專利名稱：控制車輛排氣系統(tǒng)中尿素配量的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及控制車輛排氣系統(tǒng)中尿素配量的方法，其中所述尿素被噴入所述排氣系統(tǒng)中的排氣流中用于選擇性催化還原。
背景技術(shù)：
眾所周知，使用尿素-水溶液作為被噴入汽車排氣系統(tǒng)中的還原劑，以便通過選擇性催化還原催化劑(SCR催化劑)與氮氧化物(NOx)起反應(yīng)，以減少汽車NOx排放。特別地，尿素溶液通過空氣輔助或液壓噴射硬件被噴入排氣中，其中使用控制策略計算噴入量， 控制策略取決于排氣質(zhì)量流速(EGMFR)和特征排氣溫度(T。hJ、排氣中氮氧化物的含量或尿素-水溶液配量比(UDR)以及SCR催化劑特性(例如相對于催化條件的轉(zhuǎn)化效率，催化條件包括儲存的氨的量、老化狀態(tài)等)。在實踐中產(chǎn)生的問題在于如果尿素溶液以與大量的NOx起反應(yīng)所可能需要的大劑量配量，則在尿素噴射器下游的排氣系統(tǒng)的表面上存在形成源自尿素(urea-derived)的沉積物的風(fēng)險或可能性。這些沉積物可能引起尿素使用不充分和/或塞住SCR催化劑，這導(dǎo)致排氣系統(tǒng)故障(即，高背壓阻礙和增加NOx排放等)。因此期望通過在車輛運行期間借助控制系統(tǒng)限制可能引起衍生尿素形成沉積物的尿素溶液的噴射量或比例，避免或至少最小化這些負面效果的可能性，并提供有效的方法來避免衍生尿素形成沉積物。W02009/112129A1公開了用于噴射尿素溶液到內(nèi)燃發(fā)動機的排氣流中以便選擇性催化還原的計量系統(tǒng)和用于通過壓縮空氣控制尿素溶液的噴射的方法。計量系統(tǒng)能夠被連接至尿素溶液箱，尿素溶液能夠從尿素溶液箱移出。計量系統(tǒng)包括至少一個噴嘴，尿素溶液能夠借助壓縮空氣通過該噴嘴被噴入排氣流中。計量系統(tǒng)還包括空氣閥，通過空氣閥能夠調(diào)節(jié)空氣的壓力和/或量和/或壓縮空氣供應(yīng)裝置的閥開啟時間。用于測量空氣的壓力和 /或量的傳感器被布置在空氣閥與噴嘴之間的壓縮空氣供應(yīng)裝置中，以便控制被輸入用于霧化尿素溶液的壓縮空氣的量并在給定時刻被減小到所需的最小空氣量，這取決于排氣溫度和排氣質(zhì)量流的操作參數(shù)。然而，在此系統(tǒng)中，在給定的車輛工況下，僅最小量的尿素溶液被壓縮空氣霧化。此外，對被噴入排氣流中的尿素的比例或量的控制基于排氣溫度、排氣質(zhì)量流、尿素質(zhì)量流、催化劑的所需有效度、催化劑尺寸以及計量系統(tǒng)與催化劑之間的準(zhǔn)備部分的尺寸，因此對期望尿素噴射或配量比的計算被復(fù)雜化。

發(fā)明內(nèi)容
發(fā)明人在此已經(jīng)意識到上面的問題并且已經(jīng)設(shè)計了一種方法來至少部分地解決上面的問題。本發(fā)明提供控制車輛的排氣系統(tǒng)中尿素配量的方法，其中通過根據(jù)分配規(guī)則在多于一個配量函數(shù)下可替換地操作排氣系統(tǒng)，得到的尿素形成沉積物可以至少基本被減少。同樣，第一還原劑配量模式包括將尿素配量控制為T。h 、EGMFR、N0x排放、儲存的NH3供應(yīng)、期望NH3、發(fā)動機轉(zhuǎn)速/扭矩、容許的NH3泄漏(slip)等的函數(shù)。第二還原劑配量模式包括基于被圖示出的沉積物相關(guān)特征限制尿素配量，其中計算了尿素沉積嚴(yán)重性指標(biāo)(USDI) 值，并且如果USDI值在閾值以上，則根據(jù)分配規(guī)則，被噴入排氣流中的尿素溶液的比例和/ 或量被減少直到USDI在閾值以下。如果USDI值在閾值以下，則根據(jù)分配規(guī)則，排氣系統(tǒng)將繼續(xù)或?qū)⒒謴?fù)在第一還原劑配量模式中操作。