CN101637703A - 选择催化性还原反应催化剂下游的氮氧化物预测 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及选择催化性还原反应催化剂下游的氮氧化物预测，具体而言涉及加样控制系统，其包含选择性催化还原(SCR)分析模块、加样管理模块、调整模块和误差模块。所述SCR分析模块估测由SCR催化剂储藏的氨(NH3)、所述SCR催化剂的最大NH3储藏容量和对位于所述SCR催化剂下游的NOx传感器的氮氧化物(NOx)测量值。所述加样管理模块基于最大NH3储藏容量和所储藏的NH3，控制加样试剂注入到所述SCR催化剂上游。所述调整模块基于所述NOx测量值的估测、所述NOx传感器的交叉灵敏度以及废气流的延迟时间来输出NOx测量值的经调整的估测。所述误差模块基于经调整的估测和由所述NOx传感器所测量的NOx之间的差异来选择性地调整所储藏的NH3和所述最大NH3储藏容量中的至少之一。

Description

选择催化性还原反应催化剂下游的氮氧化物预测
相关申请的交叉引用
[0001]本申请要求2008年7月30日提交的美国临时申请No.61/084,834的权益。
[0002]本申请和2009年4月3日提交的美国专利申请Nos.__(代理人目录No.P003868-PTE-CD)和2009年4月3日提交的__(代理人目录No.P004945-PTDE-CD)相关。上述申请的公开全文通过引用结合进来。
技术领域
[0003]本公开涉及发动机系统，且更具体地涉及排气处理系统(exhaust treatment system)。
背景技术
[0004]此处提供的背景说明是为了一般性显示本公开的背景。本发明人的工作，就在该背景技术一节中所描述的程度，以及该背景说明的在提交时可以不另外定性为现有技术的方面，既没有被公开地也没有被隐含地认作是本公开的现有技术。
[0005]现在参照图1，显示了发动机系统100的功能框图。空气经由进气歧管(intake manifold)104吸入到发动机102中。节流阀(throttlevalve)106控制气流进入所述发动机102中。电子节流控制器(electronicthrottle controller，ETC)108控制所述节流阀106并从而控制气流进入所述发动机102中。空气与来自1个或多个燃料喷射器(fuel injector)110的燃料混合形成空气/燃料混合物。所述空气/燃料混合物在所述发动机102的1个或多个气缸内，比如在气缸112内燃烧。所述空气/燃料混合物的燃烧产生扭矩。
[0006]将所述空气/燃料混合物的燃烧造成的废气从气缸排出到排气系统(exhaust system)113。所述废气可以包括颗粒物质(PM)和气体。所述废气气体包括氮氧化物(NOx)，比如一氧化氮(NO)和二氧化氮(NO2)。所述排气系统113包括减少所述废气中的NOx和PM各自的量的处理系统114。
[0007]所述处理系统114包括柴油氧化催化剂(DOC)116、加样试剂喷射器(dosing agent injector)118和选择性催化还原(SCR)催化剂120。所述废气从所述发动机102流至所述DOC 116。所述DOC 116将烃和/或碳氧化物从所述废气除去。所述加样试剂喷射器118将加样试剂(dosing agent)在所述SCR催化剂120的上游注入所述废气流中。由所述加样试剂提供的NH3被所述SCR催化剂120吸收。NH3与通过所述SCR催化剂120的废气中的NOx反应。
[0008]发动机控制模块(ECM)130控制所述发动机102的扭矩输出。所述ECM130包括加样模块(dosing module)140，其控制由所述加样试剂喷射器118注入的加样试剂的物质流动速率。这样，所述加样模块140控制供给至所述SCR催化剂120的NH3。具体地，所述加样模块140控制供给至所述SCR催化剂120的NH3以控制由所述SCR催化剂120储藏的氧的量。
[0009]所述加样模块140基于来自各个传感器的信号控制经注入的加样试剂的物质流动速率。例如(仅作示例)，所述传感器包括：1个或多个NOx传感器，比如NOx传感器142和144；1个或多个温度传感器，比如温度传感器146、148和150；和/或1个或多个氧传感器，比如氧传感器152。
[0010]所述加样模块140可以进一步基于来自其它传感器154的信号控制供给至所述SCR催化剂120的NH3。例如(仅作示例)，所述其它传感器154可以包括歧管绝对压力(manifold absolute pressure，MAP)传感器、空气流量(mass air flow，MAF)传感器、节流阀位置传感器(TPS)、吸入空气温度(IAT)传感器和/或其它合适的传感器(1个或多个)。
[0011]由所述SCR催化剂120储藏的NH3的量被称为当前储藏(mol)。从所述废气除去的NOx的百分数被称为转化效率或NOx转化率。所述NOx转化率与所述SCR催化剂120的当前储藏直接相关。例如，所述NOx转化率随所述SCR催化剂120的当前储藏增大而增大。所述加样模块140以最大化所述NOx转化率的方式来控制所供给的NH3。
