CN102287253A - 选择性催化还原（scr）催化剂耗尽控制系统和方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及选择性催化还原（SCR）催化剂耗尽控制系统和方法。具体地，一种用于车辆的配料控制系统，包括自适应触发模块、配料管理模块和自适应结束模块。当由位于选择性催化还原（SCR）催化剂下游的第一NOx传感器测量的氮氧化物（NOx）第一量大于NOx第一量的预测值时，所述自适应触发模块触发自适应事件的执行。所述配料管理模块在所述自适应事件期间禁用配料试剂喷射。所述自适应结束模块在已经完成了所述自适应事件的预定数量的相位之后基于NOx第一量与由位于所述SCR催化剂上游的第二NOx传感器测量的NOx第二量的比较来有选择地延迟结束所述自适应事件。

Description

选择性催化还原(SCR)催化剂耗尽控制系统和方法
相关申请的交叉参考
本申请涉及于与本申请同一天提交的美国专利申请NO.XX/XXXXXX（律师案号No. P012408-PTUS-DPH）。上述申请的公开内容通过参考包含于本文。
技术领域
本公开涉及内燃机，尤其涉及排气处理系统。
背景技术
这里提供的背景描述是为了总地示出本公开内容的目的。本发明人在该背景技术部分中所作描述的内容，以及其描述在提交时不会以其它方式被认为现有技术的方面，既不特别地也不含蓄地认为是破坏本公开的现有技术。
空气通过进气歧管吸入发动机。节流阀控制进入发动机的气流。空气与来自一个或多个燃料喷射器的燃料混合，以形成空气/燃料混合物。空气/燃料混合物在发动机的一个或多个汽缸中燃烧。空气/燃料混合物的燃烧产生扭矩。
空气/燃料混合物的燃烧产生的排气从汽缸排到排气系统。所述排气可包括微粒物质（PM）和气体。所述排气气体包括氮氧化物（NOx），例如一氧化氮（NO）和二氧化氮（NO2）。处理系统减少排气中的NOx和PM。
排气从发动机流到氧化催化剂（OC）。OC从排气除去碳氢化合物和/或碳氧化物。排气从OC流到选择性催化还原（SCR）催化剂。配料试剂喷射器在SCR催化剂的上游将配料试剂喷入排气系统。由配料试剂提供的氨（NH3）被SCR催化剂吸收。氨与通过SCR催化剂的排气中的NOx反应。
配料模块控制由配料试剂喷射器喷射的配料试剂的质量流量。这样，配料模块控制到SCR催化剂的氨供给和SCR催化剂存储的氨量。SCR催化剂存储的氨量称为当前存储（例如，克）。输入到SCR催化剂的从排气去除的NOx的百分比称为NOx转化效率。NOx转化效率与SCR催化剂的当前存储相关。例如，NOx催化效率随着SCR催化剂的当前存储的增大而提高，反之亦然。配料模块可控制配料试剂的喷射以便例如最大化NOx转化效率。
发明内容
一种用于车辆的配料控制系统，包括当前存储模块、自适应触发模块、状态评估模块和自适应结束模块。所述当前存储模块估计选择性催化还原（SCR）催化剂存储的氨量。当由位于SCR催化剂下游的第一NOx传感器测量的氮氧化物（NOx）第一量大于NOx第一量的预测值时，所述自适应触发模块触发将所述SCR催化剂存储的氨量减少至零。在所述SCR催化剂存储的氨应当等于零的估计时间之后，所述状态评估模块确定所述自适应触发模块触发所述减少时的估计是大于还是低于此时所述SCR催化剂存储的实际氨量。所述自适应结束模块在所述确定之后基于NOx第一量与由位于所述SCR催化剂上游的第二NOx传感器测量的NOx第二量的比较来有选择地延迟增大由所述SCR催化剂存储的氨量。
一种用于车辆的配料控制系统，包括自适应触发模块、配料管理模块和自适应结束模块。当由位于选择性催化还原（SCR）催化剂下游的第一NOx传感器测量的氮氧化物（NOx）第一量大于NOx第一量的预测值时，所述自适应触发模块触发自适应事件的执行。所述配料管理模块在所述自适应事件期间禁用配料试剂喷射。所述自适应结束模块在已经完成了所述自适应事件的预定数量的相位之后基于NOx第一量与由位于所述SCR催化剂上游的第二NOx传感器测量的NOx第二量的比较来有选择地延迟结束所述自适应事件。
一种用于车辆的配料控制方法，包括：估计选择性催化还原（SCR）催化剂存储的氨量；当由位于SCR催化剂下游的第一NOx传感器测量的氮氧化物（NOx）第一量大于NOx第一量的预测值时，触发将所述SCR催化剂存储的氨量减少至零；在所述SCR催化剂存储的氨应当等于零的估计时间之后，确定触发所述减少时的估计是大于还是低于此时所述SCR催化剂存储的实际氨量；以及在所述确定之后基于NOx第一量与由位于所述SCR催化剂上游的第二NOx传感器测量的NOx第二量的比较来有选择地延迟增大由所述SCR催化剂存储的氨量。
从下文提供的详细描述可清楚本公开适用性的其它方面。应当理解，其详细描述和具体实例仅仅是示意性目的，而不是限制本公开的范围。
本发明还提供了以下方案：
1. 一种用于车辆的配料控制系统，包括：
当前存储模块，其估计选择性催化还原（SCR）催化剂存储的氨量；
自适应触发模块，当由位于SCR催化剂下游的第一NOx传感器所测量的氮氧化物（NOx）第一量大于NOx第一量的预测值时，所述自适应触发模块触发将所述SCR催化剂存储的氨量减少至零；