在一個特定示例中，用于控制車輛的排氣系統(tǒng)中尿素配量的方法，其中所述尿素被噴入所述排氣系統(tǒng)中的排氣流中用于選擇性催化還原，該方法包括以下步驟建立表現(xiàn)所述排氣系統(tǒng)中工況的特征的一組參數(shù)和適于表現(xiàn)所述排氣系統(tǒng)中尿素沉積嚴(yán)重性特征的USDI值的分配規(guī)則；確定所述排氣系統(tǒng)的當(dāng)前工況的所述參數(shù)組的當(dāng)前值組合；基于所述分配規(guī)則，將所述排氣系統(tǒng)的當(dāng)前工況的所述參數(shù)組的當(dāng)前值組合分配給所述USDI的當(dāng)前值；以及基于所述USDI的所述當(dāng)前值控制所述排氣系統(tǒng)中的尿素配量的量。因此，本發(fā)明特別根據(jù)該方案，基于針對排氣條件和排氣系統(tǒng)幾何形狀的合適 USDI來監(jiān)測源自尿素的沉積形成物的嚴(yán)重性，并使用這個指標(biāo)用來改正(即，必要時限制) 尿素配量(即，被噴入的尿素溶液量)，以使得在排氣系統(tǒng)組件的內(nèi)表面上(特別是在尿素噴射器與SCR催化劑進口之間)的源自尿素的沉積形成物被減少或甚至被避免。根據(jù)另一個方面，提供用于控制車輛排氣系統(tǒng)中尿素配量的系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括帶有芯片的控制器，其包括非瞬變計算機指令，以當(dāng)尿素沉積嚴(yán)重性指標(biāo)小于閾值時在第一還原劑配量模式中操作尿素配量系統(tǒng)，該第一還原劑配量模式包括基于多個工況將噴入發(fā)動機排氣中的還原劑調(diào)節(jié)到第一量，并且當(dāng)尿素沉積嚴(yán)重性指標(biāo)大于閾值時在第二還原劑配量模式中操作尿素配量系統(tǒng)，該第二還原劑配量模式是受限的尿素配量模式，其包括將第一量減少到更低的第二量。在一個實施例中，帶有芯片的控制器進一步包括用于確定尿素沉積嚴(yán)重性指標(biāo)的非瞬變計算機指令。 在另一個實施例中，帶有芯片的控制器進一步包括用于確定尿素沉積嚴(yán)重性指標(biāo)的非瞬變計算機指令，并且確定尿素沉積嚴(yán)重性指標(biāo)包括計算排氣質(zhì)量流速與尿素配量比的比值、測量特征排氣溫度以及參考排氣質(zhì)量流速和尿素配量比之間的比值與特征排氣溫度的預(yù)定圖。在另一個實施例中，帶有芯片的控制器進一步包括用于基于排氣質(zhì)量流速、排氣溫度、尿素配量比、儲存的尿素的剩余量、發(fā)動機轉(zhuǎn)速/扭矩、容許的尿素泄漏以及SCR催化劑的多個特性這些參數(shù)中的一個或更多個來確定第一還原劑配量模式中的第一量的非瞬變計算機指令。在另一個實施例中，帶有芯片的控制器進一步包括用于基于排氣質(zhì)量流速、排氣溫度、尿素配量比、儲存的尿素的剩余量、發(fā)動機轉(zhuǎn)速/扭矩、容許的尿素泄漏以及SCR催化劑的多個特性這些參數(shù)中的一個或更多個來確定第一還原劑配量模式中的第一量的非瞬變計算機指令，其中SCR催化劑的多個特性包括轉(zhuǎn)化效率、催化條件和老化狀態(tài)中的一個或更多個。根據(jù)另一個方面，提供將尿素噴入排氣流中的方法。該方法包括在第一模式中基于多個操作參數(shù)配量第一量的尿素到SCR催化劑；并且在不同于第一模式的第二模式中基于排氣質(zhì)量流速與尿素配量比之間的比值和排氣溫度配量第二量的尿素到SCR催化劑。在一個實施例中，多個操作參數(shù)包括排氣質(zhì)量流速、排氣溫度、尿素配量比、儲存的尿素的剩余量、發(fā)動機轉(zhuǎn)速/扭矩、容許的尿素泄漏以及SCR催化劑的多個特性這些參數(shù)中的一個或更多個。在另一個實施例中，多個操作參數(shù)包括排氣質(zhì)量流速、排氣溫度、尿素配量比、儲存的尿素的剩余量、發(fā)動機轉(zhuǎn)速/扭矩、容許的尿素泄漏以及SCR催化劑的多個特性這些參數(shù)中的一個或更多個，其中SCR催化劑的多個特性包括轉(zhuǎn)化效率、催化條件和老化狀態(tài)中的一個或更多個。