CN103806993B - 排气后处理脱硫控制 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及排气后处理脱硫控制，提供了用于控制至少一个后处理装置的脱硫的内燃发动机用排气处理系统。排气处理系统包括脱硫模式触发模块、脱硫控制模块和中断模块。脱硫模式触发模块被构造成基于一个或多个触发条件设定脱硫请求。脱硫控制模块被构造成基于脱硫请求控制至少一个后处理装置的脱硫。中断模块被构造成基于中断条件中断至少一个后处理装置的脱硫。

Description

排气后处理脱硫控制
技术领域
本发明的示例性实施例涉及内燃发动机用排气处理系统，并且更特别地涉及用于控制至少一个后处理装置的脱硫的排气处理系统。
背景技术
从内燃发动机特别是柴油发动机排放的排气是一种异质混合物，其包含诸如但不限于一氧化碳(“CO”)、未燃烃(“HC”)和氮氧化物(“NOx”)的气体排放物以及构成颗粒物(“PM”)的凝相材料(液体和固体)。通常设置在催化剂载体或基底上的催化剂组合物在发动机排气系统中作为后处理系统的一部分提供，以将这些排放成分中的一些或全部转化成非管制的排气组分。
一种用于减少CO和HC排放的排气处理技术是氧化催化剂(“OC”)装置。OC装置包括流过式基底和施加到基底的催化剂化合物。一种用于减少NOx排放的排气处理技术是可定位在OC装置下游的选择性催化还原(“SCR”)装置。SCR装置包括流过式基底，并具有施加到基底的SCR催化剂化合物。
在发动机的操作期间，后处理系统的部件暴露于来自燃料以及由发动机消耗的发动机油的硫。随时间推移，由于硫积聚，这影响了SCR催化剂以及氧化催化剂的性能。硫在相对高的温度(例如，通常约500ºC或以上)下从OC装置和SCR装置的催化剂释放。因此，希望控制各种排气后处理装置的脱硫以保持后处理系统的性能。
发明内容
在一个示例性实施例中，提供了用于控制至少一个后处理装置的脱硫的内燃发动机用排气处理系统。排气处理系统包括脱硫模式触发模块、脱硫控制模块和中断模块。脱硫模式触发模块被构造成基于一个或多个触发条件设定脱硫请求。脱硫控制模块被构造成基于脱硫请求控制至少一个后处理装置的脱硫。中断模块被构造成基于中断条件中断至少一个后处理装置的脱硫。
在另一个示例性实施例中，提供了一种用于控制内燃发动机的排气处理系统中的至少一个后处理装置的脱硫的方法。基于一个或多个触发条件引发脱硫请求。基于脱硫请求控制至少一个后处理装置的脱硫。至少一个后处理装置的脱硫可基于中断条件而中断。
本发明提供下列技术方案。
技术方案1. 一种用于控制至少一个后处理装置的脱硫的内燃发动机用排气处理系统，包括：
脱硫模式触发模块，其被构造成基于一个或多个触发条件设定脱硫请求；
脱硫控制模块，其被构造成基于所述脱硫请求控制所述至少一个后处理装置的脱硫；以及
中断模块，其被构造成基于中断条件中断所述至少一个后处理装置的所述脱硫。
技术方案2. 根据技术方案1所述的排气处理系统，还包括：
储存硫模型，其被构造成将在所述至少一个后处理装置中储存的硫的总量确定为组合硫吸附和解吸值，其中所述一个或多个触发条件还包括确定所述储存的硫的总量超出硫上阈值。
技术方案3. 根据技术方案2所述的排气处理系统，其中所述脱硫控制模块还被构造成控制所述至少一个后处理装置的脱硫直到下列情况中的一个或多个为止：所述中断模块中断所述脱硫；所述储存的硫的总量小于硫下阈值；以及经过脱硫持续时间。
技术方案4. 根据技术方案1所述的排气处理系统，其中所述一个或多个触发条件还包括下列情况中的一个或多个：发动机操作时间超出发动机操作时间阈值；消耗的燃料的量超出燃料消耗量阈值；行驶的距离超出行驶距离阈值；以及颗粒过滤装置再生的次数超出再生阈值。
技术方案5. 根据技术方案1所述的排气处理系统，其中所述至少一个后处理装置包括选择性催化还原装置，并且所述一个或多个触发条件还包括检测到未决的选择性催化还原性能故障。
技术方案6. 根据技术方案1所述的排气处理系统，其中所述脱硫控制模块与所述排气处理系统中的颗粒过滤装置的再生同时或在所述再生之后立即引发所述脱硫。
技术方案7. 根据技术方案6所述的排气处理系统，其中所述脱硫控制模块在所述脱硫请求之后基于所述颗粒过滤装置的后续再生排定所述脱硫的发生。
技术方案8. 根据技术方案6所述的排气处理系统，其中所述一个或多个触发条件包括经过的再生时间超出再生时间阈值和所述颗粒过滤装置的烟灰负荷超出烟灰负荷阈值中的一个或多个，其中所述脱硫与所述颗粒过滤装置的所述再生同时进行。
