CN102454458A - 调整机动车排气系统中scr催化转化器的方法 - Google Patents
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Abstract
一种调整在机动车排气系统中的SCR催化转化器的方法,包含下列步骤:确定催化转化器上游的氮氧化物的量;计算催化转化器中存储的还原剂的量并估算催化转化器下游的NOx估算浓度和下游还原剂估算浓度;确定催化转化器下游的还原剂浓度;基于下游的还原剂浓度和上游氮氧化物的量计算出极限函数;从极限函数中减去下游还原剂估算浓度而计算出调整信号;向动力学模型提供调整信号和/或;通过调整信号调整还原剂的存储量和/或;通过剩余调整信号调整还原剂释放和/或;通过存储调整率调整还原剂总存储率,和/或;通过存储调整而改进还原剂存储量的估算。
Description
技术领域
本发明涉及到一种调整机动车排气系统中SCR催化转化器的方法。
背景技术
SCR(选择性催化还原)催化转化器可通过还原剂还原氮氧化物。作为还原剂,通常是利用氨(NH3)或尿素直接喷射入催化转化器上游的排气流中。进一步的,喷射的氨可以在低温下存储于催化转化器中,而随后在高温下,氨会释放出来。相反的,在基质相对较高的温度下,氮氧化物NOx的转化效率大体上由SCR催化转化器入口处的氨与NOx的分子比决定。
在现有的控制算法中,氨以水溶液的形式直接进入SCR催化转化器的上方的排气流中。氨的最大储存容量基本上取决于SCR催化转化器的尺寸及设计并取决于其温度。SCR催化转化器的下游氨偏移和转化的NOx的水平都会受到催化转化器中氨存储水平建模的误差以及上游NOx释放的不确定性所导致的干扰。系数还会由于考虑到喷射喷嘴的污染因而不能精确确定喷射的氨的实际水平以及由于在排气管道中产生的沉积而产生其它不确定的系数。
发明内容
本发明的一个目的是改善SCR催化转化器的转化效率。
根据本发明,所述的目的可以通过权利要求1中的特征来实现。从属权利要求确定了本发明的一些有利的改进。
根据本发明的第一方面,一种调整在机动车排气系统中的SCR催化转化器的方法包括以下步骤:
-确定催化转化器上游的氮氧化物(NOx)的量;
-计算催化转化器中存储的还原剂的量并通过催化转化器的动力学模型估算出催化转化器的下游NOx估算浓度和下游还原剂估算浓度;
-确定催化转化器下游的还原剂浓度;
-基于下游的还原剂浓度和上游氮氧化物的量计算出极限函数;
-从极限函数中减去下游还原剂估算浓度而计算出调整信号;
-向动力学模型提供调整信号和/或;
-通过调整信号调整还原剂的存储量和/或;
-通过剩余调整信号调整还原剂释放和/或;
-通过存储调整率调整还原剂总存储率,所述存储调整率通过从调整信号中减去还原剂释放量,将浓度转化成为质量,除以最大存储容量并将结果变号而产生,和/或;
-通过存储调整而改进还原剂存储量的估算,存储调整通过将存储调整率积分,由此而产生一系数,乘以标称的总容量而得到。
本发明提出了一种基于催化转化器下游的NOx浓度和/或还原剂浓度(例如NH3)并提供了模型的级联调整的算法。通过处理催化转化器下游NOx浓度和/或还原剂浓度,催化转化器中存储的还原剂的质量可以被调整并且催化转化器老化程度可以被确定,而这可以从催化转化器的最大存储容量劣化中识别出。这种方法允许了稳健的实时控制。由于级联(即重复的中继以及使用残余物或者剩余调整信号),后者在某种意义上是多维地被利用,其尤其允许对反应进行较好的调整。
催化转化器的上游的氮氧化物的量可以利用估算模型和/或上游布置的传感器来确定。估算模型已经提供可靠的值。可以进一步通过传感器来改进确认。
下游NOx估算浓度和/或下游还原剂估算浓度可以经过时间延迟和/或利用低通滤波器过滤。时间延迟可以考虑到至下游传感器位置的传播时间,而低通滤波器可以考虑到传感器模型的时间常数。所述措施允许改进的建模。
下游还原剂的浓度可以被测量。直接的测量允许无需计算成本而得到可靠的测得值,但是需要专用的传感器。
下游还原剂的浓度可以通过测得的下游NOx浓度和测得或者估算的上游NOx浓度来计算。所述的变化免除了用于还原剂浓度的专用的传感器。仅需要由已经存在的NOx传感器或者已估算值确定下游的还原剂的浓度的处理支出。此目的所需的处理能力通常由控制计算机或者类似装置提供。
极限函数可以具有最小极限和最大极限。通过两个极限,极限函数可以针对相应的情况而被简单和精确地调整。
如果估算的下游还原剂的浓度在极限函数之外,则可计算调整信号,而如果估算的下游还原剂的浓度在极限函数之内,调整信号可以被设置为等于0。这种方法可以通过本发明的描述而被简化,因为差异信号只有在实际需要的时候才会被计算。
可以相对于壁温和/或排气的λ值修正调整信号。这使得该方法更精确和稳健。
催化转化器的温度稳定率可以被检测,并且针对大的温度变化梯度可以将存储调整率设定为0。在例如可能在启动或者关闭的过程期间出现的大温度变化梯度的情况下,在一些环境下精密的建模可能不太可能。因而会在建模中不考虑所述的短时间段。
如果存储调整的值低于确定的阈值,存储调整可以用于诊断排气系统。催化转化器即将发生的失效可因此而被诊断出。这增加了后处理部件的运行的可靠性。
