[發明專利]用于選擇性催化還原系統泄漏和逃逸測定的預測控制系統

有效

• 申請號: 201810151780.8
• 申請日: 2018-02-14
• 公開（公告）號: CN108571363B
• 公開（公告）日: 2020-08-25
• 發明（設計）人: D·P·奎格利;D·愛德華茲;S·芬克;A·賽特
• 申請（專利權）人: 通用汽車環球科技運作有限責任公司
• 主分類號: F01N11/00
• 分類號: F01N11/00;F01N9/00
• 代理公司: 廣州嘉權專利商標事務所有限公司 44205
• 代理人: 薛建強

公開了SCR預測控制系統，使用所述控制系統的方法以及具有使用預測控制的SCR的機動車輛。一種用于調節SCR系統的操作的方法包括接收指示SCR催化器下游的NOx輸出的傳感器信號以及指示SCR催化器上游的排氣溫度的傳感器信號。該方法確定NOx輸出信號是否已經發生了模型誤差情形，并且響應于這樣的發生，調節加料加注器輸出至少一段校準的指定時間。在指定的時間段期滿后，啟動并命令加料加注器以根據調節的劑量值加注還原劑。在加料加注器加注調節的還原劑劑量值后，該方法基于從出口NOx含量傳感器接收到的信號的響應形狀來確定SCR系統是否處于劑量不足或過量。

背景技術

本公開總體上涉及排放控制和排氣后處理系統。更具體地，本公開的多個方面涉及用于內燃機(ICE)組件的后燃燒排放的后處理氮氧化物(NO_x)還原的控制策略。

目前生產的機動車輛(例如現代汽車)原本裝備有動力傳動系，該動力傳動系用于推動車輛并為車載電子裝置供電。包括并且通常被錯誤分類為車輛傳動系的動力傳動系通常包括原動機，該原動機通過多速電力傳輸向車輛的最終傳動系統(例如后差速器、車軸和車輪)傳遞驅動動力。汽車通常由往復式活塞式內燃機提供動力，因為其易于獲得且成本相對低廉，重量輕且總體效率高。作為一些非限制性實例，這種發動機包括兩沖程和四沖程壓縮點火(CI)柴油機、四沖程火花點火(SI)汽油機、六沖程體系結構和旋轉式發動機。另一方面，混合動力車輛利用諸如電池和燃料電池驅動的電動馬達的替代動力源來推進車輛，使對發動機的動力依賴性最小化，從而提高整體的燃料經濟性。

典型的頂置閥內燃機包括具有一系列缸膛的發動機缸體，每個缸膛具有可在其中往復運動的活塞。與發動機缸體的頂部表面連接的是與活塞和缸膛配合形成可變容積燃燒室的汽缸蓋。這些往復式活塞用于將由將燃燒室內壓縮的燃料與空氣混合物點燃所產生的壓力轉換成旋轉力以驅動曲軸。汽缸蓋制造有進氣口，由進氣歧管提供的空氣通過該進氣口選擇性地引入每個燃燒室。在汽缸蓋內還限定有排氣口，排氣和燃燒副產物通過該排氣口選擇性地從燃燒室排出到排氣歧管。排氣歧管又將用于再循環的排氣收集并組合到進氣歧管中，輸送到渦輪驅動的渦輪增壓器和/或經由排氣系統從ICE排出。

在ICE組件的每個燃燒工作循環期間產生的排氣可以包括顆粒物質和其它已知的燃燒副產物，例如一氧化碳(CO)、碳氫化合物(HC)、揮發性有機化合物(VOC)和氮氧化物(NO_x)。排氣后處理系統操作用于將未燃燒烴和一氧化碳氧化成二氧化碳和水，并且在氣體釋放到大氣前將氮氧化物的混合物還原成氮氣和水。排氣處理可以單獨地或以任何組合方式并入氧化催化器(OC)、NO_x吸收劑/吸附劑、排氣再循環(EGR)、選擇性催化還原(SCR)系統、顆粒物質(PM)過濾器、催化轉化器、和其它排放控制手段。選擇性催化還原是先進的主動排放控制技術，其將例如無水或氨水(NH₃)或汽車級尿素(也稱為柴油機排氣流體(DEF))的計量劑注入排氣流中。該計量劑包括被吸收到SCR催化器表面上并與排氣中的NOx反應的還原劑。然后SCR催化器可將NO_x分解或還原成水蒸氣(H₂O)和氮氣(N₂)。

通常將計量劑注入到SCR催化器上游的氣流中，使得液體還原劑在與通過SCR系統的夾帶NO_x的氣體反應前被吸收到催化器上。當使用的還原劑是氨時，計量劑在被吸收到催化器上之前在SCR系統內熱分解成氨。當SCR系統被適當給以還原劑時，在氣體被釋放到周圍大氣前，還原反應應當消除大部分(如果不是全部)NO_x和氨。如果更多的氨被注入到系統中而不是被催化器吸收，則SCR系統被認為是“過量的”，并且氨可能會從排氣系統無意中排出(通常稱為“氨泄漏(ammonia slip)”)。相反，如果將不足量的氨注入并吸收到催化器上以與所有通過的NO_x反應，則SCR系統被認為是“不足量的”，并且可使未處理的NO_x從排氣系統排出(通常稱為“NO_x逃逸(NO_x breakthrough)”)。

發明內容