CN107178407B - 使用还原剂质量传感器的nox水平确定 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及使用还原剂质量传感器的NOX水平确定。后处理系统包括SCR系统、还原剂储罐、流体地耦合到还原剂储罐和SCR系统并构造成将还原剂引入SCR系统内的还原剂引入组件。后处理系统还包括还原剂质量传感器。控制器通信地耦合到还原剂质量传感器。控制器配置成解释来自还原剂质量传感器的输出信号。输出信号指示还原剂质量。控制器使用还原剂质量来确定在SCR系统的下游的废气中的出口NOx量。控制器还确定出口NOx量是否超过预定阈值。响应于出口NOx量超过预定阈值，控制器向用户指示出口NOx量超过预定阈值。

Description

使用还原剂质量传感器的NOX水平确定
技术领域
本公开通常涉及用于内燃(IC)发动机的后处理系统。
背景技术
排气后处理系统用于接收并处理由发动机例如IC发动机产生的废气。常规废气后处理系统包括降低存在于废气中的有害排气排放物的水平的几个不同部件中的任一个。例如，柴油动力的IC发动机的某些排气后处理系统包括选择性催化还原(SCR)系统，其包括被配制来在氨(NH3)存在的情况下将NOx(以某个份额的NO和NO2)转化成无害氮气(N2)和水蒸汽(H2O)的催化剂。还原剂常常被引入将废气传递到SCR系统和/或后处理系统的其它部件的排气导管内。
排放标准对于限制被包括在从后处理系统放出的废气中的NOx气体的量持续地变得更严格。这在新兴市场例如印度和中国尤其如此。例如，基于欧洲标准的Bharat stageIV(BS4)排放法规在可被包括在从后处理系统放出的废气中的NOx排放物的量方面逐渐变得更严格。因此，对在废气例如来自汽油和/或柴油发动机的废气中放出的NOx的量的严格监控是合乎需要的。
发明内容
本文所述的实施方式通常涉及用于确定在后处理系统的出口处的出口NOx量而不使用在出口处的物理NOx传感器的系统和方法。本文所述的各种实施方式涉及使用位于还原剂储罐内和/或集成到还原剂引入组件内的还原剂质量传感器来确定出口NOx量，使得后处理系统不包括在后处理系统的出口处的物理NOx传感器。
在第一组实施方式中，后处理系统包括SCR系统，其包括被配制来分解流经其的废气的组分的催化剂。后处理系统还包括还原剂储罐。还原剂引入组件流体地耦合到还原剂储罐和SCR系统，并构造成将还原剂引入SCR系统内。后处理系统还包括还原剂质量传感器。控制器通信地耦合到还原剂质量传感器。控制器配置成解释来自还原剂质量传感器的输出信号。该输出信号指示还原剂质量。控制器使用还原剂质量来确定在SCR系统的下游的废气中的出口NOx量。控制器还确定出口NOx量是否超过预定阈值。响应于出口NOx量超过预定阈值，控制器向用户指示出口NOx量超过预定阈值。
在另一组实施方式中，用于确定被包括在后处理系统中的SCR系统的下游的废气中的出口NOx量的装置包括操作地耦合到后处理系统的还原剂质量传感器，后处理系统还包括还原剂储罐和用于将还原剂引入SCR系统内的还原剂引入组件。控制器通信地耦合到还原剂质量传感器。控制器配置成解释来自还原剂质量传感器的输出信号。该输出信号指示还原剂质量。控制器使用还原剂质量来确定在SCR系统的下游的废气中的出口NOx量。控制器还确定出口NOx量是否超过预定阈值。响应于出口NOx量超过预定阈值，控制器向用户指示出口NOx量超过预定阈值。
在又一组实施方式中，控制电路包括配置成通信地耦合到后处理系统的还原剂质量传感器的控制器，后处理系统包括用于还原废气的组分的SCR系统、还原剂储罐、还原剂引入组件和还原剂质量传感器。控制器包括配置成解释来自还原剂质量传感器的输出信号的尿素质量确定电路。输出信号指示还原剂质量。控制器还包括配置成使用还原剂质量来确定在SCR系统的下游的废气中的出口NOx量的出口NOx确定电路。出口NOx确定电路确定出口NOx量是否超过预定阈值。响应于出口NOx量超过预定阈值，出口NOx确定电路向用户指示出口NOx量超过预定阈值。
应认识到，前述概念和在下面更详细讨论的额外概念(假定这样的概念不相互不一致)的所有组合被设想为本文所公开的发明主题的部分。特别是，出现在本公开末尾的所主张的主题的所有组合被设想为本文所公开的发明主题的部分。
附图说明
从结合附图进行的下面的描述和所附权利要求中，本公开的前述和其它特征将变得更充分明显。应理解，这些附图只描绘根据本公开的几个实现且因此不应被考虑为其范围的限制，本公开将以额外的特殊性和细节通过使用附图而被描述。
图1是根据实施方式的后处理系统的示意图。
图2是可被包括在图1的后处理系统中的示例控制电路的示意性方框图。
图3是后处理系统的另一实施方式的示意图。
图4是后处理系统的又一实施方式的示意图。
图5是后处理系统的再一实施方式的示意图。
图6是用于使用由还原剂质量传感器确定的还原剂质量来确定出口NOx量的方法的实施方式的示意性流程图。
图7是可用作图1和/或图2的控制器的计算设备的另一实施方式的示意性方框图。