可为催化转化器提供轴向具有多个单元的一维模型,其中调整信号被应用于最后的单元,且其中剩余调整信号逐步向位于上游的其它单元传输。可以使用4个单元,从而构成了4阶的热/动力学模型。调整信号可以首先被应用于最后的单元,而剩余调整信号随后溢出至位于上游的其它单元。重复以上步骤直至第一单元,也就是说上游方向位于第一的单元。从第一单元溢出的剩余调整信号随后可以用于存储调整率和存储调整。
可以通过将下游某NOx浓度减去下游NOx估算浓度而计算NOx调整信号;和/或可以通过NOx调整信号而计算尾气中的NOx释放;和/或可以通过NOx调整信号而计算NOx转化调整率;和/或可以通过NOx转化调整率而计算NOx转化的调整系数;和/或NOx转化的调整系数可以被提供给催化转化器的动力学模型。根据所述的实施方案,可计算并多次使用还原剂调整信号和NOx调整信号。由于使用两个建模分支(即还原剂调整和NOx调整),本方法更加精确和可靠。上述两个分支可以并列执行,交叉执行或者顺序执行。
可向催化转化器提供轴向具有多个单元的一维的模型,其中调整信号被应用于第一单元,且其中剩余调整信号逐步溢出至位于下游的其它单元传输。可使用4个单元,其构成了4阶的热/动力学模型。调整信号可以首先被应用于第一单元,而剩余调整信号可以溢出至位于下游的其它单元。重复以上步骤直至最后的单元,也就是说位于下游方向的最后一个单元。
附图说明
以下将结合附图对本发明做进一步详细的描述。
图1示出了本发明机动车排气系统中调整SCR催化转化器的方法流程示意图;
图2示出了还原剂存储量的调整系数图;
图3示出了还原剂释放量的调整系数图;
图4示出了NOx转化调整的流程图;
图5示出了NOx转化的调整系数图;
图6示出了NOx和NH3调整信号的一维调整信号流动的示图;
图7示出了未经调整的NOx和NH3在估算值和测得值之间的偏移对比图;
图8示出了使用NH3传感器调整NH3后NOx和NH3在估算值和测得值之间的偏移对比图;
图9示出了使用NH3传感器调整NH3调整以及使用NOx传感器调整NOx后NOx和NH3在估算值和测得值之间的偏移对比图;
附图仅用于对发明进行解释,并不用于限制本发明。附图及独立的部件无需按照比例绘制。同样的标号被用于标示同样的或者类似的部件。
具体实施方式
图1示出了SCR催化转化器还原剂调整方法的流程图,在此通过示例,使用NH3作为催化剂。
在步骤或者是框1中,催化转化器上游的氮氧化物(NOx)的量被确定。这可以使用估算模型来进行。可替换地或者另外地,催化转化器上游的传感器可以被使用。
另外,在框1中,由喷射的尿素来计算催化转化器上游的氨的喷射量。
这个值被提供给为催化转化器或者至少其部分建模的动力学模型2。通过动力学模型2,首先计算出存储在催化转化器中的NH3的量。其次,在动力学模型2中,催化转化器下游的NH3的估算浓度NH3Estim和NOx的估算浓度NOxEstim被估算出。
下游NH3的估算浓度NH3Estim和下游NOx的估算浓度NOxEstim均经时间延迟并使用低通滤波器过滤以将动力学模型2中确定的浓度调整到排气系统中的实际情况中。时间延迟考虑到了到下游位置的传感器的传输延迟,而低通滤波则考虑到了传感器的时间常数。
经过延迟和低通滤波的下游NH3估算浓度通过动力学模型2输出为NH3Estim。
如果催化转化器下游的NH3被直接测量(框3),则使用所述的值。否则,如果下游的NOx被测量(框4),则根据催化转化器的下游NOx测得值和上游NOx测得和/或估算值的函数来计算对下游NH3浓度的确定(框5)。所述对下游NH3浓度的确定或者计算可以被认为是间接测量。
为了在框5中计算NH3,可以使用下述的两种方法中的一种。首先,可以通过从NOx信号中减去NOx估算值(如果恰当的话,在延迟和过滤之后)来计算氨。可选择此方法以便允许NOx估算和NOx传感器精度的不确定性以及反应对NH3浓度比较敏感。
其次,氨可以通过从下游NOx的测得值减去上游NOx而获得,其中,这被限制为最小值0。因此,为了正信号,确定在传感器精确度内和氨敏感性内的氨偏移(在上文计算中允许该偏移)。
下游NH3浓度可以直接在框3中被测量或者间接的在框5中测量并输出为NH3Meas提供给框或者步骤6。框2中确定的下游NH3估算浓度NH3Estim也类似地被供给框6。
接着,在步骤或者框6,基于测量的下游NH3浓度NH3Meas和上游NOx浓度计算出极限函数。该极限函数具有最小极限和最大极限,其可被称为NH3极限值。
如果下游NH3估算浓度NH3Meas在最小和最大极限值之间,或者换句话说在极限函数内,NH3调整信号rNH3AdapEle被设置为0。可替换地,框6下游的框7中的NH3浓度调整被设置为等于0。
否则,也就是说下游NH3估算浓度NH3Estim位于极限函数之外或者说超出了最大和最小极限值,产生微分信号形式的调整信号rNH3AdapEle。为此目的,从极限函数中减去下游NH3估算浓度NH3Estim。
对于极限函数,使用相关(即最小或最大)极限。相关极限是最靠近下游NH3测得浓度NH3Meas的值。特殊的情况可以是下游NH3测得浓度NH3Meas等于或者被设置为等于极限函数。这可能是例如值实际相同或者例如为了简化方法而选取了极限值的情况。
