用于控制SCR后处理系统的技术技术方案

选择性催化还原（SCR）催化剂被设置于内燃发动机的废气系统中。还原剂喷射器在所述SCR催化剂上游的位置处被联接至废气流，并且第一和第二NOx传感器相应地提供在所述SCR催化剂上游和下游的NOx测量值。公开了一种系统和方法，其用于操作所述系统以通过断开NOx‑NH3测量值与第二NOx传感器的输出的联系来确定在所述SCR催化剂下游的NOx量和/或NH3逃逸量从而提供还原剂喷射量的控制。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】本申请要求2014年2月13日的美国专利申请序列号14/179,887的优先权，该专利申请的全部内容通过引用并入本文中。
技术介绍
本公开的
总体上涉及用于内燃发动机的选择性催化还原（SCR）后处理系统的控制。SCR系统针对内燃发动机应用，包括针对移动应用，提出若干控制挑战。SCR系统包括还原催化剂和还原剂，诸如尿素或氨。喷射器在还原催化剂上游的位置处向废气流提供还原剂，并且该还原剂作为氨进入废气流的气相中。在还原剂的引入与还原剂产品的可用性之间有时存在延迟，例如还原剂的喷射颗粒可能需要蒸发到废气流中、从尿素水解成氨、和/或彻底混合到废气流中，以用于还原催化剂上的一般可用性。另外，还原剂催化剂可包括一些氨存储容量。存储容量可能通过下述使控制过程变得复杂：例如通过形成额外控制目标（例如，存储目标）、通过出乎意料地释放氨（例如，在系统状况引起存储容量减少时）、和/或通过在催化剂填充操作时段期间，在催化剂的前期部分吸收一些喷射的氨从而减少在催化剂的后部分氨的可用性。目前可用的SCR系统提出的挑战通过移动应用的瞬态性质被加剧。在操作期间发动机负荷和速度分布以由操作者决定且通常对于SCR控制系统预先未知的方式改变。另外，可用反馈控制系统具有若干缺点。例如，氨的浓度难以实时确定。商业上适当的NOx传感器可能受制于与氨的交叉灵敏度，从而使确定存在于来自SCR催化剂的废气出口中的NOx的量变得复杂。另外，氨通常是最终废气排放物中的非期望成分，并且从该催化剂排放或“逃逸”的氨表示无效利用的还原剂，这会增加操作成本。因此，理想的是在SCR催化剂出口的出口处以极低或零氨浓度操作。然而，对氨交叉灵敏的NOx传感器阻碍了提供氨逃逸的量的可靠估计的能力，从而减小反馈SCR控制在向排气系统提供氨的最佳量的有效性，并潜在地形成SCR的错误指示和/或还原剂喷射器故障状况。因此，需要对SCR控制中的氨逃逸状况的检测和确定作出进一步完善。
技术实现思路
一个实施例是一种用于使用来自SCR催化剂的出口处或下游处的NOx传感器的NOx传感器输出控制SCR后处理系统的独特方法，SCR催化剂接收来自内燃发动机的废气流，其中，所述NOx传感器输出与NH3在废气流中的可能存在断开联系。其他实施例包括独特方法、系统和设备以在NOx扰动/变化操作状况下由在SCR催化剂上游和下游处的NOx传感器输出估计SCR催化剂效率，以使NOx和NH3量与在SCR催化剂下游的NOx传感器的NOx传感器输出断开联系，以响应于SCR催化剂效率的估计操作SCR后处理系统，和/或以由SCR催化剂上游的NOx量、SCR催化剂的NOx效率、以及在SCR催化剂下游的NOx传感器的输出确定SCR催化剂下游的NH3逃逸量和NOx量。本
技术实现思路
旨在介绍一系列概念，这些概念在以下说明性实施例中被进一步描述。本
技术实现思路
并不意欲确定所要求保护的主题的关键特征或必要特征，也不意欲用作限制所要求保护的主题的范围的辅助。根据以下描述和附图，其他实施例、形式、目标、特征、优点、方面和益处将变得显而易见。附图说明图1是一种系统的示意图，所述系统包括SCR催化剂以减少在由内燃发动机产生的废气流中的NOx排放物。图2是一种用于使NH3和NOx量与SCR催化剂下游的NOx传感器输出断开联系的程序的图解说明。图3是一种用于使NH3和NOx量与SCR催化剂下游的NOx传感器输出断开联系的程序的流程图。图4是可操作以减少图1的系统的废气流中的NOx排放物的控制器设备的一个实施例的示意图。具体实施方式为了促进理解本专利技术的原理的目的，现在将参考附图中所示的实施例，并且将使用特定语言来描述所述实施例。