在另一個實施例中，該方法進一步包括確定尿素沉積嚴(yán)重性指標(biāo)并基于尿素沉積嚴(yán)重性指標(biāo)進一步調(diào)節(jié)尿素配量到第一模式或第二模式中的任一個。在另一個實施例中，確定尿素沉積嚴(yán)重性指標(biāo)包括計算排氣質(zhì)量流速與尿素配量比的比值、確定排氣溫度以及參考排氣質(zhì)量流速與尿素配量比之間的比值與排氣溫度的預(yù)定圖。在另一個實施例中，確定尿素沉積嚴(yán)重性指標(biāo)包括計算排氣質(zhì)量流速與尿素配量比的比值、確定排氣溫度以及參考排氣質(zhì)量流速與尿素配量比之間的比值與排氣溫度的預(yù)定圖，其中如果尿素沉積嚴(yán)重性指標(biāo)大于閾值，則輸送第一量的尿素，并且如果嚴(yán)重性指標(biāo)小于閾值，則輸送第二量的尿素。在另一個實施例中，第二尿素量小于第一尿素量。應(yīng)該被理解的是，提供以上概述以簡化的形式介紹在隨后的具體實施方式
中進一步描述的方案選擇。這并不意味著指定要求保護的主題的關(guān)鍵特征或重要特征，要求保護主題的范圍僅通過隨附于說明書的權(quán)利要求確定。此外，要求保護的主題不限于解決此處或在本公開的任何部分提及的任何缺點的實施例。


圖1示出了包括示例排氣處理系統(tǒng)的發(fā)動機的示意圖；圖2示出了說明用于控制尿素配量比(UDR)的控制程序的流程圖；圖3示出了經(jīng)驗數(shù)據(jù)的示例圖；以及圖4示出了包括指定的尿素嚴(yán)重性沉積指標(biāo)(USDI)值的經(jīng)驗數(shù)據(jù)的示例圖。
具體實施例方式以下描述涉及用于控制柴油后處理系統(tǒng)的方法，該柴油后處理系統(tǒng)包括選擇性催化還原(SCR)催化劑和用于將催化劑噴入連接到機動車輛發(fā)動機排氣系統(tǒng)的排氣流路徑中的噴射器。圖1示出了可以在其中采用本方法的示例發(fā)動機。該方法經(jīng)由控制器實施， 該控制器包括用于分配規(guī)則的指令，并且與機動車輛的各傳感器和致動器通信。在車輛運行期間，第一還原劑配量模式包括將尿素配量控制為特征排氣溫度 (Tchar)、排氣質(zhì)量流速(EGMFI0、NOx排放、儲存的NH3供應(yīng)、期望NH3、發(fā)動機轉(zhuǎn)速/扭矩、容許的NHjtt漏等的函數(shù)。此外，控制器監(jiān)測EGMFR與尿素-水溶液質(zhì)量流速或配量比(UDR) 的比值和T。h ?？刂破鲄⒖碱A(yù)定的尿素沉積嚴(yán)重性指標(biāo)(USDI)圖來比較UDR/EGMFR的比值和Teha,以確定USDI值。如果USDI值大于閾值，則第二還原劑配量模式被觸發(fā)并且第一配量方法被停止。在第二還原劑配量模式中，被噴入的還原劑的量/率被減少。如果USDI 值小于閾值，則最初的還原劑配量方法被繼續(xù)。
以此方式，當(dāng)SCR上尿素的沉積可能發(fā)生時，被噴入排氣流路徑中的尿素量被減少，以使得尿素沉積物被最小化或被避免。由此，本方法提高了 SCR的壽命和效率。圖2中所示的流程示說明了該方法。此外，圖3包括根據(jù)本發(fā)明繪制的多組示例性測量結(jié)果 (數(shù)據(jù)組)圖，圖4圖示說明了根據(jù)本發(fā)明的實施例適于圖3的圖的可能的分配規(guī)則。圖1是示出可以被包括在汽車推進系統(tǒng)中的多缸發(fā)動機10的一個汽缸的示意圖。 發(fā)動機10可以至少部分地被包括控制器12的控制系統(tǒng)控制并被來自車輛駕駛員132經(jīng)由輸入裝置130的輸入控制。在此示例中，輸入裝置130包括加速器踏板和用于產(chǎn)生比例踏板位置信號PP的踏板位置傳感器134。發(fā)動機10的燃燒室(即，汽缸)30可以包括活塞 36安裝在其中的燃燒室壁32?；钊?6可以被連接到曲軸40以使得活塞的往復(fù)運動被轉(zhuǎn)換成曲軸的旋轉(zhuǎn)運動。曲軸40可以經(jīng)由中間傳遞系統(tǒng)被連接到車輛的至少一個驅(qū)動車輪。 