專利名稱：Scr排放控制系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明整體上涉及用于SCR過程的控制器，更具體地，涉及計(jì)算所噴射的還原試 劑的量的控制器。 發(fā)動(dòng)機(jī)廢氣排放對(duì)于發(fā)動(dòng)機(jī)制造商來說變得越來越重要。政府和管理機(jī)構(gòu)針對(duì)多 種公路和越野車輛執(zhí)行越來越嚴(yán)格的排放標(biāo)準(zhǔn)。車輛發(fā)動(dòng)機(jī)排出的廢氣中污染物的含量必 須是根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)的類型、尺寸和/或等級(jí)來進(jìn)行控制。制造商必須開發(fā)新技術(shù)以在向消費(fèi) 者提供高性能和經(jīng)濟(jì)型的設(shè)備的同時(shí)滿足這些標(biāo)準(zhǔn)。 發(fā)動(dòng)機(jī)制造商為了滿足廢氣流污染物法規(guī)所采用的一種方法是使用選擇性催化 還原("SCR")催化劑來凈化發(fā)動(dòng)機(jī)廢氣流中的氮氧化物("N0x")。 SCR系統(tǒng)的工作原理 是在有催化劑的情況下，向發(fā)動(dòng)機(jī)廢氣流中釋放諸如氨("NH3")等還原劑。朋3可以儲(chǔ)存 在催化劑的表面涂層上，在該處NH3與廢氣流中的N0x反應(yīng)生成對(duì)環(huán)境無害的產(chǎn)物，例如氮 氣("N2")和水("H20")。 SCR過程的化學(xué)反應(yīng)過程可以通過下述反應(yīng)式來表示 反應(yīng)式(1)描述了氨吸附于催化劑或從催化劑解吸附，反應(yīng)式(2)到(4)是"脫 NOx"反應(yīng)，描述在有催化劑的情況下還原劑與NOx之間的反應(yīng)，而反應(yīng)式(5)描述了氨的氧 化。 通常希望廢氣流中被轉(zhuǎn)化為H20和N2的NOx的量最大化。為了實(shí)現(xiàn)這一 目標(biāo)，需 要增加儲(chǔ)存在催化劑表面上的朋3的量。但是，朋3也可能從催化劑解吸附，并被催化劑下 游的廢氣流帶走釋放入大氣中(即流失)。由于未發(fā)生反應(yīng)的朋3釋放入大氣中被浪費(fèi)，因 此不希望發(fā)生MV流失。朋3解吸附速率很大程度上取決于催化劑的溫度。當(dāng)催化劑的溫 度上升時(shí)，NH3從催化劑表面解吸附的速率指數(shù)式上升。 與發(fā)動(dòng)機(jī)或渦輪機(jī)基本在穩(wěn)定工況下操作的工業(yè)用或固定SCR應(yīng)用不同，公路卡 車和越野機(jī)械使用的移動(dòng)式SCR系統(tǒng)經(jīng)受瞬變的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速和負(fù)載。在低負(fù)載和低溫的瞬 時(shí)循環(huán)周期下，催化劑的表面可以儲(chǔ)存大量的NH3。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)載增加時(shí)，排氣溫度增加且 熱的廢氣流迅速加熱SCR催化劑，從而導(dǎo)致所存儲(chǔ)的NH3解吸附。解吸附的NH3可能進(jìn)入廢 氣流并且被排入大氣中。 —種在仍然試圖保持良好的NOx轉(zhuǎn)換率的同時(shí)克服NH3流失的方法是基于模型的 控制?；谀Ｐ偷目刂破魇褂脙?nèi)部模型來計(jì)算有效地與NOx反應(yīng)并減少NOx且同時(shí)不造成 流失所需要的還原劑的適合的量。但是，對(duì)描述包括反應(yīng)式(1)到(5)的SCR過程的微分
背景技術(shù)：
NH3(g) < > NH3(ads);
C 1 ) 4NH3 (ads) +4N0+02 — 4N2+6H20 4NH3 (ads) +2N0+2N02 — 4N2+6H20 8NH3 (ads) +6N02 — 7N2+12H20 4NH3 (ads) +302 — 2N2+6H20
