專利名稱：控制將還原劑注入廢氣饋送流的方法和設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明 一般地屬于用于內(nèi)燃機(jī)的排氣后處理系統(tǒng)，和將還原劑注 入內(nèi)燃機(jī)的排氣后處理系統(tǒng)的上游的方法和設(shè)備。
背景技術(shù)：
內(nèi)燃機(jī)的制造廠商開發(fā)發(fā)動(dòng)機(jī)控制策略以滿足消費(fèi)者需求并且滿 足對(duì)于排放和燃料經(jīng)濟(jì)性的不同的規(guī)定。
一 個(gè)這樣的發(fā)動(dòng)機(jī)控制策略包括以稀化學(xué)當(dāng)量(stoichiometry )的空氣/燃料比率操作發(fā)動(dòng)機(jī)以 改進(jìn)燃料經(jīng)濟(jì)性和減少溫室氣體排放。使用壓縮點(diǎn)火(柴油機(jī))和稀 燃的火花點(diǎn)火發(fā)動(dòng)機(jī)，這樣的操作是可能的。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)以稀(過量氧 量)空氣/燃料比率操作時(shí)，結(jié)果的燃燒溫度更低，導(dǎo)致降低的發(fā)動(dòng) 機(jī)排出的N0x排放；然而，由于缺乏在稀排氣條件下移除N0x的有效 的方法，稀操作的發(fā)動(dòng)機(jī)的商業(yè)應(yīng)用受限制。從而，從柴油機(jī)和稀燃 的汽油排氣有效地減少氮氧化物(N0x = N0 + N02)對(duì)于滿足未來的排 放標(biāo)準(zhǔn)并且改進(jìn)車輛燃料經(jīng)濟(jì)性是重要的。從包含過量氧量的排氣饋送流減少N0x排放是對(duì)于車輛制造廠商 的挑戰(zhàn)。作為示例，估計(jì)服從美國的Bin5規(guī)定可能需要基于當(dāng)前預(yù) 期的發(fā)動(dòng)機(jī)排出的N0x水平在FTP (聯(lián)邦測(cè)試程序)周期上能夠達(dá)到 70%~90%的N0x轉(zhuǎn)化效率的后處理系統(tǒng)。對(duì)于實(shí)際應(yīng)用，必須在前 面提到的FTP周期期間發(fā)生的低溫度操作范圍(例如，200 ~ 350攝氏 度)和在高速測(cè)試周期(例如，US06聯(lián)邦測(cè)試程序)期間發(fā)生的更高 的溫度操作范圍(例如，450 ~ 550攝氏度)獲得轉(zhuǎn)化效率。已經(jīng)為車輛應(yīng)用提出了數(shù)種可能的后處理系統(tǒng)。 一種方法包括使 用包括在尿素SCR催化劑的上游注入例如尿素的N0x還原劑以將N0x 還原為^的后處理系統(tǒng)。使用尿素作為還原劑需要尿素分配基礎(chǔ)設(shè)施 和用于此次級(jí)流體的車輛上的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，并且由于尿素溶液的相對(duì)高 的凝固點(diǎn)(-12攝氏度)，可能在冷的天氣氣候中具有潛在的問題。N0x 存儲(chǔ)催化劑通常需要大的催化劑體積、大量的鉑系金屬和低硫燃料用 于有效的存儲(chǔ)操作。這樣的系統(tǒng)需要定期的催化劑再生，包括燃料注
入以產(chǎn)生高廢氣溫度和還原劑注入以再生催化劑的存儲(chǔ)材料。需要在寬范圍的操作條件將碳?xì)浠衔镞€原劑引入廢氣饋送流的 用于車輛和其它內(nèi)燃^/L應(yīng)用的有效的"i殳備和方法。發(fā)明內(nèi)容根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，提供了控制在催化反應(yīng)器裝置的上游將還 原劑注入適合在稀空氣/燃料比率區(qū)操作的內(nèi)燃機(jī)的廢氣饋送流的方 法和設(shè)備?？刂颇K操作地連接到還原劑計(jì)量裝置，并且適合實(shí)現(xiàn)進(jìn) 入廢氣饋送流的還原劑的流量。方法包括基于廢氣饋送流和催化反應(yīng) 器裝置的參數(shù)確定優(yōu)選的定量給料比率，并且調(diào)節(jié)優(yōu)選的定量給料比 率。確定優(yōu)選的還原劑饋送速率，并且選擇地以優(yōu)選的還原劑饋送速 率分配還原劑。本領(lǐng)域中的普通技術(shù)人員將通過閱讀和理解接下來對(duì)實(shí)施例的詳 細(xì)描述明白本發(fā)明的這些和其它方面。