此外，起動器馬達可以經(jīng)由飛輪被連接到曲軸40以能夠起動發(fā)動機10的運行。燃燒室30可以經(jīng)由進氣道42從進氣歧管44接收進氣并且可以經(jīng)由排氣道48排出燃燒氣體。進氣歧管44和排氣道48能夠經(jīng)由各自的進氣門52和排氣門M可選地與燃燒室30相通。在一些實施例中，燃燒室30可以包括兩個或更多個進氣門和/或兩個或更多個排氣門。在此示例中，進氣門52和排氣門M可以經(jīng)由各自的凸輪致動系統(tǒng)51和53被凸輪致動控制。凸輪致動系統(tǒng)51和53可以分別包括一個或更多個凸輪并且可以利用可被控制器12操作的凸輪廓線變換系統(tǒng)(CPS)、可變凸輪正時(VCT)、可變氣門正時(VVT)和/或可變氣門升程(WL)中的一個或更多個來改變氣門操作。進氣門52和排氣門討的位置可以分別由位置傳感器陽和57確定。在可替換實施例中，進氣門52和/或排氣門M可以由電動氣門致動控制。例如，汽缸30可以可替換地包括經(jīng)由電動氣門致動控制的進氣門和經(jīng)由包括CPS和/或VCT系統(tǒng)的凸輪致動控制的排氣門。燃料噴射器66被示為直接連接到燃燒室30用于在燃燒室30中直接噴射燃料。燃料噴射可以經(jīng)由常規(guī)的導(dǎo)軌系統(tǒng)或其它柴油燃料噴射系統(tǒng)。燃料可以被包括燃料箱、燃料泵和燃料導(dǎo)軌的高壓燃料系統(tǒng)(未示出)傳送到燃料噴射器66。進氣道42可以包括具有節(jié)流板64的節(jié)氣門62。在此特定示例中，節(jié)流板64的位置可以經(jīng)由被提供給包括有節(jié)氣門62的電動馬達或致動器的信號被控制器12改變，該配置通常被稱為電子節(jié)氣門控制(ECT)。以此方式，節(jié)氣門62可以被操作以改變被提供給發(fā)動機汽缸之一的燃燒室30的進氣。節(jié)流板64的位置可以被節(jié)氣門位置信號TP提供給控制器12。進氣道42可以包括質(zhì)量空氣流量傳感器120和歧管空氣壓力傳感器122用于分別提供信號MAF和MAP到控制器12。此外，在所公開的實施例中，排氣再循環(huán)(EGR)系統(tǒng)可以使期望的排氣部分從排氣道48經(jīng)由EGR通道140到進氣道44。提供給進氣道44的EGR量可以經(jīng)由EGR閥142被控制器12改變。此外，EGR傳感器144可以被布置在EGR通道內(nèi)并且可以提供壓力、溫度和排氣濃度中的一個或更多個的指示?？商鎿Q地，EGR可以基于來自MAF傳感器(上游)、 MAP(進氣歧管)、MAT(歧管氣體溫度)和曲柄速度傳感器通過計算的值被控制。此外，EGR 可以基于排氣氧傳感器和/或進氣氧傳感器(進氣歧管)被控制。在一些條件下，EGR系統(tǒng)可以被用來調(diào)節(jié)燃燒室內(nèi)空氣和燃料混合物的溫度。圖1示出了高壓EGR系統(tǒng)，額外地或可替換地，低壓EGR系統(tǒng)可以被使用，在低壓EGR系統(tǒng)中，EGR從渦輪增壓器的渦輪的下游流到渦輪增壓器的壓縮機的上游。因此，發(fā)動機10可以進一步包括壓縮裝置，例如至少包括沿進氣歧管44布置的壓縮機162的渦輪增壓器或機械增壓器。對于渦輪增壓器，壓縮機162可以至少部分地由沿排氣道48布置的渦輪164(如，經(jīng)由軸)驅(qū)動。對于機械增壓器，壓縮機162可以至少部分地由發(fā)動機和/或電機驅(qū)動，并且可以不包括渦輪。由此，經(jīng)由渦輪增壓器或機械增壓器提供給發(fā)動機的一個或更多個汽缸的壓縮量可以被控制器12改變。排氣傳感器1 被示為連接到排放控制系統(tǒng)70上游的排氣道48。傳感器1 可以是用于提供排氣空燃比的任意合適的傳感器，例如線性氧傳感器或UEG0(通用或?qū)捰蚺艢庋鮽鞲衅?、雙態(tài)氧傳感器或EGO、HEGO (加熱型EGO)、NOx, HC或CO傳感器。此外，排氣溫度傳感器1 被包括在相同的位置，并且報告噴射器與SCR催化劑之間的T。