CN110475951B - 还原剂配给系统中的固定排量泵的压力和流量控制 - Google Patents

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Abstract

一种还原剂配给系统，包括：配给器；固定排量泵，其与配给器流体连通；还原剂源，其与固定排量泵流体连通；以及控制器，其通信地联接到固定排量泵，以控制固定排量泵的操作，其中，控制器被编程为响应于指示配给器未在配给还原剂的数据而使用压力控制系统来操作固定排量泵，并且控制器被编程为响应于指示配给器配给还原剂的数据而使用流量控制系统来操作固定排量泵。

Description

还原剂配给系统中的固定排量泵的压力和流量控制
相关申请的交叉引用
本申请要求于2017年4月6日提交的美国临时专利申请第62/482,466号的优先权和权益，该美国临时专利申请的内容通过引用以其整体完全并入本文。
技术领域
本申请总体上涉及用于内燃发动机(internal combustion engines)的后处理系统(after treatment systems)的领域。
背景技术
对于内燃发动机(例如，柴油发动机)，氮氧化物(NOx)化合物可能在排气中被排放。为了减少NOx排放，可实施SCR过程以借助于催化剂和还原剂将NOx化合物转换成更中性的化合物，例如，双原子氮、水或二氧化碳。催化剂可以被包括在排气系统的催化剂室中，例如交通工具或动力产生单元的排气系统的催化剂室。还原剂，例如，无水氨或尿素，一般在被引入催化剂室之前被引入到排气流中。为了将还原剂引入到排气流中以用于SCR过程，SCR系统可以通过配给器(doser)配给或以其他方式将引入还原剂，该配给器将还原剂蒸发或喷射到催化剂室上游的排气系统的排气管中。SCR系统可以包括一个或更多个传感器以监控在排气系统内的状况。
发明内容
本文所述的实施方式涉及用于将还原剂配给到排气系统以还原NOx的还原剂配给系统。还原剂配给系统可以包括将还原剂从还原剂源泵送到配给器的固定排量泵(fixeddisplacement pump)，以将还原剂配给到排气系统中。该系统的控制器可以在配给器未在配给还原剂时将该系统作为压力控制系统来操作，并且在配给器正在配给还原剂时将该系统作为流量控制系统来操作。流量控制系统利用流率与泵频率或排量的固定线性关系，以通过控制器在减少处理量的情况下精确地控制泵的流率输出。当配给器未在配给还原剂时，压力控制系统使用出口压力测量值进行反馈控制来操作泵。因此，控制器可以基于系统是否正在配给还原剂而在压力控制系统和流量控制系统之间切换。
一种实施方式涉及还原剂配给系统，该还原剂配给系统包括配给器、与配给器流体连通的固定排量泵、与固定排量泵流体连通的还原剂源以及与固定排量泵通信地联接以控制固定排量泵操作的控制器。控制器被编程为响应于指示配给器未在配给还原剂的数据而使用压力控制系统来操作固定排量泵，并且被编程为响应于指示配给器正在配给还原剂的数据而使用流量控制系统来操作固定排量泵。
在一些实施方案中，所述压力控制系统被编程为基于一个或更多个输入值来确定泵压力目标，测量泵出口压力，并且确定要输出的泵频率命令值，以控制所述固定排量泵。
在一些实施方案中，所述一个或更多个输入值包括还原剂温度、期望的配给速率、测量的泵出口压力、排气流率或排气温度中的一个或更多个。
在一些实施方案中，所述压力控制系统被编程为基于还原剂温度和测量的泵出口压力来确定所述泵压力目标。
在一些实施方案中，所述压力控制系统被编程为使用查找表来确定所述泵压力目标。
在一些实施方案中，所述压力控制系统被编程为基于还原剂温度来计算所述泵压力目标。
在一些实施方案中，所述流量控制系统被编程为基于一个或更多个输入值来确定要被输出以控制所述固定排量泵的泵输出流量目标的泵频率命令和配给器占空比。
在一些实施方案中，所述一个或更多个输入值包括还原剂温度、期望的配给速率、测量的泵出口压力、排气流率或排气温度中的一个或更多个。
在一些实施方案中，所述流量控制系统被编程为基于测量的泵出口压力来确定泵频率命令。
在一些实施方案中，所述流量控制系统被编程为使用查找表来确定所述泵频率命令。
在一些实施方案中，所述流量控制系统被编程为基于还原剂温度来计算所述泵频率命令。
另一种实施方式涉及一种方法，该方法包括访问还原剂温度、期望的配给速率、测量的泵出口压力、排气流率或排气温度中的一个或更多个的一个或更多个输入值。该方法包括基于访问的输入值来确定固定排量泵的泵压力目标。该方法还包括将泵压力目标与测量的泵出口压力进行比较，以及向固定排量泵输出泵频率命令，以控制还原剂从还原剂罐通过固定排量泵的出口经由出口管线泵送到配给器，并经由返回管线返回还原剂罐。
