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      用于柴油機(jī)排氣系統(tǒng)中的低溫定量供給的系統(tǒng)、方法和裝置與流程

      文檔序號:11293859閱讀:271來源:國知局
      用于柴油機(jī)排氣系統(tǒng)中的低溫定量供給的系統(tǒng)、方法和裝置與流程
      本申請總體上涉及內(nèi)燃機(jī)的柴油機(jī)排氣系統(tǒng),更具體地,但不排他地,涉及在柴油機(jī)排氣系統(tǒng)中的還原劑的低溫定量供給。背景包括內(nèi)燃機(jī)的調(diào)制解調(diào)器系統(tǒng)通常包括控制排氣系統(tǒng)排放的選擇性催化還原(SCR)排氣后處理系統(tǒng)。SCR系統(tǒng)通常包括連接到閉合器的還原劑儲(chǔ)罐,閉合器將還原劑注入到排氣流以減少NOx排放量。在正常工作條件下,還原劑是以連續(xù)速率被注入到排氣流中。在低溫工作條件下,以連續(xù)速率注入還原劑導(dǎo)致還原劑積累和還原劑下降。此外,在低溫工作條件下不注入還原劑將引起NOx排放量超過對NOx排放量要求的限制。因此,為了在低溫工作條件下在排氣后處理系統(tǒng)中執(zhí)行還原劑的定量供給,仍然需要在系統(tǒng)、裝置、方法上進(jìn)一步改進(jìn)。概述一個(gè)實(shí)施方案是在發(fā)動(dòng)機(jī)排氣系統(tǒng)的低溫工作條件期間調(diào)節(jié)在排氣后處理系統(tǒng)中的還原劑的流量的獨(dú)特的系統(tǒng)、方法和裝置。本概述并不旨在表明所要求保護(hù)的主題的關(guān)鍵特征或本質(zhì)特征,其也不旨在用于幫助限制所要求保護(hù)的主題的范圍。進(jìn)一步的實(shí)施方案、形式、目的、特征、優(yōu)點(diǎn)、方面和益處將通過下面的描述和附圖變得明顯。根據(jù)本公開的實(shí)施方案包括以下內(nèi)容:1)一種方法,包括:確定在排氣后處理系統(tǒng)中的選擇性催化還原(SCR)催化器的床的中間床溫度是在低溫工作范圍內(nèi);當(dāng)在所述低溫工作范圍內(nèi)時(shí),開始低溫定量供給周期,以通過一系列的還原劑的脈沖注入來給所述排氣后處理系統(tǒng)提供一定量的還原劑,其中脈沖的長度根據(jù)所述SCR催化器的床的中間床溫度在所述定量供給周期內(nèi)被動(dòng)態(tài)調(diào)整。2)根據(jù)1)所述的方法,其中所述排氣后處理系統(tǒng)包括用于容納所述還原劑的儲(chǔ)罐、可操作來從所述儲(chǔ)罐泵送還原劑的閉合器、用于調(diào)節(jié)從所述閉合器排出的還原劑的量的閥、用于將還原劑從所述閉合器通過所述閥注入到內(nèi)燃機(jī)的排氣系統(tǒng)中的注入器和在所述注入器的下游的選擇性催化還原催化器。3)根據(jù)1)所述的方法,其中所述SCR催化器的中間床的所述低溫工作范圍介于150℃和190℃之間。4)根據(jù)1)所述的方法,還包括當(dāng)排氣流量低于預(yù)定排氣流量閾值時(shí)終止所述低溫定量供給周期。5)根據(jù)1)所述的方法,還包括當(dāng)所述SCR催化器的效率高于預(yù)定的SCR催化器效率閾值時(shí)終止所述低溫定量供給周期。6)根據(jù)5)所述的方法,其中所述預(yù)定的SCR催化器效率閾值基于所述SCR催化器的中間床溫度在所述低溫定量供給周期中動(dòng)態(tài)變化。