技术方案9. 根据技术方案6所述的排气处理系统，其中基于所述中断条件，所述脱硫停止并且在下列一者或多者之前被阻止重新开始：所述颗粒过滤装置的下一次再生和下一个脱硫请求。
技术方案10. 根据技术方案1所述的排气处理系统，其中所述至少一个后处理装置为下列中的至少一者：氧化催化装置(“OC”)和选择性催化还原装置(“SCR”)，并且所述脱硫使用缸内后喷射来进行。
技术方案11. 一种用于控制内燃发动机的排气处理系统中的至少一个后处理装置的脱硫的方法，所述方法包括：
基于一个或多个触发条件引发脱硫请求；
基于所述脱硫请求控制所述至少一个后处理装置的脱硫；以及
基于中断条件中断所述至少一个后处理装置的所述脱硫。
技术方案12. 根据技术方案11所述的方法，还包括：
将在所述至少一个后处理装置中储存的硫的总量确定为组合硫吸附和解吸值，其中所述一个或多个触发条件还包括确定所述储存的硫的总量超出硫上阈值。
技术方案13. 根据技术方案12所述的方法，还包括：
控制所述至少一个后处理装置的脱硫直到下列情况中的一个或多个为止：所述脱硫被中断；所述储存的硫的总量小于硫下阈值；以及经过脱硫持续时间。
技术方案14. 根据技术方案11所述的方法，其中所述一个或多个触发条件还包括下列情况中的一个或多个：发动机操作时间超出发动机操作时间阈值；消耗的燃料的量超出燃料消耗量阈值；行驶的距离超出行驶距离阈值；以及颗粒过滤装置再生的次数超出再生阈值。
技术方案15. 根据技术方案11所述的方法，其中所述至少一个后处理装置包括选择性催化还原装置，并且所述一个或多个触发条件还包括检测到未决的选择性催化还原性能故障。
技术方案16. 根据技术方案11所述的方法，还包括：
与所述排气处理系统中的颗粒过滤装置的再生同时或在所述再生之后立即引发所述脱硫。
技术方案17. 根据技术方案16所述的方法，还包括：
基于在所述脱硫请求之后所述颗粒过滤装置的后续再生排定述脱硫的发生。
技术方案18. 根据技术方案16所述的方法，其中所述一个或多个触发条件包括经过的再生时间超出再生时间阈值和所述颗粒过滤装置的烟灰负荷超出烟灰负荷阈值中的一个或多个，其中所述脱硫与所述颗粒过滤装置的所述再生同时进行。
技术方案19. 根据技术方案16所述的方法，其中基于所述中断条件，所述脱硫停止并且在下列一者或多者之前被阻止重新开始：所述颗粒过滤装置的下一次再生和下一个脱硫请求。
技术方案20. 根据技术方案11所述的方法，其中所述至少一个后处理装置为下列中的至少一者：氧化催化装置(“OC”)和选择性催化还原装置(“SCR”)，并且所述脱硫使用缸内后喷射来进行。
当结合附图时，根据本发明的以下详细描述，本发明的上述特征和优点及其它特征和优点将变得更加显而易见。
附图说明
其它特征、优点和细节仅以举例方式出现在实施例的以下详细描述、参考附图的详细描述中，在附图中：
图1是根据示例性实施例的排气处理系统的示意图；
图2是根据示例性实施例的图1所示控制模块的数据流图；以及
图3是示出可在根据示例性实施例的示例性排气处理系统中执行的排气后处理脱硫控制方法的流程图。
具体实施方式
以下描述本质上仅仅是示例性的，而并非意图限制本公开、其应用或用途。应当理解，在整个附图中，对应的附图标记指示相同或对应的部分和特征。如本文所用，术语“模块”是指专用集成电路(ASIC)、电子电路、处理器(共享、专用或组)和执行一个或多个软件或固件程序的存储器、组合逻辑电路、和/或提供所描述的功能的其它合适的部件。当在软件中实施时，模块可嵌入作为可由处理电路和存储指令读取的非易失性机器可读存储介质的存储器中以便由处理电路为进行方法而执行。
现在参看图1，示例性实施例涉及用于内燃(IC)发动机12的排气处理系统10。发动机12被构造成从进气通道22接收进气20。进气通道22包括用于确定发动机12的进气质量的进气质量流量传感器24。在一个实施例中，进气质量流量传感器24可以是叶片式流量计或热线式进气质量流量传感器；然而，应当理解，也可使用其它类型的传感器。可包括若干区段的排气导管14将排气15从发动机12输送至排气处理系统10的各种后处理装置。
本文所述排气处理系统10可在各种发动机系统中实施，这些发动机系统可包括但不限于柴油发动机系统、汽油发动机系统和均质充量压缩点火发动机系统。在图示的示例性实施例中，排气处理系统10的后处理装置包括第一氧化催化(“OC”)装置30、选择性催化还原(“SCR”)装置32、第二OC装置34和颗粒过滤(“PF”)装置36。如可理解的，本公开的排气处理系统可包括图1所示后处理装置、和/或其它后处理装置(例如，贫NOx捕获器)中的一个或多个的各种组合，并且不限于本示例。
