CN111102041A - 废气处理系统和用于诊断废气处理系统的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明题为“废气处理系统和用于诊断废气处理系统的方法”。本发明提供了用于诊断废气处理系统的选择性催化还原设备(SCR)的方法，其中系统包括发动机；氨生成催化设备(AGC)，氨生成催化设备被配置成接收由发动机生成的废气并且能够从富废气生成氨；SCR，该SCR被配置成接收由AGC生成的废气和氨；设置在SCR上游的上游NOx传感器；以及设置在SCR下游的下游NOx传感器。所述方法包括在诊断周期期间升高SCR的温度以基本上清空存储在SCR内的所有还原剂，保持富发动机操作条件并将生成的废气传递到AGC和SCR，基于在诊断周期期间由下游NOx传感器进行的测量来确定SCR还原剂存储容量，以及任选地基于确定的存储容量来实施控制动作。

Description

废气处理系统和用于诊断废气处理系统的方法
背景技术
内燃机排出的废气是不均匀混合物，该不均匀混合物含有气体排放物，诸如一氧化碳(“CO”)、未燃烧的烃类(“HC”)和氮氧化物(“NOx”)，以及构成微粒物质(“PM”)的凝相物质(液体和固体)。通常设置在催化剂载体或基底上的催化剂组合物作为后处理系统的一部分提供在发动机排气系统中，以转化某些或所有这些排气成分。
废气处理系统(诸如附属于柴油发动机的废气处理系统)通常包括选择性催化还原设备(SCR)。SCR包括其上设置有SCR催化剂的基底，以减少废气中NOx的量。典型的排气处理系统还包括还原剂传送系统，该还原剂传送系统注入还原剂，诸如氨(NH3)、尿素(CO(NH2)2等。SCR利用NH3来还原NOx。例如，当在适当条件下向SCR供应适量的NH3时，NH3在SCR催化剂存在的情况下与NOx反应以减少NOx排放。如果还原反应速率太慢，或者如果排气中存在过量的氨，则氨可从SCR中泄漏。另一方面，如果排气中的氨过少，则SCR NOx转化效率将降低。
SCR 220的还原剂存储容量严重影响NOx还原效率及其性能。由于NOx传感器对NOx和NH3交叉敏感，所以无法使用直接测量SCR 220存储容量(例如，诊断SCR整体)的方法。
发明内容
本发明提供了废气处理系统，该废气处理系统包括内燃机(ICE)；氨生成催化设备(AGC)，该氨生成催化设备被配置成接收由ICE生成的废气并且能够从富废气生成氨；选择性催化还原设备(SCR)，该选择性催化还原设备被配置成接收由AGC生成的废气和氨；设置在SCR上游的上游NOx传感器；设置在SCR下游的下游NOx传感器；以及控制器。控制器被配置成升高SCR的温度以基本上清空存储在SCR内的所有还原剂、保持富ICE操作条件，并随后使用下游NOx传感器来确定SCR还原剂存储容量。AGC可以是柴油氧化催化剂或贫NOX捕集器。AGC可包括铂和/或钯催化剂。在富ICE操作条件期间，ICE空气与燃料的质量比可小于约14.7。控制器可被配置成通过升高由ICE生成的废气的温度和/或利用附属于废气处理系统的加热器来升高SCR的温度。控制器可被进一步配置成在升高SCR的温度之前确定不合适的SCR性能。不合适的性能可以是不合适的NOx还原效率和/或不合适的NOx泄漏。控制器可被进一步配置成基于确定的SCR还原剂存储容量来实施控制动作。如果确定的SCR还原剂存储容量低于目标容量，则控制动作可包括激活警报、维修SCR和更新SCR控制逻辑中的一者或多者，以反映减少的SCR存储容量。如果确定的SCR还原剂存储容量等于或高于目标容量，则控制动作可包括实施非SCR诊断动作。
本发明提供了用于诊断废气处理系统的选择性催化还原设备(SCR)的方法。废气处理系统可包括内燃机(ICE)；氨生成催化设备(AGC)，该氨生成催化设备被配置成接收由ICE生成的废气并且能够从富废气生成氨；SCR，该SCR被配置成接收由AGC生成的废气和氨；设置在SCR上游的上游NOx传感器；以及设置在SCR下游的下游NOx传感器。该方法可包括在诊断周期期间升高SCR的温度以基本上清空存储在SCR内的所有还原剂，保持富ICE操作条件并将生成的废气传递到AGC和SCR，以及基于在诊断周期期间由下游NOx传感器进行的测量来确定SCR还原剂存储容量。