CN105019990B - 用于控制发动机中的排放的系统和方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于控制发动机中的排放的方法和系统，所述方法包括在氨泄漏催化剂组件(115)的入口(116)处形成预期的第一温度；以及确定与氨泄漏催化剂组件(115)的入口处的温度相关联的第二温度。如果第二温度高于预期的第一温度，则指示空气喷射器(135)向氨泄漏催化剂组件(115)的入口(116)添加空气。

Description

用于控制发动机中的排放的系统和方法
技术领域
本发明公开的主题主要涉及控制发动机(例如，内燃发动机机)中的排放，并且更为具体地涉及利用对氨泄漏催化剂组件(ASC)的入口处的温度进行的主动控制来控制排放的方法和系统。
背景技术
环境法规要求使用催化剂来处理发动机排气，以便减少空气污染。催化转换器利用两类催化剂，还原催化剂和氧化催化剂。催化转换器包括结合在壳体内的以金属催化剂涂覆的陶瓷结构。该催化转换器提供了使催化剂的最大表面积暴露于排放气流的结构。
三通催化剂组件(TWC)用在固定的富燃(rich-burn)发动机上以便降低氮氧化物(NOx)、碳氢化合物(HC)和一氧化碳(CO)的排放。由于这些发动机在不完全燃烧状况(richcondition)下运行，因此发动机排出物NOx中的相当大的一部分被经过该TWC转换成氨(NH3)并因此作为二次排出物排出。装备有TWC催化剂的常规富燃发动机可在高于理论配比的状况(richer than stoichiometric condition)下排出约400ppm(百万分率)的NH3。
在利用ASC的情况下，可减少NH3排放。ASC将NH3转换成氮气(N2)。然而，如果ASC处的温度超出催化剂运行区间(400-510℃)，则NH3可被氧化成NOx，这导致该系统超出NOx法规。
发明内容
本发明提供了一种用于通过控制ASC中的温度来控制NOx的排放的方法。
根据一个示例性的非限制实施例，本发明涉及一种用于控制发动机中的排放的方法。该方法包括在ASC的入口处形成预期的第一温度。该方法随后确定与ASC的入口处的温度相关联的第二温度。该方法然后确定第二温度是否高于该预期的第一温度，并且如果第二温度高于该预期的第一温度，则该方法指示空气喷射器向ASC的入口添加空气。
根据另一实施例，本发明提供了一种用于控制排放的系统。该系统包括具有出口的TWC。提供了联接至TWC的出口的流体管道。该系统包括具有联接至该流体管道的入口的ASC。热电偶或其它温度测量仪器被设置成最为接近TWC的出口。该系统包括联接至ASC的入口的空气喷射器。该系统还包括子系统，该子系统在ASC的入口处形成预期的第一温度，确定TWC的出口处的第二温度，确定第二温度是否高于该预期的第一温度，并且如果第二温度高于预期的第一温度，则指示空气喷射器向ASC的入口添加空气。
在另一实施例中，本发明提供了一种内燃机组件。该内燃机组件包括内燃机和联接至该内燃机的TWC。该TWC设置有出口。流体管道联接至TWC的出口。还提供了具有联接至流体管道的入口的ASC。第一热电偶被设置成最为接近TWC的出口，并且适于测量第一温度。空气喷射器联接至ASC的入口。该内燃机组件还包括子系统，该子系统在第一温度超过预定温度时通过将空气喷射到ASC中来主动控制ASC的入口处的温度。
附图说明
本发明的其它特征和优点将通过下列结合附图对于优选实施例作出的更为详细的说明而变得明白，附图作为示例说明了本发明的某些方面的原理。
图1是用于控制ASC的入口处的温度的系统的实施例的示意图。
图2是用于控制ASC的入口处的温度的方法的实施例的流程图。
图3是通用计算机的方框图。
具体实施方式
本发明提供了一种用于下列系统的方法，该系统用于主动控制氨泄漏催化剂组件的入口处的温度，从而控制内燃发动机(简称“内燃机”)的排放。
