CN108571390A - 基于后处理系统特性来控制发动机的系统和方法 - Google Patents

基于后处理系统特性来控制发动机的系统和方法 Download PDF

Info

Publication number
CN108571390A
CN108571390A CN201810201248.2A CN201810201248A CN108571390A CN 108571390 A CN108571390 A CN 108571390A CN 201810201248 A CN201810201248 A CN 201810201248A CN 108571390 A CN108571390 A CN 108571390A
Authority
CN
China
Prior art keywords
treatment system
engine
predetermined threshold
input value
control circuit
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201810201248.2A
Other languages
English (en)
Other versions
CN108571390B (zh
Inventor
M·哈斯
A·W·基德
J·D·S·D·阿伯拉罕
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Cummins Ltd
Original Assignee
Cummins Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Cummins Ltd filed Critical Cummins Ltd
Publication of CN108571390A publication Critical patent/CN108571390A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN108571390B publication Critical patent/CN108571390B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/02—Circuit arrangements for generating control signals
    • F02D41/021—Introducing corrections for particular conditions exterior to the engine
    • F02D41/0235—Introducing corrections for particular conditions exterior to the engine in relation with the state of the exhaust gas treating apparatus
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N3/00—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/08—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
    • F01N3/10—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust
    • F01N3/18—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust characterised by methods of operation; Control
    • F01N3/20—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust characterised by methods of operation; Control specially adapted for catalytic conversion ; Methods of operation or control of catalytic converters
    • F01N3/2066—Selective catalytic reduction [SCR]
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N11/00—Monitoring or diagnostic devices for exhaust-gas treatment apparatus, e.g. for catalytic activity
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N3/00—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/02—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust
    • F01N3/021—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust by means of filters
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N3/00—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/08—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
    • F01N3/10—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust
    • F01N3/101—Three-way catalysts
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N3/00—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/08—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
    • F01N3/10—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust
    • F01N3/103—Oxidation catalysts for HC and CO only
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N3/00—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/08—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
    • F01N3/10—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust
    • F01N3/18—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust characterised by methods of operation; Control
    • F01N3/20—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust characterised by methods of operation; Control specially adapted for catalytic conversion ; Methods of operation or control of catalytic converters
    • F01N3/2066—Selective catalytic reduction [SCR]
    • F01N3/208—Control of selective catalytic reduction [SCR], e.g. dosing of reducing agent
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N9/00—Electrical control of exhaust gas treating apparatus
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/0002—Controlling intake air
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/02—Circuit arrangements for generating control signals
    • F02D41/021—Introducing corrections for particular conditions exterior to the engine
    • F02D41/0235—Introducing corrections for particular conditions exterior to the engine in relation with the state of the exhaust gas treating apparatus
    • F02D41/024—Introducing corrections for particular conditions exterior to the engine in relation with the state of the exhaust gas treating apparatus to increase temperature of the exhaust gas treating apparatus
    • F02D41/0245—Introducing corrections for particular conditions exterior to the engine in relation with the state of the exhaust gas treating apparatus to increase temperature of the exhaust gas treating apparatus by increasing temperature of the exhaust gas leaving the engine
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/02—Circuit arrangements for generating control signals
    • F02D41/021—Introducing corrections for particular conditions exterior to the engine
    • F02D41/0235—Introducing corrections for particular conditions exterior to the engine in relation with the state of the exhaust gas treating apparatus
    • F02D41/027—Introducing corrections for particular conditions exterior to the engine in relation with the state of the exhaust gas treating apparatus to purge or regenerate the exhaust gas treating apparatus
    • F02D41/0275—Introducing corrections for particular conditions exterior to the engine in relation with the state of the exhaust gas treating apparatus to purge or regenerate the exhaust gas treating apparatus the exhaust gas treating apparatus being a NOx trap or adsorbent
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/02—Circuit arrangements for generating control signals
    • F02D41/14—Introducing closed-loop corrections
    • F02D41/1438—Introducing closed-loop corrections using means for determining characteristics of the combustion gases; Sensors therefor
    • F02D41/1444—Introducing closed-loop corrections using means for determining characteristics of the combustion gases; Sensors therefor characterised by the characteristics of the combustion gases
    • F02D41/1446—Introducing closed-loop corrections using means for determining characteristics of the combustion gases; Sensors therefor characterised by the characteristics of the combustion gases the characteristics being exhaust temperatures
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/30—Controlling fuel injection
    • F02D41/3005—Details not otherwise provided for
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N2430/00—Influencing exhaust purification, e.g. starting of catalytic reaction, filter regeneration, or the like, by controlling engine operating characteristics
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N2550/00—Monitoring or diagnosing the deterioration of exhaust systems
    • F01N2550/02—Catalytic activity of catalytic converters
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N2570/00—Exhaust treating apparatus eliminating, absorbing or adsorbing specific elements or compounds
    • F01N2570/14—Nitrogen oxides
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N2610/00—Adding substances to exhaust gases
    • F01N2610/02—Adding substances to exhaust gases the substance being ammonia or urea
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N2900/00—Details of electrical control or of the monitoring of the exhaust gas treating apparatus
    • F01N2900/06—Parameters used for exhaust control or diagnosing
    • F01N2900/14—Parameters used for exhaust control or diagnosing said parameters being related to the exhaust gas
    • F01N2900/1402—Exhaust gas composition
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N2900/00—Details of electrical control or of the monitoring of the exhaust gas treating apparatus
    • F01N2900/06—Parameters used for exhaust control or diagnosing
    • F01N2900/14—Parameters used for exhaust control or diagnosing said parameters being related to the exhaust gas
    • F01N2900/1404—Exhaust gas temperature
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N2900/00—Details of electrical control or of the monitoring of the exhaust gas treating apparatus
    • F01N2900/06—Parameters used for exhaust control or diagnosing
    • F01N2900/14—Parameters used for exhaust control or diagnosing said parameters being related to the exhaust gas
    • F01N2900/1411—Exhaust gas flow rate, e.g. mass flow rate or volumetric flow rate
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N2900/00—Details of electrical control or of the monitoring of the exhaust gas treating apparatus
    • F01N2900/06—Parameters used for exhaust control or diagnosing
    • F01N2900/16—Parameters used for exhaust control or diagnosing said parameters being related to the exhaust apparatus, e.g. particulate filter or catalyst
    • F01N2900/1616—NH3-slip from catalyst
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N2900/00—Details of electrical control or of the monitoring of the exhaust gas treating apparatus
    • F01N2900/06—Parameters used for exhaust control or diagnosing
    • F01N2900/16—Parameters used for exhaust control or diagnosing said parameters being related to the exhaust apparatus, e.g. particulate filter or catalyst
    • F01N2900/1621—Catalyst conversion efficiency
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/02—Circuit arrangements for generating control signals
    • F02D41/14—Introducing closed-loop corrections
    • F02D41/1438—Introducing closed-loop corrections using means for determining characteristics of the combustion gases; Sensors therefor
    • F02D41/1444—Introducing closed-loop corrections using means for determining characteristics of the combustion gases; Sensors therefor characterised by the characteristics of the combustion gases
    • F02D2041/1468—Introducing closed-loop corrections using means for determining characteristics of the combustion gases; Sensors therefor characterised by the characteristics of the combustion gases the characteristics being an ammonia content or concentration of the exhaust gases
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/02—Circuit arrangements for generating control signals
    • F02D41/14—Introducing closed-loop corrections
    • F02D41/1438—Introducing closed-loop corrections using means for determining characteristics of the combustion gases; Sensors therefor
    • F02D41/1444—Introducing closed-loop corrections using means for determining characteristics of the combustion gases; Sensors therefor characterised by the characteristics of the combustion gases
    • F02D41/1445—Introducing closed-loop corrections using means for determining characteristics of the combustion gases; Sensors therefor characterised by the characteristics of the combustion gases the characteristics being related to the exhaust flow
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/02—Circuit arrangements for generating control signals
    • F02D41/14—Introducing closed-loop corrections
    • F02D41/1438—Introducing closed-loop corrections using means for determining characteristics of the combustion gases; Sensors therefor
    • F02D41/1444—Introducing closed-loop corrections using means for determining characteristics of the combustion gases; Sensors therefor characterised by the characteristics of the combustion gases
    • F02D41/146—Introducing closed-loop corrections using means for determining characteristics of the combustion gases; Sensors therefor characterised by the characteristics of the combustion gases the characteristics being an NOx content or concentration
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12—Improving ICE efficiencies
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/40—Engine management systems

