用于NOX的自适应后处理控制的系统和方法技术方案

一种使用选择性催化还原反应(SCR)和柴油机排气处理液(DEF)注入的自适应控制对来自内燃机的废气进行处理的系统和方法。DEF注入的自适应控制包括基于由电子控制单元确定的DEF的量来有意地使注入的DEF配量不足，电子控制单元确定的DEF的量作为将氮氧化物(NOX)降低到规定阈值所需的量。由于配量不足因低水平的DEF避免了氨(NH3)的泄漏的发生，因此传感器精确地感测在SCR室的输出处的废气中存在的NOX。电子控制单元基于传感器增加注入的DEF的量。

【技术实现步骤摘要】

本公开涉及一种排气系统和通过使用选择性催化还原反应来调节排放的相关的控制。
技术介绍
选择性催化还原反应(SCR)为用于转化内燃机的废气中自然产生的氮氧化物(NOX)的工艺。由于NOX已知的对环境有害，因此SCR系统将NOX在被释放到环境中之前转化为危害较小的化合物。SCR系统通常使用柴油机排气处理液(DEF)作为还原剂，该还原剂结合催化剂，将废气中的NOX还原。在一些情况下，DEF提供氨(NH3)作为还原剂。然而，为了有效地还原NOX，根据发动机输出的NOX而注入不同量的DEF。如果DEF被过量注入，则NH3可穿过未被处理的SCR催化剂。由于日益严格的政府规定，与以前相比，柴油发动机需要输出更少的NOX排放。同时，其他因素，例如成本、可靠性和耗油量，导致发动机产生更高水平的NOX。为了达到低平均水平的NOX排放，SCR系统可基于对NOX排放的低控制设定值来控制。然而，当SCR系统增大DEF的注入速率时，DEF增大的流量可引起的NH3的泄漏(即，未反应的氨穿过SCR系统)。为了检测SCR催化剂的输出中的未反应的NH3，可使用专门设计成只检测NH3的传感器。然而，这种传感器典型地相对较贵。一些类型的NOX传感器对NH3和NOX都敏感，并且因此，SCR控制系统可被实现为使用同样的传感器测量NOX(即，在DEF配量不足(underdose，或不足量)的条件下)和NH3(即，在DEF配量过多(overdose，或过量)时)。尽管这种系统的制造成本可能会较低，但它难以确定传感器的输出是否指示在穿过排气管的处理过的废气中测量的NOX(DEF配量不足)或测量的NH3(DEF配量过多)。
技术实现思路
为了提供与省略NH3-专用传感器相关的成本节约而又同时提供关于排气管传感器是否测量NOX或NH3的确定性，本专利技术所描述的实施例临时地提供有意的DEF配量不足，从而保证NH3的泄漏不发生。因此，SCR控制系统可在排气管传感器的输出指示NOX的测量水平并且在排气管的排气中存在的NH3的量感知不到的设想下进行操作。在一个实施例中，本公开提供了一种废气处理系统，用于通过注入柴油机排气处理液(DEF)来调节内燃机中的NOX排放。该系统包括废气道，废气道配置成接收来自内燃机的废气。DEF注入器配置成可控制地注入DEF到废气道中。选择性催化还原反应(SCR)室与废气道成一直线并位于DEF注入器的下游，使得废气和DEF提供的NH3在第一位置进入SCR室。废气和NH3反应降低废气中的NOX的水平，并且降低了NOX水平的废气在第二位置处从SCR室出去；传感器定位在SCR室的下游，以监控离开SCR室的NOX水平已被降低的废气，该传感器配置为提供一输出，该输出指示在NOX水平已被降低的排气中的NH3和NOX的量，而不区分NH3的量和NOX的量；该系统进一步包括电子控制单元，其配置成使注入进废气道中DEF的量配量不足，接收传感器的输出，并将所述输出与大于零的阈值进行比较。该阈值大于零，意味着一定水平的NOX将被允许通过排气管。如果传感器的输出超过阈值，电子控制单元增加注入到排气道中的DEF的量。在另一实施例中，本公开提供了一种用于控制废气处理系统的方法，用于调节内燃机中的包括柴油机排气处理液(DEF)的NOX的排放，该方法包括：基于预处理传感器确定将要注入到废气道中的DEF的量。预处理传感器配置成发送指示预处理废气中NOX的量的第一信号到电子控制装置。使注入到废气道中的DEF的量配量不足。接收来自传感器的第二信号。该传感器设置在选择性催化还原反应(SCR)室的下游并且构造成提供指示废气中NOX的量的第二信号。将第二信号与大于零的阈值比较。如果来自传感器的第二信号超过阈值，增加注入到废气道中的DEF的量。本公开的其他特征和方面会经由考虑详细的说明书和附图变得显而易见。