用于减少柴油排放液沉淀物的基于模型的系统与方法
【专利摘要】一种用于缓解在内燃机排气系统（14）的内表面上的柴油排放液（DEF）分解产物的沉淀的系统与方法。控制器（34）中的处理器包含基于模型的控制算法（50A；50B），用于控制由DEF喷射器（24）进行的DEF喷射以缓解沉淀形成。
【专利说明】用于减少柴油排放液沉淀物的基于模型的系统与方法
【技术领域】
[0001]本公开申请涉及内燃机，特别是被用于推进大型卡车的柴油机，且特别地，本公开申请涉及发动机排气后处理，其包括将柴油排放液(DEF)(诸如尿素溶液)喷射到发动机排气系统中，用于促进发动机排气中的特定组成物(例如NOx)的选择性催化还原(SCR)。
【背景技术】
[0002]使用选择性催化还原的柴油机排气后处理系统的示例包括喷射器，DEF通过该喷射器被喷射到排气流中。DEF是一种溶液，它包括、或者当它夹带排气流时被转化为，一个或多个组成物，该一个或多个组成物促进处理诸如NOx之类的特定排气组成物的催化作用。理想地，在气流横穿催化表面之前，DEF应该完全汽化且与排气彻底混合。
[0003]排气后处理系统的几何形状以及DEF喷射器的喷流型式可使得在所喷射的DEF汽化前，该所喷射的DEF中的一些润湿了排气系统的内表面。当这些表面的温度足够低时，存在溶质(例如尿素)从溶液中析出并在这些表面上形成沉淀物的潜在可能。固态沉淀物的积累可随时间的流逝而削弱该后处理系统的有效性，诸如通过改变排气的流动特性和/或喷射器的喷流型式，和/或它们可损坏排气与后处理系统组件。
[0004]除去显著的沉淀物通常需要对成分进行分解，因为缺少可接受的可令人满意地在不进行这种分解的情况下除去这些沉淀物的方式。
[0005]为了避免润湿表面(该表面冷到足以使得溶质从溶液中突然析出并沉淀在这些表面上)，当首先启动冷发动机时(特别是在寒冷的环境条件下)，可暂时延迟DEF的喷射。然而，该延迟推迟了对排气的SCR处理的开始。
【发明内容】
[0006]本公开申请提供了用于减小在发动机排放系统中形成DEF沉淀物的潜在可能的系统与方法。
[0007]本公开申请的总方面涉及控制系统，该控制系统在由内燃机推进的车辆中，用于缓解柴油排放液(DEF)的分解产物在排气系统内部上的沉淀，经过该排气系统，排气从发动机流向催化物，该催化物促进排气中的组成物与作为从DEF喷射器喷射DEF的结果而成为被夹带在排气中的组成物之间的化学反应。
[0008]该系统包括处理器，该处理器包含基于模型的控制算法，用于控制由DEF喷射器进行的DEF喷射方面，该控制算法包括一模型，该模型模拟从排气到与通过排气系统的材料与大气接触的排气系统的外表面分隔开的排气系统的内表面的给定区域的对流传热、从该给定区域到该给定区域上的任何液态DEF的对流传热、经排气系统的材料到外表面的对流传热、以及从外表面到大气的对流传热。
[0009]该处理器包括如下操作例程:
[0010]根据模型处理影响对流传热和热传导的与排气和大气有关的数据，以计算内表面给定区域的温度(Τ?#);将所计算的内表面给定区域的温度(Τ?ιι)与温度(Tll^)进行比较，低于(T11^)则在所述给定区域上的液态DEF具有在给定区域上沉淀固态材料的潜在可能，并使用该比较结果来控制DEF喷射器进行的DEF喷射。
[0011]本公开申请的另一个总方面涉及用于缓解柴油排放液(DEF)的分解产物在排气系统内部上的沉淀的方法，经过该排气系统，排气从机动车辆的内燃机流向催化物，该催化物促进排气中的组成物与作为由DEF喷射器将DEF喷射到排气系统中的结果而成为被夹带在排气中的组成物之间的化学反应。