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Toxicology (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Exhaust Gas After Treatment (AREA)

Abstract

系统和装置包括一种装置，该装置包括后处理系统控制电路，该后处理系统控制电路构造成接收指示排气特性的来自传感器的信号，基于排气特性确定后处理系统特性，响应于后处理系统特性确定可接受的输入值，并且控制燃料系统致动器和空气处理致动器中的至少一个以获得或基本获得可接受的输入值。

Description

基于后处理系统特性来控制发动机的系统和方法
技术领域
本公开涉及后处理系统。更具体地，本公开涉及用于控制响应于一个或多个排气后处理系统特性的发动机运行参数的系统和方法。
背景技术
排气后处理系统旨在减少发动机产生的有害废气排放。排气后处理系统可包括选择性催化还原(SCR)系统、排气再循环(EGR)系统和/或旨在减少排放物(例如，减少颗粒物质、NOx等)以减去对环境有害的排放物的其他系统组件。
发明内容
一个实施例涉及一种包括后处理系统控制电路的装置，所述后处理系统控制电路构造成接收指示排气特性的来自传感器的信号，基于所述排气特性确定后处理系统特性，响应于所述后处理系统特性确定可接受的输入值，并且控制燃料系统致动器和空气处理致动器中的至少一个以获得或基本获得所述可接受的输入值。
另一个实施例涉及一种系统，所述系统包括传感器、后处理系统控制电路和发动机控制电路，所述传感器构造成提供指示排气特性的传感器信号。所述后处理系统控制电路构造成接收所述传感器信号，根据排气特性确定后处理系统特性，根据后处理系统特性确定可接受的输入值，并且发送指示可接受的输入值的命令信号。所述发动机控制电路构造成接收命令信号，并且控制燃料系统和空气处理致动器中的至少一个以获得或基本获得所述可接受的输入值。
另一个实施例涉及一种方法，所述方法包括通过后处理系统控制电路从后处理传感器接收指示排气特性的信号。后处理系统特性由后处理系统控制电路根据排气特性确定。可接受的输入值由后处理系统控制电路根据后处理系统特性确定，并且将所述可接受的输入值通信至发动机控制电路。然后，燃料系统和空气处理致动器中的至少一个由发动机控制电路控制以获得可接受的输入值。
从以下结合附图的详细描述中，这些和其他特征以及其组织和运行方式将变得显而易见。
附图说明
图1是根据示例性实施例的发动机和后处理系统的示意图。
图2是根据示例性实施例的用于图1的后处理系统的后处理系统控制器的示意图。
图3是示出根据示例性实施例的使用图2的后处理系统控制器来控制图1的发动机的方法的流程图。
图4是示出了根据示例性实施例的图2的后处理系统控制器来控制图1的发动机的方法的流程图。
图5示出了根据示例性实施例的使用图2的后处理系统控制器产生故障的方法的流程图。
具体实施方式
以下是针对基于模型的催化剂诊断的方法、装置和系统的各种概念的更具体的描述和实施。上面介绍并在下面更详细讨论的各种概念可以以任意数量的方式来实施，因为所描述的概念不限于任何特定的实施方式。主要为了说明的目的提供了具体实施和应用的示例。
总体上参考附图，本文公开的各种实施例涉及用于后处理系统控制器以将一个或多个后处理系统输入值或条件传送至发动机控制器以基于这些输入值或条件来控制发动机，或者更多的后处理系统输入条件以实现后处理系统的期望运行特性来控制发动机的系统、装置和方法。后处理系统控制器从各种后处理传感器(例如，虚拟传感器或真实传感器)接收信息并且实时或基本上实时地确定后处理系统的容量或性能。例如，该性能可以包括高于或低于预定义的阈值的NOx排放量、高于阈值的氨泄漏量的指示等。基于这些确定的性能，后处理系统控制器可以控制或促进控制一个或多个发动机运行条件，以便影响/响应排气后处理系统的各种特性以满足或基本满足后处理系统的一个或多个预定义的期望特性(例如，确保或基本上确保NOx排放低于阈值等)。这个控制方案提供整体后处理系统的改进的使用效率，并且提供的益处包括但不限于：更少的车载诊断(OBD)故障、更少的OBD错误故障(例如，识别健康或功能正常的系统或组件为故障)、发动机运行条件与后处理系统运行条件之间的动态关系、提高的燃料效率、减小的催化剂尺寸和系统尺寸的可能性、后处理系统寿命期间改善了减排放、以及减小后处理系统的尺寸/影响或从后处理系统完全消除氨氧化催化剂(AMOX)系统的可能性。
如图1所示，发动机系统20包括空气处理系统致动器24、包括燃烧室的发动机26以及燃料系统致动器28。在一种配置中，发动机系统20可以是内燃机，例如由汽油、天然气、乙醇、丙烷或适用于火花点火的其他燃料推动的火花点火发动机。在所示的示例中，发动机系统20是由柴油或适用于压缩点火的其他燃料推动的压燃式发动机。发动机26可以包括燃烧室和联接到发动机排气管以容纳发动机排气的排气口或歧管。发动机的许多设计和布置可与本文所述的实施例一起使用，并且所示和所述的发动机系统20应被解释为非限制性示例。
发动机系统20可以在各种应用中实施。例如，在一个实施例中，发动机系统20在车辆中实施。所述车辆可包括但不限于公路车辆或非公路车辆，包括但不限于长途运输卡车、中型卡车(例如轻运货车)、小轿车(例如四门轿车、掀背车、轿跑车等)、公共汽车、大篷货车、垃圾车、运货车以及任何其他类型的车辆。在另一种配置中，发动机系统20在另一种类型的发动机驱动设备中实施，例如采矿设备、发电机和船舶设备。
在所示的示例中，空气处理系统致动器24定位在燃烧室上游的空气流动路径中，并且影响通过发动机系统20的空气流。在其他实施例中，空气处理系统致动器24定位在燃烧室下游的空气流路径中并且影响通过发动机系统20的空气流。在一些实施例中，空气处理系统致动器24是涡轮增压器单元内的阀门。在一些实施例中，空气处理系统致动器24是增压器单元内的阀门或向燃烧室提供加压空气的另一压缩机。在一些实施例中，空气处理系统致动器24是发动机、控制器、阀门、通气孔、可变几何涡轮增压器(VGT)致动器、自动电压调节器(AVR)阀门、发动机节流阀、排气节流阀和排气再循环(EGR)阀或发动机制动器。在一些实施例中，空气处理系统致动器24是影响空气处理系统或其组件的运行的控制器或控制电路。因此，空气处理系统致动器24可以是发动机系统20的任何组件，其影响进入或离开燃烧室的空气流以影响发动机系统20的运行特性。
燃料系统致动器28定位在燃烧室上游的燃料流动路径中，并且影响燃料向燃烧室的流动。因此，燃料系统致动器28可包括但不限于燃料喷射器、导轨阀、燃料泵、计量阀、控制器或控制电路、影响到燃烧室的燃料流的燃料系统的其他组件、和/或其组合。
后处理系统32联接到发动机20以接收来自发动机系统20的排气并处理所述排气以减少有害排气成分的排放(例如，减少CO排放、减少NOx排放、减少颗粒物排放、减少未燃烧碳氢化合物排放等)。如图所示，后处理系统32包括选择性催化还原(SCR)系统36和排气再循环(EGR)系统40。然而，在其他实施方式中，后处理系统32包括三元催化剂、双向催化剂、柴油颗粒过滤器(DPF)、柴油氧化催化剂(DOC)、AMOx催化剂和/或根据需要的任何其他后处理系统组件。因此，后处理系统32的特定组件作为非限制性示例被讨论，本文描述的系统、装置和方法可以与其他后处理组件一起实施。就这一点而言，本领域的普通技术人员将容易认识到并理解后处理系统32的高可配置性(例如，关于组件的类型包括、这些组件的相对位置等)。其中所有这些变化意图落入本公开的精神和范围内。
