专利名称：确定还原剂的最大配给速率的系统和方法
确定还原剂的最大配给速率的系统和方法技术领域
本发明的示例性实施例涉及用于内燃发动机的排气处理系统，更具体地，涉及具有用于计算释放到排气中的还原剂的最大配给速率的控制模块的排气处理系统。
背景技术：
内燃发动机，尤其是柴油发动机所排出的排气是一种不均匀混合物，其包括诸如一氧化碳(CO)、未燃烧的碳氢化合物(HC)和氮氧化物(NOx)这样的气体排放物，以及构成颗粒物质(PM)的凝聚相材料(液体和固体)。通常布置在催化剂载体或基体上的催化剂合成物被设于发动机排气系统内以将这些排气成分中的部分或全部转化为非管制的排气组分。
用于减少NOx排放物的排气处理技术的一种类型是选择性催化还原(SCR)装置。还原剂通常喷入或射入SCR装置上游的热排气中。还原剂可以是尿素水溶液，其在热排气中分解为氨(NH3)并且由SCR装置吸附。然后，在存在SCR催化剂的情况下，氨将NOx还原为氮。SCR装置上游的还原剂沿着横向于流的方向的分布对于SCR催化剂的整体NOx还原效率具有很大的影响。具体而言，还原剂分布的均匀性影响SCR性能，其中，排气中的还原剂的更为均匀的分布通常导致SCR催化剂能够更有效地将NOx还原为氮。因此，如果排气中的还原剂的分布不均匀，则SCR催化剂性能可能受到限制。还原剂的非均匀的分布还可以导致沿着排气管道的内壁形成氰尿酸、密胺、双缩脲和其它固体反应产物，这通常是不希望的。
改善还原剂分布的一个方法是在排气管道中提供多个混合器或涡流器，并且增加排气管道的长度。然而，该方法使排气系统增加了额外的重量、成本、以及热质量。因此，需要一种为SCR装置提供比较均匀的还原剂分布的有成本效益的方法。发明内容
在本发明的一个示例性实施例中，提供一种用于内燃发动机的排气处理系统，其具有排气管道、还原剂源、温度传感器、进入空气质量流量传感器、以及控制模块。排气管道与内燃发动机流体连通，并且构造成从内燃发动机接收排气。排气含有氮氧化物(NOx)。还原剂源与排气管道流体连通，且构造成喷射一定量的还原剂，该一定量的还原剂被释放到所述排气管道中。温度传感器位于排气流中，用于确定还原剂源处的排气的温度。进入空气质量流量传感器测量进入内燃发动机的空气质量流量。控制模块与还原剂源、温度传感器、和进入空气质量流量传感器通信。控制模块具有存储还原剂的沸点温度的存储器。控制模块包括用于监测还原剂源并且确定释放到排气管道中的还原剂的量的控制逻辑。控制模块包括用于监测进入空气质量流量传感器并且基于空气质量流量而计算排气流率的控制逻辑。控制模块包括用于至少基于排气流率、排气的温度、以及还原剂的沸点温度来计算还原剂的最大配给速率的控制逻辑。控制模块包括用于将释放到排气管道中的还原剂的量与还原剂的最大配给速率进行比较的控制逻辑。控制模块包括如果释放到排气管道中的还原剂的量大于还原剂的最大配给速率则调整释放到排气管道中的还原剂的量的控制逻辑。
此外，本发明还涉及以下技术方案。
1.一种用于内燃发动机的排气处理系统,包括: 与内燃发动机流体连通的排气管道，所述排气管道构造成从所述内燃发动机接收排气，所述排气包含氮氧化物(NOx)； 与所述排气管道流体连通的还原剂源，所述还原剂源构造成喷射一定量的还原剂，该一定量的还原剂被释放到所述排气管道中； 位于排气流中的温度传感器，该温度传感器用于确定所述还原剂源处的排气的温度；用于测量进入所述内燃发动机的空气质量流量的进入空气质量流量传感器；以及与所述还原剂源、所述温度传感器、和所述进入空气质量流量传感器通信的控制模块，所述控制模块具有存储器，该存储器存储还原剂的沸点温度，所述控制模块包括: 用于监测所述还原剂源并且估计释放到所述排气管道中的还原剂的量的控制逻辑；用于监测所述进入空气质量流量传感器并且基于空气质量流量而计算排气流率的控制逻辑； 用于至少基于排气流率、排气的温度、以及还原剂的沸点温度来计算还原剂的最大配给速率的控制逻辑； 用于将释放到所述排气管道中的还原剂的量与还原剂的最大配给速率进行比较的控制逻辑；以及 如果释放到排气管道中的还原剂的量大于还原剂的最大配给速率则调整释放到排气管道中的还原剂的量的控制逻辑。
2.如技术方案I所述的排气处理系统，其中，所述控制模块包括将释放到所述排气管道中的还原剂的量调整为还原剂的最大配给速率的控制逻辑。
3.如技术方案I所述的排气处理系统，其中，所述控制模块的存储器包括排气流比热查询表，并且其中，排气流比热值基于所述还原剂源处的排气的温度。
4.如技术方案3所述的排气处理系统，其中，所述控制模块的存储器包括还原剂相变焓查询表，其中，还原剂相变焓值基于还原剂从液体变为蒸汽时的还原剂的焓，并且其中，还原剂相变焓值基于所述还原剂源处的排气的温度。
5.如技术方案4所述的排气处理系统，其中，所述控制模块包括基于以下公式来计算还原剂的最大配给速率 的控制逻辑:
权利要求