AGC可以是柴油氧化催化剂或贫NOX捕集器。AGC可以是铂和/或钯催化剂。在富ICE操作条件期间，ICE空气与燃料的质量比可小于约14.7。可通过升高由ICE生成的废气的温度和/或利用附属于废气处理系统的加热器来升高SCR的温度。该方法还可包括在升高SCR的温度之前确定不合适的SCR性能。不合适的性能可以是不合适的NOx还原效率和/或不合适的NOx泄漏。该方法还可包括基于确定的SCR还原剂存储容量来实施控制动作。如果确定的SCR还原剂存储容量低于目标容量，则控制动作可包括激活警报、维修SCR和更新SCR控制逻辑中的一者或多者，以反映减少的SCR存储容量。如果确定的SCR还原剂存储容量等于或高于目标容量，则控制动作可包括实施非SCR诊断动作。
从以下结合附图的详细描述中，本公开的上述特征和优点以及其它特征和优点是显而易见的。
附图说明
图1示出了根据一个或多个实施方案的包括内燃机和排放控制系统的机动车辆；
图2示出了根据一个或多个实施方案的废气处理系统的示例性组件；
图3示出了根据一个或多个实施方案的用于诊断废气处理系统的方法的框图；并且
图4示出了根据一个或多个实施方案的DOC出口处废气的NH3和NO浓度的曲线图。
具体实施方式
以下描述本质上仅是示例性的，并且不旨在限制本公开、其应用或用途。应该理解，在整个附图中，相应的附图标记表示相同或相应的部件和特征。如本文所用，术语模块是指处理电路，该处理电路可包括专用集成电路(ASIC)、电子电路、处理器(共享、专用或组)和执行一个或多个软件或固件程序的存储器模块、组合逻辑电路和/或提供所述功能的其它合适组件。
根据示例性实施方案的一个方面，机动车辆在图1中通常用10表示。机动车辆10以皮卡车的形式示出。应当理解，机动车辆10可采用各种形式，包括汽车、商业运输工具、海上交通工具等。机动车辆10包括具有发动机舱14的车身12，并且任选地包括乘客舱15和/或货台17。发动机舱14容纳柴油内燃机(ICE)系统24。ICE系统24包括排气系统30，该排气系统流体连接到后处理或废气处理系统34。由ICE系统24产生的排气通过废气处理系统34以减少和/或转换可通过排气出口管36排出到环境中的排放物。
本文所述的技术方案与ICE系统密切相关，该ICE系统可包括但不限于柴油发动机系统。ICE系统24可包括附接到曲轴的多个往复活塞，该往复活塞可以可操作地附接到动力传动系统，诸如车辆动力传动系统，从而为车辆提供动力(例如，将牵引扭矩传送到动力传动系统)。例如，ICE系统24可以是任何发动机配置或应用，包括各种车辆应用(例如，汽车、船舶等)，以及各种非车辆应用(例如，泵、发电机等)。虽然可在车辆环境(例如，生成扭矩)中描述ICE，但其它非车辆应用也在本公开的范围内。因此，当参考车辆时，此类公开应被解释为适用于ICE系统的任何应用。
此外，ICE通常可表示能够生成包含气体(例如，NOx、O2)、碳质和/或微粒物质的废气流的任何设备，并且因此本文的公开内容应被解释为适用于所有此类设备。如本文所用，“废气”是指可能需要处理的任何化学物质或化学物质的混合物，并且包括气体、液体和固体物质。例如，废气流可包含一种或多种NOx物质、一种或多种液体烃类物质以及一种或多种固体微粒物质(例如，灰分)的混合物。还应理解，本文所公开的实施方案可适用于处理不包含碳质和/或微粒物质的流出流，并且在此类情况下，ICE 26通常还可表示能够生成包含此类物质的流出流的任何设备。废气微粒物质通常包括碳质烟灰，以及与ICE废气密切相关或在废气处理系统34内形成的其它固体和/或液体含碳物质。
图2示出了根据一个或多个实施方案的废气处理系统34的示例性组件。废气处理系统34有利于控制和监测NOx存储和/或处理材料，以控制由ICE系统24产生的废气。例如，本文的技术方案提供了用于控制选择性催化还原设备(SCR)和附属NOx传感器的方法，其中SCR被配置成从废气源接收废气流。如本文所用，“NOx”是指一种或多种氮氧化物。NOx物质可包括NyOx物质，其中y>0且x>0。氮氧化物的非限制性示例可包括NO、NO2、N2O、N2O2、N2O3、N2O4和N2O5。SCR被配置成接收还原剂，诸如以可变的给料速率，如下文将描述的那样。