排气系统44流体联接至后处理系统32以接收来自后处理系统32的已经处理的排气。排气系统44可根据需要包括消声器、微粒过滤器或其它组件。
控制系统48联接到至少一个发动机系统20(或其中一个组件)、后处理系统32和排气系统44。控制系统48控制发动机系统20和后处理系统32的运行。控制系统48包括发动机控制单元(ECU)52、后处理系统控制器56、发动机排出温度传感器60、发动机排出氮氧化物(NOx)传感器64、氨(NH3)泄露传感器68和后处理系统排出温度传感器72。ECU 52与后处理系统控制器56通信并且控制空气处理系统致动器24和燃料系统致动器28的运行。ECU 52还可以与各种传感器和发动机系统20的其他系统/组件通信以影响和控制发动机系统20的运行状况和参数。
发动机排出温度传感器60定位成感测/获取指示在排气进入后处理系统32之前离开发动机系统20的排气温度的数据。在这方面，发动机排出温度传感器60向后处理系统控制器56提供发动机排出温度信号，该信号指示离开发动机系统20的排气的温度。
发动机排出NOx传感器64定位成感测/获取指示在排气进入后处理系统32之前离开发动机系统20的排气中NOx水平或量的数据。发动机排出NOx传感器64向后处理系统控制器56提供发动机排出NOx信号，该信号指示离开发动机系统20的排气中的NOx水平。
NH3泄露传感器68定位成感测/获取指示离开后处理系统32的NH3水平的数据。NH3泄露传感器68向后处理系统控制器56提供氨泄露信号，该信号指示离开后处理系统32的排气的NH3水平。在其他配置中，可以从后处理系统中省略NH3泄露传感器。在这种配置中，可以通过NH3传感器、对NH3交叉敏感的某些其他传感器、或者通过某种信号处理或嵌入式催化剂模型来检测NH3泄漏。
后处理系统排出温度传感器72定位成感测/获取指示离开后处理系统32的排气温度的数据。后处理系统排出温度传感器72向后处理系统控制器56提供后处理系统输出温度信号，其指示离开后处理系统32的排气温度。
上面讨论的传感器仅仅是示例性的。在其他实施例中可以改变传感器的位置、类型和数量。例如，可以由虚拟传感器(例如，基于NH3配给率计算和NOx传感器读数)检测氨泄漏。作为另一个例子，可在发动机26的下游实施压力传感器或流体流量传感器。
如图2所示，根据一个示例性实施例描绘了后处理系统控制器56的示意图。控制器56包括具有处理器80和存储装置84的处理电路76、控制系统88和通信接口92。控制系统88包括传感器电路96、气体特性电路100、系统特性电路104、比较电路108、可接受值电路112和发动机控制电路116。后处理系统控制器56构造成与发动机排出温度传感器60、发动机排出NOx传感器64、NH3泄露传感器68和后处理系统排出温度传感器72通信并向ECU 52提供催化剂输入值，使得发动机系统20运行以满足或基本上满足后处理系统的期望运行特性。
在一种配置中，控制系统88以可由诸如处理器80的处理器执行的计算机可读介质或机器实现。在其他用途中，机器可读介质促进特定操作的执行以实现数据的接收和传输。例如，机器可读介质可以提供指令(例如，命令等)以例如获取数据。就这一点而言，机器可读介质可包括定义数据采集频率(或数据传输)的可编程逻辑。计算机可读介质可包括可以以包括但不限于Java等的任何编程语言和任何常规过程编程语言(诸如“C”编程语言或类似编程语言)编写的代码。计算机可读程序代码可以在一个处理器或多个远程处理器上执行。在一些实施例中，多个远程处理器可以通过任何类型的网络(例如，CAN总线等)彼此连接。
在另一种配置中，控制系统88以硬件单元实现，例如电子控制单元。这样，控制系统88可实现为包括但不限于处理电路、网络接口、外围设备、输入设备、输出设备、传感器等的一个或多个电路组件。在一些实施例中，控制系统88可以采取一个或多个模拟电路、电子电路(例如，集成电路(IC)、分立电路、片上系统(SOC)电路、微控制器等)、电信电路、混合电路以及任何其它类型的“电路”的形式。就这一点而言，控制系统88可包括用于实现或促进实现在此描述的运行的任何类型的组件。例如，电路可以包括一个或多个晶体管、逻辑门(例如NAND、AND、NOR、OR、XOR、NOT、XNOR等)、电阻器、多路复用器、寄存器、电容器、电感器、二极管、布线等等)。控制系统88还可包括可编程硬件设备，诸如现场可编程门阵列、可编程阵列逻辑、可编程逻辑设备等。控制系统88可以包括一个或多个存储设备，用于存储可由控制系统88或处理器80的处理器执行的指令。一个或多个存储设备和(一个或多个)处理器可具有与下面关于存储设备84和处理器80提供的定义相同的定义。在该硬件单元配置中，控制系统88可在地理上分散在发动机系统20、后处理系统32或例如一辆车的整个系统的另一组件中的各个位置。可选地，并且如图所示，控制系统88可在显示为后处理系统控制器56的单个单元/壳体内或内部实施。
在所示的例例中，后处理系统控制器56包括具有处理器80和存储器84的处理电路76。处理电路76可构造或配置为执行或实施本文描述的关于控制系统88的指令、命令和/或控制过程。所描绘的配置表示控制系统88实现为机器或计算机可读介质的上述布置。然而，如上所述，该说明并不意味着是限制性的，因为本公开考虑了其他实施例，例如其中控制系统88或控制系统88的至少一个电路配置为硬件单元的前述实施例。所有这些组合和变化都旨在落入本公开的范围内。
处理器80可被实施为一个或多个通用处理器、专用集成电路(ASIC)、一个或多个现场可编程门阵列(FPGA)、数字信号处理器(DSP)、一组处理组件或者其他合适的电子处理组件。在一些实施例中，一个或多个处理器可以由多个电路共享(例如，控制系统88的电路可包括或者以其他方式共享相同的处理器，在一些示例性实施例中，该处理器可以执行存储的或以其他方式经由存储器的不同区域访问的指令)。可选地或另外地，一个或多个处理器可构造成独立于一个或多个协同处理器来执行或以其他方式执行某些操作。在其他示例实施例中，两个或更多个处理器可通过总线联接以实现独立、并行、流水线或多线程指令执行。所有这些变化都旨在落入本公开的范围内。
存储器84(例如，RAM、ROM、闪存、硬盘存储器等)可以存储用于促进在此描述的各种处理的数据和/或计算机代码。存储器84可以可通信地连接到处理器80，以向处理器80提供计算机代码或指令以执行本文描述的至少一些处理。此外，存储器84可以是或包括有形的非瞬态易失性存储器或非易失性存储器。因此，存储器84可以包括数据库组件、目标代码组件、脚本组件、或用于支持本文描述的各种活动和信息结构的任何其他类型的信息结构。
通信接口92构造成提供并实现处理电路76、控制系统88、发动机排出温度传感器60、发动机排出NOx传感器64、NH3泄露传感器68以及后处理系统排出温度传感器72和ECU52之间的通信。在一些实施例中，通信接口92还直接与空气处理系统致动器24和燃料系统致动器28通信。
传感器电路96构造成通过通信接口92与发动机排出温度传感器60、发动机排出NOx传感器64、NH3泄露传感器68以及后处理系统排出温度传感器72(以及系统中包括的任何其他传感器)通信。传感器电路96构造成接收来自发动机排出温度传感器60的发动机排出温度信号并确定离开发动机系统20的排气的温度或近似温度。传感器电路96构造成接收来自发动机排出NOX传感器64的发动机排出NOX信号并确定离开发动机系统20的排气的NOX水平或近似NOX水平、量、百分比等。传感器电路96构造成接收来自NH3泄露传感器68的氨泄露信号并确定离开后处理系统32的排气的NH3水平。传感器电路96构造成接收来自后处理系统排出温度传感器72的后处理系统排出温度信号并确定离开后处理系统32的排气的温度。在一些实施例中，传感器电路96与其他传感器通信以确定其他特性。应该理解的是，确定的、测量的或以其他方式获取的值均是可以由后处理系统控制器56使用的传感器数据的示例。也可以使用其他传感器数据。例如，可以感测并确定其他温度、NOx水平、NH3水平或其他值，并随后用于控制发动机系统20或后处理系统32。