本發(fā)明可以采取某些零件和零件的設(shè)置的物理形式，詳細(xì)描述并 且在形成本發(fā)明的部分的附圖中示出這些零件和零件的設(shè)置的實(shí)施例，并且其中圖1為根據(jù)本發(fā)明的動(dòng)力系統(tǒng)的示意圖；并且 圖2和3為根據(jù)本發(fā)明的邏輯流程圖。
具體實(shí)施方式
現(xiàn)在參考附圖，其中，繪圖僅是為了說明本發(fā)明的目的而不是限 制本發(fā)明的目的，圖1示出了內(nèi)燃機(jī)、排氣后處理系統(tǒng)、和根據(jù)本發(fā) 明的實(shí)施例構(gòu)造的控制系統(tǒng)的示意圖。示例性的發(fā)動(dòng)機(jī)和控制系統(tǒng)包括傳統(tǒng)的四沖程內(nèi)燃機(jī)10和電子 發(fā)動(dòng)機(jī)控制模塊('ECM， ) 5。示例性的發(fā)動(dòng)機(jī)包括具有主要稀化學(xué)當(dāng) 量的操作方式的已知的壓縮點(diǎn)火發(fā)動(dòng)機(jī)。替代地，發(fā)動(dòng)機(jī)10可以包 括使用稀化學(xué)當(dāng)量操作的許多發(fā)動(dòng)機(jī)控制策略中的任何 一 個(gè)的發(fā)動(dòng) 機(jī)，例如，均質(zhì)加載的壓縮點(diǎn)火發(fā)動(dòng)機(jī)，和稀燃的火花點(diǎn)火發(fā)動(dòng)機(jī)。 發(fā)動(dòng)機(jī)10包括接附到曲軸的多個(gè)往復(fù)的活塞，曲軸可操作地接附到 車輛傳動(dòng)系統(tǒng)以將牽引扭距輸送到車輛傳動(dòng)系統(tǒng)。發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)生包括規(guī)定的組成元素的廢氣饋送流，通常包括碳?xì)浠衔?'HC，)、 一氧化 碳('C0，)、氮氧化物('N0x，)、和微粒物質(zhì)('PM，)和其它物質(zhì)。在 排氣后處理系統(tǒng)中通過諸如氧化和還原的過程將規(guī)定的組成元素部分 地或完全地轉(zhuǎn)化為無害的氣體。排氣后處理系統(tǒng)包括作用為將廢氣饋送流的組成元素轉(zhuǎn)化為無害 的氣體的集成的系統(tǒng)。排氣集合管將發(fā)動(dòng)機(jī)廢氣攜帶并且引導(dǎo)到排氣 后處理系統(tǒng)。示例性的后處理系統(tǒng)包括包含氧化催化劑('D0C， ) 14、 碳?xì)浠衔镞x擇性的催化劑還原('SCR')催化劑20、和包含與催化 的柴油機(jī)微粒過濾器('CDPF，)結(jié)合的第二氧化催化劑('D0C，)的 最終的催化劑24的催化反應(yīng)器裝置。催化反應(yīng)器裝置中的每個(gè)包括 利用具有用于處理廢氣饋送流的組成元素的不同的能力的技術(shù)的裝 置，包括氧化、還原、還原劑定量給料、和微粒過濾。裝置優(yōu)選地使 用已知的管和連接器串聯(lián)流體地連接。參考圖1描述的特定的催化反局。 、 ''、 、SCR裝置20包括在存在碳?xì)浠衔镞€原劑的情況下操作以選擇地 將排氣內(nèi)的N0x氣體的大部分還原為惰性的氮?dú)獾拇呋磻?yīng)器裝置。 為了示例性的目的， 一種SCR裝置20使用銀氧化鋁("AgAl")作為 催化材料，并且包括支撐在氧化鋁修補(bǔ)基面涂層(washcoat)上的預(yù) 先選擇的重量百分比的Ag20。催化材料的示例性的范圍為2到4 wt. %AgAl,支撐在400室每平方英寸堇青石單塊底層上的修補(bǔ)基面涂層 負(fù)載在2到3克每立方英寸范圍內(nèi)。替代地，SCR裝置20可以利用數(shù) 種已知的催化材料和具有負(fù)載范圍并且支撐在底層裝置上的修補(bǔ)基面 涂層中的一種。