氨評估方法
【專利說明】
【背景技術(shù)】
[0001]選擇性催化還原(SCR)常用于從內(nèi)燃機(jī)，例如柴油機(jī)或其他貧燃(汽油)發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的廢氣去除NOx(即，氮的氧化物)。在此類系統(tǒng)中，通過如下方式連續(xù)地從廢氣去除顯^在進(jìn)入能夠?qū)崿F(xiàn)NO x的高轉(zhuǎn)化的SCR催化劑之前，向廢氣中注入還原劑。
[0002]氨常用作SCR系統(tǒng)中的還原劑。通過受控地注入氣態(tài)氨、水性氨或者間接地作為溶于水中的尿素，將氨引入廢氣中。位于廢氣流中的SCR催化劑引起廢氣中存在的NOdPNOx還原劑(例如，氨)之間的反應(yīng)，將NO x還原/轉(zhuǎn)化為氮和水。
[0003]例如，在許多應(yīng)用中，例如用于車輛的SCR系統(tǒng)，以容器中加壓液體形式的氨儲存可能過于危險(xiǎn)，涉及吸收在固體中的儲存方法可規(guī)避無水液體氨的安全隱患。例如，金屬氨絡(luò)物鹽是氨吸收材料，其可用作氨的固體儲存介質(zhì)，其進(jìn)而可用作例如SCR中的還原劑，以對來自車輛內(nèi)燃機(jī)的放物進(jìn)行還原，參見例如美國專利第8，088，201號和WO1999/01205?？赏ㄟ^熱解吸附從氨絡(luò)物鹽釋放氨，例如通過儲存容器的外部加熱，參見例如美國專利申請公開號2010/0086467。氨從儲存容器中、并且臨時(shí)儲存作為緩沖體積中的氣體的吸附或吸收固體儲存介質(zhì)(顆粒形式的Sr (NH3)8Cl2或者Ca(NH3) (:12等)釋放。根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)的當(dāng)前運(yùn)行狀態(tài)，通過電子控制器的控制，給料供給到車輛排氣系統(tǒng)的反應(yīng)體積中的氨量。
[0004]在行駛中消耗氨，作為結(jié)果，儲存介質(zhì)隨時(shí)間減少。最終，罐中的氨耗盡，必須再裝填或者進(jìn)行替換。過早地替換罐顯然是不合乎希望的，因?yàn)檫@會導(dǎo)致例如成本增加和車輛停機(jī)時(shí)間的增加。相反地，如果用戶等待過長來對罐進(jìn)行再填充或替換，則SCR系統(tǒng)可能停止正確地工作，導(dǎo)致不合乎希望的NOx排放。因此，希望能夠確定儲存容器的填充水平并當(dāng)罐接近耗盡時(shí)提醒用戶。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本文所述的本發(fā)明的技術(shù)的方面和實(shí)施方式涉及用于評估固體氨儲存介質(zhì)的飽和水平的一種或多種系統(tǒng)和方法。
[0006]本發(fā)明技術(shù)的至少一些實(shí)施方式涉及用于確定儲存單元中的可逆固體氨儲存材料的飽和度的方法。儲存單元裝配有加熱器以釋放氨。方法包括監(jiān)測儲存單元的壓力并檢測加熱器的停止活動(dòng)(deactivat1n)。在檢測到加熱器的停止活動(dòng)之后，該方法測量儲存單元的壓力從第一壓力閾值Pl跌落到第二壓力閾值P2所需的時(shí)間。然后方法響應(yīng)測得的時(shí)間評估氨儲存介質(zhì)的飽和度。
[0007]在一些實(shí)施方式中，評估步驟包括訪問使得測得的時(shí)間與飽和度相互關(guān)聯(lián)的查找表。
[0008]根據(jù)至少一些實(shí)施方式，該方法可進(jìn)一步響應(yīng)評估的飽和水平來表明飽和水平。