在整个下面的详细描述中参考附图。在附图中，相似的符号一般标识相似的部件，除非上下文另有规定。在详细描述、附图和权利要求中描述的例证性实现并不意味着是限制性的。可利用其它实现，且可做出其它变化，而不偏离这里提出的主题的精神或范围。将容易理解，如在本文大体所述和在附图中示出的本公开的方面可在各种不同的配置中被布置、代替、组合和设计，其中所有配置被明确地设想并构成本公开的部分。
具体实施方式
本文所述的实施方式通常涉及用于确定在后处理系统的出口处的出口NOx量而不使用在出口处的物理NOx传感器的系统和方法。本文所述的各种实施方式涉及使用位于还原剂储罐内和/或集成到还原剂引入组件内的还原剂质量传感器来确定出口NOx量，使得后处理系统不包括在后处理系统的出口处的物理NOx传感器。
排放标准对于限制被包括在从后处理系统放出的废气中的NOx气体的量持续变得更严格。因此，对在废气例如来自汽油和/或柴油发动机的废气中放出的NOx的量的严格监控是合乎需要的。
多个常规后处理系统通常包括位于后处理系统的出口或要么尾管处的物理NOx传感器。来自这样的物理NOx传感器的输出对应于在从后处理系统排出到环境内的废气(例如柴油废气)中的NOx的量并通常用于确定后处理系统的性能(例如被包括在后处理系统中的SCR系统的催化转化效率)。然而，这样的物理NOx传感器是昂贵的，并易于出故障，这增加了维护成本。特别地，在发展中国家例如印度和中国，物理NOx传感器的安装和维护成本可明显影响对消费者例如车辆所有者的总成本负担。
而且，与柴油发动机相关的后处理系统通常包括构造成将液体还原剂引入后处理系统内的还原剂引入组件。还原剂促进由包括在后处理系统中的SCR系统分解组分(例如包括在废气中的NOx气体)。在一些实例中，还原剂溶液可能没有所推荐的浓度，例如还原剂溶液可能太稀释。这样的非标准还原剂溶液也将导致SCR系统的效率的降低，从而导致NOx排放物的增加。这在发展中国家尤其如此，其中成本削减和假冒还原剂溶液的可得性可导致增加的NOx排放物。
用于确定被包括在从后处理系统放出的废气中的出口NOx量是否在预定阈值内的本文所述的系统和方法的各种实施方式可提供益处，例如：(1)确定出口NOx量是否超过预定阈值，预定阈值可对应于使用由还原剂质量传感器确定的还原剂的排放标准；(2)允许从后处理系统的出口移除物理NOx传感器；(3)通过诊断在后处理系统中的不适当地稀释的还原剂的存在而防止后处理系统的不必要的维护；以及(4)通过允许从后处理的出口排除物理NOx传感器来明显降低后处理系统的组装和维护成本。
图1是根据实施方式的后处理系统100的示意图。后处理系统100可流体地耦合到发动机并配置成分解包括在由发动机产生的废气中的组分(例如NOx气体)。发动机可包括对于柴油、汽油、天然气、生物柴油、乙醇、液化石油气体(LPG)或任何其它燃料源可操作的IC发动机。后处理系统100包括SCR系统150、还原剂储罐110、第一还原剂质量传感器112、可选地第二还原剂质量传感器124、还原剂引入组件120、定量供给阀122和控制器170。
后处理系统100包括构造成从SCR系统150接收废气的入口导管102和将经处理的废气排出到环境内的出口导管104。第一温度传感器148位于SCR系统150的上游，而第二温度传感器152位于SCR系统150的下游。第一温度传感器148和第二温度传感器152配置成分别确定进入SCR系统150的废气的第一温度和废气在经过SCR系统150之后的第二温度。
NOx传感器103靠近入口导管102的入口位于SCR系统150的上游，并配置成确定被包括在进入后处理系统100的废气中的NOx气体的入口NOx量。SCR系统150位于入口导管102和出口导管104之间(例如位于后处理系统的壳体内)。
在一些实施方式中，NOx传感器103可包括物理NOx传感器。在其它实施方式中，NOx传感器103可包括配置成基于产生废气的发动机的一个或多个操作参数(例如空气/燃料比、压缩比、燃烧温度、废气温度、废气压力等)来确定入口NOx量的虚拟NOx传感器。例如，控制器170可包括配置成使用产生废气的发动机的一个或多个操作参数来确定入口NOx量的模型、查找表、算法和/或方程。
SCR系统150包括被配制为选择性地分解废气的组分的一个或多个催化剂。可使用任何适当的催化剂，例如基于铂、钯、铑、铈、铁、锰、铜、钒的催化剂、任何其它适当的催化剂或其组合。催化剂可布置在可例如界定蜂窝结构的适当基底例如陶瓷(堇青石)或金属(例如铬铝钴耐热钢)整体式芯核上。涂层也可用作催化剂的载体材料。例如，这样的涂层材料可包括氧化铝、二氧化钛、二氧化硅、任何其它适当的涂层材料或其组合。废气(例如柴油废气)可在催化剂之上和周围流动，使得包括在废气中的任何NOx气体进一步还原以产生实质上没有一氧化碳和NOx气体的废气。
还原剂储罐110(在本文也被称为“罐110”)构造成储存还原剂。还原剂被配制为促进废气的组分(例如被包括在废气中的NOx气体)的分解。可使用任何适当的还原剂。在一些实施方式中，废气可包括柴油废气，且还原剂可包括柴油机排气处理液(diesel exhaustfluid)。柴油机排气处理液可包括尿素、尿素的水溶液或包括氨水、副产物或如本领域中已知的任何其它柴油机排气处理液(例如在名称
Figure GDA0002263972360000061
之下销售的柴油机排气处理液)的任何其它流体。