7)根據(jù)1)所述的方法,其中所述還原劑是尿素水溶液。8)根據(jù)1)所述的方法,其中所述排氣后處理系統(tǒng)還包括柴油微粒過濾器(DPF),其中所述還原劑的量受限于所述SCR催化器的撞擊極限,其中所述撞擊極限被根據(jù)所述DPF的出口溫度、廢氣流量和環(huán)境溫度來確定。9)根據(jù)1)所述的方法,還包括在開始所述低溫定量供給周期之前確定啟用條件組被滿足,其中所述啟用條件組包括:所述排氣后處理系統(tǒng)的柴油微粒過濾器(DPF)的出口溫度高于DPF溫度閾值;環(huán)境溫度高于環(huán)境溫度閾值;環(huán)境壓力高于環(huán)境壓力閾值;尿素沉淀計(jì)時(shí)器小于尿素沉淀計(jì)時(shí)器閾值;累積的低溫定量供給量小于累積的還原劑閾值;以及氨存儲(chǔ)計(jì)時(shí)器小于氨存儲(chǔ)計(jì)時(shí)器閾值。10)一種方法,包括:當(dāng)選擇性催化還原(SCR)催化器在低溫工作范圍時(shí)將還原劑定量供給到SCR催化器上游的發(fā)動(dòng)機(jī)廢氣中,其中定量供給所述還原劑包括在工作周期中通過一系列脈沖注入預(yù)定量的所述還原劑,所述系列脈沖中的每一個(gè)具有工作時(shí)間與在連續(xù)脈沖之間的不工作時(shí)間,其中,所述工作時(shí)間和所述不工作時(shí)間是在所述低溫工作范圍期間的所述SCR催化器的中間床溫度的函數(shù)。11)根據(jù)10)所述的方法,其中所述預(yù)定量的還原劑被選擇以滿足在所述SCR催化器的出口的氨與一氧化二氮的比率,其中所述氨與一氧化二氮的比率是所述SCR催化器的所述中間床溫度的函數(shù)。12)根據(jù)10)所述的方法,其中所述低溫工作范圍對應(yīng)于所述SCR催化器的介于150℃和190℃之間的中間床溫度。13)根據(jù)10)所述的方法,還包括當(dāng)所述SCR催化器的效率超過基于所述SCR催化器的所述中間床溫度變化的動(dòng)態(tài)SCR催化器效率閾值時(shí)終止所述工作周期。14)根據(jù)10)所述的方法,還包括當(dāng)所述發(fā)動(dòng)機(jī)廢氣的排氣流量小于預(yù)定排氣流量閾值時(shí)終止所述工作周期。15)根據(jù)10)所述的方法,其中所述預(yù)定量的還原劑是受所述SCR催化器上的還原劑的撞擊極限限制的,其中所述撞擊極限是所述SCR催化器的上游的所述發(fā)動(dòng)機(jī)廢氣的流量、柴油微粒過濾器的出口溫度和環(huán)境溫度的函數(shù)。16)一種裝置,包括:電子控制器,其被連接到均與內(nèi)燃機(jī)的排氣系統(tǒng)相關(guān)聯(lián)的發(fā)動(dòng)機(jī)排氣輸出NOx傳感器、選擇性催化還原(SCR)出口NOx傳感器、柴油微粒過濾器出口溫度傳感器、還原劑閉合器控制閥和中間床SCR催化器溫度傳感器,其中,所述電子控制器包括:低溫定量供給啟用模塊,其被配置為確定所述閉合器控制閥的操作的低溫定量供給周期響應(yīng)于所述排氣系統(tǒng)的多個(gè)工作條件而被啟用;低溫定量供給開-關(guān)模塊,其被配置為確定對于通過所述閉合器控制閥的還原劑的多個(gè)脈沖的定量供給工作時(shí)間和在低溫定量供給工作周期期間在連續(xù)脈沖之間的定量供給不工作時(shí)間,其中,所述定量供給工作時(shí)間和所述定量供給不工作時(shí)間是根據(jù)在所述低溫定量供