第一OC装置30和第二OC装置34均可包括例如流过式金属或陶瓷整体基底，该基底被封装在具有与排气导管14流体连通的入口和出口的不锈钢外壳或罐中。基底可包括设置在其上的氧化催化剂化合物。氧化催化剂化合物可施加为载体涂料并可包含诸如铂(“Pt”)、钯(“Pd”)、铑(“Rh”)的铂族金属或其它合适的氧化催化剂、或它们的组合。OC装置30和34可用于处理未燃的气体和非挥发性HC和CO，它们被氧化以形成二氧化碳和水。
SCR装置32可设置在第一OC装置30的下游和第二OC装置34的上游。以类似于OC装置30和34的方式，SCR装置32可包括例如流过式陶瓷或金属整体基底，该基底可被封装在具有与排气导管14流体连通的入口和出口的不锈钢外壳或罐中。基底可包括施加到其的SCR催化剂组合物。SCR催化剂组合物可包含沸石和一种或多种基本金属组分，例如铁(“Fe”)、钴(“Co”)、铜(“Cu”)或钒(“V”)，这些组分可有效工作以在存在诸如氨的还原剂的情况下转化排气15中的NOx成分。
PF装置36可设置在SCR装置32和第二OC装置34的下游。PF装置36操作用于过滤碳和其它颗粒物的排气15。在各种实施例中，PF装置36可使用陶瓷壁流整体过滤器40构造，陶瓷壁流整体过滤器40可封装在由例如不锈钢构成的外壳或罐中，并且具有与排气导管14流体连通的入口和出口。陶瓷壁流整体过滤器40可具有由纵向延伸的壁限定的多个纵向延伸的通道。通道包括具有打开的入口端和关闭的出口端的入口通道的子集和具有关闭的入口端和打开的出口端的出口通道的子集。通过入口通道的入口端进入过滤器40的排气15被迫迁移通过相邻的纵向延伸的壁到出口通道。排气15正是通过这种壁流机构来过滤碳和其它颗粒。过滤的颗粒沉积在入口通道的纵向延伸壁上，并且随时间推移将具有增加发动机12所经受的排气背压的影响。应当理解，陶瓷壁流整体过滤器本质上仅仅是示例性的，并且PF装置36可包括其它过滤装置，例如，卷绕或填充纤维过滤器、开孔泡沫、烧结金属纤维等。由整体过滤器40中的颗粒物积聚造成的排气背压增加通常需要定期清洁或再生PF装置36。再生涉及积聚的碳和其它颗粒在通常为高温的环境(>600°C)中的氧化和燃烧。
控制模块50可操作地连接到发动机12和排气处理系统10并通过多个传感器监测它们。图1示出与下列部件通信的控制模块50：发动机12、进气质量流量传感器24、用于确定第一OC装置30的温度分布的第一温度传感器62和第二温度传感器64、用于确定SCR装置32的温度分布的第三温度传感器66和第四温度传感器68、用于确定第二OC装置34的温度分布的第五温度传感器69和第六温度传感器70、以及用于确定PF装置36的温度分布的第七温度传感器72和第八温度传感器74。
控制模块50确定自前一或上一脱硫循环起储存在至少一个后处理装置(例如，第一OC装置30、SCR装置32和第二OC装置34)上的硫的量。脱硫循环可由控制模块50基于如本文进一步描述的各种触发条件而引发。在脱硫循环期间，第一OC装置30、SCR装置32和第二OC装置34经受高温(通常高于约500°C)以释放储存在催化剂上的硫。在如图所示的示例性实施例中，控制模块50包括用于确定储存在第一OC装置30、SCR装置32和第二OC装置34上的硫的量并且监测用于脱硫的多个触发条件的控制逻辑。应当理解，也可根据排气处理系统10的配置使用后处理装置(例如，OC装置和/或SCR装置)的各种组合和布置。
在一个实施例中，控制模块50被构造成在为后处理装置脱硫作出控制决策时考虑PF装置36的再生的高温影响。例如，后喷射控制的后处理装置脱硫的温度设定点和持续时间可校正PF装置再生对脱硫的影响，特别是当后处理装置(例如，OC装置和SCR装置)位于PF装置36附近使得后处理装置通常经受在PF装置36的再生期间产生的高温时。这是因为储存在所有后处理装置(例如，OC装置和SCR装置)中的硫的至少一部分会在PF装置36的再生期间被释放。结果，可能不需要确定储存在后处理装置上的硫的量。
