控制多选择性催化还原系统的方法技术方案

控制包括定位在第二催化单元的上游的第一催化单元的催化式排气系统的方法，包含：i）提供在第一催化单元的温度、存储在第二催化单元的NH3量和在第一单元中容许的NH3量的相应限制值之间的关系；ii）测量或估算在第二催化单元中的NH3量；iii）测量或估算第一催化单元的温度；iv）利用所述关系和步骤ii）和iii）的测量/估算得的参数来提供对将存储在所述第一催化单元中的NH3量的所述限制值；v）在所述系统的控制中利用来自iv）的所述参数。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及车辆的选择性催化还原（SCR）结构/系统，并对控制有多于一个SCR单元的多SCR系统有特定的应用。
技术介绍
多SCR催化剂结构被引入到现今的车辆排气系统中以取得比常规单个底板下置SCR更高的NOx转化效率。典型的多SCR结构包括紧耦合的过滤器上的SCR（SCRoF）单元，其下游定位有底板下置SCR（U/F SCR）单元。特别由于提供紧耦合SCRoF单元的较快起燃和较高温度，与底板下置位置中的额外体积相结合，该构造在NOx的性能上是有优势的。U/F SCR的较低操作温度对于管理热瞬态期间在SCRoF单元中较高的NH3覆盖率和NH3逸出SCRoF也是有益的。这类多SCR系统的常规的前馈控制通常着眼于系统中的第一SCR单元（SCRoF），因为在第一催化单元中的氨（NH3）的填充水平（或覆盖率）对于取得整体高的NOx转化是决定性的。对于该种控制，底板下置SCR被用作被动的NH3捕集器/转化器。为确保在剧烈的热瞬态期间没有NH3从底板下置SCR中被放出，这类系统被校准以使在各种状况中从SCRoF中放出的NH3的量受限制。这种做法的不足在于，SCRoF和底板下置SCR都没有被最佳装载NH3，以防止在各种驾驶状况中的NH3逸出。相比于两个催化剂的全部潜能来说，用这类控制所取得的NOx转化会是有限的。本专利技术的目标是克服前述问题。
技术实现思路
在一个方面，提供控制包括定位在第二催化单元上游的第一催化单元的催化式排气系统的方法，其包含：i）提供在第一催化单元的温度、存储在第二催化单元中的NH3 量和在第一单元中所容许的NH3量的相应限制值之间的关系；ii）测量或估算在第二催化单元中的NH3量；iii）测量或估算第一催化单元的温度；iv）使用所述关系和步骤ii）和iii）中测量/估算得的参数来提供将被存储在所述第一催化单元中的NH3量的限制值；v）在所述系统的控制中使用来自iv）的所述参数。这些单元可以是选择性催化还原单元。单元可以是在过滤器上的选择性催化还原单元（SCRoF），并且所述第二单元，底板下置选择性催化还原单元（U/F SCR）。在步骤ii）中，所述氨的量可由第二单元的模型提供以及/或者第一模型的温度由第一单元的模型提供。所提供的限制值被与测量或估算得的实际值比较，且根据所述比较结果，控制喷射在所述第一单元上游的尿素的量。来自步骤iv）的参数可被输入到SCR单元的模型中。在另外的方面，提供控制包括定位在第二催化单元上游的第一催化单元的催化式排气系统的系统，其包含：用于提供在第一催化单元的温度、存储在第二催化单元中的NH3量和在第一催化单元中所容许的NH3量的相应限制值之间的关系的装置；用于测量或估算在第二催化单元中的NH3量的装置；用于测量或估算第一催化单元温度的装置；使用所述关系和测量/估算的参数来提供将被存储在所述第一催化单元中的NH3量的所述限制值的装置；在所述系统的控制中使用所述限制值参数的装置。附图说明图1显示包含多SCR单元的排气系统的一部分；图2显示用于控制单个SCR单元的已知模型；图3显示具有SCRoF单元和U/F SCR单元的多SCR系统的简化模型，并且包括依照本专利技术的例子的前馈控制。图4显示在图3例子的前馈控制例子中使用的参数之间的有用关系；图5显示了概述用来提供图4的数据的模拟的例子；以及图6显示来自本专利技术的实现的测试结果。具体实施方式图1显示排气系统的一部分的示意图，示有DOC单元，该DOC单元的下游定位有第一SCRoF和定位在底板下的第二（U/F）SCR。尿素被喷射在第一SCR单元的上游；通过废气的热量该尿素被转化为氨，上述氨在下游单元中被用作催化剂。结合底板下置SCR的SCRoF催化剂的一个主要优势是，系统的快速起燃提供早期将取得的高的NOx转化。SCRoF应装载NH3以在U/F SCR仍太冷以致不能转化任何NOx的状况下确保好的总NOx转化效率。另一方面，由于有限的SCRoF体积，该单元独自可能不足以达到尾气排放目标，尤其对于在非周期状况中所见的高流动状况来说。因此，一些NOx转化必须在U/F SCR中执行。为了将NH3存储在U/F SCR中，应有一定程度的NH3从SCRoF逸出到U/F SCR。因此，为了取得关于满足排放目标以及防止氨从废气逸出的最佳操作，SCRoF应总是在尽可能接近它最大容量的高的NH3存储水平下来操作。