用于柴油机排气系统中的低温定量供给的系统、方法和装置与流程

本申请总体上涉及内燃机的柴油机排气系统，更具体地，但不排他地，涉及在柴油机排气系统中的还原剂的低温定量供给。背景包括内燃机的调制解调器系统通常包括控制排气系统排放的选择性催化还原(SCR)排气后处理系统。SCR系统通常包括连接到闭合器的还原剂储罐，闭合器将还原剂注入到排气流以减少NOx排放量。在正常工作条件下，还原剂是以连续速率被注入到排气流中。在低温工作条件下，以连续速率注入还原剂导致还原剂积累和还原剂下降。此外，在低温工作条件下不注入还原剂将引起NOx排放量超过对NOx排放量要求的限制。因此，为了在低温工作条件下在排气后处理系统中执行还原剂的定量供给,仍然需要在系统、装置、方法上进一步改进。概述一个实施方案是在发动机排气系统的低温工作条件期间调节在排气后处理系统中的还原剂的流量的独特的系统、方法和装置。本概述并不旨在表明所要求保护的主题的关键特征或本质特征，其也不旨在用于帮助限制所要求保护的主题的范围。进一步的实施方案、形式、目的、特征、优点、方面和益处将通过下面的描述和附图变得明显。根据本公开的实施方案包括以下内容：1)一种方法，包括：确定在排气后处理系统中的选择性催化还原(SCR)催化器的床的中间床温度是在低温工作范围内；当在所述低温工作范围内时，开始低温定量供给周期，以通过一系列的还原剂的脉冲注入来给所述排气后处理系统提供一定量的还原剂，其中脉冲的长度根据所述SCR催化器的床的中间床温度在所述定量供给周期内被动态调整。2)根据1)所述的方法，其中所述排气后处理系统包括用于容纳所述还原剂的储罐、可操作来从所述储罐泵送还原剂的闭合器、用于调节从所述闭合器排出的还原剂的量的阀、用于将还原剂从所述闭合器通过所述阀注入到内燃机的排气系统中的注入器和在所述注入器的下游的选择性催化还原催化器。3)根据1)所述的方法，其中所述SCR催化器的中间床的所述低温工作范围介于150℃和190℃之间。4)根据1)所述的方法，还包括当排气流量低于预定排气流量阈值时终止所述低温定量供给周期。5)根据1)所述的方法，还包括当所述SCR催化器的效率高于预定的SCR催化器效率阈值时终止所述低温定量供给周期。6)根据5)所述的方法，其中所述预定的SCR催化器效率阈值基于所述SCR催化器的中间床温度在所述低温定量供给周期中动态变化。7)根据1)所述的方法，其中所述还原剂是尿素水溶液。8)根据1)所述的方法，其中所述排气后处理系统还包括柴油微粒过滤器(DPF)，其中所述还原剂的量受限于所述SCR催化器的撞击极限，其中所述撞击极限被根据所述DPF的出口温度、废气流量和环境温度来确定。9)根据1)所述的方法，还包括在开始所述低温定量供给周期之前确定启用条件组被满足，其中所述启用条件组包括：所述排气后处理系统的柴油微粒过滤器(DPF)的出口温度高于DPF温度阈值；环境温度高于环境温度阈值；环境压力高于环境压力阈值；尿素沉淀计时器小于尿素沉淀计时器阈值；累积的低温定量供给量小于累积的还原剂阈值；以及氨存储计时器小于氨存储计时器阈值。10)一种方法，包括：当选择性催化还原(SCR)催化器在低温工作范围时将还原剂定量供给到SCR催化器上游的发动机废气中，其中定量供给所述还原剂包括在工作周期中通过一系列脉冲注入预定量的所述还原剂，所述系列脉冲中的每一个具有工作时间与在连续脉冲之间的不工作时间，其中，所述工作时间和所述不工作时间是在所述低温工作范围期间的所述SCR催化器的中间床温度的函数。11)根据10)所述的方法，其中所述预定量的还原剂被选择以满足在所述SCR催化器的出口的氨与一氧化二氮的比率，其中所述氨与一氧化二氮的比率是所述SCR催化器的所述中间床温度的函数。12)根据10)所述的方法，其中所述低温工作范围对应于所述SCR催化器的介于150℃和190℃之间的中间床温度。13)根据10)所述的方法，还包括当所述SCR催化器的效率超过基于所述SCR催化器的所述中间床温度变化的动态SCR催化器效率阈值时终止所述工作周期。14)根据10)所述的方法，还包括当所述发动机废气的排气流量小于预定排气流量阈值时终止所述工作周期。15)根据10)所述的方法，其中所述预定量的还原剂是受所述SCR催化器上的还原剂的撞击极限限制的，其中所述撞击极限是所述SCR催化器的上游的所述发动机废气的流量、柴油微粒过滤器的出口温度和环境温度的函数。16)一种装置，包括：电子控制器，其被连接到均与内燃机的排气系统相关联的发动机排气输出NOx传感器、选择性催化还原(SCR)出口NOx传感器、柴油微粒过滤器出口温度传感器、还原剂闭合器控制阀和中间床SCR催化器温度传感器，其中，所述电子控制器包括：低温定量供给启用模块，其被配置为确定所述闭合器控制阀的操作的低温定量供给周期响应于所述排气系统的多个工作条件而被启用；低温定量供给开-关模块，其被配置为确定对于通过所述闭合器控制阀的还原剂的多个脉冲的定量供给工作时间和在低温定量供给工作周期期间在连续脉冲之间的定量供给不工作时间，其中，所述定量供给工作时间和所述定量供给不工作时间是根据在所述低温定量供给周期期间来自所述中间床SCR催化器温度传感器的温度信号来确定的；低温定量供给命令模块，其被配置为确定在所述定量供给周期中提供一定量的还原剂的低温定量供给命令，所述一定量的还原剂满足基于在所述低温定量供给周期期间所述中间床SCR催化器温度的最大的氨与NOx的比率；以及低温定量供给撞击极限模块，其被配置为确定限制最终低温定量供给命令的低温定量供给撞击极限命令，其中所述最终低温定量供给命令被根据所述低温定量供给命令、柴油微粒过滤器的出口温度、排气流量以及环境温度来确定。