CN105980682A - 用于控制scr后处理系统的技术 - Google Patents

Abstract

选择性催化还原（SCR）催化剂被设置于内燃发动机的废气系统中。还原剂喷射器在所述SCR催化剂上游的位置处被联接至废气流，并且第一和第二NOx传感器相应地提供在所述SCR催化剂上游和下游的NOx测量值。公开了一种系统和方法，其用于操作所述系统以通过断开NOx‑NH3测量值与第二NOx传感器的输出的联系来确定在所述SCR催化剂下游的NOx量和/或NH3逃逸量从而提供还原剂喷射量的控制。

Description

用于控制SCR后处理系统的技术

本申请要求2014年2月13日的美国专利申请序列号14/179,887的优先权，该专利申请的全部内容通过引用并入本文中。

背景技术

本公开的技术领域总体上涉及用于内燃发动机的选择性催化还原（SCR）后处理系统的控制。

SCR系统针对内燃发动机应用，包括针对移动应用，提出若干控制挑战。SCR系统包括还原催化剂和还原剂，诸如尿素或氨。喷射器在还原催化剂上游的位置处向废气流提供还原剂，并且该还原剂作为氨进入废气流的气相中。在还原剂的引入与还原剂产品的可用性之间有时存在延迟，例如还原剂的喷射颗粒可能需要蒸发到废气流中、从尿素水解成氨、和/或彻底混合到废气流中，以用于还原催化剂上的一般可用性。另外，还原剂催化剂可包括一些氨存储容量。存储容量可能通过下述使控制过程变得复杂：例如通过形成额外控制目标（例如，存储目标）、通过出乎意料地释放氨（例如，在系统状况引起存储容量减少时）、和/或通过在催化剂填充操作时段期间，在催化剂的前期部分吸收一些喷射的氨从而减少在催化剂的后部分氨的可用性。

目前可用的SCR系统提出的挑战通过移动应用的瞬态性质被加剧。在操作期间发动机负荷和速度分布以由操作者决定且通常对于SCR控制系统预先未知的方式改变。另外，可用反馈控制系统具有若干缺点。例如，氨的浓度难以实时确定。商业上适当的NOx传感器可能受制于与氨的交叉灵敏度，从而使确定存在于来自SCR催化剂的废气出口中的NOx的量变得复杂。另外，氨通常是最终废气排放物中的非期望成分，并且从该催化剂排放或“逃逸”的氨表示无效利用的还原剂，这会增加操作成本。因此，理想的是在SCR催化剂出口的出口处以极低或零氨浓度操作。然而，对氨交叉灵敏的NOx传感器阻碍了提供氨逃逸的量的可靠估计的能力，从而减小反馈SCR控制在向排气系统提供氨的最佳量的有效性，并潜在地形成SCR的错误指示和/或还原剂喷射器故障状况。因此，需要对SCR控制中的氨逃逸状况的检测和确定作出进一步完善。

发明内容

一个实施例是一种用于使用来自SCR催化剂的出口处或下游处的NOx传感器的NOx传感器输出控制SCR后处理系统的独特方法，SCR催化剂接收来自内燃发动机的废气流，其中，所述NOx传感器输出与NH3在废气流中的可能存在断开联系。其他实施例包括独特方法、系统和设备以在NOx扰动/变化操作状况下由在SCR催化剂上游和下游处的NOx传感器输出估计SCR催化剂效率，以使NOx和NH3量与在SCR催化剂下游的NOx传感器的NOx传感器输出断开联系，以响应于SCR催化剂效率的估计操作SCR后处理系统，和/或以由SCR催化剂上游的NOx量、SCR催化剂的NOx效率、以及在SCR催化剂下游的NOx传感器的输出确定SCR催化剂下游的NH3逃逸量和NOx量。

本发明内容旨在介绍一系列概念，这些概念在以下说明性实施例中被进一步描述。本发明内容并不意欲确定所要求保护的主题的关键特征或必要特征，也不意欲用作限制所要求保护的主题的范围的辅助。根据以下描述和附图，其他实施例、形式、目标、特征、优点、方面和益处将变得显而易见。