h 。在可替換實施例中，排氣溫度傳感器和排氣傳感器可以在不同位置被布置在排氣道48中。排放控制系統(tǒng)70被示為沿排氣通道48被布置在排氣傳感器126的下游。系統(tǒng)70 可以是選擇性催化還原(SCR)系統(tǒng)、三元催化劑(TWC)、N0X捕集器、各種其它排放控制裝置或其組合。例如，系統(tǒng)70可以是包括SCR催化劑71和柴油微粒過濾器(DPF)72的排氣后處理系統(tǒng)。在一些實施例中，DPF72可以位于催化劑的下游(如圖1所示)，而在其它實施例中，DPF72可以被布置在催化劑的上游(圖1中未示出)。如在下面將更詳細描述的，在發(fā)動機運行期間，DPF可以被周期性地?zé)嵩偕?。此外，在一些實施例中，在發(fā)動機10運行期間，排放控制系統(tǒng)70可以通過在特定空燃比內(nèi)運行發(fā)動機的至少一個汽缸而被定期重設(shè)。在一個示例中，尿素噴射系統(tǒng)80被提供用來噴射液體尿素到SCR催化劑71。尿素噴射系統(tǒng)80包括噴射器82，噴射器82被配置成噴射液體還原劑(例如尿素溶液)到排氣道48內(nèi)的排氣流路徑中。在本實施例中，噴射器82相對于排氣道48成角度。在可替換實施例中，噴射器可以平行于或垂直于排氣道。此外，噴射器可以包括空氣輔助或液壓噴射硬件?？刂破?2在圖1中被示為微型計算機，其包括微處理器單元102、輸入/輸出端口 104、在此特定示例中被示為只讀存儲芯片106的用于可執(zhí)行程序和校正值的電子存儲介質(zhì)、隨機存儲器108、保持存儲器110和數(shù)據(jù)總線?？刂破?2可以從被連接到發(fā)動機10 的傳感器接收各種信號，除了之前討論的那些信號之外，包括來自質(zhì)量空氣流量傳感器120 的對吸入質(zhì)量空氣流量(MAF)的測量值；來自被連接到冷卻套114的溫度傳感器112的發(fā)動機冷卻液溫度(ECT)；來自被連接到曲軸40的霍爾效應(yīng)傳感器118(或其它類型)的表面點火感測信號(PIP)；來自節(jié)氣門位置傳感器的節(jié)氣門位置(TP)；以及來自傳感器122 的絕對歧管壓力信號(MAP)。發(fā)動機轉(zhuǎn)速信號(RPM)可以由控制器12根據(jù)信號PIP產(chǎn)生。 來自歧管壓力傳感器的歧管壓力信號MAP可以被用來提供進氣歧管中真空或壓力的指示。 在一個示例中，還被用作發(fā)動機轉(zhuǎn)速傳感器的傳感器118可以在曲軸每一轉(zhuǎn)產(chǎn)生預(yù)定數(shù)量的相等間隔的脈沖。存儲介質(zhì)只讀存儲器106能夠用計算機可讀數(shù)據(jù)編程，計算機可讀數(shù)據(jù)表示為了執(zhí)行所描述的方法可由處理器102執(zhí)行的指令以及被預(yù)期到但沒有特別列出的其它變量。如上所述，圖1僅示出了多缸發(fā)動機的一個汽缸，并且每個汽缸可以類似地包括它自己的進氣門/排氣門、燃料噴射器、火花塞等的設(shè)置。圖2示出用于操作圖1中描述的排氣系統(tǒng)的示例方法200?？刂破?2可以經(jīng)過連通發(fā)動機和排氣系統(tǒng)中的各種傳感器和致動器來實施方法200。方法200包括用于確定還原劑配量的量以限制催化劑上的沉積物的“分配規(guī)則”。在步驟210處，控制器計算當(dāng)前UDR與當(dāng)前EGMFR之間的比值(UDR/EGMFR)。此外，控制器經(jīng)由排氣溫度傳感器1 確定T。h 。之后，在步驟212處，控制器通過參考UDR/ EGMFR比值與Tcto的預(yù)定圖來確定USDI值。預(yù)定圖的示例如圖4所示(稍后描述)。在步驟214處，控制器確定USDI值是否大于閾值。根據(jù)圖4所示的示例，閾值的示例為3。如果USDI小于閾值，則在步驟216處和步驟218處，控制器命令排氣系統(tǒng)以第一還原劑配量模式運行，其包括基于當(dāng)前的車輛工況確定的還原劑配量比。當(dāng)前工況可以包括T。