可包括若干段的废气导管214将废气216从ICE 26输送到废气处理系统34的各种排气处理设备。例如，如图所示，排放控制系统34包括SCR 220。在一个或多个示例中，SCR220可包括选择性催化过滤器(SCRF)设备，该选择性催化过滤器设备除了微粒过滤功能之外还提供SCR的催化方面。除此之外或另选地，SCR催化剂还可被涂覆在流通基底上。应当理解，系统34可包括各种附加处理设备，包括氨生成催化设备(AGC)218和微粒过滤器设备(未示出)等。
AGC 218通常包括可将NOx物质转化为NH3的设备，特别是在富燃ICE操作条件下，如下文将描述的那样。AGC 218通常包含催化剂(诸如铂或钯催化剂)，该催化剂设置在封闭在流通容器中的基底224(例如，流通金属或陶瓷整体基底)上。基底224可包装在不锈钢壳或罐中，该不锈钢壳或罐具有与废气导管214流体连通的入口和出口。例如，在一些实施方案中，AGC 218可以是氧化催化剂设备(OC)或贫NOx捕集器(LNT)。
在一定条件下，OC通常用于将NO物质氧化成NO2以及未燃烧的气体和非挥发性HC和CO，以形成二氧化碳和水。OC可以是本领域已知的流通氧化催化剂设备中的一者。OC的基底224可包含设置在其上的氧化催化剂化合物。例如，氧化催化剂化合物可作为载体涂料被施加到基底224上，并且可包含铂系金属，诸如铂(Pt)、钯(Pd)、铑(Rh)或其它合适的氧化催化剂，或者它们的组合。载体涂料层包括设置在整体基底表面或下面的载体涂料层上的组成不同的材料层。催化剂可包含一个或多个载体涂料层，并且每个载体涂料层可具有独特的化学催化功能。
例如，LNT通常用于在低于SCR 220具有催化活性和/或能够存储NOx的温度的温度下存储NOx。例如，LNT通常适用于在低于约300℃的温度下存储NOx。在贫条件下(即，其中空气与燃料比超过化学计量要求)，LNT可用作烃类和CO的氧化催化剂，并用作存储NOx的捕集器(即，吸收器)。在富燃烧条件期间(即，其中空气与燃料比低于化学计量要求)，废气216中或存储在LNT内的NOx被还原，如下文将描述的那样。LNT可以是本领域已知的各种流通设备中的一种，其中基底224可被浸渍，例如，用各种材料浸渍，包括催化剂(例如，铂、钯和/或铑催化剂)、碱金属氧化物(例如，氧化钡)和钡盐等。
SCR 220可设置在AGC 218的下游。在一个或多个示例中，SCR 220包括过滤器部分222，该过滤器部分可以是壁流式过滤器，其被配置成从废气216过滤或捕集碳和其它微粒物质。在至少一个示例性实施方案中，过滤器部分222形成为微粒过滤器(PF)，诸如柴油微粒过滤器(DPF)。过滤器部分(即，PF)可例如使用陶瓷壁流式整体废气过滤器基底构造，该基底被包装在刚性的耐热壳或罐中。过滤器部分222具有与废气导管214流体连通的入口和出口，并且可在废气216流过其中时捕集微粒物质。应当理解，陶瓷壁流式整体过滤器基底本质上仅是示例性的，并且过滤器部分222可包括其它过滤器设备，诸如缠绕或填充纤维过滤器、开孔泡沫、烧结金属纤维等。在一个或多个示例中，废气处理系统34还可执行再生过程，该再生过程通过烧掉过滤器基底中捕集的微粒物质来再生过滤器部分222。
在一个或多个示例中，SCR 220接收还原剂，诸如以可变的给料速率。还原剂246可从还原剂供应源234供应。在一个或多个示例中，使用注射器236或其它合适的传送方法将还原剂246在SCR 220上游的位置处注射到废气导管214中。还原剂246可以是气体、液体或水溶液的形式，诸如尿素水溶液。在一个或多个示例中，还原剂246可与注射器236中的空气混合，以帮助注射喷雾的分散。设置在过滤器部分222上的含催化剂的载体涂料或流通催化剂或壁流式过滤器可还原废气216中的NOx成分。SCR 220利用还原剂246(诸如氨(NH3))来还原NOx。含催化剂的载体涂料可包含沸石和一种或多种碱金属组分，诸如铁(Fe)、钴(Co)、铜(Cu)或钒(V)，其可有效地操作以在NH3存在的情况下转化废气216的NOx成分。在一个或多个示例中，湍流器(即，混合器)(未示出)还可设置在排气导管214内紧邻注射器236和/或SCR 220，以进一步帮助还原剂246与废气216充分混合和/或在整个SCR 220中均匀分布。
