響應(yīng)于氨逃逸條件來控制scr后處理系統(tǒng)的技術(shù)的制作方法
【專利摘要】排氣后處理系統(tǒng)包括設(shè)置在內(nèi)燃機(jī)的排氣系統(tǒng)中的選擇性催化還原(SCR)催化劑。還原劑噴射器在所述SCR催化劑上游的位置處與排氣物流耦接?？刂破鹘?jīng)配置以確定NH3逃逸條件和響應(yīng)于NH3逃逸條件來控制排氣后處理系統(tǒng)的操作，從而提高脫硝效率和減少NH3逃逸。
【專利說明】響應(yīng)于氨逃逸條件來控制SCR后處理系統(tǒng)的技術(shù)
[0001 ] 背景
本公開的技術(shù)領(lǐng)域總體上涉及對(duì)內(nèi)燃機(jī)的選擇性催化還原(SCR)后處理系統(tǒng)的控制。
[0002]SCR系統(tǒng)對(duì)于內(nèi)燃機(jī)應(yīng)用，包括對(duì)于機(jī)動(dòng)車應(yīng)用，提出了若干項(xiàng)控制挑戰(zhàn)。SCR系統(tǒng)包括還原催化劑和還原劑，諸如尿素或氨。噴射器在還原催化劑上游的位置處向排氣物流提供還原劑，且還原劑進(jìn)入排氣物流的氣相，如氨。在還原劑的引入與還原劑產(chǎn)物的可得性之間有時(shí)存在延遲，例如噴入的還原劑顆粒可能需要蒸發(fā)至排氣物流中，從尿素水解成氨，和/或充分混入排氣物流中以便總體上可用于還原催化劑。另外，還原劑催化劑可以包括一定的氨存儲(chǔ)容量。存儲(chǔ)容量可能使控制過程復(fù)雜化，例如，通過建立額外的控制目標(biāo)(例如存儲(chǔ)目標(biāo))、通過出乎意料地釋放氨(例如當(dāng)系統(tǒng)條件導(dǎo)致存儲(chǔ)容量下降時(shí))和/或通過將一些噴入的氨吸附在催化劑前部中，借此降低氨在催化劑填充操作期間在催化劑后部的利用率。
[0003]機(jī)動(dòng)車應(yīng)用的瞬變性質(zhì)加劇了當(dāng)前可用的SCR系統(tǒng)所提出的挑戰(zhàn)。發(fā)動(dòng)機(jī)載荷和速度曲線在操作期間以由操作者確定且SCR控制系統(tǒng)一般不會(huì)提前知曉的方式變化。另外，可利用的反饋控制系統(tǒng)受制于若干個(gè)缺點(diǎn)。舉例來說，氨的濃度難以實(shí)時(shí)測定。工業(yè)上合理的NOx傳感器可能受制于與氨的交叉敏感性，其使得對(duì)來自SCR催化劑的排氣出口中所存在的NOx量的測定復(fù)雜化。向控制系統(tǒng)中增加NH3傳感器可以改善控制能力，但增加了系統(tǒng)的成本。
[0004]氨一般是最終排氣排放的不期望的成分，并且從催化劑排放或“逃逸”的氨代表了無效利用的還原劑，這增加了操作成本。還有，在SCR催化劑下游利用氨氧化(AMOX)催化劑的系統(tǒng)中，氨逃逸在某些條件下可能被轉(zhuǎn)化成NOx。因此，在SCR催化劑出口處需要在極低或零氨濃度下操作。然而，與氨具有交叉敏感性的NOx傳感器和采用AMOX催化劑的系統(tǒng)中的NH3逃逸向NOx的轉(zhuǎn)化阻礙了提供可靠地估計(jì)氨逃逸發(fā)生和/或量的能力。這就降低了反饋SCR控制在向排氣系統(tǒng)提供最佳量的氨方面的有效性，并且可能產(chǎn)生SCR和/或還原劑噴射器故障狀態(tài)的偽指示。因而，在響應(yīng)于氨逃逸條件的SCR控制方面需要進(jìn)一步的貢獻(xiàn)。
[0005]概要
一個(gè)實(shí)施方案是一種響應(yīng)于NH3逃逸條件的檢測通過操控SCR催化劑的目標(biāo)脫硝(deNOx)效率來控制SCR后處理系統(tǒng)的獨(dú)特方法。操作SCR后處理系統(tǒng)以通過SCR催化劑來實(shí)現(xiàn)目標(biāo)脫硝效率。當(dāng)在當(dāng)前脫硝效率下檢測NH3逃逸條件時(shí)，修改的脫硝效率目標(biāo)被設(shè)定為相對(duì)于脫硝效率目標(biāo)有所降低，并且是當(dāng)前脫硝效率的函數(shù)。修改的脫硝效率目標(biāo)導(dǎo)致向排氣系統(tǒng)供應(yīng)減少量的還原劑。修改的脫硝效率目標(biāo)隨時(shí)間推移而增加，直至滿足一個(gè)或多個(gè)NH3逃逸修正條件。
[0006]提供本發(fā)明概要以引入對(duì)以下說明性實(shí)施方案中進(jìn)一步描述的概念的選擇。本發(fā)明概要不意圖確定要求保護(hù)的主題的關(guān)鍵或基本特征，也不意圖用于輔助限制要求保護(hù)的主題的范圍。其他實(shí)施方案、形式、目標(biāo)、特征、優(yōu)點(diǎn)、方面和效益將從以下描述和附圖中變得明顯。
[0007]附圖簡述圖1是包括SCR催化劑以減少由內(nèi)燃機(jī)產(chǎn)生的排氣流中的NOx排放的系統(tǒng)的示意圖。
[0008]圖2是用于響應(yīng)于NH3逃逸條件來控制SCR后處理系統(tǒng)的程序的圖解說明。
[0009]圖3是用于響應(yīng)于NH3逃逸條件來控制SCR后處理系統(tǒng)的程序的流程圖。
[0010]圖4是控制器裝置的一個(gè)實(shí)施方案的示意圖，該控制器裝置可操作以響應(yīng)于圖1的系統(tǒng)的NH3逃逸條件來控制SCR后處理系統(tǒng)。
[0011]說明性實(shí)施方案的描述
