[发明专利]用于估计内燃机排气中NO2浓度的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种估计流过典型地为柴油发动机的机动车内燃机的后处理系统的排气中NO₂浓度的方法。

背景技术

柴油机传统地配置有后处理系统，该系统包括用来将排气从发动机引导至环境中的排气管，和多个位于该排气管内的后处理设备，以在将排气排出至环境中之前降解和/或移除排气中的污染物。

更详尽地，传统的后处理系统总体地包括用于使碳化氢(HC)和一氧化碳(CO)氧化成为二氧化碳(CO₂)和水(H₂O)的柴油氧化催化器(DOC)；和位于DOC31下游，且用来移除排气中柴油颗粒物质或烟灰(soot)的柴油颗粒过滤器(DPF).

为了减少NO_x排放，多数后处理系统还包括位于DPF32下游的排气管中的选择性还原催化器(SCR)。

SCR是催化器，其中包含在排气中的氮氧化物(NO_x)在气态还原剂的帮助下被还原成双原子氮(N₂)和水(H₂O)，所述还原剂典型地为氨气(NH₃)，其在催化器中被吸收。

氨气被通过诸如尿素(CH₄N₂O)的柴油排放流体(Diesel Exhaust Fluid(DEF))的热水解反应获得，其被通过位于DPF和SCR之间的专用注入器注入排气管中。

这些后处理系统总体地被发动机控制单元(ECU)控制，所述控制在位于处于DOC上游的排气管中的通用排气氧气(UEGO)传感器和至少一个位于DPF下游和DEF注入器上游的排气管中的NO_x传感器的帮助下实现。

该UEGO传感器被提供给ECU，用来测量排气中的氧气(O₂)浓度，以确定发动机汽缸中的空气和燃料的比值λ.

NO_x传感器被提供给ECU，用来测量排气中的NO_x浓度，以计算为在SCR中实现足够的NO_x还原所需要被注入至排气管中的DEF的量。

但是，尽管传统的NO_x传感器提供了测量NO_x总体浓度的手段，即，不区别NO和NO₂，发生在SCR中的还原反应却取决于NO₂和NO的独立浓度，因此对DEF量的计算有些时候可能是不可靠的。

更详尽地，SCR中的NO_x还原反应可根据下列化学反应式发生：

(1)4NH₃+4NO+O₂＝4N₂+6H₂O

(2)2NH₃+NO+NO₂＝2N₂+3H₂O

(3)8NH₃+6NO₂＝7N₂+12H₂O

其中反应(1)在NO₂浓度低于NO浓度时主导，反应(2)在NO₂浓度和NO浓度非常相似时主导，而反应(3)在NO₂浓度大于NO浓度时主导。

尽管上述反应涉及不同的DEF消耗，由于NO_x传感器不能区分NO₂和NO，对DEF量的计算现在取决于化学反应中的平均ANR(氨气和NO_x的比值)，因此其返回的粗略估计可导致过量的DEF消耗或是降低的SCR还原效率，这取决于排气状况。

此外，传统的NO_x传感器总体地受高NO₂交叉灵敏度影响，其可使测量得到的NO_x浓度偏离真实值。

NO₂交叉灵敏度是用来表示由传统的NO_x产生的响应信号还单独受到NO2浓度影响的表达，因此NO_x传感器即使在排气中的NO_x浓度相同的情况下也可产生不同的响应信号。

发明内容

出于以上因素，本发明的实施例的目的是提供一种估计流过后处理系统的排气中的NO₂浓度的方法，以例如补偿NO_x传感器读数和/或对被注入排气管中的DEF量进行更准确地估计，以减少DEF消耗并改善SCR还原效率。