NH3调整信号rNH3AdapEle可以根据下面公式来计算:
rNH3AdapEle=NH3Meas-NH3Estim
极限函数或者下游NH3测得浓度NH3Meas的使用特性已经做过解释。相应地,对于NH3调整信号rNH3AdapEle的计算,可使用极限函数或者相关极限替代下游NH3测得浓度NH3Meas。
进一步地,在步骤或者框7,针对催化转化器的壁温和/或排气质量而修正NH3调整信号rNH3AdapEle。对于壁温以及排气质量的依赖性被用于调整对优选NH3后处理动力学的调整强度。随后指示并输出修正的NH3调整信号rNH3AdapEle作为NH3浓度调整。
两个指示都被使用,指示的NH3调整信号rNH3AdapEle和指示的NH3浓度调整。两个指示可以被用作等同的指示和/或意味着NH3的浓度指示调整对应于修正的NH3调整信号rNH3AdapEle,其中所述的修正为可选的。
NH3的调整信号rNH3AdapEle或者NH3浓度的调整之后可以以多种方法来诠释和使用,并且在下面的步骤中可以直接和/或间接地被供给动力学模型2。
在步骤或者框8中,存储的或者转化的NH3通过NH3调整信号rNH3AdapEle而被调整。在图2中示出了直接修正NH3的存储量的贡献系数。这是在0-1之间标准化存储的NH3的主导系数。如果测得的NH3极限高于NH3估算值,调整的修正在于NH3存储值上的增加。在相反的情形下,NH3的存储值被减少。
NH3的存储或者转化量的调整然后被传送到动力学模型2从而改进后者。
在进一步的步骤或框9中,NH3释放通过剩余NH3调整信号而被调整。剩余的NH3调整信号通过将1减去框8中的NH3存储的调整系数或贡献而计算得出。
剩余的NH3调整信号然后与NH3释放的调整系数相乘,其大体上直接修正了排气流中的NH3。考虑到估算或测量中的不确定性,这根据上游NH3估算值的函数而受到限制。如图3所示,在标准化的存储的NH3高于1并且优选温度高出墙面温度大约300℃时,所述的贡献会被减小。
在进一步的步骤或者框10中,从NH3调整信号中减去框9中计算的NH3释放并且从浓度转化为质量产量。然后其除以最大的存储容量,变号,从而产生存储调整率(1/s)。存储调整率然后与存储的NH3的质量共同使用以产生NH3总存储率的调整。进一步地,对于大的温度变化梯度,催化转化器的热稳定率被检测且存储调整率被停止或者设置为0。
最后在框或者步骤11,整个NH3存储的所述的存储调整率被积分,其中从1的值开始。自此,产生一个系数,且所述的系数与为新催化转化器计算并针对热老化以及存储还原剂的量而修正的标准化总存储容量相乘,以产生总NH3的存储调整或总存储容量调整。
这个值之后被用于改进存储的NH3的质量估算。进一步的,这个值被反馈到动力学模型2。
进一步的,存储调整可以被用于排气系统的诊断,或者如果存储调整值在定义的阈值之下时用于NOx后处理的诊断,而这是使用的催化转化器预期服务寿命结束的指示。
通过建议的方法,SCR催化转化器老化的修正度可以从最大存储容量的减少确定。
上述的步骤7,8,9,10和11可以被选择性地执行,从而可以改善这些步骤方法的精确度。步骤7,8,9,10和11可以顺序执行,也可能并列执行。
图4示出了NOx转化调整的流程图。NOx转化调整可以与NH3调整并列执行或者以延时方式执行。
在步骤或者框401,如图1中所示,氮氧化物NOx的量与催化转化器上游的氨喷射量被确定。测得值被提供给动力学模型402。在这种情况下,会考虑到动力学模型402的NOx转化部分。可替换地,也可能使用两个动力学模型,一个用于NH3调整,另一个用于NOx调整。
在动力学模型402中,催化转化器下游的NH3估算浓度和NOx估算浓度NOxEstim被估算。下游NOx估算浓度NOxEstim以及下游NH3浓度经过时间延迟和低通滤波器的过滤以将动力学模型402中确定的浓度适用于排气系统中的实际情况。延迟考虑到了至下游位置的传感器的传输延迟,低通滤波考虑到了传感器的时间常数。
被时间延迟和低通滤波的下游NOx估算浓度被动力学模型402输出为NOxEstim,至框或者步骤412。
作为进一步的值,测得的下游NOx值NOxMeas被输出至框412。测得的下游NOx值NOxMeas可以在催化转化器下游直接测量(框403)或者间接测量(框405)。在间接测量或确定下游NOx值NOxMeas情况下,使用来自框402的NH3的下游浓度和/或催化转化器下游NOx与NH3的共同测量值(框404)。
在框412,NOx调整信号rNOxAdapEle被计算。为此,使用了具有上下限并根据上游NOx浓度和测得的下游NOx浓度的函数来计算的极限函数,其中,这通过下游调整的氨浓度补偿。大体通过修正并从测得信号中减去NOx传感器的交叉敏感度的氨浓度而执行所述补偿。
NOx调整信号rNOxAdapEle可以通过下面等式进行计算:
rNOxAdapEle=NOxMeas-NOxEstim
NOx调整信号rNOxAdapEle的计算与图1框6中NH3调整信号rNH3AdapEle大体相似。
在框407中,针对催化转化器的壁温和/或其它值例如λ值修正NOx调整信号rNOxAdapEle。修正的NOx调整信号rNOxAdapEle然后被指示并作为NOx浓度调整而输出。