废气处理系统34还包括还原剂传送系统232，其将还原剂246引入废气216。还原剂传送系统232包括还原剂供应源234和注射器236。还原剂供应源234存储还原剂246并与注射器236流体连通。还原剂246可包括但不限于NH3。因此，注射器236可将可选择量的还原剂246注射到废气导管214中，以使得还原剂246在SCR 220上游的位置处被引入废气216。
在一个或多个示例中，废气处理系统34还包括控制模块238，该控制模块可操作地经由多个传感器连接，以监测ICE 26和/或废气处理系统34。如本文所用，术语模块是指专用集成电路(ASIC)、电子电路、处理器(共享、专用或组)和执行一个或多个软件或固件程序的存储器、组合逻辑电路和/或提供所述功能的其它合适组件。例如，模块238可执行SCR化学模型，如下所述。控制模块238可以可操作地连接到ICE系统24、SCR 220和/或一个或多个传感器。如图所示，传感器可包括设置在AGC 218和SCR 220之间的上游NOx传感器242以及设置在SCR 220下游的下游NOx传感器243，其中每一者与废气导管214流体连通。在一个或多个示例中，上游NOx传感器242设置在ICE 26的下游以及SCR 220和注射器236两者的上游。上游NOx传感器242和下游NOx传感器243检测邻近其在废气导管214内的位置的NOx水平，并生成对应于NOx水平的NOx信号。在一些实施方案中，NOx水平可包括浓度、质量流速或体积流速。例如，由NOx传感器生成的NOx信号可被控制模块238解读。控制模块238可以任选地与一个或多个温度传感器连通，诸如设置在SCR 220上游的上游温度传感器244或者邻近SCR 220设置或设置在SCR 220内的SCR温度传感器230。
在一个或多个示例中，SCR 220包括一个或多个利用还原剂246和催化剂来从废气216转换NO和NO2的组件。SCR 220可包括例如流通陶瓷或金属整体基底，其可包装在壳或罐中，该壳或罐具有与废气导管214和任选的其它排气处理设备流体连通的入口和出口。壳和罐壳理想地包括相对于废气成分基本上惰性的材料，诸如不锈钢。基底可包括施加在其上的SCR催化剂组合物。
例如，基底主体可以是陶瓷砖、板结构或任何其它合适的结构，诸如每平方英寸包括数百至数千个平行流通单元的整体蜂窝结构，但其它构型也是合适的。流通单元中的每一者可由壁表面限定，在该壁表面上可载体涂覆SCR催化剂组合物。基底主体可由能够承受与废气216相关联的温度和化学环境的材料形成。可使用的材料的一些具体示例包括陶瓷，诸如挤出的堇青石、α-氧化铝、碳化硅、氮化硅、氧化锆、莫来石、锂辉石、氧化铝-二氧化硅-氧化镁、硅酸锆、硅线石、透锂长石，或者耐热耐腐蚀金属，诸如钛或不锈钢。例如，基底可包括非硫酸化TiO2材料。基底主体可以是PF设备，如下文将讨论的那样。
SCR催化剂组合物通常是多孔且高表面积的材料，其可在还原剂246(诸如氨)存在的情况下有效地操作以转化废气216中的NOx成分。例如，催化剂组合物可包含浸渍有一种或多种碱金属组分的沸石，诸如铁(Fe)、钴(Co)、铜(Cu)、钒(V)、钠(Na)、钡(Ba)、钛(Ti)、钨(W)，以及它们的组合。在特定实施方案中，催化剂组合物可包含浸渍有铜、铁或钒中一者或多者的沸石。在一些实施方案中，沸石可以是β型沸石、Y型沸石、ZM5沸石或任何其它结晶沸石结构，诸如菱沸石或USY(超稳定Y型)沸石。在特定实施方案中，沸石包括菱沸石。在特定实施方案中，沸石包括SSZ。合适的SCR催化剂组合物可具有较高的热结构稳定性，特别是当与微粒过滤器(PF)设备串联使用时或当结合到SCRF设备中时，其经由高温排气烟灰燃烧技术再生。
SCR催化剂组合物还可以任选地包括一种或多种碱金属氧化物作为促进剂，以进一步减少SO3形成并延长催化剂寿命。在一些实施方案中，一种或多种碱金属氧化物可包括WO3、Al2O3和MoO3。在一个实施方案中，WO3、Al2O3和MoO3可与V2O5结合使用。
SCR催化剂通常使用还原剂246将NOx物质(例如，NO和NO2)还原成无害组分。无害组分包括非NOx物质的一种或多种物质，诸如双原子氮、含氮惰性物质或者被认为是可接受排放物的物质。还原剂246可以是NH3，诸如无水氨或氨水，或者由富含氮和氢的物质(诸如尿素(CO(NH2)2))生成。除此之外或另选地，还原剂246可以是能够在废气216和/或热量存在下分解和或反应以形成氨的任何化合物。方程式(1)-(5)提供了涉及氨的NOx还原的示例性化学反应。