例如，还原剂可包括具有特定比的尿素与水的含水尿素溶液。在特定的实施方式中，还原剂可包括含水尿素溶液，其包括32.5％体积尿素和67.5％体积的去离子水。在还原剂中的较高浓度(例如大于67.5％)的水可能过稀释还原剂，从而产生不够标准的还原剂溶液。这导致SCR系统150的催化转化效率的降低，这可增加在经过SCR系统150之后的废气的出口NOx量。
还原剂引入组件120流体地耦合到罐110。还原剂引入组件162配置成将还原剂选择性地注入或以其它方式引入SCR系统150或其上游(例如到入口导管102内)或位于SCR系统150的上游的混合器(未示出)内。例如，还原剂引入组件120可包括配置成将还原剂从罐110输送到SCR系统150的泵、阀、导管等。
在各种实施方式中，还原剂引入组件120还可包括位于用于将还原剂从还原剂引入组件120输送到SCR系统150的还原剂输送管线内的定量供给阀122。定量供给阀122可包括任何适当的阀，例如蝶阀、闸阀、止回阀(例如倾斜盘止回阀、摇摆止回阀、轴式止回阀等)、球阀、弹簧阀、空气辅助注射器、螺线管阀或任何其它适当的阀。定量供给阀122可选择性地打开以在预定时间期间将预定数量的还原剂引入SCR系统150或其上游内。
还原剂质量传感器112操作地耦合到罐110并配置成确定包含在罐110内的还原剂的质量。还原剂质量传感器112可包括例如超声传感器(例如超声波传感器)或任何其它适当的还原剂质量传感器。还原剂质量传感器112产生指示包含在罐110内的还原剂的质量的输出信号。
输出信号可指示还原剂与稀释溶液的稀释比(例如在含水还原剂中的尿素与水的比)。还原剂质量传感器112可包括定量传感器，使得输出信号指示还原剂与稀释溶液的比(例如尿素与水的定量比)。在其它实施方式中，还原剂质量传感器112可包括定性传感器，使得输出信号指示还原剂质量是否低于质量阈值(例如还原剂太稀)。
在一些实施方式中，后处理系统100可以可选地包括位于还原剂引入组件120的下游(例如阀122的下游)和SCR系统150的上游(例如操作地耦合到构造成将还原剂引入SCR系统150内的还原剂输送管线)的第二还原剂质量传感器124。第二还原剂质量传感器124构造成确定在引入到SCR系统150之前还原剂的质量。第二还原剂质量传感器124可实质上类似于第一还原剂质量传感器112。在一些实施方式中，后处理系统100可以只包括第二还原剂质量传感器124，使得不包括第一还原剂质量传感器112。
虽然被示为包括SCR系统150，后处理系统100还可包括其它部件，例如一个或多个流混合器、微粒过滤器、氧化催化剂(例如柴油氧化催化剂或氨氧化催化剂)、氧传感器、氨传感器和/或其它部件。
控制器170通信地耦合到还原剂质量传感器112和/或第二还原剂质量传感器124。控制器170可包括任何适当的控制器，例如，如在本文详细描述的计算设备630。控制器170配置成解释来自第一还原剂质量传感器112和/或第二还原剂质量传感器124的输出信号。如在以前所述的，输出信号指示还原剂质量。控制器170使用还原剂质量来确定在SCR系统150的下游的废气中的出口NOx量。
控制器170可包括配置成将还原剂质量与确定出口NOx量相关联的算法、查找表或方程。控制器170可确定出口NOx量的绝对值。在一些实施方式中，控制器170可从还原剂质量确定出口NOx量所处于的预期范围。控制器170确定出口NOx量是否超过预定阈值。响应于出口NOx量超过预定阈值，控制器170向用户指示出口NOx量超过预定阈值。
在一些实施方式中，响应于出口NOx量超过预定阈值，控制器170确定还原剂被稀释成高于预定稀释阈值。控制器170因此向用户指示改变还原剂。例如，具有高于预定稀释阈值的、较高的水与还原剂百分比的稀释还原剂溶液将降低SCR系统150的催化效率。这可引起在被包括在经由出口从后处理系统100排出的废气中的出口NOx量的增加。出口NOx量的增加可使出口NOx量超过预定阈值。
预定阈值可例如对应于可由后处理系统在操作期间放出的NOx的最大可允许数量(例如对应于NOx排放标准)。控制器170因此可确定出口NOx量的绝对值或预期范围，并确定出口NOx量或否则出口NOx量的范围是否超过预定阈值。如果出口NOx量超过预定阈值，则控制器170向用户指示出口NOx量超过预定阈值。因此，可警告用户在罐110内(或被引入SCR系统150内)的不够标准的还原剂的存在。以这种方式，经由来自还原剂质量传感器的输出信号来确定出口NOx量，使得后处理系统100不包括位于SCR系统150的下游的用于确定出口NOx量的出口NOx传感器。这可提供明显的成本节约以及降低维护成本，如在本文所述的。
在特定的实施方式中，控制器170可被包括在控制电路中。例如，图2是根据实施方式的包括控制器170的控制电路171的示意性方框图。控制器170包括处理器172、存储器174或其它计算机可读介质、收发器178和可选地传感器176。应理解，控制器170只示出控制器170的一个实施方式，且能够执行本文所述的操作的任何其它控制器可被使用。
处理器172可包括微处理器、可编程逻辑控制器(PLC)芯片、ASIC芯片或任何其它适当的处理器。处理器172与存储器174通信并配置成执行存储在存储器174中的指令、算法、命令或否则程序。