两个指示(指示的NOx调整信号rNOxAdapEle和指示NOx浓度调整)都被使用。两个指示都可以被使用作为等同的指示和/或意味着NOx浓度的指示调整对应于修正的NOx调整信号rNOxAdapEle,其中所述的修正是可选的。
NOx调整信号rNOxAdapEle或者NOx浓度调整之后被以多种方式诠释和应用,并且在后续的步骤中直接和/或间接地供给动力学模型402。
在进一步的步骤或框408中,NOx释放通过NOx调整信号rNOxAdapEle而被调整。为此目的,NOx调整信号rNOxAdapEle被乘以NOx释放的调整系数,其大体直接修正了排气流中的NOx。考虑到估算和测量中的不确定性,这可以被作为上游氮氧化物估算量的函数来限制。所述的信号后续被用于转化的氮氧化物的计算。如果标准化的存储的氮氧化物大于1并且λ值大于1,所述贡献可以被减少。
NOx调整信号rNOxAdapEle之后被用于计算框418中的NOx转化的调整率。所述计算是基础转化(调整之前)和上游NOx浓度的函数(图5),然后被乘以NOx调整信号rNOxAdapEle的贡献。NOx调整信号的贡献作为系数系数乘以总的NOx调整信号。所述贡献系数在低的基础转化(调整之前)时被设置为0。这意味着没有计算转化的调整,并且传递NOx调整信号rNOxAdapEle以形成下游气体的浓度。
进一步的,框416中的贡献系数作为NOx调整信号和NOx转化的总调整系数的函数而被修正。在此,在最小值(例如值0.1)NOx转化的总调整系数(通过对NOx转化的调整率的积分计算),和NOx调整率大于0,或者最大(例如在值2.0),和在NOx调整小于0时,贡献系数被设置为0。
修正的贡献系数被反馈给动力学模型402以进一步地改进建模。
图6示出了催化转化器的一维模型。催化转化器在轴向上被分为多个单元。在此,四个单元1-4被使用,其对应于四阶热力或动力学模型。单元1位于上游最远处,而单元4被置于下游最远处。所述催化转化器的模型是动力学模型2的组成部分。
NH3的调整信号rNH3AdapEle被应用于最后一个单元,也就是说单元4,自此剩余NH3调整信号溢出至位于上游的下一个单元(在此情况下是单元3)。NH3的调整信号rNH3AdapEle因此沿箭头17的方向经过了催化转化器的单元,如此从单元3移动入单元2并自那儿移动入单元1。通过箭头18表示了估算NH3的模式。NH3以排气的方向流动穿过催化转化器,也就是说从单元1向单元4的方向。下游的还原剂或者NH3估算浓度NH3Estim然后作为估算结果从单元4产生并和测得的或者确定的下游NH3浓度NH3Meas共同使用以计算NH3调整信号rNH3AdapEle。上文描述了NH3调整的调节电路。
除了NH3调整,催化转化器中的NOx调整被建模。NOx调整信号rNOxAdapEle被应用于第一单元,也就是说位于上游最远处的单元1,自此,剩余NOx调整信号溢出至位于下游的下一单元,在此情况下是单元2。NOx调整信号rNOxAdapEle因此沿箭头19的方向经过催化转化器的单元。估算的NOx的值通过箭头20表示。NOx沿着排气方向流动穿过催化转化器,也就是说从单元1向单元4的方向。下游还原剂或NOx估算浓度之后作为估算结果从单元4产生并和测得的或确认的下游NOx浓度NOxMeas以计算NOx的调整信号rNOxAdapEle。上文描述了NOx调整的调节电路。
建议的方法的结果将基于图7至9进行讨论。示出的图表基于在发动机连续输出和阶段性喷射尿素情况下的温度以及质量。
图7至9中每个上面的图表示出了相对于时间的NOx浓度,其中下面的图表示出了相对于时间的NH3浓度。每个图表示出了三条曲线,具体地为相应测得值、相应估算值和相应调整系数。图表示出了NOx的偏移以及NH3的偏移,或者NOx浓度和NH3浓度的估算和测量之间的偏差。
图7示出了没有调整的情况,也就是说没有NOx调整和NH3调整。相应地,在两个图表中,各自的调整信号rNOxAdapEle或者rNH3AdapEle为0。在上面的NOx值的图表中,很清楚可以看到NOx估算信号NOxEstim相对于测得的信号NOxMeas有更慢的升高行为并且超出了测得的信号NOxMeas。从NH3值的下面的图表中,可以看到NH3估算信号经过了时间延迟并没有达到完全的幅度。
图8示出了使用NH3传感器的NH3调整情况。在上面的NOx调整的图表中,相对于图7几乎没有变化,因为在此仅执行了NH3调整。在下面的NH3调整的图表中,相对图7可以看到明显的变化。曲线NH3Estim与曲线NH3Meas几乎一致,因此偏移等于0或者非常小,从而显示了调整方法的有效性。仅在测试的开始处,在瞬时反应区域存在小的偏差。调整信号rNH3AdapEle的样式反映出了调节电路的状态。
图9示出了使用NOx传感器的NOx调整以及使用NH3传感器的NH3调整。现在,在上面的NOx调整图中,NOxEstim与NOxMeas曲线也是几乎一致的,偏移因此等于0或者非常小,从而显示了本方法的调整方法的有效性。仅在瞬时反应的区域出现小的偏差。调整信号rNOxAdapEle的样式反映了调节电路的状态。关于NH3调整,可以看到在此NOx调整信号rNOxAdapEle相对于NH3调整信号rNH3AdapEle具有更少更小的偏移。图9中的下面的NH3调整图表大体对应于图8中的下面的图表。