附图说明

图1是一种系统的示意图，所述系统包括SCR催化剂以减少在由内燃发动机产生的废气流中的NO_x排放物。

图2是一种用于使NH3和NOx量与SCR催化剂下游的NOx传感器输出断开联系的程序的图解说明。

图3是一种用于使NH3和NOx量与SCR催化剂下游的NOx传感器输出断开联系的程序的流程图。

图4是可操作以减少图1的系统的废气流中的NOx排放物的控制器设备的一个实施例的示意图。

具体实施方式

为了促进理解本发明的原理的目的，现在将参考附图中所示的实施例，并且将使用特定语言来描述所述实施例。然而将理解的是并不意欲因此限制本发明的范围，在本文中可预期对所示出的实施例做出任何改变和进一步修改以及如本发明所涉及领域的技术人员通常将想到的对于如在实施例中说明的本发明的原理的任何进一步应用。

参考图1，内燃发动机系统10包括通过操作内燃发动机14产生的废气流12，所述废气流12包括NO_x的量。发动机14包括经由喷射器36从燃料源34接收燃料供应的若干汽缸32，在图1中仅示出这些喷射器中的一个。喷射器36可以是直接喷射器、端口喷射器或两者。在又其他实施例中，在汽缸32上游的进气系统中喷射燃料。在所示出的实施例中，设有共轨35，其将燃料分布到所有或一部分汽缸32。

在所示出的实施方案中，示出直线布置的六个汽缸32。然而，可预期任何数目的汽缸和任何汽缸布置，诸如V形布置。汽缸32中的燃料燃烧产生废气流12，一部分废气流12可经由废气再循环（EGR）导管40再循环到进气系统38。EGR导管40能够包括控制阀42和其他结构诸如EGR冷却器和EGR旁路（未示出）。

系统10包括提供第一NO_x传感器16以提供表明SCR催化剂24上游的发动机排放的NO_x量的测量值的输出。替代地，发动机排放的NO_x量可以实际上通过响应于发动机和废气操作参数的模型、或者位于系统10中的不同位置处的一个或多个传感器来确定。如本文所用的，NOx传感器16指的是实际NOx传感器或虚拟NOx传感器。

系统10包括上游后处理部件18，其可为氧化催化剂、颗粒过滤器或二者。在某些实施方案中，系统10并不包括任何氧化催化剂和/或颗粒过滤器。系统10还包括流体地联接至还原剂源22的还原剂喷射器20。还原剂喷射器20将诸如尿素、NH₃或其他产生NH₃的成分的还原剂喷射到废气流12中。系统10包括在还原剂喷射器20下游的SCR催化剂24以接收喷射的还原剂与废气流和在SCR催化剂24下游的第二NOx传感器30。在一个实施例中，NOx传感器30是对氨交叉灵敏的实际NOx传感器。

系统10可包括可选的NH3氧化（AMOX）催化剂26，其被提供以在至少一些操作状况期间氧化来自SCR催化剂24的逃逸NH3的至少一部分。AMOX催化剂26可作为离散催化元件存在于与SCR催化剂24相同或不同的壳体中，并且可作为涂层被包含在SCR催化剂24的一部分（更具体地后部分）上。SCR催化剂24可包括位于相同或不同壳体中的一个或多个催化剂元件。可存在额外的SCR催化剂元件并且在本文中利用SCR催化剂24这些元件示意性地被包括。另外，某些实施例预期，鉴于本文中所公开的系统和技术，能够从系统10完全移除AMOX催化剂26以减少或消除NH3逃逸。

系统10还包括控制器28。控制器28可形成处理子系统的一部分并且可包括软件和/或硬件中的功能元件。控制器28可以是单一装置或超过一个的分布装置。控制器28可具有模块，其被构造成在功能上执行本文中所描述的任何方法或程序的任何操作。在所示出实施例中，控制器28直接或间接连接至还原剂喷射器，以将还原剂喷射量提供到废气流动路径中。控制器28还连接至NOx传感器16、30以接收传感器输出信号或者在虚拟传感器的情况下接收表明废气流中的NOx量和/或存在NOx的一个或多个信号的输出。控制器28还连接至喷射器36，以根据燃料供应图或其他燃料供应命令参数提供燃料供应信号，从而满足来自操作者的转矩请求。控制器28还可与控制阀42连接，以控制从排气系统到进气系统38的EGR流动。

在其中控制器28能够被配置为执行控制算法的示例性方法包括提供设置于由内燃发动机14产生的废气流中的SCR催化剂和在SCR催化剂24上游的位置处可操作地联接至废气流的还原剂喷射器20。所述方法包括设置第一NO_x传感器16，其在SCR催化剂24上游的位置处联接至废气流和第二NOx传感器30，其在SCR催化剂24下游联接至废气流。