在一些实施方案中，确定所述泵压力目标是基于还原剂温度和所述测量的泵出口压力进行的。
在一些实施方案中，所述泵压力目标选自查找表。
在一些实施方案中，所述泵压力目标是基于还原剂温度计算的。
另一个实施方式涉及一种方法，该方法包括访问还原剂温度、期望的配给速率、测量的泵出口压力、排气流率或排气温度中的一个或更多个的一个或更多个输入值。该方法包括基于访问的输入值来确定泵频率命令，以及将泵频率命令输出到固定排量泵，以控制还原剂从还原剂罐通过固定排量泵的出口经由用于配给的出口管线泵送到配给器。
在一些实施方案中，基于测量的泵出口压力来确定所述泵频率命令。
在一些实施方案中，所述泵频率命令选自查找表。
在一些实施方案中，所述泵频率命令是基于还原剂温度计算的。
在一些实施方案中，所述方法还包括：基于访问的输入值来确定所述固定排量泵的泵压力目标；将所述泵压力目标与所述测量的泵出口压力进行比较；以及向所述固定排量泵输出第二泵频率命令，以控制还原剂从还原剂罐通过所述固定排量泵的出口经由出口管线泵送到配给器，并经由返回管线返回所述还原剂罐。
附图说明
在附图和下面的描述中阐述了一个或更多个实施方式的细节。从描述、附图和权利要求，本公开的其他特征、方面和优点将变得明显，其中：
图1是用于排气系统的具有示例性还原剂输送系统的示例性选择性催化还原系统的方框示意图；
图2是描绘在0巴压力和8巴压力下相对于泵频率的来自固定排量泵的还原剂的流率的图形化图，以说明线性关系；
图3是切换压力/流量控制系统的部件的框图，并示出了用于系统的控制器的输入参数；
图4是描述由图3中的控制器实现的切换压力/流量控制系统的过程图，并详细示出了压力控制系统的部件；
图5是描绘由图3中的控制器实现的切换压力/流量控制系统的过程图，并详细示出了流量或频率控制系统的部件；
图6是流程图，描绘了在未在配给时使用压力控制系统控制图3的切换压力/流量控制系统；
图7是流程图，描述当配给时使用流量或频率控制系统控制图3的切换压力/流量控制系统；以及
图8是用于切换压力/流量控制系统的控制器的切换过程的流程图。
应认识到，一些图或所有图是为了说明的目的的示意性表示。提供附图是为了说明一个或更多个实施方式，并明确理解它们不会用于限制权利要求的范围或含义。
具体实施方式
接着以下是涉及用于控制还原剂配给系统的固定排量泵的方法、装置和系统的各种构思以及用于控制还原剂配给系统的固定排量泵的方法、装置和系统的实施方式的更详细描述。更具体地，本公开描述了用于控制固定排量泵的流量或频率控制系统和压力控制系统的使用。在配给操作期间，流量或频率控制系统由控制器实现以控制固定排量泵，并且在未配给时，压力控制系统由控制器实现以控制固定排量泵。上文介绍的并且在下文更详细地讨论的各种构思可以以多种方式中的任一种方式来实施，这是因为所描述的构思不限于实施的任何具体的方式。特定的实施方式和应用的示例主要为了说明性目的被提供。
I.综述
在后处理系统的一些实施方式中，可以实施固定排量泵来将还原剂泵送到配给器。基于泵排量或频率，固定排量泵可以输送基本上固定流率的还原剂。然而，随着流率的增加，流体管线中的阻力压力会在相应的泵排量或频率下使流率降低。但是，即使流率降低，流率与泵排量或频率仍基本上保持线性关系。因此，使用泵频率和表示阻力压力的泵输出压力，控制器可以在减少计算和输入变量的情况下精确地配给还原剂。例如，来自固定排量泵的流率可以作为泵频率、压差和还原剂温度的函数来计算。在一些实施方式中，向固定排量泵提供动力的电池的电压可以用于进一步改善流率函数。前述可以被认为是流量或频率控制系统。
虽然在配给还原剂时可以基于泵排量或频率来控制固定排量泵，但是当未在配给还原剂时，通过配给系统使还原剂循环也是有用的，例如通过配给器从还原剂罐到泵，并且最后通过返回管线再次到还原剂罐。当在热的环境温度下操作时，还原剂的这种循环可以热态地冷却泵和/或配给器，和/或当在冷的环境温度下操作时，降低系统内冻结的可能性。在这种情况下，监控泵压力的压力控制系统可用于反馈控制系统，以控制泵使还原剂循环通过系统。
在本文描述的一些实施方式中，系统可以在配给期间的流量或频率控制系统和未配给时的压力控制系统之间切换。这种切换压力/流量控制系统可以由控制器实现，以在流量或频率控制系统运行时向固定排量泵输出泵频率命令，用于精确配给，并且在压力控制系统运行时向固定排量泵输出不同的泵频率命令，用于使还原剂在系统内循环。
II.后处理系统的概述