图1中说明的是用于主动控制ASC的入口处的温度的系统(ASC温度控制系统100)的示意图。如在图1中所示，发动机105设置有TWC 110和ASC 115。该ASC 115具有通过流体管道118联接至TWC 110的出口117的入口116。ASC温度控制系统100设置有第一热电偶120，该第一热电偶被设置成最为接近TWC 110的出口。该第一热电偶120可以是多个已知温度测量装置中的一种，例如热电偶、电阻式热电偶等。ASC温度控制系统100设置有第二热电偶125，该第二热电偶被设置成最为接近ASC 115的入口并且处于空气喷射点127的下游。来自第一热电偶120和第二热电偶125的输出被传送至控制子系统130，该控制子系统控制空气源，例如空气喷射器135。空气喷射器135在空气喷射点127处将空气喷射到ASC 115的入口116中。该控制子系统130可以是操作性地联接至第一热电偶120、第二热电偶125和空气喷射器135的微型控制器、微型处理器或其它控制系统。该控制子系统130包括执行下列指令的程序140，这些指令在ASC 115的入口116处的温度超过预定温度时通过将空气喷射到入口116中来主动控制ASC 115的入口116处的温度。在一个实施例中，该预定温度为约400℃。
图2中说明的是由程序140执行的用于主动控制ASC 115的入口116处的温度的方法200的流程图。
在步骤205中，方法200确定ASC 115的入口116处的预期温度(TASC入口预期)。
在步骤210中，方法200测量TWC 110的输出的温度(TTWC输出)。
在步骤215中，方法200确定TTWC输出是否大于TASC入口预期。如果TTWC输出不大于TASC入口预期，则方法200返回至步骤210，以便测量TTWC输出。
如果TTWC输出大于TASC入口预期，则方法200行进至步骤220，在那里，计算TTWC输出与TASC入口预期之间的差异(ΔT)。
在步骤225中，方法200访问查阅表，该查阅表使将被喷射到入口116中的氧气的百分比(％O2)与ΔT相互关联。
在步骤230中，方法200针对计算出的ΔT确定％O2。
在步骤235中，方法200指示空气喷射器135将空气喷射到入口116中。
在步骤240中，方法200测量ASC 115的入口116处的温度(TASC入口)。
在步骤245中，方法200确定TASC入口是否约等于TASC入口预期。如果TASC入口约等于TASC入口预期，则该方法返回至步骤210以测量TTWC输出。如果TASC入口不约等于TASC入口预期，则该方法返回至步骤220，在那里计算ΔT。
该方法的技术效果是通过控制ASC的入口处的温度减少了内燃机的排放。
图3是计算机1020的方框图，在该计算机中可结合有控制子系统130。计算机1020包括处理单元1021、系统内存1022、和系统总线1023，该系统总线1023将包括该系统内存的多种系统部件联接至该处理单元1021。该系统总线1023可以是利用多种总线体系结构中的任一种的若干类型的总线结构中的任一种，其包括内存总线或内存控制器、外围总线、和局域总线。该系统内存包括只读存储器(ROM)1024和随机存取存储器(RAM)1025。在ROM 1024中存储有基本输入/输出系统1026(BIOS)，该基本输入/输出系统(BIOS)包含有助于例如在启动期间在计算机1020内的元件之间传递信息的基本例行程序。
计算机1020可还包括用于从硬盘(未示出)读取和写入硬盘(未示出)的硬盘驱动器1027、用于从可拆卸的磁盘1029读取或写入该可拆卸的磁盘的磁盘驱动器1028、和用于从诸如CD-ROM或其它光学介质之类的可拆卸的光盘1031读取或写入该可拆卸的光盘的光盘驱动器1030。硬盘驱动器1027、磁盘驱动器1028和光盘驱动器1030分别通过硬盘驱动器接口1032、磁盘驱动器接口1033和光盘驱动器接口1034连接至系统总线1023。驱动器及它们相关联的计算机可读介质提供了计算机可读指令、数据结构、程序模块和用于计算机1020的其它数据的非易失性存储。如本说明书中所述，计算机可读介质是一种制品并且由此并非是一种瞬态信号。