然而，如果太多的NH3被存储在系统中，温度瞬态会引起来自底板下置SCR的NH3逸出高于容许限度。本专利技术提供使存储在SCRoF中的NH3最大化同时在任何驾驶状况下维持排气管的NH3逸出低于必要限度的控制策略。单个SCR控制背景在该部分中，将参照一些现有技术的方法体系来描述单个SCR单元可怎样被控制。现有技术的方法体系出于控制策略的目的尝试利用技术来对例如SRC单元建模。图2显示用于单个SCR的这类模型，其显示了相关的输入和输出参数以及模型的元素。控制器的核心经常指的是“NH3覆盖率观测器”。它由现象学的化学模型构成，解释影响NOx转化的主要参数和所得NH3覆盖率：空间速度、催化剂温度，模拟的进气中的NO2/NOx比，NH3存储容量，NH3覆盖率等。NH3覆盖率观测器需要若干输入，例如进气中的NO2/NOx比。该比值也可基于空间速度、温度和累积在微粒过滤器中的碳烟质量来建模。发动机排出的NOx可通过NOx传感器测量或由也内置的模型进行估算。如在图2中所示，控制调整尿素定量以使模拟的NH3覆盖率匹配目标NH3覆盖率。目标NH3覆盖率被校准以优化在NOx转化和控制器SCR下游的NH3逸出之间的折衷。图1描述基于闭环控制的NOx传感器的原理。由于信号处理能够从原始的传感器信号中提取NOx和NH3两者，因此控制器能够修正SCR催化剂模型（NH3覆盖率观测器）或直接地修正尿素需求量（尿素喷射控制器）。本专利技术的方面的具体描述对多SCR结构采取纯建模方法的问题是，对于多SCR催化剂系统，例如结合底板下置SCR的紧耦合SCRoF，影响NOx转化效率和排气管NH3逸出的所有参数的广泛测试将是必需的，而这将耗费时间和资源。多层一维（1D）化学模型被开发来评估每个参数在多SCR催化剂控制策略中的重要性。实质上，在本专利技术的一个方面，通过提供用于SCRoF和U/F SCR的串联连接的模型从而模拟完整的SCR排气管，提供控制。尤其，在本专利技术的一个方面中关注前馈控制器的使用，其提供在a）SCRoF温度，b）存储在U/F SCR中的NH3和c）存储在SCRoF中的最大NH3之间的关系，其中c）存储在SCRoF中的最大NH3可被认为是给出最优效率同时保持排放要求，因此可被认为是存储在SCRoF中的NH3的目标或限制值。该参数随后可被用在适当的控制中。下文在权利要求中该值将被称为限制值。图3显示具有SCRoF和U/F SCR的多SCR系统的简化模型，并且包括依照本专利技术的一个方面的、联系以上参数的前馈控制器。该前馈控制器是核心特征，并提供在SCRoF温度、U/F SCR中存储的NH3和理想/优化条件下存储在SCRoF中的最大/目标（即限制值）NH3之间的这样的关系。关系能够以三维图的方式被可视化，如在图4中所更加详细显示的。关系可被存本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种控制包括定位在第二催化单元的上游的第一催化单元的催化式排气系统的方法，包含：i) 提供在所述第一催化单元的温度、存储在所述第二催化单元中的NH3的量和在所述第一单元中容许的NH3量的相应限制值之间的关系；ii) 测量或估算在所述第二催化单元中的NH3的量；iii) 测量或估算所述第一催化单元的温度；iv) 利用所述关系和步骤ii）和iii）的测量/估算的参数来提供对将被存储在所述第一催化单元中的NH3的量的限制值；v) 在所述系统的控制中使用来自iv）的所述参数。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.01.23 EP 14152280.51.一种控制包括定位在第二催化单元的上游的第一催化单元的催化式排气系统的方法，包含：i) 提供在所述第一催化单元的温度、存储在所述第二催化单元中的NH3的量和在所述第一单元中容许的NH3量的相应限制值之间的关系；ii) 测量或估算在所述第二催化单元中的NH3的量；iii) 测量或估算所述第一催化单元的温度；iv) 利用所述关系和步骤ii）和iii）的测量/估算的参数来提供对将被存储在所述第一催化单元中的NH3的量的限制值；v) 在所述系统的控制中使用来自iv）的所述参数。2.如权利要求1所述的方法，其中所述单元是选择性催化还原单元。3.如权利要求2所述的方法，其中所述第一单元是过滤器上的选择性催化还原单元（SCRoF），所述第二单元是底板下置选择性催化还原单元（U/F SCR）。4.如权利要求1到3所述的方法，其中在步骤ii）中，所述氨的量通过所述第二单元的模型提供并且/或者所述第一模型的温度通过所述第一单元的模型提供。5.如前述任一项权利要求所述的方法，其中所提供的限制值被与测...

【专利技术属性】
技术研发人员：J施密特，M帕尔芒捷，
申请(专利权)人：德尔福国际运营卢森堡有限公司，
类型：发明
国别省市：卢森堡;LU