CN104948279A - 还原剂质量和选择性催化还原调适控制系统 - Google Patents

还原剂质量和选择性催化还原调适控制系统 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种还原剂质量和选择性催化还原调适控制系统。一种排气处理系统包括还原剂输送系统，该还原剂输送系统配置为将还原剂溶液引入到流经排气处理系统的排气。还原剂溶液的注入量基于初始控制参数。选择性催化剂还原设备配置为与还原剂溶液化学反应，以引起降低排气中的NOX的水平的NOX转化。还原剂质量传感器配置为生成指示还原剂溶液的质量的电信号。该排气处理系统还包括还原剂数量控制模块，该还原剂数量控制模块配置为基于还原剂溶液的质量生成修改初始控制参数的预控参数。

Description

还原剂质量和选择性催化还原调适控制系统
技术领域
本发明涉及排气处理系统，并且更具体地涉及一种包括还原剂质量系统和SCR调适控制系统的排气处理系统。
背景技术
从内燃（IC）发动机排放的排气是非均匀混合物，可能包含气体排放物例如一氧化碳（CO）、未燃碳氢化合物（HC）和氮的氧化物（NOX）、以及构成颗粒物质的凝相材料（液体和固体）。在发动机排气系统中设置有通常配置在催化剂载体或基体上的催化剂组合物，以将这些排气组分中的某些或全部转化成非调节排气成分。
排气处理系统通常包括一个或多个选择性催化还原（SCR）设备和还原剂输送系统。SCR设备包括在上面设置有涂层的基材，其工作来减少排气中的NOX的量。还原剂输送系统注入包括活性还原剂（举例而言，例如氨（NH3）、尿素（CO(NH2)2）等）的还原剂溶液，其与排气混合。当在恰当的条件下将恰当量的还原剂供应到SCR设备时，在存在SCR涂层的情况下，还原剂与NOX反应以减少NOX排放。还原剂溶液的质量可能影响SCR设备有效地减少NOX排放的效率。例如，可以利用过量的水稀释还原剂溶液或者利用水完全替代还原剂溶液。下降的还原剂质量因此可能降低SCR设备的有效性。
发明内容
根据至少一个示例性实施例，一种排气处理系统包括还原剂输送系统，该还原剂输送系统配置为将还原剂溶液引入到流经排气处理系统的排气。还原剂溶液的注入量基于初始控制参数。选择性催化剂还原设备配置为与还原剂溶液化学反应，以引起降低排气中的NOX的水平的NOX转化。还原剂质量传感器配置为生成指示还原剂溶液的质量的电信号。排气处理系统还包括还原剂数量控制模块，该还原剂数量控制模块配置为基于还原剂溶液的质量生成修改初始控制参数的预控参数。
根据另一个示例性实施例，一种电子控制模块配置为控制被引入到排气中的还原剂溶液的量。所述控制模块包括存储器单元和数量预控单元。存储器单元配置为存储查找表，该查找表将△NOX转化值与包括在还原剂溶液中的活性还原剂的估算百分比相互参照。数量预控单元配置为接收设定被注入到排气中的还原剂溶液的量的初始控制参数。数量预控单元进一步配置为基于△NOX转化值与查找表之间的比较，来确定包括在还原剂溶液中的活性还原剂的稀释量，并且基于活性还原剂的稀释量，生成修改初始控制参数的预控参数。
在又一个示例性实施例中，一种控制被引入到排气中的还原剂溶液的量的方法包括：根据初始控制参数将还原剂溶液引入到排气；和响应于还原剂溶液而引起降低排气中的NOX的水平的NOX转化。所述方法还包括确定还原剂溶液的质量。所述方法还包括基于还原剂溶液的质量生成修改初始控制参数的预控参数。
1．一种包括内燃机的车辆的排气处理系统，包括：
还原剂输送系统，配置为将还原剂溶液引入到流经所述排气处理系统的排气，所述还原剂溶液的注入量基于初始控制参数；
选择性催化剂还原设备，配置为与所述还原剂溶液化学反应，以引起降低所述排气中的NOX的水平的NOX转化；
还原剂质量传感器，配置为生成指示所述还原剂溶液的质量的电信号；以及
还原剂数量控制模块，配置为基于所述还原剂溶液的质量生成修改所述初始控制参数的预控参数。
2．如方案1所述的排气处理系统，其中所述还原剂数量控制模块确定包括在所述还原剂溶液中的稀释活性还原剂的百分比，并且基于所述稀释活性还原剂的百分比生成调适参数。
3．如方案2所述的排气处理系统，其中所述预控参数是所述初始控制参数与所述调适参数之和。
4．如方案3所述的排气处理系统，其中所述排气处理系统还包括合理性诊断控制模块，该合理性诊断控制模块配置为基于所述还原剂溶液的质量与所述NOX转化之间的比较，将所述还原剂质量传感器合理化。