應(yīng)該理解，催化劑的細(xì)節(jié)打算僅是示例性的，以論證 這里描述的系統(tǒng)和控制策略。后處理系統(tǒng)包括優(yōu)選地信號(hào)地連接到ECM5的感測(cè)裝置和系統(tǒng)。 感測(cè)裝置優(yōu)選地包括N0x傳感器12、溫度傳感器26、和第二廢氣感 測(cè)裝置22。 N0x傳感器12操作以監(jiān)測(cè)排出發(fā)動(dòng)機(jī)(沒有示出)的廢 氣，或替代地能夠放置在DOC裝置14的下游。溫度傳感器26操作以 在SCR裝置20的上游監(jiān)測(cè)排出DOC裝置14的廢氣的溫度，或者替代 地，傳感器能夠放置在SCR裝置20的底座上，在任一情況中確定SCR
裝置20的操作溫度('TEXH，)。廢氣感測(cè)裝置22包括示出為操作以監(jiān) 測(cè)SCR催化劑20后面的廢氣的組成元素的第二傳感器，第二傳感器 的輸出可用于控制和診斷。N0x傳感器12優(yōu)選地包括操作以產(chǎn)生能夠 與廢氣饋送流內(nèi)的NOx濃度的通常以百萬分率('ppm，)測(cè)量的參數(shù) 值相關(guān)的電信號(hào)并且還操作以產(chǎn)生能夠與廢氣饋送流的空氣/燃料比 率的參數(shù)值相關(guān)的第二電信號(hào)的傳感器，能夠通過其確定廢氣氧含量 ('02，)。替代地，NOx傳感器12可以包括虛擬的NOx感測(cè)裝置，包 括操作以基于發(fā)動(dòng)機(jī)操作條件確定NOx和02的參數(shù)值的駐留在控制模 塊內(nèi)的算法。廢氣感測(cè)裝置22能夠包括操作以產(chǎn)生能夠與SCR裝置20 后面的廢氣饋送流內(nèi)的NOx濃度的參數(shù)值相關(guān)的電信號(hào)的NOx傳感 器。替代地，廢氣感測(cè)裝置22能夠包括操作以產(chǎn)生能夠與催化裝置20 后面的廢氣饋送流內(nèi)的HC濃度的參數(shù)值相關(guān)的電信號(hào)的碳?xì)浠衔?傳感器，用于這里描述的反饋控制方案。替代地，廢氣感測(cè)裝置22 能夠包括操作以產(chǎn)生能夠與催化反應(yīng)器裝置20后面的廢氣饋送流內(nèi) 的02濃度的參數(shù)值相關(guān)的電信號(hào)的氧傳感器(02)，用于這里描述的 反饋控制方案。根據(jù)需要可以在SCR裝置20上游的后處理系統(tǒng)內(nèi)使 用其它傳感器18。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，傳感器18能夠包括能 夠用于與傳感器22結(jié)合診斷和反饋控制的氧傳感器。控制系統(tǒng)優(yōu)選地包括包含ECM5的分布式控制模塊體系結(jié)構(gòu)。控 制系統(tǒng)優(yōu)選地包括適合提供對(duì)包括這里描述的動(dòng)力系統(tǒng)的不同的車輛 系統(tǒng)的協(xié)同控制的多個(gè)控制模塊。控制系統(tǒng)可操作以監(jiān)測(cè)來自感測(cè)裝 置(例如，傳感器12、 18、 22、 26)的輸入、綜合有關(guān)的信息、并且 執(zhí)行算法以控制不同的執(zhí)行器(例如，16、 32)以實(shí)現(xiàn)控制目標(biāo)，包 括諸如燃料經(jīng)濟(jì)性、排放、性能、驅(qū)動(dòng)性能、和對(duì)硬件的保護(hù)的參數(shù)。 分布式控制模塊體系結(jié)構(gòu)包括ECM5，和使用者接口 ( 'UI， ) 13,其可 操作地連接到多個(gè)其它裝置，車輛操作者通常通過其控制或指導(dǎo)車輛 和動(dòng)力系的操作。車輛操作者通過其將輸入提供到UI13的示例性的 裝置包括加速器踏板、剎車踏板、傳動(dòng)齒輪選擇器、和車輛速度巡航 控制。前面提到的控制器和裝置中的每個(gè)經(jīng)由通常示出為項(xiàng)目6的高 速局域網(wǎng)('LAN')總線與其它控制器、裝置、傳感器、和執(zhí)行器通 信。LAN總線6允許在不同的處理器、控制模塊、和裝置之間結(jié)構(gòu)化 地通信控制參數(shù)和命令。利用的特定的通信協(xié)議是專用的。LAN總線