在一个实施例中，控制模块50包括用于计算位于排气导管14内的排气质量流量的控制逻辑。排气质量流量基于由进气质量流量传感器24测量的发动机12的进气质量和发动机12的燃料质量流量。具体而言，排气质量流量通过将发动机12的进气质量和发动机12的燃料质量流量相加来计算。燃料质量流量通过将在给定时间段(例如，自上一脱硫循环起)内喷入发动机12内的燃料的总量求和来测量。燃料质量流量与空气质量流量相加来计算发动机12的排气质量流量。
图2是示出可嵌入控制模块50内的各种元件的数据流图的图示。根据本公开的图1的排气处理系统10的各种实施例可包括嵌入控制模块50内的任何数量的子模块。如可以理解的，图2所示子模块也可结合或进一步分割。控制模块50的输入可从排气处理系统10感测、从其它控制模块(未示出)接收或由其它子模块或模块确定。在如图2所示的实施例中，控制模块50包括存储器102、再生控制模块104、脱硫模式触发模块106、储存硫模型108、脱硫控制模块110、中断模块112和燃料喷射控制模块114。
在一个实施例中，控制模块50的存储器102存储许多可配置的极限、映射以及变量，用来控制诸如图1的第一OC装置30、SCR装置32和第二OC装置34的后处理装置的脱硫以及图1的PF装置36的再生。模块104-114中的每一个与存储器102交互以根据需要检索和更新存储的值。例如，存储器102可将值提供给再生控制模块104，以用于支持基于车辆操作条件120和排放条件122对烟灰负荷116和用于确定再生模式118的阈值的确定。存储器102也可存储由再生控制模块104引发的多个PF装置再生。
再生控制模块104可应用本领域已知的算法来确定何时设定再生模式118。例如，再生模式118可在烟灰负荷116超出存储器102中限定的阈值时设定。图1的PF装置36的再生可基于或根据车辆操作条件120和排放条件122被限制。车辆操作条件120和排放条件122可由传感器或其它模块提供。例如，第七温度传感器72和第八温度传感器74(图1中示出)发送电信号到控制模块50以指示PF装置36的温度分布。诸如发动机速度、排气温度、自上一次再生起经过的时间、自上一次再生起行驶的距离、以及模拟的烟灰水平的因素也可用来确定应何时设定再生模式118。
脱硫模式触发模块106被构造成基于一个或多个触发条件设定脱硫请求124。触发条件可相对于多个参数和阈值而限定。脱硫模式触发模块106可接收烟灰负荷116、再生模式118、发动机操作时间126、行驶的距离128、未决的SCR性能故障130、经过的再生时间132、消耗的燃料的量134和储存的硫的总量136。发动机操作时间126、行驶的距离128和消耗的燃料的量134可通过监测图1的发动机12而确定。未决的SCR性能故障130可接收自作为排气处理系统10的总体诊断的一部分的单独的SCR诊断(未描绘)。经过的再生时间132可通过再生模式118的定时转变来确定或者可作为值从存储器102或再生控制模块104接收。储存的硫的总量136从储存硫模型108接收。脱硫模式触发模块106还从存储器102检索值以确定触发条件，例如：硫上阈值、发动机操作时间阈值、燃料消耗量阈值、行驶距离阈值、再生时间阈值、烟灰负荷阈值和PF装置再生的次数。
储存硫模型108基于消耗的燃料的量134、消耗的油的量138、排气温度值140、吸附质量值142、排气质量流量144和来自存储器102的参数确定储存的硫的总量136。来自存储器102的参数可包括来自燃料值的硫暴露量、来自油值的硫暴露量和捕获率值。来自燃料值的硫暴露量是基于通常可见于图1的发动机12的燃料中的硫的量的标称值的可标定的标量值。来自油值的硫暴露量也是基于通常可见于图1的发动机12的油中的硫的量的标称值的可标定的标量值。来自燃料值的硫暴露量和来自油值的硫暴露量可取决于具体法规，并且以诸如毫克/升的质量浓度单位来表达。
捕获率值是表示实际上传输到排气导管14(图1中示出)并储存在后处理装置上的硫的量的值。也就是说，排气后处理系统10暴露于在发动机12在操作期间已消耗的燃料和油中存在的硫的一部分，其为捕获率值。在一个实施例中，捕获率值可通过测试第一OC装置30、SCR装置32和第二OC装置34的催化剂载体涂料(例如，进入和离开第一OC装置30和SCR装置32的排气的化学分析)来确定。