6NO+4NH3→5N2+6H2O (1)
4NO+4NH3+O2→4N2+6H2O (2)
6NO2+8NH3→7N2+12H2O (3)
2NO2+4NH3+O2→3N2+6H2O (4)
NO+NO2+2NH3→2N2+3H2O (5)
应当理解，方程式(1)-(5)仅仅是说明性的，并不意味着将SCR 220限制在一个或多个特定的NOx还原机制，也不排除其它机制的操作。SCR 220可被配置成执行上述NOx还原反应中的任意一种、上述NOx还原反应的组合以及其它NOx还原反应。
在各种实施方式中，还原剂246可用水稀释。在其中用水稀释还原剂246的实施方式中，(例如来自排气的)热量蒸发水，并且氨被供应到SCR 220。根据需要，非氨还原剂可被用作氨的全部或部分替代物。在其中还原剂246包括尿素的实施方式中，尿素与排气反应以产生氨，并且氨被供应到SCR 220。下面的方程式(6)提供了经由尿素分解产生氨的示例性化学反应。
CO(NH2)2+H2O→2NH3+CO2 (6)
应当理解，方程式(6)仅仅是说明性的，并不意味着将尿素和其它还原剂246分解限制在特定的单一机制，也不排除其它机制的操作。
SCR催化剂可存储(即，吸收和/或吸附)还原剂以与废气216相互作用。例如，还原剂246可作为氨存储在SCR 220或催化剂中。给定的SCR 220具有还原剂容量或“存储容量”，即它能够存储的还原剂或还原剂衍生物的量。在一些情况下，存储在SCR 220内的还原剂相对于SCR催化剂容量的量可称为SCR“还原剂负载”/“NH3存储水平”，并且可表示为％负载(例如，90％还原剂负载)。在SCR 220的操作期间，注射的还原剂246存储在SCR催化剂中并在与NOx物质的还原反应期间被消耗且必须连续补充。确定要注射的还原剂246的精确量对于将废气排放保持在可接受的水平而言是至关重要的：系统34内(例如，SCR 220内)还原剂水平不足可导致来自系统(例如，经由车辆尾管)的不期望的NOx物质排放(“NOx穿透”)，而过量的还原剂246注射可导致不期望量的还原剂246穿过SCR 220未反应或作为不期望的反应产物离开SCR 220(“还原剂泄漏”)。当SCR催化剂低于“起燃”温度时，例如，如果SCR 220用NH3饱和(即，不再具有存储位置)，也可发生还原剂泄漏和NOx穿透。
SCR给料逻辑可用于命令还原剂246给料及其适应，并且可由模块238实施。例如，控制模块238可基于化学模型和期望的还原剂(例如，NH3)存储设定点来控制注射器236的操作，从而确定如本文所述的将注射的还原剂246的量。还原剂注射给料速率(例如，克/秒)可通过SCR化学模型来确定，该SCR化学模型基于来自还原剂246注射(来自注射器236的反馈)和上游NOx(例如，来自上游NOx传感器242的NOx信号)中的一者或多者的信号来预测SCR220的NH3存储水平。SCR化学模型进一步预测从SCR 220排出的废气216的NOx水平。SCR化学模型以及下文描述的策略和方法可由控制模块238实施，或另选地，通过一个或多个电路实施，或者通过执行可以计算机可读和/或可执行指令的形式提供或存储的逻辑来实施。例如，SCR化学模型可通过一个或多个过程值随着时间推移而更新。
SCR 220的还原剂存储容量严重影响NOx还原效率及其性能。因此，本文提供了用于诊断SCR 220的存储容量的方法。更普遍地，本文所述的方法适用于诊断废气处理系统34的若干方面，如下文将描述的那样。将参考图1的废气处理系统34来描述该方法和系统，但该方法并非意在限于其特定的特性。如下所述的方法还必须描述控制模块(例如，控制模块238)和被配置成实施所述方法的附属系统(例如，废气处理系统34)。
图3示出了用于诊断废气处理系统34，特别是SCR 220的方法300的框图。方法300包括升高SCR 220的温度320以基本上清空存储在SCR 220内的所有还原剂246、保持330富ICE 26操作条件，以及基于在诊断周期期间由下游NOx 243进行的测量来确定340SCR 220还原剂246存储容量。任选地，方法300可包括在升高SCR 220的温度320之前确定310不合适的SCR 220性能。方法300还可以任选地包括基于确定的340SCR 220还原剂246存储容量来实施350控制动作。