出于促進(jìn)對(duì)本發(fā)明的原理的理解的目的，現(xiàn)在將參考在附圖中說明的實(shí)施方案并且將使用專用語言對(duì)其進(jìn)行描述。然而應(yīng)理解，不意圖本發(fā)明的范圍因此受限制，本文中涵蓋所說明的實(shí)施方案中的任何變更和進(jìn)一步修改，以及如其中所說明的本發(fā)明原理的任何進(jìn)一步應(yīng)用，正如本發(fā)明相關(guān)領(lǐng)域的技術(shù)人員在正常情況下將能想到的那樣。
[0012 ]參考圖1，內(nèi)燃機(jī)系統(tǒng)1包括由內(nèi)燃機(jī)14的操作產(chǎn)生的排氣流12，該排氣流12包含一定量的NOx。發(fā)動(dòng)機(jī)14包括多個(gè)汽缸(未示出)，其接收來自燃料源(未示出)的燃料。預(yù)期任何汽缸數(shù)目和任何汽缸排布，諸如成列或V形排布。燃料在汽缸中燃燒產(chǎn)生了排氣流12，其中一部分可以經(jīng)由排氣再循環(huán)(EGR)系統(tǒng)再循環(huán)至進(jìn)氣系統(tǒng)(未示出)。還預(yù)期無EGR系統(tǒng)的實(shí)施方案。
[0013]系統(tǒng)10包括第一NOx傳感器16以提供指示SCR催化劑24上游的發(fā)動(dòng)機(jī)排出NOx量的測量值的輸出。發(fā)動(dòng)機(jī)排出NOx量可以替代地通過響應(yīng)于發(fā)動(dòng)機(jī)和排氣操作參數(shù)的模型或位于系統(tǒng)10中的不同位置處的一個(gè)或多個(gè)傳感器來實(shí)際測定。如本文中所用，NOx傳感器16是指實(shí)際物理NOx傳感器或虛擬NOx傳感器，或兩者。
[0014]系統(tǒng)10包括上游后處理組件18，它可以是氧化催化劑、微粒過濾器或兩者。在某些實(shí)施方案中，系統(tǒng)10不包括任何氧化催化劑和/或微粒過濾器。系統(tǒng)10還包括與還原劑源22流體耦接的還原劑噴射器20。還原劑噴射器20向排氣流12中噴入還原劑，諸如尿素、NH3或其他NH3產(chǎn)生成分。系統(tǒng)10包括處在還原劑噴射器20的下游、用以接收與排氣流一起的所噴入的還原劑的SCR催化劑24和處在SCR催化劑24下游的第二 NOx傳感器30。在一個(gè)實(shí)施方案中，Ν0χ傳感器30是對(duì)氨具有交叉敏感性的物理NOx傳感器。在另一個(gè)實(shí)施方案中，Ν0χ傳感器30是虛擬NOx傳感器、對(duì)氨無交叉敏感性的NOx傳感器、氨傳感器、虛擬氨傳感器或其任何組合。
[0015]系統(tǒng)10可以包括為了將在至少一些操作條件期間來自SCR催化劑24的逃逸NH3中的至少一部分氧化而提供的任選的NH3氧化(AMOX)催化劑26 JMOX催化劑26可以作為離散催化元件存在于來自SCR催化劑24的相同或不同的殼體中，并且可以作為SCR催化劑24的一部分(具體為后部)上的活化涂層(washcoat)包括在內(nèi)。SCR催化劑24可以包括一個(gè)或多個(gè)位于相同或不同的殼體中的催化劑元件。額外的SCR催化劑元件可能存在且與本文中的SCR催化劑24—起示意性地包括在內(nèi)。另外，某些實(shí)施方案預(yù)期鑒于本文中所公開的系統(tǒng)和技術(shù)，AMOX催化劑26可以從系統(tǒng)1中完全去除，從而減緩或消除NH3逃逸。NOx傳感器30可以位于SCR催化劑24的出口處，當(dāng)提供AMOX催化劑時(shí)位于SCR催化劑24的出口與AMOX催化劑26的入口之間，或當(dāng)提供AMOX催化劑時(shí)位于AMOX催化劑26的出口處。
[0016]系統(tǒng)10進(jìn)一步包括控制器28。控制器28可以形成處理子系統(tǒng)的一部分，并且可以包括軟件和/或硬件中的功能元件。控制器28可以是單個(gè)裝置或多于一個(gè)分布式裝置?？刂破?8可以具有經(jīng)結(jié)構(gòu)化以便在功能上執(zhí)行本文中所描述的任何方法或程序的任何操作的模塊。在所說明的實(shí)施方案中，控制器28直接或間接地與還原劑噴射器連接以便向排氣流動(dòng)路徑中提供還原劑噴射量?？刂破?8還與NOx傳感器16、30連接，以便接收傳感器輸出信號(hào)或在虛擬傳感器的情況下接收指示NOx量和/或排氣流中存在NOx和/或NH3的一個(gè)或多個(gè)信號(hào)的輸出。
[0017]其中控制器28可以經(jīng)配置以執(zhí)行控制算法的示例性方法包括提供SCR催化劑，SCR催化劑經(jīng)設(shè)置在由內(nèi)燃機(jī)14產(chǎn)生的排氣流中，且還原劑噴射器20在SCR催化劑24上游的位置處與排氣流可操作地耦接。該方法包括提供作為虛擬傳感器或在SCR催化劑24上游的位置處與排氣流耦接的第一 NOx傳感器16和在SCR催化劑24下游與排氣流耦接的第二 NOx傳感器30。
[0018]該方法可以進(jìn)一步包括建立脫硝效率目標(biāo)、確定SCR催化劑24的當(dāng)前脫硝效率、確定其中在當(dāng)前脫硝效率下發(fā)生氨逃逸經(jīng)過SCR催化劑24的NH3逃逸條件、響應(yīng)于NH3逃逸條件將暫時(shí)脫硝效率目標(biāo)確定為當(dāng)前脫硝效率的函數(shù)、響應(yīng)于暫時(shí)脫硝效率目標(biāo)來確定噴入排氣流中的NH3量，和響應(yīng)于NH3量而噴入還原劑直至滿足脫硝效率調(diào)節(jié)條件。
[0019]參考圖2，示出了NH3逃逸修正算法100的一個(gè)實(shí)施方案的圖解表示。該圖解表示包括沿其水平軸的命令NH3量和沿其垂直軸的脫硝效率反饋量。示出了脫硝效率曲線110，其代表了在不同的命令NH3量下的脫硝效率。在一個(gè)實(shí)施方案中，命令NH3量是包括由控制器28命令的NH3量的氨與NOx之比(ANR)。在前饋控制中，確定實(shí)現(xiàn)目標(biāo)脫硝效率102的命令NH3量。使用例如來自NOx傳感器16、30的NOx量的反饋控制則確定當(dāng)前脫硝效率與目標(biāo)脫硝效率的偏差，并且調(diào)節(jié)前饋NH3量以便在隨時(shí)間推移出現(xiàn)的不同的發(fā)動(dòng)機(jī)排出NOx量的水平下實(shí)現(xiàn)目標(biāo)脫硝效率102。
[0020]然而，在某些操作條件下，通過根據(jù)由于例如NH3逃逸條件和/或由所提供的AMOX催化劑產(chǎn)生的NOx所致的NOx效率反饋的反饋控制不能實(shí)現(xiàn)脫硝效率目標(biāo)102。當(dāng)不能實(shí)現(xiàn)目標(biāo)脫硝量102時(shí)，必須增加或減少命令NH3量以實(shí)現(xiàn)目標(biāo)脫硝效率102。因?yàn)槊撓跣史答伌_定受到NOx傳感器30的交叉敏感性和任何AMOX催化劑產(chǎn)生NOx的影響，所以脫硝效率反饋控制不能可靠地用于確定NH3逃逸條件下的命令NH3量。
[0021]控制器28經(jīng)配置以確定SCR催化劑24的目標(biāo)脫硝效率102，而且還經(jīng)配置以確定SCR催化劑24的當(dāng)前脫硝效率104。目標(biāo)脫硝效率102通過控制器28響應(yīng)于指示發(fā)動(dòng)機(jī)14和后處理系統(tǒng)的一個(gè)或多個(gè)操作條件的一個(gè)或多個(gè)輸出信號(hào)來確定。目標(biāo)脫硝效率102可以是靜態(tài)的量，或響應(yīng)于操作條件而變化。預(yù)期用于確定當(dāng)前脫硝效率104的任何合適的技術(shù)。舉例來說，
當(dāng)前tIscr = (CN0x,ij\-CN0x,itH)/CN0x,ij\等式 I
其中CNQx,是如第一NOx傳感器16的實(shí)際或虛擬輸出所測量的SCR催化劑24入口上游的NOx量，且CNQx,$細(xì)是如第二 NOx傳感器30的輸出所測量的SCR催化劑24下游的NOx量。另外，當(dāng)前nscR是如第一 NOx傳感器16和第二 NOx傳感器30的輸出所確定的SCR催化劑24在去除NOx方面的脫硝效率。舉例來說，在等式I中，如果SCR催化劑去除70%的發(fā)動(dòng)機(jī)排出NOx，則當(dāng)前
rIscR 是 0.7。
[0022]由NOx傳感器30在NH3逃逸條件下指示的NOx量過度代表了出口處來自SCR催化劑24的實(shí)際NOx量，這是由于例如NOx傳感器30對(duì)NH3的交叉敏感性和/或當(dāng)提供AMOX催化劑時(shí)NH3被AMOX催化劑26轉(zhuǎn)化成NOx。因此，控制器28無法從脫硝效率曲線110確定提供當(dāng)前脫硝效率104的命令NH3量是應(yīng)該增加還是減少以實(shí)現(xiàn)目標(biāo)脫硝效率102。
[0023]算法100包括響應(yīng)于相對(duì)于目標(biāo)脫硝效率102偏離超過一個(gè)閾值量和/或偏離一個(gè)時(shí)間的閾值量的當(dāng)前脫硝效率104來確定暫時(shí)目標(biāo)脫硝效率106。閾值偏差可以響應(yīng)于發(fā)動(dòng)機(jī)操作條件而確立為預(yù)定靜態(tài)量或可變量。因?yàn)楫?dāng)前脫硝效率104小于目標(biāo)脫硝效率102，所以暫時(shí)目標(biāo)脫硝效率106可以被確立為當(dāng)前脫硝效率104的函數(shù)。選擇小于目標(biāo)脫硝效率102的命令NH3量的相應(yīng)暫時(shí)命令NH3量，使得從噴射器20提供至排氣流的NH3量減少。另外，暫停響應(yīng)于當(dāng)前脫硝效率和目標(biāo)脫硝效率對(duì)命令NH3量進(jìn)行的反饋控制。
[0024]然后如調(diào)節(jié)曲線108所指示，暫時(shí)目標(biāo)脫硝效率106隨時(shí)間推移向目標(biāo)脫硝效率量102增加。暫時(shí)目標(biāo)脫硝效率106的增加可以以任何合適的方式遞增地發(fā)生，直至滿足一個(gè)或多個(gè)脫硝效率調(diào)節(jié)條件。脫硝效率調(diào)節(jié)條件可以包括例如檢測到NH3逃逸不再發(fā)生、暫時(shí)目標(biāo)脫硝效率106增至靜態(tài)或動(dòng)態(tài)閾值量以上、暫時(shí)目標(biāo)脫硝效率106達(dá)到目標(biāo)脫硝效率102、時(shí)間限制到期、或這些條件中的兩個(gè)或更多個(gè)的組合。
[0025]本文中所描述的某些操作包括用于闡釋一個(gè)或多個(gè)參數(shù)的操作。如本文中所用，闡釋包括通過本領(lǐng)域中已知的任何方法接收值，其包括至少接收來自數(shù)據(jù)鏈路或網(wǎng)絡(luò)通信的值、接收指示值的電子信號(hào)(例如電壓、頻率、電流或PWM信號(hào))、接收指示值的軟件參數(shù)、從計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)上的存儲(chǔ)位置讀取值、通過本領(lǐng)域中已知的任何手段接收作為運(yùn)行時(shí)間參數(shù)的值和/或通過接收由其可以計(jì)算所闡釋的參數(shù)的值和/或通過引用被闡釋為參數(shù)值的缺省值。
[0026]參考圖3，示例性程序200包括提供設(shè)置在內(nèi)燃機(jī)14的排氣系統(tǒng)中的SCR催化劑24和在SCR催化劑24上游的位置處與排氣系統(tǒng)可操作地耦接的還原劑噴射器20。程序200進(jìn)一步包括提供處在SCR催化劑14上游的第一 NOx傳感器16和在SCR催化劑24下游的位置處與排氣系統(tǒng)耦接的第二 NOx傳感器30。程序200包括用于操作內(nèi)燃機(jī)14來產(chǎn)生排氣流的操作202。
[0027]在操作內(nèi)燃機(jī)14期間，程序200包括用于確定SCR催化劑24在從排氣流12中去除NOx方面的目標(biāo)脫硝效率的操作204。程序200進(jìn)一步包括用于通過向還原劑噴射器20提供還原劑噴射命令由此向排氣流12中噴入還原劑的操作206，還原劑噴射器20響應(yīng)于目標(biāo)脫硝效率向SCR催化劑24上游的排氣流提供命令NH3量。
[0028]操作208確定SCR催化劑24的當(dāng)前脫硝效率。當(dāng)前脫硝效率可以用于例如提供對(duì)命令NH3量的反饋控制，以實(shí)現(xiàn)目標(biāo)脫硝效率。程序200進(jìn)一步包括用于確定是否存在NH3逃逸條件的條件210 AH3逃逸條件可以通過任何合適的技術(shù)和/或裝置來確定，包括使用SCR催化劑24下游的NH3傳感器和/或和控制器28中編程的NH3逃逸檢測算法。在本公開的一個(gè)實(shí)施方案中，在NH3逃逸檢測中不需要或不涉及SCR催化劑下游的NH3傳感器，且NH3逃逸條件由NOx傳感器16、30中的一個(gè)或多個(gè)的輸出來確定。非限制性實(shí)例NH3逃逸條件檢測技術(shù)公開于2013年12月18日提交的臨時(shí)申請(qǐng)序列號(hào)61/917，490中，該文獻(xiàn)出于所有目的以引用的方式并入本文中。
[0029]如果條件210為否定的，則程序200在操作212下繼續(xù)進(jìn)行以調(diào)節(jié)ANR，從而提供能實(shí)現(xiàn)目標(biāo)脫硝效率的命令NH3量。操作212可以包括響應(yīng)于當(dāng)前脫硝效率與目標(biāo)脫硝效率的偏差而提供反饋控制，和響應(yīng)于偏差以及發(fā)動(dòng)機(jī)14和后處理系統(tǒng)的一個(gè)或多個(gè)其他操作條件來確定ANR。然后程序200在操作204下繼續(xù)進(jìn)行，同時(shí)操作內(nèi)燃機(jī)。
[0030]如果條件210為肯定的，則程序200在操作214下繼續(xù)進(jìn)行以將目標(biāo)脫硝效率重設(shè)為暫時(shí)目標(biāo)脫硝效率，后者是當(dāng)前脫硝效率的函數(shù)。在一個(gè)實(shí)施方案中，暫時(shí)目標(biāo)脫硝效率被設(shè)至當(dāng)前脫硝效率。然后響應(yīng)于暫時(shí)目標(biāo)脫硝效率來調(diào)節(jié)命令NH3量，同時(shí)暫停對(duì)NH3量的反饋控制。程序200在操作216下繼續(xù)進(jìn)行，以隨時(shí)間推移增加暫時(shí)目標(biāo)脫硝效率，直至滿足一個(gè)或多個(gè)脫硝效率調(diào)節(jié)條件。脫硝效率調(diào)節(jié)條件可以包括例如檢測到NH3逃逸不再發(fā)生、暫時(shí)目標(biāo)脫硝效率106增至靜態(tài)或動(dòng)態(tài)閾值量以上、暫時(shí)目標(biāo)脫硝效率達(dá)到目標(biāo)脫硝效率、時(shí)間限制到期、或這些條件中的兩個(gè)或更多個(gè)的組合。
[0031]實(shí)例系統(tǒng)包括具有控制器28的處理子系統(tǒng)，該控制器經(jīng)結(jié)構(gòu)化以便在功能上執(zhí)行某些操作，從而控制SCR后處理系統(tǒng)。在某些實(shí)施方案中，控制器28包括一個(gè)或多個(gè)經(jīng)結(jié)構(gòu)化以便在功能上執(zhí)行控制器28的操作的模塊。本文中包括諸多模塊的描述強(qiáng)調(diào)了控制器的諸多方面的結(jié)構(gòu)獨(dú)立性，并且說明了控制器的操作和責(zé)任的一個(gè)分組。執(zhí)行類似總體操作的其他分組被理解為在本申請(qǐng)的范圍內(nèi)。諸多模塊可以在硬件中和/或經(jīng)由計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)來實(shí)施，并且諸多模塊可以被分配在不同的硬件組件上。
[0032]控制器28可以是系統(tǒng)300的一部分，該系統(tǒng)包括SCR部分以及分別在SCR部分的上游和下游位置處可操作地或?qū)嶋H上與內(nèi)燃機(jī)排氣流耦接的第一 NOx傳感器16和第二 NOx傳感器30 ο SCR部分包括該系統(tǒng)中的SCR催化劑量的任何級(jí)分，包括全部SCR催化劑量。NOx傳感器提供指示NOx測量值的輸出，這可以是NOx傳感器的輸出值、排氣物流中的NOx的測量值和/SNOx的表觀測量值，例如與由于對(duì)NOx傳感器處的排氣物流中的氨的交叉敏感性和其存在所致的任何表觀NOx組合。
[0033]控制器28包括脫硝效率目標(biāo)模塊302，該模塊經(jīng)配置以響應(yīng)于例如系統(tǒng)條件306來確定目標(biāo)脫硝效率304。目標(biāo)脫硝效率302可以是靜態(tài)值或響應(yīng)于系統(tǒng)條件306而變化的動(dòng)態(tài)值。系統(tǒng)條件306可以包括例如發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速、排氣系統(tǒng)的一個(gè)或多個(gè)組件的溫度、SCR催化劑24的氨存儲(chǔ)容量、排氣流速或在確定目標(biāo)脫硝效率時(shí)可能考慮的任何其他條件。
[0034]控制器28還包括脫硝效率反饋模塊308，其響應(yīng)于例如第一NOx傳感器測量值312和第二 NOx傳感器測量值314來確定當(dāng)前脫硝效率310?？刂破?8進(jìn)一步包括脫硝效率跟蹤模塊316，其接收目標(biāo)脫硝效率304和當(dāng)前脫硝效率310以確定命令NH3量，諸如ANR量318，從而經(jīng)由ANR量318的閉環(huán)或開環(huán)控制來實(shí)現(xiàn)目標(biāo)脫硝效率304。脫硝效率跟蹤模塊316可以進(jìn)一步確定還原劑噴射器命令320，其向排氣流提供命令NH3量以用于脫硝效率控制，從而實(shí)現(xiàn)目標(biāo)脫硝效率304。
[0035]控制器28進(jìn)一步包括NH3逃逸檢測模塊322，其接收系統(tǒng)條件306且確定SCR催化劑24的出口處、AMOX催化劑26的入口處、排氣管處的NH3逃逸條件324和/或由AMOX催化劑26產(chǎn)生的NOx。響應(yīng)于NH3逃逸條件326，NH3逃逸檢測模塊322或NH3修正模塊328兩者之一暫停通過脫硝效率跟蹤模塊316來實(shí)現(xiàn)脫硝效率目標(biāo)的反饋控制。
[0036]響應(yīng)于NH3逃逸條件，NH3修正模塊328確定暫時(shí)目標(biāo)脫硝效率330(作為當(dāng)前脫硝效率310的函數(shù))和用于NH3逃逸修正的還原劑噴射命令332的輸出。還原劑噴射命令332提供對(duì)應(yīng)于暫時(shí)脫硝效率目標(biāo)330的命令NH3量。NH3修正模塊328進(jìn)一步確定暫時(shí)目標(biāo)脫硝效率調(diào)節(jié)334，其使得暫時(shí)目標(biāo)脫硝效率330以逐步、遞增、連續(xù)、線性或函數(shù)方式向目標(biāo)脫硝效率304增加。在NH3修正模塊328的操作期間，監(jiān)測脫硝效率調(diào)節(jié)條件336。當(dāng)滿足一個(gè)或多個(gè)脫硝效率調(diào)節(jié)條件336時(shí)，脫硝效率跟蹤模塊316恢復(fù)對(duì)如以上所討論的確定還原劑噴射量的控制。還如以上所討論，脫硝效率調(diào)節(jié)條件336可以包括暫時(shí)目標(biāo)脫硝效率方面增加的靜態(tài)或動(dòng)態(tài)閾值量、暫時(shí)目標(biāo)脫硝效率達(dá)到目標(biāo)脫硝效率、時(shí)間限制到期或指示對(duì)暫時(shí)脫硝效率的調(diào)節(jié)應(yīng)該結(jié)束的其他條件中的任何一個(gè)或多個(gè)。
[0037]系統(tǒng)進(jìn)一步包括通過控制器28來響應(yīng)還原劑噴射命令320、332輸出的還原劑噴射器20。對(duì)還原劑噴射命令的還原劑噴射器響應(yīng)可以是本領(lǐng)域中所理解的任何類型的響應(yīng)。還原劑噴射器對(duì)還原劑噴射器命令320、332的實(shí)例性和非限制性響應(yīng)包括將還原劑噴射量的目標(biāo)設(shè)為噴射量、向噴入還原劑噴射量發(fā)展(例如通過前饋和/或反饋控制器)和/或向接收其他競爭性或限制性噴射值(例如氨逃逸限制、SCR催化劑存儲(chǔ)限制、當(dāng)前轉(zhuǎn)化效率限制等)的控制器中提供還原劑噴射量。
[0038]根據(jù)一個(gè)方面，一種方法包括操作內(nèi)燃機(jī)以產(chǎn)生排氣流到排氣系統(tǒng)中，該排氣系統(tǒng)包括經(jīng)設(shè)置在排氣流中的選擇性催化還原(SCR)催化劑。該排氣系統(tǒng)包括在SCR催化劑上游的位置處與該排氣系統(tǒng)耦接的還原劑噴射器、處在SCR催化劑上游的第一 NOx傳感器和在SCR催化劑下游的位置處與排氣系統(tǒng)耦接的第二 NOx傳感器。該方法進(jìn)一步包括確定SCR催化劑的目標(biāo)脫硝效率;響應(yīng)于目標(biāo)脫硝效率向排氣流中噴入一定量的還原劑;將SCR催化劑在從排氣流中去除NOx方面的當(dāng)前脫硝效率確定為來自第一 NOx傳感器的第一輸出和來自第二NOx傳感器的第二輸出的函數(shù)，其中當(dāng)前脫硝效率小于目標(biāo)脫硝效率;檢測NH3逃逸條件；響應(yīng)于檢測NH3逃逸條件，將SCR催化劑的暫時(shí)目標(biāo)脫硝效率確定為當(dāng)前脫硝效率的函數(shù);和響應(yīng)于暫時(shí)目標(biāo)脫硝效率而噴入一定量的還原劑，直至滿足至少一個(gè)脫硝效率調(diào)節(jié)條件。
[0039]在一個(gè)實(shí)施方案中，還原劑的量由SCR催化劑上游能實(shí)現(xiàn)暫時(shí)目標(biāo)脫硝效率的氨與NOx之比確定。在另一個(gè)實(shí)施方案中，SCR催化劑的當(dāng)前脫硝效率由當(dāng)前nsCR = (Cm,MA-CNOx,$細(xì))/Cnqx,獻(xiàn)確定;其中當(dāng)前Hscr是SCR催化劑的當(dāng)前脫硝效率，Cnqx,獻(xiàn)是由第一NOx傳感器指示的NOx測量值，且CNQx,輸出是由第二 NOx傳感器指示的NOx測量值。在另一個(gè)實(shí)施方案中，檢測NH3逃逸條件包括確定SCR催化劑下游的排氣流中的NH3存在。在另一個(gè)實(shí)施方案中，排氣系統(tǒng)包括處在SCR催化劑下游的氨氧化催化劑，且檢測NH3逃逸條件包括測定由AMOX催化劑產(chǎn)生的NOx。
[0040]在另一個(gè)實(shí)施方案中，該方法包括將暫時(shí)目標(biāo)脫硝效率向目標(biāo)脫硝效率調(diào)節(jié)，直至滿足至少一個(gè)脫硝效率調(diào)節(jié)條件。在這一實(shí)施方案的細(xì)化方案中，至少一個(gè)脫硝效率調(diào)節(jié)包括以下中的至少一個(gè):NH3逃逸條件不再存在；自檢測NH3逃逸條件以來經(jīng)過一個(gè)時(shí)間段;暫時(shí)目標(biāo)脫硝效率的閾值增加;和暫時(shí)目標(biāo)脫硝效率與目標(biāo)脫硝效率相同。
[0041 ]在另一個(gè)實(shí)施方案中，確定SCR催化劑的暫時(shí)目標(biāo)脫硝效率包括設(shè)定暫時(shí)目標(biāo)脫硝效率等于當(dāng)前脫硝效率。在又一個(gè)實(shí)施方案中，第一NOx傳感器是虛擬NOx傳感器。
[0042]在另一個(gè)方面，公開了一種系統(tǒng)，其包括可操作以產(chǎn)生排氣流到排氣系統(tǒng)中的內(nèi)燃機(jī)。該排氣系統(tǒng)包括經(jīng)設(shè)置在排氣流中的SCR催化劑、在SCR催化劑上游的位置處與排氣流可操作地耦接的還原劑噴射器、處在SCR催化劑上游的第一 NOx傳感器和在SCR催化劑下游的位置處與排氣系統(tǒng)耦接的第二 NOx傳感器。系統(tǒng)還包括與第一 NOx傳感器、第二 NOx傳感器和內(nèi)燃機(jī)連接的控制器。該控制器經(jīng)配置以響應(yīng)于該系統(tǒng)的一個(gè)或多個(gè)操作條件以及來自第一 NOx傳感器的第一輸出和第二 NOx傳感器的第二輸出的當(dāng)前脫硝效率以及至少部分響應(yīng)于當(dāng)前脫硝效率與目標(biāo)脫硝效率的偏差而提供反饋控制的NH3量的還原劑噴射器命令來確定目標(biāo)脫硝效率。響應(yīng)于對(duì)NH3逃逸條件的檢測，控制器進(jìn)一步經(jīng)配置以將暫時(shí)目標(biāo)脫硝效率確定為當(dāng)前脫硝效率和響應(yīng)于暫時(shí)目標(biāo)脫硝效率而提供減少的NH3量的修改的還原劑噴射命令的函數(shù)。
[0043]在一個(gè)實(shí)施方案中，控制器經(jīng)配置以將反饋控制的NH3量和減少的NH3量確定為SCR催化劑上游的氨與NOx之比的函數(shù)。在另一個(gè)實(shí)施方案中，控制器經(jīng)配置以響應(yīng)于SCR催化劑下游的排氣流中的NH3存在來檢測NH3逃逸條件。在又一個(gè)實(shí)施方案中，SCR催化劑的暫時(shí)目標(biāo)脫硝效率被設(shè)定為當(dāng)前脫硝效率。
[0044]在另一個(gè)實(shí)施方案中，該系統(tǒng)包括處在SCR催化劑上游的氧化催化劑和微粒過濾器以及處在SCR催化劑下游的氨氧化催化劑中的至少一種。在另一個(gè)實(shí)施方案中，控制器經(jīng)配置以響應(yīng)于對(duì)NH3逃逸條件的檢測而暫停經(jīng)由還原劑噴射器命令來提供反饋控制的NH3量，直至滿足脫硝效率調(diào)節(jié)條件。在這一實(shí)施方案的細(xì)化方案中，脫硝效率調(diào)節(jié)條件包括以下中的至少一個(gè):NH3逃逸條件不再存在；自檢測NH3逃逸條件以來經(jīng)過一個(gè)時(shí)間段;暫時(shí)目標(biāo)脫硝效率的閾值增加;和暫時(shí)目標(biāo)脫硝效率與目標(biāo)脫硝效率相同。
[0045]根據(jù)另一個(gè)方面，一種裝置包括與排氣系統(tǒng)中的SCR催化劑上游的第一NOx傳感器和SCR催化劑下游的第二NOx傳感器連接的控制器。排氣系統(tǒng)接收由內(nèi)燃機(jī)的操作產(chǎn)生的排氣流?？刂破靼撓跣誓繕?biāo)模塊，該模塊經(jīng)配置以確定目標(biāo)脫硝效率，從而噴入用于實(shí)現(xiàn)目標(biāo)脫硝效率的NH3量?？刂破鬟€包括經(jīng)配置以響應(yīng)于來自第一 NOx傳感器和第二 NOx傳感器的NOx量來確定當(dāng)前脫硝效率的脫硝效率反饋模塊和經(jīng)配置以檢測NH3逃逸條件的NH3逃逸檢測模塊。響應(yīng)于NH3逃逸條件，控制器暫停噴入用于實(shí)現(xiàn)目標(biāo)脫硝效率的NH3量。控制器進(jìn)一步包括經(jīng)配置以響應(yīng)于NH3逃逸條件來確定暫時(shí)目標(biāo)脫硝效率從而噴入減少的NH3量的NH3修正模塊，其中暫時(shí)目標(biāo)脫硝效率是當(dāng)前脫硝效率的函數(shù)。
[0046]在一個(gè)實(shí)施方案中，NH3修正模塊經(jīng)配置以響應(yīng)于暫時(shí)目標(biāo)脫硝效率來確定還原劑噴射器命令，還原劑噴射器命令提供比響應(yīng)于目標(biāo)脫硝效率而提供的NH3量少的減少的NH3量。在另一個(gè)實(shí)施方案中，控制器包括脫硝效率跟蹤模塊，該模塊經(jīng)配置以響應(yīng)于當(dāng)前脫硝效率與目標(biāo)脫硝效率的偏差來確定還原劑噴射器命令。在又一個(gè)實(shí)施方案中，控制器經(jīng)配置以暫停噴入用于實(shí)現(xiàn)目標(biāo)脫硝效率的NH3量，直至滿足脫硝效率調(diào)節(jié)條件。脫硝效率調(diào)節(jié)條件包括以下中的至少一個(gè):NH3逃逸條件不再存在；自檢測NH3逃逸條件以來經(jīng)過一個(gè)時(shí)間段;暫時(shí)目標(biāo)脫硝效率的閾值增加;和暫時(shí)目標(biāo)脫硝效率與目標(biāo)脫硝效率相同。
[0047]盡管附圖和前文的描述中已經(jīng)詳細(xì)地說明和描述了本發(fā)明，但其應(yīng)被視為在本質(zhì)上是說明性的而非限制性的，應(yīng)理解，已經(jīng)示出和描述了僅僅某些示例性實(shí)施方案。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)了解，在實(shí)例實(shí)施方案中，許多修改在實(shí)質(zhì)上不脫離本發(fā)明的情況下都是可能的。相應(yīng)地，所有此類修改都意圖包括在如以下權(quán)利要求書所限定的本公開內(nèi)容的范圍內(nèi)。
[0048]在閱讀權(quán)利要求時(shí)，意圖當(dāng)使用諸如“一個(gè)”、“一種”、“至少一個(gè)”或“至少一部分”之類的詞語時(shí)，不意圖限制權(quán)利要求僅為一項(xiàng)，除非在權(quán)利要求中明確聲明與此相反。當(dāng)使用措辭“至少一部分”和/或“一部分”時(shí)，該項(xiàng)可以包括一部分和/或整個(gè)項(xiàng)，除非明確聲明與此相反。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種方法，其包括: 操作內(nèi)燃機(jī)以產(chǎn)生排氣流到排氣系統(tǒng)中，所述排氣系統(tǒng)包括經(jīng)設(shè)置在所述排氣流中的選擇性催化還原(SCR)催化劑，所述排氣系統(tǒng)包括: 還原劑噴射器，其在所述SCR催化劑上游的位置處與所述排氣系統(tǒng)耦接； 第一 NOx傳感器，其處在所述SCR催化劑的上游； 第二 NOx傳感器，其處在所述SCR催化劑的下游； 確定所述SCR催化劑的目標(biāo)脫硝效率； 響應(yīng)于所述目標(biāo)脫硝效率向所述排氣流中噴入一定量的還原劑； 將所述SCR催化劑在從所述排氣流中去除NOx方面的當(dāng)前脫硝效率確定為來自所述第一 NOx傳感器的第一輸出和來自所述第二 NOx傳感器的第二輸出的函數(shù)，其中所述當(dāng)前脫硝效率小于所述目標(biāo)脫硝效率； 檢測NH3逃逸條件； 響應(yīng)于檢測所述NH3逃逸條件，確定所述SCR催化劑的暫時(shí)目標(biāo)脫硝效率;和響應(yīng)于所述暫時(shí)目標(biāo)脫硝效率而噴入一定量的所述還原劑，直至滿足至少一個(gè)脫硝效率調(diào)節(jié)條件。2.權(quán)利要求1所述的方法，其中所述還原劑的量由所述SCR催化劑上游的能實(shí)現(xiàn)所述暫時(shí)目標(biāo)脫硝效率的氨與NOx之比確定。3.權(quán)利要求1所述的方法，其中所述SCR催化劑的當(dāng)前脫硝效率通過如下確定:當(dāng)前tIscr = (Ονοχ,$|\- Cncix,$細(xì))/Cncix, 其中當(dāng)前nSCR是所述SCR催化劑的當(dāng)前脫硝效率，是由所述第一 NOx傳感器所指示的NOx測量值，且Cnc^細(xì)是由所述第二 NOx傳感器所指示的NOx測量值。4.權(quán)利要求1所述的方法，其中檢測所述NH3逃逸條件包括確定所述SCR催化劑下游的排氣流中的NH3存在。5.權(quán)利要求1所述的方法，其中所述排氣系統(tǒng)包括處在所述SCR催化劑下游的氨氧化催化劑，且檢測所述NH3逃逸條件包括測定由AMOX催化劑產(chǎn)生的NOx。6.權(quán)利要求1所述的方法，其中所述暫時(shí)目標(biāo)脫硝效率被確定為所述當(dāng)前脫硝效率的函數(shù)，且進(jìn)一步包括將所述暫時(shí)目標(biāo)脫硝效率向所述目標(biāo)脫硝效率調(diào)節(jié)，直至滿足至少一個(gè)脫硝效率調(diào)節(jié)條件。7.權(quán)利要求6所述的方法，其中所述至少一個(gè)脫硝效率調(diào)節(jié)包括以下中的至少一個(gè): 所述NH3逃逸條件不再存在； 自檢測所述NH3逃逸條件以來經(jīng)過一個(gè)時(shí)間段； 所述暫時(shí)目標(biāo)脫硝效率的閾值增加;和 所述暫時(shí)目標(biāo)脫硝效率與所述目標(biāo)脫硝效率相同。8.權(quán)利要求1所述的方法，其中確定所述SCR催化劑的暫時(shí)目標(biāo)脫硝效率包括設(shè)定所述暫時(shí)目標(biāo)脫硝效率等于所述當(dāng)前脫硝效率。9.權(quán)利要求1所述的方法，其中所述第一NOx傳感器是虛擬NOx傳感器。10.