[发明专利]用于控制将还原剂喷射到废气流中的方法和系统

说明书

本发明题为“用于控制将还原剂喷射到废气流中的方法和系统”。本发明公开了一种用于内燃机的废气流的后处理(AT)系统，所述AT系统可包括选择性催化还原(SCR)设备、颗粒过滤器(PF)设备、还原剂喷射系统，所述还原剂喷射系统被配置为将还原剂喷射到SCR设备上游位置处的废气流中。还原剂喷射速率控制系统可嵌入引擎控制模块中，并且可被配置为计算和输出还原剂喷射速率信号并将所述喷射速率信号施加到所述喷射系统以控制喷射到所述废气流中的所述还原剂的量。所述还原剂喷射速率信号的计算可涉及将动态加权因子应用于预先确定的最小和最大允许喷射速率，以基于所述废气流和/或所述AT系统的操作参数获得加权喷射速率。

背景技术

内燃机排放的废气通常包括一氧化碳(CO)、烃类(HC)和氮氧化物(NO_x)的不均匀混合物以及构成颗粒物的凝聚相材料(液体和固体)。废气后处理系统通常用于在将废气排放到周围环境中之前降低废气流中的CO、HC、NO_x和颗粒物的含量。此类后处理系统通常包括将CO和HC氧化成二氧化碳(CO₂)和水的氧化催化剂(OC)、将NO_x还原成氮和水的选择性催化还原(SCR)设备以及捕获并由此去除废气流中的颗粒物的颗粒过滤器(PF)。可能需要不时再生颗粒过滤器，以去除在引擎操作期间积聚在过滤器上的颗粒物。在一些后处理系统中，SCR设备可与废气后处理系统中的颗粒过滤器组合，以形成选择性催化还原过滤器(SCRF)。

SCR设备通常包括其上设置有催化剂化合物的基板或载体，该催化剂化合物被配制成促进废气中的NO_x还原成氮和水。在实施过程中，还原剂通常被喷涂或喷射到SCR设备上游的废气流中，并被吸附到SCR设备的催化剂上。当含有NO_x的废气流穿过SCR设备时，吸附的还原剂在存在催化剂的情况下将NO_x还原成氮和水。氨(NH₃)通常用作废气后处理系统中的还原剂，并且一般通过将尿素水溶液喷射到废气流中而向其供应，其中尿素溶液在暴露于热废气时迅速分解成NH₃。

当过量的尿素被喷射到废气流中时，过量的尿素可穿过SCR设备而不分解成NH₃并且/或者在废气流中没有NH₃与NO_x反应。此外，在一些情况下，当过量的尿素喷射到废气流中时，过量的尿素可在后处理系统内和SCR设备内形成固体非活性沉积物，这可能会降低SCR设备的NO_x转化效率。因此，希望控制喷射到废气后处理系统中的SCR设备上游的废气流中的尿素的量。

发明内容

在一种用于控制将还原剂喷射到选择性催化还原(SCR)设备上游的内燃机的废气流中的方法中，可确定将还原剂喷射到用于废气流的后处理(AT)系统中的最小允许喷射速率(最小INJ速率)和最大允许喷射速率(最大INJ速率)。最小INJ速率可基于废气流的操作参数以及将还原剂沉积在AT系统中所需的最小沉积速率(最小DEP速率)来确定。最大INJ速率可基于废气流的操作参数以及计算出的将还原剂沉积在AT系统中的最大允许沉积速率(最大DEP速率)来确定。将还原剂喷射到AT系统中的动态加权因子可基于AT系统的操作参数来计算。动态加权因子可应用于最小INJ速率和最大INJ速率以获得加权喷射速率(加权INJ速率)。加权INJ速率可与将还原剂喷射到AT系统中以实现计算出的最大NO_x转化效率的最佳喷射速率(最佳INJ速率)进行比较。可在加权INJ速率和最佳INJ速率之间选择最低喷射速率。可以所选择的最低喷射速率发起将还原剂喷射到AT系统中。

动态加权因子基于AT系统的操作参数来相对于最大INJ速率平衡最小INJ速率。

AT系统可包括具有还原剂储存浓度的选择性催化还原(SCR)设备。在这种情况下，最大DEP速率可基于SCR设备的还原剂储存浓度。

最佳INJ速率可基于SCR设备上游的废气流中的NO_x的量和SCR设备的还原剂储存浓度。