图1描绘了用于排气系统190的具有示例性还原剂输送系统110的后处理系统100。后处理系统100包括颗粒过滤器(例如柴油机颗粒过滤器(DPF)102)、还原剂输送系统110、反应器管或分解室104、SCR催化器106以及传感器150。
DPF 102配置成从在排气系统190中流动的排气气体移除颗粒物质，例如烟灰。DPF102包括入口和出口，排气在入口处被接纳，在使颗粒物质大体上从排气气体被过滤和/或将颗粒物质转换成二氧化碳之后排气气体在出口处离开。
分解室104被构造成将诸如尿素、氨水或柴油机排气流体(DEF)的还原剂转化成氨。分解室104包括具有配给器112的还原剂输送系统110，该配给器112被配置成将还原剂配给到分解室104中。在一些实施方式中，还原剂在SCR催化器106的上游被注入。还原剂液滴然后经历蒸发、热解和水解的过程以在排气系统190内形成气态氨。分解室104包含入口和出口，入口与DPF 102流体连通以接收含有NOx排放物的排气气体，出口用于排气气体、NOx排放物、氨和/或剩余的还原剂流动至SCR催化器106。
分解室104包括被安装到分解室104的配给器112，使得配给器112可以将还原剂配给到在排气系统190中流动的排气气体中。配给器112可以包括隔离器114，隔离器114置于配给器112的一部分和分解室104的安装配给器112的部分之间。配给器112流体地联接到一个或更多个还原剂源116。在一些实施方式中，泵118可用于对来自还原剂源116的还原剂加压以便输送到配给器112。
配给器112和泵118也电气或通信地联接到控制器120。控制器120配置成控制配给器112以将还原剂配给到分解室104中。控制器120还可以配置成控制泵118。控制器120可以包括微处理器、专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)等或其组合。控制器120可以包括存储器(memory)，存储器可以包括但不限于能够提供具有程序指令的处理器、ASIC、FPGA等的电子的、光学的、磁性的或任何其它存储或传输装置。存储器可包括存储器芯片、电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)、可擦除可编程只读存储器(EPROM)、闪存或任何其它适当的存储器，控制器120可从存储器读取指令。指令可以包括来自任何适当的编程语言的代码。
在某些实施方式中，控制器120被构造成执行某些操作，例如在本文关于图4-图8所述的那些操作。在某些实施方式中，控制器120形成包括具有存储器、处理和通信硬件的一个或更多个计算设备的处理子系统的一部分。控制器120可以是单个设备或分布式设备，且控制器120的功能可由硬件和/或作为计算机指令在非临时计算机可读存储介质上执行。
在某些实施方式中，控制器120包括构造成在功能上执行控制器120的操作的一个或更多个模块。在某些实施方式中，控制器120可以包括频率控制电路、压力控制电路、以及用于执行参考图4-图8所描述的操作的系统切换控制电路。在本文包括电路的描述强调控制器120的方面的结构独立性并说明控制器120的操作和责任的一个分组。可理解的是，执行类似整体操作的其他分组在本申请的范围内。回路可以在硬件中和/或作为在非临时计算机可读存储介质上的计算机指令来实现，并且回路可分布在各种硬件或基于计算机的部件中。在参考图4-8的章节中包括控制器操作的某些实施方式的更具体的描述。
示例性和非限制性电路实现元件包括提供本文确定的任何值的传感器、提供作为对本文确定的任何值的前身的任何值的传感器、包括通信芯片的数据链路和/或网络硬件、振荡晶体、通信链路、电缆、双绞布线、同轴布线、屏蔽布线、发射机、接收机和/或收发机、逻辑电路、硬连线逻辑电路、在根据电路规范配置的处于特定非临时状态的可重新配置的逻辑电路、任何致动器(至少包括电气、液压或气动致动器)、螺线管、运算放大器、模拟控制元件(弹簧、过滤器、积分器、加法器、除法器、增益元件)和/或数字控制元件。
SCR催化器106被配置成通过加速氨和排气中的NOx之间的NOx还原过程使其成为双原子氮、水和/或二氧化碳来有助于NOx排放物的减少。SCR催化器106包括与分解室104流体连通的入口和与排气系统190的端部流体连通的出口，排气和还原剂从入口被接收。
排气系统190还可包括与(例如，SCR催化器106下游的或DPF 102上游的)排气系统190流体连通的氧化催化器(例如，柴油氧化催化器(DOC))以氧化在排气气体中的碳氢化合物和一氧化碳。