发明内容
[0012]加样控制系统包含选择性催化还原(SCR)分析模块、加样管理模块、调整模块和误差模块。所述SCR分析模块估测由SCR催化剂储藏的氨(NH3)、所述SCR催化剂的最大NH3储藏容量以及针对位于所述SCR催化剂下游的第一NOx传感器的氮氧化物(NOx)测量值。所述加样管理模块基于最大NH3储藏容量和所储藏的NH3，对加样试剂注入到所述SCR催化剂上游的排气系统进行控制。所述调整模块基于所述NOx测量值的估测、所述第一NOx传感器的交叉灵敏度以及位于所述SCR催化剂上游的第二NOx传感器和所述第一NOx传感器之间废气流动的延迟时间来输出经调整的NOx测量值的估测。所述误差模块基于经调整的估测值和由所述第一NOx传感器测量的NOx之间的差异来选择性地调整所储藏的NH3和所述最大NH3储藏容量中的至少之一。
[0013]在其它特征中，所述调整模块进一步基于所述第一NOx传感器的响应时间来输出所述经调整的估测值。
[0014]在仍旧其它特征中，所述第一NOx传感器的交叉灵敏度包括对二氧化氮(NO2)的第一灵敏度和对NH3的第二灵敏度。
[0015]在进一步的特征中，所述SCR分析模块估测所述SCR催化剂下游的NH3漏失(slip)。所述调整模块基于所述NOx测量值的估测值和对应于所述第一灵敏度的NO2增益(gain)的第一乘积与所述NH3漏失和对应于所述第二灵敏度的NH3增益的第二乘积的总和来输出经调整的估测值。
[0016]在又一进一步的特征中，所述调整模块基于NO2对NOx的比率来确定所述NO2增益。
[0017]在其它特征中，所述调整模块基于所述NOx测量值的估测值来确定所述NH3增益。
[0018]在又一其它特征中，所述SCR分析模块估测NH3脱吸附并基于所述NH3脱吸附来调整所述NH3漏失。
[0019]在进一步的特征中，所述调整模块在所述延迟时间之后输出经调整的估测值。
[0020]在又一进一步的特征中，所述调整模块基于所述第一和第二NOx传感器之间的距离和废气速率来估测所述延迟时间。
[0021]在其它特征中，所述SCR分析模块估测NH3氧化并基于所述NH3氧化来估测所述所储藏的NH3。
[0022]加样方法(dosing method)包括：估测由SCR催化剂储藏的氨(NH3)、所述SCR催化剂的最大NH3储藏容量以及针对位于所述SCR催化剂下游的第一NOx传感器的氮氧化物(NOx)测量值；基于所述最大NH3储藏容量和所储藏的NH3来控制加样试剂在所述SCR催化剂的上游注入到排气系统中；基于所述NOx测量值的估测、所述第一NOx传感器的交叉灵敏度以及位于所述SCR催化剂上游的第二NOx传感器和所述第一NOx传感器之间废气流动的延迟时间来输出调整对NOx测量的经调整的估测值；和基于经调整的估测值和由所述第一NOx传感器所测量的NOx之间的差异来选择性地调整所储藏的NH3和所述最大NH3储藏容量中的至少之一。
[0023]在其它特征中，所述输出包含进一步基于所述第一NOx传感器的响应时间来输出所述经调整的估测值。
[0024]在仍旧其它特征中，所述第一NOx传感器的交叉灵敏度包括对二氧化氮(NO2)的第一灵敏度和对NH3的第二灵敏度。
[0025]在进一步的特征中，所述加样方法进一步包括估测所述SCR催化剂下游的NH3漏失。所述输出包括基于所述NOx测量的估测值和对应于所述第一灵敏度的NO2增益的第一乘积与所述NH3漏失和对应于所述第二灵敏度的NH3增益的第二乘积的总和来输出经调整的估测值。
[0026]在又进一步的特征中，所述加样方法进一步包括基于NO2对NOx的比率来确定所述NO2增益。
[0027]在其它特征中，所述加样方法进一步包括基于NOx测量的估测值来确定所述NH3增益。
[0028]在又其它特征中，所述加样方法进一步包括估测NH3脱吸附并基于所述NH3脱吸附来调整NH3漏失。
[0029]在进一步的特征中，所述加样方法进一步包括确定经调整的估测值和延迟时间的延迟，其中所述输出包含在延迟时间之后输出经调整的估测值。
[0030]在又进一步的特征中，所述加样方法进一步包含基于所述第一和第二NOx传感器之间的距离和排气速率来估测所述延迟时间。
[0031]在其它特征中，所述加样方法进一步包含估测NH3氧化。估测所储藏的NH3包含基于所述NH3氧化来估测所储藏的NH3。
[0032]本发明公开适用的进一步的领域将由以下提供的具体实施方式变得清楚。应当理解具体实施方式和具体实施例仅意欲用于例示的目的，并不意欲限定本发明公开的范围。
附图说明
[0033]本发明公开将由具体实施方式和相应附图更全面地被理解，其中：
[0034]图1是根据现有技术的发动机系统的功能框图；
[0035]图2是根据本发明公开的原理的示例性发动机系统的功能框图；
[0036]图3是根据本发明公开的原理的示例性加样控制模块的功能框图；