(2)
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(4)
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4方程求解可能需要大量的計(jì)算并且難以實(shí)時(shí)地進(jìn)行。 C. M. Schar等人的名稱為"Control-Oriented Model of an SCRCatalytic Converter System"的SAE論文2004-01-0153 ('0153論文)中示出了一種描述反應(yīng)式(1) 到(5)以控制SCR過程的方法。具體說來，'0153論文中公開了一種使用Eiley-Rideal機(jī) 理來描述SCR過程的控制導(dǎo)向的SCR模型。
4NH3 (ads) +4N0x+02 — 4N2+6H20 (6)由此，'0153論文通過將一氧化氮("NO")和二氧化氮("N02")這兩項(xiàng)合并為 NOx—項(xiàng)而限制了需要求解的反應(yīng)式的數(shù)量。然后，使用該簡(jiǎn)化的反應(yīng)式來設(shè)計(jì)用于SCR裝 置的基于模型的控制。 雖然'0153論文可以列出一種通過將反應(yīng)式(2)至(4)組合為單個(gè)虛擬的反應(yīng)來 簡(jiǎn)化SCR計(jì)算的方法，虛擬反應(yīng)所得到的結(jié)果可能并不是最理想的。例如，'0153方法可能 僅僅考慮單個(gè)全局脫N0x反應(yīng)，而不能區(qū)分NO和N02成分之間的差別，這在一些情況下是 不希望的。僅當(dāng)在SCR上游不存在柴油氧化催化劑或催化煙塵過濾器時(shí)，NO和N02可以被 合并為一項(xiàng)的假設(shè)才可能是現(xiàn)實(shí)的。由于三個(gè)脫NOx反應(yīng)之間的反應(yīng)速率和化學(xué)劑量比的 差別，使用單個(gè)虛擬的反應(yīng)可能需要對(duì)每個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)和后處理配置進(jìn)行昂貴的模型標(biāo)定。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明旨在克服上述的一個(gè)或多個(gè)問題。 在一個(gè)方面，本發(fā)明針對(duì)一種排放控制系統(tǒng)。該排放控制系統(tǒng)可以包括接收廢氣 流的SCR裝置。排放控制系統(tǒng)也可以包括噴射器，該噴射器在SCR裝置內(nèi)的催化劑處或催 化劑上游將還原試劑引入廢氣流中。排放控制系統(tǒng)還可以包括與噴射器通信的控制器，控 制器能夠通過利用必須先完成多個(gè)SCR反應(yīng)中的至少一個(gè)才能開始其余的SCR反應(yīng)的近似 法來計(jì)算還原試劑的第一量。控制器也能夠至少根據(jù)第一量調(diào)整噴射器。
在另一個(gè)方面，本發(fā)明針對(duì)一種控制SCR過程的方法。該方法可以包括形成廢氣 流并且將廢氣流引導(dǎo)至催化劑。該方法也可以包括計(jì)算噴射入廢氣流中的還原試劑的第一 量，其中通過利用必須先完成多個(gè)SCR反應(yīng)中的至少一個(gè)才能開始其余的SCR反應(yīng)的近似 法來計(jì)算第一量。該方法還可以包括至少根據(jù)還原試劑的第一量來調(diào)整在催化劑處或催化 劑上游處當(dāng)前正噴入廢氣流中的還原試劑的量。


圖1為示例性地公開的流體系統(tǒng)的框圖。 圖2為示出所公開的控制系統(tǒng)的示例性的操作的控制圖。
具體實(shí)施例方式
