专利名称：识别选择性催化还原应用中氨漏失的条件的制作方法
技术领域：
本发明涉及排放控制系统，更具体地涉及用于确定选择性催化还原系统中氨漏失 是否发生的系统和方法。
背景技术：
本文所提供的背景技术描述的目的在于从总体上呈现本公开的背景。当前署名的 发明人的工作，在本背景技术部分所描述的程度上，以及在申请日时可能不作为现有技术 的那些描述的方面，都既不明示也不暗示地确认为是抵触本公开的现有技术。发动机排放出排气(废气)，排气包括一氧化碳(CO)、碳氢化合物(HC)和氧化氮 (NOx)。排气处理系统降低排气中的CO、HC和NOx水平。排气处理系统可包括氧化催化剂 (0C)(例如，柴油机0C)、颗粒过滤器(PF)(例如，柴油机颗粒过滤器)和选择性催化还原 (SCR)系统。0C使C0和HC氧化以形成二氧化碳和水。PF从排气中除去了颗粒物。SCR系 统还原NOx。SCR系统将还原剂(例如，尿素)在SCR催化剂的上游注入排气。还原剂形成氨， 氨与SCR催化剂中的NOx反应。氨与SCR催化剂中NOx的反应还原NOx并产生排放二价氮 和水。当过量的还原剂被注入排气时，过量的还原剂会形成过量的氨，所述氨在不反应的情 况下经过SCR催化剂。
发明内容
—种系统，包括过滤模块，其过滤指示催化剂上游的排气中的氧化氮(NOx)量的 第一信号，并过滤指示催化剂下游的排气中的NOx和氨(NH3)量的第二信号。漏失确定模 块基于第一信号和第二信号的频率响应确定催化剂下游的排气中是否存在NH3。在其他特征中，过滤模块通过仅指示NOx的信号的第一频率分量并削弱指示NOx 和NH3的信号的第二和第三频率分量。第一频率分量包括高于频率阈值的频率，第二和第 三频率分量包括低于或等于该频率阈值的频率。转化率模块基于第一频率分量确定催化剂 的NOx转化率。在其他特征中，漏失确定模块基于第一信号的大小和NOx转化率确定第二信号的 估计大小。漏失确定模块当所述估计大小和第二信号的大小之间的差大于阈值时确定存在 nh3。一种系统，包括注射器控制模块，其调节定量给料剂的流量(流率)，其中所述调 节后的流量控制催化剂上游的排气中的氨(NH3)量。比较模块基于调节后的流量比较信号 的第一和第二样本，其中信号指示催化剂的下游的排气中的氧化氮(N0X)量和氨顯3量。漏失确定模块基于调节后的流量和所述比较确定催化剂的下游的排气中是否存在NH3。
在其他特征中，采样模块在注射器控制模块调节流量时采样第一样本并在第一采 样之后的预定时间采样第二样本。漏失确定模块在调节后的流量使NH3量减小且第二样本 小于第一样本时确定存在nh3。漏失确定模块在调节后的流量使NH3量增大且第二样本大 于第一样本时确定存在NH3。本发明还提供如下方案1. 一种系统，包括过滤模块，其过滤指示催化剂上游的排气中的氧化氮(NOx)量的第一信号，并过 滤指示催化剂下游的排气中的NOx和氨(NH3)量的第二信号；以及漏失确定模块，其基于所述第一信号和第二信号的频率响应确定所述催化剂下游 的排气中是否存在NH3。2.如方案1所述的系统，其特征在于，所述过滤模块通过仅指示NOx的信号的第一 频率分量并削弱指示NOx和NH3的信号的第二频率分量和第三频率分量。3.如方案2所述的系统，其特征在于，所述第一频率分量包括大于频率阈值的频 率，而所述第二频率分量和第三频率分量包括小于或等于所述频率阈值的频率。4.如方案2所述的系统，其特征在于，还包括转化率模块，所述转化率模块基于所 述第一频率分量确定催化剂的NOx转化率。5.如方案4所述的系统，其特征在于，所述漏失确定模块基于所述第一信号的大 小和所述NOx转化率确定所述第二信号的估计大小。6.