存储器174包括本文讨论的任何存储器和/或存储部件。例如，存储器174可包括RAM和/或处理器172的高速缓存存储器。存储器174还可包括对设备控制器170是本地的或远程的一个或多个存储设备(例如硬盘驱动器、闪存、计算机可读介质等)。存储器174配置成存储查找表、算法或指令。例如，存储器174包括还原剂质量确定电路174a。还原剂质量确定电路174a可配置成从还原剂质量传感器112和/或还原剂质量传感器124(例如经由传感器176)接收输出信号。还原剂质量确定电路174a解释指示还原剂质量的来自还原剂质量传感器112和/或第二还原剂质量传感器124的输出信号(被指示为在图2中的还原剂质量信号)，并从其确定还原剂质量。
存储器174还包括构造成从还原剂质量确定模块174a接收关于还原剂质量的信息并使用还原剂质量确定在SCR系统150的下游的废气中的出口NOx量的出口NOx量确定电路174b。出口NOx量确定电路174b确定出口NOx量是否超过预定阈值，例如出口NOx量的最大可允许极限值。响应于出口NOx量超过预定阈值，出口NOx量确定电路174b向用户指示出口NOx量超过预定阈值。
在一些实施方式中，存储器174还包括入口NOx量确定电路174c。入口NOx量确定电路174c配置成解释来自位于SCR系统150的上游的NOx传感器103的NOx输出信号(例如经由传感器150接收)。NOx输出信号指示在SCR系统150上游的入口NOx量。在这样的实施方式中，出口NOx量确定电路174b还可配置成使用还原剂质量信号和入口NOx量来确定出口NOx量。
在其它实施方式中，存储器174还可包括压力确定电路174d。压力确定电路174d配置成解释来自差压传感器或任何其它压力传感器的压力信号(例如经由传感器150接收)，差压传感器可横跨SCR系统定位(例如被包括在图3的后处理系统200中的差压传感器248)。压力信号指示在SCR系统150两端的差压或压降。压力确定电路174d使用压力信号确定差压。在一些实施方式中，出口NOx量确定电路174b还可配置成使用还原剂质量和差压来确定出口NOx量。
在又一些其它实施方式中，存储器174还包括配置成解释来自位于SCR系统150上游的第一温度传感器148的(例如经由传感器150接收的)第一温度信号的温度确定电路174e。第一温度信号指示在SCR系统150的上游的废气的第一温度。温度确定电路174e使用第一温度信号确定进入SCR系统150的废气的第一温度。出口NOx量确定电路174b还配置成使用还原剂质量和第一温度来确定出口NOx量。
在一些实施方式中，温度确定电路174e还配置成解释来自位于SCR系统150的下游的第二温度传感器152的第二温度信号。第二温度指示在SCR系统的下游的废气的第二温度。在这样的实施方式中，出口NOx量确定电路174b还可配置成使用第二温度来确定出口NOx量。
控制器170还包括配置成产生指示信号(例如电流或电压)的收发器178，指示信号配置成向用户指示出口NOx量超过预定阈值。例如，指示信号可产生故障代码或使例如位于包括后处理系统100的车辆的仪表板或系统中的故障指示灯(MIL)变亮。
图3是根据另一实施方式的后处理系统200的示意图。后处理系统200包括位于入口导管202和出口导管204之间的SCR系统205。SCR系统250可实质上类似于SCR系统150，且因此不在本文被更详细地描述。NOx传感器203操作地耦合到入口导管202以测量被包括在进入入口导管202的废气中的入口NOx量。然而，后处理系统不包括位于出口导管204上的出口NOx传感器。
后处理系统200还包括还原剂储罐210、用于将还原剂引入在SCR系统250的上游的入口202内或以其他方式引入SCR系统250内的还原剂引入组件220和阀222。还原剂储罐210、还原剂引入组件220和阀222可实质上在结构和功能上分别与还原剂储罐110、还原剂引入组件120和阀122类似，且因此不在本文被更详细地描述。
第一还原剂质量传感器212操作地耦合到还原剂储罐210以确定包含在其中的还原剂的质量。除了或代替第一还原剂质量传感器212，第二还原剂质量传感器224也可位于将阀222流体地耦合到入口202的还原剂输送管线内。第一还原剂质量传感器212和第二还原剂质量传感器224实质上类似于第一还原剂质量传感器112和第二还原剂质量传感器124，且因此不在本文被更详细描述。
差压传感器248横跨SCR系统250定位。差压传感器250配置成测量在SCR系统250两端的差压248。差压可指示由于微粒物质聚积在其内而产生的SCR系统250的“堵塞”的量。因为堵塞也可影响SCR系统250的性能，差压传感器可提供出口NOx量的某个指示。
控制器270通信地耦合到NOx传感器203、第一还原剂质量传感器212、可选地第二还原剂质量传感器224和差压传感器248。控制器270可实质上类似于控制器170。控制器270配置成解释指示还原剂质量的来自第一还原剂质量传感器212和/或第二还原剂质量传感器224的输出信号。此外，控制器270配置成解释指示在SCR系统250两端的差压的来自差压传感器248的输出压力信号。