状态评估模块，在所述SCR催化剂存储的氨应当等于零的估计时间之后，所述状态评估模块确定所述自适应触发模块触发所述减少时的估计是大于还是低于此时所述SCR催化剂存储的实际氨量；以及
自适应结束模块，所述自适应结束模块在所述确定之后基于NOx第一量与由位于所述SCR催化剂上游的第二NOx传感器测量的NOx第二量的比较来有选择地延迟增大由所述SCR催化剂存储的氨量。
2. 如方案1所述的配料控制系统，其中所述自适应结束模块基于所述NOx第一量与所述NOx第二量之间的差异有选择地延迟增大由所述SCR催化剂存储的氨量。
3. 如方案1所述的配料控制系统，其中所述自适应结束模块有选择地延迟增大由所述SCR催化剂存储的氨量，直到所述NOx第一量与所述NOx第二量之间的差异低于预定差异。
4. 如方案3所述的配料控制系统，其中所述自适应结束模块有选择地延迟增大由所述SCR催化剂存储的氨量，直到所述差异低于所述预定差异达预定周期。
5. 如方案3所述的配料控制系统，还包括确定模块，所述确定模块基于所述SCR催化剂的温度和排气流量确定所述预定差异。
6. 如方案3所述的配料控制系统，还包括确定模块，所述确定模块基于发动机速度和发动机负载确定所述预定差异。
7. 如方案1所述的配料控制系统，还包括因数调整模块，所述因数调整模块基于所述确定将配料速率调整因数增大或减小预定量。
8. 如方案1所述的配料控制系统，还包括：
因数控制模块，当所述估计低于所述实际量时，所述因数控制模块增大配料速率调整因数；以及
配料管理模块，所述配料管理模块在所述自适应结束模块停止延迟之后使能配料试剂的喷射、基于所述配料速率调整因数增大目标配料速率、并控制配料试剂的喷射以获得所述目标配料速率。
9. 如方案1所述的配料控制系统，还包括：
因数控制模块，当所述估计大于所述实际量时，所述因数控制模块减小配料速率调整因数；以及
配料管理模块，所述配料管理模块在所述自适应结束模块停止延迟之后使能配料试剂的喷射、基于所述配料速率调整因数增大目标配料速率、并控制配料试剂的喷射以获得所述目标配料速率。
10. 如方案1所述的配料控制系统，其中在所述自适应结束模块停止延迟之后，所述当前存储模块将所述SCR催化剂存储的氨量设定为等于零。
11. 一种用于车辆的配料控制系统，包括：
自适应触发模块，当由位于选择性催化还原（SCR）催化剂下游的第一NOx传感器测量的氮氧化物（NOx）第一量大于NOx第一量的预测值时，所述自适应触发模块触发自适应事件的执行；
配料管理模块，所述配料管理模块在所述自适应事件期间禁用配料试剂喷射；以及
自适应结束模块，所述自适应结束模块在已经完成了所述自适应事件的预定数量的相位之后基于NOx第一量与由位于所述SCR催化剂上游的第二NOx传感器测量的NOx第二量的比较来有选择地延迟结束所述自适应事件。
12. 一种用于车辆的配料控制方法，包括：
估计选择性催化还原（SCR）催化剂存储的氨量；
当由位于SCR催化剂下游的第一NOx传感器测量的氮氧化物（NOx）第一量大于NOx第一量的预测值时，触发将所述SCR催化剂存储的氨量减少至零；
在所述SCR催化剂存储的氨应当等于零的估计时间之后，确定触发所述减少时的估计是大于还是低于此时所述SCR催化剂存储的实际氨量；以及
在所述确定之后基于NOx第一量与由位于所述SCR催化剂上游的第二NOx传感器测量的NOx第二量的比较来有选择地延迟增大由所述SCR催化剂存储的氨量。
13. 如方案12所述的配料控制方法，还包括基于所述NOx第一量与所述NOx第二量之间的差异有选择地延迟增大由所述SCR催化剂存储的氨量。
14. 如方案12所述的配料控制方法，还包括有选择地延迟增大由所述SCR催化剂存储的氨量，直到所述NOx第一量与所述NOx第二量之间的差异低于预定差异。
15. 如方案14所述的配料控制方法，还包括有选择地延迟增大由所述SCR催化剂存储的氨量，直到所述差异低于所述预定差异达预定周期。
16. 如方案14所述的配料控制方法，还包括基于所述SCR催化剂的温度和排气流量确定所述预定差异。
17. 如方案14所述的配料控制方法，还包括基于发动机速度和发动机负载确定所述预定差异。
18. 如方案12所述的配料控制方法，还包括
当所述估计低于所述实际量时，增大配料速率调整因数；
在停止所述选择性延迟之后，使能配料试剂的喷射；
基于所述配料速率调整因数增大目标配料速率；以及
控制配料试剂的喷射以获得所述目标配料速率。
19. 如方案12所述的配料控制方法，还包括：
当所述估计大于所述实际量时，减小配料速率调整因数；
在停止所述选择性延迟之后，使能配料试剂的喷射；
基于所述配料速率调整因数减小目标配料速率；以及
控制配料试剂的喷射以获得所述目标配料速率。
20. 如方案12所述的配料控制方法，还包括在停止所述选择性延迟之后，将所述SCR催化剂存储的氨量设定为等于零。
附图说明
从其详细描述和附图可更加全面地理解本公开，其中：
图1为根据本公开原理的示例性发动机系统的功能框图；
图2为根据本公开原理的示例性选择性催化还原（SCR）催化剂控制系统的功能框图；
