[发明专利]利用氨传感器来确定SCR配给系统性能的系统和方法

说明书

技术领域

本发明涉及排气处理系统，具体而言，涉及使用氨传感器来确定选择性催化还原（SCR）配给系统性能的系统和方法。

背景技术

此处所提供的背景说明只是为了总体上陈述本发明背景的目的。发明人的一部分工作在背景技术部分中被描述，这部分内容以及在提交申请时该描述中不另构成现有技术的方面，既不明确也不暗示地被承认是破坏本发明的现有技术。

内燃发动机混合空气和燃料以产生空气/燃料（A/F）混合物，所述空气/燃料（A/F）混合物在多个汽缸内燃烧。A/F混合物的燃烧驱动活塞，所述活塞使曲轴可旋转地转动，从而产生驱动扭矩。在压缩点火式（CI）发动机中，空气可以被吸入到汽缸中并且被活塞压缩。然后，燃料可以喷射到被压缩的空气中，以让加压A/F混合物燃烧。例如，CI发动机包括柴油发动机。

在燃烧期间所产生的排气可以从汽缸排放到排气歧管中。排气可以包括一氧化碳（CO）和碳氢化合物（HC）。与火花点火式（SI）发动机相比，所述排气可能还包括由于CI发动机的更高的燃烧温度所导致的氮氧化物（NO_x）。排气处理系统可以处理排气以去除CO、HC和/或者NO_x。例如，排气处理系统可以包括以下各项中的至少一项，所述各项为：氧化催化剂（OC）、NO_x吸收剂/吸附剂、选择性催化还原（SCR）系统、颗粒物（PM）过滤器和催化转换器。

在SCR过程中，配给剂（dosing agent）通过配给系统被喷射到排气中。例如，配给剂可以是纯的无水氨、氨水、或者尿素。配给剂包括与排气中的NO_x反应的还原剂。例如，该还原剂可是氨（NH₃）。还原剂与排气中的NO_x混合，并且所述混合物可以被吸附到SCR催化剂上。然后，SCR催化剂可以分解被吸附的混合物，形成水汽（H₂O）和氮气（N₂）。因此，SCR过程可以显著地减少NO_x排放物。

发明内容

一种用于选择性催化还原（SCR）系统的控制系统，包括：配给控制模块，比较模块和状态确定模块。配给控制模块控制配给系统在排气流中的第一位置处将所需量的氨喷射到排气中。比较模块将排气中氨的测定量与氨的所需量进行比较，其中在位于所述第一位置下游并且在SCR催化剂上游的第二位置处，或者在位于SCR催化剂内的第二位置处，测量氨的测定量。状态确定模块基于氨的测定量和氨的所需量之间的比较来确定配给系统的部件的合格/失效状态。

一种用于控制选择性催化还原（SCR）系统的方法，包括：控制配给系统，以在排气流中的第一位置处将所需量的氨喷射到排气中；在位于所述第一位置下游并且在SCR催化剂上游的第二位置处，或者在位于SCR催化剂内的第二位置处，测量排气中的氨量；将所述氨的测定量与所述氨的所需量进行比较；以及，基于所述氨的测定量和氨的所需量之间的比较来确定所述配给系统的部件的合格/失效状态。

本发明还包括以下方案：

方案1. 一种用于选择性催化还原SCR系统的控制系统，包括：

配给控制模块，所述配给控制模块控制配给系统，以便在排气流中的第一位置处将所需量的氨喷射到排气中；

比较模块，所述比较模块将所述排气中氨的测定量与所述氨的所需量进行比较，其中在位于所述第一位置下游并且位于SCR催化剂上游的第二位置处，或者在位于所述SCR催化剂内的第二位置处，测量所述氨的测定量；以及

状态确定模块，所述状态确定模块基于所述氨的测定量和所述氨的所需量之间的比较结果来确定所述配给系统的部件的合格/失效状态。

方案2. 根据方案1所述的控制系统，其中，所述配给系统包括多个部件，所述多个部件包括：配给剂喷射器、配给剂管线、配给剂供给泵、配给剂供给源、所述SCR催化剂、以及氮氧化物NO_x传感器。

方案3. 根据方案2所述的控制系统，其中，当所述氨的测定量小于所述氨的所需量时，所述状态确定模块产生第一失效状态，以及当所述氨的测定量大于所述氨的所需量时，所述状态确定模块产生第二失效状态。

方案4. 根据方案3所述的控制系统，其中，所述第一失效状态指示所述配给剂喷射器被堵塞。

方案5. 根据方案3所述的控制系统，其中，所述第一失效状态指示所述配给剂管线受限制，或者指示所述配给剂管线有泄漏。