[0037]图4是根据本发明公开的原理的示例性调整模块的功能框图；和
[0038]图5是描述由根据本发明公开的原理的调整模块所施行的示范性步骤的流程图。
具体实施方式
[0039]下述说明本身仅作示例，并且决不意欲限定本发明公开、其应用或用途。为清楚起见，在附图中使用相同的附图标记来识别类似的要素。如本文所用的，短语A、B和C的至少之一应当理解为是指逻辑(A或B或C)，使用非排它性逻辑来理解。应当理解，方法中的步骤可以按照不同顺序来执行而不改变本发明公开的原理。
[0040]作为此处所用，术语模块指的是专用集成电路(ASIC)，电子电路、执行1个或多个软件或固件程序的处理器(共享、专用或群组)和存储器，组合逻辑电路，和/或提供上述功能的其它合适部件。
[0041]根据本发明公开的加样控制系统为位于选择性催化还原(SCR)催化剂下游的NOx传感器估测氮氧化物(NOx)的测量值。然而，所述NOx传感器对氨(NH3)交叉敏感。因而，由所述NOx传感器测量的NOx可包括存在于所述废气中的NH3。
[0042]本发明公开的加样控制系统基于所述NOx传感器的交叉灵敏度调整所述经估测的NOx测量值。所述加样控制系统也确定与废气流至所述NOx传感器的时间相应的延迟时间。所述加样控制系统延迟所述经调整的NOx估测值的使用，直到经过所述延迟时间。
[0043]所述加样控制系统将经调整的NOx估测值和由所述NOx传感器测量的NOx进行比较。基于该比较，所述加样控制系统可以，例如调整在控制加样试剂的注入中使用的各种参数，诊断所述SCR催化剂的老化，和/或诊断所述SCR催化剂的中毒。
[0044]现在参照图2，显示了示例性发动机系统200的功能框图。所述发动机102可以为例如汽油型内燃机，柴油型内燃机，混合型发动机和/或其它类型的发动机。所述发动机102通过在所述发动机102的气缸内燃烧空气/燃料混合物来产生扭矩。所述发动机102可以包括多个气缸，比如气缸112。例如(仅作示例)，所述发动机102可以包括2、3、4、5、6、8、10或12个气缸。所述空气/燃料混合物的燃烧产生废气。
[0045]经由空气/燃料混合物的燃烧产生的废气从气缸排出到排气系统213。所述排气系统213包括减少所述废气中的颗粒物质(PM)和氮氧化物(NOx)的处理系统214。所述处理系统214包括柴油氧化催化剂(DOC)116、加样试剂喷射器118和SCR催化剂120。
[0046]所述加样试剂喷射器118将加样试剂注入所述SCR催化剂120的上游的废气流中。所述加样试剂可以是尿素(CO(NH2)2)、氨(NH3)和/或其它合适的加样试剂。在其中注入了尿素的实施中，该尿素和所述废气反应并生成NH3。所述加样试剂在某些情形中可以用例如水(H2O)来稀释。在这样的情形中，来自废气气体的热蒸发水，再次生成NH3。以下提供示例性化学方程式来例示从加样试剂溶液生成NH3。
HCNO+H2O→NH3+CO2    (1)
[0047]所述SCR催化剂120储藏(即吸收)由所述加样试剂供给的NH3。所述SCR催化剂可以是任何合适类型的SCR催化剂。例如(仅作示例)，所述SCR催化剂可以包括钒催化剂和/或沸石催化剂。所述SCR催化剂120可使用柴油颗粒滤器(DPF)或以其它合适的构型来执行。以下提供示例性化学方程式来例示NH3吸收。
NH3+S→NH3(S)    (2)
[0048]所述SCR催化剂120催化所储藏的NH3与通过所述SCR催化剂120的NOx之间的反应。由所述SCR催化剂储藏的NH3的量被称为当前储藏(mol)。NOx和NH3以被称为k3OX的已知速率进行反应。所述反应速率k3OX记为下述等式：
k 3 ox = Xmol NH 3 1 mol NO X - - - ( 3 )
其中，X取决于所述废气中NO2的量而变化。例如(仅作示例)，X在1.0至1.333之间变化。
[0049]经由NOx和NH3的反应而从废气中除去的NOx的百分数被称为转化效率或NOx转化率。所述NOx转化率与所述SCR催化剂120的当前储藏直接相关。例如(仅作示例)，所述NOx转化率随所述当前储藏增大而增大。
[0050]然而，所述SCR催化剂120的当前储藏受限于NH3(mol)的最大量。该NH3的最大量被称为所述SCR催化剂120的最大储藏容量。将所述SCR催化剂120的当前储藏维持在最大储藏容量确保从所述废气除去最大量的NOx。换而言之，将所述当前储藏维持在所述最大储藏容量确保实现最大NOx转化率。
[0051]将所述当前储藏维持在或接近于所述最大储藏容量也增大NH3从所述处理系统214排出的可能性。该增大的可能性可能归因于所述最大储藏容量和所述SCR催化剂120的温度之间的逆相关。例如，所述最大储藏容量随所述SCR温度增高而降低。当NH3从所述排气系统213排出时，发生被称为NH3漏失(NH3 slip)的情况。
[0052]当所述SCR温度在所述当前储藏等于所述最大储藏容量时而增高时，NH3从所述SCR催化剂120脱吸附(即释放)。换而言之，所述SCR温度的增高引起最大储藏容量的降低，并且所储藏的超过该降低的最大储藏容量的NH3脱吸附。因此，所述SCR温度的增高可以引起NH3漏失。以下提供示例性化学方程式来例示NH3脱吸附。
