專利名稱：排氣處理方法和系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本發(fā)明的示例性實施例涉及排氣系 統(tǒng)的控制方法和系統(tǒng)，更具體地涉及監(jiān)測排氣系統(tǒng)的柴油機排放流體的控制方法和系統(tǒng)。
背景技術：
內(nèi)燃發(fā)動機(例如柴油發(fā)動機)排出的排氣是包含有氣體排放物(例如一氧化碳(CO)、未燃烴(HC)和氮氧化物(NOx)以及組成顆粒物質(zhì)的凝相材料(液體或固體))的非均質(zhì)混合物。通常設置在催化劑載體或基體上的催化劑混合物被提供在發(fā)動機排氣系統(tǒng)中來將某些或是所有這些排氣成分轉(zhuǎn)換為非限制的排氣成分。在某些情況下，提供一種或多種選擇催化還原(SCR)裝置來減少排氣中的NOx量。SCR裝置利用氨(NH3)或其它還原劑來還原NOx。例如，當在合適的條件下SCR裝置可用適量的NH3時，在存在SCR催化劑的條件下NH3與NOx發(fā)生反應從而將NOx排放物還原為例如氮?？梢蕴峁┻€原劑存儲系統(tǒng)來向SCR供給任何需要的還原劑。相應地，需要提供系統(tǒng)和方法來監(jiān)測SCR裝置中可用于還原NOx的還原劑的量。

發(fā)明內(nèi)容
在一個示例性實施例中，提供了一種用于排氣處理系統(tǒng)的控制方法。方法包括基于流體供給源的溫度從多個流體狀態(tài)中有選擇地確定流體狀態(tài)；基于流體狀態(tài)和由控制系統(tǒng)噴射的量估算平均消耗率；以及基于平均消耗率評價流體供給源內(nèi)的流體供給。結(jié)合相應附圖，從下面的實施本發(fā)明的詳細描述中，本發(fā)明上述的特征、優(yōu)點和其它特征以及優(yōu)點將變得清楚。而且，本發(fā)明進一步提供下面的技術方案。I. 一種用于排氣處理系統(tǒng)的控制方法，包括基于流體供給源的溫度從多個流體狀態(tài)中有選擇地確定流體狀態(tài)；基于所述流體狀態(tài)估算平均消耗率；以及基于所述平均消耗率評價所述流體供給源內(nèi)的流體供給。2.根據(jù)技術方案I所述的方法，其中，所述多個流體狀態(tài)包括融化狀態(tài)和凍結(jié)狀態(tài)。3.根據(jù)技術方案I所述的方法，其中基于消耗率的歷史來估算所述平均消耗率。4.根據(jù)技術方案3所述的方法，其中當所述流體狀態(tài)初始進入第一狀態(tài)時將消耗率歷史設置為預先確定的值。5.根據(jù)技術方案4所述的方法，其中所述第一狀態(tài)為凍結(jié)狀態(tài)。
6.根據(jù)技術方案3所述的方法，進一步包括將所述平均消耗率存儲到消耗率歷史中。7.根據(jù)技術方案I所述的方法，進一步包括基于所述平均消耗率確定剩余的距離。8.根據(jù)技術方案7所述的方法，進一步包括基于所述剩余的距離選擇性地啟動速度誘導策略。9. 一種排氣系統(tǒng)，包括向排氣系統(tǒng)供給流體的流體供給源；以及控制模塊，所述控制模塊基于流體供給源的溫度從多個流體狀態(tài)中有選擇地確定·流體狀態(tài)，基于所述流體狀態(tài)估算平均消耗率，并且基于所述平均消耗率評價所述流體供給源內(nèi)的流體供給。10.根據(jù)技術方案9所述的系統(tǒng)，其中所述多個流體狀態(tài)包括融化狀態(tài)和凍結(jié)狀態(tài)。11.根據(jù)技術方案9所述的系統(tǒng)，其中所述控制模塊基于消耗率的歷史來估算所述平均消耗率。12.根據(jù)技術方案11所述的系統(tǒng)，其中當流體狀態(tài)初始進入第一狀態(tài)時所述控制模塊將消耗率歷史設置為預先確定的值。13.根據(jù)技術方案12所述的系統(tǒng)，其中所述第一狀態(tài)為凍結(jié)狀態(tài)。14.根據(jù)技術方案11所述的系統(tǒng)，其中所述控制模塊將所述平均消耗率存儲到消耗率歷史中。15.根據(jù)技術方案9所述的系統(tǒng)，其中所述控制模塊基于所述平均消耗率確定剩余的距離。16.根據(jù)技術方案15所述的系統(tǒng)，其中所述控制模塊基于所述剩余的距離選擇性地啟動速度誘導策略。