Claims (13)
1.一种调整在机动车排气系统中的SCR催化转化器的方法,包含下列步骤:
-确定所述催化转化器上游的氮氧化物(NOx)的量;
-计算所述催化转化器中存储的还原剂的量并通过所述催化转化器的动力学模型(2)估算出所述催化转化器下游的NOx估算浓度(NOxEstim)和下游还原剂估算浓度(NH3Estim);
-确定所述催化转化器下游的还原剂浓度(NH3Meas);
-基于所述下游的还原剂浓度(NH3Meas)和所述上游氮氧化物(NOx)的量计算出极限函数;
-从所述极限函数中减去所述下游还原剂估算浓度(NH3Estim)而计算出调整信号(rNH3AdapEle);
-向所述动力学模型(2)提供所述调整信号(rNH3AdapEle)和/或;
-通过所述调整信号(rNH3AdapEle)调整还原剂的存储量和/或;
-通过剩余调整信号(1-rNH3AdapEle)调整还原剂释放和/或;
-通过存储调整率调整还原剂总存储率,所述存储调整率通过从所述调整信号(rNH3AdapEle)中减去所述还原剂释放量,将浓度转化成为质量,除以最大存储容量并将结果变号而产生,和/或;
-通过存储调整而改进还原剂存储量的估算,所述存储调整通过将所述存储调整率积分,由此而产生一系数,乘以标称的总容量而得到。
2.根据权利要求1的方法,其中所述催化转化器上游的氮氧化物(NOx)的量使用估算模型和/或上游布置的传感器确定。
3.根据权利要求1或2的方法,其中所述下游NOx的估算浓度(NOxEstim)和/或下游还原剂的估算浓度(NH3Estim)经时间延迟和/或使用低通滤波器过滤。
4.根据权利要求1-3的任意一项的方法,其中所述下游还原剂浓度(NH3Meas)被测量。
5.根据权利要求1-3的任意一项的方法,其中所述下游还原剂的浓度(NH3Meas)通过测得的下游NOx浓度和测得或估算的上游NOx浓度而计算。
6.根据权利要求1-5中任意一项的方法,其中所述极限函数具有最小极限和最大极限。
7.根据权利要求1-6中任意一项的方法,其中当所述下游还原剂的估算浓度(NH3Estim)位于所述极限函数之外时计算所述调整信号,且其中当所述下游还原剂估算浓度(NH3Estim)位于所述极限函数之内时所述调整信号(rNH3AdapEle)被设置为等于零。
8.根据权利要求1-7中任意一项的方法,其中针对壁温和/或排气的λ值修正所述调整信号(rNH3AdapEle)。
9.根据权利要求1-8中任意一项的方法,其中,对于大温度梯度探测所述催化转化器的热稳定率并将所述存储调整率设置为等于0。
10.根据权利要求1-9中任意一项的方法,其中如果存储调整的值低于一定义的阈值,利用所述存储调整以诊断排气系统。
11.根据权利要求1-10中任意一项的方法,其为催化转化器提供中轴向具有多个单元的一维模型,其中调整信号(rNH3AdapEle)被应用于最后单元,且其中剩余调整信号逐步溢出至位于上游的下一单元。
12.根据权利要求1-11中任意一项的方法,其中,所述NOx调整信号(rNOxAdapEle)可以通过从下游某NOx浓度(NOxMeas)中减去所述下游NOx估算浓度(NOxEstim)而计算,
和/或其中尾气中的NOx释放可以通过所述NOx调整信号(rNOxAdapEle)而计算,和/或其中所述NOx转化调整率可以通过所述NOx调整信号(rNOxAdapEle)而计算
和/或其中所述NOx转化的调整系数可以通过所述NOx转化调整率而计算,和/或NOx转化的调整系数可以被提供给所述催化转化器的所述动力学模型(2)。
13.根据权利要求12的方法,其中,轴向具有多个单元的一维模型被提供给所述催化转化器,其中所述NOx的调整信号(rNOxAdapEle)被应用于第一单元,且其中所述剩余调整信号逐步溢出至位于下游的下一单元传输。
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---|---|---|---|
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---|---|
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---|---|---|---|
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---|---|
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Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN106948911A (zh) * | 2015-12-09 | 2017-07-14 | 罗伯特·博世有限公司 | 用于修正NOx浓度的模型值的方法 |
CN108625949A (zh) * | 2017-03-23 | 2018-10-09 | 通用汽车环球科技运作有限责任公司 | 降阶选择性催化还原 |