所述方法还包括操作NOx-NH3断开联系算法，以在发动机14正操作以产生至SCR催化剂24的废气流时由第二NOx传感器30的输出确定NOx量和/或NH3量。参考图2，示出一个实施例NOx-NH3断开联系算法100的图解表示，该算法100用于响应于NOx扰动/变化状况由第一NOx传感器16和第二NOx传感器30的输出确定NOx量50、NH3量52和/或NH3逃逸状况。在此实施例中，控制器28被配置为执行算法100，以通过比较与来自第一NOx传感器16的脉冲/变化相关联的发动机排放/SCR入口NOx传感器振幅56和与响应于发动机14操作期间NOx扰动/变化事件54来自第二NOx传感器30的脉冲/变化相关联的传感器振幅58来断开NOx和NH3与第二NOx传感器30的联系。已发现系统排放/SCR出口NOx传感器脉冲振幅56和发动机排放/SCR入口NOx传感器脉冲振幅58能够用于确定SCR催化剂24由于SCR出口处NH3量的缓慢动力学变化而产生的瞬间脱NOx效率。

NOx脉冲振幅56、58能够通过干扰能够影响发动机排放的NOx浓度的一个或多个发动机致动器（一个或复数个），或者通过来自驾驶员（车辆操作者）的行驶命令变化来由控制器28生成，所述命令变化可以或可以不包括由控制器生成的额外NOx扰动/变化。NOx脉冲/变化意指从低振幅至高振幅和/或从高振幅至低振幅的值变化，并且不限于任何特定形状的变化，只要NOx传感器脉冲振幅56、58的变化范围在有限的时间段内能够被测量。

在算法100的一个实施例中，第二NOx传感器30的输出能够通过以下等式被模型化：

C_NOx,Sen,out= C_NOx,out + k*C_NH3,out 等式1

其中，C_NOx,Sen,out是第二NOx传感器30的SCR出口NOx传感器输出，C_NOx,out是SCR出口处的实际NOx量，k是NOx传感器30与氨的交叉灵敏度因数，并且C_NH3,out是SCR出口处的实际NH3量。如本文中所用的，量能够是存在于废气流12中的NOx和/或NH3的浓度、重量或其他适合的指标。

另外，由于发动机排放的NOx传感器16未经受NH3的存在，所以可以假定实际发动机排放的NOx量，并且因此在到SCR催化剂24的入口处的NOx量，等于由NOx传感器16的输出指示的NOx量。因此：

C_NOx,in = C_NOx,Sen,in 等式2

η_SCR = （C_NOx,in – C_NOx,out）/C_NOx,in 等式3

其中，C_NOx,in是SCR催化剂24的入口的上游的NOx量并且C_NOx,Sen,in是通过第一NOx传感器16的输出测量的NOx量。此外，η_SCR是SCR催化剂24去除NOx的效率。例如，在等式3中，如果SCR催化剂去除发动机排放的NOx的90%，则η_SCR为0.9。

在操作中，由第二NOx传感器30可靠地确定C_NOx,out的能力被废气流中可能存在的NH3妨碍。然而，由于系统排放的NH3量和SCR催化剂效率具有响应于由发动机14输出的NOx量的突然或快速变化的极慢动力学，所以NOx传感器16和NOx传感器30对NOx扰动/变化事件54的响应并未受到C_NH3,out或催化剂效率η_SCR的任何变化的显著影响。因此，SCR催化剂效率η_SCR响应于由NOx扰动/变化事件形成的NOx脉冲的可靠估计能够由以下等式确定：

η_SCR = （C_NOx,imp,in – C_NOx,imp,out）/C_NOx,imp,in 等式4

其中，C_NOx,imp,in是由NOx传感器16测量的NOx传感器16的脉冲的振幅56，并且C_NOx,imp,out是由NOx传感器30测量的NOx传感器30的脉冲的振幅58。

根据等式4和上述讨论的假设，那么：

C_NOx,out=C_NOx,in*（1-η_SCR） 等式5

C_NH3,out=（C_NOx,Sen,out-C_NOx,out）/k 等式6

因此，实际系统排放的NOx量（C_NOx,out）的估计能够由NOx传感器16的输出，甚至在NH3逃逸的状况下，通过在NOx扰动/变化状况下由第一和第二NOx传感器16、30的脉冲的振幅56、58的比率确定SCR催化剂24的效率被确定。另外，在已确定实际系统排放的NOx量（C_NOx,out）的情况下，系统排放的NH3量（C_NH3,SO）的估计能够由第二NOx传感器30的输出（C_NOx,Sen,out）、实际系统排放的NOx量（C_NOx,out）以及NOx传感器30的NH3交叉灵敏度因数k被确定。