圖1示出了流體系統(tǒng)10的框圖，包括功率源12和排放控制系統(tǒng)14。功率源12可 以為內(nèi)燃機(jī)，例如柴油機(jī)、汽油機(jī)、氣體燃料發(fā)動(dòng)機(jī)(例如天然氣發(fā)動(dòng)機(jī))或本領(lǐng)域技術(shù)人 員已知的任何其他類型的燃燒發(fā)動(dòng)機(jī)。功率源12可以具有將化學(xué)勢(shì)能(通常以可燃?xì)怏w 的形式)轉(zhuǎn)換為有用機(jī)械功的多個(gè)燃燒室20。功率源12被認(rèn)為也可以是熔爐或類似的非 發(fā)動(dòng)機(jī)裝置。功率源12可以通過通道16接收空氣并且可以通過通道18排出廢氣流。
空氣可以通過進(jìn)氣閥15進(jìn)入流體系統(tǒng)10。進(jìn)氣閥15可以為蝶形閥、閘門閥、球 閥、球心閥或本領(lǐng)域已知的任何其他類型的閥。進(jìn)氣閥15可以是螺線管致動(dòng)、液壓致動(dòng)、氣 壓致動(dòng)或以任何其他方式致動(dòng)。進(jìn)氣閥15可以與通道16流體連通以引導(dǎo)空氣通過進(jìn)氣歧 管(未示出)進(jìn)入功率源12。 排放控制系統(tǒng)14可以減少燃燒過程之后從功率源12排出的有害氣體和顆粒物的 排放。排放控制系統(tǒng)14可以包括柴油氧化催化劑("D0C")22、催化或無催化柴油微粒過 濾器24、噴射器26、選擇性催化還原("SCR")裝置28和控制器30?？梢韵氲剑珼OC 22、微 粒過濾器24和SCR裝置28可以是串聯(lián)的獨(dú)立的裝置，或者D0C22、微粒過濾器24和SCR裝 置28中的兩個(gè)或更多可以被結(jié)合為單個(gè)裝置(例如CRTTm或CCRTTm)。也可以想到，可以使 用多個(gè)D0C22、微粒過濾器24和SCR裝置28。排放控制系統(tǒng)14在SCR裝置28的下游可以 包括額外的過濾或催化裝置，例如，氨氧化催化劑。 DOC 22可以是將碳?xì)浠衔铩⒁谎趸己?或氮氧化物轉(zhuǎn)換為有害程度較低的產(chǎn) 物的流通式裝置。DOC 22可以為具有蜂窩狀結(jié)構(gòu)(未示出)的空心構(gòu)件，廢氣可以從蜂窩 狀結(jié)構(gòu)中流通。蜂窩狀結(jié)構(gòu)可以具有活性催化劑層，該活性催化劑層包括任何適合的催化 材料，例如，鉬、鋁、鈀、銠、鋇、鈰、堿金屬、堿土金屬、稀土金屬或其任意組合。由于廢氣流與 催化劑互相作用，廢氣流中的碳?xì)浠衔锟梢员谎趸??？梢韵氲?，DOC 22也可以將N0氧化 為冊(cè)2，冊(cè)2可以用于氧化微粒過濾器24中的顆粒物。也可以想到，如果需要DOC 22也可以 被省略。 微粒過濾器24可以在廢氣流通過通道38被釋放入大氣之前過濾廢氣流中的顆粒 物或煙塵。微粒過濾器24可以包括被布置為蜂窩型、網(wǎng)孔型和/或任何其他適合的構(gòu)造的 過濾元件(未示出)。微粒過濾器24的過濾元件可以由諸如泡沫混凝土、燒結(jié)金屬、紙、陶 瓷、碳化硅或其任意組合的本領(lǐng)域已知的任何適合的過濾材料制成?？梢韵氲剑⒘＿^濾器 24可以被動(dòng)地或主動(dòng)地再生以從微粒過濾器24的過濾元件中去除顆粒物。也可以想到，微 粒過濾器24可以包括催化材料(即催化型柴油微粒過濾器)。微粒過濾器24中的催化材 料可以增加廢氣流中的N02的量以增加被動(dòng)再生能力和NOx還原效率。
SRC裝置28可以是能夠?qū)ε艢釴Ox與噴射器26所提供的還原試劑之間的反應(yīng)進(jìn) 行催化的流通式裝置。SRC裝置28可以包括催化劑，或者特別地，可以包括催化劑載體材料 和散布在催化劑載體材料中的金屬助劑。催化劑載體材料可以包括氧化鋁、沸石、磷酸鋁、 六鋁酸鈣、鋁硅酸鹽、鋯酸鹽、鈦硅酸鹽和鈦酸鹽中的至少一種。在一種實(shí)施方式中，催化劑 載體材料可以包括氧化鋁和沸石中的至少一種，而金屬助劑可以包括銀金屬。可以使用這 些材料的組合，也可以基于使用的燃料類型、使用的乙醇添加物、希望的空燃蒸汽比和/或 為了遵循環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)來選擇催化劑材料。 