[0012]该方法包括使用处理器通过重复在该处理器中执行基于模型的控制算法来控制由DEF喷射器进行的DEF喷射方面，该控制算法包括一模型，该模型模拟从排气到与通过排气系统的材料与大气接触的排气系统的外表面分隔开的排气系统的内表面的给定区域的对流传热、从该给定区域到该给定区域上的任何液态DEF的对流传热、经排气系统的材料到外表面的对流传热、以及从外表面到大气的对流传热。
[0013]执行该基于模型的控制算法包括处理影响对流传热和热传导的与排气和大气有关的数据，以计算内表面给定区域的温度(Τ ?#)、将所计算的内表面给定区域的温度(Τ ?ιι)与温度(Tll^)进行比较(低于(Tll^)则在该给定区域上的液态DEF具有在给定区域上沉淀固态材料的潜在可能)并使用该比较结果来控制DEF喷射器进行的DEF喷射。
[0014]本公开申请的另一个总方面涉及控制系统，该控制系统在由内燃机推进的车辆中，用于缓解柴油排放液(DEF)的分解产物在排气系统内部上的沉淀，经过该排气系统排气从发动机流向催化物，该催化物促进排气中的组成物与作为从DEF喷射器喷射DEF的结果而成为被夹带在排气中的组成物之间的化学反应。
[0015]该系统包括处理器，该处理器包含基于模型的控制算法，用于控制由DEF喷射器进行的DEF喷射方面，该控制算法包括一模型 ，该模型模拟从排气到与通过排气系统的材料与大气接触的排气系统的外表面分隔开的排气系统的内表面的给定区域的对流传热、从该给定区域到该给定区域上的任何液态DEF的对流传热、经排气系统的材料到外表面的对流传热、以及从外表面到大气的对流传热。
[0016]该处理器包括以下操作例程:根据所述模型处理影响对流传热和热传导的与排气和大气有关的数据，以计算DEF喷射器进行的DEF喷射的期望流速；对于DEF喷射器喷射的DEF的实际流速，基于内表面的给定区域的温度(低于该温度，则在给定区域上的液态DEF具有在给定区域上沉淀固态材料的潜在可能)和根据所述模型计算出的期望流速来选择流速的降低；以及使用该选择的结果来设置DEF喷射器进行的DEF喷射的实际流速。
[0017]本公开申请的另一个总方面涉及用于缓解柴油排放液(DEF)的分解产物在排气系统内部上的沉淀的方法，经过该排气系统，排气从机动车辆的内燃机流向催化物，该催化物促进排气中的组成物与作为由DEF喷射器将DEF喷射到排气系统中的结果而成为被夹带在排气中的组成物之间的化学反应。
[0018]该方法包括使用处理器通过重复在该处理器中执行基于模型的控制算法来控制由DEF喷射器进行的DEF喷射方面，该控制算法包括一模型，该模型模拟从排气到与通过排气系统的材料与大气接触的排气系统的外表面分隔开的排气系统的内表面的给定区域的对流传热、从该给定区域到该给定区域上的任何液态DEF的对流传热、经排气系统的材料到外表面的对流传热、以及从外表面到大气的对流传热。
[0019]执行该基于模型的控制算法包括:根据该模型处理影响对流传热和热传导的与排气和大气有关的数据，以计算DEF喷射器进行的DEF喷射的期望流速；对于DEF喷射器喷射的DEF的实际流速，基于内表面的给定区域的温度(低于该温度，则在给定区域上的液态DEF具有在给定区域上沉淀固态材料的潜在可能)和根据所述模型计算出的期望流速来选择流速的降低；以及使用该选择的结果来设置DEF喷射器进行的DEF喷射的实际流速。
[0020]伴随着对本公开申请的进一步详细的描述，上述
【发明内容】
将参考以下作为本公开申请一部分的附图在下文中的【具体实施方式】中呈现。
【专利附图】
【附图说明】