h 、EGMFR、N0x排放、儲存的NH3供應(yīng)、期望NH3、發(fā)動機轉(zhuǎn)速/扭矩、容許的NH3泄漏、 SCR的特性等之中的一個或更多個。然而，如果控制器確定USDI大于閾值，則在步驟220處，控制器命令排氣系統(tǒng)以第二還原劑配量模式運行。如步驟222所示，第二還原劑配量模式包括減少的/受限的尿素配量模式。排氣系統(tǒng)以第二還原劑配量模式運行直到USDI被減小到閾值以下的值。由此， 第二還原劑配量模式基于UDR與EGMFR之間的比值和T。h 。USDI可以繼續(xù)由控制器確定以便調(diào)節(jié)還原劑配量?？商鎿Q地，USDI可以定期由控制器確定以便調(diào)節(jié)還原劑配量。根據(jù)此實施例，第二還原劑配量模式的參數(shù)組僅包括兩個參數(shù)，其中第一參數(shù)依賴于UDR/EGMFR比值，并且另一個參數(shù)是排氣系統(tǒng)的T。h 。根據(jù)可替換實施例，第二還原劑配量模式的參數(shù)組包括一個參數(shù)，這個參數(shù)為UDR/EGMFR比值。在這些實施例的每個實施例中，本發(fā)明涉及將兩個變量(UDR和EGMFR)合并成一個新變量UDR/EGMFR的方案，這允許 USDI僅使用一個圖與系統(tǒng)的所有主要參數(shù)匹配，系統(tǒng)的主要參數(shù)例如為排氣質(zhì)量流速、尿素配量比和特征溫度。這個方案基于考慮到在控制或避免形成沉積物的過程中對測得變量的直接評估或使用將需要針對不同配量比的若干幅圖/圖表(map)(即，不止一幅圖)，這將不便于用于控制排氣系統(tǒng)中的尿素配量。相比之下，由于本發(fā)明，獲得的圖能夠被控制策略用作USDI值與溫度(即，SCR催化劑上游的T。hJ以及上面提及的合并變量(UDR/EGMFR 比值)的圖或“查找表”。為了實施上面描述的方法和分配規(guī)則，可以經(jīng)由尿素沉積嚴(yán)重性分析根據(jù)經(jīng)驗確定尿素沉積嚴(yán)重性的圖和查找表。適于描述排氣系統(tǒng)中尿素沉積嚴(yán)重性的特征的UDSI基于在減少尿素配量之后預(yù)定時間段內(nèi)沒有去除的在尿素配量期間最初形成的沉積物百分比被確定。換言之，基于尿素沉積嚴(yán)重性分析，根據(jù)本發(fā)明的控制排氣系統(tǒng)中尿素配量的方法可以導(dǎo)致尿素溶液的最大容許配量比，通過最大容許配量比，在排氣系統(tǒng)中得到的尿素形成沉積物被避免和/或最小化以使得即使形成，這些沉積物能夠在排氣中被容易地分解。在尿素沉積嚴(yán)重性分析中，在影響形成沉積物的物理因素中，主要因素被假定為EGMFR、 UDR、尿素噴射器與SCR催化劑之間的排氣幾何形狀和T。h ，特別是尿素噴射器與SCR催化劑之間的T。h 。這些因素可以被考慮，并且根據(jù)本發(fā)明以簡單的方式被合并成能夠相對簡單地在尿素SCR系統(tǒng)操作的控制策略內(nèi)被實施的新變量或圖。特別地，根據(jù)本發(fā)明的尿素沉積嚴(yán)重性分析方法可以包括以下步驟a)形成優(yōu)選地覆蓋上面提及的寬參數(shù)(即，EGMFR、UDR、Tchar)變化范圍的實驗矩陣；
b)形成代表相關(guān)應(yīng)用的硬件(帶有排氣系統(tǒng)的發(fā)動機等)；c)進行針對形成的矩陣的沉積實驗；d)直接對測得的變量評估沉積，或?qū)νㄟ^將測得的變量合并成新量綱或無量綱變量而得到的新變量評估沉積；e)構(gòu)建2D表(圖)，其包括對兩個關(guān)鍵的直接測量的或新組合的變量繪制的沉積相關(guān)特征。所構(gòu)建的2D表或圖能夠被容易地用在控制策略內(nèi)并允許基于圖中的沉積相關(guān)特征限制UDR，并請求來自SCR系統(tǒng)控制模塊的UDR。圖3是根據(jù)本發(fā)明繪制的一系列示范性測量結(jié)果(數(shù)據(jù)組)圖，圖4圖示說明了根據(jù)本發(fā)明的實施例的適于圖1的圖的可能分配規(guī)則。