控制器270使用还原剂质量和差压来确定在SCR系统250的下游的废气中的出口NOx量。控制器270确定出口NOx量是否超过预定阈值，例如NOx的最大可允许量。如果出口NOx量超过预定阈值，则控制器270向用户指示出口NOx量超过预定阈值。
图4是根据又一实施方式的后处理系统300a的示意图。后处理系统300a包括位于入口导管302的下游和后处理系统300a的出口导管304的上游的SCR系统350。SCR系统350可实质上类似于SCR系统150，且因此不在本文被更详细描述。NOx传感器303操作地耦合到入口导管302以测量被包括在进入入口导管302的废气中的入口NOx量。然而，后处理系统300a不包括位于出口导管304上的出口NOx传感器。
氧化催化剂330位于入口导管302的下游和SCR系统350的上游。氧化催化剂330可包括例如柴油氧化催化剂，其配置成分解被包括在经过其的废气(例如柴油气体)中的一氧化碳(CO)或未燃尽的碳氢化合物。在一些实施方式中，氧化催化剂330可包括再生氧化催化剂，其配置成经由其中的燃料(例如柴油)的引入而再生。
过滤器340位于氧化催化剂330的下游和SCR系统350的上游。过滤器340构造成过滤被排出到环境内的微粒物质(例如碳颗粒、煤烟、灰尘等)。过滤器340可具有例如大约10微米、大约5微米或大约1微米的任何适当的小孔尺寸。在一些实施方式中，过滤器340可受催化作用。在特定的实施方式中，过滤器340可包括部分过滤器。
在各种实施方式中，除了或代替氧化催化剂330和过滤器340，NOx吸收催化剂360也可位于SCR系统350的上游。例如，图5是根据另一实施方式的后处理系统300b的示意图。后处理系统300b与图4的后处理系统300a相同，除了NOx吸收催化剂360而不是氧化催化剂330和过滤器340位于SCR系统350的上游以外。
NOx吸收催化剂360配置成减少被包括在从发动机(例如贫燃柴油发动机)放出的废气中的NOx的量。在一些实施方式中，NOx吸收催化剂360可包括配置成吸收被包括在废气中的NO或NO2的沸石催化剂。一旦NOx吸收催化剂360吸收了NO和/或NO2，碳氢化合物(例如柴油)就可被引入NOx吸收催化剂360内以使NOx吸收催化剂360再生。
后处理系统300a/b还包括还原剂储罐310、用于将还原剂引入到SCR系统350的上游或以其它方式引入SCR系统350内的还原剂引入组件320和阀322。还原剂储罐310、还原剂引入组件320和阀322可实质上在结构和功能上分别与还原剂储罐110、还原剂引入组件120和阀122类似，且因此不在本文被更详细地描述。
第一还原剂质量传感器312操作地耦合到还原剂储罐310以确定包含在其中的还原剂的质量。除了或代替第一还原剂质量传感器312，第二还原剂质量传感器324也可位于将阀322流体地耦合到入口302的还原剂输送管线内。第一还原剂质量传感器312和第二还原剂质量传感器324实质上类似于第一还原剂质量传感器112和第二还原剂质量传感器124，且因此不在本文被更详细描述。
第一温度传感器348位于SCR系统350的上游并配置成测量在SCR系统350的上游的废气的第一温度。第二温度传感器350位于SCR系统350的下游并配置成测量在SCR系统350的下游的废气的第二温度。
控制器370通信地耦合到NOx传感器303、第一还原剂质量传感器312、可选地第二还原剂质量传感器324、第一温度传感器348和第二温度传感器352。控制器370可实质上类似于控制器170。控制器370配置成解释指示还原剂质量的来自第一还原剂质量传感器312和/或第二还原剂质量传感器324的输出信号。此外，控制器370可配置成解释指示废气的第一温度的来自第一温度传感器348的第一温度信号。控制器370还可配置成解释指示废气的第二温度的来自第二温度传感器352的第二温度信号。
控制器370使用还原剂质量、第一温度和/或第二温度来确定在SCR系统350的下游的废气中的出口NOx量。控制器370确定出口NOx量是否超过预定阈值，例如NOx的最大可允许数量。如果出口NOx量超过预定阈值，则控制器370向用户指示出口NOx量超过预定阈值。
图6是用于确定被包括在流经后处理系统(例如后处理系统100/200/300a/b)的废气中的出口NOx量的方法500的示意性流程图。后处理系统至少包括SCR系统(例如SCR系统150/250/350)、还原剂引入组件(例如还原剂引入组件120/220/320)、包含还原剂的还原剂储罐(例如罐110/210/310)和还原剂质量传感器(例如第一还原剂质量传感器112/212/312和/或第二还原剂质量传感器124/224/324)。
方法500包括在502使废气流经后处理系统。例如，由柴油发动机产生的柴油废气被引入后处理系统100/200/300a/b的入口导管102/202/302内，使得废气流经其。还原剂被引入SCR系统504内。例如，还原剂引入组件120/220/320将还原剂从还原剂储罐110/210/310引入SCR系统150/250/350内。