和適合的協(xié)議提供前面提到的控制器和提供諸如防鎖剎車、牽引控 制、和車輛穩(wěn)定性的功能性的其它控制器之間的穩(wěn)健的信息傳遞和多控制器接口。 ECM5包括經(jīng)由數(shù)據(jù)總線信號(hào)地電連接到易失和非易失存 儲(chǔ)器裝置的中央處理器。如圖所示，ECM5可操作地接附到感測(cè)裝置和 其它輸出裝置以正在進(jìn)行地監(jiān)測(cè)和控制發(fā)動(dòng)機(jī)10和排氣系統(tǒng)的操作。 輸出裝置優(yōu)選地包括適當(dāng)?shù)乜刂坪筒僮靼l(fā)動(dòng)機(jī)必需的子系統(tǒng)，包括例 如，進(jìn)氣系統(tǒng)、燃料注入系統(tǒng)、廢氣再循環(huán)系統(tǒng)、和蒸發(fā)控制系統(tǒng)。 發(fā)動(dòng)機(jī)感測(cè)裝置包括可操作以監(jiān)測(cè)發(fā)動(dòng)機(jī)操作和外部條件并且通常經(jīng) 由配線信號(hào)地接附到ECM5的裝置。存儲(chǔ)在非易失存儲(chǔ)器裝置內(nèi)的算 法通過中央處理器執(zhí)行并且可操作以監(jiān)測(cè)來自感測(cè)裝置的輸入并且執(zhí) 行發(fā)動(dòng)機(jī)控制和診斷程序以使用預(yù)置校準(zhǔn)信息控制發(fā)動(dòng)機(jī)和排氣后處 理裝置的操作。算法通常在預(yù)置周期期間執(zhí)行，每個(gè)周期每個(gè)控制算 法執(zhí)行至少一次。在發(fā)動(dòng)機(jī)操作期間，周期通常每個(gè)3.125、 6.25、 12.5、 25和100毫秒執(zhí)行。替代地，控制算法可以響應(yīng)事件的發(fā)生執(zhí) 行。周期性的事件，例如，發(fā)動(dòng)機(jī)加燃料的計(jì)算，可以每個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)周 期執(zhí)行。診斷算法可以每個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)接通周期執(zhí)行一次。診斷算法可以 具有更進(jìn)一步的限制，包括在執(zhí)行之前需要實(shí)現(xiàn)特定的使能標(biāo)準(zhǔn)。本 領(lǐng)域中的普通技術(shù)人員能夠通常地理解使用ECM5控制和診斷內(nèi)燃機(jī)10 的不同的方面的操作。再次參考圖1，示出了在催化裝置中的一個(gè)的上游將碳?xì)浠衔?還原劑注入示例性的內(nèi)燃機(jī)的廢氣饋送流的i殳備。這樣的注入優(yōu)選地 在內(nèi)燃機(jī)5的稀操作期間或者在其它適當(dāng)?shù)牟僮鳁l件下發(fā)生。分配碳 氬化合物還原劑的示例性的還原劑注入裝置16包括適合將還原劑注 入廢氣饋送流并且流體地連接到接收來自發(fā)動(dòng)機(jī)的燃料線路的加壓的 燃料的可控制的壓力調(diào)節(jié)裝置32的燃料注入器。ECM5操作地連接到 還原劑注入裝置16和可控制的壓力調(diào)節(jié)裝置32，并且在可控制的流 量范圍控制進(jìn)入廢氣饋送流的還原劑的流量。碳?xì)浠衔镞€原劑優(yōu)選 地包括碳?xì)寤衔锶剂?。排氣系統(tǒng)包括感測(cè)裝置，例如，傳感器12、 18、 22、和26，操作以監(jiān)測(cè)廢氣饋送流的參數(shù)，ECM5能夠從這些參 數(shù)確定廢氣溫度、流速和排放的參數(shù)。如在這里參考圖2和3描述的， 還原劑注入裝置16和可控制的壓力調(diào)節(jié)器裝置32每個(gè)操作地連接到 ECM5, ECM5通過控制調(diào)節(jié)器32以控制燃料壓力并且控制注入器打開脈沖寬度和重復(fù)速率以控制從還原劑注入裝置16流出的燃料的質(zhì)量 來控制進(jìn)入廢氣饋送流的還原劑的質(zhì)量流量?