本文中描述的某些操作包括以于解释一个或多个参数的操作。如本文所利用的，解释包括通过本领域中已知的任何方法接收值，包括至少接收来自数据链路或网络通信的值、接收表明值的电子信号（例如，电压、频率、电流或PWM信号）、接收表明值的软件参数、从计算机可读介质上的存储器位置读取值、通过本领域中已知的任何方式接收作为运行时间参数的值、和/或通过接收通过其可计算所解释的参数的值和/或通过引用被解释为是参数值的默认值。

参考图3，示例性程序200包括提供设置在内燃发动机14的排气系统中的SCR催化剂24和在SCR催化剂24上游的位置处可操作地联接至排气系统的还原剂喷射器20。程序200还包括提供分别在SCR催化剂24上游和下游的位置处联接至排气系统的第一NOx传感器16和第二NOx传感器30。程序200包括操作内燃发动机14以产生废气流的操作202。

在内燃发动机14操作期间，程序200包括操作204以解释在发动机14操作期间形成、引起或检测到废气流中的NOx脉冲的NOx扰动/变化事件。NOx扰动/变化事件能够例如通过开始喷射事件（在该事件中由喷射器36喷射至汽缸32的一个或多个中的燃料供应是从燃料源34喷射的）、通过EGR参考事件诸如EGR流动通过EGR导管40到进气系统38的变化、通过加速器的轻踩（tip-in）或轻松开（tip-out）状况、通过共轨35中的压力变化、或通过形成或引起NOx扰动/变化的任何发动机操作事件被引起，从而导致能够在操作206、208处被NOx传感器16、30感测的NOx脉冲。

在操作206处，第一NOx传感器16的脉冲的振幅响应于NOx扰动/变化事件来确定。在操作208处，第二NOx传感器30的脉冲的振幅响应于NOx扰动/变化事件来确定。通过观察NOx传感器16、20的脉冲的振幅，程序200断开NH3测量值与下游NOx传感器30的输出的联系。程序200在操作210处继续以根据响应于NOx扰动/变化事件（其引起通过发动机14的NOx脉冲进入排气系统）的第一NOx传感器16的输出和第二NOx传感器30的输出确定SCR催化剂24的脱NOx效率。在一个实施例中，SCR催化剂的效率通过第一和第二NOx传感器16、30的脉冲的振幅之间的差值除以第一NOx传感器16的脉冲的振幅的比率被确定。

程序200在操作212处继续以由SCR催化剂24的脱NOx效率和通过第一NOx传感器16测量的NOx量确定实际SCR出口NOx量的估计。因此，SCR催化剂24下游的NOx量能够通过仅参考NOx传感器30响应于NOx扰动/变化事件的脉冲的振幅被确定，而无需进一步参考可能受到NH3逃逸影响的第二NOx传感器30的输出。程序200在操作214处继续以确定在SCR催化剂24下游的NH3量的估计、其能够由第二NOx传感器30的输出、在操作212处确定的存在于SCR催化剂24下游的NOx量、以及NOx传感器30对氨的交叉灵敏度因数计算。

程序200还包括操作216以将操作210处确定的催化剂效率、操作212处确定的SCR出口NOx量、以及操作214处确定的SCR出口NH3量用于还原剂喷射系统和SCR的闭环控制和车载诊断（OBD）操作中。所述系统和方法能够包括控制器28，其被配置为响应于以上确定的SCR催化剂出口NH3量和/或SCR催化剂出口NOx量提供还原剂喷射命令。所提供的还原剂喷射命令可以被用来控制NOx传感器30的NOx测量值的还原剂喷射量。替代地或额外地，所提供的还原剂命令能够补偿NH3量，从而减少或减轻NH3逃逸。系统和方法还包括响应于还原剂喷射命令喷射还原剂的量。方法还包括响应于估计的脱NOx效率、计算的SCR出口NOx量和计算的SCR出口NH3量提供还原剂喷射命令以控制随后的NOx量和NH3量，以及响应于还原剂喷射命令喷射还原剂的量。