5．如方案4所述的排气处理系统，其中所述合理性诊断控制模块基于所述NOX转化来确定所述选择性催化剂设备的NOX转化效率，并且基于所述NOX转化效率确定NOX转化差值。
6．如方案5所述的排气处理系统，其中所述NOX转化差值基于测量NOx转化和建模NOx转化。
7．如方案6所述的排气处理系统，其中所述测量NOx转化基于由设置在所述选择性催化剂设备的上游的第一传感器确定的第一NOX值、以及由设置在所述选择性催化剂设备的下游的第二传感器确定的第二NOX值。
8．如方案7所述的排气处理系统，其中所述建模NOx转化基于存储的NOX转化模型、存储在所述选择性催化剂设备上的氨（NH3）的水平、以及所述选择性催化剂设备的温度。
9．如方案8所述的排气处理系统，其中所述合理性诊断控制模块基于所述还原剂溶液的质量确定NOX差值阈值，并且所述比较还包括将所述NOX差值与所述NOX差值阈值进行比较。
10．如方案9所述的排气处理系统，其中所述合理性诊断控制模块响应于所述NOX差值小于所述NOX差值阈值，而确定所述还原剂质量传感器不令人满意。
11．如方案10所述的排气处理系统，其中所述还原剂溶液的质量基于所述还原剂溶液中的包括氨（NH3）的量的溶液比例。
12．如方案11所述的排气处理系统，其中所述溶液比例基于所述还原剂溶液中的相对于水（H20）的量的氨（NH3）的量。
13．一种电子控制模块，配置为控制被引入到由内燃机产生的排气中的还原剂溶液的量，包括：
存储器单元，配置为存储查找表，该查找表将△NOX转化值与包括在所述还原剂溶液中的活性还原剂的估算百分比相互参照；以及
数量预控单元，配置为接收设定被注入到排气中的还原剂溶液的量的初始控制参数，基于所述△NOX转化值与所述查找表之间的比较，来确定包括在所述还原剂溶液中的活性还原剂的稀释量，并且基于所述活性还原剂的稀释量，生成修改所述初始控制参数的预控参数。
14．如方案13所述的电子控制模块，其中所述质量预控单元确定包括在所述还原剂溶液中的稀释活性还原剂的百分比，并且基于所述稀释活性还原剂的百分比生成调适参数。
15．如方案14所述的电子控制模块，其中所述预控参数是所述初始控制参数与所述调适参数之和。
16．如方案15所述的电子控制模块，还包括：
存储在所述存储器单元中的传感器质量查找表，所述传感器质量查找表标引对应于还原剂溶液的质量的多个质量参数和对应于每个质量参数的NOX转化阈值；
电子NOX转化单元，配置为基于测量NOx转化参数和建模NOx转化参数来确定NOX转化差值；以及
电子合理化单元，配置为将所述还原剂溶液的质量与所述查找表的质量参数进行比较，以确定对应的NOX转化阈值，并且基于所述NOX转化差值与所确定的NOX转化阈值之间的比较，将所述还原剂质量传感器合理化。
17．如方案16所述的电子控制模块，其中所述测量NOx转化参数指示由选择性催化剂转化设备执行的NOX转化效率，并且所述建模NOx转化参数指示由所述选择性催化剂转化设备执行的期望NOX转化效率。
18．如方案17所述的电子控制模块，其中所述质量参数和所述还原剂溶液的质量基于所述还原剂溶液中的氨（NH3）的量。
19．一种控制被引入到由内燃机产生的排气中的还原剂溶液的量的方法，该方法包括：
根据初始控制参数将还原剂溶液引入到排气；
响应于所述还原剂溶液，而引起降低所述排气中的NOX的水平的NOX转化；
确定所述还原剂溶液的质量；以及
基于所述还原剂溶液的质量生成修改所述初始控制参数的预控参数。
20．如方案19所述的方法，还包括：
确定包括在所述还原剂溶液中的稀释活性还原剂的百分比；以及
基于所述稀释活性还原剂的百分比生成调适参数，其中所述预控参数是所述初始控制参数与所述调适参数之和。
从下面结合附图时对本发明进行的详细描述，容易理解本发明教导的上述特征。
附图说明
仅以示例方式，其他特征和细节出现在下面的实施例的详细描述中，详细描述参考附图，在附图中：
图1是根据示例性实施例的包括还原剂溶液质量系统的排气处理系统的示意图；
图2是根据示例性实施例的配置为生成调节由排气处理系统输送的还原剂溶液的数量的预控数量控制参数的电子控制模块；
图3是例示根据示例性实施例的基于由排气处理系统的还原剂质量传感器确定的还原剂溶液的质量来控制所注入的还原剂溶液的数量的方法的流程图；以及
图4是例示根据另一个示例性实施例的基于由排气处理系统的还原剂质量传感器确定的还原剂溶液的质量来控制所注入的还原剂溶液的数量的方法的流程图。
具体实施方式