图3包括根据本公开原理的输入氮氧化物（NOx）随时间变化的曲线、当前存储随时间变化的曲线、和输出NOx随时间变化的曲线；以及
图4是示出根据本公开原理的执行自适应事件的示例性方法的流程图。
具体实施方式
实质上，下面的描述仅仅是示意性的，而绝不是限制本发明及其应用或使用。为清楚起见，附图中使用相同的附图标记来表示相似的元件。如本文所使用的，短语“A、B和C中至少之一”应当认为是意味着使用非排他性逻辑“或”的逻辑（A或B或C）。应当理解，在不改变本公开原理的情况下，可以不同的顺序执行方法中的步骤。
如本文中所使用的，术语“模块”可指的是特定用途集成电路（ASIC）、电子电路、组合逻辑电路；现场可编程门阵列（FPGA）；执行代码的处理器（共享、专用或组）；提供所述功能的其他适合部件；或为上述一些或全部的组合，例如片上系统。术语模块可包括存储由处理器执行的代码的存储器（共享、专用或组）。
上面使用的术语“代码”可包括软件、固件和/或微码，并且可涉及程序、例程、函数、类和/或对象。上面使用的术语“共享”意味着多个模块的一些或全部代码可使用单个（共享）处理器来执行。另外，多个模块的一些或全部代码可由单个（共享）存储器存储。上面使用的术语“组”意味着单个模块的一些或全部代码可使用一组处理器来执行。另外，单个模块的一些或全部代码可使用一组存储器存储。
本文所述设备和方法可通过由一个或多个处理器执行的一个或多个计算机程序来实施。所述计算机程序包括存储在非临时性有形计算机可读介质上的处理器可执行的指令。所述计算机程序还可包括存储的数据。非临时性有形计算机可读介质的非限制性例子为非易失性存储器、磁性存储器和光学存储器。
配料控制模块控制在选择性催化还原（SCR）催化剂上游对排气系统的配料试剂（例如，尿素）的喷射。SCR催化剂接收由车辆发动机输出的排气。排气包括氮氧化物（NOx）。通过配料试剂提供给SCR催化剂的氨（NH3）与NOx反应，从而降低从SCR催化剂输出的NOx的量。
配料控制模块估计被SCR催化剂存储的氨量（当前存储），并基于当前存储控制配料试剂喷射。配料控制模块基于当前存储预测NOx量，该量由位于SCR催化剂下游的NOx传感器（下游NOx传感器）测量。当下游NOx传感器测量的NOx大于预测的NOx时，配料控制模块起动自适应事件。当测量的NOx与预测的NOx不同时，当前存储的估计可已经大于或小于SCR催化剂的实际当前存储。
配料控制模块耗尽氨的SCR催化剂，并在自适应事件期间确定当前存储的估计大于或小于实际当前存储。在确定了所述估计大于或小于实际当前存储之后，配料控制模块有选择地延迟结束所述自适应事件。配料控制模块基于下游NOx传感器测量的NOx与位于SRC催化剂上游的第二NOx传感器（即，上游NOx传感器）测量的NOx的比较或者与SCR催化剂上游的NOx模拟值的比较延迟结束所述自适应事件。更具体地，配料控制模块延迟结束所述自适应事件，直到上游NOx传感器测量的NOx与下游NOx传感器测量的NOx会聚为止。
配料控制模块在自适应事件结束时将当前存储重置为等于零。因为当SCR催化剂被耗尽氨后NOx测量会聚时实际当前存储等于零，所以延迟自适应事件的结束直到NOx测量会聚允许将当前存储的估计重置为零。这样，当配料控制模块在自适应事件结束之后继续配料试剂喷射时，当前存储是准确的（即，等于实际当前存储）。当前存储的准确度会提高自适应事件结束后预测的NOx的准确度，并且只要在触发执行另一自适应事件之前，可允许配料控制模块控制配料试剂喷射。
现在参考图1，示出了示例性发动机系统100的功能框图。发动机102产生用于车辆的驱动扭矩。尽管发动机102图示和将描述为柴油类型发动机，但是发动机102可为其它适当类型的发动机，例如火花点燃式发动机或另一类型的压燃式发动机。一个或多个电动机（或电动机-发电机）可额外地产生驱动扭矩。
空气通过进气歧管104吸入发动机102。进入发动机102的气流可使用节流阀106来改变。节气门致动器模块108控制节流阀106的开度。一个或多个燃料喷射器（例如燃料喷射器110）将燃料与空气混合，以形成空气/燃料混合物。空气/燃料混合物在发动机102的汽缸内燃烧，例如汽缸114。尽管发动机102表现为包括一个汽缸，但是发动机102可包括不只一个汽缸。
排气从发动机102排出到排气系统120。排气可包括微粒物质（PM）和排气气体。排气（气体）包括氮氧化物（NOx），例如一氧化氮（NO）和二氧化氮（NO2）。排气系统120包括减少排气中相应NOx和PM的量的处理系统。
排气系统120包括氧化催化剂（OC）122和选择性催化还原（SCR）催化剂124。排气系统120还可包括微粒过滤器（未示出）。排气从发动机102流到OC 122。仅举例来说，OC 122可包括柴油氧化催化剂（DOC）。排气从OC 122流到SCR催化剂124。排气可从SCR催化剂124流到微粒过滤器。在各种实施方案中，微粒过滤器可在与SCR催化剂124共同的壳体中实施。仅举例来说，微粒过滤器可包括柴油微粒过滤器（DPF）。
