用于管理柴油排气流体分层的系统和方法
【专利说明】用于管理柴油排气流体分层的系统和方法 技术领域
[0001] 本申请涉及用于管理柴油排气流体分层的系统和方法。 【背景技术】
[0002] 发动机排气系统可以使用还原剂的各种喷射，以协助各种排气排放物的还原。在 一个示例中，还原剂可以包括柴油排气流体（DEF)，其可以包括用于选择性催化还原（SCR) 的基于尿素的化学反应物，以减少柴油车辆的排气内氮氧化合物的排放。DEF可以被存储在 存储容器内，诸如车载罐。
[0003] DEF可以包含还原剂的混合物，诸如尿素和水。为了有效地减少排放物，必须知道 储罐内的还原剂浓度，并且因此知道喷射到排气系统内的还原剂的浓度。政府规章要求柴 油车辆装配传感器，以测量DEF的浓度。
[0004] 然而，如果DEF冻结并且然后融解，则该流体将分层，造成在储罐内流体的变化的 浓度。还原剂（通常比水重）将在储罐的底部比储罐的顶部具有更高的浓度。这会导致不 精确的浓度传感器读数，因为传感器将测量局部浓度，并且局部浓度可能不等于大部分流 体浓度。局部浓度将取决于传感器在储罐内的定位和储罐的取向两者。在该流体被彻底混 合之前，该浓度传感器读数将是无效的。
【发明内容】
[0005] 本发明人在此已经意识到上述问题和状况，并且已经开发出了至少部分解决上述 问题和状况的方法和系统。在一个示例中，提供了用于排气系统的方法，包括响应于还原剂 浓度而调节还原剂喷射，该还原剂浓度基于浓度传感器读数和车辆运动。如果还原剂冻结， 那么还原剂会分层，导致不精确的浓度传感器读数。车辆运动可以混合还原剂，由此确保精 确的浓度测量，该精确的浓度测量可以被用于调节还原剂喷射。
[0006] 在另一个示例中，提供了用于排气系统的方法，包括基于响应于在浓度传感器处 的还原剂的局部浓度在储存在还原剂罐内的还原剂的大部分浓度的阈值内的指示的耦接 在还原剂罐内的浓度传感器的输出，指示存储在还原剂罐内的还原剂的浓度，并且基于指 示的还原剂浓度调节还原剂的喷射廓线（injection profile)。如果还原剂变成分层的， 例如，在冻结-融解事件之后，那么在浓度传感器处的局部浓度不能反应大部分的浓度。当 接收到表示局部浓度在大部分浓度的阈值之内的指示时，使用一个传感器可以得出还原剂 的精确的测量值。以此方式，车辆排放物会被有效地减少。
[0007] 在又一个示例中，提供了车辆排气系统，包括被配置为储存柴油排气流体的柴油 排气流体罐、耦接在柴油排气流体罐内的柴油排气流体浓度传感器、和配置有储存在非暂 时性存储器内的指令的控制器，当指令被执行时，使得控制器：检索最近的有效的柴油排气 流体的浓度测量值、确定自最近的有效的柴油排气流体的浓度测量值起发生柴油排气流体 冻结-融解事件的可能性、基于柴油排气流体冻结-融解事件的可能性设定混合阈值、基于 车辆工况确定浓度传感器入口条件（entry condition)、基于响应于浓度传感器入口条件 大于混合阈值的柴油排气流体浓度传感器的输出而指示柴油排气流体的浓度、以及基于指 示的还原剂浓度调节还原剂喷射廓线。浓度传感器入口条件可以基于车辆工况，诸如速度 和/或加速度，指示车辆运动的相对量，并且因此推断出大部分流体移动量。以此方式，柴 油排气流体在冻结-融解事件之后可以被精确地量化，允许精确量的柴油排气流体与排气 混合，因此减少车辆的排放物。
[0008] 当单独参照以下【具体实施方式】或结合附图参照时，本发明的上述优点和其它优点 以及特征将是显而易见的。
[0009] 应当理解，提供以上
【发明内容】
是为了以简化的形式介绍一系列概念，这些概念在 【具体实施方式】中被进一步描述。这并不意味着确认要求保护的主题的关键或必要特征，要 求保护的主题的范围由所附权利要求唯一地限定。另外，要求保护的主题不限于解决在上 面或在本公开的任何部分中提及的任何缺点的实施方式。 【附图说明】
[0010] 图1示出示例性车辆系统的示意性描述。
[0011] 图2A示出在17°储罐位置角度的柴油排气流体储罐的示意性描述。