[0021]图1是发动机和其包括后处理的排气系统的总体示意图。
[0022]图2是有助于理解所公开的基于模型的系统与方法的排气后处理的更详细的示意图。
[0023]图3是DEF喷射控制算法的第一实施例。
[0024]图4是DEF喷射控制算法的第二实施例。
【具体实施方式】
[0025]图1示出涡轮增压的柴油机10的示例，该柴油机10具有进气系统12和排气系统14，其中增压空气通过进气系统12进入，而由燃烧产生的排气则通过该排气系统14排出，没有示出这两个系统通常具有的所有细节。发动机10包括形成燃烧室的数个汽缸16，燃料由燃料喷射器喷射到燃烧室中以与已经通过进气系统12进入的增压空气燃烧。燃烧所释放的能量经由连接至机轴的活塞向发动机施加动力。
[0026]当被用于诸如卡车之类的机动车辆中时，发动机10通过动力传动系统被耦接至推进车辆的从动轮。进气阀控制允许增压空气进入汽缸16，且排气阀控制排气通过排气系统14的流出并最终流向大气。然而，在进入大气前，用排气系统14的后处理部分中的一个或多个后处理设备来处理排气。
[0027]排气系统14的后处理部分包括有壁外壳18，用于限制来自汽缸16的排气通过的排气流路径。外壳18的内部包含柴油机粒过滤器(DPF) 20和位于DPF20下游处的混合器22。
[0028]DEF喷射器24安装在位于外壳18壁上的凸起(boss)26内，用于将DEF从喷嘴28喷射进沿排气流路径流动的排气中。已经通过混合器22的气流接着横穿SCR催化剂30的催化表面，在该气流经排气管离开排气系统14前，该SCR催化剂30促进DEF中的化学物质和/或DEF中的化学物质的分解产物对排气组成物的处理。
[0029]DEF的供给被存储于箱32内。DEF的示例是液态尿素溶液，其具有大约32.5%的重量浓度且可减少排气中的NOx。
[0030]通过在与箱32中的供给和喷射器24相关联的控制器34内执行DEF喷射控制算法来控制将DEF喷射到排气流中。图1示出排气系统设计的示例，其中喷射器喷嘴28基本位于以排气流的下游为目标的虚拟中心线，但是与来自DPF20的气流的主轴方向成锐角，以喷射作为喷雾36的DEF，该喷雾36包含小到足以在足够热的排气中完全汽化的液滴。附图标记36仅大致地描绘了喷流型式且并不旨在暗示一定要撞击壁18或排气系统的任何其他部分。[0031 ] 混合器22旨在在通过至SCR催化剂30的过程中促进DEF与排气流的彻底混合，该SCR催化剂30包括催化表面，用于促进排气与汽化DEF中的(多个)产物、和/或汽化DEF中的(多个)产物的(多个)分解产物的反应。混合器22可促进可以撞击它的任何DEF液滴的汽化以及尿素的分解。
[0032]图2示出外壳18的壁包括内表面40和外表面42。传感器44感测流过外壳18的排气(在这点上，用标注“排气”的箭头表示)的温度。内表面40的区域处于喷雾36的图型内。在排气中发生被喷射的DEF的有限汽化且因此一些液滴将冲击内部排气系统表面。如果这些表面足够热，则冲击的DEF将快速汽化。足够快速的汽化并不会导致可产生沉淀物的表面润湿。
[0033]当内表面40的温度大于润湿表面的液滴的温度时，热量将从壁传递至液滴以汽化这些液滴，如标注为H DEFnft的箭头所示。
[0034]参数Q人代表被输入至喷雾36路径中的内表面40的区域的热能(热量)。假设，内表面40的温度大于外表面42的温度,一定量的热量Qaa将通过外壳18的壁被传导到外表面42。假设外表面42的温度大于与外表面42接触的大气的温度,则一定量的热量Qtii将被传递至空气。