配料试剂喷射器130在SCR催化剂124的上游喷射配料试剂进入排气系统120。仅举例来说，配料试剂喷射器130可在OC 122与SCR催化剂124之间的位置喷射配料试剂。所述配料试剂可包括尿素（CO(NH2)2）、氨（NH3）和/或其它适当类型的配料试剂。所述配料试剂还可指的是排放流体（EF）或柴油排放流体（DEF）。在配料试剂包括尿素的实施方式中，尿素与排气反应产生氨，并且氨被供应到SCR催化剂124。在各种实施方式中，可使用水（H2O）稀释配料试剂。在使用水稀释配料试剂的实施方案中，热量（例如，来自排气）蒸发水，并且氨被供应到SCR催化剂124。下面提供表示从示例性配料试剂溶液产生氨的示例性化学式。
HCNO + H2O → NH3 + CO2
SCR催化剂124存储（例如，吸收）通过配料试剂供应的氨。仅举例来说，SCR催化剂124可包括钒催化剂、沸石催化剂、和/或其它适当类型的SCR催化剂。下面提供表示氨吸收的示例性化学式。
NH3 + S → NH3(S)
SCR催化剂124催化存储的氨与通过SCR催化剂124的NOx之间的反应。SCR催化剂124存储的氨量称为当前存储。当前存储可表示为氨的质量（例如，克）、氨的摩尔数、或由SCR催化剂124存储的氨量的其它适当量度。
NOx和氨以已知的速率反应，其可称为反应速率。所述反应速率可由下式表示：
Figure 586743DEST_PATH_IMAGE001
其中RR为反应速率，X根据排气中二氧化氮（NO2）的量变化。仅举例来说，X可在1.0到1.333之间变化。
输入到SCR催化剂124的通过与氨反应从排气去除的NOx的百分比可称为NOx转化效率。该NOx转化效率直接与SCR催化剂124的当前存储相关。仅举例来说，NOx转化效率随着SCR催化剂124的当前存储增大而增大。
然而，SCR催化剂124的当前存储受限于氨的最大量。该氨的最大量指的是SCR催化剂124的最大存储容量。保持SCR催化剂124的当前存储接近最大存储容量确保从排气去除最大量的NOx。换句话说，保持当前存储接近最大存储容量可确保获得最大可能的NOx转化效率。
然而，保持当前存储在或接近最大存储容量也提高了将从排气系统120排出氨的可能性。从排气系统120排出氨可称为氨泄漏。提高氨泄漏的可能性可归因于SCR催化剂124的最大存储容量与温度之间的反比关系。更具体地，最大存储容量随着SCR温度的升高而降低，最大存储容量的降低会引起从SCR催化剂124解吸（即，释放）氨。换句话说，SCR温度的升高引起最大存储容量的降低，存储的超过该降低了的最大存储容量的氨会从SCR催化剂124释出。因此，SCR温度的升高会引起氨泄漏。下面提供表示氨解吸的示例性化学式。
NH3(S) → NH3 + S
配料试剂供应的所有或部分氨可在被SCR催化剂124吸收之前或之后氧化。例如，氨可与排气中的氧气反应生产氮气（N2）和水（H2O）。例如，可通过热量触发氨氧化。下面提供表示氨氧化的示例性化学式。
4NH3 + 3O2 → 2N2 + 6H2O
2NH3 + 2O2 → N2O + 3H2O
4NH3 + 5O2 → 4NO + 6H2O
氨与NOx的反应产生氮气和水。排气中的其它成分例如氧气（O2）也可被包含在氨和NOx反应中。下面提供的示例性化学式表示氨和NOx的反应。
4NH3 + 4NO + O2 → 4N2 + 6H2O
4NH3 + 2NO + 2NO2 → 4N2 + 6H2O
8NH3 + 6NO2 → 7N2 + 12H2O
上游NOx传感器142在OC 122上游的位置测量排气中的NOx。仅举例来说，上游NOx传感器142可测量NOx的质量流量（例如，克/秒）、NOx的浓度（例如，百万分之几）或NOx量的其它适当量度。上游NOx传感器142基于OC 122上游排气中的NOx产生输入NOx信号。在多个实施方案中，可省略上游NOx传感器142，基于一个或多个发动机运行参数可模拟输入NOx。第一温度传感器144测量OC 122上游排气的温度。第一温度传感器144基于OC 122上游排气的温度产生第一温度信号160。
氧气传感器146在OC 122与SCR催化剂124之间的位置测量排气中的氧气（O2）。氧气传感器146基于OC 122与SCR催化剂124之间的排气中的氧气产生氧气信号162。第二温度传感器在OC 122与SCR催化剂124之间的位置测量排气的温度。第二温度传感器148基于OC 122与SCR催化剂124之间的排气的温度产生第二温度信号164。仅举例来说，氧气传感器146和第二温度传感器148可位于配料试剂喷射器130喷射配料试剂的地方与SCR催化剂124之间。
下游NOx传感器150在SCR催化剂124下游的位置测量排气中的NOx。仅举例来说，下游NOx传感器150可测量NOx的质量流量（例如，克/秒）、NOx的浓度（例如，百万分之几）或NOx量的其它适当量度。下游NOx传感器150基于SCR催化剂124下游排气中的NOx产生输出NOx信号166。下游NOx传感器150还对氨交互感应，因此，输出NOx信号还可反应SCR催化剂124下游排气中的氨。第三温度传感器152测量SCR催化剂124下游排气的温度。第三温度传感器152基于SCR催化剂124下游排气的温度产生第三温度信号168。
