[發明專利]用于確定排氣流量的系統和方法

有效

• 申請號: 201880089019.4
• 申請日: 2018-02-15
• 公開（公告）號: CN111699306B
• 公開（公告）日: 2022-04-29
• 發明（設計）人: 塔里克·埃爾哈里斯
• 申請（專利權）人: 康明斯排放處理公司
• 主分類號: F01N3/20
• 分類號: F01N3/20;F01N3/08;F01N3/10;F01N3/18;F01N11/00
• 代理公司: 北京安信方達知識產權代理有限公司 11262
• 代理人: 崔麗娟;楊明釗

一種用于確定由發動機產生的廢氣的排氣流量的系統包括第一傳感器，該第一傳感器被配置為測量廢氣中的NOx氣體的量。控制器被通信地聯接到第一傳感器。控制器被配置為接收來自第一傳感器的第一傳感器信號。控制器還被配置為接收對應于發動機的燃料消耗速率的燃料消耗率信號。控制器被配置為由第一傳感器信號確定空氣?燃料比率，并且由燃料消耗率信號確定燃料消耗率。此外，控制器被配置為由空氣?燃料比率和燃料消耗率確定排氣流量。

技術領域

本公開內容總體上涉及用于與內燃(IC)發動機一起使用的后處理系統。

背景

排氣后處理系統用于接收和處理由IC發動機產生的廢氣。通常，廢氣后處理系統包括若干種不同部件中的任一種，以減少廢氣中存在的有害排出排放物的水平。例如，用于柴油動力IC發動機的某些廢氣后處理系統包括選擇性催化還原(SCR)系統，該系統包括催化劑，催化劑被配制為在氨(NH₃)的存在下將NOx(在一些級分中的NO和NO₂)轉化成無害的氮氣(N₂)和水蒸汽(H₂O)。通常，在這樣的后處理系統中，排氣還原劑(例如，諸如尿素的柴油機排氣流體(diesel exhaust fluid))被注入到SCR系統中以提供氨源，并與廢氣混合以部分地還原NOx氣體。廢氣的還原副產物然后被流體地傳遞到包括在SCR系統中的催化劑，以將基本上所有的NOx氣體分解成相對無害的副產物，該無害的副產物從后處理系統中排出。

廢氣的排氣流量是重要的參數，其可以用于確定發動機效率、SCR設計或SCR系統的操作參數，例如待插入到廢氣中的還原劑的量或頻率。排氣流量可以使用各種方法諸如例如發動機速度密度模型來估計。然而，這種方法和其他方法不適合于估計大型發動機中的排氣流量，所述大型發動機例如高馬力(HHP)發動機(例如，具有在19L至65L的范圍內的容積容量)，諸如那些用于船舶應用的發動機，因為需要復雜的調諧或其他調整來獲得相對精度。另一種方法包括使用速度/扭矩預調節表來確定排氣流量。然而，這種方法不能考慮海拔高度的變化、發動機到發動機的變化以及后處理系統中的流量限制，例如由于后處理系統中包括的過濾器或催化劑的堵塞。

概述

本文描述的實施方案總體上涉及用于確定由發動機產生的廢氣的排氣流量的系統和方法，并且具體地，涉及用于由通過NOx傳感器測量的廢氣中的氧氣分數確定空氣-燃料比率(air-fuel ratio)(“AFR”)，并且由發動機的空氣-燃料比率和燃料消耗率(fuelrate)確定排氣流量(exhaust flow rate)的系統和方法。

在第一組實施方案中，用于確定由發動機產生的廢氣的排氣流量的系統包括第一傳感器，該第一傳感器被配置為測量廢氣中的NOx氣體的量。控制器被通信地聯接到第一傳感器。控制器被配置為接收來自第一傳感器的第一傳感器信號。控制器還被配置為接收對應于發動機的燃料消耗速率的燃料消耗率信號(fuel rate signal)。控制器被配置為由第一傳感器信號確定空氣-燃料比率。控制器還被配置為由燃料消耗率信號確定燃料消耗率。控制器被配置為由空氣-燃料比率和燃料消耗率確定排氣流量。

在另一組實施方案中，用于處理由發動機產生的廢氣的后處理系統包括選擇性催化還原系統。第一傳感器被配置為測量流入選擇性催化還原系統的廢氣中的NOx氣體的量。控制器被通信地聯接到第一傳感器。控制器被配置為接收來自第一傳感器的第一傳感器信號。控制器還被配置為接收對應于發動機的燃料消耗速率的燃料消耗率信號。控制器被配置由第一傳感器信號確定空氣-燃料比率。控制器還被配置為由燃料消耗率信號確定燃料消耗率。此外，控制器被配置為由空氣-燃料比率和燃料消耗率確定排氣流量。

在又一組實施方案中，確定由發動機產生的廢氣的排氣流量的方法包括確定廢氣的空氣-燃料比率。確定對應于發動機的燃料消耗速率的燃料消耗率。由空氣-燃料比率和燃料消耗率確定排氣流量。產生指示排氣流量的排氣流量信號。基于所確定的排氣流量來調節被插入到廢氣中的還原劑的量。