下面結(jié)合附圖來詳細描述實施例，從而通過舉例的方式來呈現(xiàn)其它目的、特征、優(yōu)點以及細節(jié)，其中圖I是顯示根據(jù)示例性實施例的排氣系統(tǒng)的示意圖；圖2是顯示根據(jù)示例性實施例的排氣系統(tǒng)控制系統(tǒng)的數(shù)據(jù)流圖；以及圖3是顯示根據(jù)示例性實施例的排氣系統(tǒng)控制方法的流程圖。
具體實施例方式下面的描述本質(zhì)上僅是示例性的，并不意圖限制本發(fā)明、它的應用和用途。應該理解在整個附圖中，相應的附圖標記代表相同或相應的部件和特征。如本文所用，術語“模塊”指的是專用集成電路(ASIC)、電子線路、處理器(共享、專用或是分組的)以及執(zhí)行一個或多個軟件或固件程序的記憶裝置、組合邏輯電路、和/或其它提供所述功能的合適部件?，F(xiàn)在參見圖1，示例性實施例涉及排氣處理系統(tǒng)10，其用于還原內(nèi)燃(IC)發(fā)動機12的受限制排氣成分?？梢岳斫?，在此描述的排氣處理系統(tǒng)10可以實現(xiàn)于多種發(fā)動機系統(tǒng)。這樣的發(fā)動機系統(tǒng)可以包括，例如但不局限于，柴油發(fā)動機、汽油發(fā)動機以及均質(zhì)充量壓燃發(fā)動機系統(tǒng)。如圖I所示，排氣處理系統(tǒng)10通常包括一個或多個排氣管道14以及一個或多個排氣處理裝置16。排氣處理裝置16可以包括，例如但不局限于，氧化催化劑裝置(OC)、選擇性催化還原裝置(SCR)、顆粒過濾器(PF)或其它排氣處理裝置?？梢岳斫?，本發(fā)明的排氣處理系統(tǒng)10可以包括一個或多個排氣處理裝置16的多種組合，并不局限于當前實例。在圖I中的實例中，可以包括多個段的排氣管道14將排氣15從發(fā)動機12輸送到排氣處理系統(tǒng)10的SCR18。SCR18可設置在發(fā)動機12的下游。SCR操作來減少排氣中的氮氧化物(NOx)。在各種實施例中，SCR18可以被構(gòu)造成具有流通的陶瓷或是金屬整料基體，具有與排氣管道14流體連通的入口 20和出口 22，其中流通的陶瓷或是金屬整料基體被包進載體墊中，該載體墊受熱膨脹從而將包裝在剛性殼體或罐內(nèi)的基體固定和隔離?；w可以包括NOx還原催化劑成分，諸如施加到其上的SCR催化劑成分。SCR催化劑成分可以包括沸石和一個或多個基底金屬成分，例如鐵(Fe)、鈷(Co)、銅(Cu)或釩(V)，它們能在存在還·原劑例如氨(NH3)的情況下有效地操作來轉(zhuǎn)換排氣中的NOx成分。還原劑可以從還原劑供給源24來供給，并且可以利用噴射器26在SCR18上游的位置被噴入排氣管道14中，或者也可以采用將還原劑輸送到排氣中的其它適當方法而被噴入排氣管道14中。還原劑可以是氣體、液體或是含水尿素溶液的形式，并且可以在噴射器26中與空氣混合而協(xié)助噴霧的分散。也可在緊鄰噴射器26的排氣管道14內(nèi)設置混合器或紊流器(未示出)以進一步幫助還原劑與排氣的充分混合。根據(jù)檢測的和/或建模的數(shù)據(jù)以及進一步根據(jù)本發(fā)明的排氣系統(tǒng)流體監(jiān)測系統(tǒng)和方法，控制模塊30可以控制發(fā)動機12以及排氣處理系統(tǒng)10的一個或多個部件。一般來說，排氣系統(tǒng)流體監(jiān)測系統(tǒng)和方法監(jiān)測供給源24的溫度(例如可以用一個或多個溫度傳感器28檢測的供給源24內(nèi)部或外部的環(huán)境溫度)來確定流體狀態(tài)。