噴射器26可以將還原試劑噴射到SCR裝置28的表面。噴射器26可以位于SCR 裝置28處或者SCR裝置的上游。噴射器26可以與還原試劑供給箱(未示出)流體聯(lián)通以 提供還原試劑的反復(fù)噴射。還原試劑可以是例如氨氣、氨溶液、液態(tài)尿素、或氨發(fā)生器(未 示出)產(chǎn)生的氨。 控制器30可以是單個(gè)微處理器或多個(gè)微處理器，包括用于控制噴射器26所噴射 的還原試劑的量的裝置。多種可購買到的微處理器可以被配置為執(zhí)行控制器30的功能。 應(yīng)當(dāng)理解，控制器30可以容易地具體化為能夠控制多種機(jī)械功能的普通機(jī)械微處理器。此外，多種電路可以與控制器30相關(guān)聯(lián)，例如電源電路、信號(hào)調(diào)節(jié)電路、數(shù)據(jù)采集電路、信號(hào) 輸出電路、信號(hào)放大電路和本領(lǐng)域已知的其他類型的電路?？刂破?0可以通過通信線路42 與噴射器26通信并且通過通信線路40與功率源12通信?？梢韵氲?，控制器30可以與其 他機(jī)械傳感器(未示出)通信，例如，N0x傳感器、NH3傳感器、溫度傳感器、質(zhì)量流量傳感器 和/或可以提供與排放控制系統(tǒng)14的操作特性相關(guān)聯(lián)的信息的任何其他流體系統(tǒng)傳感器。
如圖2所示，控制器30可以包括內(nèi)部邏輯/程序，以允許控制器在給定一個(gè)或多 個(gè)輸入的情況下計(jì)算一個(gè)或多個(gè)希望的輸出。例如，控制器30可以包括限定能夠在穩(wěn)定狀 態(tài)下還原NOx的第一前饋控制結(jié)構(gòu)44的程序。第一前饋控制結(jié)構(gòu)44可以使用存儲(chǔ)在控制 器30的存儲(chǔ)器中的一個(gè)以上多維映射48。映射48可以具有多個(gè)輸入和多個(gè)輸出。映射 48的輸入可以包括例如特征性的催化劑溫度、空間速度和在SCR裝置入口處的N02/NOx比。 映射48可以由穩(wěn)態(tài)模擬和/或經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)產(chǎn)生。映射48的輸出可以包括第二噴射量m2和 希望的催化劑表面覆蓋率9des。第二噴射量m2可以是還原排氣中的N0x并使得穩(wěn)定狀態(tài) 下的流失最小化所需要的還原試劑的量。催化劑表面覆蓋率9可以是SCR裝置催化劑表 面上被朋3分子覆蓋的活性區(qū)域的部分?？梢韵氲?，每次噴射量可以是時(shí)間(即噴射速率) 的函數(shù)。 控制器30也可以包括限定第二前饋控制結(jié)構(gòu)46以說明流體系統(tǒng)10中的動(dòng)態(tài)變 化的程序。動(dòng)態(tài)變化可以包括例如廢氣流、排氣溫度、NOx濃度的突然變化。第二前饋控制 結(jié)構(gòu)46可以是例如具有比例增益50的視覺狀態(tài)反饋控制器。第二前饋控制結(jié)構(gòu)46可以 包括作為SCR過程的動(dòng)態(tài)模型的SCR模型52?？梢韵氲?，第二前饋控制結(jié)構(gòu)46可以具有一 個(gè)或多個(gè)輸入以及一個(gè)或多個(gè)輸出。第二前饋控制結(jié)構(gòu)46的一個(gè)輸入可以是希望的催化 劑表面覆蓋率9 des，其可以由第一前饋控制結(jié)構(gòu)44獲取。第二前饋控制結(jié)構(gòu)46的一個(gè)輸 出可以是第一噴射量ml?？梢韵氲剑谝粐娚淞縨l可以與第二噴射量m2結(jié)合以形成可以 由噴射器26施加的第三噴射量m3。 由控制器30所使用的SCR模型52可以包括解耦并允許對(duì)描述SCR過程(包括反 應(yīng)式(1)至(5))的多個(gè)微分方程進(jìn)行求解的近似法。多個(gè)微分方程可以包括速率方程、熱 t傳遞方程以及本領(lǐng)域已知的其他方程。例如，方程可以表示為