一种示例系统包括具有构造成在功能上执行某些操作以控制SCR后处理系统的控制器28的处理子系统。在某些实施例中，控制器28包括构造成在功能上执行控制器28的操作的一个或多个模块。本文中包括模块的描述强调控制器的各方面的结构独立性，并且说明了控制器的操作和职责的一个分组。应当理解，执行类似整体操作的其他分组也在本申请的范围内。模块可在硬件中和/或经由计算机可读介质来实施，并且模块可分布在各种硬件部件上。

控制器28可以是系统300的一部分，所述系统300包括SCR部分和在SCR部分的相应上游和下游位置处操作地联接至内燃发动机废气流的第一和第二NOx传感器。所述SCR部分包括系统中SCR催化剂量的任一小部分，包括全部SCR催化剂量。NOx传感器提供表明NOx测量值的输出，所述测量值可以是NOx传感器的输出值、废气流中的NOx的测量值、和/或NOx的表观测量值，例如由于在NOx传感器处对氨的交叉灵敏度和氨在废气流中的存在而导致与任何表观NOx相结合。

控制器28还可包括还原剂目标模块302，所述模块响应于实际SCR出口NOx量306和实际SCR出口NH3量308确定还原剂喷射量304。示例和非限制性还原剂喷射量包括氨与NOx比率（ANR）目标、抵消NH3逃逸的ANR补偿、和/或对应于NOx传感器30处的NOx最小值的ANR。控制器28向还原剂喷射器20输出还原剂喷射命令310，还原剂喷射器20提供还原剂喷射量。

系统还包括响应由控制器28输出的还原剂喷射命令310的还原剂喷射器20。对还原剂喷射命令的还原剂喷射器响应可以是本领域理解的任何类型的响应。还原剂喷射器对还原剂喷射器命令310的示例和非限制性响应包括规定还原剂喷射量304为喷射量、继续前进以喷射还原剂喷射量304（例如，通过前馈和/或反馈控制器）、和/或将还原剂喷射量304提供到接受针对喷射的其他竞争值或限制值（例如，氨逃逸限制、SCR催化剂存储限制、当前转化效率限制等）的控制器。

控制器28还可包括SCR催化剂脱NOx效率模块314，所述效率模块314被配置为根据响应于NOx扰动/变化事件328的第一和第二NOx传感器16、30的脉冲的振幅318、320确定催化剂24的脱NOx效率316。NOx扰动/变化事件328能够由NOx扰动/变化事件模块326确定，所述模块326解释了与系统10的操作相关联的操作状况324，其指示适用于引起来自NOx传感器16、30的脉冲的振幅318、320的NOx脉冲发生以确定催化剂24的脱NOx效率316。

控制器28还可包括NOx/NH3量确定模块312，其被配置为根据SCR催化剂24上游的第一NOx传感器16的NOx测量值320和由NOx传感器脉冲振幅318、320确定的脱NOx效率316确定实际SCR出口NOx量306的估计。NOx/NH3量确定模块312也可被配置为根据第二NOx传感器30的输出或NOx测量值322、实际SCR出口NOx量306和第二NOx传感器30对氨的交叉灵敏度因数确定实际NH3量308的估计。

根据一个方面，方法包括操作内燃发动机以产生到排气系统中的废气流，该排气系统包括设置于废气流中的选择性催化还原（SCR）催化剂。排气系统包括在SCR催化剂上游的位置处联接至排气系统的还原剂喷射器、在SCR催化剂上游的位置处联接至排气系统的第一NOx传感器、以及在SCR催化剂下游的位置处联接至排气系统的第二NOx传感器。方法包括响应于与内燃发动机的操作相关联的废气流中的NOx扰动/变化事件，确定第一NOx传感器的第一输出和第二NOx传感器的第二输出；根据第一输出和第二输出确定SCR催化剂从废气流中去除NOx的效率；根据由第一NOx传感器测量的NOx量和根据第一输出和第二输出确定的SCR催化剂的效率确定SCR催化剂下游的NOx量和SCR催化剂下游的NH3量中的至少一者；响应于NOx量和NH3量中的至少一者确定还原剂喷射命令；以及响应于所述还原剂喷射命令喷射还原剂的量。