附图说明图1为用于内燃机的排气后处理系统的示意图。图2为用于图1的排气后处理系统的电子控制单元的框图。图3为发动机启动时图1的排气后处理系统的自适应控制方法的流程图。图4为使用开环控制以确定注入到排气系统中的DEF的量的方法的流程图(即，DEF的配量(dosing)算法)。图5为用于将自适应DEF控制应用到图4的DEF配量算法中的方法的流程图。具体实施方式在详细的解释本公开的任何实施例之前，应当理解，本公开不限于其在下面的说明书中陈述的或下图中示出的组件的结构和装置的细节中的应用。本公开能够为其他实施例并且可被以不同的方式实行或实施。并且，将被理解的是：该处使用的措辞和术语是为了描述而不应当被认为是限定。应当注意的是，术语电子控制单元指的是集成到电子控制单元的基于硬件的控制电路，用于执行指令以执行此处描述的方法。例如，电子控制单元可包括微处理器、微控制器，或其他计算装置。电子控制单元可包括一个或更多电子处理单元、一个或更多包括永久性的计算机可读取介质的存储器模组、一个或更多输入/输出接口、一个或更多输出驱动，一个或更多继电器以及连接组件的各种连接件(例如，系统总线)。图1为废气后处理系统100的示例，其使用柴油机排气处理液(DEF)以降低氮氧化物(NOX)的排放。DEF作为还原剂(即，还原媒介)并且可包括例如无水氨、氨水或尿素。废气后处理系统100包括：包括DEF注入器103的排气道101(例如排气管道)、混合器105、选择性催化还原反应室(SCR室107)、传感器109和排气管(tailpipe)111。SCR室107包括选择性催化还原床(SCR床113)、氨氧化催化剂(AOC115)、入口117和出口119。废气后处理系统100也包括DEF供给源121，DEF供给源121包括存储DEF流体的DEF箱。DEF箱被流体地连接到DEF注入器103。DEF供应源121可包括用于控制传送到DEF注入器103的DEF的量的变量泵或阀。排气道101可被连接到内燃机(未示出)并且被配置成引导废气穿过废气后处理系统100。用于检测NOX的预处理(pretreatment，或处理前)传感器125定位在SCR室107的上游。包括温度传感器和废气流率传感器的可选的传感器123也可被连接到排气道101以监控在一些应用中的废气的特性。尽管示出的是将可选的传感器123设置在DEF注入器103的上游，然而，可选的传感器123也可被定位在替代的位置上，包括SCR室107的下游或在DEF注入器103与SCR室107之间。SCR室107的出口119连接到排气管111，该排气管从废气后处理系统100排出经处理的废气。在操作中，来自内燃机的废气被引导进入排气道101。DEF注入器103定位在排气道101的入口的下游。DEF注入器103将来自DEF供给源121的DEF注入到排气道101。DEF供给121控制DEF注入到废气中的速率(rate，或流率)。DEF供给源121可通过各种机构控制注入的DEF的速率，这些机构包括例如变量泵或变量控制阀。将被注入的DEF的量由DEF配量算法决定。如下面会进一步详细的描述的那样，在一些实施例中，DEF配量算法基于来自排气管传感器的反馈确定将要注射的DEF的量，并且，在其他一些实施例中，DEF配量算法使用基于测量的可选传感器123的输出的闭环控制来确定将要注入的DEF的量。来本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种废气处理系统，用于调节内燃机中的包括柴油机排气处理液(DEF)的NOX的排放，所述废气处理系统包括：废气道，其配置成接收来自内燃机的废气；DEF注入器，其配置成可控制地向废气道注入DEF；选择性催化还原反应(SCR)室，其设置成与废气道成一直线，使得废气和氨(NH3)二者都在第一位置处进入SCR室，废气和NH3在SCR室内反应以降低废气中NOX的水平，并且NOX水平已被降低的废气在第二位置处从SCR室中排出；第一传感器，其设置在SCR室的下游，以监控离开SCR室的NOX水平已被降低的废气，该第一传感器配置成提供一输出，该输出指示在NOX水平已被降低的废气中的NH3和NOX的量，而不区分NH3的量和NOX的量；以及电子控制单元，其配置成：使注入进废气道中DEF的量配量不足；接收所述第一传感器的输出；将所述输出与大于零的阈值作比较；以及如果所述第一传感器的输出超过所述阈值则增加注入到排气道中的DEF的量。