气体特性电路100构造为接收来自传感器电路96的传感器数据并确定气体特性。在一些实施例中，所述气体特性包括由NOx传感器64或另一传感器测量或确定的NOx水平。在一些实施例中，所述气体特性是存在于后处理系统32的一部分中的NOx水平，而不是在发动机排出NOx传感器64测量的点处的NOx水平(例如，如果NOx传感器64正好位于发动机系统20的下游，则为排气系统44的上游等)。气体特性电路100可利用传感器数据来确定后处理系统NOx排出水平、进入后处理系统32的排气的氧气水平、NOx还原(脱硝)率以及可用于辅助控制后处理系统32和发动机系统20的各种其他气体特性。
系统特性电路104构造为接收来自气体特性电路100的气体特性以确定系统特性。系统特性可包括但不限于脱硝效率、未来或预定的脱硝效率、系统排出NOX值、排气流率、排气温度、NH3储存值、尿素配给速率、NH3泄露速率、未来或预定的NH3泄露速率、NH3泄露值和/或未来或预定的NH3泄露值。在一些实施例中，也可以确定其他系统特性。例如，可以确定催化剂储氧量。
比较电路108构造为与系统特性电路104和存储器84通信以将系统特性与存储在存储器84中的预定阈值进行比较。该预定阈值可以是指示系统可接受的操作特性(反之亦然，系统不可接受的操作特性)的值、值的范围等。比较电路108构造为确定系统特性与预定阈值之间的偏差或差值。
可接受值电路112构造为从比较电路108接收偏差并确定可接受的输入值。所述可接受的输入值定义了排出发动机系统20并进入后处理系统32的期望的排气状态。在一些实施例中，可接受的输入值包括后处理系统控制器56可接受的值的范围。例如，所述可接受的输入值可包括发动机排出温度或发动机排出温度的范围、或发动机排出NOx值或发动机排出NOx值的范围、发动机排出颗粒物的量等。
发动机控制电路116构造成从可接受值电路112接收可接受的输入范围并且通过通信接口92与ECU 52通信。发动机控制电路116和ECU 52构造成控制空气处理系统致动器24、发动机26和/或燃料系统致动器28，以便获得/取得或基本取得可接受的输入值。
在这方面，控制空气处理系统致动器24以影响发动机系统20的运行和燃烧特性，从而获得可接受的输入值。例如，可以改变涡轮增压器阀门或运行、可以打开或关闭EGR阀门、可以改变节流阀位置或值、和/或可以使发动机制动器接合或分离。
在另一实施例中，控制燃料系统致动器28以影响发动机系统20的运行和燃烧特性，从而获得可接受的输入值。例如，可以改变提供给燃烧室的燃料量、可以改变燃料喷射正时或燃料喷射压力、和/或可以改变点火正时。
在另一个实施例中，控制或管理发动机26以影响燃烧特性，从而获得或取得可接受的输入值。可以将发动机26控制在运行范围内，以满足例如车辆速度要求、扭矩要求等。因此，尽管可以操作发动机26以获得可接受的输入值，但可以设置限制发动机26的可接受使用的边界条件或调节。也就是说，发动机26的控制可以包括控制发动机转速。
在又一个实施例中，控制或管理燃料系统致动器28、发动机26和空气处理系统致动器24的组合以取得或基本取得可接受的输入值。
利用后处理系统控制器56，可以操作发动机系统20以提高燃料经济性。换句话说，后处理系统32可以在最大容量或最大排放减少附近运行，使得发动机系统20能够更有效地运行。
如图3所示，操作发动机系统20的方法120包括在过程124中基于传感器数据利用控制系统88确定可接受的输入值。可接受的输入值可包括后处理系统控制器56确定的可接受的以产生期望的结果或系统特性的值的范围。例如，后处理系统控制器56可以确定脱硝(deNOx)效率大于阈值，并提供允许发动机系统20以更高的燃料效率运行并且产生更大的发动机排出NOx值的可接受的输入值或范围。在一个示例中，脱硝效率阈值为大约或百分之九十(90％)(例如，正或负2％)。在一些其他实施例中，脱硝效率阈值位于大约或近似百分之九十(90％)和大约或近似百分之九十九(99％)之间。
在过程128中，通过通信接口92将可接受的输入值传送到ECU 52。ECU 52可根据可接受的输入值操作发动机系统20。在过程132中，ECU 52调节空气处理系统致动器24和/或燃料系统致动器28的运行，以便获得可接受的输入值。一旦发动机系统20的运行被调节，后处理系统控制器56继续监测传感器数据并向ECU 52提供反馈，以便控制发动机系统20在可接受的输入值或范围内运行。方法120至少部分地基于排气特性来提供发动机控制，并且方法120由后处理系统控制器56引导。在典型的系统中，ECU独立地操作发动机，并且后处理系统的尺寸和适应性应适合发动机产生的任何情况。因为后处理系统32被更有效地使用，方法120允许发动机系统20以改善的燃料经济性运行。另外，由于发动机系统20被控制成在后处理系统32的可用容量内运行，而不是以其他方式运行，所以方法120允许减小后处理系统32的尺寸和/或整体容量。
如图4所示，操作发动机系统20的方法136包括在过程140中使用气体特性电路100确定一个或多个排气特性。所述排气特性可包括NOx水平、NH3泄露量或值、温度或其他特性。
在过程144中，系统特性电路104基于在过程140中确定的排气特性来确定一个或多个系统特性。在一些实施例中，所述系统特性包括脱硝效率、NH3泄漏、预定的NH3泄漏、和/或NO和NO2的比例。在一些实施例中，所述系统特性包括在后处理系统32中的特定位置处的温度、排气流率、实际或计算的NOx值、实际或计算的NH3值、实际或计算的氧气值和/或其他特性。
在过程148中，通过比较电路108将脱硝效率与预定的脱硝阈值进行比较。通常，脱硝效率随着发动机排出温度增加而增加。在一些实施例中，脱硝阈值为大约百分之九十五(95％)。在一些实施例中，脱硝阈值为大约百分之九十到大约百分之九十五(90-95％)之间的范围。
如果脱硝效率小于(或等于或小于)脱硝阈值，则方法136前进至过程152，并且可接受值电路112响应于过程148中的比较来确定可接受的输入值。然后可接受的输入值通过发动机控制电路116传送给ECU 52。在过程152中，可接受的输入值是升高的发动机排出温度和/或更低的发动机排出NOx值。
在过程156中，ECU 52接收可接受的输入值并控制空气处理系统致动器24和/或燃料系统致动器28以获得或取得可接受的输入值。如上所述，ECU 52可影响通过涡轮增压器、EGR阀、节流阀，排气节流阀或发动机停止(engine break)的燃料量、压力、时机等和/或空气流量。在一些实施例中，可以使用其他致动器或系统来影响发动机系统20的燃烧特性，从而获得可接受的输入值和/或范围。
如果后处理系统控制器56在过程148中确定脱硝效率不小于脱硝阈值，则该方法进行至过程160，并通过比较电路108将NH3泄露与预定的NH3泄露阈值进行比较。如果NH3泄露大于NH3泄露阈值时，可接受值电路112确定可接受的输入值，并且发动机控制电路116在步骤164与ECU 52通信。在步骤164中确定的可接受的输入值是降低的发动机排出温度和/或更高的发动机排出NOx值。在一些实施例中，NH3泄漏阈值为大约或近似百万分之二十五(25)(ppm)。在一些其他实施例中，NH3泄漏阈值在大约或近似十(10)ppm至大约五十(50)ppm之间。应该理解，在量化NH3泄露的PPM时术语“大约”或“近似”旨在具有其在本领域中的普通含义。