如方案5所述的系统，其特征在于，当所述估计大小和所述第二信号的大小之 间的差大于阈值时所述漏失确定模块确定存在NH3。7. —种系统，包括调节定量给料剂的流量的注射器控制模块，其中所述调节后的流量控制催化剂上 游的排气中的氨(NH3)量；基于所述调节后的流量比较信号的第一和第二样本的比较模块，其中所述信号指 示所述催化剂的下游的排气中的氧化氮(NOx)量和氨顯3量；以及漏失确定模块，其基于所述调节后的流量和所述比较确定催化剂的下游的排气中 是否存在NH3。8.如方案7所述的系统，其特征在于，还包括采样模块，所述采样模块在注射器控 制模块调节所述流量时采样第一样本并在所述第一采样之后的预定时间采样所述第二样 本。9.如方案7所述的系统，其特征在于，所述漏失确定模块在所述调节后的流量使 NH3量减小且所述第二样本小于所述第一样本时确定存在NH3。10.如方案7所述的系统，其特征在于，所述漏失确定模块在所述调节后的流量使 NH3量增大且所述第二样本大于所述第一样本时确定存在NH3。11 一种方法，包括过滤指示催化剂上游的排气中的氧化氮(NOx)量的第一信号；过滤指示催化剂下游的排气中的NOx和氨(NH3)量的第二信号；以及基于所述第一信号和所述第二信号的频率响应确定所述催化剂下游的排气中是否存在NH3。12.如方案11所述的方法，其特征在于，还包括通过仅指示NOx的信号的第一频率分量；以及削弱指示NOx和NH3的信号的第二频率分量和第三频率分量。13.如方案12所述的方法，其特征在于，所述第一频率分量包括大于频率阈值的 频率，而所述第二频率分量和第三频率分量包括小于或等于所述频率阈值的频率。14.如方案12所述的方法，其特征在于，还包括基于所述第一频率分量确定催化 剂的NOx转化率。15.如方案14所述的方法，其特征在于，还包括基于所述第一信号的大小和所述 NOx转化率确定所述第二信号的估计大小。16.如方案15所述的方法，其特征在于，还包括当所述估计大小和第二信号的大 小之间的差大于阈值时确定存在nh3。17 —种方法，包括调节定量给料剂的流量，其中所述调节后的流量控制催化剂上游的排气中的氨 (nh3)量；基于所述调节后的流量比较信号的第一样本和第二样本，其中所述信号指示所述 催化剂的下游的排气中的氧化氮(NOx)量和朋3量；以及基于所述调节后的流量和所述比较确定所述催化剂的下游的排气中是否存在
nh3。18.如方案17所述的方法，其特征在于，还包括在注射器控制模块调节所述流量时采样所述第一样本；以及在第一采样之后的预定时间采样所述第二样本。19.如方案17所述的方法，其特征在于，还包括在所述调节后的流量使NH3量减小 且所述第二样本小于所述第一样本时确定存在NH3。20.如方案17所述的方法，其特征在于，还包括在所述调节后的流量使NH3量增大 且所述第二样本大于所述第一样本时确定存在NH3。从下面提供的详细描述中将更明显地看出本发明的更多适用领域。应当理解，详 细描述和特定例子只是起到举例的作用，而不意图限制本发明的范围。
根据详细描述和附图，本公开将得到更加全面的理解，附图中图1是根据本公开的发动机系统的功能方框图；图2是根据本公开的曲线图，其示出选择性催化还原(SCR)系统转化率；图3示出指示SCR催化剂上游和下游的氧化氮(NOx)量和氨(NH3)量的信号；图4A是根据本公开的发动机控制模块的功能方框图；图4B是根据本公开的另一发动机控制模块的功能方框图；图5A是示出根据本公开的图4A的发动机控制模块执行的方法的流程图；以及图5B是示出根据本公开的图4B的发动机控制模块执行的方法的流程图。