[0035]以下的等式描述了相关的关系，假设是一维、稳态的传热且忽略辐射。
[0036]将用下式描述从排气到内表面40的对流传热:
[0037]Q人=h人X (T排气-T内壁)
[0038]其中h入是从排气到内表面40的传热的对流传热系数(基于传感器测量、经验数据和计算)，
[0039]Tj^是由传感器44所 测量的排气的温度，且
[0040]T 是内表面40的温度且用下式来描述:
[0041 ]T 内壁=K1 X T 环境 +K2 X T 排气-K3 X mDEF
[0042]其中Kfl/d+h人/k排出)
[0043]K2=I/(Ι+k 排出/h 人)
[0044]K3=hDEF汽化 / (h 入 +k 排出)
[0045]且Tiw是大气的温度(基于传感器测量)。
[0046]mDEF是由喷射器24所喷射的DEF的流速(基于传感器测量、经验数据和计算)。
[0047]h—是DEF汽化(和分解，如果有的话)的热量，且
[0048]k排出用下式描述:
[0049]k排出=k壁X h出/ (k壁+h出)
[0050]其中Iilt是外壳18的壁的导热率，且
[0051]是从外表面42到大气的对流传热系数(基于传感器测量、经验数据和计算)。
[0052]如果在内表面40上没有液态DEF，则从排气传递至内表面40的所有热量(Qa)将通过外壳18的壁被传递至外表面42。
[0053]然而，如果在内表面40上存在液态DEF，则仅一部分Q入将通过外壳18的壁被传递至外表面42而其余将汽化、且可能还分解DEF。这种情况用下式描述:
[0〇54] 0入=0通过+1^汽化
[0055]其中Qjia是通过外壳18的壁被传递至外表面42的热量，且HDEFmfc是被热传递至在内表面40上存在的液态DEF的热量。
[0056]最终的等式可被扩展为:
[0057]Q 人-k 壁 X (T 内壁-T 外壁)+mDEF X hDEF 汽化
[0058]从外表面42到大气的对流传热被描述为:
[0059]Q出=h出X (T外壁-T环境)
[0060]其中是从外表面42到大气的传热的对流传热系数(基于传感器测量、经验数据和计算)，且！'纟卜壁是外表面42的温度。
[0061]参数代表了如下的温度:低于该温度，位于表面上的特定DEF的液相将具有在表面上形成沉淀物的潜在可能。
[0062]通过使用上述等式计算温度Trtlt且然后将该结果与Tll^比较，可确定内表面40的温度是否高到足以避免液态DEF在该表面上形成沉淀物。
[0063]温度T 的计算使用常数hDEFm^P k.以及变量h 入、h出、T环境、T排气、矛口 mDEFO 参数h入是变量，因为它因变于流过外壳18的排气的速率。参数是变量，因为它因变于沿着外表面42的空气流的速率。
[0064]图1示出大致由附图标记38所代表的各种输入数据由控制器34中的DEF喷射控制算法进行处理，其第一实施例50A被图示于图3中。
[0065]DEF喷射控制算法50A包括特定处理步骤，其中第一个步骤(步骤52)确定是否需要更新DEF流速mdef的当前值。此后，执行第二步骤54来计算能量平衡以及内壁表面40的温度T_。此后，执行第三步骤56`以将与温度T11^进行比较，温度T_代表喷雾36的路径中内表面40的区域的温度，低于该温度，则位于该区域上的液态DEF将具有在该区域上沉淀固态物质的潜在可能。