在过程156中由ECU 52接收在过程164中确定的可接受的输入值，并且ECU 52控制空气处理系统致动器24、发动机26和/或燃料系统致动器28，以获得或取得可接受的输入值。
如果后处理系统控制器56在过程160中确定NH3泄露不大于NH3泄露阈值，则该方法进行至过程168，并通过比较电路108将预定的NH3泄露与预定的NH3泄露阈值进行比较。在一些实施例中，由系统特性电路104利用尿素配给数据、温度数据和NOx数据来确定预定的NH3泄露。如果预定的NH3泄漏大于NH3泄漏阈值，则可接受值电路112在步骤164中确定可接受的输入值，包括降低的发动机排出温度和/或更高的发动机排出NOx值，并且ECU 52在步骤156接收可接受的输入值。然后在步骤156中，ECU 52控制空气处理系统致动器24、发动机26和/或燃料系统致动器28以获得可接受的输入值。
如果后处理系统控制器56在过程168中确定预定的NH3泄露不大于NH3泄露阈值，则该方法进行至过程172，并通过比较电路108将脱硝效率与脱硝效率阈值进行比较。如果脱硝效率大于脱硝效率阈值，则可接受值电路112在步骤164中确定可接受的输入值，包括降低的发动机排出温度和/或更高的发动机排出NOx值，并且ECU 52接收可接受的输入值。然后在步骤156中，ECU 52控制空气处理系统致动器24、和/或燃料系统致动器28以获得可接受的输入值。如果脱硝效率不大于脱硝效率阈值，则该方法返回到过程140并继续通过传感器数据监测后处理系统32。
如图5所示，后处理系统控制器56还提供改进的故障检测系统。在典型的后处理系统中，由于发生了在生产过程中没有测试的情况，可能出现产生错误故障的状况。后处理系统控制器56能够利用所确定的可接受的输入值来监测发动机系统20和后处理系统32。通过基于可接受的输入值确定故障，后处理系统控制器56可以解决系统部件和运行条件的可变性。确定故障的方法176包括在过程180中监测由可接受值电路112生成的可接受的输入值。在一些实施例中，在过程152和/或164中利用方法136生成可接受的输入值。
在过程184中，将可接受的输入值与预定的阈值标准进行比较。在一些实施例中，所述阈值标准是发动机排出温度范围。如果由气体特性电路100确定的发动机排出温度不落入或不符合阈值标准，则在过程188中生成故障代码。在一些实施例中，所述阈值标准是NH3泄漏，并且如果由气体特性曲线100确定的NH3泄露不落入或不符合所述阈值标准，则在过程188中生成故障代码。考虑其他特性和可接受的输入值并且可将其用于控制发动机系统20和用于故障检测。
如以上所讨论的，本文所述的后处理系统控制器56和整个系统可以提供尺寸减小的后处理系统组件或甚至在某些情况下可以消除特定的后处理系统组件。例如，如上所述的系统可能能够显著地减小氨氧化(AMOX)催化剂的尺寸。为解决老化问题目前的系统一定包括尺寸大于所需的AMOX催化剂，从而降低了效率。后处理系统控制器56构造成控制发动机系统20，使得AMOX催化剂中的氨总是或大部分总是被使用/燃烧并且NH3泄露最小化。例如，如果AMOX催化剂已经随时间退化，则发动机系统20被控制为在AMOX催化剂的当前条件的限制或运行参数内起作用。
类似地，如果发动机系统20由后处理系统控制器56控制，则可以完全消除AMOX催化剂。通过监测NH3泄露和预定的NH3泄露，后处理系统控制器56可以调整发动机系统20的运行参数以产生更多的NOx并燃烧泄露的NH3。AMOX催化剂的尺寸减小和复杂性的降低可以提高后处理系统的可靠性、降低生产成本和维护成本。
应该理解的是，本文中主张的元件不应根据35U.S.C.§112(f)的规定来解释，除非使用短语“用于......”明确叙述该元件。
为了本公开的目的，术语“联接”是指两个构件直接或间接地彼此连接或链接。这种连接本质上可以是固定的或可移动的。例如，发动机的传动轴“联接”到变速器表示可移动的联接。这种连接可以用两个构件或两个构件以及任何附加的中间构件来实现。例如，电路A可通信地“联接”到电路B可表示电路A直接与电路B通信(即没有中间媒介)或与电路B间接通信(例如通过一个或多个中间媒介)。
尽管具有特定功能的各种电路在图1和2中示出，应当理解的是，ECU52和/或后处理系统控制器56可包括用于完成本文描述的功能的任意数量的电路。例如，传感器电路96、气体特性电路100、系统特性电路104、比较电路108、可接受值电路112和/或发动机控制电路116的活动和功能可以组合在多个电路中或作为单个电路。具有附加功能的附加电路也可包含在内。此外，应该理解的是，ECU52和/或后处理系统控制器56可以进一步控制超出本公开范围的其他活动。
如上所述，并且在一种配置中，“电路”可以在机器可读介质中实施以供诸如图2的处理器80的各种类型的处理器执行。可执行代码的识别电路例如可以包括一个或多个计算机指令的物理或逻辑块，其可以例如组织为对象、过程或功能。尽管如此，识别电路的可执行文件不需要物理地位于一起，而是可以包括存储在不同位置的不同指令，这些指令在逻辑上连接在一起时构成电路并实现电路的所述目的。实际上，计算机可读程序代码的电路可以是单个指令或许多指令，并且甚至可以分布在几个不同的代码段、不同的程序之间以及跨几个存储器设备。类似地，运行数据、值、输入可以以任何合适的形式来实施并且被组织在任何合适类型的数据结构内。运行数据可以作为单个数据集被收集，或者可以分布在包括不同存储设备的不同位置上，并且可以至少部分地仅作为系统或网络上的电子信号存在。
尽管以上简要地定义了术语“处理器”，但应该理解，术语“处理器”和“处理电路”意在被广泛地解释。就此而言并且如上所述，“处理器”可以被实现为一个或多个通用处理器、专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)、数字信号处理器(DSP)或构造成执行由存储器提供的指令的其他合适的电子数据处理组件。一个或多个处理器可以采取单核处理器、多核处理器(例如，双核处理器、三核处理器、四核处理器等)、微处理器等形式。在一些实施例中，一个或多个处理器可以在设备外部，例如，一个或多个处理器可以是远程处理器(例如，基于云的处理器)。
应该注意的是，虽然这里的图表可以示出方法步骤的具体顺序和组成，但应该理解的是，这些步骤的顺序可以不同于所描绘的。例如，可以同时执行或者部分同时执行两个或更多个步骤。而且，可以组合作为分离的步骤执行的一些方法步骤，可以将组合步骤执行的步骤分成分离的步骤，某些过程的顺序可以颠倒或以其他方式变化，分离的过程的性质或数量可以被改变或变化。根据替代实施例，任何元件或装置的顺序或序列可以变化或替换。因此，所有这样的修改旨在被包括在如所附权利要求所限定的本公开的范围内。这些变化将取决于所选择的机器可读介质和硬件系统以及设计人员的选择。应该理解，所有这些变化都在本公开的范围内。
出于说明和描述的目的提出了对实施例的上述描述。并非旨在穷举或将本公开限制为所公开的精确形式，并且根据上述教导可以进行修改和变化，或者可以从本公开中获得修改和变化。选择和描述实施例是为了解释本公开的原理及其实际应用，以使本领域技术人员能够利用各种实施方式以及适合于预期的特定用途的各种修改。在不脱离如所附权利要求所表达的本公开的范围的情况下，可以在实施例的设计、运行条件和布置中做出其他替代、修改、改变和省略。
因此，可以在不脱离其精神或基本特征的情况下以其他具体形式来实施本公开。所描述的实施例在所有方面仅被认为是说明性的而非限制性的。因此，本公开的范围由所附权利要求而不是由前面的描述来指示。在权利要求的等同物的含义和范围内的所有变化都将被包含在其范围内。