在506确定还原剂质量。例如，第一还原剂质量传感器112/212/312和/或第二还原剂质量传感器124/224/324产生由控制器170/270/370解释以确定还原剂质量的输出信号。在508，在SCR系统的下游的废气中的出口NOx量使用还原剂质量来确定。例如，控制器170/270/370使用还原剂质量来确定出口NOx量。在各种实施方式中，可使用还原剂质量以及在SCR系统两端的差压、在SCR系统(例如SCR系统150/250/350)上游的第一温度和在SCR系统下游的第二温度中的至少一个来确定出口NOx量。
在510确定出口NOx量是否超过预定阈值。例如，然后控制器170/270/370比较出口NOx量与预定阈值(例如在从后处理系统100/200/300a/b排出的废气中可允许的最大NOx量)。如果操作510为假，则方法500返回到操作506。然而，如果操作510为真，即出口NOx量超过预定阈值，则向用户指示出口NOx量超过预定阈值。例如，控制器170/270/370可产生故障代码或使MIL变亮。
在一些实施方式中，控制器170/270/370、控制电路171或本文所述的任何控制器或控制电路可包括包含后处理系统100的装置或系统(例如车轮、发动机或发电机组等)的系统计算机。例如，图7是根据例证性实现的计算设备630的方框图。计算设备630可用于执行本文所述的任何方法或过程，例如方法500。在一些实施方式中，控制器170可包括计算设备630。计算设备630包括总线632或用于传递信息的其它通信部件。计算设备630还可包括耦合到总线632用于处理信息的一个或多个处理器634或处理电路。
计算设备630还包括耦合到总线632用于存储信息和由处理器634执行的指令的主存储器636，例如随机存取存储器(RAM)或其它动态存储设备。主存储器636还可用于在由处理器634执行指令期间存储位置信息、临时变量或其它中间信息。计算设备630还可包括ROM638或耦合到总线632用于存储用于处理器634的静态信息和指令的其它静态存储设备。存储设备640例如固态设备、磁盘或光盘耦合到总线632用于持续不断地存储信息和指令。例如，用于确定初始流速并比较初始流速与预定阈值以及增加或减小对应于其的排气导管的横截面面积的指令可存储在存储设备640上。
计算设备630可经由总线632耦合到用于向用户显示信息的显示器644，例如液晶显示器或有源矩阵显示器。输入设备642例如键盘或字母数字小键盘可耦合到总线632用于将信息和命令选择传递到处理器634。在另一实现中，输入设备642具有触摸屏显示器644。
根据各种实现，可由计算设备630响应于处理器634执行包含在主存储器636中的指令的布置(例如方法700的操作)而实现本文所述的过程和方法。这样的指令可从另一非临时计算机可读介质例如存储设备640被读取到主存储器636内。包含在主存储器636中的指令的布置的执行使计算设备630执行本文所述的例证性过程。在多处理布置中的一个或多个处理器也可用于执行包含在存储器636中的指令。在可选的实现中，可代替或结合软件指令来使用硬连线以实施例证性实现。因此，实现不限于硬件和软件的任何特定组合。
虽然在图7中描述了示例计算设备，在这个说明书中所述的实现可在其它类型的数字电子设备中或在计算机软件、固件或硬件——包括在这个说明书中公开的结构及其等效形式——中或在它们的一个或多个的组合中实现。
在这个说明书中描述的实现可在数字电子设备中或在计算机软件、固件或硬件——包括在这个说明书中公开的结构及其等效形式——中或在它们的一个或多个的组合中实现。在这个说明书中描述的实现可被实现为被编码在一个或多个计算机存储介质上用于由数据处理装置执行或控制数据处理装置的操作的一个或多个计算机程序，即计算机程序指令的一个或多个电路。可选地或此外，可在人工产生的传播信号例如机器产生的电、光或电磁信号上对程序指令编码，信号被产生以对信息编码用于传输到适当的接收器装置以由数据处理装置执行。计算机存储介质可以是计算机可读存储设备、计算机可读存储基底、随机或连续存取存储器阵列或设备或它们中的一个或多个的组合或被包括在计算机可读存储设备、计算机可读存储基底、随机或连续存取存储器阵列或设备或它们中的一个或多个的组合中。而且，虽然计算机存储介质不是传播信号，计算机存储介质可以是在人工产生的传播信号中被编码的计算机程序指令的源或目的地。计算机存储介质还可以是一个或多个单独的部件或介质(例如多个CD、磁盘或其它存储设备)或被包括在这样的一个或多个单独的部件或介质中。相应地，计算机存储介质是有形和非临时的。
可由数据处理装置对存储在一个或多个计算机可读存储设备上或从其它源接收的数据执行在这个说明书中描述的操作。术语“数据处理装置”或“计算设备”包括用于处理数据的所有类型的装置、设备和机器，作为例子包括可编程处理器、计算机、片上系统或多个前述项或前述项的组合。装置可包括专用逻辑，例如FPGA(现场可编程门阵列)或ASIC(专用集成电路)。除了硬件以外，装置还可包括为讨论中的计算机程序创建执行环境的代码，例如构成处理器固件、协议堆栈、数据库管理系统、操作系统、交叉平台运行时环境、虚拟机或它们中的一个或多个的组合的代码。装置和执行环境可实现各种不同的计算模型基础设施，例如web服务、分布式计算和网格计算基础设施。