首先，為了建立分配規(guī)則，通過形成覆蓋包括EGMFR、UDR和Tcto的寬參數(shù)變化范圍的經(jīng)驗矩陣來進行一系列測量，該經(jīng)驗矩陣的形成是通過在帶有排氣系統(tǒng)的發(fā)動機中對形成的矩陣進行沉積實驗。SCR催化劑上游的排氣溫度被用作溫度(T。hJ。發(fā)現(xiàn)對于Teto在350°C以上，不管尿素配量比達到根據(jù)尿素噴射器設(shè)計的最大配量比，在排氣系統(tǒng)中(排氣質(zhì)量流的整個范圍內(nèi))沒有發(fā)現(xiàn)源自尿素的沉積物。此外，在用于SCR技術(shù)的控制系統(tǒng)內(nèi)，存在對SCR系統(tǒng)操作的低溫限制。在實驗條件矩陣形成期間也考慮該限制。然而，實驗條件向下延伸超過這個低溫限制，直到Tcto值接近150°C的值。對于完全實驗矩陣，已經(jīng)選擇了下述關(guān)鍵參數(shù)的范圍59-36mig/h的EGMFR ； 0-304mg/s的UDR ;150-400°C的T。h 。僅作為示例并且不限制本發(fā)明，UDSI值能夠被限定為在尿素配量期間最初形成的沉積物的百分比，在停止尿素配量之后該沉積物在給定條件下在5分鐘內(nèi)沒有去除。更特別地，能夠給出定量的值，如表1所限定的表 1
UDSI 值規(guī)則0沒有觀察到沉積物，或者100%的最初形成的沉積物在停止尿素配量之后5分鐘內(nèi)被去除。10-25%的最初形成的沉積物在在停止尿素配量之后5分鐘內(nèi)沒有被去除。225-50%的最初形成的沉積物在在停止尿素配量之后5分鐘內(nèi)沒有被去除。350-75%的最初形成的沉積物在在停止尿素配量之后5分鐘內(nèi)沒有被去除。475-100%的最初形成的沉積物在在停止尿素配量之后5分鐘內(nèi)沒有被去除。實驗的一般程序的示例如下，發(fā)動機轉(zhuǎn)速從3000rpm下降到1000rpm(以500rpm 的梯度)，特征溫度Tchar = 400°C下降到150°C (以50°C的梯度)，在穩(wěn)定的發(fā)動機和排氣參數(shù)的情況下并且配量比值為 0mg/s、5mg/s、10mg/s、20mg/s、50mg/s、100mg/s、200mg/s 和300mg/s，下述步驟被執(zhí)行打開/開始配量、保持配量以觀察配量打開特征、關(guān)閉配量、 觀察配量關(guān)閉特征、終止當(dāng)前配量比、終止當(dāng)前Tchar點以及終止當(dāng)前發(fā)動機轉(zhuǎn)速。例如，針對3000rpm的發(fā)動機轉(zhuǎn)速和足夠提供400°C的特征溫度(如，SCR催化劑上游的排氣溫度)的發(fā)動機負荷，啟動所實施的實驗之一。之后，在此發(fā)動機運行(轉(zhuǎn)速/ 負荷)點，應(yīng)用不同尿素配量比(即，首先打開尿素配量，保持足夠觀察特征的一段時間，并且之后關(guān)閉)，并且從低尿素配量比到高尿素配量比監(jiān)測沉積狀態(tài)(在出現(xiàn)/消失的比值、 可逆性、穩(wěn)定性等方面)。實施該實驗之后，石英管被沖洗(必要時)并被干燥，并且之后發(fā)動機負荷被改變成較低的值以便提供低于50°C的特征溫度。達到大致150°C的最小預(yù)定Tcto之后，在下一個發(fā)動機轉(zhuǎn)速下，進行相同順序的實驗，等等。表2示出了如上面解釋的被執(zhí)行和分析的一系列示范性測量結(jié)果。表 權(quán)利要求
