專利名稱：控制向包含氮氧化物的尾氣中添加還原劑的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種通過(guò)在車輛內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)上注入還原劑進(jìn)行選擇性催化還原的方式減少氮氧化物(NOX)量的方法。
背景技術(shù)：
減少內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的NOX通常是采用選擇性催化還原(SCR)的方法。在SCR中，氨或者尿素作為還原劑。當(dāng)還原劑吸附于催化表面時(shí)，還原劑和尾氣中的氮氧化物反應(yīng)形成氮?dú)夂退?。氨或尿素作為外源性物質(zhì)以水溶液或者是象尿素一樣的固體或者溶解在水中的形式添加到尾氣中。如果使用尿素，其將被尾氣中的熱量分解成氨和異氰酸或者被SCR催化劑水解成二氧化碳和氨。
盡管其他的堿金屬氧化物也具有SCR活性，但是，通常在SCR過(guò)程中使用V2O5-WO3/TiO2作為催化劑。
電子控制元件(EUC)通常用來(lái)計(jì)量尿素或氨還原劑的注入，這種注入必須和催化劑還原NOX的能力相一致。還原能力取決于催化劑的活性，尾氣的溫度，尾氣的質(zhì)量流量和尾氣中NOX的濃度。尾氣中的氧氣量和水量也影響還原能力，但是認(rèn)為這種影響是微小的。在柴油燃料發(fā)動(dòng)機(jī)尾氣的NOX控制的已知方法和系統(tǒng)中，最重要的因素象尾氣的質(zhì)量流量，尾氣中NOX的濃度和催化溫度可以使用安排在發(fā)動(dòng)機(jī)尾氣通道中的傳感器來(lái)確定。
測(cè)量數(shù)據(jù)隨后會(huì)傳送給ECU，在其中，數(shù)據(jù)通過(guò)算法轉(zhuǎn)換成適當(dāng)?shù)妮敵鲂盘?hào)到達(dá)控制還原劑注入尾氣流的計(jì)量泵。
在已知系統(tǒng)中，從傳感器得到的數(shù)據(jù)以相似的方式傳送到EUC，這使得他們?nèi)菀妆卉囕v上的電場(chǎng)所引發(fā)的電磁波擾動(dòng)所誘導(dǎo)。因此需要將ECU安置在距傳感器很近的距離內(nèi)，以限制感應(yīng)信號(hào)的電磁波干擾。
針對(duì)ECU和傳感器之間位置的局限性帶來(lái)了嚴(yán)重的問(wèn)題，尤其是對(duì)于改進(jìn)現(xiàn)有的具有包含傳感器和ECU的NOX還原裝置的車輛。在上面所描述的類型的NOX還原系統(tǒng)中，在例如必須通過(guò)在發(fā)動(dòng)機(jī)箱內(nèi)的傳感器來(lái)監(jiān)控的發(fā)動(dòng)機(jī)數(shù)據(jù)是用于控制還原劑的注入的情況下，還很難將ECU安置在車輛上。

發(fā)明內(nèi)容
因而，總的來(lái)說(shuō)，本發(fā)明的目的在于提供一種相對(duì)于眾所周知的控制加入還原劑的方法的改進(jìn)方法，尤其是涉及感應(yīng)數(shù)據(jù)的傳輸。
因而，本發(fā)明是一種改進(jìn)方法，用于控制在包含氮氧化物的汽車發(fā)動(dòng)機(jī)尾氣中加入還原劑，使氮氧化物和還原劑通過(guò)接觸選擇性的還原催化劑進(jìn)行反應(yīng)，其中加入到尾氣中的還原劑的量根據(jù)尾氣的數(shù)值和/或發(fā)動(dòng)機(jī)數(shù)值計(jì)量，這些數(shù)值依靠傳感器確定，感應(yīng)數(shù)據(jù)傳遞到電子控制元件，用來(lái)計(jì)量被加入尾氣的還原劑的量，其改進(jìn)點(diǎn)包括通過(guò)串行接口將感應(yīng)數(shù)據(jù)傳遞到電子控制元件。
本發(fā)明進(jìn)一步提供一種改進(jìn)的計(jì)量加入到包含氮氧化物的尾氣中的用于催化還原氮氧化物的還原劑的系統(tǒng)。本系統(tǒng)對(duì)于操作本發(fā)明的方法非常有用。
本發(fā)明的方法和系統(tǒng)的實(shí)質(zhì)的特征是使用串行接口將感應(yīng)數(shù)據(jù)傳遞到電子控制元件(ECU)，借此可以避免由汽車電場(chǎng)引起的電磁干擾誘導(dǎo)。傳感器配備了串行接口，使得將ECU安置在距傳感器遠(yuǎn)的位置成為可能。
更進(jìn)一步的優(yōu)點(diǎn)是，使用串行接口取代測(cè)量來(lái)自傳感器的模擬信號(hào)的電路的ECU可以通過(guò)直接安裝在氣流傳感器上或緊靠它安裝的串行接口來(lái)監(jiān)控傳輸?shù)臍饬?，氣流傳感器可以放置在發(fā)動(dòng)機(jī)箱內(nèi)。


附圖是本發(fā)明一個(gè)實(shí)施方案的示意圖，其顯示了所涉及的傳感器的接口，以及它們與ECU的串行連接。
具體實(shí)施例方式