确定310SCR 220的不合适的性能可例如包括确定310不合适的SCR 220NOx还原效率和/或确定310不合适的SCR 220NOx泄漏。当SCR 220下游的废气216的测量的NOx含量超过阈值时，可确定不合适的SCR 220NOx泄漏。类似地，当测量的NOx还原效率降至低于参考或阈值NOx还原效率时，可确定310不合适的NOx还原效率。在一个实施方案中，测量的NOx还原效率可由方程式(7)确定：
Figure BDA0002081549560000101
其中NOx下游由下游NOx传感器243测量，并且NOx上游由上游NOx传感器242测量。类似地，参考NOx还原效率可由方程式(8)确定：
Figure BDA0002081549560000102
其中NOx上游由上游NOx传感器242测量，并且NOx阈值基于诸如NOx上游、废气216流量、SCR 220温度(例如，由上游温度传感器244或SCR温度传感器230测量)和SCR 220还原剂246负载之类的因素确定。
因此，如果确定310了SCR 220的不合适的性能，则方法300可继续诊断SCR 220的存储容量。连续诊断通常可在诊断周期期间发生，该诊断周期可在升高SCR 220的温度320的同时开始，以基本上清空存储在SCR 220内的所有还原剂246，或者在存储在SCR 220内的所有还原剂基本上清空时开始。一般来讲，必须将SCR 220从约300℃加热至约500℃，以基本上清空所有存储的还原剂246，但确切的温度将取决于特定SCR 220的特征。在诊断周期期间，不发生还原剂246给料(例如，经由注射器236)。用于升高SCR 220的温度320的方法在本领域中是已知的，并且可包括升高由ICE 26生成的废气216的温度(例如，经由微粒过滤器再生过程)和/或利用附属于废气处理系统34的加热器(例如，设置在SCR 220或AGC 218内或附近的电加热催化剂加热器)。
一旦SCR 220基本上清空存储在其中的所有还原剂246，则方法300还包括保持330富ICE 26操作条件。当在ICE 26内燃烧的空气和燃料的混合物具有约小于约14.7、小于约14.6或小于约14.5的空气与燃料质量比时，发生富ICE 26操作条件。在此类条件下，废气216包括高NOx含量并被传递到AGC 218，其中NOx物质被转化为NH3。在不受限于特定机制的情况下，可通过H2催化还原NOx以在AGC 218内生成NH3，例如如方程式(9)所示：
Figure BDA0002081549560000111
可从柴油废气生成双原子氢，例如经由方程式(10)所示的水煤气变换反应：
CO+H2O→CO2+H2 (10)
在一些实施方案中，在富ICE 26操作条件期间生成的废气216优选地包括高NO:NO2比。在DOC和LNT两者中，根据特定AGC 218的设计特征(例如，催化剂类型、催化剂负载)，NOx物质可在约275至500的温度下转化为NH3。因此，升高SCR 220的温度320可另外包括升高AGC 218的温度，以实现适用于将NOx物质转化为NH3的AGC 218温度。优选地控制ICE 26的操作条件和AGC 218的温度，以使得废气216内存在的基本上所有NOx物质在AGC 218中被转化为NH3。因为NOx传感器表现出对NOx和NH3的交叉敏感性，所以上游NOx传感器242在废气216中检测的NOx可完全或至少基本上归因于NH3。
随后在AGC 218内生成的废气216和NH3通过SCR 220被传递，该SCR中存储生成的NH3。最初，将存储AGC 218内生成的所有或基本上所有NH3，并且下游NOx传感器243将检测不存在或基本上不存在NOx物质。当连续存储的NH3的量达到SCR 220的还原剂246存储容量时，将发生NH3泄漏并由下游NOx传感器423观察到。可利用在诊断周期期间观察到的NH3泄漏和任选的其它废气处理系统特性来确定340SCR 220还原剂246存储容量。例如，SCR 220还原剂246存储容量(即，NH3存储容量)可通过从上游NOx浓度(例如，在诊断周期期间由上游NOx传感器242测量)的积分减去下游NOx浓度(例如，在诊断周期期间由下游NOx传感器243测量)的积分来确定，以确定SCR 220存储容量的质量值。可基于SCR 220的物理特性(例如，SCR 220催化剂体积)将质量值转换为质量/体积(例如，克/升)值。