储存硫模型108被构造成将至少一个后处理装置中的硫的总量确定为组合硫吸附和解吸值。如在2012年3月19日提交的Funk等人的名称为“SYSTEM FOR DETERMINING SULFUR STORAGE OF AFTERTREATMENT DEVICES”(用于确定后处理装置的硫储存量的系统)的代理人案卷号P016812-PTUS-RRM的美国专利申请No. 13/423,617中所描述，硫的总量136可确定为第一OC装置30、SCR装置32和第二OC装置34(图1中示出)在硫吸附循环期间的硫吸附速率和在暴露于高温(通常高于约500ºC)时的硫解吸速率，该申请全文以引用方式并入本文中。在发动机12操作期间，当后处理装置在脱硫循环期间不释放硫时的任何时候均发生硫吸附。
消耗的燃料的量134和消耗的油的量138可通过监测发动机12自上一脱硫循环起的操作而确定。也就是说，消耗的燃料的量134表示自上一脱硫循环起由发动机12消耗的燃料的累积和。同样，消耗的油的量138表示自上一脱硫循环起由发动机12消耗的油的累积和。消耗的燃料的量134和消耗的油的量138两者在每个脱硫循环之后均被重置。
排气温度值140可包括诸如第一OC装置30、SCR装置32和第二OC装置34的后处理装置的温度分布。具体而言，在一个实施例中，第一温度传感器62和第二温度传感器64(图1中示出)将指示OC装置30的温度分布的电信号发送至控制模块50，第三温度传感器66和第四温度传感器68(图1中示出)将指示SCR装置32的温度分布的电信号发送至控制模块50，并且第五温度传感器69和第六温度传感器70(图1中示出)将指示第二OC装置34的温度分布的电信号发送至控制模块50。备选地，在另一个实施例中，控制模块50可包括用于基于发动机12(图1中示出)的操作参数确定第一OC装置30、SCR装置32和第二OC装置34的温度分布的控制逻辑。
吸附质量值142是由控制模块50计算的值，并且表示已吸附在第一OC装置30、SCR装置32和第二OC装置34(图1中示出)上的硫的量。吸附质量值142是吸附的硫的量的时间积分值(例如，在时间=0秒处，通常不存在吸附的硫，但10g/s的硫进入催化剂中，在时间=1秒处，存在此时被催化剂吸附的10g的硫)。来自燃料值的硫暴露量、来自油值的硫暴露量、捕获率值、消耗的燃料的量值134、消耗的油的量138、排气温度值140和吸附质量值142用来计算硫吸附率。
排气质量流量144基于发动机12的进气质量(由图1所示进气质量流量传感器24测量)和发动机12的燃料质量流量。备选地，储存硫模型108的输入144可以是排气空间速度，该值以时间的倒数为单位测量(例如，通常1/小时)。排气空间速度是排气15的体积流量除以催化剂体积的商。
脱硫控制模块110被构造成基于从脱硫模式触发模块106接收的脱硫请求124来控制图1的至少一个后处理装置的脱硫。脱硫控制模块110将脱硫模式146输出到燃料喷射控制模块114以用于控制脱硫。脱硫控制模块110接收来自再生控制模块104的再生模式118、来自储存硫模型108的硫的总量136和来自存储器102的参数。脱硫控制模块110也可接收来自中断模块112的中断。利用再生模式118，脱硫控制模块110可与图1的排气处理系统10中的PF装置36的再生同时或在其之后立即引发脱硫。
脱硫模式146可设定为直到中断模块112中断脱硫、硫的总量136小于从存储器102读取的硫下阈值或脱硫持续时间结束。基于中断条件148，脱硫停止并且被阻止重新开始，直到接收到PF装置36的下一次再生或下一个脱硫请求124为止。中断条件148可以是基于温度的，并可相对于存储在存储器102中的一个或多个温度阈值使用温度传感器62-74中的一个或多个。例如，感测到的高于约800°C的温度可导致中断。也可由中断模块112监测其它温度值，例如图1的发动机12的冷却剂温度。由中断模块112产生的中断也可发送至再生控制模块104和脱硫控制模块110中的一者或两者。
燃料喷射控制模块114输出燃料喷射控制信号150以控制图1的发动机12中的缸内后喷射。缸内后喷射产生排气温度以从一个或多个后处理装置去除储存的硫和/或用于图1的PF装置36的再生。燃料喷射控制模块114可访问存储器102中的值以基于再生模式118和脱硫模式146设定燃料喷射控制信号150。存储器102可包括单独的脱硫温度设定点图和对缸内后喷射量的修正图以用于PF装置36再生。脱硫模式146可将现有燃烧控制软件用于缸内后喷射DPF再生。相对于用于再生模式118的现有燃烧控制软件，结合单独的温度设定点和修正图使用现有的燃烧控制软件减少了实施脱硫模式146所需的存储器102的量。
