上游NOx估测的制作方法
【专利说明】上游NOx估测
[0001]背景
[0002]选择性催化还原(SCR)常用于从内部发动机产生的废气中去除N0X(即氮的氧化物)，如柴油或其它稀薄燃烧(汽油)发动机。在这种系统中，通过向废气中注入还原剂，然后使其进入能够实现NOx高效转化的SCR催化剂，来从废气中连续去除NO χ0
[0003]氨通常用作SCR系统中的还原剂。通过控制注射气态氨、水性氨或间接的溶于水的尿素来向废气中导入氨。位于废气流中的SCR催化剂导致废气中存在的^,还原剂(例如氨)之间的反应，以将NOjMt成氮气和水。
[0004]SCR系统的适当操作包括精确控制向废气流中注入的氨(或其它还原剂)的量(即，给予水平)。注入太多的还原剂导致废气中的氨逸出，而注入太少的还原剂导致不理想转化。因此，SCR系统通常采用NOx传感器以确定合适的还原剂给予水平。例如，NOx传感器可位于发动机和SCR催化剂之间的废气流中，用于检测正从发动机中排出的NOjK平。这通常被称为发动机排出NOx传感器或上游NOJf感器。电子控制单元(ECU)可使用来自发动机排出NOx传感器的输出(和/或其它传感参数)以确定应注入废气流中的还原剂的量。
[0005]例如，NOx传感器的精度受到环境和/或操作条件的影响，如露点、系统电压、氧气浓度等。例如，一些NOJf感器仅在当废气在阈值温度(其可以是125-130°C级)以上时运行良好。结果，这类传感器不适于确定某些发动机运转条件(如低怠速或发动机预热)下的给予水平。在此，需要提供确定发动机废气中NOx水平的方法，尤其是在NO x传感器易于产生不准确的读取的条件下。也可能需要能够在基于感器的控制和/或基于运转和/或环境条件的替代性NOJI定方法之间切换。
【发明内容】
[0006]本文所述的技术的方面和实施方式涉及用于控制发动机运转的一种或多种系统和方法。按照本发明的至少一个方面，一种控制内燃机运转的方法确定NOJg测值，其是至少一个发动机运转参数的函数。该方法也使用位于内燃机的废气流中的NOx传感器确定NOx实测值。该方法检测指示测值是否精确的至少一个条件。当至少一个条件指示NOx实测值精确时，使用NOx实测值来控制发动机运转，而当至少一个条件指示NO x实测值不精确时，使用NOx估测值来控制发动机运转。
[0007]按照本发明技术的某些方面，至少一个条件可包括以下的一个或多个:废气温度、露点、系统电压、废气氧气浓度等。
[0008]按照至少一个实施方式，至少一个条件可以是废气温度。在一些实施方式中，当废气温度处于或高于温度阈值时，使用NOx实测值来控制发动机运转，而当废气温度低于温度阈值时，使用NOx估测值来控制发动机运转。按照一些实施方式，至少一个条件可以是废气氧气浓度。在一些实施方式中，当废气氧气浓度处于或高于氧气浓度阈值时，使用NOx实测值来控制发动机运转，而当废气氧气浓度低于氧气浓度阈值时，使用NOx估测值来控制发动机运转。
[0009]在一些实施方式中，至少一个条件可以是露点或湿度。当露点处于或高于露点阈值时，可使用NOx实测值来控制发动机运转，而当露点低于露点阈值时，可使用NO,实测值来控制发动机运转。
[0010]本发明技术的至少一些实施方式涉及一种通过使用NOx传感器确定NO ,实测值来控制内燃机运转的方法，该NOx传感器位于内燃机的废气流中。该方法也确定稳态NO x估测值，其是至少发动机速度和扭矩的函数。稳态NOx对应于发动机在基本稳态运转期间排出的NOx水平，其中发动机速度和功率基本恒定。该方法还确定瞬间N0.估测值，其是至少发动机速度和扭矩的函数。瞬间^,估测值对应于发动机功率增时运转瞬间排出的NOx水平。该方法还基于进气歧管压力确定补偿因数并且将该补偿因数应用于稳态和瞬间NOx估测值以获得最终的测值。在一些实施方式中，随着进气歧管压力的增加，补偿因数通过甲醛使最终^,估测值向瞬间NO χ估测值靠拢。该方法检测指示NO ,实测值是否精确的至少一个条件。当至少一个条件指示^,实测值精确时，可使用NO χ实测值来控制发动机运转，同时当至少一个条件指示NOx实测值不精确时，可使用NO χ估测值来控制发动机运转。
[0011]附图简要说明
[0012]图1是具有废气SCR系统的内燃机的示意图。
[0013]图2是按照本发明的某些实施方式确定发动机废气中NOjK平的示例性方法的流程图。
[0014]图3是按照本发明的某些方面确定发动机废气中NOx水平的示例性控制逻辑图。