在一些实施方式中，DPF 102可以定位于反应器管或分解室104的下游。例如，DPF102和SCR催化器106可以组合成单个单元，例如带有SCR涂层的DPF(SDPF)。在一些实施方式中，配给器112可以替代地定位在涡轮增压器(turbo charger)的下游或涡轮增压器的上游。
传感器150可以联接到排气系统190以检测流动经过排气系统190的排气气体的状况。在一些实施方式中，传感器150可以具有布置在排气系统190内的一部分，例如传感器150的尖端可以延伸到排气系统190的一部分内。在其它实施方式中，传感器150可以接收穿过另一导管的排气，例如从排气系统190延伸的样品管。虽然传感器150被描绘为定位于SCR催化器106的下游，但是应理解，传感器150可以定位于排气系统190的任何其它位置处，包括在DPF 102的上游、在DPF 102内、在DPF 102和分解室104之间、在分解室104内、在分解室104和SCR催化器106之间、在SCR催化器106内或在SCR催化器106的下游。此外，两个或更多个传感器150可以被用于检测排气气体的状况，例如两个、三个、四个、五个或六个传感器150，其中每个传感器150位于排气系统190的前述位置中的一个处。
II.切换压力/流量控制系统的示例
图2描绘了图形化图200，其描绘了在0巴压力210和8巴压力220下相对于泵频率的来自固定排量泵的还原剂的流率，以说明线性关系。如零巴压力下的交替点划线(alternating dotted and dashed line)210所示，来自固定排量泵的流体(例如还原剂)的流率相对于泵频率具有基本上线性的斜率，该斜率对应于泵排量。在固定排量泵的出口的阻力或背压增加时，如8巴压力下的实线220所示，当与零巴压力线210相比时，在相同的泵频率下流率略微降低，但是相对于泵频率保持基本上线性的斜率。因此，可以为不同的阻力压力值的固定排量泵生成查找表或其他数据集，从而可以为相应的阻力压力值查找期望流率，并且可以检索相应的泵频率。在一些实施方式中，也可以从不同阻力压力的实验数据中导出线性方程，并且当给定阻力压力的期望流率的值时，该线性方程用于计算相应的泵频率。因此，使用从固定排量泵输出的期望流率，可以从查找表中计算或确定泵频率。然后，基于泵的特性，泵频率可用于确定固定排量泵的输入电压(例如，固定排量泵可具有由泵制造商提供和/或基于测试数据点计算的用于已知操作泵频率范围的已知操作电压范围)。控制器可以使用期望泵输出流率来确定使用前述泵实现泵输出流率所需的输入电压。
图3描绘了使用固定排量泵310的切换压力/流量控制系统300的实施方式的概述。系统300包括控制器320、固定排量泵310、将还原剂配给到排气系统340中的配给器330以及还原剂罐350。在一些实施方式中，泵出口压力传感器可以被包括在泵310的出口处、在从泵到配给器330的管线312中、在配给器330中和/或在从配给器330到还原剂罐350的返回管线314中。控制器320通信地和/或电气地联接到固定排量泵310和配给器330。在一些实施方式中，控制器320可以控制泵310和/或配给器330的输入电压，以控制泵310和/或配给器330的操作。在其他实施方式中，控制器320可以包括到泵310和/或配给器330的数据线，使得参数值可以被传递到泵310和/或配给器330，用于泵310和/或配给器330的内部控制电路，以控制泵310和/或配给器330的操作。控制器320还可以通信和/或电气联接到压力传感器，以访问和/或接收指示由压力传感器测量的压力的数据值(例如，由压力传感器输出电压和/或访问来自压力传感器的电压，和/或由压力传感器输出参数值和/或访问来自压力传感器的参数值)。
还原剂罐350在泵进口处与泵310流体连通，并且配给器330在泵出口处与泵310流体连通。因此，控制器320可以控制固定排量泵310的操作，以经由泵入口从还原剂罐350泵送还原剂，并且使用基于流率和泵频率之间的线性关系(如参考图2所述)的泵频率，以期望的流率将还原剂从泵出口输送到配给器330。在一些实施方式中，配给器330可以包括返回管线314的出口，以与还原剂罐350流体连通。因此，还原剂也可以从还原剂罐350中泵出，并循环通过配给器330，并且经由返回管线314返回还原剂罐350。在一些实施方式中，系统300可以仅在配给器330没有将还原剂配给到排气系统340中时，使来自还原剂罐350的还原剂循环通过泵310、配给器330和返回管线314。在其他实施方式中，当配给器330正在将还原剂配给到排气系统340中时，系统300也可以使来自还原剂罐350的还原剂循环通过泵310、配给器330和返回管线314。