下面的描述本质上仅为示例性的，而不旨在限制本发明、其应用或使用。应该理解在所有附图中，对应的参考标记指示相同或相应的零件和特征。
现在参考图1，示例性实施例涉及排气处理系统10，用于减少内燃（IC）发动机12的调节排气组分。本文描述的排气处理系统10可以实施在各种发动机系统中。这些发动机系统例如可以包括但不限于柴油发动机系统、汽油直喷系统以及均质充量压燃式发动机系统。
排气处理系统10通常包括一个或多个排气管道14以及一个或多个排气处理设备。可以包括多个段的排气管道14将排气16从发动机12输送到排气处理系统10的各个排气处理设备。排气处理设备包括但不限于氧化催化剂设备（“OC”）18、颗粒过滤器（“PF”）19以及选择性催化还原（“SCR”）设备20。如可以认识到的那样，本发明的排气处理系统10可以包括如图1所示的排气处理设备18、19和20中的一个或多个和/或其他排气处理设备（未示出）的各种组合，并且不限于本示例。
在图1中，如可以认识到的那样，OC 18可以是在本领域中已知的各种直通式氧化催化剂设备中的一种。在各个实施例中，OC 18可以包括直通式金属或陶瓷整体基材，其被包装在膨胀衬垫或者当受热时膨胀的其他适当的载体中，从而固定并隔离基材。基材可以被封装在具有与排气管道14流体连通的入口和出口的不锈钢壳体或罐中。基材可以包括设置在该基材上的氧化催化剂化合物。氧化催化剂化合物可以作为涂层被涂敷，并且可以包含铂族金属例如铂(Pt)、钯(Pd)、铑(Rh)、或其他适当的氧化催化剂或者其组合。OC 18可以处理未燃烧气态和非挥发性HC和CO，其被氧化来形成二氧化碳和水，以及将NO转化成NO2以提高SCR设备20转化NOX的能力。
PF 19可以设置在OC 18的下游并且从排气16中过滤碳和其他颗粒物质。根据至少一个示例性实施例，PF 19可以使用陶瓷壁流式整体排气过滤器基材构成，其被包装在膨胀衬垫或者当受热时扩张的非膨胀衬垫（未示出）中，从而固定并隔离封装在刚性耐热壳体或罐中的过滤器基材。罐的壳体具有与排气管道14流体连通的入口和出口。应该认识到，陶瓷壁流式整体排气过滤器基材本质上仅为示例性的，并且PF 19可以包括其他过滤器设备，举例而言，例如卷绕或封装纤维过滤器、开口泡沫或烧结金属纤维。
进入PF 19的排气16被迫移动通过多孔的相邻延伸壁，其从排气16捕获碳和其他颗粒物质。因而，排气16在从车辆排气管排出之前被过滤。当排气16流经排气处理系统10时，PF 19识别跨过入口和出口的压降。可以设置一个或多个压力传感器22（例如台达压力传感器）来确定跨过PF 19的压差（即△p）。并且，沉积在PF 19中的颗粒的量随着时间的推移而增加，从而增加了由发动机12识别的排气背压。可以执行再生操作，其燃烧掉聚集在过滤器基材中的碳和颗粒物质并且再生PF 19，如由本领域的技术人员所理解的那样。
SCR 设备20可以设置在PF 19的下游。SCR 设备20包括设置在上面的包含催化剂的涂层。包含催化剂的涂层可以与还原剂溶液化学反应，以将包含在排气中的NOX转化为N2和H2O，如由本领域的技术人员所理解的那样。包含催化剂的涂层可以包含沸石以及一种或多种基底金属组分例如铁("Fe")、钴("Co")、铜("Cu")或钒("V")，其在存在NH3的情况下能够高效地工作，以将排气16中的NOx组分转化成可接受的副产品（例如双原子氮（N2）和水（H2O））。下文将SCR设备20转化NOx的效率称为“NOx转化效率”。
如图1所示的排气处理系统10还包括还原剂输送系统24、控制模块26以及还原剂质量系统28。还原剂输送系统24将还原剂溶液25引入到排气16。还原剂输送系统24包括还原剂供应源30和还原剂注入器32。还原剂供应源30存储还原剂溶液25并且与还原剂注入器32流体连通。因而，还原剂注入器32可以将可选定量（m）的还原剂溶液25注入到排气管道14中，以便在SCR设备20的上游的位置将还原剂溶液25引入到排气16。还原剂溶液25可以包括活性还原剂，活性还原剂包括但不限于尿素（CO(NH2)2）和氨（NH3）。还原剂溶液25可以是固体、气体或液体的形式，或者是尿素水溶液。例如，还原剂溶液25可以包括氨（NH3）和水（H2O）的水溶液。