[0015]图4是按照本发明的某些方面确定发动机废气中NOx水平的示例性控制逻辑示意图。
[0016]图5是按照本发明的某些实施方式控制内燃机运转的示例性方法的流程图。
[0017]图6是按照本发明的某些实施方式控制内燃机运转的示例性控制逻辑示意图。
[0018]发明详述
[0019]下文将参考附图更完整地描述本发明技术的实施方式的各种实施例，附图中显示了这类实施方式的实施例。贯穿其中，类似的附图标记指代类似的元件。然而，本文所述技术的其它实施方式可以是许多不同的形式并且不仅限于本文所示的实施方式。相反，这些实施方式是本发明技术的示例性代表。基于本发明的权利具有权利要求书所示的完整范围。
[0020]图1显示了内燃机10和用于还原来自发动机废气的啤的SCR系统12的示例性示意图。例如，可使用发动机10来驱动运输工具，如长途运输车辆(未显示)。发动机10可以是例如压缩点火发动机，如柴油发动机。一般而言，SCR系统12包括催化剂20、还原剂供给22、还原剂喷射器24、电子控制单元26和一个或多个参数传感器。
[0021]E⑶26控制还原剂(如氨)通过还原剂喷射器24从还原剂供给22到废气系统28的递送。还原剂供给22可包括用于储存固体形式的氨的罐(未显示)。在大多数系统中，多个罐将用于提供再填充之间更大的运输距离。一般在罐周围使用加热夹套(未显示)以使固体氨达到升华温度。一旦转化成气体，将氨导入还原剂喷射器24。还原喷射器24位于催化剂20上游的废气系统28。在氨注射到废气系统28中时，其与废气混合，然后该混合物流动通过催化剂20。催化剂20导致废气中存在的NOANOx还原剂(例如，氨)之间的反应以将^^^还原/转化成氮气和水，其然后排出尾管30并进入环境中。虽然已经在关于固体氨的内容中描述了 SCR系统12，应理解SCR系统可替代性地使用还原剂例如纯无水氨、水性氨或尿素。
[0022]按照至少一些实施方式，E⑶26基于多个运转参数控制SCR系统12的运转，包括还原剂喷射器24的运转。在示例性实施方式中，运转参数包括进气歧管压力(MP)、发动机速度(M)(即，转速)、发动机负荷或扭矩(TQ)和发动机废气中的^^^水平(发动机排出NOx)。可通过放置以感测发动机歧管中的压力并产生反应性输出信号的压力传感器52来确定进气歧管压力(ΜΡ)。可使用传感器54来确定发动机速度(N)以检测发动机的转速，例如，机轴rpm。例如，发动机负荷(TQ)可基于由传感器58测量的加速踏板的位置或燃料设置。
[0023]如更详细的描述，ECU 26可基于一个或多个发动机运转参数估测发动机废气中水平。例如，在至少一些实施方式中，ECU 26可基于发动机速度(N)、负荷(TQ)和进气歧管压力(IMP)来确定NOJS测值。另外，ECU26可使用位于发动机废气流中(例如，在发动机10和催化剂20之间)的NOx传感器60来确定NO ,值的实测水平。E⑶26也可检测指示测值是否精确的一个或多个条件。例如，ECU可监测以下的一个或多个:通过温度传感器62监测废气温度(T)、通过露点传感器64监测露点(DP)、通过氧气传感器65监测废气系统中的氧气浓度(O2)，和通过电压传感器66监测系统电压(V)。在一些实施方式中，当至少一个条件指示^,实测值准确时，ECU26使用N0.实测值控制发动机运转，但是当至少一个条件指示NOx实测值可能不准确时，使用NO x估测值控制发动机运转。
[0024]除了控制氨的给予或计量以外，E⑶26也可储存信息，如正被递送的氨的量、提供氨的罐、罐中可递送氨的起始体积，和其它这类数据，其可与确定各罐中可递送氨的量相关。可在周期性或连续基础上监测信息。当ECU 26确定可递送氨的量低于预定水平时，可激活与控制器26电子连接的状态指示器(未显示)。
[0025]图2是按照本发明的某些方面确定发动机废气中NOx水平的示例性方法200。方法200从步骤202开始。然后将控制传向步骤205，其中示例性的方法通过读取来自传感器52、54、58的输出确定发动机速度(N)、发动机负荷(TQ)和实测进气歧管压力(IMP_ACT)。
[0026]然后将控制传向步骤210，其中方法200确定第一 NOx值或估测值(NO X_SS)，其是发动机速度(N)和发动机负荷(TQ)的函数。第一测值(N0x_SS)对应于发动机在第一发动机运转条件(和给定的速度(N)和负荷(TQ)的组合)下排出的N0X。在一些实施方式中，第一运转条件对应于发动机的基本“稳态”运转，即在恒定或缓慢变化的发动机速度下