基于期望的配给速率(例如，通过配给器330的喷嘴进入排气系统340以还原排气排放物的还原剂的流率)，控制器320可以使用参考图2描述的数据修改泵310的输入电压和/或泵频率命令，以实现出自固定排量泵310的期望流率。在系统300包括返回管线314并在从配给器330配给还原剂的同时循环还原剂的实施方式中，来自泵310的出口的流率可以增加或减少，以随着配给速率的变化保持系统流率。也就是说，对于期望的配给速率、期望的还原剂再循环流率和测量的泵输出压力(即，阻力压力)，可以计算期望的泵出口流率。使用期望的泵出口流率，控制器320可以使用用于测量的泵出口压力的查找表和/或线性方程来输出泵频率参数值和/或控制固定排量泵310的输入电压，以实现期望泵出口流率。
在一些实施方式中，控制器320还可以使用期望的还原剂速率、电池电压、还原剂温度、排气流率和/或排气温度的输入来确定泵出口流率。也就是说，控制器320可以访问和/或接收指示排气流率、排气温度、还原剂温度、期望的还原剂速率和/或电池电压的数据。基于这些输入值，控制器320可以确定期望的泵出口流率，以实现期望的还原剂配给速率。例如，排气流率和/或排气温度可用于确定期望的配给速率，以减少流动通过排气系统340的排气气体中的NOx。在一些实施方式中，排气流率和/或排气温度可以是来自流率传感器和/或温度传感器的测量值，或者排气流率和/或排气温度可以是来自基于发动机操作状况的虚拟传感器的估计值。还原剂温度可用于确定还原剂的密度和/或用于控制还原剂的再循环流率。还原剂温度可以是来自还原剂罐350中的温度传感器、来自在从还原剂罐340到泵310的管线中的传感器、来自在从泵310到配给器330的管线312中的传感器、来自在配给器330中的传感器和/或来自在从配给器330到还原剂罐350的返回管线314中的传感器的测量值。电池电压可由控制器320测量，并用于确定可以施加到泵310和/或配给器330以控制泵310和/或配给器330操作的电压范围。
参考图4-图8，图3的切换压力/流量控制系统300的控制器320可以实施本文所述的用于控制固定排量泵310的操作的过程，以在系统未配给还原剂时将切换压力/流量控制系统300作为压力控制系统410操作，或者在配给发生时作为流量控制系统510操作以控制来自配给器的还原剂的配给。
图4描绘了控制过程示意图400，其中压力控制系统410的部件以点划线示出。在所示的实施方式中，压力控制系统410包括参考发生器412、泵压力反馈控制414、切换控制416、固定排量泵310和测量的泵压力418。当切换压力/流量控制系统300没有使用配给器330配给还原剂时，压力控制系统410可以由控制器320实现。如控制示意图400所示，泵压力目标从参考发生器412输出到泵压力反馈控制414。
参考发生器412可以基于由控制器320接收和/或访问的还原剂温度和测量的泵出口压力418来确定期望的泵压力目标。例如，查找表可以包括针对用于保持还原剂流动通过系统300从而减少由于环境温度条件导致的部件冻结和/或过热的对应的还原剂温度的泵出口压力418的实验获取和/或计算数据。在其他实施方式中，参考发生器412可以包括基于还原剂温度的用于计算期望的泵出口压力418的导出方程。
泵压力目标被输出到泵压力反馈控制414，泵压力反馈控制414使用测量的泵出口压力值418，例如从泵出口处、从泵310到配给器330的管线中、配给器330中和/或返回管线314中的压力传感器访问和/或接收的压力值，用于要输出到固定排量泵310的泵频率命令的反馈控制。在一些实施方式中，反馈控制414可以是PID(比例积分微分)反馈控制。反馈控制414将泵压力目标与测量的泵出口压力418进行比较，并基于由测量的泵出口压力418提供的反馈控制来输出泵频率命令。泵频率命令被输出到固定排量泵310，以使还原剂从还原剂罐350通过泵310的出口经由出口管线312泵送到配给器330，并经由返回管线314返回还原剂罐350。
切换控制416可用于控制是压力控制系统410还是流量或频率控制系统510向泵310输出命令。如果配给器330正在配给还原剂，控制器320可以将标志值或参数值设置为1，以指示正在进行配给，并且流量或频率控制系统510被激活以输出泵命令值。如果配给器330未在配给还原剂，那么控制器320可以将标志值或参数值设置为0，以指示配给没有发生，并且压力控制系统410被激活以输出泵命令值。
测量的泵压力418由泵310下游的压力传感器测量，并输出和/或包括指示用于反馈控制414和/或参考发生器412的测量的泵出口压力418的可访问数据值。