給周期期間來自所述中間床SCR催化器溫度傳感器的溫度信號來確定的;低溫定量供給命令模塊,其被配置為確定在所述定量供給周期中提供一定量的還原劑的低溫定量供給命令,所述一定量的還原劑滿足基于在所述低溫定量供給周期期間所述中間床SCR催化器溫度的最大的氨與NOx的比率;以及低溫定量供給撞擊極限模塊,其被配置為確定限制最終低溫定量供給命令的低溫定量供給撞擊極限命令,其中所述最終低溫定量供給命令被根據(jù)所述低溫定量供給命令、柴油微粒過濾器的出口溫度、排氣流量以及環(huán)境溫度來確定。17)根據(jù)16)所述的裝置,還包括被配置為確定對所述低溫定量供給開-關(guān)模塊的還原劑定量供給啟用命令的還原劑定量供給啟用模塊,其中所述還原劑定量供給啟用命令被根據(jù)排氣流量、SCR催化器中間床溫度、低溫定量供給SCR催化器效率目標(biāo)以及SCR催化器效率來確定,其中所述SCR效率目標(biāo)被根據(jù)低溫定量供給SCR催化器效率目標(biāo)查找表和所述SCR催化器中間床溫度來確定。18)一種系統(tǒng),包括:內(nèi)燃機(jī),所述內(nèi)燃機(jī)具有用于接收由所述內(nèi)燃機(jī)的操作產(chǎn)生的廢氣的排氣系統(tǒng);柴油機(jī)排氣后處理系統(tǒng),其包括用于處理由所述內(nèi)燃機(jī)的操作所產(chǎn)生的廢氣的還原劑的源,所述柴油機(jī)排氣后處理系統(tǒng)還包括閉合器,所述閉合器可操作來沿一流動(dòng)路徑將所述還原劑泵送到與所述排氣系統(tǒng)流體連通的注入器,其中,所述柴油機(jī)排氣后處理系統(tǒng)還包括在所述流動(dòng)路徑中的控制所述還原劑到所述注入器的流動(dòng)的還原劑控制閥,所述柴油機(jī)排氣后處理系統(tǒng)還包括選擇性催化還原(SCR)催化器,其中所述SCR催化器還包含SCR催化器溫度傳感器;控制器,其被連接到所述還原劑控制閥,所述控制器可操作來通過所述控制閥可變地調(diào)節(jié)還原劑流量;其中SCR催化器中間床溫度是由所述SCR催化器溫度傳感器在上游的SCR催化器床和下游的SCR催化器床之間確定的;以及其中所述控制器被配置為確定所述SCR催化器中間床溫度是否在低溫工作范圍內(nèi),并在所述低溫工作范圍內(nèi)控制所述控制閥以在包含一系列脈沖的工作周期內(nèi)通過所述注入器注入預(yù)定量的還原劑,所述系列脈沖中的每一個(gè)具有工作時(shí)間與連續(xù)脈沖之間的不工作時(shí)間,其中,所述工作時(shí)間和所述不工作時(shí)間是在所述低溫工作范圍期間所述SCR催化器中間床溫度的函數(shù)。19)根據(jù)18)所述的系統(tǒng),其中所述低溫工作范圍對應(yīng)于在150℃和190℃之間的所述SCR催化器中間床溫度。20)根據(jù)18)所述的系統(tǒng),其中所述控制器被配置為通過所述SCR催化器上的還原劑的撞擊極限來限制所述預(yù)定量的還原劑,其中所述撞擊極限是所述SCR催化器上游的發(fā)動(dòng)機(jī)廢氣流量、所述柴油機(jī)排氣后處理系統(tǒng)的柴油微粒過濾器的出口溫度和環(huán)境溫度的函數(shù)。附圖說明圖1是包括示例性發(fā)動(dòng)機(jī)和排氣后處理系統(tǒng)的系統(tǒng)示意圖。圖2是示出了用于控制在低溫工作范圍中的還原劑定量供給的示例性控制器裝置的圖。圖3是可以連同在低溫工作范圍內(nèi)的還原劑定量供給被執(zhí)行的過程的流程圖。