NH3(S)→NH3+S    (4)
[0053]通过所述加样试剂供给的全部或部分NH3可在被所述SCR催化剂120吸收之前或之后氧化。例如，NH3可以与所述废气中的氧反应生成氮(N2)和水(H2O)。NH3氧化可由例如由废气提供的热而引发。以下提供示例性化学方程式来例示NH3氧化。
4NH3+3O2→2N2+6H2O    (5)
[0054]NH3和NOx反应产生氮和水。所述废气的其它成分，比如氧(O2)，也可以参与该NH3和NOx的反应。以下提供示例性化学方程式来例示NH3和NOx的反应。
4NH3+4NO+O2→4N2+6H2O      (6)
4NH3+2NO+2NO2→4N2+6H2O    (7)
8NH3+6NO2→7N2+12H2O       (8)
[0055]所述处理系统214包括所述NOx传感器142和144和所述温度传感器146、148和150。该处理系统214也包括所述氧传感器152。所述NOx传感器142位于所述DOC116的上游，且所述NOx传感器144位于所述SCR催化剂120的下游。在其它实施中，所述NOx传感器142位于所述DOC 116和所述SCR催化剂120之间。
[0056]所述NOx传感器142和144分别在所述SCR催化剂120的上游和下游测量NOx。换而言之，所述NOx传感器142和144测量流入和流出所述SCR催化剂120的NOx。所述NOx传感器142和144产生相应于它们各自的位置处的NOx浓度(ppm)的信号，其分别被称为NOxIN和NOxOUT。
[0057]所述温度传感器146、148和150位于整个所述排气系统213的不同位置。例如(仅作示例)，如图2所示，所述温度传感器148位于所述DOC 116的下游和所述SCR催化剂120的上游，并且所述温度传感器150位于所述SCR催化剂120的下游。所述温度传感器146位于所述DOC 116的上游。所述温度传感器146、148和150分别测量它们各自位置处的废气温度，并输出相应于该测量温度的信号。由所述温度传感器146、148和150输出的信号分别被称为TA、TB和TC。
[0058]发动机控制模块(ECM)230控制所述发动机102的扭矩输出。所述ECM 230包括加样控制模块240，该模块控制由所述加样试剂喷射器118注射的加样试剂的物质流动速率。这样，所述加样控制模块240控制供给至所述SCR催化剂120的NH3。所供给的加样试剂的物质流动速率被称为DAIN(g/s)，且NH3供给至所述SCR催化剂120的速率被称为NH3供给速率。
[0059]所述加样控制模块240控制所述DAIN以最大化所述NOx转化率并最小化NH3漏失。所述加样控制模块240基于供给至该SCR催化剂120的NH3的量、经与NOx反应转化的NH3、脱吸附的NH3、氧化的NH3和/或其它参数(1种或多种)，来估测所述SCR催化剂120的当前储藏。
[0060]所述加样控制模块240也估测将通过所述NOx传感器144测量的NOx的下游浓度(即，NOxOutPred)。所述加样控制模块240使用该利用来自所述NOx传感器144的反馈对该下游NOx的估测值。然而，所述NOx传感器144对NH3交叉敏感。因而所述NOxOUT包括所测量的所述SCR催化剂120下游的NOx和所测量的所述SCR催化剂120下游的NH3。
[0061]所述加样控制模块240调整所述NOxOutPred以考虑所述NOx传感器144的交叉灵敏度。另外，所述加样控制模块240调整所述NOxOutPred以考虑所述NOx传感器144的特征，比如所述NOx传感器144的时间常数。为了所述NOx传感器144的交叉灵敏度和所述NOx传感器144的特征而调整的NOxOutPred被称作NOxOutADJ。
[0062]所述加样控制模块240也基于所述废气穿过所述处理系统214至所述NOx传感器144的位置所需的时间来延迟所述NOxOutADJ。这段时间被称作传输延迟(秒)。所述加样控制模块240储存所述NOxOutADJ并延迟该NOxOutADJ的使用直到经过相应于所述传输延迟的时间段。这样，所述加样控制模块240避免使用利用来自所述NOx传感器144反馈的NOxOutADJ，直到所述NOx传感器144产生相应的NOxOUT信号。
[0063]所述加样控制模块240确定基于所述NOxOutADJ和NOxOUT之间差异的误差项(即NOxERR)。所述加样控制模块240也确定所述NOxERR的可能来源。例如(仅作示例)，所述加样控制模块240确定所述NOxERR是否可归因于所述SCR催化剂120的中毒、所述SCR催化剂120的老化和/或所述SCR催化剂120的当前储藏确定中的不准确度。所述NOxERR的其它可能来源包括，例如所述NOxOutPred的调整中的不准确度、确定NH3漏失中的不准确度和/或另一来源。
