統(tǒng)、汽油直噴系統(tǒng)以及均質(zhì)充量壓燃式發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)。
[0031]排氣處理系統(tǒng)10通常包括一個(gè)或多個(gè)排氣管道14以及一個(gè)或多個(gè)排氣處理設(shè)備?？梢园ǘ鄠€(gè)段的排氣管道14將排氣16從發(fā)動(dòng)機(jī)12輸送到排氣處理系統(tǒng)10的各個(gè)排氣處理設(shè)備。排氣處理設(shè)備包括但不限于氧化催化劑設(shè)備(“OC”)18、顆粒過(guò)濾器(“PF”)19以及選擇性催化還原(“SCR”)設(shè)備20。如可以認(rèn)識(shí)到的那樣，本發(fā)明的排氣處理系統(tǒng)10可以包括如圖1所示的排氣處理設(shè)備18、19和20中的一個(gè)或多個(gè)和/或其他排氣處理設(shè)備(未示出)的各種組合，并且不限于本示例。
[0032]在圖1中，如可以認(rèn)識(shí)到的那樣，OC 18可以是在本領(lǐng)域中已知的各種直通式氧化催化劑設(shè)備中的一種。在各個(gè)實(shí)施例中，OC 18可以包括直通式金屬或陶瓷整體基材，其被包裝在膨脹襯墊或者當(dāng)受熱時(shí)膨脹的其他適當(dāng)?shù)妮d體中，從而固定并隔離基材?；目梢员环庋b在具有與排氣管道14流體連通的入口和出口的不銹鋼殼體或罐中?；目梢园ㄔO(shè)置在該基材上的氧化催化劑化合物。氧化催化劑化合物可以作為涂層被涂敷，并且可以包含鉑族金屬例如鉑(Pt)、鈀(Pd)、銠(Rh)、或其他適當(dāng)?shù)难趸呋瘎┗蛘咂浣M合。OC 18可以處理未燃燒氣態(tài)和非揮發(fā)性HC和CO，其被氧化來(lái)形成二氧化碳和水，以及將NO轉(zhuǎn)化成NO2以提高SCR設(shè)備20轉(zhuǎn)化NO x的能力。
[0033]PF 19可以設(shè)置在OC 18的下游并且從排氣16中過(guò)濾碳和其他顆粒物質(zhì)。根據(jù)至少一個(gè)示例性實(shí)施例，PF 19可以使用陶瓷壁流式整體排氣過(guò)濾器基材構(gòu)成，其被包裝在膨脹襯墊或者當(dāng)受熱時(shí)擴(kuò)張的非膨脹襯墊(未示出)中，從而固定并隔離封裝在剛性耐熱殼體或罐中的過(guò)濾器基材。罐的殼體具有與排氣管道14流體連通的入口和出口。應(yīng)該認(rèn)識(shí)到，陶瓷壁流式整體排氣過(guò)濾器基材本質(zhì)上僅為示例性的，并且PF 19可以包括其他過(guò)濾器設(shè)備，舉例而言，例如卷繞或封裝纖維過(guò)濾器、開(kāi)口泡沫或燒結(jié)金屬纖維。
[0034]進(jìn)入PF 19的排氣16被迫移動(dòng)通過(guò)多孔的相鄰延伸壁，其從排氣16捕獲碳和其他顆粒物質(zhì)。因而，排氣16在從車(chē)輛排氣管排出之前被過(guò)濾。當(dāng)排氣16流經(jīng)排氣處理系統(tǒng)10時(shí)，PF 19識(shí)別跨過(guò)入口和出口的壓降?？梢栽O(shè)置一個(gè)或多個(gè)壓力傳感器22 (例如臺(tái)達(dá)壓力傳感器)來(lái)確定跨過(guò)PF 19的壓差(即Λ p)。并且，沉積在PF 19中的顆粒的量隨著時(shí)間的推移而增加，從而增加了由發(fā)動(dòng)機(jī)12識(shí)別的排氣背壓?？梢詧?zhí)行再生操作，其燃燒掉聚集在過(guò)濾器基材中的碳和顆粒物質(zhì)并且再生PF 19，如由本領(lǐng)域的技術(shù)人員所理解的那樣。
[0035]SCR設(shè)備20可以設(shè)置在PF 19的下游。SCR設(shè)備20包括設(shè)置在上面的包含催化劑的涂層。包含催化劑的涂層可以與還原劑溶液化學(xué)反應(yīng)，以將包含在排氣中的NOx轉(zhuǎn)化為隊(duì)和H2O,如由本領(lǐng)域的技術(shù)人員所理解的那樣。包含催化劑的涂層可以包含沸石以及一種或多種基底金屬組分例如鐵("Fe")、鈷("Co")、銅("Cu")或釩("V")，其在存在順3的情況下能夠高效地工作，以將排氣16中的NOx組分轉(zhuǎn)化成可接受的副產(chǎn)品(例如雙原子氮(N2)和水(H20))。下文將SCR設(shè)備20轉(zhuǎn)化NOx的效率稱(chēng)為“NO x轉(zhuǎn)化效率”。