CN113279849A (zh) * | 2021-07-05 | 2021-08-20 | 凯龙高科技股份有限公司 | 一种scr系统nh3泄露识别检测方法 |
Families Citing this family (25)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US8261542B2 (en) * | 2008-09-03 | 2012-09-11 | General Electric Company | System, method, and device for locomotive exhaust gas recirculation cooling and catalyst heating |
DE102012201749B4 (de) * | 2012-02-07 | 2024-02-15 | Robert Bosch Gmbh | Verfahren zur Überwachung eines SCR-Katalysators |
FR2992023B1 (fr) * | 2012-06-19 | 2014-08-08 | Renault Sa | Systeme de traitement des gaz d'echappement et procede correspondant |
AT512514B1 (de) * | 2012-08-21 | 2013-09-15 | Avl List Gmbh | Verfahren zur modellbasierten Regelung eines zumindest einen SCR-Katalysator aufweisenden SCR-Systems |
DE102013006153A1 (de) * | 2013-04-10 | 2014-10-30 | Daimler Ag | Verfahren zum Betreiben einer Abgasreinigungsanlage eines Kraftfahrzeug-Verbrennungsmotors |
EP3006690B1 (en) * | 2013-05-30 | 2017-05-03 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Internal combustion engine with abnormality diagnosis device |
US9046025B2 (en) * | 2013-06-07 | 2015-06-02 | GM Global Technology Operations LLC | Selective catalytic reduction device monitoring system |
US9181835B2 (en) | 2013-08-13 | 2015-11-10 | Caterpillar Inc. | Supervisory model predictive selective catalytic reduction control method |
CN103472188B (zh) * | 2013-09-06 | 2016-02-24 | 广东电网公司电力科学研究院 | Scr脱硝系统催化剂在氨氧化状态下的动力学参数测量方法 |
TWI533921B (zh) | 2014-03-26 | 2016-05-21 | 財團法人車輛研究測試中心 | 氣體互感現象分析系統及其分析方法 |
US9605613B2 (en) * | 2014-05-13 | 2017-03-28 | Southwest Research Institute | Coordinated control of engine and after treatment systems |
JP6087866B2 (ja) * | 2014-05-23 | 2017-03-01 | トヨタ自動車株式会社 | 排気浄化装置の異常診断装置 |
US9453449B2 (en) | 2015-01-06 | 2016-09-27 | Robert Bosch Gmbh | Diesel exhaust system and method for controlling exhaust fluid dosing |
SE541557C2 (en) * | 2016-07-14 | 2019-10-29 | Scania Cv Ab | Method and system for diagnosing an aftertreatment system |
SE540087C2 (en) | 2016-07-14 | 2018-03-20 | Scania Cv Ab | A system and a method for diagnosing the performance of two NOx sensors in an exhaust gas processing configuration comprising two SCR units |