Claims (20)

1.一种装置，其特征在于，所述装置包括：
后处理系统控制电路，所述后处理系统控制电路构造为：
从传感器接收指示排气特性的信号，
基于所述排气特性确定后处理系统特性，
响应于所述后处理系统特性确定可接受的输入值，以及
控制燃料系统致动器和空气处理致动器中的至少一个以获得或基本获得所述可接受的输入值。
2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述排气系统特性选自以下列表，包括系统排出NOx、排气流率、排气温度、还原剂配给值、氨泄露值和氨存储系数。
3.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述后处理系统控制电路还构造成确定NOx还原效率，以及
将所述NOx还原效率与预定阈值进行比较，以及
其中，当所述NOx还原效率小于或等于所述预定阈值时，所述可接受的输入值包括升高的发动机排出温度。
4.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述后处理系统控制电路还构造成确定NOx还原效率，以及
将所述NOx还原效率与预定阈值进行比较，以及
其中，所述可接受的输入值包括当所述NOx还原效率等于或超过所述预定阈值时降低的发动机排出温度和增加的发动机排出NOx中的一个。
5.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述后处理系统控制电路还构造成确定NOx还原效率，以及
将所述NOx还原效率与预定阈值进行比较，以及
其中，所述可接受的输入值包括当所述NOx还原效率小于或等于所述预定阈值时减少的发动机排出NOx。
6.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述排气特性是氨气泄露情况，并且所述后处理系统控制电路还构造成将所述氨气泄露情况与预定阈值进行比较，以及
其中，所述可接受的输入值包括当所述氨气泄露情况等于或超过所述预定阈值时增加的发动机排出NOx。
7.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述后处理系统控制电路还构造成将所述可接受的输入值与预定阈值标准进行比较，以及
当所述可接受的输入值不满足所述预定阈值标准时，产生故障代码。
8.一种系统，其特征在于，所述系统包括：
传感器，所述传感器构造成提供指示排气特性的传感器信号；和
后处理系统控制电路，所述后处理系统控制电路联接到所述传感器，所述后处理系统控制电路构造成：
接收所述传感器信号，
根据所述排气特性确定后处理系统特性，
根据所述后处理系统特性确定可接受的输入值，以及
发送指示所述可接受的输入值的命令信号；和
发动机控制电路，所述发动机控制电路联接至所述后处理系统控制电路，所述发动机电路构造成接收所述命令信号，并且控制燃料系统和空气处理致动器中的至少一个以获得或基本获得所述可接受的输入值。
9.如权利要求8所述的系统，其特征在于，所述排气系统特性选自以下列表，包括系统排出NOx、排气流率、排气温度、还原剂配给、氨泄露和氨存储系数。
10.如权利要求8所述的系统，其特征在于，所述后处理系统控制电路还构造成确定NOx还原效率，以及
将所述NOx还原效率与预定阈值进行比较，以及
其中，所述可接受的输入值包括当所述NOx还原效率小于或等于所述预定阈值时升高的发动机排出温度。
11.如权利要求8所述的系统，其特征在于，所述后处理系统控制电路还构造成确定NOx还原效率，以及
将所述NOx还原效率与预定阈值进行比较，以及
其中，所述可接受的输入值包括当所述NOx还原效率等于或超过所述预定阈值时降低的发动机排出温度和增大的发动机排出NOx。
12.如权利要求8所述的系统，其特征在于，所述后处理系统控制电路还构造成确定NOx还原效率，以及
将所述NOx还原效率与预定阈值进行比较，以及
其中，所述可接受的输入值包括当所述NOx还原效率小于或等于所述预定阈值时减少的发动机排出NOx。
13.如权利要求8所述的系统，其特征在于，所述排气特性是氨气泄露情况，并且所述后处理系统控制电路还构造成将所述氨气泄露情况与预定阈值进行比较，以及
其中，所述可接受的输入值包括当所述氨气泄露条件等于或超过所述预定阈值时增加的发动机排出NOx。
14.如权利要求8所述的系统，其特征在于，所述发动机控制电路还构造成确定取得所述可接受的输入值所需的校正因子，将所述校正因子与预定阈值进行比较，并且当所述校正因子超过所述预定阈值时产生故障代码。
15.一种方法，其特征在于，所述方法包括：
通过后处理系统控制电路从后处理传感器接收信号，所述信号指示排气特性；
通过所述后处理系统控制电路根据所述排气特性确定后处理系统特性；
通过所述后处理系统控制电路根据所述后处理系统特性确定可接受的输入值；
将所述可接受的输入值传送给发动机控制电路；以及
通过所述发动机控制电路控制燃料系统和空气处理致动器中的至少一个以获得所述可接受的输入值。
16.如权利要求15所述的方法，其特征在于，所述排气系统特性选自以下列表，包括系统排出NOx、排气流率、排气温度、还原剂配给、氨泄露和氨存储系数。
17.如权利要求15所述的方法，其特征在于，所述方法还包括
利用所述后处理系统控制电路确定NOx还原效率；和
将所述NOx还原效率与预定阈值进行比较，以及
其中，所述可接受的输入值包括当所述NOx还原效率低于所述预定阈值时升高的发动机排出温度。
18.如权利要求15所述的方法，其特征在于，所述方法还包括利用所述后处理系统控制电路确定NOx还原效率；和
将所述NOx还原效率与预定阈值进行比较，以及
其中，所述可接受的输入值包括当所述NOx还原效率超过所述预定阈值时降低的发动机排出温度和增大的发动机排出NOx。
19.如权利要求15所述的方法，其特征在于，所述方法还包括利用所述后处理系统控制电路确定NOx还原效率；和
将所述NOx还原效率与预定阈值进行比较，以及
其中，所述可接受的输入值包括当所述NOx还原效率低于所述预定阈值时减少的发动机排出NOx。
20.如权利要求15所述的方法，其特征在于，所述排气特性是氨泄漏情况，并且所述方法还包括将所述氨泄漏情况与预定阈值进行比较，以及
其中，所述可接受的输入值包括当所述氨泄漏条件超过所述预定阈值时增加的发动机排出NOx。
CN201810201248.2A 2017-03-13 2018-03-12 基于后处理系统特性来控制发动机的系统和方法 Active CN108571390B (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US15/456,810 US10767584B2 (en) 2017-03-13 2017-03-13 Systems and methods for controlling an engine based on aftertreatment system characteristics
US15/456,810 2017-03-13