具体实施例方式下面的描述本质上仅仅是示例性的，并不意于以任何方式限制本公开、其应用或 用途。为了清楚起见，在附图中将使用相同附图标记来表示相似元件。如本文所使用的，短 语“A、B和C中的至少一个”应当解释为指的是使用非排他的逻辑或的逻辑(A或B或C)。 应当理解的是，在不改变本公开原理的情况下，方法内的步骤可按照不同顺序执行。如本文所使用的，术语“模块”指专用集成电路(ASIC)、电子电路、执行一个或多个 软件或固件程序的处理器(共用处理器、专用处理器或组处理器)和存储器、组合逻辑电路 和/或提供所述功能的其他适合部件。选择性催化还原(SCR)系统包括还原剂注射器，其将还原剂注入排气以形成氨 (NH3)。例如，当还原剂注射器注入过量还原剂或当SCR系统温度升高时，可从SCR系统释 放NH3。NH3从SCR系统的释放此后可被称为“NH3漏失”。根据本公开的漏失检测系统确定NH3漏失何时发生。漏失检测系统可对来自氧化 氮(NOx)传感器信号进行采样，该信号指示SCR催化剂上游和下游的氧化氮量。SCR催化剂 下游的NOx传感器还可指示当NH3漏失发生时从SCR系统释放的NH3量。在一个实施例中，漏失检测系统可基于NOx信号的频率过滤NOx信号。漏失检测 系统可使用过滤的NOx信号确定NOx转化率。漏失检测系统基于NOx转化率和未过滤的上 游NOx信号大小确定下游NOx信号的估计大小。漏失检测系统将所述估计的大小与未过滤 的下游NOx信号大小相比较以确定NH3漏失是否发生。在另一个实施例中，漏失检测系统可调节SCR上游注入的定量给料剂的量。漏失 检测系统在调节定量给料剂的量之后可确定下游NOx信号大小的变化。漏失确定模块基于 对定量给料剂的量的调节和下游NOx信号的变化确定NH3漏失是否发生。现在参照图1，展现了发动机系统100的功能方框图。空气通过进气歧管104被 抽入发动机102。节气门106控制进入发动机102的空气流。电子节气门控制器(ETC) 108 可控制节气门106并因此控制流入发动机102的空气流。空气与来自燃料喷射器110的燃 料混合以形成空气/燃料混合物。空气/燃料混合物在发动机102的一个或多个气缸例如 气缸112内燃烧。空气/燃料混合物的燃烧生成扭矩。空气/燃料混合物的燃烧产生的排气从气缸排出到排气系统113。排气可包括颗 粒物(PM)和气体。排气包括氧化氮(NOx)，例如一氧化氮(N0)和二氧化氮(N02)。排气系 统113包括处理系统114，其减小排气中相应的NOx量和PM量。处理系统114包括氧化催化剂(0C) 116、定量给料剂注射器118和选择性催化还 原(SCR)催化剂120。排气系统113可包括排气再循环(EGR)系统122，其将来自排气系统 113的排气输送至进气歧管104。EGR系统122包括与排气系统113和进气歧管104流体连 通的EGR管路124。EGR阀126控制被输送至进气歧管104的排气的量。排气从排气歧管128离开发动机102并流向0C 116。0C 116从排气中除去碳氢 化合物和/或氧化碳。定量给料剂注射器118将定量给料剂注入SCR催化剂120上游的排 气流。定量给料剂在被注入排气流中时可形成氨(NH3)。SCR催化剂120储存(S卩，吸收) 由定量给料剂供给的NH3。仅举例来说，SCR催化剂120可包括钒催化剂和/或沸石催化 剂。SCR催化剂120可以与颗粒过滤器(PF) —起实施或实施在其他适合构造中。SCR催化 剂120催化在所储存的NH3和通过SCR催化剂120的NOx之间的反应。SCR催化剂120所储存的NH3量被称为NH3储存水平。处理系统114可包括第一 NOx传感器142和第二 NOx传感器144。NOx传感器142 和144生成NOx信号，其指示排气中的NOx量。第一 NOx传感器142可位于0C 116的上 游。