《 (7 )
量和質(zhì)』
Vl+J "、 dC、 |yo = —" + (/ — ) 0 = —" ^ - i^c,柳.,(/^0 + 0.5/ '
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0 = 一" + —。柳,(0'75/ 叫+ 0.57 勝嗎
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(9)
) (10)
-A 蕓=，A,蕓 (12) 其中C為組分濃度，c為比熱，Q為催化劑的NH3儲(chǔ)存容量，R表示反應(yīng)速率源項(xiàng)， Vw。/V。id為幾何常量，u為廢氣流速率，T為溫度，z為空間坐標(biāo)，P為密度，t為時(shí)間且9為空 隙率。下標(biāo)"g"和"s"分別表示固態(tài)和氣態(tài)?？梢韵氲剑鄠€(gè)微分方程可以包括額外的和
7/或不同的方程或項(xiàng)。 控制器30可以使用多個(gè)微分方程的解耦解來實(shí)時(shí)計(jì)算e的值。為了獲取解耦解， 控制器30可以近似為相等摩爾量的冊(cè)和冊(cè)2經(jīng)過反應(yīng)(3)直到反應(yīng)結(jié)束。 一旦反應(yīng)(3) 結(jié)束，未包含在相等摩爾量?jī)?nèi)的冊(cè)或冊(cè)2可以經(jīng)過反應(yīng)(2)或反應(yīng)(4)，取決于初始(即， 在反應(yīng)(3)之前)是否有較大摩爾量的NO或者N02。例如，當(dāng)NO的初始摩爾量超過N02的 初始摩爾量時(shí)，近似法可以決定相等摩爾量的冊(cè)和冊(cè)2進(jìn)行反應(yīng)(3)。然后，可能存在未參 與反應(yīng)(3)的殘余量的NO。根據(jù)近似法，殘余量的NO可以接著進(jìn)行反應(yīng)(2)。替代地，當(dāng) N02的初始摩爾量大于NO的初始摩爾量時(shí)，近似法可以決定在反應(yīng)(3)之后，殘余的N02進(jìn) 行反應(yīng)(4)。 換句話說，近似法可以假設(shè)反應(yīng)(2)到(4)順序發(fā)生(例如首先發(fā)生反應(yīng)(3)，然 后發(fā)生反應(yīng)(2)或(4)而不是并行發(fā)生(即反應(yīng)(2)到(4)同時(shí)發(fā)生)。因?yàn)榉磻?yīng)(3)的 速度可能比反應(yīng)(2)和(4)更快，所以該近似法可以準(zhǔn)確地描述反應(yīng)過程。
SCR模型52可以通過沿著SCR裝置催化劑長(zhǎng)度映射的多個(gè)控制體積或計(jì)算單元格
來求解。其解可以通過下式表示
Q n =T77[c柳、.,'n—c柳一"(c肌。,"—c肌,.")+6(c叫.。w—c叫.,n)],，，、
22 ( 13) -^(7f) 其中a和b為常量，其大小可以取決于C^,』勺初始值是否大于CN。,in的初始值或反 之，L為控制體積/計(jì)算單元格的長(zhǎng)度，T為在控制體積/計(jì)算單元格長(zhǎng)度上的平均溫度，下 標(biāo)"in"和"out"分別表示每個(gè)控制體積/計(jì)算單元格處的入口值和出口值，且上標(biāo)"n-l" 和"n"分別表示上一個(gè)時(shí)間步長(zhǎng)和當(dāng)前時(shí)間步長(zhǎng)的值。第一控制體積/計(jì)算單元格可以對(duì) 應(yīng)于SCR裝置28的入口 ，而最末控制體積/計(jì)算單元格可以對(duì)應(yīng)于SCR裝置28的出口 (剩 余的控制體積/計(jì)算單元格位于第一和最末控制體積/計(jì)算單元格之間)。每個(gè)單元格的