[0009]根據(jù)本發(fā)明技術(shù)的至少一個(gè)實(shí)施方式的某些其他方面，用于確定儲存單元中的固體氨儲存材料的飽和度的方法包括:激活加熱器以從儲存材料釋放氨，直至儲存單元的壓力達(dá)到預(yù)定壓力。然后該方法使得加熱器停止活動(dòng)，并確定在加熱器停止活動(dòng)時(shí)候的儲存單元的壓力的衰退速率。該方法響應(yīng)衰退速率評估氨儲存介質(zhì)的飽和度。根據(jù)一些實(shí)施方式，確定衰退速率可包括:測量儲存單元的壓力從第一壓力閾值Pl跌落到第二壓力閾值P2所需的時(shí)間。
[0010]本發(fā)明技術(shù)的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方式涉及用于確定儲存單元中的固體氨儲存材料的飽和度的系統(tǒng)。儲存單元包括加熱器以從儲存材料釋放氨。系統(tǒng)包括壓力傳感器和控制器。壓力傳感器感應(yīng)儲存單元的內(nèi)壓力并響應(yīng)其產(chǎn)生壓力信號?？刂破髋渲贸杀O(jiān)測壓力信號并選擇性地激活加熱器以釋放氨，直至儲存單元的壓力達(dá)到預(yù)定壓力。控制器還配置成使加熱器停止活動(dòng)以允許儲存單元中的壓力衰退，確定儲存單元的壓力的衰退速率，以及響應(yīng)確定的衰退速率來確定氨儲存介質(zhì)的飽和度。在一些實(shí)施方式中，控制器通過如下方式確定衰退速率:測量壓力信號從第一壓力閾值Pl跌落到第二壓力閾值P2所需的時(shí)間。
【附圖說明】
[0011]圖1是可用于實(shí)踐本發(fā)明技術(shù)的至少一個(gè)實(shí)施方式的示例性氨儲存和給料系統(tǒng)的示意圖。
[0012]圖2顯示了氨飽和水平和壓力衰退之間的關(guān)系的示意圖。
[0013]圖3是根據(jù)本發(fā)明技術(shù)的至少一個(gè)實(shí)施方式的用于評估固體氨儲存介質(zhì)的飽和水平的示例性方法的流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0014]下面將參見附圖更詳細(xì)地描述本發(fā)明技術(shù)的實(shí)施方式的各個(gè)例子，其中顯示了實(shí)施方式的此類例子。通篇中同樣的附圖標(biāo)記表示同樣的元件。但是，本發(fā)明技術(shù)的其他實(shí)施方式可以是許多不同的形式，并且不僅限于本文所示的實(shí)施方式。相反地，這些實(shí)施方式是代表本發(fā)明技術(shù)的例子。基于本發(fā)明的權(quán)益的全部范圍由權(quán)利要求書所示。
[0015]圖1所示是示例性氨儲存和給料系統(tǒng)10的實(shí)施方式的示意圖。在所示的實(shí)施方式中，氣儲存和給料系統(tǒng)10包括主儲存單兀12和啟動(dòng)儲存單兀14。在圖1的例子中，主儲存單元12由單儲存容器構(gòu)成，其保持氨儲存材料。但是應(yīng)理解的是，主儲存單元12的儲存材料可以保持在不止一個(gè)容器中。相比于主儲存單元12，啟動(dòng)儲存單元14可以較小，以促進(jìn)快速啟動(dòng)。構(gòu)成主儲存單元12的其他容器的數(shù)量和尺寸可以根據(jù)設(shè)計(jì)和性能參數(shù)發(fā)生變化，包括例如，所需的總氨量儲備和主儲存單元的啟動(dòng)時(shí)間。可以結(jié)合被動(dòng)單向閥、主動(dòng)閥、壓力傳感器、壓力切換器等，以各種不同的方式進(jìn)行數(shù)個(gè)儲存容器的連接。美國專利公開號第2010/0086467( “467公開文獻(xiàn)”)提供了儲存單元的尺寸和數(shù)量的額外細(xì)節(jié)和考量，其全文通過引用結(jié)合入本文。