[0064]所述加样控制模块240选择性地调整数据，比如所述当前储藏。所述加样控制模块240确定是否基于例如所述NOxERR来调整所述当前储藏。如果所述加样控制模块240决定调整所述当前储藏，则所述加样控制模块240确定该调整应当是升高还是降低以及该调整的幅度。这样，所述加样控制模块240调整所述当前储藏，用于将来控制供给至所述SCR催化剂120的NH3和/或所述NOx输出的估测。尽管所述加样控制模块240表示为位于所述ECM230内，但是该加样控制模块240可以位于其它位置，比如所述ECM230的外部。
[0065]现在参照图3，表示的是所述加样控制模块240的示例性实施功能框图。所述加样控制模块240包括比率确定模块302、SCR分析模块304、SCR温度模块306、加样管理模块308和加样激活模块310。所述加样控制模块240也包括调整模块312、差异模块314和误差模块316。
[0066]所述比率确定模块302估测流入所述SCR催化剂120中NOx中NO2的比率，并相应地产生NO2:NOxIN信号。流入所述SCR催化剂120中的NOx中NO2的比率被称为NO2比率。
[0067]所述比率确定模块302基于废气条件和所述NOxIN来确定所述NO2比率。所述废气条件包括，例如废气压力、废气温度、废气流动速率(EFR)、空气/燃料混合物和/或其它参数(1种或多种)。所述废气压力可在例如所述DOC16的上游测量。所述比率确定模块302可使用所述废气温度的任意合适度量值，比如所述TA。所述EFR可以任意合适的方式测量，比如使用传感器(未表示)。在其它实施中，所述EFR可基于进入到所述发动机102中的MAF来确定。
[0068]所述SCR分析模块304估测相关于控制供给至所述SCR催化剂120的NH3的各种参数。例如(仅作示例)，所述SCR分析模块304确定前馈参数，比如所述SCR催化剂120的最大储藏容量(即NH3Max)和所述SCR催化剂120的当前储藏(即NH3St)。所述SCR分析模块304也估测各种反馈相关参数，比如所述SCR催化剂120下游的NOx(即NOxOutPred)和所述SCR催化剂120下游的NH3(即NH3Slip)。
[0069]所述SCR分析模块304基于所述SCR温度确定所述SCR催化剂120的最大储藏容量。例如，随着SCR温度升高，该最大储藏容量降低。所述SCR分析模块304也可以基于其它参数比如所述EFR来确定所述最大储藏容量。
[0070]所述SCR温度模块306基于温度TA、TB和/或TC来确定所述SCR温度。所述SCR温度也可以基于所述SCR催化剂120的构造来确定。例如，在某些实施中，所述SCR催化剂120被分成数个部分。缓冲(buffer)可包括在所述SCR催化剂120内，比如在所述部分之间和/或在所述SCR催化剂120之后。所述SCR温度模块306可确定各个部分的温度或整个所述SCR催化剂120各个位置的温度的温度曲线。
[0071]所述SCR分析模块304也估测所述SCR催化剂120的当前储藏并相应地产生所述NH3St信号。所述当前储藏对应于所述SCR催化剂120所储藏的NH3的量(mol)。所述SCR分析模块304可选择性地将所述当前储藏设定成已知值。
[0072]然后，所述SCR分析模块304确定所述当前储藏中的变化并相应地调整所述当前储藏。所述SCR分析模块304基于供给至所述SCR催化剂的NH3、氧化的NH3、NH3漏失、经与NOx的反应转化的NH3和/或各种其它参数，来确定当前储藏中的变化。这些参数可以包括，例如SCR温度、流入所述SCR催化剂120中的氧、废气压力、所述SCR催化剂120的空速和/或所述EFR。
[0073]所述加样管理模块308通过控制所注射的加样试剂的物质流动速率(即DAIN)(g/s)来控制供给至所述SCR催化剂120的NH3。所述加样管理模块308基于所述SCR催化剂120的最大储藏容量、所述SCR催化剂120的当前储藏和所述NOxIN来控制所述DAIN。所述加样管理模块308也可以基于所述NO2比率来控制所述DAIN。更具体地，所述加样管理模块308确定产生最大NOx转化率并最小化NH3漏失可能性的所述当前储藏的设定点。所述加样管理模块308基于该设定点来控制DAIN。
[0074]注射控制器或驱动器309接收DAIN并基于该DAIN将信号施加至所述加样试剂注射器118。施加至所述加样试剂注射器118的信号可以是任意合适类型的信号。例如(仅作示例)，可在相应于所述DAIN的占空比(即接通(ON)时间在预定周期内的百分比)处施加PWM信号。通过控制所述DAIN，所述加样管理模块308控制供给NH3至所述SCR催化剂120。
[0075]所述加样激活模块310选择性地激活所述加样管理模块308。否则，所述加样管理模块308不起作用，因而NH3不能供给至所述SCR催化剂120。例如(仅作示例)，当废气温度大于预定温度时，所述加样激活模块310激活所述加样管理模块308。当废气温度小于该温度时，则所述加样试剂可能不能转化为NH3。另外，当废气温度低于所述预定温度时，通过所述SCR催化剂120储藏的NH3可能不能与NOx反应。