在其他应用中，第一 NOx传感器142位于0C 116和SCR催化剂120之间。第一 NOx传 感器142可位于0C 116下游且定量给料剂注射器118上游。第一 NOx传感器142可指示 进入SCR催化剂120的NOx量。由第一 NOx传感器142所生成的信号可被称作N0xin信号。 第二 NOx传感器144位于SCR催化剂120下游并可指示离开SCR催化剂120的NOx量。由 第二 NOx传感器144所生成的信号可被称作N0xott信号。通过NOx和NH3的反应从排气除去的NOx的百分比被称为SCR催化剂120的转化
效率。可根据下列等式确定转化效率
权利要求
一种系统，包括过滤模块，其过滤指示催化剂上游的排气中的氧化氮(NOx)量的第一信号，并过滤指示催化剂下游的排气中的NOx和氨(NH3)量的第二信号；以及漏失确定模块，其基于所述第一信号和第二信号的频率响应确定所述催化剂下游的排气中是否存在NH3。
2.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述过滤模块通过仅指示NOx的信号的第一 频率分量并削弱指示NOx和NH3的信号的第二频率分量和第三频率分量。
3.如权利要求2所述的系统，其特征在于，所述第一频率分量包括大于频率阈值的频 率，而所述第二频率分量和第三频率分量包括小于或等于所述频率阈值的频率。
4.如权利要求2所述的系统，其特征在于，还包括转化率模块，所述转化率模块基于所 述第一频率分量确定催化剂的NOx转化率。
5.如权利要求4所述的系统，其特征在于，所述漏失确定模块基于所述第一信号的大 小和所述NOx转化率确定所述第二信号的估计大小。
6.如权利要求5所述的系统，其特征在于，当所述估计大小和所述第二信号的大小之 间的差大于阈值时所述漏失确定模块确定存在NH3。
7.一种系统，包括调节定量给料剂的流量的注射器控制模块，其中所述调节后的流量控制催化剂上游的 排气中的氨(NH3)量；基于所述调节后的流量比较信号的第一和第二样本的比较模块，其中所述信号指示所 述催化剂的下游的排气中的氧化氮(NOx)量和氨NH3量；以及漏失确定模块，其基于所述调节后的流量和所述比较确定催化剂的下游的排气中是否 存在NH3。
8.如权利要求7所述的系统，其特征在于，还包括采样模块，所述采样模块在注射器控 制模块调节所述流量时采样第一样本并在所述第一采样之后的预定时间采样所述第二样 本。
9.一种方法，包括过滤指示催化剂上游的排气中的氧化氮(NOx)量的第一信号；过滤指示催化剂下游的排气中的NOx和氨(NH3)量的第二信号；以及基于所述第一信号和所述第二信号的频率响应确定所述催化剂下游的排气中是否存 在 NH3。
10.一种方法，包括调节定量给料剂的流量，其中所述调节后的流量控制催化剂上游的排气中的氨(NH3)量；基于所述调节后的流量比较信号的第一样本和第二样本，其中所述信号指示所述催化 剂的下游的排气中的氧化氮(NOx)量和NH3量；以及基于所述调节后的流量和所述比较确定所述催化剂的下游的排气中是否存在NH3。
全文摘要
本发明涉及识别选择性催化还原应用中氨漏失的条件。具体地，一种系统，包括过滤模块，其过滤指示催化剂上游的排气中的氧化氮(NOx)量的第一信号，并过滤指示催化剂下游的排气中的NOx和氨(NH3)量的第二信号。漏失确定模块基于第一信号和第二信号的频率响应确定催化剂下游的排气中是否存在NH3。
文档编号F01N3/20GK101949318SQ20101022893
公开日2011年1月19日 申请日期2010年7月9日 优先权日2009年7月10日
发明者A·阿布德, K·A·加迪 申请人:通用汽车环球科技运作公司