e可以被實(shí)時(shí)地計(jì)算并用于計(jì)算所有單元格的平均值^st。 工業(yè)實(shí)用性 根據(jù)本發(fā)明的控制系統(tǒng)可以適用于需要對(duì)SCR過程進(jìn)行控制的任何流體系統(tǒng)。更 具體地，根據(jù)本發(fā)明的控制系統(tǒng)可以用于限制從燃燒發(fā)動(dòng)機(jī)排出的廢氣流中的污染物的 量。根據(jù)本發(fā)明的控制系統(tǒng)可以具有帶有內(nèi)部模型的控制器，控制器實(shí)時(shí)地計(jì)算與廢氣流 中的NOx反應(yīng)并且防止流失所需要的噴射的還原試劑的量。 如圖1，空氣可以通過進(jìn)氣閥15被吸入流體系統(tǒng)10并通過通道16進(jìn)入功率源12。 燃料在進(jìn)入燃燒室20之前可以與空氣混合，且燃料空氣混合物可以被功率源12燃燒以產(chǎn) 生機(jī)械功和廢氣流。廢氣流可以包括空氣污染物和顆粒物的復(fù)雜混合物。
廢氣流可以通過通道18傳送至DOC 22。廢氣流可以經(jīng)過D0C22的活性催化層，從 而導(dǎo)致廢氣流中的碳?xì)浠衔锉谎趸?。然后廢氣流可以被傳送至微粒過濾器24，在微粒過 濾器中廢氣流可以經(jīng)過一個(gè)或多個(gè)過濾元件以去除廢氣流中的顆粒物?？梢韵氲?，顆粒物 當(dāng)沉積在微粒過濾器24的過濾元件上時(shí)，可以被動(dòng)地或主動(dòng)地再生。 離開微粒過濾器24的廢氣流可以被傳送至SCR裝置28，其中可以還原廢氣流中 的N0x。例如，控制器30能夠向噴射器26(在SCR裝置28處或在SCR裝置的上游)發(fā)出指令以便將還原試劑噴入廢氣流中。控制器30可以包括允許其選擇性地致動(dòng)噴射器26的程序。 如圖2，在控制器30的操作中，第一前饋控制結(jié)構(gòu)44可以接收一個(gè)或多個(gè)輸入。 第一前饋控制結(jié)構(gòu)輸入可以被引用至映射48以獲取e^和m2。然后e^可以被提供給
第二前饋控制結(jié)構(gòu)46，并將其與9^t進(jìn)行比較以獲取表面覆蓋誤差9_。可以將^rr乘
以比例增益50以獲得ml。然后可以將ml加上m2以獲得還原試劑的第三噴射量m3?？梢?想到，ml的值可以是正的或負(fù)的，由此分別增加或減小m3的值?？梢酝ㄟ^通信線路42(如 圖1)將m3的值發(fā)送至噴射器26，噴射器26可以應(yīng)用該值。也可以將m3的值反饋至SCR 模型52以允許計(jì)算新的9 ^的值，并最終獲得新的m3的值。 當(dāng)還原試劑為諸如尿素等復(fù)合物時(shí)，在噴射入廢氣流中時(shí)可能經(jīng)過水解過程。在 水解過程中，尿素可能會(huì)分解為包括例如氨氣和二氧化碳的副產(chǎn)品。然后尿素中的朋3可 以被存儲(chǔ)在催化劑的表面上以與NOx反應(yīng)從而還原NOx。也可以想到，還原試劑可以是能夠 直接被催化劑吸收的氨。 根據(jù)本發(fā)明的控制系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)幾個(gè)優(yōu)點(diǎn)。特別地，根據(jù)本發(fā)明的控制器的模型 可以在實(shí)時(shí)計(jì)算中說明NO和N02，從而允許在包括DOC或催化型煙塵過濾器(即催化型柴 油微粒過濾器)的流體系統(tǒng)中使用控制系統(tǒng)。同時(shí)，由于在根據(jù)本發(fā)明的控制器的模型中 使用所有的脫N0x反應(yīng)，根據(jù)本發(fā)明的控制系統(tǒng)也能夠在僅進(jìn)行少量標(biāo)定的情況下用于多 種發(fā)動(dòng)機(jī)。 本領(lǐng)域技術(shù)人員將很清楚，對(duì)根據(jù)本發(fā)明的控制系統(tǒng)可以進(jìn)行多種修正和變形。 考慮到根據(jù)本發(fā)明的控制系統(tǒng)的說明書和實(shí)踐，其他的實(shí)施方式對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員來說 也將是很清楚的。說明書和實(shí)施例僅意于被認(rèn)為是示例性的，真正的范圍由權(quán)利要求及其 等同物來確定。