还原剂溶液25的溶液比例可以确定还原剂溶液25的质量，并且可以影响SCR设备20有效地减少NOx的效率（即，NOx转化效率）。溶液比例可以基于还原剂溶液25中的活性还原剂（例如尿素、NH3等）的量。例如，具有“标称质量”的还原剂溶液25当在有效工作条件下工作时可以提供第一NOx转化效率。“标称质量”可以确定为具有32.5％的尿素和67.5％的H2O的第一溶液比例的还原剂溶液。具有“下降质量”的还原剂溶液25当在有效工作条件下工作时可以提供小于第一NOx转化效率的第二NOx转化效率。“下降质量”可以确定为具有例如16.25％的尿素和83.75％的H2O的第二溶液比例的还原剂溶液25。具有“欠缺质量”的还原剂溶液25当在有效工作条件下工作时可以提供小于第一NOx转化效率和第二NOx转化效率的第三NOx转化效率。“欠缺质量”可以确定为具有例如5％的尿素和95％的H2O的第三溶液比例的还原剂溶液25。上面提及的有效工作条件可以基于存储在SCR设备20上的NH3的量、发动机运转时间和/或SCR设备20的温度。
控制模块26可以基于由一个或多个传感器提供的数据和/或存储在存储器中的建模数据控制发动机12、再生过程、还原剂输送系统24以及还原剂质量系统28。例如，控制模块26根据还原剂存储模型基于25控制还原剂注入器32的操作。还原剂存储模型可以确定一个或多个控制参数（λ），其指示待注入的还原剂溶液25的量的百分比。例如，设定为1.0的初始控制参数（λ1）可以指示在注入事件期间百分之百（100％）的设定量（m）的还原剂溶液25将被注入到排气16中。
在各个实施例中，控制模块26可以基于一个或多个温度传感器确定排气处理系统10的各个参数（P1、P2、P3、PN）。除了△p以外，控制模块26可以确定排气16的温度（TGAS）、PF 19的温度（TPF）、PF 19上加载的烟灰量、SCR设备20的温度（TSCR）以及SCR设备20上加载的NH3的量。一个或多个传感器可以向控制模块26输出指示相应参数的信号。例如，第一温度传感器38可以设置为与排气16流体连通以生成指示TGAS的信号，并且第二温度传感器39可以联接到SCR设备20以确定TSCR。
控制模块26还确定NOx转化效率。可以测量NOx转化效率来确定测量NOx转化效率和/或可以利用存储在控制模块26的存储器中的模型来预测。测量NOx转化效率例如可以基于由第一NOx传感器即上游NOx传感器40确定的NOx水平与由第二NOx传感器即下游NOx传感器42确定的NOx水平之间的差值。
建模NOx转化效率可以基于一个或多个输入参数预测或确定期望NOx转化效率。输入参数可以包括一个或多个上面描述的参数（P1、P2、P3、PN）。控制模块26可以然后使用NOx转化模型来根据一个或多个参数输入值预测期望NOx转化效率。
还原剂质量系统28包括还原剂质量传感器34和电子还原剂数量控制模块36。还原剂质量传感器34与存储在还原剂供应源30中的还原剂溶液25电气通信。因而，还原剂质量传感器34确定还原剂溶液25的溶液比例，并且向还原剂数量控制模块36输出指示溶液比例的信号。基于溶液比例，还原剂质量传感器34可以如上面详细描述的那样确定还原剂溶液25的质量。例如，还原剂质量传感器34可以确定还原剂溶液25具有第一溶液比例（例如，32.5％的尿素和67.5％的H2O）。基于第一溶液比例，还原剂质量传感器34可以确定还原剂溶液25具有“标称质量”。然而，如果还原剂质量传感器34确定还原剂溶液25具有第二溶液比例（例如，16.25％的尿素和83.75％的H2O），那么还原剂质量传感器34可以确定还原剂溶液25具有“下降质量”。还原剂质量传感器34还可以确定存储在还原剂供应源30中的还原剂溶液25的量的变化。然而可以认识到，可以使用单独的传感器来检测存储在还原剂供应源30中的还原剂溶液25的量。
还原剂数量控制模块36可以将还原剂质量传感器34的操作和输出合理化。根据至少一个示例性实施例，还原剂数量控制模块36可以与控制模块26电气通信，以基于测量NOx转化值和建模NOx转化值来确定NOx转化差值（△NOX）。△NOX值可以计算为测量的（即实际的）NOx转化效率值和建模的（即预测的）NOx转化效率之间的差值。
还原剂数量控制模块36还可以在存储器中存储查找表（LUT），其将多个质量参数与期望△NOX值和期望△NOX阈值相互参照。期望△NOX值是指示在注入了具有特定溶液比例的还原剂溶液25之后的期望△NOX的值。多个质量参数例如可以包括还原剂溶液比例值。还原剂数量控制模块36可以基于感测的还原剂溶液比例与△NOX值之间的比较，将还原剂质量传感器34输出合理化。可以使用还原剂质量传感器输出的合理化来将还原剂质量传感器34的操作合理化。更具体来说，还原剂数量控制模块36可以接收由还原剂质量传感器34感测的还原剂溶液比例，并且可以确定相应的期望△NOX值。还原剂质量传感器34可以基于从控制模块26接收的测量的和建模的△NOX值计算△NOX值，并且然后可以将实际△NOX值与由LUT指示的期望△NOX值进行比较。例如，如果△NOX值小于由LUT指示的相应的△NOX阈值，那么还原剂数量控制模块36可以确定还原剂质量传感器34输出是不令人满意的。在这点上，还原剂数量控制模块36可以确定还原剂质量传感器34不正确地检测还原剂溶液25的溶液比例（即，还原剂溶液25的质量）。