根據(jù)流體狀態(tài)，排氣系統(tǒng)流體監(jiān)測系統(tǒng)估算容器中還原劑的質(zhì)量；估算還原劑的消耗率；并利用估算的質(zhì)量和消耗率來確定剩余的距離。剩余的距離值然后被用于觸發(fā)用于低水平還原劑的車輛速度誘導策略。進一步根據(jù)流體狀態(tài)，排氣系統(tǒng)流體監(jiān)測系統(tǒng)選擇性地控制還原劑的劑量。例如，當處于凍結(jié)狀態(tài)時，排氣系統(tǒng)流體監(jiān)測系統(tǒng)將還原劑的劑量控制在降低的水平以防止在供給源中形成空腔，如果還原劑以高于供給源中的流體融化速率的速率噴射就會形成空腔。例如，如果溫度高于一個閾值，則流體狀態(tài)就會處于融化狀態(tài)，并且當溫度低于一個閾值，流體狀態(tài)就會處于凍結(jié)狀態(tài)。當流體狀態(tài)處于融化狀態(tài)時，流體監(jiān)測系統(tǒng)和方法使用第一質(zhì)量估算方法估算容器中的流體量；使用第一消耗率估算方法估算流體消耗率；以及利用估算的質(zhì)量和消耗率確定剩余的距離。當流體狀態(tài)處于凍結(jié)狀態(tài)時，流體監(jiān)測系統(tǒng)和方法使用第二質(zhì)量估算方法估算容器中的流體量；使用第二消耗率估算方法估算消耗率(凍結(jié)狀態(tài)下的質(zhì)量估算方法實際上與融化狀態(tài)下的質(zhì)量估算方法相同，唯一的區(qū)別在于最初的歷史被重置為指定的值)；以及利用估算的質(zhì)量和消耗率確定剩余的距離?，F(xiàn)在參見圖2，數(shù)據(jù)流圖示出了可以嵌入控制模塊30內(nèi)的排氣系統(tǒng)流體監(jiān)測系統(tǒng)的消耗率估算系統(tǒng)的各種實施例。根據(jù)本發(fā)明的消耗率估算系統(tǒng)的各種實施例可以包括任意個嵌入控制模塊30內(nèi)的子模塊。可以理解，圖2所示的子模塊可以組合和/或進一步分割以類似地估算消耗率，以用于確定剩余的距離的計算?？刂颇K30的輸入可以從發(fā)動機12(圖I)檢測、從其它控制模塊(未示出)接收、和/或由控制模塊30內(nèi)的其它子模塊(未示出)確定/建模。在各種實施例中，控制模塊30包括狀態(tài)確定模塊32、消耗率確定模塊34以及歷史數(shù)據(jù)存儲器35。狀態(tài)確定模塊32接收容器溫度36作為輸入。根據(jù)容器溫度36，狀態(tài)確定模塊32確定流體狀態(tài)38。在各個實施例中，流體狀態(tài)38可以是融化狀態(tài)(例如當容器溫度高于預先確定的閾值時)以及凍結(jié)狀態(tài)(例如當容器溫度低于預先確定的閾值時)中的至少一 個。消耗率確定模塊34接收流體狀態(tài)38、已駕駛距離42以及劑量的量44作為輸入。根據(jù)流體狀態(tài)38，消耗率確定模塊34追蹤劑量的量44和已駕駛距離42來確定消耗率的歷史。在各種實施例中，當流體狀態(tài)38為融化狀態(tài)時，消耗率確定模塊通過例如計算在一段間隔距離上的過去的X個消耗率(例如其中X等于5或者任意其它數(shù)字)來計算并將歷史存儲在歷史數(shù)據(jù)存儲器35中。在各種實施例中，當流體狀態(tài)38為凍結(jié)狀態(tài)時，消耗率確定模塊34重置歷史值(例如X個消耗率)為一個或多個預先確定的值。基于消耗率歷史，消耗率確定模塊34確定平均消耗率46。在各種實施例中，消耗率確定模塊34可以利用下面的公式來計算平均消耗率46 (CRave)CRave = (rCurr) * (facffhgNew) +rActl+rAct2+rAct3+rAct4+ (RAct5) * (FacffghOld).其中，rCurr表示當前計算的消耗率；rActl至rAct5表示消耗率歷史(例如rAct5為最老的)。facWghOld表示來自當前間隔的消耗的權重(例如0到I之間)；以及facffhgNew表示來自最老的間隔的消耗的權重(例如從I到0之間)。