1.一种用于内燃发动机的排气处理系统，包括: 与内燃发动机流体连通的排气管道，所述排气管道构造成从所述内燃发动机接收排气，所述排气包含氮氧化物(NOx)； 与所述排气管道流体连通的还原剂源，所述还原剂源构造成喷射一定量的还原剂，该一定量的还原剂被释放到所述排气管道中； 位于排气流中的温度传感器，该温度传感器用于确定所述还原剂源处的排气的温度； 用于测量进入所述内燃发动机的空气质量流量的进入空气质量流量传感器；以及 与所述还原剂源、所述温度传感器、和所述进入空气质量流量传感器通信的控制模块，所述控制模块具有存储器，该存储器存储还原剂的沸点温度，所述控制模块包括: 用于监测所述还原剂源并且估计释放到所述排气管道中的还原剂的量的控制逻辑； 用于监测所述进入空气质量流量传感器并且基于空气质量流量而计算排气流率的控制逻辑； 用于至少基于排气流率、排气的温度、以及还原剂的沸点温度来计算还原剂的最大配给速率的控制逻辑； 用于将释放到所述排气管道中的还原剂的量与还原剂的最大配给速率进行比较的控制逻辑；以及 如果释放到排气管道中的还原剂的量大于还原剂的最大配给速率则调整释放到排气管道中的还原剂的量的控制逻辑。
2.如权利要求1所述的排气处理系统，其中，所述控制模块包括将释放到所述排气管道中的还原剂的量调整为还原剂的最大配给速率的控制逻辑。
3.如权利要求1所述的排气处理系统，其中，所述控制模块的存储器包括排气流比热查询表，并且其中，排气流比热值基于所述还原剂源处的排气的温度。
4.如权利要求3所述的排气处理系统，其中，所述控制模块的存储器包括还原剂相变焓查询表，其中，还原剂相变焓值基于还原剂从液体变为蒸汽时的还原剂的焓，并且其中，还原剂相变焓值基于所述还原剂源处的排气的温度。
5.如权利要求4所述的排气处理系统，其中，所述控制模块包括基于以下公式来计算还原剂的最大配给速率的控制逻辑:
6.如权利要求1所述的排气处理系统，其中，所述排气处理系统还包括与所述排气管道流体连通的选择性催化还原(SCR)装置，所述选择性催化还原(SCR)装置构造成接收排气，并且所述SCR装置从所述还原剂源接收还原剂，将还原剂和排气中的NOx转换为中间产物。
7.如权利要求1所述的排气处理系统，其中，所述还原剂源是还原剂喷射器。
8.如权利要求1所述的排气处理系统，其中，所述还原剂是尿素。
9.一种用于内燃发动机的排气处理系统，包括:与内燃发动机流体连通的排气管道，所述排气管道构造成从所述内燃发动机接收排气，所述排气包含氮氧化物(NOx)； 与所述排气管道流体连通的还原剂源，所述还原剂源构造成喷射一定量的还原剂，该一定量的还原剂被释放到所述排气管道中； 位于排气流中的温度传感器，该温度传感器用于确定所述还原剂源处的排气的温度；用于测量进入所述内燃发动机的空气质量流量的进入空气质量流量传感器；以及与所述还原剂源、所述温度传感器、和所述进入空气质量流量传感器通信的控制模块，所述控制模块具有存储器，该存储器存储还原剂的沸点温度，所述控制模块包括: 用于监测所述还原剂源并且估计释放到所述排气管道中的还原剂的量的控制逻辑；用于监测所述进入空气质量流量传感器并且基于空气质量流量而计算排气流率的控制逻辑； 用于至少基于排气流率、排气的温度、以及还原剂的沸点温度来计算还原剂的最大配给速率的控制逻辑； 用于将释放到所述排气管道中的还原剂的量与还原剂的最大配给速率进行比较的控制逻辑；以及 如果释放到排气管道中的还原剂的量大于还原剂的最大配给速率则调整释放到排气管道中的还原剂的量，使得释放到排气管道中的还原剂的量为还原剂的最大配给速率的控制逻辑。
10.一种操作内燃发动机的排气处理系统的方法，所述排气处理系统具有与内燃发动机流体连通的排气管道，该排气管道构造成从所述内燃发动机接收排气，所述方法包括:由控制模块监测还原剂源并且估计释放到所述排气管道中的还原剂的量； 确定所述还原剂源处的排气的温度； 由控制模块监测进入空气质量流量传感器，所述进入空气质量流量传感器测量进入所述内燃发动机的空气质量流量； 基于所述空气质量流量计算排气流率； 至少基于所述排气流率、排气的温度、以及还原剂的沸点温度来计算还原剂的最大配给速率，所述沸点温度存储在所述控制模块的存储器中； 将释放到所述排气管道中的还原剂的量与还原剂的最大配给速率进行比较；以及如果释放到排气管道中的还原剂的量大于还原剂的最大配给速率则调整释放到排气管道中的还原剂的量。
全文摘要
本发明提供一种用于内燃发动机的排气处理系统，其具有排气管道、还原剂源、温度传感器、进入空气质量流量传感器、以及控制模块。排气管道与内燃发动机流体连通，并且构造成从内燃发动机接收排气。排气含有氮氧化物(NOx)。还原剂源与排气管道流体连通，且构造成喷射一定量的还原剂，该一定量的还原剂被释放到所述排气管道中。温度传感器位于排气流中，用于确定还原剂源处的排气的温度。进入空气质量流量传感器测量进入内燃发动机的空气质量流量。控制模块与还原剂源、温度传感器、和进入空气质量流量传感器通信。
文档编号F01N9/00GK103147829SQ20121051836
公开日2013年6月12日 申请日期2012年12月6日 优先权日2011年12月6日
发明者Y.苗, K.A.加迪 申请人:通用汽车环球科技运作有限责任公司