转到图3，并且继续参照图1和2，流程图示出了根据本公开的可由图1的控制模块50执行的用于控制内燃发动机的排气处理系统中的至少一个后处理装置的脱硫的方法。后处理装置可包括第一OC装置30、SCR装置32和第二OC装置34中的一个或多个，如图1所示。如根据本公开可理解的，方法内的操作的次序不限于如图3所示的顺序执行，而是可以在适当时且根据本公开以一种或多种变化的次序执行。
在各种实施例中，该方法可以被排定以基于预定事件运行和/或在发动机12的操作期间连续运行。
在一个示例中，该方法可始于框200。在框210处，脱硫模式触发模块106检查触发条件以确定是否设定脱硫请求124。脱硫模式触发模块106基于确定是否存在下列情况中的一种或多种而设定脱硫请求124：发动机操作时间126超出发动机操作时间阈值；行驶的距离128超出行驶距离阈值；检测到未决的SCR性能故障130；消耗的燃料的量134超出燃料消耗量阈值；硫的总量136超出硫上阈值；或PF装置36再生的次数超出再生阈值。如果设定再生模式118，则可基于经过的再生时间132超出再生时间阈值和PF装置36的烟灰负荷116超出烟灰负荷阈值中的一个或多个将脱硫请求124设定为触发条件。如果未检测到触发条件，则该方法在框220处结束；否则，该方法继续到框230。
在框230处，脱硫控制模块110基于脱硫请求124控制至少一个后处理装置的脱硫。脱硫控制模块110设定脱硫模式146并可与由再生模式118检测到的PF装置36的再生同时或在其后立即引发脱硫。脱硫控制模块110可在脱硫请求124之后基于PF装置36后续再生排定脱硫的发生。脱硫模式146被燃料喷射控制模块114用来选择来自存储器102的相关联的脱硫温度设定点图和修正图以用于缸内后喷射量和设定燃料喷射控制信号150。
在框240处，脱硫控制模块110检查硫的总量136是否小于硫下阈值以及是否经过脱硫持续时间。如果硫的总量136小于硫下阈值或者已经过脱硫持续时间，则该方法在框220处结束；否则，该方法继续到框250。
在框250处，脱硫控制模块110基于中断条件148确定是否已从中断模块112收到中断。如果未检测到中断，则该方法继续到框230；否则，中断被处理并且该方法在框220处结束。基于中断条件148，脱硫停止并且被阻止重新开始，直到下列中的一个或多个为止：PF装置36的下一次再生和下一个脱硫请求124。
虽然已经结合示例性实施例描述了本发明，但本领域的技术人员应当理解，在不脱离本发明的范围的情况下，可进行各种改变，并且可以用等同物替代本发明的要素。此外，在不脱离本发明实质范围的情况下，基于本发明的教导可进行许多修改以适应特定的情况或材料。因此，并非意图将本发明局限于本发明所公开的具体实施例，相反，本发明将包括属于本申请范围内的所有实施例。

Claims (18)

1.一种用于控制至少一个后处理装置的脱硫的内燃发动机用排气处理系统，包括：
脱硫模式触发模块，其被构造成基于一个或多个触发条件设定脱硫请求，其中所述一个或多个触发条件还包括下列情况中的一个或多个：发动机操作时间超出发动机操作时间阈值；消耗的燃料的量超出燃料消耗量阈值；行驶的距离超出行驶距离阈值；以及颗粒过滤装置再生的次数超出再生阈值；
脱硫控制模块，其被构造成基于所述脱硫请求控制所述至少一个后处理装置的脱硫；以及
中断模块，其被构造成基于中断条件中断所述至少一个后处理装置的所述脱硫。
2.根据权利要求1所述的排气处理系统，还包括：
储存硫模型，其被构造成将在所述至少一个后处理装置中储存的硫的总量确定为组合硫吸附和解吸值，其中所述一个或多个触发条件还包括确定所述储存的硫的总量超出硫上阈值。
3.根据权利要求2所述的排气处理系统，其中所述脱硫控制模块还被构造成控制所述至少一个后处理装置的脱硫直到下列情况中的一个或多个为止：所述中断模块中断所述脱硫；所述储存的硫的总量小于硫下阈值；以及经过脱硫持续时间。
4.根据权利要求1所述的排气处理系统，其中所述至少一个后处理装置包括选择性催化还原装置，并且所述一个或多个触发条件还包括检测到未决的选择性催化还原性能故障。
5.根据权利要求1所述的排气处理系统，其中所述脱硫控制模块与所述排气处理系统中的颗粒过滤装置的再生同时或在所述再生之后立即引发所述脱硫。
6.根据权利要求5所述的排气处理系统，其中所述脱硫控制模块在所述脱硫请求之后基于所述颗粒过滤装置的后续再生排定所述脱硫的发生。
7.根据权利要求5所述的排气处理系统，其中所述一个或多个触发条件包括经过的再生时间超出再生时间阈值和所述颗粒过滤装置的烟灰负荷超出烟灰负荷阈值中的一个或多个，其中所述脱硫与所述颗粒过滤装置的所述再生同时进行。