在所述方法的一个实施例中，第一输出是响应于NOx扰动/变化事件第一NOx传感器的脉冲的振幅并且第二输出是响应于NOx扰动/变化事件第二NOx传感器的脉冲的振幅。在此实施例的改进方案中，SCR催化剂的效率通过以下等式来确定：η_SCR = （C_NOx,imp,in–C_NOx,imp,out）/C_NOx,imp,in；其中，η_SCR是SCR催化剂的效率，C_NOx,imp,in是第一NOx传感器的脉冲的振幅，并且C_NOx,imp,out是第二NOx传感器的脉冲的振幅。在此实施例的进一步改进方案中，SCR催化剂下游的NOx量通过以下等式来确定：C_NOx,out=C_NOx,in*（1-η_SCR）；其中，C_NOx,out是SCR催化剂下游的NOx量并且C_NOx,in是由第一NOx传感器测量的NOx量。在另一个改进方案中，NH3量通过以下等式确定：C_NH3,out=（C_NOx,Sen,out-C_NOx,out）/k；其中，C_NH3,out是SCR催化剂下游的NH3量，C_NOx,Sen,out是第二NOx传感器的输出，并且k是第二NOx传感器与氨的交叉灵敏度因数。

在进一步的实施例中，NOx扰动/变化事件包括与燃料喷射到内燃发动机的至少一个汽缸中相关联的喷射事件的开始。在另一个实施例中，NOx扰动/变化事件包括到内燃发动机的进气口的废气再循环流动的变化。在又另一个实施例中，NOx扰动/变化事件包括加速器的轻踩或轻松开，从而提供内燃发动机要求的燃料供应。在再另一个实施例中，所述方法还包括响应于NH3量确定是否存在NH3逃逸状况。

在另一方面中，公开一种系统，所述系统包括可操作以产生到排气系统中的废气流的内燃发动机。排气系统包括设置于废气流中的SCR催化剂、在SCR催化剂上游的位置处操作地联接至废气流的还原剂喷射器、在SCR催化剂上游的位置处联接至排气系统的第一NOx传感器、以及在SCR催化剂下游的位置处联接至排气系统的第二NOx传感器。所述系统还包括连接至第一NOx传感器、第二NOx传感器和内燃发动机的控制器。控制器被配置为响应于在与内燃发动机的操作相关联的废气流中的NOx扰动/变化事件确定第一NOx传感器的第一输出和第二NOx传感器的第二输出。控制器还被配置为根据第一输出和第二输出确定SCR催化剂从废气流中去除NOx的效率。

在一个实施例中，控制器被配置为根据通过第一NOx传感器测量的NOx量和根据第一输出和第二输出确定的SCR催化剂的效率确定SCR催化剂下游的NOx量和SCR催化剂下游的NH3量中的至少一者。在此实施例的改进方案中，控制器被配置为响应于NOx量和NH3量中的至少一者确定还原剂喷射命令并响应于所述还原剂喷射命令控制还原剂喷射器喷射还原剂的量。

在另一个实施例中，内燃发动机还包括将排气系统连接至内燃事件的进气系统的EGR导管，并且所述控制器被配置为响应于通过EGR导管从排气系统到进气系统的废气流的变化解释NOx扰动/变化事件。

在又另一个实施例中，内燃发动机还包括被连接以向内燃事件的多个汽缸提供燃料供应的燃料供应系统，并且控制器被配置为响应于开始将燃料喷射到多个汽缸中的至少一个解释NOx扰动/变化事件。

在另一个实施例中，系统包括氧化催化剂和SCR催化剂上游的颗粒过滤器中的至少一者。在又另一个实施例中，第一输出是响应于NOx扰动/变化事件第一NOx传感器的脉冲的振幅并且第二输出是响应于NOx扰动/变化事件第二NOx传感器的脉冲的振幅。

根据另一方面，设备包括连接至排气系统中在SCR催化剂上游的第一NOx传感器和SCR催化剂下游的第二NOx传感器的控制器。排气系统接收通过内燃发动机的操作产生的废气流。控制器包括NOx扰动/变化模块，其被配置为解释废气流中的NOx扰动/变化事件；SCR催化剂脱NOx效率模块，其被配置为响应于NOx扰动/变化事件根据第一NOx传感器和第二NOx传感器的输出确定SCR催化剂的脱NOx效率；NOx/NH3量确定模块，其被配置为响应于脱NOx效率和第一NOx传感器的NOx测量值确定SCR催化剂下游的NOx量；以及还原剂目标模块，其被配置为响应于SCR催化剂下游的NOx量确定还原剂喷射量。