图5描绘了控制过程示意图500，其中流量或频率控制系统510的部件以点划线示出。在所示的实施方式中，流量控制系统510包括参考发生器412、流量控制器420、切换控制416、固定排量泵310和测量的泵压力418。当切换压力/流量控制系统300正在使用配给器330配给还原剂时，流量或频率控制系统510可以由控制器320实现。如控制示意图500所示，流量命令通过切换控制416从参考发生器412输出到流量控制泵。泵频率命令可以基于泵频率来确定，该泵频率使用给定泵出口压力的固定排量泵流率之间的线性关系来确定，如参考图2所述。
参考发生器412基于由控制器320接收和/或访问的还原剂温度、电池电压、期望配给速率、测量的泵出口压力418、排气流率和/或排气温度来确定期望的泵频率命令。例如，可以使用查找表或导出方程来基于还原剂温度、期望的配给速率、测量的泵出口压力418、排气流率和/或排气温度来确定或计算期望的泵出口流率。然后，期望的泵出口流率可用于确定泵310需要操作的频率，以获得给定泵出口或阻力压力的期望的泵出口流率。
泵频率命令通过切换控制416输出到固定排量泵310。如上所述，切换控制416可用于控制是压力控制系统410还是流量或频率控制系统510向泵310输出命令。如果配给器330正在配给还原剂，控制器320可以将标志值或参数值设置为1，以指示正在进行配给，并且流量或频率控制系统510被激活以输出泵命令值。如果配给器330未在配给还原剂，那么控制器320可以将标志值或参数值设置为0，以指示配给没有发生，并且压力控制系统410被激活以输出泵命令值。
测量的泵压力418由泵310下游的压力传感器测量，并且输出和/或包括指示用于参考发生器412的测量的泵出口压力418的可访问数据值。
在一些实施方式中，控制器320可以使用实际配给速率来修改期望的配给速率。在一些另外的实施方式中，配给器开启时间可用于确定切换压力/流量控制系统300是作为压力控制系统410进行操作还是作为流量或频率控制系统510进行操作。
图6描绘了切换压力/流量控制系统300的控制器320将系统300作为压力控制系统410进行操作的过程600的实施方式。图7描绘了切换压力/流量控制系统300的控制器320将系统300作为流量或频率控制系统510进行操作的过程700的实施方式。图8描绘了过程800的实施方式，控制器320响应于指示配给状态的访问值，将切换压力/流量控制系统300作为压力控制系统410或流量控制系统510进行操作。
图6的过程包括访问输入值610。控制器320可以访问和/或接收输入值。输入值可以包括还原剂温度、期望的配给速率、测量的泵出口压力418、排气流率和/或排气温度。过程600包括基于访问的输入值确定泵压力目标620。例如，期望的泵压力目标可以基于由控制器320接收和/或访问的还原剂温度和测量的泵出口压力418。查找表可以包括用于针对保持还原剂流动通过系统300从而减少由于环境温度状况导致的部件冻结和/或过热的对应的还原剂温度的泵出口压力的实验获取和/或计算数据。在其他实施方式中，可以使用导出方程基于还原剂温度来计算期望的泵压力目标。
过程600可以包括将泵压力命令与测量的泵出口压力进行比较630，并且使用反馈控制来基于要输出的测量的泵出口压力418生成泵频率命令640，以控制固定排量泵310。反馈控制414可以是PID(比例积分微分)反馈控制。响应于系统被作为压力控制系统410进行操作，泵频率命令被输出到固定排量泵310。泵频率命令被输出和/或用于控制还原剂从还原剂罐350通过泵310的出口经由出口管线312泵送到配给器330，并经由返回管线314返回还原剂罐350。
图7的过程700包括访问输入值710。控制器320可以访问和/或接收输入值。输入值可以包括还原剂温度、期望的配给速率、测量的泵出口压力418、排气流率和/或排气温度。该过程还包括基于访问的输入值确定泵频率命令720。例如，可以使用查找表或导出方程来基于还原剂温度、期望的配给速率、测量的泵出口压力418、排气流率和/或排气温度来确定或计算期望的泵出口流率。然后，期望的泵出口流率可用于确定泵310需要操作的频率，以获得给定泵出口或阻力压力的期望的泵出口流率。
响应于系统被作为流量控制系统510进行操作，泵频率命令被输出730到固定排量泵310。泵频率命令被输出和/或用于控制还原剂从还原剂罐350通过泵310的出口经由出口管线312泵送到配给器330，以便使用固定排量泵310的已知流率精确控制配给。