在确定340SCR 220还原剂246存储容量之后，方法300还可以任选地包括基于确定的340SCR 220还原剂246存储容量来实施350控制动作。在一些实施方案中，如果确定的340SCR 220存储容量由统计学上显著的多种方法300实施方式(例如，2、3、4或多于4种方法300实施方式)确认，则将仅实施控制动作。在所有此类实施方案中，目标SCR 220存储容量可基于SCR 220的老化特性来确定，诸如自安装在废气处理系统34中起的经过时间或总操作时间。
如果确定的340SCR 220还原剂246存储容量低于目标容量，则控制动作可包括激活警报、维修SCR 220和更新SCR 220控制逻辑中的一者或多者，以反映减少的SCR 220存储容量。例如，激活警报可包括激活声音警报、照亮指示器(例如，仪表盘指示器)，或以其它方式警告系统(例如，车辆连接网络)或人。例如，维修SCR 220可包括修理SCR 220(例如，清洁)或替换SCR 220。例如，更新SCR 220控制逻辑可包括更新SCR 220化学模型或还原剂246给料逻辑。
如果确定的340SCR 220还原剂246存储容量等于或高于目标容量，则控制动作可包括实施非SCR 220诊断动作。例如，实施非SCR 220诊断动作可包括诊断可影响SCR 220性能的废气处理系统34和/或ICE 26的任何方面，诸如诊断AGC 218、诊断注射器236、诊断还原剂供应源234的一个或多个方面，或者诊断上游NOx传感器242和/或下游NOx传感器243。例如，诊断还原剂供应源234的一个或多个方面可包括诊断附属水平传感器(未示出)或还原剂246的组成。
实施例1：
在不同温度下向DOC提供废气流，以评估DOC的NH3生成特性。DOC的累积铂和钯负载为113g/ft3。通过燃烧空气:燃料比为14.3的空气-燃料混合物来生成废气，以生成包含约12,000ppm CO、500ppm H2、2,000ppm C3烃类、190ppm NO、1.2体积％的O2、13.0体积％的CO2和4体积％的H20的废气流。实验期间的空速为70K/小时。图4示出了DOC出口处废气的NH3和NO浓度的曲线图。
虽然已经参考示例性实施方案描述了以上公开，但本领域技术人员将理解，在不脱离其范围的情况下，可进行各种改变并且可使用等同物替换其元件。另外，在不脱离本公开的实质范围的情况下，可进行许多修改以使特定情况或材料适应本公开的教导内容。因此，本公开旨在不限于所公开的特定实施方案，而是包括落入其范围内的所有实施方案。

Claims (10)

1.一种废气处理系统，所述废气处理系统包括：
内燃机(ICE)；
氨生成催化设备(AGC)，所述氨生成催化设备被配置成接收由所述ICE生成的废气并且能够从富废气生成氨；
选择性催化还原设备(SCR)，所述选择性催化还原设备被配置成接收由所述AGC生成的废气和氨；
设置在所述SCR上游的上游NOx传感器；
设置在所述SCR下游的下游NOx传感器；以及
控制器，所述控制器被配置成：
升高所述SCR的温度，以基本上清空存储在所述SCR内的所有还原剂；
保持富ICE操作条件；并且
随后使用所述下游NOx传感器来确定SCR还原剂存储容量。
2.一种用于诊断废气处理系统的选择性催化还原设备(SCR)的方法，其中所述废气处理系统包括内燃机(ICE)；氨生成催化设备(AGC)，所述氨生成催化设备被配置成接收由所述ICE生成的废气并且能够从富废气生成氨；所述SCR，所述SCR被配置成接收由所述AGC生成的废气和氨；设置在所述SCR上游的上游NOx传感器；以及设置在所述SCR下游的下游NOx传感器，所述方法包括：
升高所述SCR的温度，以基本上清空存储在所述SCR内的所有还原剂；
在诊断周期期间保持富ICE操作条件并将所述生成的废气传递到所述AGC和所述SCR；以及
基于在所述诊断周期期间由所述下游NOx传感器进行的测量来确定SCR还原剂存储容量。