[0066]在执行其计算时，步骤54处理代表大气的温度和大气压的数据57、代表由发动机10所推进的车辆正在行进的速度的数据58 (这数据影响沿着外表面42的空气流)、代表如由传感器44提供的在排气系统14内任何合适位置处(通常在喷射器24的上游，但在DPF20的下游)的发动机排气的温度的数据60、以及代表发动机排气流速的数据62。数据57、58、60和62都是变量。使用发动机速度数据70和发动机燃料数据72来计算发动机排气的流速。
[0067]步骤54还处理附加数据64、66、68。对于给定排气和后处理系统，数据64、66和68通常是不变化的，且因此可被嵌入在控制器34内。数据64定义大气的特定热力学性质。数据66定义有壁外壳18的与通过它的壁在排气流过的内表面40与接触大气的外表面42之间的传热相关的特定性质。数据68定义由喷射器24所喷射的特定DEF的特定热力学性质。
[0068]所述算法例程包括:
[0069]计算T _
[0070]如果T内壁> T临界，则以mdef喷射DEF (图3中的步骤98)
[0071]如果T临界，则减少mdtf直到T_> T临界(图3中的步骤100)且以减少的mdef喷射DEF。
[0072]如果减少的mdef ( O,则停止DEF的喷射，直到
[0073]T内壁> T临界。[0074]图4示出包括处理步骤90、92、94和98的另一个DEF喷射控制算法50B。通过将T内!!的上述等式重新配置为下式，步骤90的每一次迭代计算DEF喷射器24所进行的喷射DEF的期望流速，用于保证SCR催化剂30的最佳性能:
[0075]mDEF= (T 内壁-KlXT 环境 _ K2 X T 排气)/K3
[0076]如果迭代产生了与前一次迭代的结果不同的结果，则更新mDEF的值(步骤92)。
[0077]步骤94计算能量平衡和参数mDEFI|^,其中
[0078]mDEF 临界=(T 临界 _ Kl X T 环境-K2 X T 排气)/K3
[0079]如果mDEF所计算的值对于温度T 而言并不太高，意味着沉淀物将不会形成，则使用所计算的值替代mDEFI|^来设置DEF喷射器24喷射的DEF的实际流速。另一方面，如果mDEF所计算的值对于温度T ?ιι而言太高，意味着沉淀物可形成，则使用mDEFI1^来设置DEF喷射器24喷射的DEF的实际流速。由步骤98做出对较低值的选择，mDEF还是mDEFI|^，且正是该所选择的值被用作DEF喷射的 实际流速。
【权利要求】
1.一种在由内燃机推进的车辆中的控制系统，用于缓解柴油排放液(DEF)的分解产物在排气系统内部上的沉淀，排气经所述排气系统从发动机流向催化剂，所述催化剂促进所述排气中的组成物与作为从DEF喷射器喷射DEF的结果而成为被夹带在所述排气中的组成物之间的化学反应，所述系统包括: 处理器，所述处理器包含基于模型的控制算法，用于控制由所述DEF喷射器进行的DEF喷射方面，所述控制算法包括一模型，所述模型模拟从所述排气到与通过所述排气系统的材料与大气接触的所述排气系统的外表面分隔开的所述排气系统的内表面的给定区域的对流传热、从所述给定区域到所述给定区域上的任何液态DEF的对流传热、经所述排气系统的材料到所述外表面的对流传热、以及从所述外表面到大气的对流传热， 所述处理器包括如下操作例程: 根据所述模型处理影响对流传热和热传导的与所述排气和大气有关的数据，以计算所述内表面的给定区域的温度(T_)， 将所计算的所述内表面的给定区域的温度(Τ?ιι)与温度(T11^)进行比较，低于所述温度(T11^)，则在所述给定区域上的液态DEF具有在该给定区域上沉淀固态材料的潜在可能，和 使用所述比较的结果来控制由所述DEF喷射器所进行的DEF喷射。
2.如权利要求1所述的控制系统，其特征在于，所述模型通过以下的等式模拟从所述排气到所述排气系统的内表面的所述给定区域的对流传热⑴入):