[0036]如圖1所示的排氣處理系統(tǒng)10還包括還原劑輸送系統(tǒng)24、控制模塊26以及還原劑質(zhì)量系統(tǒng)28。還原劑輸送系統(tǒng)24將還原劑溶液25引入到排氣16。還原劑輸送系統(tǒng)24包括還原劑供應(yīng)源30和還原劑注入器32。還原劑供應(yīng)源30存儲(chǔ)還原劑溶液25并且與還原劑注入器32流體連通。因而，還原劑注入器32可以將可選定量(m)的還原劑溶液25注入到排氣管道14中，以便在SCR設(shè)備20的上游的位置將還原劑溶液25引入到排氣16。還原劑溶液25可以包括活性還原劑，活性還原劑包括但不限于尿素(CO(NH2)2)和氨(NH3)。還原劑溶液25可以是固體、氣體或液體的形式，或者是尿素水溶液。例如，還原劑溶液25可以包括氨(NH3)和水(H2O)的水溶液。
[0037]還原劑溶液25的溶液比例可以確定還原劑溶液25的質(zhì)量，并且可以影響SCR設(shè)備20有效地減少NOx的效率(S卩，NO ,轉(zhuǎn)化效率)。溶液比例可以基于還原劑溶液25中的活性還原劑(例如尿素、冊(cè)3等)的量。例如，具有“標(biāo)稱(chēng)質(zhì)量”的還原劑溶液25當(dāng)在有效工作條件下工作時(shí)可以提供第一 NOx轉(zhuǎn)化效率?！皹?biāo)稱(chēng)質(zhì)量”可以確定為具有32.5%的尿素和67.5%的H2O的第一溶液比例的還原劑溶液。具有“下降質(zhì)量”的還原劑溶液25當(dāng)在有效工作條件下工作時(shí)可以提供小于第一 NOxR化效率的第二 NO x轉(zhuǎn)化效率?！跋陆蒂|(zhì)量”可以確定為具有例如16.25%的尿素和83.75%的H2O的第二溶液比例的還原劑溶液25。具有“欠缺質(zhì)量”的還原劑溶液25當(dāng)在有效工作條件下工作時(shí)可以提供小于第一 NOxR化效率和第二 NOxR化效率的第三NO x轉(zhuǎn)化效率?！扒啡辟|(zhì)量”可以確定為具有例如5%的尿素和95%的H2O的第三溶液比例的還原劑溶液25。上面提及的有效工作條件可以基于存儲(chǔ)在SCR設(shè)備20上的NH3的量、發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間和/或SCR設(shè)備20的溫度。
[0038]控制模塊26可以基于由一個(gè)或多個(gè)傳感器提供的數(shù)據(jù)和/或存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器中的建模數(shù)據(jù)控制發(fā)動(dòng)機(jī)12、再生過(guò)程、還原劑輸送系統(tǒng)24以及還原劑質(zhì)量系統(tǒng)28。例如，控制模塊26根據(jù)還原劑存儲(chǔ)模型基于25控制還原劑注入器32的操作。還原劑存儲(chǔ)模型可以確定一個(gè)或多個(gè)控制參數(shù)(λ )，其指示待注入的還原劑溶液25的量的百分比。例如，設(shè)定為1.0的初始控制參數(shù)(A1)可以指示在注入事件期間百分之百(100%)的設(shè)定量(m)的還原劑溶液25將被注入到排氣16中。
[0039]在各個(gè)實(shí)施例中，控制模塊26可以基于一個(gè)或多個(gè)溫度傳感器確定排氣處理系統(tǒng)10的各個(gè)參數(shù)(ΡρΡ^Ρ^ΡΛ除了Λ P以外，控制模塊26可以確定排氣16的溫度(TeAS)、PF 19的溫度(TPF)、PF 19上加載的煙灰量、SCR設(shè)備20的溫度(Tsra)以及SCR設(shè)備20上加載的NH3的量。一個(gè)或多個(gè)傳感器可以向控制模塊26輸出指示相應(yīng)參數(shù)的信號(hào)。例如，第一溫度傳感器38可以設(shè)置為與排氣16流體連通以生成指示TeAS的信號(hào)，并且第二溫度傳感器39可以聯(lián)接到SCR設(shè)備20以確定TSCK。