在一个实施例中，NOx/NH3量确定模块被配置为响应于第二NOx传感器的NOx测量值、SCR催化剂下游的NOx量和第二NOx传感器对氨的交叉灵敏度因数确定SCR催化剂下游的NH3量。在另一个实施例中，SCR催化剂脱NOx效率模块被配置为由下述比率确定脱NOx效率，所述比率是响应于NOx扰动/变化事件第一NOx传感器的脉冲的振幅和响应于NOx扰动/变化事件第二NOx传感器的脉冲的振幅的函数。在又另一个实施例中，还原剂目标模块被配置为提供还原剂喷射命令，所述命令向SCR催化剂上游的排气系统提供还原剂喷射量。

虽然已在附图和上述描述中详细地示出并描述了本发明，但本发明在性质上应被认为是说明性的而非限制性的，应当理解，仅示出并描述了某些示例性实施例。本领域技术人员将了解，在不实质上背离本发明的情况下，在示例性实施方案中许多修改是可能的。因此，所有此类修改都旨在被包括在如所附的权利要求所限定的本公开的范围内。

在阅读权利要求时，其意图的是，当使用措辞诸如“一”、“一个”、“至少一个”或“至少一部分”时，并不意图将权利要求限制到仅此一项，除非在权利要求中有明确的相反陈述。当使用语言“至少一部分”和/或“一部分”时，此项能够包括一部分和/或整个项目，除非有明确的相反陈述。

Claims (20)

1.一种方法，其包括：

操作内燃发动机以产生到排气系统中的废气流，所述排气系统包含设置于所述废气流中的选择性催化还原（SCR）催化剂，所述排气系统包含：

在所述SCR催化剂上游的位置处联接至所述排气系统的还原剂喷射器；

在所述SCR催化剂上游的第一NOx传感器；

在所述SCR催化剂下游的位置处联接至所述排气系统的第二NOx传感器；

响应于与所述内燃发动机的操作相关联的所述废气流中的NOx扰动/变化事件，确定所述第一NOx传感器的第一输出和所述第二NOx传感器的第二输出；

根据所述第一输出和所述第二输出确定所述SCR催化剂从所述废气流中去除NOx的效率；

根据通过所述第一NOx传感器测量的NOx量和根据所述第一输出和所述第二输出确定的所述SCR催化剂的所述效率确定所述SCR催化剂下游的NOx量和所述SCR催化剂下游的NH3量中的至少一者；

响应于所述NOx量和所述NH3量中的所述至少一者确定还原剂喷射命令；以及

响应于所述还原剂喷射命令喷射所述还原剂的量。

2.如权利要求1所述的方法，其中，所述第一输出是响应于所述NOx扰动/变化事件所述第一NOx传感器的脉冲的振幅并且所述第二输出是响应于所述NOx扰动/变化事件所述第二NOx传感器的脉冲的振幅。

3.如权利要求2所述的方法，其中，所述SCR催化剂的所述效率通过以下等式确定：

η_SCR = （C_NOx,imp,in–C_NOx,imp,out）/C_NOx,imp,in；

其中,η_SCR是所述SCR催化剂的所述效率，C_NOx,imp,in是所述第一NOx传感器的所述脉冲/变化的所述振幅，并且C_NOx,imp,out是所述第二NOx传感器的所述脉冲/变化的所述振幅。

4.如权利要求3所述的方法，其中，所述SCR催化剂下游的所述NOx量通过以下等式确定：

C_NOx,out=C_NOx,in*（1-η_SCR）；

其中，C_NOx,out是所述SCR催化剂下游的所述NOx量并且C_NOx,in是通过所述第一NOx传感器测量的所述NOx量。

5.如权利要求3所述的方法，其中，所述NH3量通过以下等式确定：

C_NH3,out=（C_NOx,Sen,out- C_NOx,out）/k；

其中，C_NH3,out是所述SCR催化剂下游的所述NH3量，C_NOx,Sen,out是所述第二NOx传感器的输出，并且k是所述第二NOx传感器与氨的交叉灵敏度因数。

6.如权利要求2所述的方法，其中，所述NOx扰动/变化事件包括与将燃料喷射到所述内燃发动机的至少一个汽缸中相关联的喷射事件的开始。

7.如权利要求2所述的方法，其中，所述NOx扰动/变化事件包括下述中的至少一者：到所述内燃发动机的进气口的废气再循环流动的变化、所述内燃发动机的共燃料轨的轨压变化、以及开始喷射到所述内燃发动机的汽缸。