尽管本说明书中所述的示例性环境利用了硬盘、可拆卸的磁盘1029、和可拆卸的光盘1031，但应该了解到的是，在该示例性运行环境中同样可使用其它类型的计算机可读介质，其可存储能够由计算机存取的数据。这种其它类型的介质包括但不限于磁带盒、闪存卡、数据视频或多用途盘、伯努利盒式磁盘、随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)等。
多个程序模块可存储在硬盘、可拆卸的磁盘1029、可拆卸的光盘1031、ROM 1024或RAM 1025上，这多个程序模块包括运行系统1035、一个或多个应用程序1036、其它程序模块1037和程序数据1038。用户可通过诸如键盘1040和指示装置1042之类的输入装置将命令和信息输入到计算机1020中。其它输入装置(未示出)可包括麦克风、操纵杆、游戏垫(gamepad)、移动硬盘(satellite disk)、扫描仪等。这些和其它输入装置通常通过联接至系统总线1023的串行端口接口1046连接至处理单元1021，但可通过诸如并行端口、游戏端口或通用串行总线(USB)之类的其它接口连接。监视器1047或其它类型的显示装置还经由诸如视频适配器1048之类的接口连接至系统总线1023。除了监视器1047之外，计算机可包括其它外围输出装置(未示出)，例如扩音器和打印机。图3的示例性系统还包括主机适配器1055、小型计算机系统接口(SCSI)总线1056、和连接至SCSI总线1056的外部存储装置1062。
计算机1020可在网络环境中利用与诸如远程计算机1049之类的一个或多个远程计算机的逻辑连接运行。该远程计算机1049可以是私人计算机、服务器、路由器、网络私人计算机、同等装置或其它通用网络节点，并且可包括上文中相对于计算机1020所述的元件中的许多或全部，尽管在图3中仅已说明了内存存储装置1050。图3中所绘的逻辑连接包括局域网(LAN)1051和广域网(WAN)1052。这种网络环境在办公室、企业环境的计算机网络、内部网和互联网中是常见的。
当在LAN网络环境中使用时，计算机1020通过网络接口或适配器1053连接至LAN1051。当在WAN网络环境中使用时，计算机1020可包括调制解调器1054或用于通过诸如互联网之类的广域网1052建立通信的其它装置。可以是内部的或外部的调制解调器1054经由串行端口接口1046连接至系统总线1023。在网络环境中，相对于计算机1020描绘的程序模块或其多个部分可存储在远程内存存储装置中。将了解到的是，所示网络连接是示例性的并且可使用在计算机之间建立通信链接的其它装置。
计算机1020可包括多种计算机可读存储介质。计算机可读存储介质可以是可由计算机1020存取的任何适用的介质并且包括易失性的和非易失性的介质、可拆卸的和不可拆卸的介质。作为示例且不作为限制，计算机可读介质可包括计算机存储介质和通信介质。计算机存储介质包括在用于存储诸如计算机可读指令、数据结构、程序模块或其它数据之类的信息的任何方法或技术中执行的易失性的和非易失性的、可拆卸的和不可拆卸的介质。计算机存储介质包括但不限于RAM、ROM、电可擦可编程只读存储器(EEPROM)、闪存或其它内存技术、CD-ROM、数字通用光盘(DVD)或其它光盘存储器、磁带盒、磁带、磁盘存储器或其它磁性存储装置、或可用于存储预期信息并可由计算机1020存取的任何其它介质。上述内容中的任一种的组合同样应该被包括在可用于存储用于执行本说明书中所述的方法和系统的源代码的计算机可读介质的范围内。本说明书中公开的特征或元件的任一组合可用在一个或多个实施例中。