[0040]控制模塊26還確定NOxR化效率?？梢詼y(cè)量NO x轉(zhuǎn)化效率來(lái)確定測(cè)量NOx轉(zhuǎn)化效率和/或可以利用存儲(chǔ)在控制模塊26的存儲(chǔ)器中的模型來(lái)預(yù)測(cè)。測(cè)量NOx轉(zhuǎn)化效率例如可以基于由第一 NOx傳感器即上游NO x傳感器40確定的NOx水平與由第二 NO x傳感器即下游NOx傳感器42確定的NO x水平之間的差值。
[0041]建模NOx轉(zhuǎn)化效率可以基于一個(gè)或多個(gè)輸入?yún)?shù)預(yù)測(cè)或確定期望NOx轉(zhuǎn)化效率。輸入?yún)?shù)可以包括一個(gè)或多個(gè)上面描述的參數(shù)”工、^、^、？》?？刂颇K26可以然后使用NOx轉(zhuǎn)化模型來(lái)根據(jù)一個(gè)或多個(gè)參數(shù)輸入值預(yù)測(cè)期望NO x轉(zhuǎn)化效率。
[0042]還原劑質(zhì)量系統(tǒng)28包括還原劑質(zhì)量傳感器34和電子還原劑數(shù)量控制模塊36。還原劑質(zhì)量傳感器34與存儲(chǔ)在還原劑供應(yīng)源30中的還原劑溶液25電氣通信。因而，還原劑質(zhì)量傳感器34確定還原劑溶液25的溶液比例，并且向還原劑數(shù)量控制模塊36輸出指示溶液比例的信號(hào)?；谌芤罕壤?，還原劑質(zhì)量傳感器34可以如上面詳細(xì)描述的那樣確定還原劑溶液25的質(zhì)量。例如，還原劑質(zhì)量傳感器34可以確定還原劑溶液25具有第一溶液比例(例如，32.5%的尿素和67.5%的!120)。基于第一溶液比例，還原劑質(zhì)量傳感器34可以確定還原劑溶液25具有“標(biāo)稱(chēng)質(zhì)量”。然而，如果還原劑質(zhì)量傳感器34確定還原劑溶液25具有第二溶液比例(例如，16.25%的尿素和83.75%的H2O),那么還原劑質(zhì)量傳感器34可以確定還原劑溶液25具有“下降質(zhì)量”。還原劑質(zhì)量傳感器34還可以確定存儲(chǔ)在還原劑供應(yīng)源30中的還原劑溶液25的量的變化。然而可以認(rèn)識(shí)到，可以使用單獨(dú)的傳感器來(lái)檢測(cè)存儲(chǔ)在還原劑供應(yīng)源30中的還原劑溶液25的量。
[0043]還原劑數(shù)量控制模塊36可以將還原劑質(zhì)量傳感器34的操作和輸出合理化。根據(jù)至少一個(gè)示例性實(shí)施例，還原劑數(shù)量控制模塊36可以與控制模塊26電氣通信，以基于測(cè)量NOx轉(zhuǎn)化值和建模NOx轉(zhuǎn)化值來(lái)確定NOxR化差值(Λ Ν0Χ)? Δ NQX值可以計(jì)算為測(cè)量的(即實(shí)際的)NOx轉(zhuǎn)化效率值和建模的(即預(yù)測(cè)的)NO肩化效率之間的差值。
[0044]還原劑數(shù)量控制模塊36還可以在存儲(chǔ)器中存儲(chǔ)查找表(LUT)，其將多個(gè)質(zhì)量參數(shù)與期望Λ胃值和期望Λ ■閾值相互參照。期望Λ Nra值是指示在注入了具有特定溶液比例的還原劑溶液25之后的期望Λ Nra的值。多個(gè)質(zhì)量參數(shù)例如可以包括還原劑溶液比例值。還原劑數(shù)量控制模塊36可以基于感測(cè)的還原劑溶液比例與Λ Nra值之間的比較，將還原劑質(zhì)量傳感器34輸出合理化?？梢允褂眠€原劑質(zhì)量傳感器輸出的合理化來(lái)將還原劑質(zhì)量傳感器34的操作合理化。更具體來(lái)說(shuō)，還原劑數(shù)量控制模塊36可以接收由還原劑質(zhì)量傳感器34感測(cè)的還原劑溶液比例，并且可以確定相應(yīng)的期望Λ NQX值。還原劑質(zhì)量傳感器34可以基于從控制模塊26接收的測(cè)量的和建模的Λ Nra值計(jì)算Λ Nra值，并且然后可以將實(shí)際Δ 值與由LUT指示的期望Λ Ν()Χ值進(jìn)行比較。例如，如果Λ 值小于由LUT指示的相應(yīng)的Λ 閾值，那么還原劑數(shù)量控制模塊36可以確定還原劑質(zhì)量傳感器34輸出是不令人滿(mǎn)意的。在這點(diǎn)上，還原劑數(shù)量控制模塊36可以確定還原劑質(zhì)量傳感器34不正確地檢測(cè)還原劑溶液25的溶液比例(S卩，還原劑溶液25的質(zhì)量)