氮氧化物还原系统的氨气排放管理方法技术方案

一种系统，包括产生废气的内燃机；接收废气的后处理系统，该后处理系统包括一个位于SCR催化剂组件上游位置的微粒过滤器；尿素注射器，可操作地耦合到SCR催化剂组件上游位置的后处理系统上。该系统进一步包括一个控制器，用于解析废气温度值，环境温度值和尿素注射量。控制器确定响应于废气温度值，环境温度值和尿素注射量的尿素沉积量，并启动去烟粒再生事件以响应于尿素沉积量。启动去烟粒再生事件包括在尿素分解废气温度下操作发动机。

Ammonia emission management in NOx reduction system

A system includes an internal combustion engine exhaust gas; receiving exhaust gas postprocessing system, the postprocessing system includes a catalyst component located at the SCR upstream location of the particulate filter; urea injector is operably coupled to the SCR catalyst component upstream position postprocessing system. The system further comprises a controller for analyzing exhaust gas temperature values, ambient temperature values, and urea injection quantities. The controller determines the amount of urea deposited in response to the exhaust gas temperature, the ambient temperature and the amount of urea injected, and initiates the soot regeneration event in response to the amount of urea deposited. The start-up of the regeneration of the particulate matter involves operating the engine at the temperature of the urea decomposition gas.

