c)的顺序。有利地，当用于选择性催化还原氮氧化物的系统上游的氮氧化物的浓度值被位于所述用于选择性催化还原氮氧化物的系统上游的上游NOx传感器接收到时，该方法可以允许仅通过使用两个NOx传感器并且不使用任何建模手段来量化氨气泄露。有利地并且非限制性地，该方法可以包括：在步骤(e)的过程中，基于步骤(d)中所计算的序列计算针对该催化还原砖的测量效率的变化的一序列值。因而，可以通过研究催化还原砖的测量效率的变化来估计参考效率值。具体地，可以通过研究催化还原砖的测量效率相对于时间的导数来执行对催化还原砖达到参考效率值的时刻的测量。还可以通过对指示催化生产砖的测量效率的这一序列值中的这些相继值之间的相对差异加以计算来获得这一序列变化值。有利地并且非限制性地，该方法可以包括：在步骤(e)的过程中，检测针对该催化还原砖的测量效率的变化的这一序列值的值的减小。变化的这种减小对应于参考效率值的减小。因而，对这个减小的检测可以使得有可能快速且可靠地定义催化还原砖的参考效率。换言之，在用于选择性催化还原氮氧化物的系统下游的氨气开始泄露时获得的催化还原砖的测量效率被选定为催化还原砖的参考效率。有利地并且非限制性地，该方法可以包括：在步骤(e)过程中，检测指示该催化还原砖的测量效率的这一序列值的值停滞。在替代性实施例中，这使得有可能以将效率平台的检测用作确定催化还原砖的参考效率的基础。这个效率平台可以对应于指示催化还原砖的测量效率的一序本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于对用于选择性催化还原氮氧化物的系统(11)下游的氨气泄露进行检测和量化的方法，该系统被置于一个机动车辆内燃发动机的排气管线(1)中，所述系统(11)包括：一个喷射装置(2)，用于将含有氨气的液体喷射至该排气管线(1)中；以及，该喷射装置(2)下游的一块催化还原砖(12)，该催化还原砖用于储存来自该喷射装置(2)的氨气，其目的为使得氨气与来自该发动机的这些燃烧气体内所含的氮氧化物反应；所述方法包括多个步骤，这些步骤在于：(a)生成(50)一个控制信号，该控制信号用于控制该喷射装置(2)喷射至该排气管线(1)中的含氨气的液体的量；(b)接收(51)位于该系统(11)下游的一个氮氧化物传感器(5)的一序列测量浓度值；(c)针对步骤(b)中所接收的每个值，接收(52)该系统(11)上游的氮氧化物浓度值；(d)根据步骤(b)中所接收的一个值并且根据步骤(c)中所接收的相应值，在计算出的值中的每一个的情况下，计算(53)指示该催化还原砖(12)的测量效率的一序列值；(e)从步骤(d)中所计算出的这个序列中的至少一个值评估(A5，B5，64)该催化还原砖(12)的参考效率值(η滑动)，该参考效率值对应于喷射的液体的量，喷射的液体的量使得该催化还原砖(12)储存足够的氨气以用于使得所产生的氮氧化物还原反应为全面还原，并且，同时该催化还原砖(12)具有储存不饱和氨气的能力；以及(f)根据下述值来量化(65)该选择性催化还原系统(11)下游的废气中的氨气浓度：‑该催化还原砖(12)的参考效率值(η滑动)；‑源于位于该系统下游的该氮氧化物传感器(5)的至少一个测量浓度值；以及，‑在所述至少一个测量浓度值的情况下，该系统(11)上游的氮氧化物浓度的相应值。...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2013.12.20 FR 13632861.一种用于对用于选择性催化还原氮氧化物的系统(11)下游的氨气泄露进行检测和量化的方法，该系统被置于一个机动车辆内燃发动机的排气管线(1)中，所述系统(11)包括：一个喷射装置(2)，用于将含有氨气的液体喷射至该排气管线(1)中；以及，该喷射装置(2)下游的一块催化还原砖(12)，该催化还原砖用于储存来自该喷射装置(2)的氨气，其目的为使得氨气与来自该发动机的这些燃烧气体内所含的氮氧化物反应；所述方法包括多个步骤，这些步骤在于：(a)生成(50)一个控制信号，该控制信号用于控制该喷射装置(2)喷射至该排气管线(1)中的含氨气的液体的量；(b)接收(51)位于该系统(11)下游的一个氮氧化物传感器(5)的一序列测量浓度值；(c)针对步骤(b)中所接收的每个值，接收(52)该系统(11)上游的氮氧化物浓度值；(d)根据步骤(b)中所接收的一个值并且根据步骤(c)中所接收的相应值，在计算出的值中的每一个的情况下，计算(53)指示该催化还原砖(12)的测量效率的一序列值；(e)从步骤(d)中所计算出的这个序列中的至少一个值评估(A5，B5，64)该催化还原砖(12)的参考效率值(η滑动)，该参考效率值对应于喷射的液体的量，喷射的液体的量使得该催化还原砖(12)储存足够的氨气以用于使得所产生的氮氧化物还原反应为全面还原，并且，同时该催化还原砖(12)具有储存不饱和氨气的能力；以及(f)根据下述值来量化(65)该选择性催化还原系统(11)下游的废气中的氨气浓度：-该催化还原砖(12)的参考效率值(η滑动)；-源于位于该系统下游的该氮氧化物传感器(5)的至少一个测量浓度值；以及，-在所述至少一个测量浓度值的情况下，该系统(11)上游的氮氧化物浓度的相应值。2.如权利要求1所述的方法，包括：在步骤(e)的过程中，基于步骤(d)中所计算的序列来计算(54，59)针对该催化还原砖(12)的测量效率的变化的一序列值。3.如权利要求2所述的方法，包括：在步骤(e)的过程中，检测(B5)针对该催化还原砖(12)的测量效率的变化的这一序列值的值的减小。4.如权利要求1至3中任意一项所述的方法，包括：在步骤(e)的过程中，检测(A5)指示该催化还原砖(12)的测量效率的这一序列值的值停滞。5.如从属于权利要求3时权利要求4所述的方法，其中，在步骤(e)的过程中，只有在检测到指示该催化还原砖(12)的测量效率的这一序列值的值停滞时，才执行对针对该催化还原砖(12)的测量效率的变化的这一序列值的值减小的...

【专利技术属性】
技术研发人员：R·尚齐，H·特拉德，
申请(专利权)人：雷诺股份公司，
类型：发明
国别省市：法国;FR