在发动机系统100中可应用一个或多个其它传感器156。仅举例来说，其它传感器156可包括质量空气流量（MAF）传感器、排气流量（EFR）传感器、进气温度（IAT）传感器、冷却剂温度传感器、歧管绝对压力（MAP）传感器、发动机速度（RPM）传感器、排气压力传感器和/或其它适当的传感器。
发动机控制模块（ECM）170控制发动机102的扭矩输出。ECM 170可包括控制配料试剂的喷射的配料控制模块190。仅举例来说，配料控制模块190可控制配料试剂喷射的正时和速率。配料控制模块190通过控制配料试剂的喷射控制SCR催化剂124的氨供应和SCR催化剂124的当前存储。
配料试剂喷射的速率可称为配料速率（例如，克/秒），氨供应到SCR催化剂124的速率可称为氨供应速率（例如，克/秒）。配料控制模块190可确定用于向SCR催化剂124供应氨的目标供应速率，确定获得目标供应速率的目标配料速率，并以目标配料速率控制配料试剂的喷射。
配料控制模块190预测将由下游NOx传感器150测量的NOx量，并将预测的NOx量与下游NOx传感器150测量的NOx量作比较。配料控制模块190基于预测的NOx量与下游NOx传感器150测量的NOx量的比较有选择地开始自适应事件的执行。仅举例来说，当下游NOx传感器150测量的NOx大于预测NOx量时，配料控制模块190可触发自适应事件的执行。当测量的NOx大于预测的NOx量时，配料控制模块190估计的当前存储可能已经大于或小于SCR催化剂124存储的实际氨量。
自适应事件包括禁用（或减慢）配料试剂的喷射，以耗尽SCR催化剂124的氨。在SCR催化剂124应当被耗尽氨的时刻（基于触发自适应事件时当前存储的估计）之后，配料控制模块190监测NOx转化效率，更具体地，监测NOx是否仍与氨反应。
配料控制模块190可基于SCR催化剂124应当被耗尽氨的时刻之后NOx是否反应来确定SCR催化剂124的实际当前存储大于估计的当前存储（即，过载）或小于估计的当前存储（即，欠载）。仅举例来说，如果SCR催化剂124应当被耗尽氨的时刻之后NOx反应，那么配料控制模块190可确定SCR催化剂124过载。
配料控制模块190向目标配料速率应用配料速率调整因数。换句话说，配料控制模块190基于配料速率调整因数调节目标配料速率。配料控制模块190可基于自适应事件的结果有选择地增大或减小配料速率调整因数。仅举例来说，当SCR催化剂124过载或欠载时，配料控制模块190分别增大和减小配料速率调整因数。这样，配料控制模块可增大或减小目标供应速率，以防止自适应事件之后的未来过载或欠载。
现在参考图2，示出了示例性配料控制模块200的功能框图。配料控制模块190可包括配料管理模块202、喷射器控制模块206、百分比设置模块210、当前存储模块214、转化效率模块218、预测NOx输出模块222和NO2输入模块226。配料控制模块190还可包括自适应触发模块240、自适应结束模块244、计时器模块248、累计模块260、状态评估模块256、因数调整模块260和差异确定模块270。
配料管理模块202确定目标配料速率272。在向喷射器控制模块206提供目标配料速率272之前，配料管理模块202基于配料速率调整因数调整目标配料速率272。仅举例来说，配料速率调整因数273可为在2.0与0.0之间的值，包括2.0和0.0。在向喷射器控制模块206提供目标配料速率272之前，配料管理模块202可通过配料速率调整因数273调整（例如，相乘）目标配料速率272来调整目标配料速率272。
喷射器控制模块206向配料试剂喷射器130应用信号274，以获得目标配料速率272。例如，应用至配料试剂喷射器130的信号274可为脉宽调制（PWM）信号或其它适当类型的信号。喷射器控制模块206可设置信号274的工作循环（即，预定时间周期期间ON（打开）的时间百分比），以获得目标配料速率272，并向配料试剂喷射器130应用PWM信号。
目标配料速率272对应于获得对SCR催化剂124的氨的目标供应速率的配料试剂喷射速率。目标供应速率对应于向SRC催化剂124供应氨的期望速率。在喷射氨作为配料试剂的实施方案中，目标配料速率272可等于或约等于目标供应速率。配料管理模块202可基于SCR催化剂124的目标当前存储、SCR催化剂124的当前存储276、输入NOx 158、和/或一个或多个其它适当参数来确定目标供应速率272。例如，配料管理模块202可确定目标供应速率，以最大化NOx转化效率、最小化输出NOx 166、最小化氨泄漏、和/或实现一个或多个其它适当目标。
配料管理模块202可基于SCR催化剂124的最大存储容量的百分比来确定目标当前存储。最大存储容量可基于SCR温度278来确定。仅举例来说，最大存储容量随着SCR温度278的升高而降低，反之亦然。百分比设置模块210可基于例如发动机速度280、发动机负载282和SCR温度278来确定所述百分比。在多个实施方案中，SCR温度278可分别基于第一温度160、第二温度164和第三温度168来估计。在其它实施方案中，SCR温度278可使用SCR温度传感器（未示出）来测量，或以其它适当的方式确定。例如，SCR温度278可为SCR催化剂124的平均温度。