然后，平均消耗率46可以被排氣系統(tǒng)流體監(jiān)測系統(tǒng)使用來確定剩余的距離并且執(zhí)行進一步的控制動作。現(xiàn)在參見圖3，并接著參見圖I和2，流程圖顯示了根據(jù)本發(fā)明的可以由圖I中的控制模塊30執(zhí)行的消耗率估算方法?？梢岳斫?，根據(jù)本發(fā)明，方法內(nèi)的運算順序不局限于圖3中所示的執(zhí)行順序，而可以以一種或多種可應用以及符合本發(fā)明的不同順序來執(zhí)行。在各種實施例中，可以基于預先確定的事件來安排運行該方法，和/或在發(fā)動機12的運行期間連續(xù)地運行該方法。在一個例子中，方法可以開始于100。在110確定流體狀態(tài)38。在120如果流體狀態(tài)38為融化狀態(tài)，則在130基于消耗歷史確定平均消耗率46。在140，平均消耗率46存儲在消耗歷史中，并且方法可以在160結(jié)束。然而，如果在120流體狀態(tài)38已經(jīng)進入凍結(jié)狀態(tài)，則在150消耗歷史被重置為預先確定的值，并且在130基于消耗歷史確定平均消耗率46。在140，平均消耗率46存儲在消耗歷史中，并且方法可以在160結(jié)束。雖然本發(fā)明通過參考示例性實施例進行了描述，但本領域技術人員將理解，在不脫離本發(fā)明范圍的情況下可以做出多種改變和對其各種元件進行同等替代。而且，在不脫離本發(fā)明范圍的情況下，根據(jù)本發(fā)明的教導可以做出多種修改以適于特別的情況或材料。因此，本發(fā)明不限定為所公開的具體實施例，本發(fā)明將包括落在本發(fā)明范圍內(nèi)的所有實施例?！?br> 權利要求
1.一種用于排氣處理系統(tǒng)的控制方法，包括 基于流體供給源的溫度從多個流體狀態(tài)中有選擇地確定流體狀態(tài)； 基于所述流體狀態(tài)估算平均消耗率；以及 基于所述平均消耗率評價所述流體供給源內(nèi)的流體供給。
2.根據(jù)權利要求I所述的方法，其中，所述多個流體狀態(tài)包括融化狀態(tài)和凍結(jié)狀態(tài)。
3.根據(jù)權利要求I所述的方法，其中基于消耗率的歷史來估算所述平均消耗率。
4.根據(jù)權利要求3所述的方法，其中當所述流體狀態(tài)初始進入第一狀態(tài)時將消耗率歷史設置為預先確定的值。
5.根據(jù)權利要求4所述的方法，其中所述第一狀態(tài)為凍結(jié)狀態(tài)。
6.根據(jù)權利要求3所述的方法，進一步包括將所述平均消耗率存儲到消耗率歷史中。
7.根據(jù)權利要求I所述的方法，進一步包括基于所述平均消耗率確定剩余的距離。
8.根據(jù)權利要求7所述的方法，進一步包括基于所述剩余的距離選擇性地啟動速度誘導策略。
9.一種排氣系統(tǒng),包括 向排氣系統(tǒng)供給流體的流體供給源；以及 控制模塊，所述控制模塊基于流體供給源的溫度從多個流體狀態(tài)中有選擇地確定流體狀態(tài)，基于所述流體狀態(tài)估算平均消耗率，并且基于所述平均消耗率評價所述流體供給源內(nèi)的流體供給。
10.根據(jù)權利要求9所述的系統(tǒng)，其中所述多個流體狀態(tài)包括融化狀態(tài)和凍結(jié)狀態(tài)。
全文摘要
提供了一種用于排氣處理系統(tǒng)的控制方法。方法包括基于流體供給源的溫度從多個流體狀態(tài)中有選擇地確定流體狀態(tài)；基于流體狀態(tài)估算平均消耗率；以及基于平均消耗率評價流體供給源內(nèi)的流體供給。
文檔編號F01N9/00GK102787894SQ201210202400
公開日2012年11月21日 申請日期2012年5月17日 優(yōu)先權日2011年5月17日
發(fā)明者M·金, P·賈辛基維奇, R·J·達爾 申請人:通用汽車環(huán)球科技運作有限責任公司