為了實(shí)現(xiàn)本發(fā)明，必須至少監(jiān)控氮氧化物濃度，還原催化劑進(jìn)口的尾氣溫度和還原催化劑出口的尾氣溫度其中之一。另外，最好確定發(fā)動(dòng)機(jī)的某些操作數(shù)值，特別是發(fā)動(dòng)機(jī)入口空氣流動(dòng)量。
發(fā)動(dòng)機(jī)入口氣流的測(cè)量值和尾氣中的氧氣量可以計(jì)算尾氣的質(zhì)量流量。從尾氣中氧氣量和進(jìn)口氣流，就得到了燃料消耗量。燃料消耗，計(jì)為摩爾流量，加上發(fā)動(dòng)機(jī)入口空氣摩爾流量得出尾氣摩爾流量。已知尾氣的平均摩爾重量，就可以計(jì)算出對(duì)于本發(fā)明來(lái)說(shuō)足夠精確和準(zhǔn)確的尾氣的質(zhì)量流量。
通過(guò)上面描述的計(jì)算得到的尾氣質(zhì)量流量的測(cè)定是基于通過(guò)使用低成本的傳感器對(duì)于入口的氣流和氧氣濃度進(jìn)行數(shù)據(jù)測(cè)量，而不使用如現(xiàn)有技術(shù)中經(jīng)常應(yīng)用的安置在尾氣通道內(nèi)的昂貴的尾氣流動(dòng)傳感器。
NOX質(zhì)量流量通過(guò)ECU，由催化劑上流和尿素注入點(diǎn)的NOX濃度數(shù)據(jù)計(jì)算得到，該數(shù)據(jù)從NOX傳感器或其他分析裝置傳遞過(guò)來(lái)。出于和氣流傳感器的相同原因，NOX傳感器也配置了串行接口，優(yōu)選控制器局域網(wǎng)，CAN接口，這些串行接口可以和電子控制元件經(jīng)串行通道連接。
CANbus是Bosch最初為了在汽車上的應(yīng)用而開發(fā)的。是一種能存在于苛刻的電環(huán)境下的高速串行數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)。它在很大程度上實(shí)現(xiàn)了最初的設(shè)想，解決了潛在的問(wèn)題-通過(guò)使用基于不破壞優(yōu)先權(quán)的信息推斷。
為了預(yù)測(cè)NOX催化劑的還原能力，必須測(cè)量尾氣的溫度。出于與氣流傳感器的相同理由，溫度傳感器也可以裝備串行接口，優(yōu)選CAN接口，其可以像附圖示意的那樣，能和電子控制元件經(jīng)串行通道連接。
權(quán)利要求
1.一種改進(jìn)的方法，用于控制在包含氮氧化物的汽車發(fā)動(dòng)機(jī)尾氣中加入還原劑，使氮氧化物和還原劑通過(guò)接觸選擇性的還原催化劑進(jìn)行反應(yīng)，其中加入到尾氣中的還原劑量根據(jù)尾氣的數(shù)值和/或發(fā)動(dòng)機(jī)數(shù)值計(jì)量，這些數(shù)值依靠傳感器確定，感應(yīng)數(shù)據(jù)傳遞到電子控制元件，用來(lái)計(jì)量被加入尾氣的還原劑的量，其改進(jìn)點(diǎn)包括通過(guò)串行接口將感應(yīng)數(shù)據(jù)傳遞到電子控制元件。
2.權(quán)利要求1的方法，其中還原劑包括或?yàn)槟蛩睾?或氨。
3.權(quán)利要求1的方法，其中確定的尾氣數(shù)值至少是氮氧化物濃度，尾氣在還原劑進(jìn)口的溫度，尾氣在還原劑出口的溫度，和尾氣中氧氣量的一種。
4.權(quán)利要求1的方法，其中發(fā)動(dòng)機(jī)數(shù)值包括發(fā)動(dòng)機(jī)入口空氣流量。
5.權(quán)利要求1的方法，其中電子控制元件被安置在汽車發(fā)動(dòng)機(jī)箱內(nèi)。
6.權(quán)利要求1的方法，其中電子控制元件是現(xiàn)有的控制發(fā)動(dòng)機(jī)操作的元件。
7.用于控制加入還原劑到包含氮氧化物的汽車尾氣中的系統(tǒng)，包括至少一個(gè)提供尾氣組成和條件數(shù)據(jù)的傳感器和/或操作發(fā)動(dòng)機(jī)的傳感器，和用于處理上述數(shù)據(jù)和計(jì)量還原劑加入到尾氣中的電子控制元件，其中傳感器配備用于將感應(yīng)數(shù)據(jù)的傳遞到電子控制元件的串行接口。
全文摘要
控制將還原劑加入到包含氮氧化物中的尾氣的方法，尾氣和選擇性催化劑接觸，通過(guò)和還原劑在接觸催化劑的情況下反應(yīng)來(lái)減少氮氧化物，該方法包括以下步驟測(cè)定通過(guò)發(fā)動(dòng)機(jī)的燃燒空氣的質(zhì)量流量；測(cè)定在和催化劑接觸之前尾氣中的氮氧化物濃度；測(cè)定在催化劑進(jìn)口的尾氣溫度；測(cè)定在催化劑出口的尾氣溫度；和傳輸測(cè)定的空氣質(zhì)量流量數(shù)值，氮氧化物濃度數(shù)值和進(jìn)口和出口的溫度到電子控制元件并且計(jì)算在接觸催化劑前注入到尾氣中的還原劑的量。
文檔編號(hào)F01N3/20GK1609420SQ200410047789
公開日2005年4月27日 申請(qǐng)日期2004年5月13日 優(yōu)先權(quán)日2003年5月13日
發(fā)明者P·L·T·加布里爾松, I·比約恩 申請(qǐng)人:赫多特普索化工設(shè)備公司