權(quán)利要求
一種排放控制系統(tǒng)(14)，包括SCR裝置(28)，其接收廢氣流；噴射器(26)，其在所述SCR裝置中的催化劑處或在催化劑的上游處將還原試劑引入廢氣流中；以及控制器(30)，其與所述噴射器通信，所述控制器能夠通過利用在多個(gè)SCR反應(yīng)中的至少一個(gè)必須完成后才能開始其余的SCR反應(yīng)瘀 近似法來計(jì)算還原試劑的第一量；以及至少根據(jù)所述第一量調(diào)整所述噴射器。
2. 如權(quán)利要求1所述的排放控制系統(tǒng)，其中 所述還原試劑包括還原劑；且計(jì)算所述第一量以在使得還原劑流失最小化的同時(shí)還原廢氣中的NOx。
3. 如權(quán)利要求1所述的排放控制系統(tǒng)，其中，將所述近似法應(yīng)用于SCR模型以形成描述 所述多個(gè)SCR反應(yīng)的解耦解。
4. 如權(quán)利要求3所述的排放控制系統(tǒng)，其中，在多個(gè)計(jì)算單元格上求解。
5. 如權(quán)利要求l所述的排放控制系統(tǒng)，其中，所述控制器進(jìn)一步包括多個(gè)映射(48)。
6. 如權(quán)利要求5所述的排放控制系統(tǒng)，其中 所述控制器使用所述多個(gè)映射來確定還原試劑的第二量； 將所述第一量加上所述第二量以得到還原試劑的第三量；且 噴射器將所述第三量施加于廢氣流。
7. —種控制SCR過程的方法，包括 形成廢氣流；將所述廢氣流連通至催化劑；計(jì)算噴入廢氣流中的還原試劑的第一量，其中通過利用在多個(gè)SCR反應(yīng)中的至少一個(gè) 必須完成后才能開始其余的SCR反應(yīng)的近似法來計(jì)算第一量；以及至少根據(jù)還原試劑的第一量來調(diào)整當(dāng)前在催化劑處或催化劑上游正噴入廢氣流中的 還原試劑的量。
8. 如權(quán)利要求7所述的方法，其中，應(yīng)用近似法以形成描述所述多個(gè)SCR反應(yīng)的解耦解。
9. 如權(quán)利要求8所述的方法，其中 所述還原試劑包括還原劑；且所述解的輸出為計(jì)算得到的還原劑在催化劑上的表面覆蓋率。
10. —種流體系統(tǒng)(IO)，包括 功率源(12);用于將空氣連通至所述功率源的進(jìn)氣通道(16);用于將廢氣流從所述功率源排出的排氣通道(18);如權(quán)利要求1至6的任意一項(xiàng)所述的從所述排氣通道接收廢氣流的排放控制系統(tǒng)(14);噴射器(26)，該噴射器在所述排放控制系統(tǒng)內(nèi)的催化劑處或催化劑的上游處將還原試 劑引入廢氣流中以使其與廢氣流反應(yīng)；與所述噴射器通信的控制器(30)，該控制器能夠通過利用在多個(gè)SCR反應(yīng)中的至少一個(gè)必須完成后才能開始其余的SCR反應(yīng)的近似法 來計(jì)算還原試劑的第一量；以及至少根據(jù)所述第一量調(diào)整所述噴射器。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種排放控制系統(tǒng)(14)。該排放控制系統(tǒng)可以具有接收廢氣流的SCR裝置(28)。該排放控制系統(tǒng)還可以具有在SCR裝置中的催化劑處或催化劑的上游處將還原試劑引入廢氣流的噴射器(26)。該排氣控制系統(tǒng)還可以具有與噴射器通信的控制器(30)，該控制器能夠通過利用在多個(gè)SCR反應(yīng)中的至少一個(gè)必須完成后才能開始其余的SCR反應(yīng)的近似法來計(jì)算還原試劑的第一量?？刂破鬟€能夠根據(jù)第一量調(diào)整噴射器。
文檔編號(hào)F02D41/02GK101784331SQ200880101237
公開日2010年7月21日 申請(qǐng)日期2008年7月16日 優(yōu)先權(quán)日2007年7月31日
發(fā)明者C·Y·梁, 魏志勇 申請(qǐng)人:卡特彼勒公司