在术语的定义偏离该术语的常用意义的情况下，申请人旨在使用下面提供的定义，除非另有明确说明。
本说明书中所使用的术语出于仅描述具体实施例的目的且并非意在限制本发明。在术语的定义偏离该术语的常用意义的情况下，申请人旨在利用本说明书中所提供的定义，除非另有明确说明。单数形式“一个”、“一种”和“该”旨在同样包括复数形式，除非上下文另有明确说明。将明白的是，尽管术语第一、第二等可用于描述多个元件，但这些元件不应受限于这些术语。这些术语仅用于将一个元件与另一个区分开。术语“和/或”包括相关联的所列物品中的一个或多个中的任一组合和全部组合。短语“联接至”和“与...联接”设想到了直接或间接联接。
本说明书使用示例来公开包括最佳模式的本发明，并且也使本领域技术人员能够实施本发明，包括制造和使用任何装置或系统并且执行任何包含的方法。本发明的可专利范围由权利要求书限定，并且可以包括本领域技术人员想到的其它示例。这种其它示例旨在处于权利要求书的范围内，只要它们具有与该权利要求书的文字语言没有区别的结构元件，或者只要它们包括等效结构元件。

Claims (20)

1.一种用于控制发动机中的排放的方法，所述方法包括：
在氨泄漏催化剂组件的入口处形成预期的第一温度；
确定与所述氨泄漏催化剂组件的所述入口处的温度相关联的第二温度；
确定所述第二温度是否高于所述预期的第一温度；以及
如果所述第二温度高于所述预期的第一温度，则指示空气喷射器向所述氨泄漏催化剂组件的所述入口添加空气。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括计算所述第二温度与所述预期的第一温度之间的差异。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括访问查阅表，所述查阅表在所述第二温度与所述预期的第一温度之间的差异与氧气的百分比之间建立关系。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述方法还包括确定所述第二温度与所述预期的第一温度之间的所述差异所需的所述氧气的百分比。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括将空气喷射到所述氨泄漏催化剂组件中。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括测量所述氨泄漏催化剂组件的所述入口处的温度。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
确定所述氨泄漏催化剂组件的所述入口处的温度是否大体上等于所述预期的第一温度；
如果所述氨泄漏催化剂组件的所述入口处的所述温度大体上等于所述预期的第一温度，则确定所述第二温度；以及
如果所述氨泄漏催化剂组件的所述入口处的所述温度没有大体上等于所述预期的第一温度，则计算所述第二温度与所述预期的第一温度之间的差异。
8.一种用于控制排放的系统，包括：
具有出口的三通催化剂组件；
流体管道，所述流体管道联接至三通催化剂组件的所述出口；
氨泄漏催化剂组件，所述氨泄漏催化剂组件具有联接至所述流体管道的入口；
热电偶，所述热电偶被设置成最为接近所述三通催化剂组件的所述出口；
空气喷射器，所述空气喷射器联接至所述氨泄漏催化剂组件的所述入口；和
一种子系统，所述子系统：
在所述氨泄漏催化剂组件的所述入口处形成预期的第一温度；
确定在所述三通催化剂组件的所述出口处的第二温度；
确定所述第二温度是否高于所述预期的第一温度；以及
如果所述第二温度高于所述预期的第一温度，则指示所述空气喷射器向所述氨泄漏催化剂组件的所述入口添加空气。