，F(xiàn)在參考圖2，詳細(xì)描述用于控制HC注入上文中描述的排氣后處 理系統(tǒng)的前饋控制方案。控制方案優(yōu)選地作為ECM5內(nèi)的一個(gè)或多個(gè) 算法執(zhí)行。確定使用溫度傳感器26測(cè)量的廢氣溫度T，和空間速度('SV')。基于催化劑反應(yīng)器的底層的移位的體積和廢氣饋送流的流 速確定催化劑空間速度。空間速度表示以體積的形式的催化劑的每單 位體積的廢氣的饋送速率，并且單位為小時(shí)倒數(shù)(1/h)。這些值包括 到定量給料表格40的輸入，能夠從定量給料表格40檢索優(yōu)選的CVNOx 比率('未加工的C"NOx比率，)。定量給料表格包括以表格形式存儲(chǔ) 在ECM5的非易失存儲(chǔ)器裝置中的一個(gè)內(nèi)的校準(zhǔn)信息表格，包括用于 在對(duì)于特定應(yīng)用的廢氣溫度TMH的范圍和催化劑空間速度參數(shù)SV的范 圍確定的優(yōu)化的C"NOx比率的多個(gè)參數(shù)值。在本發(fā)明的更進(jìn)一步的改 進(jìn)中，定量給料表格的用于優(yōu)化的C"NOx比率的參數(shù)值能夠在發(fā)動(dòng)機(jī) 的正常操作期間基于發(fā)動(dòng)機(jī)操作條件和來自一個(gè)或多個(gè)廢氣傳感器的 反饋更新。用于優(yōu)化的q/NOx比率的更新的參數(shù)值能夠采取與定量給 料表格相同尺寸的第二校準(zhǔn)信息表格的形式，其中，第二校準(zhǔn)信息表 格內(nèi)的特定的值與定量給料表格中的對(duì)應(yīng)的特定的值結(jié)合以確定優(yōu)化 的或未加工的C!/NOx比率。優(yōu)化的未加工的C"N0x比率為添加到廢氣饋送流以實(shí)現(xiàn)峰值N0x 還原和通過HC-SCR催化劑20的最小HC滑動(dòng)的燃料碳對(duì)氧的氮化物 的比率。廢氣饋送流內(nèi)的氧濃度('02，)的測(cè)量結(jié)果優(yōu)選地使用來自 傳感器12的信號(hào)輸出確定并且輸入到02補(bǔ)償表格42。氧濃度的測(cè)量 結(jié)果優(yōu)選地包括范圍從大約21%到小于2%的02的參數(shù)測(cè)量結(jié)果。02 補(bǔ)償表格42包括在02濃度范圍相關(guān)的范圍從1. 0到小于0. 5的多個(gè) 預(yù)先確定的02乘數(shù)('02 MULT， )。 02乘數(shù)對(duì)于測(cè)量到的02濃度確定， 并且被未加工的C/N0x比率乘(在44)以獲得最終的C乂N0x比率。 廢氣饋送流內(nèi)的N0x的測(cè)量結(jié)果使用傳感器12確定，轉(zhuǎn)化到摩爾每 秒的單位，并且被最終的CVN0x比率乘(在46)以確定CJ然料速率(摩爾每秒)。q燃料速率被HC/燃料比率除(在48),以獲得(:14燃 料速率(摩爾每秒)。在此實(shí)施例中，HC/燃料比率包括(VCh燃料比 率，對(duì)于柴油機(jī)燃料指示碳?xì)浠衔锉嚷?。以摩爾每秒的單位的C14 燃料速率被克每摩爾('gm/more，)轉(zhuǎn)化因子乘(在50)以確定以克 每秒的單位的Cw燃料速率。作為示例，lppm蒸發(fā)的柴油機(jī)燃料具有 大約14個(gè)碳原子；因此，C"N0x比率為10并且排氣饋送流內(nèi)具有 100ppm輸入N0x需要注入10 x 100/14 = 71ppm柴油才幾燃料。C14燃泮牛 速率輸入注入器控制模塊52，以確定用于操作還原劑注入裝置16的 優(yōu)選的脈沖寬度('INJ-Pw，)和優(yōu)選的壓力('INJ—Pr， )。 ECM5控制 還原劑注入裝置16將碳?xì)浠衔锶剂献⑷霃U氣饋送流以和優(yōu)選的脈 沖寬度('INJ-Pw，)和優(yōu)選的壓力('INJ—Pr，) 一致地還原N0x和最 小化HC滑動(dòng)?，F(xiàn)在參考圖3，描述包括前饋控制和反饋控制以基于(VN0x的優(yōu) 選的比率和廢氣饋送流參數(shù)操作發(fā)動(dòng)機(jī)和包括還原劑注入裝置16和 壓力調(diào)節(jié)裝置32的還原劑注入系統(tǒng)的控制方案。