当前存储模块214估计SCR催化剂124的当前存储276。仅举例来说，当前存储模块214可基于目标供应速率、输入NOx 158、输出NOx 166和/或一个或多个适当参数来估计SCR催化剂124的当前存储276。更具体地，当前存储模块214可基于目标供应速率、NOx转化效率284和/或一个或多个其它适当参数来估计SCR催化剂124的当前存储276。
转化效率模块218估计NOx转化效率284。仅举例来说，转化效率模块218可基于SCR催化剂124的当前存储276、目标供应速率、输入NOx 158、一个或多个温度、EFR 288和/或一个或多个其它适当参数来估计NOx转化效率284。EFR 288可使用EFR传感器（未示出）测量，或基于例如MAF来确定。
预测NOx输出模块222预测将由下游NOx传感器150测量的输出NOx。输出NOx的预测值可称为预测输出NOx 286。仅举例来说，预测NOx输出模块222可基于输入NOx 158、NOx转化效率284、EFR 288、SCR温度278、输入SCR催化剂124的二氧化氮290的量、微粒过滤器存储的HC 292的量、和/或一个或多个其它适当参数来确定。
NO2输入模块226估计输入SCR催化剂124的二氧化氮290的量。NO2输入模块226可基于输入NOx 158和输入NOx 158为二氧化氮的估计比率来估计输入SCR催化剂124的二氧化氮290的量。输入NOx 158为二氧化氮的估计比例可基于排气状态和输入NOx 158来估计。排气状态包括例如排气压力294，温度160、164和168中的一个或多个，EFR 288，供应到发动机102的空气/燃料混合物的当量比（EQR），和/或一个或多个其它适当参数。
自适应触发模块240有选择地触发自适应事件的执行。自适应触发模块240基于输出NOx 166和预测输出NOx 286有选择地触发自适应事件的执行。仅举例来说，当输出NOx 166大于预测输出NOx 286时，自适应触发模块240触发自适应事件的执行。
现在参考图3，并继续参考图2，示出了累计的输入NOx相对于时间的示例性曲线310、当前存储276相对于时间的示例性曲线320、和输出NOx 166相对于时间的示例性曲线330。自适应事件的执行在图3中的大约时间340触发。
当触发自适应事件的执行时，配料管理模块202禁用配料试剂喷射。配料管理模块202可禁用配料试剂喷射，直到自适应结束模块224触发自适应事件的结束。在多个实施方式中，配料管理模块202可减慢配料试剂喷射来替代禁用配料试剂喷射。示例性轨迹344跟踪SCR催化剂124的当前存储276。在触发自适应事件之后，由于配料试剂喷射的禁用（或减慢），当前存储276降低。
当自适应触发模块240触发自适应事件的执行时，计时器模块248起动计时器。当自适应触发模块240触发自适应事件的执行时，计时器模块248还可将计时器重置为预定重置值，例如零。自从自适应事件的执行被触发之后，计时器就跟踪消逝的时间周期。
自适应事件的执行通常可在N个连续的相位中完成。N为大于或等于2的整数。M为N个连续相位的预定个数，在该期间，将从SCR催化剂124耗尽氨，M等于N-1。M为大于或等于1的整数。仅举例来说，M可等于2，N可等于3。图3中示出了N等于3和M等于2的示例性自适应事件。
自适应事件执行的触发可使能累计模块252。累计模块252监测由上游NOx传感器142测量的输入NOx 158，并基于输入NOx 158确定累计的输入NOx 296。累计输入NOx 296可指的是自累计输入NOx最后一次重置以来已经输入SCR催化剂124的NOx 总量（例如，克）。
当通过自适应触发模块240触发自适应事件的执行时，累计模块252可重置累计输入NOx 296。累计模块252可将累计输入NOx 296重置为预定重置值，例如零。每次当完成自适应过程的N个相位的一个相位时，累计模块252也可重置累计输入NOx 296。示例性轨迹348跟踪累计输入NOx 296。随着时间的过去，NOx 被输入SCR催化剂124（从发动机102输出），因此，累计输入NOx 296增大。
自适应结束模块244监测累计输入NOx 296。每次完成自适应事件N个相位的一个相位时，自适应结束模块244可提示累计模块252重置累计输入NOx。仅举例来说，自适应结束模块244在图3的示例性时间352和356提示累计模块252重置累计输入NOx 296。
当触发自适应事件时，自适应结束模块244可基于SCR催化剂124的当前存储276估计NOx的耗尽量299。NOx的耗尽量299可为将当前存储276减少至零和耗尽SCR催化剂124的氨所估计的NOx的量。自适应结束模块244可基于M和NOx的耗尽量299来确定相位完成量。仅举例来说，自适应结束模块244可基于NOx耗尽量299除以M来确定相位完成量。这样，在完成自适应过程的N个相位的第M个相位之后，应当从SCR催化剂124耗尽氨。每次当累计输入NOx大于相位完成量时，自适应结束模块244可提示累计模块252重置累计输入NOx 296。仅举例来说，累计输入NOx 296可在图3中的时间352和356大于相位完成量。