然而将理解的是并不意欲因此限制本专利技术的范围，在本文中可预期对所示出的实施例做出任何改变和进一步修改以及如本专利技术所涉及领域的技术人员通常将想到的对于如在实施例中说明的本专利技术的原理的任何进一步应用。参考图1，内燃发动机系统10包括通过操作内燃发动机14产生的废气流12，所述废气流12包括NOx的量。发动机14包括经由喷射器36从燃料源34接收燃料供应的若干汽缸32，在图1中仅示出这些喷射器中的一个。喷射器36可以是直接喷射器、端口喷射器或两者。在又其他实施例中，在汽缸32上游的进气系统中喷射燃料。在所示出的实施例中，设有共轨35，其将燃料分布到所有或一部分汽缸32。在所示出的实施方案中，示出直线布置的六个汽缸32。然而，可预期任何数目的汽缸和任何汽缸布置，诸如V形布置。汽缸32中的燃料燃烧产生废气流12，一部分废气流12可经由废气再循环（EGR）导管40再循环到进气系统38。EGR导管40能够包括控制阀42和其他结构诸如EGR冷却器和EGR旁路（未示出）。系统10包括提供第一NOx传感器16以提供表明SCR催化剂24上游的发动机排放的NOx量的测量值的输出。替代地，发动机排放的NOx量可以实际上通过响应于发动机和废气操作参数的模型、或者位于系统10中的不同位置处的一个或多个传感器来确定。如本文所用的，NOx传感器16指的是实际NOx传感器或虚拟NOx传感器。系统10包括上游后处理部件18，其可为氧化催化剂、颗粒过滤器或二者。在某些实施方案中，系统10并不包括任何氧化催化剂和/或颗粒过滤器。系统10还包括流体地联接至还原剂源22的还原剂喷射器20。还原剂喷射器20将诸如尿素、NH3或其他产生NH3的成分的还原剂喷射到废气流12中。系统10包括在还原剂喷射器20下游的SCR催化剂24以接收喷射的还原剂与废气流和在SCR催化剂24下游的第二NOx传感器30。在一个实施例中，NOx传感器30是对氨交叉灵敏的实际NOx传感器。系统10可包括可选的NH3氧化（AMOX）催化剂26，其被提供以在至少一些操作状况期间氧化来自SCR催化剂24的逃逸NH3的至少一部分。AMOX催化剂26可作为离散催化元件存在于与SCR催化剂24相同或不同的壳体中，并且可作为涂层被包含在SCR催化剂24的一部分（更具体地后部分）上。SCR催化剂24可包括位于相同或不同壳体中的一个或多个催化剂元件。可存在额外的SCR催化剂元件并且在本文中利用SCR催化剂24这些元件示意性地被包括。另外，某些实施例预期，鉴于本文中所公开的系统和技术，能够从系统10完全移除AMOX催化剂26以减少或消除NH3逃逸。系统10还包括控制器28。控制器28可形成处理子系统的一部分并且可包括软件和/或硬件中的功能元件。控制器28可以是单一装置或超过一个的分布装置。控制器28可具有模块，其被构造成在功能上执行本文中所描述的任何方法或程序的任何操作。在所示出实施例中，控制器28直接或间接连接至还原剂喷射器，以将还原剂喷射量提供到废气流动路径中。控制器28还连接至NOx传感器16、30以接收传感器输出信号或者在虚拟传感器的情况下接收表明废气流中的NOx量和/或存在NOx的一个或多个信号的输出。控制器28还连接至喷射器36，以根据燃料供应图或其他燃料供应命令参数提供燃料供应信号，从而满足来自操作者的转矩请求。控制器28还可与控制阀42连接，以控制从排气系统到进气系统38的EGR流动。在其中控制器28能够被配置为执行控制算法的示例性方法包括提供设置于由内燃发动机14产生的废气流中本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种方法，其包括：操作内燃发动机以产生到排气系统中的废气流，所述排气系统包含设置于所述废气流中的选择性催化还原（SCR）催化剂，所述排气系统包含：在所述SCR催化剂上游的位置处联接至所述排气系统的还原剂喷射器；在所述SCR催化剂上游的第一NOx传感器；在所述SCR催化剂下游的位置处联接至所述排气系统的第二NOx传感器；响应于与所述内燃发动机的操作相关联的所述废气流中的NOx扰动/变化事件，确定所述第一NOx传感器的第一输出和所述第二NOx传感器的第二输出；根据所述第一输出和所述第二输出确定所述SCR催化剂从所述废气流中去除NOx的效率；根据通过所述第一NOx传感器测量的NOx量和根据所述第一输出和所述第二输出确定的所述SCR催化剂的所述效率确定所述SCR催化剂下游的NOx量和所述SCR催化剂下游的NH3量中的至少一者；响应于所述NOx量和所述NH3量中的所述至少一者确定还原剂喷射命令；以及响应于所述还原剂喷射命令喷射所述还原剂的量。