图8提供了控制器320的过程800，以响应于指示配给状态的访问值来将切换压力/流量控制系统300作为压力控制系统410或流量控制系统510进行操作。过程800包括访问指示配给状态的值810。该值可以是标志、参数或任何其他机器可读指示，其指示切换压力/流量控制系统300是否正在通过配给器330配给还原剂。如果配给器330正在配给还原剂，如由指示配给状态的值810所指示的，则过程800可以将切换压力/流量控制系统300作为流量或频率控制系统510来操作，并使用过程700。如果配给器330未在配给还原剂，如由指示配给状态的值810所指示的，则过程800可以将切换压力/流量控制系统300作为压力控制系统410来操作，并使用过程600。
术语“控制器”包括用于处理数据的所有类型的装置、设备和机器，举例来说包括可编程处理器、计算机、片上系统(或更多个前述项)、编程处理器的一部分或前述项的组合。装置可包括专用逻辑电路，例如FPGA或ASIC。除了硬件以外，装置还可以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、跨平台操作时间环境、虚拟机或它们中的一个或更多个的组合的代码。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、说明或过程语言)被编写，且它可以任何形式(包括作为独立程序或作为模块、部件、子例程、对象或适合于用在计算环境中的其它单元)被使用。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更多个脚本)的文件的一部分中、专用于讨论中的程序的单个文件中或更多个协同文件(例如存储一个或更多个模块、子程序或代码的部分的文件)中。
虽然本说明书包含很多特定的实施方式细节，但是这些不应被解释为对可被要求保护的内容的范围的限制，而是应被解释为对特定的实施方式所特有的特征的描述。在本说明书中在独立的实施方式的上下文中描述的某些特征也可以组合地在单个实施方式中实施。相反，在单个实施方式的上下文中描述的各种特征也可以在多个实施方式中单独地或以任何适当的子组合的方式实施。此外，虽然特征在上面可被描述为以某些组合起作用且甚至最初被这样要求保护，但是来自所要求保护的组合的一个或更多个特征在一些情况下可从该组合删除，并且所要求保护的组合可以涉及子组合或子组合的变形。
类似地，虽然以特定的顺序在图中描绘了操作，但是这不应被理解为要求这样的操作以所示的特定顺序或以连续的顺序被执行或所有所示的操作被执行，以实现合乎需要的结果。在某些情况下，在上面所述的实施方式中的各种系统部件的分离不应被理解为在所有实施方式中需要这样的分离，并且应理解，所述部件和系统可通常集成在单个产品中或封装到体现在有形介质上的多个产品中。
如本文所使用的，术语“近似”、“约”、“大体上”以及相似的术语旨在具有与本公开的主题所属领域中的普通技术人员普遍和所接受的用法相一致的广泛的意义。查阅本公开的本领域的技术人员应理解，这些术语旨在允许对所描述和要求保护的某些特征的描述，而不将这些特征的范围限制到所提供的精确的数值范围。因此，这些术语应被解释为指示所描述和要求保护的主题的非实质性或无关紧要的修改或改变被认为在如所附权利要求中所陈述的本发明的范围内。此外，应注意，权利要求中的限制在术语“手段”不在其中被使用的情况下按照美国专利法不应被解释为构成“手段加功能”的限制。
术语“联接(coupled)”、“连接(connected)”以及本文中所使用的类似术语意味着两个部件彼此直接或间接地连结(joining)。这样的连结可以是固定的(例如，永久的)或可移动的(例如，可移除的或可释放的)。通过两个部件或这两个部件和任何额外的中间部件彼此一体地形成为单个整体(single unitary body)，或者通过这两个部件或这两个部件和任何额外的中间部件附接到彼此，这样的连结可以实现。
如在本文使用的术语“流体地联接(fluidly coupled)”、“流体连通(influidcommunication)”等意指两个部件或对象具有在这两个部件或对象之间形成的通路，其中流体例如水、空气、气态还原剂、气态氨等可在干扰或不干扰部件或对象的情况下流动。用于实现流体连通的流体地联接或构造的示例可以包括管道、通道或用于实现流体从一个部件或对象到另一部件或对象的流动的任何其它适当的部件。
重要的是，注意到在各种示例性实施方式中所示的系统的结构和布置在特性上仅仅是说明性的而不是限制性的。出现在所描述的实施方式的精神和/或范围内的所有变化和修改期望被保护。应理解，一些特征可能不是必要的，且缺少各种特征的实施方式可被设想为在本申请的范围内，该范围由所附权利要求限定。在阅读权利要求时，意图是当词语例如“一个(a)”、“一个(an)”、“至少一个”或“至少一部分”被使用时，不存在将权利要求限制到仅仅一个项的意图，除非在权利要求中特别相反地规定。当语言“至少一部分”和/或“一部分”被使用时，该项可包括一部分和/或整个项，除非特别相反地规定。