Q入=h λ X (τ排气_ T内壁) 其中h入是从所述排气到所述内表面的给定区域的传热的对流传热系数，且Iftn是所述排气的温度。
3.如权利要求2所述的控制系统，其特征在于，所述模型通过以下的等式模拟T?ιι:
T 内壁=K1 X T 环境 +K2 X T 排气-K3 X mDEF 其中ti/a+h人/k排出)
K2=I/ (Ι+k排出 /h 入)
K3=hDEF汽化/ (h入+k排出) 且Tj^是大气的温度， mDEF是由所述DEF喷射器喷射的DEF的流速，
DEF的汽化及任何分解的热量，且 由以下等式描述k排出: k排出=k壁Xh出/ (k壁.ι4ι出) 其中k#是所述排气系统的材料的导热率，且 是从所述外表面到大气的传热的对流传热系数。
4.如权利要求1所述的控制系统，其特征在于，当与T11^比较的结果确定在所述给定区域上的液态EDF具有在所述给定区域上沉淀固态物质的潜在可能时，所述模型 用以下等式模拟从所述排气到所述内表面的给定区域的对流传热(Q入)，
Q入-k壁X (T内壁-T外壁)+mDEF X hDEF汽化 且用以下等式模拟从所述外表面到大气的对流传热(Qa)， Q出=h出X (τ外壁-T环境)其中k#是所述排气系统的材料的导热率，!^^是所述外表面的温度，mDEF是由DEF喷射器所喷射的DEF的流速，1%响#是DEF的汽化及任何分解的热量，1^是从所述外表面到大气的传热的对流传热系数，且Tiw是大气的温度。
5.如权利要求1所述的控制系统，其特征在于，当T11^时，所述操作例程减少所述DEF喷射器喷射DEF的流速，持续减少所述DEF喷射器喷射DEF的流速直到T ?β> T1^,且当所述DEF喷射器喷射DEF的流速< O时，停止由所述DEF喷射器进行的DEF的喷射直到T _> T临界，于是恢复由所述DEF喷射器进行的DEF的喷射。
6.如权利要求1所述的控制系统，其特征在于，影响对流传热和热传导的与所述排气和大气有关的数据至少包括排气的温度、排气的流速、大气的温度、以及装配有所述控制系统的车辆的速度。
7.一种用于缓解柴油排放液(DEF)的分解产物在排气系统内部上的沉淀的方法，排气经所述排气系统从机动车辆内燃机流向催化剂，所述催化剂促进所述排气中的组成物与作为由DEF喷射器将DEF喷射到所述排气系统中的结果而成为被夹带在所述排气中的组成物之间的化学反应，所述方法包括: 使用处理器，通过重复在所述处理器中执行基于模型的控制算法来控制由DEF喷射器进行的DEF喷射方面，所述控制算法包括一模型，所述模型模拟从排气到与通过所述排气系统的材料与大气接触的所述排气系统的外表面分隔开的排气系统的内表面的给定区域的对流传热、从所述给定区域到所述给定区域上的任何液态DEF的对流传热、经所述排气系统的材料到所述外表面的对流传热、以及从所述外表面到大气的对流传热， 其中，执行所述基于模型的控制·算法包括处理影响对流传热和热传导的与所述排气和大气有关的数据以计算所述内表面的给定区域的温度(Τ?#)、将所计算的内表面的给定区域的温度(Τ?#)与温度(T11^)进行比较，低于(T11^)则在所述给定区域上的液态DEF具有在所述给定区域上沉淀固态材料的潜在可能、并使用所述比较的结果来控制所述DEF喷射器进行的DEF的喷射。
8.如权利要求7所述的方法，其特征在于，所述模型通过计算以下的内容来模拟从所述排气到所述排气系统的内表面的所述给定区域的对流传热(Qa): h入X (丁排气—丁内壁) 其中11入是从所述排气到所述内表面的给定区域的传热的对流传热系数，Tjfn是排气的温度，且T 是所述内表面的所述给定区域的温度。
