[发明专利]控制将还原剂喷射至内燃机的排气系统内的喷射器的方法

说明书

技术领域

本公开涉及一种控制喷射器的方法，所述喷射器用于将还原剂喷射到配备有至少一种选择性催化还原催化剂的机动车辆(通常为柴油发动机)的内燃机的排气后处理系统中。

背景技术

内燃机由空气和燃料混合物的燃烧产生驱动扭矩。燃烧过程产生从内燃机排放到大气中的排气。除了其他污染物之外，排气还包含在释放到大气中之前由排气后处理系统处理的氮氧化物(NO_x)。

在示例性排气后处理系统中，计量系统将还原剂(例如尿素的水溶液)喷射到选择性催化还原(SCR)催化剂上游的排气中。还原剂分解以形成存储在SCR催化剂中的氨(NH₃)。存储在SCR催化剂中的NH₃与NO_x反应形成双原子氮(N₂)和水，这降低了释放到大气中的NO_x水平。

为了最小化排放，确保NO_x转化的最大效率，并且同时确保还原剂从SCR系统到大气的最小消耗和最小释放，需要改善对喷射SCR系统上游的排气流中的还原剂的剂量的控制。

鉴于上述情况，本公开的目的在于提供一种针对这一需求的解决方案。

本发明的目的以及其它目的通过本发明的具有独立权利要求所述特征的实施例来实现。从属权利要求描述了优选和/或特别有利的方面。

发明内容

本公开的实施例提供了一种控制用于将还原剂喷射至内燃机的选择性催化还原系统内的喷射器的方法，所述方法包括以下步骤：

-测量选择性催化还原系统下游的排气后处理系统中的氮氧化物浓度的值；

-计算氮氧化物浓度的测量值与其预定参考值之间的第一差值；

-测量选择性催化还原系统下游的排气后处理系统中氨浓度的值；

-计算氨浓度的测量值与其预定参考值之间的第二差值；

-根据所计算的第一差值和第二差值计算由喷射器喷射的还原剂的量；

-操作喷射器以喷射所计算的还原剂的量。

所述方法可以包括根据所计算的第一个差值和第二个差值计算由喷射器将被喷射的还原剂的量，以便使用选择性催化还原系统使氮氧化物最大化转化为氮，并使由选择性催化还原系统消耗的氨最小化且/或进而释放到外部环境的氨最小化。由于该解决方案，可以改善对喷射到SCR系统上游的排气流中的还原剂的量的控制，具体地，可以最大化SCR系统的NO_x转化，并且可以同时最小化由SCR系统消耗的氨和由SCR系统释放到外部环境的氨。

可以根据所计算的第一差值和第二差异计算将被喷射器喷射的还原剂的量、进入选择性催化还原系统的排气的温度和/或排气的质量流率。

根据该解决方案的实施例的一方面，计算将被喷射的还原剂的量的步骤可以包括基于所计算出的第一差值和第二差值来求解优化控制问题的步骤，其中优化控制问题设置为使得所计算的第一差值和第二差值以及将要计算的量受制于各个预定约束条件。

由于该解决方案，相对于已知的控制方法，需要可观的还原校准效果用于控制还原剂的量。

根据该解决方案的实施例的一方面，计算将被喷射的还原剂的量的步骤可以包括计算受制于预定约束条件的二次性能指标的最小值的步骤，其中将被喷射的还原剂的量是二次性能指标的操纵变量，而第一差值和第二差值分别是二次性能指标的第一状态量和第二状态量。

由于该解决方案，将被喷射的还原剂的量可以被计算为与利用最少数量的控制循环导致目标的约束条件一致的可能解决方案中的最佳(或最优)解。

根据解决方案的实施例的另一方面，二次性能指标可以包括通过在每个控制循环将被喷射的还原剂的量的变化来确定的第三状态量。

由于该解决方案，避免了两个连续控制循环之间喷射的还原剂过于剧烈的变化，从而允许控制循环中更平滑的还原剂量喷射曲线。

根据该解决方案的实施例的一个方面，二次性能指标可以由下面等式限定：