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN108571390A true CN108571390A (zh) 2018-09-25
CN108571390B CN108571390B (zh) 2022-09-27

Family

ID=61616856

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201810201248.2A Active CN108571390B (zh) 2017-03-13 2018-03-12 基于后处理系统特性来控制发动机的系统和方法

Country Status (3)

Country Link
US (2) US10767584B2 (zh)
EP (2) EP3375998B1 (zh)
CN (1) CN108571390B (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114761678A (zh) * 2019-12-13 2022-07-15 纬湃科技有限责任公司 具有柴油发动机的车辆停止时scr催化转化器状态的优化

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2578906B (en) * 2018-11-13 2023-04-12 Cummins Inc System and method for control of combustion parameters based on SCR catalyst conditions
DE102018128749B4 (de) * 2018-11-15 2021-05-20 Dürr Systems Ag Verfahren und datenverarbeitungssystem zur überwachung einer abgasreinigungsanlage hinsichtlich der schadstoffbeladung ihr zugeführter und von ihr abgeführter abgasströme
CN115836156A (zh) * 2020-05-29 2023-03-21 康明斯公司 基于氨逃逸诊断NOx传感器的系统和方法
DE102022206430A1 (de) * 2021-06-29 2022-12-29 Cummins Emission Solutions Inc. Systeme und Verfahren zur Reduzierung der NOx-Emissionen von Nachbehandlungssystemen

Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20070227125A1 (en) * 2006-03-29 2007-10-04 Robertson Thomas F Assured compliance mode of operating a combustion system
US20100101214A1 (en) * 2008-10-24 2010-04-29 Herman Andrew D Diagnostic methods for selective catalytic reduction (scr) exhaust treatment system
US20100275583A1 (en) * 2009-04-30 2010-11-04 Farrell Lisa A Engine system properties controller
US20110072798A1 (en) * 2009-09-28 2011-03-31 Herman Andrew D NOx CONTROL REQUEST FOR NH3 STORAGE CONTROL
US20130064717A1 (en) * 2010-03-25 2013-03-14 Waseda University Engine exhaust purification device
US20150047318A1 (en) * 2013-08-13 2015-02-19 Caterpillar Inc. Supervisory Model Predictive Selective Catalytic Reduction Control Method
CN104641089A (zh) * 2012-10-25 2015-05-20 三菱重工业株式会社 柴油发动机控制装置
US20150168260A1 (en) * 2013-12-16 2015-06-18 Cummins, Inc. System and method for the monitoring and controlling of emissions for multiple engines
CN105143627A (zh) * 2013-03-15 2015-12-09 康明斯知识产权公司 用于诊断排气后处理组件的方法、系统及装置

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8209963B2 (en) 2008-05-20 2012-07-03 Caterpillar Inc. Integrated engine and exhaust after treatment system and method of operating same
US8240136B2 (en) * 2009-07-29 2012-08-14 Ford Global Technologies, Llc SCR catalyst heating control
DE112011100185B4 (de) 2010-01-01 2019-05-02 Cummins Intellectual Properties, Inc. Motoren- und Abgasnachbehandlungssteuerung
US9677493B2 (en) 2011-09-19 2017-06-13 Honeywell Spol, S.R.O. Coordinated engine and emissions control system
US20130111905A1 (en) 2011-11-04 2013-05-09 Honeywell Spol. S.R.O. Integrated optimization and control of an engine and aftertreatment system
US9657627B2 (en) * 2013-05-30 2017-05-23 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Abnormality diagnosis apparatus of exhaust gas purification apparatus
CN107076638B (zh) 2014-10-28 2019-10-25 康明斯排放处理公司 Scr转化效率诊断

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20070227125A1 (en) * 2006-03-29 2007-10-04 Robertson Thomas F Assured compliance mode of operating a combustion system
US20100101214A1 (en) * 2008-10-24 2010-04-29 Herman Andrew D Diagnostic methods for selective catalytic reduction (scr) exhaust treatment system
US20100275583A1 (en) * 2009-04-30 2010-11-04 Farrell Lisa A Engine system properties controller
US20110072798A1 (en) * 2009-09-28 2011-03-31 Herman Andrew D NOx CONTROL REQUEST FOR NH3 STORAGE CONTROL
US20130064717A1 (en) * 2010-03-25 2013-03-14 Waseda University Engine exhaust purification device
CN104641089A (zh) * 2012-10-25 2015-05-20 三菱重工业株式会社 柴油发动机控制装置
CN105143627A (zh) * 2013-03-15 2015-12-09 康明斯知识产权公司 用于诊断排气后处理组件的方法、系统及装置
US20150047318A1 (en) * 2013-08-13 2015-02-19 Caterpillar Inc. Supervisory Model Predictive Selective Catalytic Reduction Control Method
US20150168260A1 (en) * 2013-12-16 2015-06-18 Cummins, Inc. System and method for the monitoring and controlling of emissions for multiple engines

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114761678A (zh) * 2019-12-13 2022-07-15 纬湃科技有限责任公司 具有柴油发动机的车辆停止时scr催化转化器状态的优化
CN114761678B (zh) * 2019-12-13 2024-05-14 纬湃科技有限责任公司 具有柴油发动机的车辆停止时scr催化转化器状态的优化

Also Published As

Publication number Publication date
US10767584B2 (en) 2020-09-08
US20180258873A1 (en) 2018-09-13
CN108571390B (zh) 2022-09-27
EP3800334A1 (en) 2021-04-07
EP3375998A1 (en) 2018-09-19
EP3375998B1 (en) 2020-12-30
US20200400088A1 (en) 2020-12-24

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN108571390A (zh) 基于后处理系统特性来控制发动机的系统和方法
KR102435576B1 (ko) 내연기관의 배기가스 후처리 시스템을 동작시키는 방법 및 배기가스 후처리 시스템
US10094264B2 (en) Reductant tank sensor diagnostic method and system
US8286417B2 (en) Diagnosis method for an exhaust gas post-treatment system
EP1931865B1 (en) A diagnostic method for an exhaust aftertreatment system
US8596045B2 (en) On-board-diagnosis method for an exhaust aftertreatment system and on-board-diagnosis system for an exhaust aftertreatment system
US20180142590A1 (en) Diagnostic methods for a high efficiency exhaust aftertreatment system
CN102536403B (zh) 利用氨传感器来确定scr配给系统性能的系统和方法
US20120210700A1 (en) Method to monitor pressure drop across a selective catalyst reducer for engine and exhaust airflow diagnostics
US20160319727A1 (en) Method for on-board diagnosis of an oxidation catalyst in an exhaust-gas system of an internal combustion engine of a vehicle
US11028753B2 (en) System and method for determining engine out NOx based on in-cylinder contents
US20160160729A1 (en) Fault diagnosis method of scr system and an apparatus thereof
KR101865915B1 (ko) Scr 시스템의 촉매 고장진단 및 부적합 요소수 판단 방법
US20140290217A1 (en) Method and system pertaining to monitoring particle emissions in combustion engine exhausts
US20160274075A1 (en) System and method for calibrating a particulate matter sensor
GB2501930A (en) Emissions control based on the status of one or more after treatment devices
CN107131039B (zh) 用于运行机动车的废气后处理系统的方法
EP2780684B1 (en) Method and system for diagnosis of a combustion engine
US20240151175A1 (en) Systems and methods for compensating nox sensor measurements to meet sufficiency requirements
SE536774C2 (sv) Förfarande och system för att med hjälp av tryckjämförelserfastställa en sensorfunktion för en PM-sensor
US20240003284A1 (en) UREA CRYSTAL DETECTION BY MONITORING A RATIO BETWEEN A NOx SENSOR SIGNAL AND A EQUIVALENCE RATIO
DE102023107693A1 (de) Diagnosevorrichtung für ein Abgasnachbehandlungssystem
WO2013074024A1 (en) Method and system for regulating a combustion engine

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant