氣體還原劑注入控制系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明大體涉及減少來自燃燒過程的污染物排放，且更具體而言，涉及氣體還原劑注入系統(tǒng)，該氣體還原劑注入系統(tǒng)用于由貧燃發(fā)動機(jī)產(chǎn)生的氮氧化物(NOx)或氨(NH3)排放物的排氣后處理。
【背景技術(shù)】
[0002]貧燃發(fā)動機(jī),例如被柴油動力和天然氣動力車輛、設(shè)備和發(fā)電機(jī)使用的那些與富燃發(fā)動機(jī)相比在高空氣燃料比下燃燒。本來，貧燃發(fā)動機(jī)使用更少的燃料，但是產(chǎn)生與相似尺寸的富燃發(fā)動機(jī)等量的動力。然而，貧燃發(fā)動機(jī)通常由于與稀的燃料混合物(即，與燃料一起引入的過量空氣)相關(guān)的慢噴燃速率而具有增加的NOx和NH3排放物。后處理選項典型地用于減少來自貧燃發(fā)動機(jī)排氣的NOx和NH3排放物。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]在本發(fā)明的一方面中，提供了一種系統(tǒng)。在本發(fā)明的該方面中，系統(tǒng)包括發(fā)動機(jī)。選擇性催化還原(SCR)催化劑與從發(fā)動機(jī)產(chǎn)生的排氣流流體連通。氧化催化劑(OC)在SCR催化劑的上游并且與排氣流流體連通。在SCR催化劑上游和OC下游的氣體還原劑注入器與排氣流流體連通。第一氣體傳感器在OC的上游，且第二氣體傳感器在SCR催化劑的下游?？刂破鞑僮鞯剡B接至第一氣體傳感器、第二氣體傳感器和氣體還原劑注入器。控制器接收表示由第一氣體傳感器和第二氣體傳感器在排氣流中檢測到的氣體濃度的信號，根據(jù)由第一氣體傳感器和第二氣體傳感器檢測到的氣體濃度來評估排氣流中的一氧化氮(NO)和二氧化氮(NO2)的濃度，并基于NO和NO2估值來確定待由氣體還原劑注入器注入排氣流中的氣體還原劑的流速。
[0004]在本發(fā)明的另一方面中，提供用于從發(fā)動機(jī)產(chǎn)生的排氣的排氣后處理的尿素注入控制系統(tǒng)。在本發(fā)明的該方面中，系統(tǒng)包括與排氣流體連通的選擇性催化還原(SCR)催化齊U。氧化催化劑(OC)在SCR催化劑的上游，與排氣流體連通。在SCR催化劑上游并在OC下游的尿素溶液注入器將尿素注入排氣中。OC上游的第一氣體傳感器檢測排氣中的氣體濃度。SCR催化劑下游的第二氣體傳感器檢測排氣中的氣體濃度。與排氣流流體連通的多個傳感器檢測發(fā)動機(jī)外的操作狀態(tài)?？刂破鞑僮鞯剡B接至第一氣體傳感器、第二氣體傳感器、該多個傳感器和尿素溶液注入器?？刂破鞲鶕?jù)由第一氣體傳感器和第二氣體傳感器檢測到的氣體濃度和由該多個傳感器檢測到的操作狀態(tài)來評估排氣中的一氧化氮(NO)和二氧化氮(NO2)的濃度?？刂破骰贜O和NO2估值和檢測的操作狀態(tài)來確定由尿素溶液注入器注入排氣中的尿素的流速。
[0005]技術(shù)方案1:一種系統(tǒng)，包括:發(fā)動機(jī):選擇性催化還原(SCR)催化劑，其與從發(fā)動機(jī)產(chǎn)生的排氣流流體連通；氧化催化劑(OC)，其在SCR催化劑的上游并與排氣流流體連通；氣體還原劑注入器，其在SCR催化劑的上游并在OC的下游，并與排氣流流體連通；第一氣體傳感器，其在OC的上游；第二氣體傳感器，其在SCR催化劑的下游；控制器，其操作地連接至第一氣體傳感器、第二氣體傳感器和氣體還原劑注入器，其中，控制器接收代表由第一氣體傳感器和第二氣體傳感器在排氣流中檢測到的氣體濃度的信號，根據(jù)由第一氣體傳感器和第二氣體傳感器檢測到的氣體濃度來評估排氣流中的一氧化氮(NO)和二氧化氮(NO2)的濃度，并且基于NO和NO2估值來確定待由氣體還原劑注入器注入排氣流中的氣體還原劑的流速。
[0006]技術(shù)方案2:根據(jù)技術(shù)方案I的系統(tǒng)，其特征在于，第一氣體傳感器和第二氣體傳感器包括氮氧化物(NOx)傳感器、氨傳感器、和它們的組合中的一種。
[0007]技術(shù)方案3:根據(jù)技術(shù)方案I的系統(tǒng)，其特征在于，控制器包括OC模型和SCR催化劑模型。
[0008]技術(shù)方案4:根據(jù)技術(shù)方案3的系統(tǒng)，其特征在于，控制器構(gòu)造成獲得表示在發(fā)動機(jī)的排氣流中產(chǎn)生的排放物濃度的排放物模型。
[0009]技術(shù)方案5:根據(jù)技術(shù)方案4的系統(tǒng),其特征在于，還包括多個傳感器，多個傳感器與排氣流流體連通，各自檢測發(fā)動機(jī)外的操作狀態(tài)。
[0010]技術(shù)方案6:根據(jù)技術(shù)方案5的系統(tǒng),其特征在于,多個傳感器包括流速傳感器、溫度傳感器和壓力傳感器。
[0011]技術(shù)方案7:根據(jù)技術(shù)方案5的系統(tǒng),其特征在于,控制器根據(jù)由第一氣體傳感器和第二氣體傳感器檢測到的氣體濃度和由多個傳感器檢測的發(fā)動機(jī)外的操作狀態(tài)來評估NO和NO2濃度。
[0012]技術(shù)方案8:根據(jù)技術(shù)方案I的系統(tǒng)，其特征在于，控制器還構(gòu)造成根據(jù)由第一氣體傳感器和第二氣體傳感器檢測的氣體濃度來評估排氣流中的氨(NH3)的濃度。
[0013]技術(shù)方案9:根據(jù)技術(shù)方案I的系統(tǒng)，其特征在于，氣體還原劑注入器是尿素溶液注入器。
[0014]技術(shù)方案10:根據(jù)技術(shù)方案I的系統(tǒng)，其特征在于，發(fā)動機(jī)包括貧燃發(fā)動機(jī)。
[0015]技術(shù)方案11: 一種用于從發(fā)動機(jī)產(chǎn)生的排氣的排氣后處理的尿素注入控制系統(tǒng)，包括:選擇性催化還原(SCR)催化劑，其與排氣流體連通；氧化催化劑(OC)，其在SCR催化劑的上游，與排氣流體連通；尿素溶液注入器，其在SCR催化劑的上游和OC的下游，將尿素注入排氣中；0C上游的第一氣體傳感器，其檢測排氣中的氣體濃度；SCR催化劑下游的第二氣體傳感器，其檢測排氣中的氣體濃度；與排氣流流體連通的多個傳感器，其檢測發(fā)動機(jī)外的操作狀態(tài)；和控制器，其操作地連接至第一氣體傳感器、第二氣體傳感器、多個傳感器和尿素溶液注入器，其中，控制器根據(jù)由第一氣體傳感器和第二氣體傳感器檢測到的氣體濃度和由多個傳感器檢測到的操作狀態(tài)來評估排氣中的一氧化氮(NO)和二氧化氮(NO2)的濃度，控制器基于NO和NO2估值和檢測到的操作狀態(tài)來確定待通過尿素溶液注入器注入排氣中的尿素的流速。
[0016]技術(shù)方案12:根據(jù)技術(shù)方案11的系統(tǒng)，其特征在于，第一氣體傳感器和第二氣體傳感器包括氮氧化物(NOx)傳感器、氨傳感器、和它們的組合中的一種。
[0017]技術(shù)方案13:根據(jù)技術(shù)方案11的系統(tǒng)，其特征在于，控制器包括評估器，評估器具有OC模型和SCR催化劑模型。
[0018]技術(shù)方案14:根據(jù)技術(shù)方案13的系統(tǒng)，其特征在于，評估器構(gòu)造成獲得排放物模型，排放物模型表示在發(fā)動機(jī)的排氣中產(chǎn)生的排放物濃度。
[0019]技術(shù)方案15:根據(jù)技術(shù)方案13的系統(tǒng)，其特征在于，評估器是線性觀察器和非線性觀察器中的一種。
[0020]技術(shù)方案16:根據(jù)技術(shù)方案13的系統(tǒng)，其特征在于，控制器包括控制算法，控制算法從評估器接收NO和NO2濃度估值并且確定待由尿素溶液注入器注入排氣中的尿素的流速。
[0021]技術(shù)方案17:根據(jù)技術(shù)方案11的系統(tǒng)，其特征在于，多個傳感器包括檢測排氣的流速的流速傳感器、檢測排氣的溫度的溫度傳感器和檢測排氣的壓力的壓力傳感器。
[0022]技術(shù)方案18:根據(jù)技術(shù)方案17的系統(tǒng),其特征在于,控制器根據(jù)由第一氣體傳感器和第二氣體傳感器檢測到的氣體濃度、排氣的流速、排氣的溫度和排氣的壓力來評估NO和NO2濃度。
[0023]技術(shù)方案19:根據(jù)技術(shù)方案11的系統(tǒng)，其特征在于，控制器還構(gòu)造成根據(jù)由第一氣體傳感器和第二氣體傳感器檢測到的氣體濃度來評估排氣流中的氨(NH3)的濃度。
[0024]技術(shù)方案20:根據(jù)技術(shù)方案19的系統(tǒng)，其特征在于，控制器包括控制算法，控制算法接收NH3濃度估值并且確定待由尿素溶液注入器注入排氣中的尿素的流速。
【附圖說明】
[0025]圖1是根據(jù)本發(fā)明的實施例的發(fā)動機(jī)的排氣后處理的氣體還原劑注入控制系統(tǒng)的示意框圖；并且
圖2是描述根據(jù)本發(fā)明的實施例的在圖1中繪出的系統(tǒng)的操作的流程圖。
【具體實施方式】
[0026]本發(fā)明的各種實施例涉及評估從發(fā)動機(jī)(例如貧燃發(fā)動機(jī))產(chǎn)生的排氣中的一氧化氮(NO)、二氧化氮(NO2)和氨(NH3)，以便在排氣上進(jìn)行后處理，使得氮氧化物(NOx)和NH3排放物減少。在一個實施例中，將從發(fā)動機(jī)產(chǎn)生的排氣流應(yīng)用至氧化催化劑(OC)和選擇性催化還原(SCR)催化劑。氣體還原劑注入器將氣體還原劑注入OC與SCR催化劑之間的排氣流中。定位在OC上游和SCR催化劑下游的氣體傳感器獲得排氣流中的氣體濃度的測量結(jié)果。控制器(其包含具有OC和SCR催化劑的模型的估算器)接收氣體濃度測量結(jié)果以及發(fā)動機(jī)外的其他操作狀態(tài)。在一個實施例中，估算器可基于氣體濃度測量結(jié)果和操作狀態(tài)來估算排氣流中NO和NO2的濃度。由于當(dāng)前不存在能夠測量NO和NO2的傳感器，故通過估算器進(jìn)行的排氣流中的這些濃度的估算等同于這些氣體的虛擬傳感(virtual sensing)。在控制器內(nèi)的控制算法可然后使用估算的NO和NO2濃度來確定待注入排氣流中的氣體還原劑的流速。