根据另一个实施例，例如如果△NOX值等于或大于由LUT指示的相应的△NOX阈值，那么还原剂数量控制模块36可以确定还原剂质量传感器34是令人满意的或足够的。还原剂数量控制模块36然后可以动态地生成预控参数（λ2），其调节控制参数（λ1），以响应于还原剂溶液25的质量的变化而主动地调适SCR设备20的性能从而提高NOx转化。在这点上，如果还原剂溶液25的质量下降，那么可以注入增加量的还原剂溶液25。然而，如果还原剂溶液25的质量上升，那么可以注入减少量的还原剂溶液25。
现在转到图2，示出了根据至少一个示例性实施例的电子还原剂数量控制模块36。还原剂数量控制模块36包括存储器单元100、电子NOx转化单元102、电子合理化单元104以及电子数量预控单元106。存储器单元100可以存储一个或多个参数值、阈值和/或一个或多个查找表（LUT）。例如，存储器单元100可以存储将多个还原剂溶液比例值与相应的期望△NOX阈值相互参照的第一LUT（即，传感器质量LUT）200、以及将△NOX值（在下面更详细地讨论）与包括在还原剂溶液25中的活性还原剂（例如尿素、NH3等）的估算百分比相互参照的第二LUT（即，还原剂质量LUT）201。
存储器单元100还可以存储初始质量（Q）值202和初始控制参数（λ1）204。初始质量（Q）值202指示在发动机12之前被关闭时的还原剂溶液25的初始质量。初始控制参数（λ1）204指示在发动机12之前被关闭时的待被引入到排气16的还原剂的量。初始控制参数（λ1）204可以例如初始地设定为1.0，指示在即将到来的注入事件期间，控制模块26之前被设定为注入100％的还原剂溶液25。初始质量（Q）值202和初始控制参数（λ1）204值可以响应于切断事件例如当关闭发动机12时，而存储在存储器中。根据另一个实施例，初始质量（Q）值202和初始控制参数（λ1）204值每个可以响应于接通事件和/或立即响应于启动发动机，而被从控制模块26和/或还原剂质量传感器34发送。
电子NOx转化单元102可以基于测量NOx转化参数208和建模NOx转化参数210计算△NOX值206。测量NOx转化参数208指示由SCR设备20执行的NOx转化，并且建模NOx转化参数210指示由SCR设备20执行的期望NOx转化。测量NOx转化参数208和建模NOx转化参数210的每个可以从控制模块26接收。因而，△NOX值可以指示期望NOx转化和测量NOx转化之间的误差值。
电子合理化单元104可以从还原剂质量传感器34接收指示还原剂溶液25的测量质量的感测质量信号212。测量质量例如可以基于还原剂溶液25的感测溶液比例。电子合理化单元104可以将感测质量信号212与LUT 200的存储溶液比例进行比较，以确定对应的△NOX阈值。电子合理化单元104然后可以将△NOX值206与所确定的△NOX阈值进行比较，以将还原剂质量传感器34输出合理化。例如，如果△NOX值206小于△NOX阈值，那么电子合理化单元104可以确定还原剂质量传感器34输出是不令人满意的。然而，如果△NOX值206等于或超过△NOX阈值，那么电子合理化单元104可以确定还原剂质量传感器34是足够的。因而，电子合理化单元104可以输出指示还原剂质量传感器34的确定合理化的合理化信号214。
电子数量预控单元106配置为生成数量控制信号216，其动态地调节被引入到排气16的还原剂溶液25的量。例如，根据第一种情况，数量控制信号216基于初始控制参数（λ1）204。例如，根据第二种情况，数量控制信号216基于预控参数（λ2），其根据由合理化信号214指示的还原剂质量传感器34输出的合理化来调节初始控制参数（λ1）204。
数量预控单元106可以响应于接收指示还原剂质量传感器34足够的合理化信号214，而根据第一种情况工作。在这点上，如果由质量传感器314测量的还原剂溶液25的质量是标称质量（即，满足质量阈值），那么数量预控单元106根据初始控制参数（λ1）输出数量控制信号216。