17)根据16)所述的装置，还包括被配置为确定对所述低温定量供给开-关模块的还原剂定量供给启用命令的还原剂定量供给启用模块，其中所述还原剂定量供给启用命令被根据排气流量、SCR催化器中间床温度、低温定量供给SCR催化器效率目标以及SCR催化器效率来确定，其中所述SCR效率目标被根据低温定量供给SCR催化器效率目标查找表和所述SCR催化器中间床温度来确定。18)一种系统，包括：内燃机，所述内燃机具有用于接收由所述内燃机的操作产生的废气的排气系统；柴油机排气后处理系统，其包括用于处理由所述内燃机的操作所产生的废气的还原剂的源，所述柴油机排气后处理系统还包括闭合器，所述闭合器可操作来沿一流动路径将所述还原剂泵送到与所述排气系统流体连通的注入器，其中，所述柴油机排气后处理系统还包括在所述流动路径中的控制所述还原剂到所述注入器的流动的还原剂控制阀，所述柴油机排气后处理系统还包括选择性催化还原(SCR)催化器，其中所述SCR催化器还包含SCR催化器温度传感器；控制器，其被连接到所述还原剂控制阀，所述控制器可操作来通过所述控制阀可变地调节还原剂流量；其中SCR催化器中间床温度是由所述SCR催化器温度传感器在上游的SCR催化器床和下游的SCR催化器床之间确定的；以及其中所述控制器被配置为确定所述SCR催化器中间床温度是否在低温工作范围内，并在所述低温工作范围内控制所述控制阀以在包含一系列脉冲的工作周期内通过所述注入器注入预定量的还原剂，所述系列脉冲中的每一个具有工作时间与连续脉冲之间的不工作时间，其中，所述工作时间和所述不工作时间是在所述低温工作范围期间所述SCR催化器中间床温度的函数。19)根据18)所述的系统，其中所述低温工作范围对应于在150℃和190℃之间的所述SCR催化器中间床温度。20)根据18)所述的系统，其中所述控制器被配置为通过所述SCR催化器上的还原剂的撞击极限来限制所述预定量的还原剂，其中所述撞击极限是所述SCR催化器上游的发动机废气流量、所述柴油机排气后处理系统的柴油微粒过滤器的出口温度和环境温度的函数。附图说明图1是包括示例性发动机和排气后处理系统的系统示意图。图2是示出了用于控制在低温工作范围中的还原剂定量供给的示例性控制器装置的图。图3是可以连同在低温工作范围内的还原剂定量供给被执行的过程的流程图。具体实施方式为了增进对本发明的原理的理解，现将参考在附图中说明的实施方案和专用语言将被用于描述该实施方案。不过，应当理解，没有因此想要对本发明的范围进行限制，如本发明所涉及的领域的技术人员通常想到的、在说明的实施方案中的任何变化和进一步的修改，以及如其中说明的本发明的原理的任何进一步的应用在本文中被预期。参考图1，示出了包括排气后处理系统110的示例性系统100。系统100可设置在由发动机102如柴油发动机、或在例如发电或泵送系统的其它应用中使用的发动机102提供动力的车辆上。发动机102包括增压空气通过其进入的进气系统104、和燃烧产生的废气通过它排出的排气系统106，可以理解，不是这些系统通常存在的所有细节被示出。发动机102包括多个形成燃烧室的气缸，燃料通过燃料注入器被注入到气缸中以与已经通过进气系统104进入的增压空气一起燃烧。燃烧释放的能量给经由连接到曲轴的活塞来给发动机102提供动力。当用于推进车辆时，发动机102通过动力传动系统被耦合到推进车辆的驱动轮。进气阀对增压空气进入汽缸进行控制，以及排气阀对通过排气系统106并最终排向大气的废气的流出进行控制。但是，进入大气之前，废气被在排气后处理系统110中的一个或多个后处理设备处理。在一个实例中，排气系统106包括排气后处理系统110，其具有一个或多个选择性催化还原(SCR)催化器116，以及用于从还原剂定量供给系统150接收还原剂的一个或多个位置。排气后处理系统110还包括在SCR催化器116的上游的一个或多个柴油机氧化催化器(DOC)112、以及一个或多个柴油微粒过滤器(DPF)114。还原剂注入器140的出口或喷嘴被安装在排气系统106的在SCR催化器116上游的部分，还原剂注入器被布置为将还原剂喷洒到排气系统106中，还原剂在排气系统106中与由发动机102产生的发动机废气混合。SCR催化器116促进还原剂和废气中的NOx之间的化学反应，其在废气通入大气之前转换大量的NOx以减少NOx排放量。后处理系统110可以包括一个或多个其它未示出的后处理组件，诸如氨氧化催化器...