9.如权利要求8所述的方法，其特征在于，所述模型通过计算以下的内容来模拟所述内表面的所述给定区域的温度T:
T 内壁=K1 X T 环境 +K2 X T 排气-K3 X mDEF 其中ti/a+h人/k排出)
K2=I/ (Ι+k排出 /h 入)
K3=hDEF汽化/ (h入+k排出) 且Tj^是大气的温度， mDEF是由所述DEF喷射器喷射的DEF的流速，
DEF的汽化及任何分解的热量，且 用以下的等式描述:k排出=k壁Xh出/ (k壁.ι4ι出) 其中k#是所述排气系统的材料的导热率，且 是从所述外表面到大气的传热的对流传热系数。
10.如权利要求7所述的方法，其特征在于，当所述比较的结果确定位于所述内表面的所述给定区域上的液态DEF具有引起在所述内表面的所述给定区域上的沉淀物的形成时，所述模型 通过以下等式模拟从所述排气到所述内表面的所述给定区域的对流传热(Q入)，
Q入-k壁X (T内壁-T外壁)+mDEF X hDEF汽化 且通过以下等式模拟从所述外表面到大气的对流传热(Qa)， Q出=h出X (τ外壁-T环境) 其中k#是所述排气系统的材料的导热率、!^^是所述外表面的温度、mDEF是由所述DEF喷射器所喷射的DEF的流速，1%响#是DEF的汽化及任何分解的热量、是从所述外表面到大气的传热的对流传热系数，且Tiw是大气的温度。
11.如权利要求7所述的方法，其特征在于，所述方法包括:当T?ιι彡T丨⑶时，减少所述DEF喷射器喷射DEF的流速，持续减少所述DEF喷射器喷射DEF的流速直到T ?β> T临肖，且当所述DEF喷射器喷射DEF的流速< O时，停止由所述DEF喷射器进行的DEF的喷射直到T腫> T11^,此时恢复由所述DEF喷射器进行的DEF的喷射。
12.如权利要求7所 述的方法，其特征在于，影响对流传热和热传导的与所述排气和大气有关的数据至少包括排气的温度、排气的流速、大气的温度、以及由所述内燃机推进并装配有所述控制系统的机动车辆的速度。
13.—种在由内燃机推进的车辆中的控制系统，用于缓解柴油排放液(DEF)的分解产物在排气系统的内部上的沉淀，排气经所述排气系统从发动机流向催化剂，所述催化剂促进所述排气中的组成物与作为从DEF喷射器喷射DEF的结果而成为被夹带在所述排气中的组成物之间的化学反应，所述系统包括: 处理器，所述处理器包含基于模型的控制算法，用于控制由所述DEF喷射器进行的DEF喷射方面，所述控制算法包括一模型，所述模型模拟从所述排气到与通过所述排气系统的材料与大气接触的所述排气系统的外表面分隔开的所述排气系统的内表面的给定区域的对流传热、从所述给定区域到所述给定区域上的任何液态DEF的对流传热、经所述排气系统的材料到所述外表面的对流传热、以及从所述外表面到大气的对流传热， 所述处理器包括如下操作例程: 根据所述模型处理影响对流传热和热传导的与所述排气和大气有关的数据，以计算由所述DEF喷射器进行的DEF喷射的期望流速， 对于所述DEF喷射器喷射的DEF的实际流速，基于所述内表面的所述给定区域的温度和根据所述模型计算出的所述期望流速来选择流速的降低，其中低于所述内表面的所述给定区域的温度，则在该给定区域上的液态DEF具有在该给定区域上沉淀固态材料的潜在可能，和 使用所述选择的结果来设置所述DEF喷射器进行的DEF喷射的实际流速。