数量预控单元106可以响应于接收指示还原剂质量传感器34输出不令人满意的合理化信号214，而根据第二种情况工作。在这点上，数量预控单元106确定在还原剂溶液的测量质量中可能存在误差。因而，数量预控单元106根据预控参数（λ2）输出数量控制信号216。预控参数（λ2）调节初始控制参数（λ1），从而调节被引入排气16的还原剂溶液25的量，以补偿还原剂溶液的测量质量中的误差。
应该认识到，至少一个实施例允许数量预控单元106直接基于还原剂溶液25的质量生成一个或多个调适参数（A），而不需要输入合理化信号214。在这点上，当还原剂质量传感器34指示还原剂溶液25的质量不满足质量阈值时，数量预控单元106可以生成预控参数（λ2）。例如，还原剂质量传感器34可以指示还原剂溶液25被稀释，从而产生下降数量的活性还原剂（例如尿素、NH3等）。响应于确定还原剂溶液25的质量是不令人满意的，预控单元106可以如下面更详细讨论的那样生成预控参数（λ2）。
当数量预控模块26确定需要生成预控参数（λ2）时，数量预控单元106从存储器单元100检索第二LUT 201、以及由还原剂质量传感器34提供的还原剂溶液25的测量质量，即溶液比例。根据一个实施例，数量预控单元106可以基于还原剂溶液25的测量质量，利用第二LUT 201来确定包括在还原剂溶液25中的活性还原剂（例如尿素、NH3等）的估算百分比。例如，还原剂质量传感器34可以确定还原剂溶液25的质量比标称质量低5%，其根据第二LUT 201指示还原剂溶液25的活性还原剂（例如尿素、NH3等）以15％被稀释。
数量预控单元106然后可以基于活性还原剂（例如尿素、NH3等）被稀释的百分比，来生成一个或多个调适参数（A）。根据至少一个实施例，调适参数可以是活性还原剂稀释百分比（例如15％）的百分比。例如，第一调适参数（A1）可以计算为活性还原剂稀释百分比（例如15％）的75％。因此，第一调适参数（A1）可以计算为（0.75×0.15），即，A1＝0.1125。因而，指示剩余25％的活性还原剂稀释百分比的第二调适参数（A2）可以计算为（0.25×0.15），即，A1＝0.0375。
为了补偿还原剂溶液25中的稀释的活性还原剂，数量预控单元106可以基于初始控制参数（λ1）和第一调适参数（A1）生成预控参数（λ2）。根据至少一个示例性实施例，预控参数（λ2）是初始控制参数（λ1）和第一调适参数（A1）之和。例如，使用上面描述的值，预控参数（λ2）＝（1＋0.1125），即，A1＝1.1125。在这点上，与之前由初始控制参数（即，λ1＝1.0）设定的100%的还原剂溶液不同，预控参数（λ2）调节控制模块26的操作以在下一个注入事件期间注入111.25％的还原剂溶液25。因此，由预控参数（即，λ2＝1.1125）设定的注入还原剂溶液25的增加量可以补偿稀释的活性还原剂（例如尿素、NH3等）。
在根据预控参数（λ2）注入了还原剂溶液25之后，数量预控单元106可以将更新的△NOX值与阈值进行比较。如果△NOX值满足阈值，那么数量预控单元106可以将预控参数（λ2）存储在存储器中，并且在随后的注入事件期间可以根据存储的预控参数（λ2）注入还原剂溶液25。然而，如果△NOX值不满足阈值，那么数量预控单元106可以基于第二调适参数（A2）更新预控参数（λ2）。例如，数量预控单元106可以将第二调适因子（即，A2＝0.0375）添加到预控参数（即，λ2＝1.1125），以生成更新的预控参数（即，λ3＝1.15）。因此，初始控制参数（λ1＝1.0）最终以15％增加以补偿还原剂溶液25的15％的活性还原剂稀释。数量预控单元106可以根据需要继续更新预控参数，以补偿还原剂溶液25的不令人满意的质量（即，稀释的活性还原剂）。根据至少一个实施例，当在更新了预控参数之后产生的不令人满意的△NOX值的数量超过阈值时，数量预控单元106可以生成还原剂溶液警报信号。警报信号可以包括但不限于声、光或显示图标。
参考图3，例示了根据示例性实施例的基于由排气处理系统的质量传感器确定的还原剂溶液的质量来控制还原剂溶液的注入量的方法。该方法在操作300开始，并且在操作302，执行关于是否满足一个或多个进入条件的判定。如果不满足进入条件，那么该方法继续监测进入条件。如果满足一个或多个进入条件，那么该方法前进到操作304。一个或多个进入条件可以包括存储在还原剂供应源中的还原剂溶液的水平的变化、发动机停止事件、因为还原剂供应源已经被重新装满而产生的里程、以及存储在还原剂供应源中的还原剂溶液的初始质量。