【技术特征摘要】
2015.09.02 US 14/843,4401.一种废气处理系统，用于调节内燃机中的包括柴油机排气处理液(DEF)的NOX的排放，所述废气处理系统包括：废气道，其配置成接收来自内燃机的废气；DEF注入器，其配置成可控制地向废气道注入DEF；选择性催化还原反应(SCR)室，其设置成与废气道成一直线，使得废气和氨(NH3)二者都在第一位置处进入SCR室，废气和NH3在SCR室内反应以降低废气中NOX的水平，并且NOX水平已被降低的废气在第二位置处从SCR室中排出；第一传感器，其设置在SCR室的下游，以监控离开SCR室的NOX水平已被降低的废气，该第一传感器配置成提供一输出，该输出指示在NOX水平已被降低的废气中的NH3和NOX的量，而不区分NH3的量和NOX的量；以及电子控制单元，其配置成：使注入进废气道中DEF的量配量不足；接收所述第一传感器的输出；将所述输出与大于零的阈值作比较；以及如果所述第一传感器的输出超过所述阈值则增加注入到排气道中的DEF的量。2.根据权利要求1所述的废气处理系统，进一步包括：DEF供给源，所述DEF供给源通信地连接到所述电子控制单元，所述DEF供给源包括被构造成用于储存DEF的DEF箱，其中所述DEF箱流体地连接到所述DEF注入器，并且其中所述DEF供给源配置成调节注入到所述废气处理系统中的DEF的量。3.根据权利要求1所述的废气处理系统，其中所述SCR室包含SCR催化剂和氨氧化催化剂。4.根据权利要求1所述的废气处理系统，其中所述第一传感器为氮氧化物(NOX)传感器，该氮氧化物传感器对NH3的存在也作出反应。5.根据权利要求1所述的废气处理系统，其中所述电子控制单元进一步配置成维持废气中的非零的NOX的量。6.根据权利要求1所述的废气处理系统，其中，当配量不足时，所述电子控制单元进一步配置成调节所述废气处理系统，使得废气中NOX的量大于NOX排放的最大限度。7.根据权利要求1所述的废气处理系统，进一步包括：第二传感器，所述第二传感器定位在SCR室的上游并且配置成检测NOX的量，其中所述电子控制单元配置成基于开环控制来确定注入到废气道中配量不足的DEF的量，所述开环控制基于所述第二传感器的输出。8.根据权利要求1所述的废气处理系统，其中所述电子控制单元进一步配置为基于规定阈值估算注入的DEF的量，并且其中，所...

【专利技术属性】
技术研发人员：塔纳尔·图肯，罗伯特·J·艾弗森，
申请(专利权)人：迪尔公司，
类型：发明
国别省市：美国;US