[0076]所述SCR分析模块304估测将被NOx传感器144测量的NOx，并相应地产生NOxOutPred信号。所述SCR分析模块304基于所述SCR催化剂120的空速和所述SCR温度来估测该NOxOutPred。所述NOxOutPred也可基于所述SCR催化剂120的当前储藏、所述NO2比率和/或其它参数(1种或多种)来估测。但是，所述NOxOutPred并未考虑所述传输延迟或所述NOx传感器144的特征。
[0077]所述SCR分析模块304估测在废气到达所述NOx传感器144时将发生的NH3漏失，并相应地产生NH3Slip信号。该估测的NH3漏失用于针对该NOx传感器144的交叉敏感度来调整NOxOutPred。所述NH3漏失可包括自所述SCR催化剂120脱吸附的NH3、穿过所述SCR催化剂120而未被吸收的NH3和/或其它来源的位于所述SCR催化剂120下游的NH3。所述SCR分析模块304基于所述SCR催化剂120的空速、所述SCR温度、所述SCR催化剂120的当前储藏、所述SCR催化剂120的最大储藏容量和/或其它参数(1种或多种)来估测所述NH3漏失。
[0078]根据本公开原理的所述调整模块312基于所述NOx传感器144的交叉灵敏度来调整所述NOxOutPred。这样，所述调整模块312提供对SCR催化剂120下游的NOx的更精确的估测。将该估测与来自所述NOx传感器144的NOxOUT比较来确定NOxERR。
[0079]所述调整模块312也基于NOx传感器144的特征例如NOx传感器144的响应时间(即时间常数)来调整所述NOxOutPred。针对NOx传感器144的交叉灵敏度和NOx传感器144的特征而经调整的NOxOutPred被称作NOxOutADJ。所述调整模块312基于所述传输延迟来延迟所述NOxOutADJ的输出.这样，所述调整模块312在相应于所述NOx传感器144输出相应NOxOUT时的时刻输出所述NOxOutADJ。
[0080]所述差异模块314接收来自所述NOx传感器144的NOxOUT和来自所述调整模块312的NOxOutADJ。该差异模块314确定NOx误差项并相应地产生NOxERR信号。所述差异模块314基于所述NOxOUT和NOxOutADJ之间的差异来确定所述NOx误差项。例如(仅作示例)，所述NOx误差项可确定为所述NOxOutADJ减去所述NOxOUT。
[0081]所述误差模块316确定1个或多个参数是否应当基于所述NOxERR来调整。所述误差模块316可确定是否应当调整例如所述SCR催化剂120的当前储藏。例如(仅作示例)，所述误差模块316可确定所述当前储藏应当在所述NOxERR大于预定值时进行调整。
[0082]所述误差模块316确定所述调整的方向(即增大或降低)和该调整的幅度并相应地调整所述当前储藏。例如(仅作示例)，当所述当前储藏低于所述最大储藏容量时，所述NH3Slip小或者为零，且所述NOxERR大，所述误差模块316可增加所述当前储藏。在这些条件下，大的NOxERR可能归因于所述NOx传感器144测量到NH3漏失，该漏失发生于所述当前储藏为最大储藏容量时。例如(仅作示例)，所述误差模块316可基于所述最大储藏容量或所述NOxERR来调整所述当前储藏。
[0083]现在参照图4，显示了调整模块312的示例性实施的功能框图。所述调整模块312包括传感器调整模块402和延迟模块404。所述传感器调整模块402接受来自所述SCR分析模块304的所述NOxOutPred和所述NH3Slip。
[0084]所述传感器调整模块402调整所述NOxOutPred以考虑所述NOx传感器144的交叉灵敏度并相应地输出NOxADJ信号。换而言之，所述传感器调整模块402调整所述NOxOutPred以考虑估测的NH3(所述NOx传感器144测量该NH3)，并输出为NOxOUT。
[0085]各种参数可能归因于所述NOx传感器144的交叉灵敏度。所述传感器调整模块402基于这些参数调整所述NOxOutPred。例如，所述传感器调整模块402基于所述NH3Slip、可归因于废气中NO2的该NOx传感器144的增益、和调整可归因于NOx传感器144的交叉灵敏度的NOx传感器144的增益，来调整NOxOutPred。
[0086]更具体地，所述传感器调整模块402基于所述NOxOutPred、所述NH3Slip和所述NOx传感器144的增益来确定经调整的NOx(即所述NOxADJ)。例如(仅作示例)，所述传感器调整模块402可利用下述方程来确定所述经调整的NOx：
NOxADJ＝NOxOutPred*gRatio+NH3Slip*gNH3，    (9)
其中，gRatio是可归因于NO2的所述NOx传感器144的增益，且gNH3是可归因于所述NOx传感器144的交叉灵敏度的NOx传感器144的增益。