參考圖2描述的控 制方案的全部方面形成本實(shí)施例的一部分，并且不再詳細(xì)描述。在此 實(shí)施例中，從SCR催化劑20后面的排氣饋送流內(nèi)或替代地放置在SCR20 內(nèi)以監(jiān)控SCR20的一部分的廢氣傳感器22獲得反饋。使用傳感器反 饋調(diào)節(jié)HC定量給料的幅度。例如，當(dāng)傳感器22包括前面提到的氧傳 感器時(shí)，在廢氣饋送流內(nèi)檢測(cè)到低氧水平趨于導(dǎo)致改進(jìn)的NOx效率。 因此，當(dāng)廢氣饋送流內(nèi)的氧水平下降時(shí)，能夠減小HC注入的幅度。 基于氧水平確定反饋因子，優(yōu)選地范圍從在低02水平的O.G到在高02 水平的1.0。控制方案通過確定反饋乘數(shù)('FDBK，)并且由此乘未加 工的CVNOx比率(在45)作為確定最終的C"NOx比率的一部分結(jié)合 來自傳感器22的信息。當(dāng)傳感器22包括NOx傳感器或碳?xì)寤衔飩?感器時(shí)，能夠?qū)τ趤碜詡鞲衅?2的反饋開發(fā)相似的策略。其后，控 制方案如參考圖2描述的執(zhí)行以控制HC注入廢氣饋送流。參考圖2和3描述的實(shí)施例描述了用于優(yōu)化通過HC-SCR催化劑 裝置的NOx還原的系統(tǒng)。應(yīng)該理解，控制策略能夠適合將受控的量的 碳?xì)浠衔镒⑷氪呋b置的上游，例如這里示出的氧化催化劑14，以 實(shí)現(xiàn)其脫硫。替代地，控制策略能夠適合將受控的量的碳?xì)浠衔镒?入包括柴油機(jī)微粒過濾器('CDPF， ) 24的第二氧化催化劑24的上游， 以實(shí)現(xiàn)其再生。上文中參考實(shí)施例描述的控制策略適用于控制用于不同的壓縮點(diǎn) 火發(fā)動(dòng)機(jī)和用于火花點(diǎn)火發(fā)動(dòng)機(jī)的后燃注入裝置。如上文中所述，這 樣的系統(tǒng)包括用于再生柴油機(jī)微粒過濾器的后燃HC注入，用于脫硫 柴油機(jī)氧化催化劑的后燃HC注入，和用于再生和脫硫稀N0x催化劑 的后燃HC注入。用于適合在稀空氣/燃料比率區(qū)操作的內(nèi)燃機(jī)的排氣后處理系統(tǒng) 包括催化反應(yīng)器裝置，多個(gè)廢氣感測(cè)裝置，和還原劑注入系統(tǒng)。還原 劑注入系統(tǒng)將還原劑分配到催化反應(yīng)器裝置的上游的廢氣饋送流內(nèi)， 并且包括適合將還原劑注入廢氣饋送流的流體計(jì)量裝置和可控制的壓 力調(diào)節(jié)裝置?？刂葡到y(tǒng)確定廢氣饋送流的參數(shù)和優(yōu)選的還原劑饋送速 率。在稀操作期間將還原劑注入系統(tǒng)控制到優(yōu)選的還原劑饋送速率。 使用這樣的控制允許在獲得催化劑上的最大的N0x還原的同時(shí)優(yōu)化車 輛燃料經(jīng)濟(jì)性。發(fā)明。本領(lǐng)域中的普通技術(shù)人員通過閱讀和理解本說明書可以想到更 進(jìn) 一 步的修改和改變。本發(fā)明打算包括屬于本發(fā)明的范圍的全部這樣 的+務(wù)改和改變。
權(quán)利要求
1.用于控制在催化反應(yīng)器裝置的上游將碳?xì)浠衔镞€原劑注入適合在稀空氣/燃料比率區(qū)操作的內(nèi)燃機(jī)的廢氣饋送流的方法，包括基于廢氣饋送流和催化反應(yīng)器裝置的參數(shù)確定優(yōu)選的定量給料比率；調(diào)節(jié)優(yōu)選的定量給料比率；確定優(yōu)選的還原劑饋送速率；及，選擇地以優(yōu)選的還原劑饋送速率分配還原劑。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，確定優(yōu)選的定量給料比 率包括基于廢氣饋送流的參數(shù)選擇用于C"N0x比率的多個(gè)預(yù)先確定的 參數(shù)值中的一個(gè)以優(yōu)化還原反應(yīng)器裝置內(nèi)的N0x還原。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，還包括基于還原劑的碳?xì)浠?物含量將C"N0x比率轉(zhuǎn)化為還原劑饋送速率。
4. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，還包括選擇地更新用于C"N0x 比率的多個(gè)預(yù)先確定的參數(shù)值。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，廢氣饋送流和催化反應(yīng) 器裝置的參數(shù)包括N0x濃度、催化反應(yīng)器裝置的空間速度和操作溫 度。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，調(diào)節(jié)優(yōu)選的定量給料比 率包括基于催化反應(yīng)器裝置的上游的廢氣饋送流內(nèi)的氧含量調(diào)節(jié)優(yōu)選 的定量給料比率。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其中，調(diào)節(jié)優(yōu)選的定量給料比 率還包括基于催化反應(yīng)器裝置的下游的廢氣饋送流調(diào)節(jié)優(yōu)選的定量給 料比率。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其中，調(diào)節(jié)優(yōu)選的定量給料比 率還包括基于催化反應(yīng)器裝置的下游的廢氣饋送流內(nèi)的氧含量調(diào)節(jié)優(yōu) 選的定量給料比率。
9. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其中，調(diào)節(jié)優(yōu)選的定量給料比 率還包括基于催化反應(yīng)器裝置的下游的廢氣饋送流內(nèi)的碳?xì)浠衔锖?量調(diào)節(jié)優(yōu)選的定量給料比率。
10. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其中，調(diào)節(jié)優(yōu)選的定量給料比 率還包括基于催化反應(yīng)器裝置的下游的廢氣饋送流內(nèi)的N0x含量調(diào)節(jié) 優(yōu)選的定量給料比率。
11. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其中，調(diào)節(jié)優(yōu)選的定量給料比 率還包括基于催化反應(yīng)器裝置的一部分的下游的廢氣饋送流調(diào)節(jié)優(yōu)選 的定量給料比率。
12. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，選擇地以優(yōu)選的還原劑 饋送速率注入還原劑包括控制還原劑注入裝置的壓力和打開時(shí)間。
13. 制造的物品，包括控制適合在催化反應(yīng)器裝置的上游將碳?xì)?化合物還原劑注入適合在稀空氣/燃料比率區(qū)操作的內(nèi)燃機(jī)的廢氣饋 送流的流體計(jì)量裝置的計(jì)算機(jī)程序，該程序包括基于廢氣饋送流和催化反應(yīng)器裝置的參數(shù)確定優(yōu)選的定量給料比 率的代碼；調(diào)節(jié)優(yōu)選的定量給料比率的代碼；確定優(yōu)選的還原劑饋送速率的代碼；及選擇地以優(yōu)選的還原劑饋送速率分配還原劑的代碼。
14. 根據(jù)權(quán)利要求13所述的制造的物品，其中，確定優(yōu)選的定 量給料比率的代碼包括基于廢氣饋送流和催化反應(yīng)器裝置的參數(shù)選擇 以表格形式存儲(chǔ)的多個(gè)CVN0x比率參數(shù)中的一個(gè)的代碼。
15. 根據(jù)權(quán)利要求14所述的制造的物品，還包括基于廢氣饋送 流和催化反應(yīng)器裝置的參數(shù)選擇地更新以表格形式存儲(chǔ)的多個(gè)C"N0x 比率參數(shù)的代碼。