8.根据权利要求5所述的排气处理系统，其中基于所述中断条件，所述脱硫停止并且在下列一者或多者之前被阻止重新开始：所述颗粒过滤装置的下一次再生和下一个脱硫请求。
9.根据权利要求1所述的排气处理系统，其中所述至少一个后处理装置为下列中的至少一者：氧化催化装置和选择性催化还原装置，并且所述脱硫使用缸内后喷射来进行。
10.一种用于控制内燃发动机的排气处理系统中的至少一个后处理装置的脱硫的方法，所述方法包括：
基于一个或多个触发条件引发脱硫请求，其中所述一个或多个触发条件还包括下列情况中的一个或多个：发动机操作时间超出发动机操作时间阈值；消耗的燃料的量超出燃料消耗量阈值；行驶的距离超出行驶距离阈值；以及颗粒过滤装置再生的次数超出再生阈值；
基于所述脱硫请求控制所述至少一个后处理装置的脱硫；以及
基于中断条件中断所述至少一个后处理装置的所述脱硫。
11.根据权利要求10所述的方法，还包括：
将在所述至少一个后处理装置中储存的硫的总量确定为组合硫吸附和解吸值，其中所述一个或多个触发条件还包括确定所述储存的硫的总量超出硫上阈值。
12.根据权利要求11所述的方法，还包括：
控制所述至少一个后处理装置的脱硫直到下列情况中的一个或多个为止：所述脱硫被中断；所述储存的硫的总量小于硫下阈值；以及经过脱硫持续时间。
13.根据权利要求10所述的方法，其中所述至少一个后处理装置包括选择性催化还原装置，并且所述一个或多个触发条件还包括检测到未决的选择性催化还原性能故障。
14.根据权利要求10所述的方法，还包括：
与所述排气处理系统中的颗粒过滤装置的再生同时或在所述再生之后立即引发所述脱硫。
15.根据权利要求14所述的方法，还包括：
基于在所述脱硫请求之后所述颗粒过滤装置的后续再生排定述脱硫的发生。
16.根据权利要求14所述的方法，其中所述一个或多个触发条件包括经过的再生时间超出再生时间阈值和所述颗粒过滤装置的烟灰负荷超出烟灰负荷阈值中的一个或多个，其中所述脱硫与所述颗粒过滤装置的所述再生同时进行。
17.根据权利要求14所述的方法，其中基于所述中断条件，所述脱硫停止并且在下列一者或多者之前被阻止重新开始：所述颗粒过滤装置的下一次再生和下一个脱硫请求。
18.根据权利要求10所述的方法，其中所述至少一个后处理装置为下列中的至少一者：氧化催化装置和选择性催化还原装置，并且所述脱硫使用缸内后喷射来进行。
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Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE112014000573T5 (de) * 2013-02-16 2015-11-26 Cummins, Inc. System, Verfahren und Vorrichtung zur verbesserten Entschwefelung von Nachbehandlungskomponenten
US9194268B2 (en) * 2013-10-14 2015-11-24 GM Global Technology Operations LLC Exhaust gas treatment system including an enhanced SCR diagnostic unit
CN105617862A (zh) * 2016-01-19 2016-06-01 潍柴动力股份有限公司 一种scr催化剂的脱硫控制方法及装置
US10082061B1 (en) 2017-03-07 2018-09-25 GM Global Technology Operations LLC Predictive control for slip and breakthrough determination of selective catalytic reduction systems
CN115680837B (zh) * 2022-10-31 2024-01-09 苏州清研博浩汽车科技有限公司 一种scr脱硫方法、装置及电子设备

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6119450A (en) * 1998-01-24 2000-09-19 Daimlerchrysler Ag Process and system for purifying exhaust gases of an internal-combustion engine