[0012] 图2B示出在4. 3°储罐位置角度的柴油排气流体储罐的示意性描述。
[0013] 图3示出柴油排气流体储罐内柴油排气流体随着时间的分布的示例时间线。
[0014] 图4示出柴油排气流体储罐内柴油排气流体随着时间的混合的示例时间线。
[0015] 图5示出用于确定柴油排气流体的浓度传感器的有效性的示例方法的流程图。 【具体实施方式】
[0016] 本【具体实施方式】涉及用于排气系统的系统和方法。特别地，本说明书涉及用于确 定柴油排气流体的浓度传感器的输出的有效性的系统和方法。该排气系统可以被包括到柴 油车辆内，诸如图1示意性示出的车辆。柴油排气流体可以被存储于储罐内，诸如图2A和2B 所示的储罐。柴油排气流体内的还原剂的浓度可以被专用传感器测量。如果柴油排气流体 经历冻结融解循环，则该流体将分层，其中较高的浓度层沉到储罐的底部。传感器测量的流 体的浓度因此决定于传感器的位置，和储罐的取向，如图3所示。只有完全地混合流体，在 传感器处的局部浓度才会反应平均大部分流体浓度，如图4中所示。为了精确地指示柴油 排气流体的浓度，可以应用方法来确定该流体是否被充分地混合，诸如图5中所示的方法。
[0017] 转向图1，以100概括地示出示例车辆系统的示意图。车辆100可以包括底盘102、 带有车轮106的车桥（axle) 104、发动机108和控制系统14。虽然图1示出一个车桥和一 组车轮，但是车辆100可以包括多个车桥和多组车轮。发动机108在一个示例中可以是柴 油发动机。而且，虽然未示出，但是车辆100可以进一步包括变速器、驾驶室、或其他组件。
[0018] 控制系统14被示出为接收来自多个传感器16 (这些传感器的多个示例在此被描 述）的信息，并且发送控制信号到多个驱动器18(这些驱动器的多个示例在此被描述）。作 为一个不例，传感器16可以包括排气传感器，诸如N0 X、02和親接在发动机排气道内的各种 其他传感器。其他传感器，诸如压力传感器和温度传感器，可以被耦接到车辆内的各个位 置。作为另一个示例，驱动器可以包括燃料喷射器（未示出）、还原剂喷射器、还原剂管道加 热器和如在此描述的各种其他驱动器。控制系统14可以包括控制器12。控制器可以接收 来自各种传感器的输入数据，处理输入数据，并且基于编程或编码于其中的对应于一个或 多个程序的指令或代码，响应于处理后的输入数据而触发驱动器。在一个示例中，控制器可 以是微型计算机，包括微处理器单元、输入/输出端口、用于可执行程序和校准值的电子存 储介质、随机存取存储器、保活存储器和数据总线。
[0019] 车辆100可以进一步包括排气系统202。排气系统可以包括通向一个或多个排气 后处理装置（例如装置216、218和220)的排气通道204,以及还原剂输送和存储系统，诸如 DEF系统222。排气系统的部分，诸如通道204,可以被耦接到发动机的排气歧管，使得排气 气体从排气歧管提供到通道204。
[0020] 排气后处理装置可以沿排气通道204以各种顺序和/或组合布置。例如，柴油氧化 催化剂（D0C) 216的下游可以是选择性催化还原（SCR)催化剂218。SCR催化剂218下游可 以是柴油微粒过滤器（DPF) 220。应当了解，图1中示出的排气系统202的排放控制装置本 质上是示例性的。各种其他排放控制装置和配置可以包括在排气系统202内。例如，排气 系统202可以包括其后仅有DPF的SCR。在另一个示例中，排气系统202可以只包括SCR。 在又一个示例中，例如，DPF可以位于SCR上游，或可以使用组合的DPF/SCR催化剂。
[0021] 排气系统202可以进一步包括还原剂输送和/或存储系统，诸如DEF系统222。如 此处所述，DEF可以是存储在存储容器（诸如储罐）内的液体还原剂（诸如尿素）。在一个 示例中，DEF系统222可以包括用于车载DEF存储的DEF罐212,还包括DEF输送管道224， 其经由在SCR 218处或其上游的喷射器将DEF罐耦接到排气通道204。DEF罐212可以具 有各种形式，并且可以包括在车辆主体内的加油孔213和对应的帽和/或盖门。加油孔21