CA3032950A1 (en) * | 2016-08-05 | 2018-02-08 | Jetoptera, Inc. | Internal combustion engine intake power booster system |
US10018092B2 (en) | 2016-11-23 | 2018-07-10 | GM Global Technology Operations LLC | Model predictive control for multi-can selective catalytic reduction system |
US10240506B2 (en) * | 2016-12-08 | 2019-03-26 | GM Global Technology Operations LLC | Estimating nitrogen oxide values for vehicles |
CN108278145B (zh) * | 2017-01-05 | 2022-04-15 | 福特环球技术公司 | 用于排气后处理系统的方法和系统 |
JP6938970B2 (ja) * | 2017-03-07 | 2021-09-22 | いすゞ自動車株式会社 | 推定装置及び推定方法 |
US10914246B2 (en) | 2017-03-14 | 2021-02-09 | General Electric Company | Air-fuel ratio regulation for internal combustion engines |
US10690079B2 (en) * | 2017-12-12 | 2020-06-23 | GM Global Technology Operations LLC | Method for diagnosing and controlling ammonia oxidation in selective catalytic reduction devices |
AT521669B1 (de) * | 2018-08-23 | 2022-08-15 | Avl List Gmbh | Verfahren und Verbrennungskraftmaschine zur Effizienzverbesserung eines SCR-Systems |
GB2578906B (en) * | 2018-11-13 | 2023-04-12 | Cummins Inc | System and method for control of combustion parameters based on SCR catalyst conditions |
IT201800020851A1 (it) | 2018-12-21 | 2020-06-21 | Fpt Motorenforschung Ag | Metodo e dispositivo di controllo di almeno un convertitore catalitico scr di un veicolo |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN1906386A (zh) * | 2004-01-20 | 2007-01-31 | 斯堪尼亚有限公司 | 用于控制还原剂的喷射的方法和装置 |
CN101490396A (zh) * | 2006-07-20 | 2009-07-22 | 里卡多英国有限公司 | 选择性催化还原的控制 |
CN101637703A (zh) * | 2008-07-30 | 2010-02-03 | 通用汽车环球科技运作公司 | 选择催化性还原反应催化剂下游的氮氧化物预测 |
EP2181756A1 (en) * | 2008-10-30 | 2010-05-05 | Delphi Technologies Holding S.à.r.l. | Method for controlling a SCR catalyst |
CN101737132A (zh) * | 2008-11-19 | 2010-06-16 | 通用汽车环球科技运作公司 | 低氮氧化物质量流率时的氨存储控制系统和方法 |
Family Cites Families (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP1164266B1 (en) * | 2000-06-13 | 2009-10-07 | Ford Global Technologies, Inc. | Method of optimizing reductant addition to an SCR catalyst coupled to an internal combustion engine |
US7093427B2 (en) * | 2002-11-21 | 2006-08-22 | Ford Global Technologies, Llc | Exhaust gas aftertreatment systems |
DE602007005125D1 (de) * | 2007-07-31 | 2010-04-15 | Delphi Tech Inc | r katalytischen Reduktion |
US8109079B2 (en) * | 2008-04-30 | 2012-02-07 | Cummins Ip, Inc. | Apparatus, system, and method for controlling ammonia slip from an SCR catalyst |
US8256208B2 (en) * | 2008-04-30 | 2012-09-04 | Cummins Ip, Inc. | Apparatus, system, and method for reducing NOx emissions on an SCR catalyst |
DE102008041603A1 (de) * | 2008-08-27 | 2010-03-04 | Robert Bosch Gmbh | Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine mit SCR-Katalysator |
US8112986B2 (en) * | 2008-09-09 | 2012-02-14 | Ford Global Technologies, Llc | Managing reductant slip in an internal combustion engine |
DE102009012092A1 (de) * | 2009-03-06 | 2010-09-09 | Man Nutzfahrzeuge Ag | Verfahren zur Anpassung der Dosiermenge eines Reduktionsmittels zur selektiven katalytischen Reduktion |
-
2010
- 2010-10-21 DE DE102010060099A patent/DE102010060099A1/de not_active Ceased
-
2011
- 2011-10-06 US US13/267,756 patent/US8453434B2/en active Active
- 2011-10-21 CN CN201110322601.0A patent/CN102454458B/zh active Active
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN1906386A (zh) * | 2004-01-20 | 2007-01-31 | 斯堪尼亚有限公司 | 用于控制还原剂的喷射的方法和装置 |
CN101490396A (zh) * | 2006-07-20 | 2009-07-22 | 里卡多英国有限公司 | 选择性催化还原的控制 |
CN101637703A (zh) * | 2008-07-30 | 2010-02-03 | 通用汽车环球科技运作公司 | 选择催化性还原反应催化剂下游的氮氧化物预测 |
EP2181756A1 (en) * | 2008-10-30 | 2010-05-05 | Delphi Technologies Holding S.à.r.l. | Method for controlling a SCR catalyst |
CN101737132A (zh) * | 2008-11-19 | 2010-06-16 | 通用汽车环球科技运作公司 | 低氮氧化物质量流率时的氨存储控制系统和方法 |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN106948911A (zh) * | 2015-12-09 | 2017-07-14 | 罗伯特·博世有限公司 | 用于修正NOx浓度的模型值的方法 |
CN106948911B (zh) * | 2015-12-09 | 2021-01-01 | 罗伯特·博世有限公司 | 用于修正NOx浓度的模型值的方法 |
CN108625949A (zh) * | 2017-03-23 | 2018-10-09 | 通用汽车环球科技运作有限责任公司 | 降阶选择性催化还原 |
CN108625949B (zh) * | 2017-03-23 | 2020-08-28 | 通用汽车环球科技运作有限责任公司 | 降阶选择性催化还原系统 |
CN113279849A (zh) * | 2021-07-05 | 2021-08-20 | 凯龙高科技股份有限公司 | 一种scr系统nh3泄露识别检测方法 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN102454458B (zh) | 2015-10-14 |
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DE102010060099A1 (de) | 2012-04-26 |
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