14.如权利要求13所述的控制系统，其特征在于，通过以下等式来模拟根据所述模型计算出的期望的流速(mDEF):mDEF= (T 内壁 _ Kl X T 环境-Κ2 X T 排气)/Κ3 且通过以下等式计算基于所述内表面的所述给定区域的温度的流速(mDEFI1^)，其中低于所述给定区域的所述温度，则位于所述给定区域上的液态DEF具有在所述给定区域上沉淀固态物质的潜在可能:
mDEF临界=(T临界_ Kl X T环境-K2 X T排气)/K3
其中ti/a+h人λ排出)
K2=I/ (Ι+k排出 /h 入)
K3=hDEF汽化/ (h入+k排出) T 是所述内表面的所述给定区域的温度， TI1S#是这样的温度:低于该温度则位于所述给定区域上的液态DEF具有在所述给定区域上沉淀固态物质的潜在可能， T $胃是大气的温度，
DEF的汽化及任何分解的热量，且 用以下等式描述k排出: k排出=k壁Xh出/ (k壁.ι4ι出) 其中k#是所述排气系统 的材料的导热率，且 是从所述外表面到大气的传热的对流传热系数。
15.一种用于缓解柴油排放液(DEF)的分解产物在排气系统内部上的沉淀的方法，排气经所述排气系统从机动车辆的内燃机流向催化剂，所述催化剂促进所述排气中的组成物与作为由DEF喷射器将DEF喷射到所述排气系统的结果而成为被夹带在所述排气中的组成物之间的化学反应，所述方法包括: 使用处理器，通过重复在所述处理器中执行基于模型的控制算法来控制通过DEF喷射器进行的DEF喷射方面，所述控制算法包括一模型，所述模型模拟从所述排气到与通过所述排气系统的材料与大气接触的所述排气系统的外表面分隔开的排气系统的内表面的给定区域的对流传热、从所述给定区域到所述给定区域上的任何液态DEF的对流传热、经所述排气系统的材料到所述外表面的对流传热、以及从所述外表面到大气的对流传热， 其中执行所述基于模型的控制算法包括: 根据所述模型处理影响对流传热和热传导的与所述排气和大气有关的数据，以计算所述DEF喷射器进行的DEF喷射的期望流速， 对于所述DEF喷射器喷射的DEF的实际流速，基于所述内表面的所述给定区域的温度和根据所述模型计算出的期望流速来选择流速的降低，其中低于所述内表面的所述给定区域的温度，则在所述给定区域上的液态DEF具有在该给定区域上沉淀固态材料的潜在可能，和 使用所述选择的结果来设置所述DEF喷射器进行的DEF喷射的实际流速。
16.如权利要求15所述的方法，其特征在于，所述模型通过计算以下内容来模拟所述期望的流速(mDEF): (T 内壁-KlXTiw -K2XT 排气)/K3 且通过计算以下内容模拟基于所述内表面的所述给定区域的温度的流速(mDEFI.)，其中低于所述给定区域的温度，则在该给定区域上的液态DEF具有在该给定区域上沉淀固态材料的潜在可能: (Tl^-KlXTifft -K2XTftn)/K3 其中Kfl/d+h人/k排出)
K2=I/ (Ι+k排出 /h 入)
K3=hDEF汽化/ (h入+k排出) T 是所述内表面的所述给定区域的温度， TI1S#是这样的温度:低于该温度，则位于所述给定区域上的液态DEF具有在所述给定区域上沉淀固态物质的潜在可能， T $胃是大气的温度，
DEF的汽化及任何分解的热量，且 用以下等式描述k排出: k排出=k壁Xh出/ (k壁.ι4ι出) 其中k#是所述排气系统的材料的导热率，且 是从所述外表面到大气的 传热的对流传热系数。
【文档编号】F01N3/00GK103429860SQ201180069270
【公开日】2013年12月4日 申请日期:2011年3月14日 优先权日:2011年3月14日
【发明者】B·J·阿德尔曼, V·O·斯特罗兹, S·桑莎纳姆, E·M·德雷保斯基 申请人:万国引擎知识产权有限责任公司