在操作304，确定初始控制参数（λ1）的值。在操作306，确定还原剂溶液的质量。该质量例如可以基于还原剂溶液的溶液比例。还原剂溶液可以具有包括32.5％的活性还原剂和67.5％的H2O的第一溶液比例，例如指示还原剂溶液具有“标称质量”。还原剂溶液可以具有包括27.5％的活性还原剂和72.5％的H2O的另一个溶液比例，例如指示还原剂溶液具有带有稀释的活性还原剂的“下降质量”。
在操作308，确定测量NOx转化值，并且在操作310确定建模NOx转化值。可以由一个或多个NOX传感器确定测量NOx转化值。可以根据作为一个或多个参数（P1、P2、P3、PN）的函数的NOX转化模型来确定建模NOx转化值。参数（P1、P2、P3、PN）可以由一个或多个传感器测量和/或由电子控制模块计算。在操作312，基于测量NOx转化值和建模NOx转化值确定NOX转化差值（△NOX）。
在操作314，基于NOX转化差值（△NOX）和阈值，将还原剂质量传感器输出合理化。可以使用还原剂质量传感器输出的合理化来将还原剂质量传感器的操作合理化。例如，如果由还原剂质量传感器测量的溶液比例为32.5％的活性还原剂和67.5％的H2O，那么可以确定期望△NOX转化值的△NOX阈值为－0.06（例如，－6％）。然而，如果由还原剂质量传感器测量的溶液比例为27.5％的活性还原剂和83.75％的H2O，那么可以确定期望△NOX转化值的△NOX阈值为－0.15（例如，－15％）。可以将△NOX阈值和对应的期望△NOX转化值组织在如上面详细描述的那样存储在存储器单元中的第一LUT中。在操作316，基于△NOX与所确定的△NOX阈值之间的比较，将还原剂质量传感器输出合理化。取决于由还原剂质量传感器确定的还原剂质量，与△NOX阈值的比较可以不同。例如，在还原剂溶液具有标称质量（例如，32.5％的尿素和67.5％的H2O）的情况下，当△NOX小于△NOX阈值时，可以确定有缺陷的还原剂质量传感器。在还原剂溶液具有不令人满意的质量（例如，5％的尿素和95％的H2O）的另一种情况下，当△NOX大于△NOX阈值时，可以确定不令人满意的还原剂质量传感器。如果△NOX满足△NOX阈值，那么确定还原剂质量传感器为足够的。在操作318，根据初始控制参数（λ1）注入还原剂溶液，并且该方法在操作320结束。
然而，如果△NOX不满足△NOX阈值，那么在操作316确定还原剂质量传感器为不令人满意的，并且在操作322确定调适参数（A）。在操作324，基于初始控制参数（λ1）和调适参数（A）生成预控参数（λ2）。在操作326，根据预控参数（λ2）注入还原剂溶液。
在操作328，再次将△NOX与△NOX阈值进行比较，以确定预控参数（λ2）是否已经足够地补偿了还原剂溶液的欠缺质量。如果△NOX满足△NOX阈值，那么在操作330将预控参数（λ2）存储在存储器中，并且该方法在操作320结束。
然而，如果在操作328△NOX不满足△NOX阈值，那么在操作332设定一标记。在操作334将总标记的数量与阈值范围进行比较。如果在操作334总标记的数量小于阈值，那么该方法返回到操作322，并且该方法继续生成更新的预控参数，以补偿质量不令人满意的还原剂溶液，即稀释的活性还原剂。然而，如果标记的数量等于或超过阈值，那么在操作316生成指示还原剂质量差的警报，并且该方法在操作320结束。
转到图4，例示了根据另一个示例性实施例的基于由排气处理系统的质量传感器确定的还原剂溶液的质量来控制还原剂溶液的注入量的方法。该方法在操作400开始，并且在操作402，执行关于是否满足一个或多个进入条件的判定。如果不满足进入条件，那么该方法继续监测进入条件。如果满足一个或多个进入条件，那么该方法前进到操作404。一个或多个进入条件可以包括存储在还原剂供应源中的还原剂溶液的水平的变化、发动机停止事件、因为还原剂供应源已经被重新装满而产生的里程、以及存储在还原剂供应源中的还原剂溶液的初始质量。在操作404，确定初始控制参数（λ1）的值。在操作406，确定还原剂溶液的质量。例如可以根据由还原剂质量传感器执行的测量来确定还原剂溶液的质量。还原剂溶液的质量可以基于指示包含在还原剂溶液中的活性还原剂（例如尿素、NH3等）的百分比的溶液比例。