[0087]所述传感器调整模块402可基于例如1次或多次查表和/或计算来确定所述gRatio和gNH3。所述传感器调整模块402基于来自所述比率确定模块302的NO2比率来确定所述gRatio。例如(仅作示例)，所述传感器调整模块402从经NO2比率索引的gRatio的查表来确定所述gRatio。所述传感器调整模块402基于所述NOxOutPred来确定所述gNH3。例如(仅作示例)，所述传感器调整模块402可以从经NOxOutPred索引的gNH3的查表来确定所述gNH3。
[0088]所述传感器调整模块402也基于所述NOx传感器144的特征，例如所述NOx传感器144的时间常数，来调整所述NOxADJ。所述NOx传感器144的时间常数对应于用于NOx传感器144将其输出从第一NOxOUT改变至第二NOxOUT所需的时间段。
[0089]针对NOx传感器144的特征而经调整的NOxADJ被称作NOxOutADJ。例如(仅作示例)，所述传感器调整模块402可施加滤器，并且所述NOxOutADJ可利用下述方程确定：
NOxOutADJ＝(NOxADJ-NOxOUTPrev)(1-exp(-t/τ))-NOxOUTPrev    (10)
其中，τ是所述NOx传感器144的时间常数，NOxOUTPrev是在所述NOxOUT之前提供的前一NOxOUT样本，且所述t是所述NOxOUT和所述NOxOUTPrev之间的时间段。NOxOUT样本之间的时间段可以是可校准的，且可以设定为例如100.0ms。换而言之，可以按预定的速率提供NOxOUT样本，比如每100.0ms一次。
[0090]所述NOxOUTPrev可通过缓冲模块406提供。例如，所述缓冲模块406接收所述NOxOUT样本，储藏第一NOxOUT样本(即所述NOxOUTPrev)直到接收第二NOxOUT样本(即所述NOxOUT)，并输出所述第一NOxOUT样本作为所述NOxOUTPrev。这样，所述缓冲模块406可包括一样本式缓冲。所述传感器调整模块402可基于所述NOxADJ和所述NOxOUTPrev的差异从例如τ的查表来确定所述τ。
[0091]所述延迟模块404接收所述NOxOutADJ，储藏所述NOxOutADJ并在经过了相应于所述传输延迟的时间段时，输出所述NOxOutADJ。所述延迟模块404可以将NOxOutADJ储藏在例如存储器(memory)408中。所述延迟模块404也确定所述传输延迟。
[0092]所述延迟模块404基于各种废气条件来确定排气速率，所述条件比如EFR、废气密度和所述排气系统213的一部分的横截面积，比如排气管。例如(仅作示例)，所述延迟模块404使用下述方程来确定排气速率：
νexh＝EFR/(ρ*Aeff)    (11)
其中，ρ为废气的密度，且Aeff是所述废气系统213的横截面积。所述废气的密度可以例如基于TA来确定。
[0093]所述延迟模块404基于所述排气速率以及所述NOx传感器142和144之间的距离来确定所述传输延迟。例如(仅作示例)，所述延迟模块404使用下述方程来确定所述传输延迟：
传输延迟＝L/νexh    (12)
其中，L是所述NOx传感器142和144之间的距离。所述传输延迟相应于废气通到所述NOx传感器144所需的时间段。所述延迟模块404在相应于经过了所述传输延迟的时间段时输出所述NOxOutADJ。然后该NOxOutADJ被所述差异模块314用于确定所述NOxERR。
[0094]现在参照图5，显示了调整模块312所施行的示例性步骤的流程图。控制在步骤502中开始，其中控制接收所述NOxOutPred。控制从所述SCR分析模块304接收该NOxOutPred。
[0095]在步骤504中，控制基于所述NOx传感器144对NH3的交叉灵敏度来调整所述NOxOutPred。换而言之，控制基于所述NOx传感器144的交叉灵敏度来确定NOxADJ。控制可以例如使用上述方程(9)来确定所述NOxADJ。
[0096]在步骤506中，控制基于所述NOx传感器144的特征来调整所述NOxADJ。例如(仅作示例)，控制基于所述NOx传感器144的时间常数来调整所述所述NOxADJ。控制也可基于所述NOxADJ和所述NOxOutPrev之间的差异来确定所述时间常数。控制可基于NOx传感器144的特征，例如使用上述方程(10)来调整。针对NOx传感器144的交叉灵敏度和NOx传感器144的特征而调整的NOxOutPred被称作NOxOutADJ。
[0097]控制在步骤508确定所述传输延迟。换而言之，控制在步骤508中确定延迟多久输出所述NOxOutADJ。控制基于所述排气速率和所述NOx传感器142和144之间的距离来确定所述传输延迟。例如(仅作示例)，控制可基于上述方程(12)来确定所述传输延迟。