16. 用于適合在稀空氣/燃料比率區(qū)操作的內(nèi)燃機(jī)的排氣后處理 系統(tǒng)，包括催化反應(yīng)器裝置； 多個(gè)廢氣感測(cè)裝置；操作以在催化反應(yīng)器裝置的上游將碳?xì)浠衔镞€原劑分配入廢氣 々責(zé)送流的還原劑注入系統(tǒng)；及 控制系統(tǒng)，適合i)基于廢氣饋送流和催化反應(yīng)器裝置的參數(shù)確定優(yōu)選的定量給 料比率；ii )調(diào)節(jié)優(yōu)選的定量給料比率；iii )確定優(yōu)選的還原劑饋送速率；及i v )選擇地控制還原劑注入系統(tǒng)以優(yōu)選的還原劑饋送速率分配還 原劑。
17. 根據(jù)權(quán)利要求16所述的排氣后處理系統(tǒng)，其中，還原劑注入系統(tǒng)包括適合將碳?xì)浠衔镞€原劑注入廢氣饋送流的還原劑注入裝置和可控制的壓力調(diào)節(jié)裝置。
18. 根據(jù)權(quán)利要求16所述的排氣后處理系統(tǒng)，其中，適合確定 優(yōu)選的定量給料比率的控制系統(tǒng)包括適合選擇以表格形式包含在控制 系統(tǒng)內(nèi)的多個(gè)定量給料比率中的一個(gè)的控制系統(tǒng)。
19. 根據(jù)權(quán)利要求18所述的排氣后處理系統(tǒng)，其中，控制系統(tǒng) 適合選擇地更新以表格形式包含在控制系統(tǒng)內(nèi)的多個(gè)定量給料比率。
20. 根據(jù)權(quán)利要求19所述的排氣后處理系統(tǒng)，其中，定量給料 比率中的每個(gè)包括用于C"N0x比率的預(yù)先確定的參數(shù)值以優(yōu)化催化反 應(yīng)器裝置內(nèi)的N0x還原。
21. 根據(jù)權(quán)利要求16所述的排氣后處理系統(tǒng)，其中，廢氣感測(cè) 裝置包括在催化反應(yīng)器裝置下游的氧感測(cè)裝置，并且控制系統(tǒng)適合確 定在那里的廢氣饋送流內(nèi)的氧含量并且適合基于該氧含量調(diào)節(jié)優(yōu)選的 定量給料比率。
22. 根據(jù)權(quán)利要求16所述的排氣后處理系統(tǒng)，還包括催化反 應(yīng)器裝置包括碳?xì)浠衔镞x擇性的催化劑還原裝置；及，優(yōu)選的還原 劑饋送速率包括對(duì)于還原通過碳?xì)浠衔镞x擇性的催化劑還原裝置的 N0x有效的碳?xì)寤衔?N0x比率。
23. 根據(jù)權(quán)利要求16所述的排氣后處理系統(tǒng)，還包括催化反 應(yīng)器裝置包括柴油機(jī)微粒過濾器裝置；及，優(yōu)選的還原劑饋送速率對(duì) 于再生柴油機(jī)微粒過濾器裝置有效。
24. 根據(jù)權(quán)利要求16所述的排氣后處理系統(tǒng)，還包括催化反 應(yīng)器裝置包括柴油機(jī)氧化催化裝置；及，優(yōu)選的還原劑饋送速率對(duì)于 脫硫柴油機(jī)氧化催化裝置有效。
25. 根據(jù)權(quán)利要求16所述的排氣后處理系統(tǒng)，其中，內(nèi)燃機(jī)包 括均質(zhì)加載的壓縮點(diǎn)火發(fā)動(dòng)機(jī)。
全文摘要
提供了控制在催化反應(yīng)器裝置的上游將還原劑注入適合在稀空氣/燃料比率區(qū)操作的內(nèi)燃機(jī)的廢氣饋送流的方法和設(shè)備。控制模塊操作地連接到還原劑計(jì)量裝置，并且適合實(shí)現(xiàn)進(jìn)入廢氣饋送流的還原劑的流量。方法包括基于廢氣饋送流和催化反應(yīng)器裝置的參數(shù)確定優(yōu)選的定量給料比率，并且調(diào)節(jié)優(yōu)選的定量給料比率。確定優(yōu)選的還原劑饋送速率，并且選擇地以優(yōu)選的饋送速率分配還原劑。
文檔編號(hào)F01N9/00GK101149010SQ200710152758
公開日2008年3月26日 申請(qǐng)日期2007年9月20日 優(yōu)先權(quán)日2006年9月20日
發(fā)明者M·B·維奧拉 申請(qǐng)人:通用汽車環(huán)球科技運(yùn)作公司