在操作408，将还原剂溶液的质量与质量阈值进行比较。根据一个示例性实施例，将还原剂溶液中的测量的活性还原剂的百分比与阈值进行比较。如果在操作408还原剂溶液的质量满足质量阈值，那么在操作410根据初始控制参数（λ1）设定将被引入到排气的还原剂溶液的量，并且该方法在操作412结束。然而，如果在操作408还原剂溶液的质量不满足质量阈值，那么在操作414生成调适参数。根据至少一个实施例，调适参数基于稀释活性还原剂的百分比。在操作416根据调适参数修改初始控制参数（λ1），以便生成预控参数（λ2）。在操作418，根据预控参数（λ2）设定将被引入到排气的还原剂溶液的量，并且该方法在操作412结束。
如上面详细描述的那样，各个示例性实施例提供包括SCR调适系统的排气处理系统，该SCR调适系统基于还原剂溶液的质量动态地调节引入到排气中的还原剂溶液的数量。根据至少一个特征，排气处理系统包括将传感器的质量合理化的还原剂质量传感器合理化系统，并且动态地控制被引入到排气中的还原剂溶液的量，以补偿还原剂质量测量中包括的测量误差。此外，可以响应于在接通事件时所确定的还原剂溶液的质量来控制还原剂溶液的量。在这点上，可以更快速地执行补偿还原剂溶液的不令人满意的质量的措施，从而快速地降低引入到大气环境的NOX排放的水平。
当在本文中使用时，术语“模块”是指硬件模块，包括专用集成电路（ASIC）、电子电路、执行一个或多个软件或固件程序的处理器（共享的、专用的或成组的）和存储器、组合逻辑电路、和/或提供所描述的功能性的其他适当部件。
虽然已经参照示例性实施例描述了本发明，但是本领域技术人员将理解，在不脱离本发明的范围的情况下，可以进行各种改变，并且可以用等同物替换其要素。此外，在不脱离其实质范围的情况下，可以进行许多修改，以使特定情形或材料适应本发明的教导。因此旨在本发明并不限于所公开的具体实施例，而是本发明将包括落入本申请范围内的所有实施例。

Claims (10)

1. 一种包括内燃机的车辆的排气处理系统，包括：
还原剂输送系统，配置为将还原剂溶液引入到流经所述排气处理系统的排气，所述还原剂溶液的注入量基于初始控制参数；
选择性催化剂还原设备，配置为与所述还原剂溶液化学反应，以引起降低所述排气中的NOX的水平的NOX转化；
还原剂质量传感器，配置为生成指示所述还原剂溶液的质量的电信号；以及
还原剂数量控制模块，配置为基于所述还原剂溶液的质量生成修改所述初始控制参数的预控参数。
2. 如权利要求1所述的排气处理系统，其中所述还原剂数量控制模块确定包括在所述还原剂溶液中的稀释活性还原剂的百分比，并且基于所述稀释活性还原剂的百分比生成调适参数。
3. 如权利要求2所述的排气处理系统，其中所述预控参数是所述初始控制参数与所述调适参数之和。
4. 如权利要求3所述的排气处理系统，其中所述排气处理系统还包括合理性诊断控制模块，该合理性诊断控制模块配置为基于所述还原剂溶液的质量与所述NOX转化之间的比较，将所述还原剂质量传感器合理化。
5. 如权利要求4所述的排气处理系统，其中所述合理性诊断控制模块基于所述NOX转化来确定所述选择性催化剂设备的NOX转化效率，并且基于所述NOX转化效率确定NOX转化差值。
6. 如权利要求5所述的排气处理系统，其中所述NOX转化差值基于测量NOx转化和建模NOx转化。
7. 如权利要求6所述的排气处理系统，其中所述测量NOx转化基于由设置在所述选择性催化剂设备的上游的第一传感器确定的第一NOX值、以及由设置在所述选择性催化剂设备的下游的第二传感器确定的第二NOX值。
8. 如权利要求7所述的排气处理系统，其中所述建模NOx转化基于存储的NOX转化模型、存储在所述选择性催化剂设备上的氨（NH3）的水平、以及所述选择性催化剂设备的温度。
9. 一种电子控制模块，配置为控制被引入到由内燃机产生的排气中的还原剂溶液的量，包括：
存储器单元，配置为存储查找表，该查找表将△NOX转化值与包括在所述还原剂溶液中的活性还原剂的估算百分比相互参照；以及
数量预控单元，配置为接收设定被注入到排气中的还原剂溶液的量的初始控制参数，基于所述△NOX转化值与所述查找表之间的比较，来确定包括在所述还原剂溶液中的活性还原剂的稀释量，并且基于所述活性还原剂的稀释量，生成修改所述初始控制参数的预控参数。
10. 一种控制被引入到由内燃机产生的排气中的还原剂溶液的量的方法，该方法包括：
根据初始控制参数将还原剂溶液引入到排气；
响应于所述还原剂溶液而引起降低所述排气中的NOX的水平的NOX转化；
确定所述还原剂溶液的质量；以及
基于所述还原剂溶液的质量生成修改所述初始控制参数的预控参数。
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