计算机程序(也被称为程序、软件、软件应用、脚本或代码)可以用任何形式的编程语言——包括编译或解释语言、声明或过程语言——来编写，且它可以以任何形式——包括作为独立程序或作为电路、部件、子例程、对象或适合于在计算环境中使用的其它单元——来使用。计算机程序可以但不需要对应于文件系统中的文件。程序可存储在保存其它程序或数据(例如存储在标记语言文档中的一个或多个脚本)的文件的一部分中、在专用于讨论中的程序的单个文件中或在多个协调文件(例如存储一个或多个电路、子程序或代码的部分的文件)中。计算机程序可用于在一个计算机上或在位于一个地点处或分布在多个地点当中并由通信网络互连的多个计算机上执行。
适合于计算机程序的执行的处理器作为例子包括通用和专用微处理器和任何类型的数字计算机的任一个或多个处理器。通常，处理器将从只读存储器或随机存取存储器或这两者接收指令和数据。计算机的基本元件是用于根据指令执行行动的处理器和用于存储指令和数据的一个或多个存储器设备。通常，计算机还将包括用于存储数据的一个或多个大容量存储设备例如磁盘、磁光盘或光盘，或操作地耦合成从这样的一个或多个大容量存储设备接收数据或将数据传输到这样的一个或多个大容量存储设备，或这两个操作兼有。然而，计算机不需要具有这样的设备。适合于存储计算机程序指令和数据的设备包括所有形式的非易失性存储器、介质和存储器设备，作为例子包括半导体存储器设备，例如EPROM、EEPROM和闪存设备；磁盘，例如内部硬盘或可移动磁盘；磁光盘；以及CD-ROM和DVD–ROM盘。处理器和存储器可由专用逻辑实现或合并在专用逻辑中。
应注意，如在本文用于描述各种实施方式的术语“例子”意欲指示这样的实施方式是可能的实施方式的可能的例子、表示和/或图示(且这样的术语并不意欲暗示这样的实施方式必须是非凡或最好的例子)。
如在本文使用的术语“耦合”等意指两个构件直接或间接连接到彼此。这样的连接可以是静止的(例如永久的)或可移动的(例如可移除或可释放的)。可使用与另一个被整体地形成为单个单一主体的两个构件或两个构件和任何额外的中间构件或使用附接到彼此的两个构件或两个构件和任何额外的中间构件来实现这样的连接。
重要地注意到，各种示例性实施方式的结构和布置仅仅是例证性的。虽然在本公开中只详细描述了几个实施方式，复阅本公开的本领域中的技术人员将容易认识到，很多修改(例如在尺寸、维度、结构、各种元件的形状和比例、参数的值、安装布置、材料的使用、颜色、方位等上的变化)是可能的，而实质上不偏离本文所述的主题的新颖教导和优点。此外，应理解，来自本文公开的一个实施方式的特征可与本文公开的其它实施方式的特征组合，如本领域中的普通技术人员将理解的。也可在各种示例性实施方式的设计、操作条件和布置方面做出其它替代、修改、变化和省略，而不偏离本发明的范围。
虽然这个说明书包含很多特定的实现细节，这些不应被解释为对任何发明或可被主张的内容的范围的限制，而更确切地作为特定发明的特定实现所特有的特征的描述。在单独实现的上下文中在这个说明书中描述的某些特征也可在单个实现中组合地实现。相反，在单个实现的上下文中所述的各种特征也可在多个实现中单独地或在任何适当的组合中实现。而且，虽然特征可在上面被描述为在某些组合中起作用且甚至最初如上所说被主张，来自所主张的组合的一个或多个特征在一些情况下可从组合删除，且所主张的组合可针对子组合或子组合的变化。

Claims (23)

1.一种后处理系统，包括：
选择性催化还原系统，其包括被配制以分解流经其的废气的组分的催化剂；
还原剂储罐；
还原剂引入组件，其流体地耦合到所述还原剂储罐和所述选择性催化还原系统，所述还原剂引入组件构造成将还原剂引入所述选择性催化还原系统内；
还原剂质量传感器；以及
控制器，其通信地耦合到所述还原剂质量传感器，所述控制器配置成：
解释来自所述还原剂质量传感器的输出信号，所述输出信号指示还原剂质量，
使用所述还原剂质量来确定在所述选择性催化还原系统的下游的废气中的出口NOx量，
确定所述出口NOx量是否超过预定阈值，以及
响应于所述出口NOx量超过所述预定阈值，向用户指示所述出口NOx量超过所述预定阈值，
其中所述后处理系统不包括在所述选择性催化还原系统的下游的出口NOx传感器。
2.如权利要求1所述的后处理系统，其中所述还原剂质量传感器操作地耦合到所述还原剂储罐，使得所述输出信号指示包含在所述还原剂储罐内的还原剂的质量。
3.如权利要求1所述的后处理系统，其中所述还原剂质量传感器位于所述还原剂引入组件的下游和所述选择性催化还原系统的上游，使得所述输出信号指示当所述还原剂被引入所述选择性催化还原系统内时所述还原剂的质量。
4.如权利要求1所述的后处理系统，还包括：
位于所述选择性催化还原系统的上游的NOx传感器。
5.如权利要求4所述的后处理系统，其中所述控制器还配置成：
解释来自所述NOx传感器的NOx输出信号，所述NOx输出信号指示在所述选择性催化还原系统的上游的入口NOx量；以及
使用所述还原剂质量和所述入口NOx量来确定所述出口NOx量。
6.如权利要求1所述的后处理系统，还包括：
横跨所述选择性催化还原系统定位的差压传感器。
7.如权利要求1所述的后处理系统，还包括：
位于所述选择性催化还原系统的上游的氧化催化剂和过滤器中的至少一个。
8.如权利要求1所述的后处理系统，还包括：
位于所述选择性催化还原系统的上游的NOx吸收催化剂。
9.如权利要求1所述的后处理系统，其中所述控制器还配置成：