—種系統(tǒng)，其包括: 內(nèi)燃機(jī)，其可操作以產(chǎn)生排氣流到排氣系統(tǒng)中，所述排氣系統(tǒng)包括: 經(jīng)設(shè)置在所述排氣流中的選擇性催化還原(SCR)催化劑； 還原劑噴射器，其在所述SCR催化劑上游的位置處與所述排氣流可操作地耦接； 第一 NOx傳感器，其處在所述SCR催化劑的上游； 第二 NOx傳感器，其處在所述SCR催化劑的下游； 控制器，其與所述第一 NOx傳感器、所述第二 NOx傳感器和所述內(nèi)燃機(jī)連接，所述控制器經(jīng)配置以確定: 響應(yīng)于所述系統(tǒng)的一個(gè)或多個(gè)操作條件的目標(biāo)脫硝效率以及來自所述第一 NOx傳感器的第一輸出和所述第二 NOx傳感器的第二輸出的當(dāng)前脫硝效率； 還原劑噴射器命令，其至少部分響應(yīng)于所述當(dāng)前脫硝效率與所述目標(biāo)脫硝效率的偏差而提供反饋控制的NH3量； 響應(yīng)于對(duì)NH3逃逸條件的檢測，所述控制器經(jīng)進(jìn)一步配置以確定: 暫時(shí)目標(biāo)脫硝效率;和 修改的還原劑噴射命令，其用來響應(yīng)于所述暫時(shí)目標(biāo)脫硝效率而提供減少的NH3量。11.權(quán)利要求10所述的系統(tǒng)，其中所述控制器經(jīng)配置以將所述反饋控制的NH3量和所述減少的NH3量確定為所述SCR催化劑上游的氨與NOx之比的函數(shù)。12.權(quán)利要求10所述的系統(tǒng)，其中所述控制器經(jīng)配置以響應(yīng)于所述SCR催化劑下游的排氣流中的NH3存在來檢測所述NH3逃逸條件。13.權(quán)利要求10所述的系統(tǒng)，其中所述SCR催化劑的暫時(shí)目標(biāo)脫硝效率被設(shè)定為所述當(dāng)前脫硝效率。14.權(quán)利要求10所述的系統(tǒng)，其進(jìn)一步包括處在所述SCR催化劑上游的氧化催化劑和微粒過濾器以及處在所述SCR催化劑下游的氨氧化催化劑中的至少一種。15.權(quán)利要求10所述的系統(tǒng)，其中所述控制器經(jīng)配置以響應(yīng)于對(duì)NH3逃逸條件的檢測而暫停經(jīng)由所述還原劑噴射器命令來提供所述反饋控制的NH3量，直至滿足脫硝效率調(diào)節(jié)條件。16.權(quán)利要求15所述的系統(tǒng)，其中所述脫硝效率調(diào)節(jié)條件包括以下中的至少一個(gè): 所述NH3逃逸條件不再存在； 自檢測所述NH3逃逸條件以來經(jīng)過一個(gè)時(shí)間段； 所述暫時(shí)目標(biāo)脫硝效率的閾值增加;和 所述暫時(shí)目標(biāo)脫硝效率與所述目標(biāo)脫硝效率相同。17.權(quán)利要求10所述的系統(tǒng)，其中所述第一NOx傳感器是物理成分氣體傳感器和虛擬氣體成分傳感器中的一種，且所述第二 NOx傳感器是物理成分氣體傳感器或虛擬氣體成分傳感器中的一種。18.—種裝置，其包括: 控制器，其與排氣系統(tǒng)中處在選擇性催化還原(SCR)催化劑上游的第一 NOx傳感器和處在所述SCR催化劑下游的第二 NOx傳感器連接，其中所述排氣系統(tǒng)接收由內(nèi)燃機(jī)的操作產(chǎn)生的排氣流，所述控制器包括: 脫硝效率目標(biāo)模塊，其經(jīng)配置以確定目標(biāo)脫硝效率，從而噴入用于實(shí)現(xiàn)目標(biāo)脫硝效率的NH3量； 脫硝效率反饋模塊，其經(jīng)配置以響應(yīng)于來自所述第一 NOx傳感器和所述第二 NOx傳感器的NOx量來確定當(dāng)前脫硝效率； NH3逃逸檢測模塊，其經(jīng)配置以檢測NH3逃逸條件； 響應(yīng)于所述NH3逃逸條件，所述控制器暫停噴入用于實(shí)現(xiàn)目標(biāo)脫硝效率的NH3量;且 進(jìn)一步包括NH3修正模塊，其經(jīng)配置以響應(yīng)于所述NH3逃逸條件而確定暫時(shí)目標(biāo)脫硝效率，從而噴入減少的NH3量。19.權(quán)利要求18所述的裝置，其中所述NH3修正模塊經(jīng)配置以將所述暫時(shí)目標(biāo)脫硝效率確定為所述當(dāng)前脫硝效率和響應(yīng)于所述暫時(shí)目標(biāo)脫硝效率的還原劑噴射器命令的函數(shù)，所述還原劑噴射器命令提供比響應(yīng)于所述目標(biāo)脫硝效率而提供的NH3量少的減少的NH3量。20.權(quán)利要求18所述的裝置，其進(jìn)一步包括脫硝效率跟蹤模塊，所述脫硝效率跟蹤模塊經(jīng)配置以響應(yīng)于所述當(dāng)前脫硝效率與所述目標(biāo)脫硝效率的偏差來確定還原劑噴射器命令。21.權(quán)利要求18所述的裝置，其中所述控制器經(jīng)配置以暫停噴入用于實(shí)現(xiàn)目標(biāo)脫硝效率的NH3量，直至滿足脫硝效率調(diào)節(jié)條件，所述脫硝效率調(diào)節(jié)條件包括以下中的至少一個(gè):所述NH3逃逸條件不再存在；自檢測所述NH3逃逸條件以來經(jīng)過一個(gè)時(shí)間段;所述暫時(shí)目標(biāo)脫硝效率的閾值增加;和所述暫時(shí)目標(biāo)脫硝效率與所述目標(biāo)脫硝效率相同。22.權(quán)利要求18所述的裝置，其中所述第一NOx傳感器是物理成分氣體傳感器和虛擬氣體成分傳感器中的一種，且所述第二 NOx傳感器是物理成分氣體傳感器或虛擬氣體成分傳感器中的一種。
【文檔編號(hào)】F01N3/00GK105899771SQ201480073557
【公開日】2016年8月24日
【申請(qǐng)日】2014年1月20日
【發(fā)明人】M.哈斯
【申請(qǐng)人】卡明斯公司