【技术实现步骤摘要】
氮氧化物还原系统的氨气排放管理本申请是申请日为2012年8月3日的名称为“氮氧化物还原系统的氨气排放管理”的申请号为201210351904.X的专利技术专利申请的分案申请。
技术介绍
该
概括地涉及氮氧化物NOx还原系统的控制，以尽量减少该系统中NH3的逃逸量。常规的氮氧化物还原系统包括使用尿素作为还原剂的选择性催化还原(SCR)系统。把还原剂注入冷却废气的特定过程会遭遇到废气管中的沉积物。在随后的加热操作中，这些沉积物显然会导致氨气排放达到峰值。当加热快速且达到高温时，例如在微粒过滤器的烟粒粒(soot)氧化操作，由此产生的氨气排放可能更大。此外，发动机废气系统的快速加热可能导致存储的氨气从SCR催化剂泄漏到废气流中。某些应用包括氮氧化物的测定，其中包括对氨气的交叉敏感性，使得大量的氨气逃逸可能被误诊为大量的氮氧化物排放事件。因此，在这一领域需要进一步的技术发展。
技术实现思路
一个实施方案是从发动机废气系统中移除尿素沉积物而不引起过多的氨气逃逸的独特方法。从下面的说明书和附图，可进一步理解其他的实施方案、实施例、目的、特征、优势、各方面以及益处。附图说明图1是氨气排放管理系统的示意性方块图。图2是氨气排放管理的设备的示意性方块图。具体实施方式为了提升对本专利技术原理的理解，现在将参考附图中描述的实施例，且将使用专用语言描述这些实施例。尽管如此，应理解的是，本专利技术的范围并不仅囿于此，且在说明书实施例中的任何改变和进一步的修改，以及此处对本专利技术原理的任何进一步应用，正常地对本专利技术所涉及的本领域技术人员来说是可预期的。图1是氨气排放管理系统100的示意性方块图。系统100包括一个产生废气的内燃机102和接收废气的后处理系统。系统100的后处理系统包括一个位于SCR催化剂组件106上游的微粒过滤器104，以及一个于SCR催化剂组件106的上游位置处可操作地连接到后处理系统的尿素注射器(injector)108。在该实施例中，尿素注射器108从储罐124接收尿素，并向分解管110的上游注射尿素，其是为被注射的尿素蒸发并水解成氨提供驻留时间的废气流的一部分。示例性的系统100包括废气再循环(EGR)流程路径118，其从废气流将废气的一部分返回到发动机的进气侧。在图1的实施例中，EGR流程路径从涡轮增压器涡轮端122的上游位置向涡轮增压器的压缩机侧120的下游位置流动。因此，示例性的系统100包括一个高压EGR循环，但系统100也可包括一个低压EGR循环，或在某些实施例中可能没有EGR。EGR流量路径118包括一个调节在EGR流量路径118内的流量限制的EGR阀116。在尿素注射器108附近位置示出了一个温度传感器112，但温度传感器112可在系统100内的任何位置，或温度可由不具有温度传感器112的系统100中的其它参数估算出。在某些实施例中，系统100包括一种确定周围空气温度的装置，例如定位远离发动机102或废气流的温度传感器112。周围空气温度的测定在本领域是可以很好理解的，而且在这里任何确定周围空气的温度的设备均可用于使用周围空气温度值的实施例。在某些实施例中，系统100进一步包括执行某些操作以限制NOx控制后处理系统中的NH3排放的控制器126。在某些实施例中，控制器126形成为一个处理子系统的一部分，包括一个或多个具有存储、处理和通信硬件的计算设备。控制器126可能是一个单一设备或一个分布式设备，且控制器126的功能可通过硬件或软件来执行。在某些实施例中，控制器126包括构成为功能性地执行控制器126的操作的一个或多个模块。在某些实施例中，控制器126包括一个用于解析废气温度值、环境温度值和尿素注射量的废气状态模块。控制器126还包括尿素沉积模块，其确定一个响应于废气温度值、环境温度值和尿素注射量的尿素沉积量。控制器126还包括一个沉积物清除模块，其启动一个响应于尿素沉积量的去烟粒再生事件，其中通过在尿素分解排放的温度下操作发动机，沉积物清除模块进一步启动去烟粒再生事件。此处包括模块的描述强调了控制器各方面的结构独立性，并展示了控制器的操作和功能的组合。执行类似整体操作的其他组合可理解为在本申请的范围内。模块可在计算机可读介质上的硬件和/或软件内被执行，而且模块可被分布横跨在各种硬件或软件组件上。控制器操作的某些实施例的更具体说明包括在参照附图2的章节中。此处描述的某些操作包括用来解析一个或多个参数的操作。本文中的“解析”，包括通过现有技术已知的任何方法接收数值，包括至少从数据链路或网络通信中接收数值，接收指示数值的电信号(如电压，频率，电流，或PWM信号)，接收指示数值的软件参数，从计算机可读介质上的存储位置读取数值，通过现有技术中已知的任何手段接收作为运行时间的参数，和/或接收一个数值，通过该数值可计算被解析的参数，和/或引用被解析为参数值的系统默认值。图2是用于在NOx后处理控制系统中限制NH3排放的处理子系统200的示意图。处理子系统200包括一个控制器126，该控制器具有用于解析废气温度值218、环境温度值220和尿素注射量222的废气状态模块202。控制器126还包括尿素沉积模块204，以确定响应于废气温度值218、环境温度值220和尿素注射量222的尿素沉积量224。尿素沉积量224根据本领域中可理解的任何方法而被确定。例如，在废气温度太低无法支持尿素的蒸发和水解的情况下，尿素的注射量和时间段可被积累以确定尿素沉积量224。环境温度值220可被进一步利用以估计废气流的热传递环境并确定尿素沉积量224。在某些实施例中，从废气温度、尿素注射速率和环境温度的简单实验抽样的尿素沉积速率的结果可被存储在控制器126上的表格或等式中，用于在控制器126的运行操作过程中访问。在某些实施例中，控制器126包括一个沉积物清除模块206，其启动响应于尿素沉积量224的去烟粒再生事件，例如当尿素沉积量224超过了一个预定值时，触发去烟粒再生事件232。在一个实施例中，通过在尿素分解废气温度234下操作发动机，沉积物清除模块206启动去烟粒再生事件232。尿素分解温度234是一个高到足以支持尿素沉积物和注射尿素的蒸发和水解的温度。尿素分解温度234根据沉积物所需的分解速率是可选择的。示例性的尿素分解温度234包括至少250℃，至少200℃，和/或在250℃到300℃范围的温度。在支持尿素分解的范围内的某些温度范围也是基于NOx的烟粒氧化温度238，或支持烟粒过滤器中的基于NOx的烟粒微粒的氧化的温度。此外，尿素沉积物提供了废气流中的额外氨气的来源。该额外的氨气必须在SCR催化剂，在氨气氧化催化剂(从而氨气基本上被消耗)中反应，或被排放到环境中。在某些实施例中，当沉积物清除模块206启动去烟粒再生事件232时，包括在尿素分解温度234的操作，控制器126进一步在增加的氮氧化物排放水平上操作发动机。增加的氮氧化物排放水平容许在操作发动机达到废气温度上具有更大的灵活性，并进一步提供氮氧化物的来源，以与烟粒过滤器上的烟粒反应(二氧化氮氧化烟粒微粒，并将其转化回为NO)，并与被从分解的尿素沉积物中释放出的过量氨气反应。在某些实施例中，控制器126包括沉积物清除模块206，其通过以降低的EGR比例236操作发动机来进本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种氨气排放管理方法，包括：解析废气温度值、环境温度值和尿素注射量；响应于废气温度值、环境温度值和尿素注射量，确定尿素沉积量；和响应于超过尿素沉积物阈值的尿素沉积量，启动去烟粒再生事件，其包括在尿素分解废气温度下操作发动机。

【技术特征摘要】
2011.08.05 US 13/204,1811.一种氨气排放管理方法，包括：解析废气温度值、环境温度值和尿素注射量；响应于废气温度值、环境温度值和尿素注射量，确定尿素沉积量；和响应于超过尿素沉积物阈值的尿素沉积量，启动去烟粒再生事件，其包括在尿素分解废气温度下操作发动机。2.根据权利要求1所述的方法，进一步包括解析SCR催化剂上的存储的氨气量，并确定响应于废气温度值和存储氨气量的氨气释放量。3.根据权利要求2所述的方法，还包括提供响应于氨气释放量的升高的氮氧化物输出操作，其中该升高的氮氧化物输出操作被配置成将氨气逃逸量限制为阈值。4.根据权利要求3所述的方法，其中提供升高的氮氧化物输出操作包括改变废气再循环(EGR)分数。5.根据权利要求1所述的方法，还包括确定在SCR催化剂上的存储的氨气量超过第一阈值，确定在微粒过滤器上的存储的微粒量...

【专利技术属性】
技术研发人员：C·波纳斯普尔，
申请(专利权)人：康明斯排放处理公司，
类型：发明
国别省市：美国,US