9.根据权利要求8所述的用于控制排放的系统，其特征在于，所述子系统包括分系统，所述分系统计算所述第二温度与所述预期的第一温度之间的差异。
10.根据权利要求8所述的用于控制排放的系统，其特征在于，所述子系统包括访问查阅表的分系统，所述查阅表在所述第二温度与所述预期的第一温度之间的差异与氧气的百分比之间建立关系。
11.根据权利要求10所述的用于控制排放的系统，其特征在于，所述子系统包括分系统，所述分系统确定所述第二温度与所述预期的第一温度之间的所述差异所需的所述氧气的百分比。
12.根据权利要求8所述的用于控制排放的系统，其特征在于，所述子系统包括分系统，如果所述第二温度不高于所述预期的第一温度，则所述分系统指示测量所述第二温度。
13.根据权利要求8所述的用于控制排放的系统，其特征在于，所述子系统包括测量所述氨泄漏催化剂组件的所述入口处的温度的分系统。
14.根据权利要求8所述的用于控制排放的系统，其特征在于，所述子系统包括分系统，所述分系统：
确定所述氨泄漏催化剂组件的所述入口处的温度是否大体上等于所述预期的第一温度；
如果所述氨泄漏催化剂组件的所述入口处的温度大体上等于所述预期的第一温度，则确定所述三通催化剂组件的所述出口处的所述第二温度；以及
如果所述氨泄漏催化剂组件的所述入口处的温度不是大体上等于所述预期的第一温度，则计算所述第二温度与所述预期的第一温度之间的差异。
15.一种内燃发动机组件，包括：
内燃发动机；
三通催化剂组件，所述三通催化剂组件联接至所述内燃发动机，所述三通催化剂组件具有出口；
流体管道，所述流体管道联接至所述三通催化剂组件的所述出口；
氨泄漏催化剂组件，所述氨泄漏催化剂组件具有联接至所述流体管道的入口；
第一热电偶，所述第一热电偶被设置成最为接近所述三通催化剂组件的所述出口，所述第一热电偶适于测量第一温度；
空气喷射器，所述空气喷射器联接至所述氨泄漏催化剂组件的所述入口；和
子系统，当所述第一温度超过预定温度时，所述子系统通过将空气喷射到所述氨泄漏催化剂组件中来主动控制所述氨泄漏催化剂组件的所述入口处的温度。
16.根据权利要求15所述的内燃发动机组件，其特征在于，主动控制所述氨泄漏催化剂组件的所述入口处的所述温度的所述子系统包括分系统，所述分系统：
在所述氨泄漏催化剂组件的所述入口处形成预期的第一温度；
确定三通催化剂组件的所述出口的第二温度；
确定所述第二温度是否高于所述第一温度；以及
如果所述第二温度高于所述第一温度，则指示所述空气喷射器向所述氨泄漏催化剂组件的所述入口添加空气。
17.根据权利要求16所述的内燃发动机组件，其特征在于，主动控制所述氨泄漏催化剂组件的所述入口处的所述温度的所述子系统包括分系统，所述分系统计算所述第二温度与所述第一温度之间的差异。
18.根据权利要求16所述的内燃发动机组件，其特征在于，主动控制所述氨泄漏催化剂组件的所述入口处的所述温度的所述子系统包括访问查阅表的分系统，所述查阅表在所述第二温度与所述第一温度之间的差异与氧气的百分比之间建立关系。
19.根据权利要求18所述的内燃发动机组件，其特征在于，主动控制所述氨泄漏催化剂组件的所述入口处的所述温度的所述子系统包括分系统，所述分系统确定所述第二温度与所述第一温度之间的所述差异所需的所述氧气的百分比。
20.根据权利要求16所述的内燃发动机组件，其特征在于，主动控制所述氨泄漏催化剂组件的所述入口处的所述温度的所述子系统包括分系统，所述分系统：
确定所述氨泄漏催化剂组件的所述入口处的温度是否大体上等于所述预期的第一温度；
如果所述氨泄漏催化剂组件的所述入口处的所述温度约等于所述预期的第一温度，则确定所述三通催化剂组件的出口处的第二温度；以及
如果所述氨泄漏催化剂组件的所述入口处的温度不约等于所述预期的第一温度，则计算所述第二温度与所述第一温度之间的差异。
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