响应于所述出口NOx量超过所述预定阈值，确定所述还原剂被稀释成高于预定稀释阈值，以及
向用户指示改变所述还原剂。
10.一种用于确定在后处理系统中包括的选择性催化还原系统下游的废气中出口NOx量的装置，所述后处理系统还包括还原剂储罐和用于将还原剂引入所述选择性催化还原系统内的还原剂引入组件，所述装置包括：
还原剂质量传感器，其操作地耦合到所述后处理系统；以及
控制器，其通信地耦合到所述还原剂质量传感器，所述控制器配置成：
解释来自所述还原剂质量传感器的输出信号，所述输出信号指示还原剂质量，
使用所述还原剂质量来确定在所述选择性催化还原系统的下游的废气中的出口NOx量，
确定所述出口NOx量是否超过预定阈值，以及
响应于所述出口NOx量超过所述预定阈值，向用户指示所述出口NOx量超过所述预定阈值，
其中所述后处理系统不包括在所述选择性催化还原系统的下游的出口NOx传感器。
11.如权利要求10所述的装置，其中所述还原剂质量传感器构造成操作地耦合到所述还原剂储罐，使得所述输出信号指示包含在所述还原剂储罐内的所述还原剂的质量。
12.如权利要求10所述的装置，其中所述还原剂质量传感器构造成位于所述还原剂引入组件的下游和所述选择性催化还原系统的上游，使得所述输出信号指示当所述还原剂被引入所述选择性催化还原系统内时所述还原剂的质量。
13.如权利要求11或12所述的装置，还包括：
NOx传感器，所述NOx传感器构造成位于所述选择性催化还原系统的上游以便测量在所述选择性催化还原系统的上游的初始NOx量。
14.如权利要求13所述的装置，其中所述控制器还配置成：
解释来自所述NOx传感器的NOx输出信号，所述NOx输出信号指示在所述选择性催化还原系统的上游的入口NOx量；以及
使用所述还原剂质量和所述入口NOx量来确定所述出口NOx量。
15.如权利要求14所述的装置，还包括：
构造成横跨所述选择性催化还原系统定位以便确定跨所述选择性催化还原系统的差压的差压传感器，其中所述控制器还配置成：
使用所述还原剂质量和所述差压来确定所述出口NOx量。
16.如权利要求15所述的装置，还包括：
第一温度传感器，其构造成位于所述选择性催化还原系统的上游以便确定进入所述选择性催化还原系统的废气的第一温度，以及
第二温度传感器，其构造成位于所述选择性催化还原系统的下游以便确定离开所述选择性催化还原系统的废气的第二温度，
其中所述控制器还配置成：
使用废气的所述第一温度和所述第二温度中的至少一个以及所述还原剂质量来确定所述出口NOx量。
17.如权利要求16所述的装置，其中所述控制器还配置成：
响应于所述出口NOx量超过所述预定阈值，确定所述还原剂被稀释成高于预定稀释阈值，以及
向用户指示改变所述还原剂。
18.一种控制电路，包括：
控制器，其配置成通信地耦合到后处理系统的还原剂质量传感器，所述后处理系统包括选择性催化还原系统、还原剂引入组件、还原剂储罐和还原剂质量传感器，所述控制器包括：
还原剂质量确定电路，其配置成解释来自所述还原剂质量传感器的输出信号，所述输出信号指示还原剂质量；出口NOx量确定电路，其配置成：
使用所述还原剂质量来确定在所述选择性催化还原系统的下游的废气中的出口NOx量，
确定所述出口NOx量是否超过预定阈值，以及
响应于所述出口NOx量超过所述预定阈值，向用户指示所述出口NOx量超过所述预定阈值；以及
温度确定电路，其配置成解释来自位于所述选择性催化还原系统的上游的第一温度传感器的第一温度信号，以便确定进入所述选择性催化还原系统的废气的第一温度，其中所述出口NOx量确定电路还配置成使用所述还原剂质量和废气的所述第一温度来确定所述出口NOx量。
19.如权利要求18所述的控制电路，其中所述还原剂质量传感器耦合到所述还原剂储罐，使得所述输出信号指示包含在所述还原剂储罐内的所述还原剂的质量。
20.如权利要求18所述的控制电路，其中所述还原剂质量传感器位于所述还原剂引入组件的下游和所述选择性催化还原系统的上游，使得所述输出信号指示当还原剂被引入所述选择性催化还原系统内时所述还原剂的质量。
21.如权利要求18所述的控制电路，还包括：
入口NOx量确定电路，其配置成解释来自位于所述选择性催化还原系统的上游的NOx传感器的NOx输出信号，所述NOx输出信号指示在所述选择性催化还原系统的上游的入口NOx量，以及
其中所述出口NOx量确定电路还配置成使用所述还原剂质量和所述入口NOx量来确定所述出口NOx量。
22.如权利要求18所述的控制电路，还包括：
压力确定电路，其配置成解释来自横跨所述选择性催化还原系统定位的差压传感器的输出压力信号，以便确定跨所述选择性催化还原系统的差压，以及
其中所述出口NOx量确定电路还配置成使用所述还原剂质量和所述差压来确定所述出口NOx量。
23.如权利要求18所述的控制电路，其中所述温度确定电路还配置成解释来自位于所述选择性催化还原系统的下游的第二温度传感器的第二温度信号，以便确定离开所述选择性催化还原系统的废气的第二温度，以及
其中所述出口NOx量确定电路还配置成使用废气的所述第二温度来确定所述出口NOx量。
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