[0098]在步骤510中，控制确定是否经过了所述传输延迟。换而言之，控制在步骤510中确定从接收所述NOxOutPred起，是否已经经过了相应于所述传输延迟的时间段。若为真，则控制进行步骤512；若为假，则控制保持于步骤510。控制在步骤512中输出所述NOxOutADJ，并且控制返回至步骤502。这样，控制延迟所述NOxOutADJ的输出，并在所述NOx传感器144输出相应的NOxOUT时输出NOxOutADJ。
[0099]本领域技术人员现在可从前述描述中懂得，本公开的宽泛教导可以各种形式实施。因此，尽管该公开包括具体实施例，但本公开的真实范围并不应被如此限定，因为通过学习附图、说明书和后述权利要求书，其它改变将变得对本领域技术人员显而易见。

Claims (20)

1.加样控制系统，包含：
选择性催化还原(SCR)分析模块，其估测由SCR催化剂储藏的氨(NH3)、所述SCR催化剂的最大NH3储藏容量以及位于所述SCR催化剂下游的第一NOx传感器的氮氧化物(NOx)测量值；
加样管理模块，其基于所述最大NH3储藏容量和所述所储藏的NH3，控制加样试剂注入到所述SCR催化剂上游的排气系统中；
调整模块，其基于所述NOx测量值的估测、所述第一NOx传感器的交叉灵敏度以及位于所述SCR催化剂上游的第二NOx传感器和所述第一NOx传感器之间废气流动的延迟时间，来输出所述NOx测量值的经调整的估测；和
误差模块，其基于所述经调整的所述估测和由所述第一NOx传感器测量的NOx之间的差异来选择性地调整所储藏的所述NH3和所述最大NH3储藏容量中的至少之一。
2.权利要求1的加样控制系统，其中，所述调整模块进一步基于所述第一NOx传感器的响应时间来输出所述经调整的估测。
3.权利要求1的加样控制系统，其中，所述第一NOx传感器的所述交叉灵敏度包括对二氧化氮(NO2)的第一灵敏度和对NH3的第二灵敏度。
4.权利要求3的加样控制系统，其中，所述SCR分析模块估测所述SCR催化剂下游的NH3漏失，并且
其中，所述调整模块基于所述NOx测量值的所述估测和对应于所述第一灵敏度的NO2增益的第一乘积与所述NH3漏失和对应于所述第二灵敏度的NH3增益的第二乘积的总和来输出所述经调整的估测。
5.权利要求4的加样控制系统，其中，所述调整模块基于NO2对NOx的比率来确定所述NO2增益。
6.权利要求4的加样控制系统，其中，所述调整模块基于所述NOx测量值的所述估测来确定所述NH3增益。
7.权利要求4的加样控制系统，其中，所述SCR分析模块估测NH3脱吸附并基于所述NH3脱吸附来调整所述NH3漏失。
8.权利要求1的加样控制系统，其中，所述调整模块在所述延迟时间之后输出所述经调整的估测。
9.权利要求1的加样控制系统，其中，所述调整模块基于所述第一和第二NOx传感器之间的距离和排气速率来估测所述延迟时间。
10.权利要求1的加样控制系统，其中，所述SCR分析模块估测NH3氧化并基于所述NH3氧化来估测所述储藏的NH3。
11.加样方法，包括：
估测由SCR催化剂储藏的氨(NH3)、所述SCR催化剂的最大NH3储藏容量、以及针对位于所述SCR催化剂下游的第一NOx传感器的氮氧化物(NOx)测量值；
基于所述最大NH3储藏容量和所述所储藏的NH3来控制加样试剂在所述SCR催化剂的上游注入到排气系统中；
基于所述NOx测量值的所述估测、所述第一NOx传感器的交叉灵敏度以及位于所述SCR催化剂上游的第二NOx传感器和所述第一NOx传感器之间废气流动的延迟时间，来输出所述NOx测量值的经调整的估测；和
基于所述经调整的估测和由所述第一NOx传感器所测量的NOx之间的差异来选择性地调整所述储藏的NH3和所述最大NH3储藏容量中的至少之一。
12.权利要求11的加样方法，其中所述输出包括进一步基于所述第一NOx传感器的响应时间来输出所述经调整的估测。
13.权利要求11的加样方法，其中，所述第一NOx传感器的所述交叉灵敏度包括对二氧化氮(NO2)的第一灵敏度和对NH3的第二灵敏度。
14.权利要求13的加样方法，进一步包括估测所述SCR催化剂下游的NH3漏失，
其中，所述输出包含基于所述NOx测量值的所述估测和对应于所述第一灵敏度的NO2增益的第一乘积以及所述NH3漏失和对应于所述第二灵敏度的NH3增益的第二乘积的总和来输出所述经调整的估测。
15.权利要求14的加样方法，进一步包含基于NO2对NOx的比率来确定所述NO2增益。
16.权利要求14的加样方法，进一步包含基于所述NOx测量值的所述估测来确定所述NH3增益。
17.权利要求14的加样方法，进一步包含：估测NH3脱吸附；和
基于所述NH3脱吸附来调整所述NH3漏失。
18.权利要求11的加样方法，进一步包含：
确定所述经调整的估测；和
针对所述延迟时间进行延迟，
其中所述输出包括在所述延迟时间之后输出所述经调整的估测。
19.权利要求11的加样方法，进一步包含基于所述第一和第二NOx传感器之间的距离和排气速率来估测所述延迟时间。
20.权利要求11的加样方法，进一步包含估测NH3氧化，其中，所述估测所述储藏的NH3包含基于所述NH3氧化来估测所述储藏的NH3。
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