当完成自适应过程的N个相位的第M个相位时（即，当SCR催化剂124应当耗尽氨时），自适应结束模块244触发状态评估模块256。仅举例来说，在图3中大约时间356完成N个相位的第M个相位。在触发之后，状态评估模块256确定触发自适应事件时SCR催化剂124的负载状态298。SCR催化剂124的负载状态298可为过载、欠载或不确定之一。
状态评估模块256可基于自适应事件的第N个相位期间输入SCR催化剂124的NOx是否与氨反应来确定负载状态298。状态评估模块256可基于例如NOx转化效率284、输入NOx 158是否大于输出NOx 166、和/或一个或多个其它适当参数来确定负载状态298。
仅举例来说，当第N个相位期间正输入SCR催化剂124的NOx与氨反应时，状态评估模块256可确定SCR催化剂124过载。在各种实施方案中，状态评估模块256可在第N个相位开始时与累计的输入NOx 296大于第N个相位的相位完成量时之间的周期上监测NOx转化效率284。如果NOx转化效率在所述周期上大于预定转化效率（例如，5%），那么状态评估模块256可确定SCR催化剂124过载。仅举例来说，自适应事件的第N个相位可包括图3中时间356与示例性时间360之间的周期。
状态评估模块256通知负载状态298的因数调整模块260。因数调整模块260基于负载状态298有选择地调整配料速率调整因数273。仅举例来说，当SCR催化剂124欠载时，因数调整模块260可将配料速率调整因数273增大预定量或百分比。当SCR催化剂124过载时，因数调整模块260可将配料速率调整因数273减小预定量或百分比。
因数调整模块260提供配料速率调整因数273到配料管理模块202。在自适应结束模块244有选择地触发自适应事件的结束之后，配料管理模块202基于配料速率调整因数273调整目标配料速率272。
当累计输入NOx 296变得大于第N个相位的相位完成量时，自适应结束模块244并不立即触发自适应事件的结束。相反，在累计输入NOx 296变得大于第N个相位的相位完成量之后，自适应结束模块244监测输入NOx 158和输出NOx 166。换句话说，在完成自适应事件的第N个相位之后，自适应结束模块244监测输入NOx 158和输出NOx 166。
自适应结束模块244基于输出NOx 166与输入NOx 158的比较有选择地触发自适应事件的结束。更具体地，当输出NOx 166与输入NOx 158之间的差异低于预定差异297时，自适应结束模块244触发自适应事件的结束。换句话说，当输出NOx和输入NOx彼此在预定范围之内时，自适应结束模块244触发自适应事件的结束。在触发自适应结束事件的结束之前，自适应结束模块244可需要所述差异低于预定差异297预定周期。
预定差异（或范围）297是可变的。差异确定模块270可基于SCR温度278和EFR 288来设定预定差异。差异确定模块270可额外地或可选地基于发动机速度280、发动机负载282和/或一个或多个其它适当参数来设定预定差异297。
在累计输入NOx 296变得大于第N个相位的相位完成量之后，自适应结束模块244还监测计时器。当计时器大于预定最大周期时，自适应结束模块244触发自适应事件的结束。这样，如果输出NOx 166和输入NOx 158彼此并未充分地在预定范围内有预定最大周期，那么自适应结束模块244仍触发自适应事件的结束。仅举例来说，预定最大周期可为大约10分钟。
当触发自适应事件的结束时，配料管理模块202使能配料试剂喷射。配料管理模块202确定目标配料速率272、基于（调整的）配料速率调整因数273调整目标配料速率272、并提供目标配料速率272到喷射器控制模块206。当触发自适应事件的结束时，当前存储模块214将当前存储276重置于预定重置值，例如零。因为自适应事件的结束只在一旦已知氨已经从SCR催化剂124耗尽时触发，所以在触发自适应事件的结束时将当前存储276重置为预定重置值确保了当前存储276从准确开始值开始。
现在参考图4，示出了描述执行自适应事件的示例性方法400的流程图。控制开始于402，其中控制确定预测输出NOx 286。在406，控制确定下游NOx传感器150测量的输出NOx 166是否大于预测输出NOx 286。如果是，那么控制可继续至410；如果否，那么控制可返回402。
在410，控制可触发自适应事件，禁用配料试剂喷射并起动计时器。在414，控制确定累计输入NOx 296。在418，控制确定自适应事件的N个相位的第一个相位是否完成。如果是，那么控制继续至422；如果否，那么控制返回414。在422，控制可重置累计输入NOx 296。仅举例来说，当累计输入NOx 296大于相位完成量时，控制可确定N个相位的第一个相位完成。在N等于2的实施方案中，相位完成量可等于耗尽量299。在N大于或等于3的实施方案中，相位完成量可等于耗尽量299除以M，其中M=N-1。
尽管控制显示为包括两个或更多个相位（即，N=2，M=1），但是控制可包括更大数量的相位（即，N可大于或等于2）。在426，在控制执行更大数量的相位（即，N大于或等于3）的实施方案中，在自适应事件期间控制可与414-422相似地或相同地执行。