[0016]儲存單元12、14與給料閥18流體連接，根據(jù)氨消耗過程或系統(tǒng)22 (例如，選擇性催化還原(SCR)系統(tǒng))的要求，來自儲存單元12、14的氨通過所述給料閥18進(jìn)行給料。電子控制單元20控制給料閥18的操作，以控制氨從儲存和給料系統(tǒng)10到消耗系統(tǒng)22的傳遞。
[0017]壓力傳感器30、32分別監(jiān)測主儲存單元12和啟動(dòng)儲存單元14中的壓力，并產(chǎn)生表示感應(yīng)到的壓力的信號。E⑶20與壓力傳感器30、32相連，用于接收壓力信號。
[0018]分別為主儲存單元12和啟動(dòng)儲存單元14提供加熱單元26、28，例如電加熱器。加熱單元26、28可分別置于主儲存單元12和啟動(dòng)儲存單元14容器內(nèi)。
[0019]可操作E⑶20以對加熱單元26、28相互獨(dú)立地進(jìn)行控制(例如，切換開關(guān)和/或進(jìn)行調(diào)節(jié))，例如通過控制提供給它們的功率。ECU20可編程以調(diào)節(jié)啟動(dòng)加熱單元28的操作，以將啟動(dòng)儲存單元14中的壓力Ps初始地提升至其激活壓力。一旦到達(dá)啟動(dòng)儲存單元14的激活壓力，調(diào)節(jié)啟動(dòng)加熱單元28的開關(guān)，以維持啟動(dòng)儲存單元14中的壓力PsZfi于其激活或者約為激活。當(dāng)啟動(dòng)加熱單元28循環(huán)關(guān)閉時(shí)，主加熱單元26循環(huán)打開，以將主儲存單元12中的壓力Pm逐漸提升至其激活壓力。在啟動(dòng)模式過程中，對主加熱單元26和啟動(dòng)加熱單元28進(jìn)行調(diào)節(jié)，以維持啟動(dòng)儲存單元14約為其激活壓力，同時(shí)在啟動(dòng)加熱單元28關(guān)閉的時(shí)間期間，提升主儲存單元12中的壓力PM。因此，可以將啟動(dòng)加熱單元28中的壓力快速地提升至激活壓力，從而使得系統(tǒng)可以開始從啟動(dòng)儲存單元14供給還原劑。一旦主儲存單元12中的壓力Pm到達(dá)其激活壓力，系統(tǒng)/方法轉(zhuǎn)變?yōu)橹髂Ｊ剑渲袕闹鲀Υ鎲卧?2供給還原劑。在主模式過程中，啟動(dòng)加熱單元28可以保持未激活，同時(shí)調(diào)節(jié)主加熱單元26的開關(guān)，以維持主儲存單元12中的壓力位于其激活壓力或者約為激活壓力。因?yàn)榧訜釂卧?6、28從未同時(shí)激活，所以可以降低例如來自車輛能源系統(tǒng)的功率要求。
[0020]根據(jù)至少一些實(shí)施方式，閥可以與主儲存單元12和啟動(dòng)儲存單元14流體連接。在一些實(shí)施方式中，閥可以是被動(dòng)單向閥36。當(dāng)其下游壓力(即，啟動(dòng)儲存單元14中的壓力)高于其上游壓力(即，低于主儲存單元12中的壓力)時(shí)，單向閥36關(guān)閉，并且當(dāng)上游壓力變得高于下游壓力，單向閥36打開。因此，單向閥36允許主儲存單元12用氨對較小(快速)的啟動(dòng)儲存單元14進(jìn)行再飽和，例如，以下情況:其中系統(tǒng)10關(guān)閉(因?yàn)楫?dāng)主儲存單元12更為飽和時(shí)，主儲存單元12中的壓力會高于啟動(dòng)儲存單元14中的壓力)，或者其中，已經(jīng)停止了啟動(dòng)儲存單元14的加熱同時(shí)繼續(xù)對主儲存單元12進(jìn)行加熱。這增加了較小的、啟動(dòng)儲存單元能夠進(jìn)行快速啟動(dòng)的可能性。同時(shí)，單向閥36防止氨從較小啟動(dòng)儲存單元14引入到主儲存單元12 (當(dāng)后者的壓力較高時(shí)，特別是啟動(dòng)過程中)。
[0021]E⑶