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.02.13 US 14/1798871.一种方法，其包括：操作内燃发动机以产生到排气系统中的废气流，所述排气系统包含设置于所述废气流中的选择性催化还原（SCR）催化剂，所述排气系统包含：在所述SCR催化剂上游的位置处联接至所述排气系统的还原剂喷射器；在所述SCR催化剂上游的第一NOx传感器；在所述SCR催化剂下游的位置处联接至所述排气系统的第二NOx传感器；响应于与所述内燃发动机的操作相关联的所述废气流中的NOx扰动/变化事件，确定所述第一NOx传感器的第一输出和所述第二NOx传感器的第二输出；根据所述第一输出和所述第二输出确定所述SCR催化剂从所述废气流中去除NOx的效率；根据通过所述第一NOx传感器测量的NOx量和根据所述第一输出和所述第二输出确定的所述SCR催化剂的所述效率确定所述SCR催化剂下游的NOx量和所述SCR催化剂下游的NH3量中的至少一者；响应于所述NOx量和所述NH3量中的所述至少一者确定还原剂喷射命令；以及响应于所述还原剂喷射命令喷射所述还原剂的量。2.如权利要求1所述的方法，其中，所述第一输出是响应于所述NOx扰动/变化事件所述第一NOx传感器的脉冲的振幅并且所述第二输出是响应于所述NOx扰动/变化事件所述第二NOx传感器的脉冲的振幅。3.如权利要求2所述的方法，其中，所述SCR催化剂的所述效率通过以下等式确定：ηSCR = （CNOx,imp,in–CNOx,imp,out）/CNOx,imp,in；其中,ηSCR是所述SCR催化剂的所述效率，CNOx,imp,in是所述第一NOx传感器的所述脉冲/变化的所述振幅，并且CNOx,imp,out是所述第二NOx传感器的所述脉冲/变化的所述振幅。4.如权利要求3所述的方法，其中，所述SCR催化剂下游的所述NOx量通过以下等式确定：CNOx,out=CNOx,in*（1-ηSCR）；其中，CNOx,out是所述SCR催化剂下游的所述NOx量并且CNOx,in是通过所述第一NOx传感器测量的所述NOx量。5.如权利要求3所述的方法，其中，所述NH3量通过以下等式确定：CNH3,out=（CNOx,Sen,out- CNOx,out）/k；其中，CNH3,out是所述SCR催化剂下游的所述NH3量，CNOx,Sen,out是所述第二NOx传感器的输出，并且k是所述第二NOx传感器与氨的交叉灵敏度因数。6.如权利要求2所述的方法，其中，所述NOx扰动/变化事件包括与将燃料喷射到所述内燃发动机的至少一个汽缸中相关联的喷射事件的开始。7.如权利要求2所述的方法，其中，所述NOx扰动/变化事件包括下述中的至少一者：到所述内燃发动机的进气口的废气再循环流动的变化、所述内燃发动机的共燃料轨的轨压变化、以及开始喷射到所述内燃发动机的汽缸。8.如权利要求2所述的方法，其中，所述NOx扰动/变化事件包括加速器的轻踩或轻松开中的至少一者，从而为所述内燃发动机提供燃料供应请求。9.如权利要求1所述的方法，其还包括响应于所述NH3量确定是否存在NH3逃逸状况。10.一种系统，其包括：可操作以产生到排气系统中的废气流的内燃发动机，所述排气系统包括：设置于所述废气流中的选择性催化还原（SCR）催化剂；在所述SCR催化剂上游的位置处操作地联接至所述废气流的还原剂喷射器；在所述SCR催化剂上游的第一NOx传感器；在所述SCR催化剂下游的位置处联接至所述排气系统的第二NOx...

【专利技术属性】
技术研发人员：谢明峰，M哈斯，PV加里梅拉，
申请(专利权)人：卡明斯公司，
类型：发明
国别省市：美国;US