1.一種控制車輛排氣系統(tǒng)中尿素配量的方法，其中所述尿素被噴入所述排氣系統(tǒng)中的排氣流中用于選擇性催化還原，所述方法包括建立表現(xiàn)所述排氣系統(tǒng)中工況特征的參數(shù)組和適于表現(xiàn)所述排氣系統(tǒng)中尿素沉積嚴(yán)重性特征的尿素沉積嚴(yán)重性指標(biāo)的值的分配規(guī)則；確定針對所述排氣系統(tǒng)當(dāng)前工況的所述參數(shù)組的當(dāng)前值組合；基于所述分配規(guī)則，將針對所述排氣系統(tǒng)當(dāng)前工況的所述參數(shù)組的當(dāng)前值組合分配給所述尿素沉積嚴(yán)重性指標(biāo)的當(dāng)前值；以及基于所述尿素沉積嚴(yán)重性指標(biāo)的所述當(dāng)前值，控制所述排氣系統(tǒng)中的尿素配量。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述參數(shù)組包括排氣質(zhì)量流速、尿素配量比和所述排氣系統(tǒng)中的特征溫度。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述參數(shù)組包括依賴于尿素配量比與排氣質(zhì)量流速之間的比值的一個參數(shù)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述參數(shù)組包括兩個參數(shù)，第一參數(shù)依賴于尿素配量比與排氣質(zhì)量流速之間的比值，并且第二參數(shù)是所述排氣系統(tǒng)中的特征溫度。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其中所述排氣系統(tǒng)包括選擇性催化還原催化劑，其中所述特征溫度是所述選擇性催化還原催化劑上游的排氣的溫度。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中基于在尿素配量期間最初形成的沉積物在停止尿素配量之后的預(yù)定時間段內(nèi)沒有被去除的百分比，適于表現(xiàn)所述排氣系統(tǒng)中尿素沉積嚴(yán)重性特征的所述尿素沉積嚴(yán)重性指標(biāo)被限定。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述分配規(guī)則被建立為查找表。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中控制所述排氣系統(tǒng)中的尿素配量包括如果所述尿素沉積嚴(yán)重性指標(biāo)的所述當(dāng)前值超過預(yù)定的閾值，則減少尿素配量比。
9.一種用于控制車輛排氣系統(tǒng)中尿素配量的系統(tǒng)，其包括帶有芯片的控制器，該控制器包括非瞬變計算機指令，以當(dāng)尿素沉積嚴(yán)重性指標(biāo)小于閾值時在第一還原劑配量模式中操作尿素配量系統(tǒng)，所述第一還原劑配量模式包括基于多個工況將噴入發(fā)動機排氣中的還原劑調(diào)節(jié)到第一量，并且當(dāng)所述尿素沉積嚴(yán)重性指標(biāo)大于所述閾值時在第二還原劑配量模式中操作所述尿素配量系統(tǒng)，所述第二還原劑配量模式是包括將所述第一量減少到較低的第二量的受限的尿素配量模式。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的系統(tǒng)，其中所述帶有芯片的控制器進一步包括用來確定所述尿素沉積嚴(yán)重性指標(biāo)的非瞬變計算機指令。
11.一種將尿素噴入排氣流中的方法，其包括在第一模式中，基于多個操作參數(shù)配量第一量的尿素到SCR催化劑；以及在不同于所述第一模式的第二模式中，基于排氣質(zhì)量流速與尿素配量比之間的比值和排氣溫度，配量第二量的尿素到SCR催化劑。
全文摘要
本發(fā)明涉及控制車輛排氣系統(tǒng)中尿素配量的方法。該方法包括基于SCR催化劑上的尿素沉積的嚴(yán)重性調(diào)節(jié)尿素配量，其中尿素配量隨嚴(yán)重性的增加而減小。
文檔編號F01N3/20GK102213129SQ201110082459
公開日2011年10月12日 申請日期2011年3月30日 優(yōu)先權(quán)日2010年4月7日
發(fā)明者A·杜博寇夫, B·卡伯里, J·哈姆森, M·巴萊諾維奇, M·賴歇特 申請人:福特環(huán)球技術(shù)公司