在430，控制确定累计输入NOx 296。在434，控制确定自适应事件的第N个相位是否完成。如果是，那么控制继续至438；如果否，那么控制可返回430。在438，控制可确定预定差异（或范围）297。仅举例来说，控制可基于SCR温度278和EFR 288确定预定差异297。可选地或另外地，控制可基于发动机速度280、发动机负载282和/或一个或多个其它适当参数确定预定差异297。
控制可监测分别由上游NOx传感器142和下游NOx传感器150测量的输入NOx 158和输出NOx 166。在442，控制确定输入NOx 158与输出NOx 166之间的差异是否低于预定差异297。如果否，那么控制可继续至446；如果是，那么控制可转至450。下面进一步描述450。
在446，控制可确定计时器是否大于预定周期。如果是，那么控制可转至450；如果否，控制可返回438。仅举例来说，预定周期可为大约10分钟。
返回参考450（即，当所述差异低于预定差异297或当计时器大于预定周期时），控制触发自适应事件的结束。在454，控制将SCR催化剂124的当前存储276设定成等于零，在458，控制调整配料速率调整因数273。当SCR催化剂124为欠载或过载时，控制可分别通过增大或减小配料速率调整因数273来调整配料速率调整因数273。然后控制可结束。在触发自适应事件的结束之后，控制重新使能配料试剂喷射，控制基于配料速率调整因数273调整目标配料速率272。
本发明广泛的教导可以多种形式执行。因此，尽管本公开包括具体实施例，但是本公开的真实范围不应当这样限制，因为通过对附图、说明书和所附权利要求的研究，其它修改对于技术人员将是显而易见的。

Claims (10)

1.一种用于车辆的配料控制系统，包括：
当前存储模块，其估计选择性催化还原（SCR）催化剂存储的氨量；
自适应触发模块，当由位于SCR催化剂下游的第一NOx传感器所测量的氮氧化物（NOx）第一量大于NOx第一量的预测值时，所述自适应触发模块触发将所述SCR催化剂存储的氨量减少至零；
状态评估模块，在所述SCR催化剂存储的氨应当等于零的估计时间之后，所述状态评估模块确定所述自适应触发模块触发所述减少时的估计是大于还是低于此时所述SCR催化剂存储的实际氨量；以及
自适应结束模块，所述自适应结束模块在所述确定之后基于NOx第一量与由位于所述SCR催化剂上游的第二NOx传感器测量的NOx第二量的比较来有选择地延迟增大由所述SCR催化剂存储的氨量。
2.如权利要求1所述的配料控制系统，其中所述自适应结束模块基于所述NOx第一量与所述NOx第二量之间的差异有选择地延迟增大由所述SCR催化剂存储的氨量。
3.如权利要求1所述的配料控制系统，其中所述自适应结束模块有选择地延迟增大由所述SCR催化剂存储的氨量，直到所述NOx第一量与所述NOx第二量之间的差异低于预定差异。
4.如权利要求3所述的配料控制系统，其中所述自适应结束模块有选择地延迟增大由所述SCR催化剂存储的氨量，直到所述差异低于所述预定差异达预定周期。
5.如权利要求3所述的配料控制系统，还包括确定模块，所述确定模块基于所述SCR催化剂的温度和排气流量确定所述预定差异。
6.如权利要求3所述的配料控制系统，还包括确定模块，所述确定模块基于发动机速度和发动机负载确定所述预定差异。
7.如权利要求1所述的配料控制系统，还包括因数调整模块，所述因数调整模块基于所述确定将配料速率调整因数增大或减小预定量。
8.如权利要求1所述的配料控制系统，还包括：
因数控制模块，当所述估计低于所述实际量时，所述因数控制模块增大配料速率调整因数；以及
配料管理模块，所述配料管理模块在所述自适应结束模块停止延迟之后使能配料试剂的喷射、基于所述配料速率调整因数增大目标配料速率、并控制配料试剂的喷射以获得所述目标配料速率。
9.一种用于车辆的配料控制系统，包括：
自适应触发模块，当由位于选择性催化还原（SCR）催化剂下游的第一NOx传感器测量的氮氧化物（NOx）第一量大于NOx第一量的预测值时，所述自适应触发模块触发自适应事件的执行；
配料管理模块，所述配料管理模块在所述自适应事件期间禁用配料试剂喷射；以及
自适应结束模块，所述自适应结束模块在已经完成了所述自适应事件的预定数量的相位之后基于NOx第一量与由位于所述SCR催化剂上游的第二NOx传感器测量的NOx第二量的比较来有选择地延迟结束所述自适应事件。
10.一种用于车辆的配料控制方法，包括：
估计选择性催化还原（SCR）催化剂存储的氨量；
当由位于SCR催化剂下游的第一NOx传感器测量的氮氧化物（NOx）第一量大于NOx第一量的预测值时，触发将所述SCR催化剂存储的氨量减少至零；
在所述SCR催化剂存储的氨应当等于零的估计时间之后，确定触发所述减少时的估计是大于还是低于此时所述SCR催化剂存储的实际氨量；以及
在所述确定之后基于NOx第一量与由位于所述SCR催化剂上游的第二NOx传感器测量的NOx第二量的比较来有选择地延迟增大由所述SCR催化剂存储的氨量。
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