8.如权利要求2所述的方法，其中，所述NOx扰动/变化事件包括加速器的轻踩或轻松开中的至少一者，从而为所述内燃发动机提供燃料供应请求。

9.如权利要求1所述的方法，其还包括响应于所述NH3量确定是否存在NH3逃逸状况。

10.一种系统，其包括：

可操作以产生到排气系统中的废气流的内燃发动机，所述排气系统包括：

设置于所述废气流中的选择性催化还原（SCR）催化剂；

在所述SCR催化剂上游的位置处操作地联接至所述废气流的还原剂喷射器；

在所述SCR催化剂上游的第一NOx传感器；

在所述SCR催化剂下游的位置处联接至所述排气系统的第二NOx传感器；

控制器，所述控制器连接至所述第一NOx传感器、所述第二NOx传感器和所述内燃发动机，所述控制器被配置为响应于与所述内燃发动机的操作相关联的所述废气流中的NOx扰动/变化事件确定所述第一NOx传感器的第一输出和所述第二NOx传感器的第二输出，所述控制器还被配置为根据所述第一输出和所述第二输出确定所述SCR催化剂从所述废气流中去除NOx的效率。

11.如权利要求10所述的系统，其中，所述控制器被配置为根据通过所述第一NOx传感器测量的NOx量和根据所述第一输出和所述第二输出确定的所述SCR催化剂的所述效率确定所述SCR催化剂下游的NOx量和所述SCR催化剂下游的NH3量中的至少一者。

12.如权利要求11所述的系统，其中，所述控制器被配置为响应于所述NOx量和所述NH3量中的至少一者确定还原剂喷射命令并响应于所述还原剂喷射命令控制所述还原剂喷射器喷射所述还原剂的量。

13.如权利要求10所述的系统，其中，所述内燃发动机还包括将所述排气系统连接至所述内燃事件的进气系统的废气再循环（EGR）导管，并且所述控制器被配置为响应于所述废气流通过所述EGR导管从所述排气系统到所述进气系统的变化解释所述NOx扰动/变化事件。

14.如权利要求10所述的系统，其中，所述内燃发动机还包括被连接以向所述内燃事件的多个汽缸提供燃料供应的燃料供应系统，并且所述控制器被配置为响应于下述中的至少一者解释所述NOx扰动/变化事件：开始将燃料喷射到所述多个汽缸中的至少一个中和所述内燃发动机的共燃料轨的轨压的变化。

15.如权利要求10所述的系统，其还包括氧化催化剂和在所述SCR催化剂上游的颗粒过滤器中的至少一者。

16.如权利要求10所述的方法，其中，所述第一输出是响应于所述NOx扰动事件所述第一NOx传感器的脉冲/变化的振幅并且所述第二输出是响应于所述NOx扰动/变化事件所述第二NOx传感器的脉冲/变化的振幅。

17.一种设备，其包括：

控制器，所述控制器连接至在排气系统中选择性催化还原（SCR）催化剂上游的第一NOx传感器和在所述SCR催化剂下游的第二NOx传感器，其中，所述排气系统接收由内燃发动机的操作所产生的废气流，所述控制器包括：

NOx扰动/变化模块，其被配置为解释所述废气流中的NOx扰动/变化事件；

SCR催化剂脱NOx效率模块，其被配置为响应于所述NOx扰动/变化事件根据所述第一NOx传感器和所述第二NOx传感器的输出确定所述SCR催化剂的脱NOx效率；

NOx/NH3量确定模块，其被配置为响应于所述脱NOx效率和所述第一NOx传感器的NOx测量值确定所述SCR催化剂下游的NOx量；以及

还原剂目标模块，其被配置为响应于所述SCR催化剂下游的所述NOx量确定还原剂喷射量。

18.如权利要求17所述的设备，其中，所述NOx/NH3量确定模块被配置为响应于所述第二NOx传感器的NOx测量值、所述SCR催化剂下游的所述NOx量和所述第二NOx传感器对氨的交叉灵敏度因数确定所述SCR催化剂下游的NH3量。

19.如权利要求17所述的设备，其中，所述SCR催化剂脱NOx效率模块被配置为由下述比率确定所述脱NOx效率，所述比率是响应于所述NOx扰动事件所述第一NOx传感器的脉冲/变化的振幅和响应于所述NOx扰动事件所述第二NOx传感器的脉冲/变化的振幅的函数。

20.如权利要求17所述的设备，其中，所述还原剂目标模块被配置为提供还原剂喷射命令，所述命令向所述SCR催化剂上游的所述排气系统提供所述还原剂喷射量。