Claims (16)

1.一种还原剂配给系统，包括：
配给器；
固定排量泵，其与所述配给器流体连通；
还原剂源，其与所述固定排量泵流体连通；以及
控制器，其通信地联接到所述固定排量泵，以控制所述固定排量泵的操作，其中，所述控制器被编程为在以下两者之间切换：(i)当所述配给器未在配给还原剂时使用压力控制系统来操作所述固定排量泵，以及(ii)当所述配给器正在配给还原剂时使用流量控制系统来操作所述固定排量泵，
其中，所述压力控制系统被编程为基于一个或更多个第一输入值来确定泵压力目标，测量泵出口压力，并且基于所述泵压力目标和测量的所述泵出口压力来确定要输出的第一泵频率命令值，以控制所述固定排量泵；并且
其中，所述流量控制系统被编程为基于一个或更多个第二输入值来确定期望的泵出口流量目标，并确定要输出的第二泵频率命令以控制所述固定排量泵，从而获得配给器占空比和所述期望的泵出口流量目标。
2.根据权利要求1所述的还原剂配给系统，其中，所述一个或更多个第一输入值或所述一个或更多个第二输入值包括还原剂温度、期望的配给速率、测量的泵出口压力、排气流率或排气温度中的一个或更多个。
3.根据权利要求1或2所述的还原剂配给系统，其中，所述压力控制系统被编程为基于还原剂温度和测量的所述泵出口压力来确定所述泵压力目标。
4.根据权利要求1或2所述的还原剂配给系统，其中，所述压力控制系统被编程为使用查找表来确定所述泵压力目标。
5.根据权利要求1或2所述的还原剂配给系统，其中，所述压力控制系统被编程为基于还原剂温度来计算所述泵压力目标。
6.根据权利要求1或2所述的还原剂配给系统，其中，所述流量控制系统被编程为基于测量的所述泵出口压力来确定所述第二泵频率命令。
7.根据权利要求1或2所述的还原剂配给系统，其中，所述流量控制系统被编程为使用查找表来确定所述第二泵频率命令。
8.根据权利要求1或2所述的还原剂配给系统，其中，所述流量控制系统被编程为基于还原剂温度来计算所述第二泵频率命令。
9.一种控制方法，包括：
访问指示配给状态的值；
响应于根据所述值确定配给器未在配给还原剂，访问至少还原剂温度和测量的泵出口压力；
基于访问的还原剂温度和测量的泵出口压力来确定固定排量泵的泵压力目标；
将所述泵压力目标与所述测量的泵出口压力进行比较；以及
基于所述泵压力目标与所述测量的泵出口压力的比较，向所述固定排量泵输出泵频率命令，以控制还原剂从还原剂罐通过所述固定排量泵的出口经由出口管线泵送到所述配给器，并经由返回管线返回所述还原剂罐。
10.根据权利要求9所述的控制方法，其中，所述泵压力目标选自查找表。
11.根据权利要求9所述的控制方法，其中，在确定所述泵压力目标的步骤中，所述泵压力目标还基于期望的配给速率、排气流率或排气温度中的至少一个。
12.一种控制方法，包括：
访问指示配给状态的值；
响应于根据所述值确定配给器正在配给还原剂，访问一个或更多个输入值，所述一个或更多个输入值包括还原剂温度、期望的配给速率、测量的泵出口压力、排气流率或排气温度中的一个或更多个；
基于所述一个或更多个输入值\来确定期望的泵出口流量目标；
基于所述期望的泵出口流量目标来确定泵频率命令；以及
将所述泵频率命令输出到固定排量泵，以控制还原剂从还原剂罐通过所述固定排量泵的出口经由用于配给的出口管线泵送到所述配给器。
13.根据权利要求12所述的控制方法，其中，基于所述测量的泵出口压力来确定所述泵频率命令。
14.根据权利要求12或13所述的控制方法，其中，所述泵频率命令选自查找表。
15.根据权利要求12所述的控制方法，其中，所述泵频率命令是基于所述还原剂温度计算的。
16.根据权利要求12-13和15中任一项所述的控制方法，还包括：
根据所述值确定所述配给器未在配给还原剂；
响应于所述配给器未在配给还原剂的确定，基于访问的一个或更多个输入值来确定所述固定排量泵的泵压力目标；
将所述泵压力目标与所述测量的泵出口压力进行比较；以及
基于所述泵压力目标与所述测量的泵出口压力的比较，向所述固定排量泵输出第二泵频率命令，以控制还原剂从所述还原剂罐通过所述固定排量泵的所述出口经由所述出口管线泵送到所述配给器，并经由返回管线返回所述还原剂罐。
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