US6854266B2 (en) * 2000-08-11 2005-02-15 Robert Bosch GmbH Method for desulfurizing a storage medium
CN101149011A (zh) * 2006-09-20 2008-03-26 通用汽车环球科技运作公司 将还原剂注入废气馈送流的设备和方法

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19813655C2 (de) * 1998-03-27 2000-04-27 Degussa Speichermaterial für Schwefeloxide, Verfahren zu dessen Herstellung und Verwendung
FR2894286B1 (fr) * 2005-12-01 2010-10-29 Peugeot Citroen Automobiles Sa Systeme de determination du niveau d'empoisonnement en soufre de moyens de depollution integres dans une ligne d'echappement d'un moteur de vehicule automobile.
DE102006035283B4 (de) * 2006-07-31 2015-07-16 Robert Bosch Gmbh Verfahren zur Bestimmung der Schwefelentladung eines NOx-Speicherkatalysators
DE502006004606D1 (de) * 2006-10-06 2009-10-01 Umicore Ag & Co Kg Stickoxidspeicherkatalysator mit abgesenkter Entschwefelungstemperatur
US7707826B2 (en) * 2006-11-07 2010-05-04 Cummins, Inc. System for controlling triggering of adsorber regeneration
US7654076B2 (en) * 2006-11-07 2010-02-02 Cummins, Inc. System for controlling absorber regeneration
EP1939420A1 (de) * 2006-12-30 2008-07-02 Umicore AG & Co. KG Verfahren zum Entschwefeln von Stickoxid-Speicherkatalysatoren in der Abgasanlage eines Magermotors
JP4175427B1 (ja) * 2007-05-16 2008-11-05 いすゞ自動車株式会社 ＮＯｘ浄化システムの制御方法及びＮＯｘ浄化システム
KR101251519B1 (ko) * 2010-12-02 2013-04-05 현대자동차주식회사 질소산화물 저감 촉매에 저장되는 황산화물의 양을 예측하는 방법 및 이를 이용한 배기 장치

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6119450A (en) * 1998-01-24 2000-09-19 Daimlerchrysler Ag Process and system for purifying exhaust gases of an internal-combustion engine
US6854266B2 (en) * 2000-08-11 2005-02-15 Robert Bosch GmbH Method for desulfurizing a storage medium
CN101149011A (zh) * 2006-09-20 2008-03-26 通用汽车环球科技运作公司 将还原剂注入废气馈送流的设备和方法

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