具體實(shí)施方式為了增進(jìn)對本發(fā)明的原理的理解,現(xiàn)將參考在附圖中說明的實(shí)施方案和專用語言將被用于描述該實(shí)施方案。不過,應(yīng)當(dāng)理解,沒有因此想要對本發(fā)明的范圍進(jìn)行限制,如本發(fā)明所涉及的領(lǐng)域的技術(shù)人員通常想到的、在說明的實(shí)施方案中的任何變化和進(jìn)一步的修改,以及如其中說明的本發(fā)明的原理的任何進(jìn)一步的應(yīng)用在本文中被預(yù)期。參考圖1,示出了包括排氣后處理系統(tǒng)110的示例性系統(tǒng)100。系統(tǒng)100可設(shè)置在由發(fā)動(dòng)機(jī)102如柴油發(fā)動(dòng)機(jī)、或在例如發(fā)電或泵送系統(tǒng)的其它應(yīng)用中使用的發(fā)動(dòng)機(jī)102提供動(dòng)力的車輛上。發(fā)動(dòng)機(jī)102包括增壓空氣通過其進(jìn)入的進(jìn)氣系統(tǒng)104、和燃燒產(chǎn)生的廢氣通過它排出的排氣系統(tǒng)106,可以理解,不是這些系統(tǒng)通常存在的所有細(xì)節(jié)被示出。發(fā)動(dòng)機(jī)102包括多個(gè)形成燃燒室的氣缸,燃料通過燃料注入器被注入到氣缸中以與已經(jīng)通過進(jìn)氣系統(tǒng)104進(jìn)入的增壓空氣一起燃燒。燃燒釋放的能量給經(jīng)由連接到曲軸的活塞來給發(fā)動(dòng)機(jī)102提供動(dòng)力。當(dāng)用于推進(jìn)車輛時(shí),發(fā)動(dòng)機(jī)102通過動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)被耦合到推進(jìn)車輛的驅(qū)動(dòng)輪。進(jìn)氣閥對增壓空氣進(jìn)入汽缸進(jìn)行控制,以及排氣閥對通過排氣系統(tǒng)106并最終排向大氣的廢氣的流出進(jìn)行控制。但是,進(jìn)入大氣之前,廢氣被在排氣后處理系統(tǒng)110中的一個(gè)或多個(gè)后處理設(shè)備處理。在一個(gè)實(shí)例中,排氣系統(tǒng)106包括排氣后處理系統(tǒng)110,其具有一個(gè)或多個(gè)選擇性催化還原(SCR)催化器116,以及用于從還原劑定量供給系統(tǒng)150接收還原劑的一個(gè)或多個(gè)位置。排氣后處理系統(tǒng)110還包括在SCR催化器116的上游的一個(gè)或多個(gè)柴油機(jī)氧化催化器(DOC)112、以及一個(gè)或多個(gè)柴油微粒過濾器(DPF)114。還原劑注入器140的出口或噴嘴被安裝在排氣系統(tǒng)106的在SCR催化器116上游的部分,還原劑注入器被布置為將還原劑噴灑到排氣系統(tǒng)106中,還原劑在排氣系統(tǒng)106中與由發(fā)動(dòng)機(jī)102產(chǎn)生的發(fā)動(dòng)機(jī)廢氣混合。SCR催化器116促進(jìn)還原劑和廢氣中的NOx之間的化學(xué)反應(yīng),其在廢氣通入大氣之前轉(zhuǎn)換大量的NOx以減少NOx排放量。后處理系統(tǒng)110可以包括一個(gè)或多個(gè)其它未示出的后處理組件,諸如氨氧化催化器...
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