3.根据上述权利要求中任一项所述的方法和系统，其中所述AGC包括柴油氧化催化剂或贫NOX捕集器。
4.根据上述权利要求中任一项所述的方法和系统，其中所述AGC包括铂和/或钯催化剂。
5.根据上述权利要求中任一项所述的方法和系统，其中在所述富ICE操作条件期间，所述ICE空气与燃料的质量比小于约14.7。
6.根据上述权利要求中任一项所述的方法和系统，其中所述控制器被配置成通过升高由所述ICE生成的所述废气的温度和/或利用附属于所述废气处理系统的加热器来升高所述SCR的温度。
7.根据上述权利要求中任一项所述的方法和系统，其中所述控制器被进一步配置成在升高所述SCR的温度之前确定不合适的SCR性能。
8.根据上述权利要求中任一项所述的方法和系统，其中所述控制器被进一步配置成基于所述确定的SCR还原剂存储容量来实施控制动作。
9.根据上述权利要求中任一项所述的方法和系统，其中，如果所述确定的SCR还原剂存储容量低于目标容量，则所述控制动作包括激活警报、维修所述SCR和更新SCR控制逻辑中的一者或多者，以反映减少的SCR存储容量。
10.根据上述权利要求中任一项所述的方法和系统，其中，如果所述确定的SCR还原剂存储容量等于或高于目标容量，则所述控制动作包括实施非SCR诊断动作。
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Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114718706A (zh) * 2021-01-05 2022-07-08 北京福田康明斯发动机有限公司 传感器检测方法、装置和可读存储介质

Citations (23)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20050103000A1 (en) * 2003-11-19 2005-05-19 Nieuwstadt Michiel V. Diagnosis of a urea scr catalytic system
US7062904B1 (en) * 2005-02-16 2006-06-20 Eaton Corporation Integrated NOx and PM reduction devices for the treatment of emissions from internal combustion engines
US20070125664A1 (en) * 2005-12-05 2007-06-07 Labarge William J Gas sensor element and methods of making and using the same
US20070144151A1 (en) * 2005-12-23 2007-06-28 Robert Bosch Gmbh Procedure and device to monitor an exhaust gas after-treatment system
CN101018597A (zh) * 2004-07-14 2007-08-15 伊顿公司 用于减少废气排放的混合催化剂体系
WO2009013609A2 (en) * 2007-07-25 2009-01-29 Eaton Corporation Lnt regeneration scheduling
EP2053211A1 (en) * 2007-10-25 2009-04-29 Toyota Jidosha Kabusiki Kaisha Exhaust gas control apparatus for internal combustion engine
WO2010022909A1 (en) * 2008-08-29 2010-03-04 Umicore Ag & Co. Kg Process for reducing nox emissions from engine exhaust using lnt and scr components
CN101979846A (zh) * 2009-06-17 2011-02-23 通用汽车环球科技运作公司 包括稀NOx捕集器和二元催化剂的排气处理系统及其使用方法
CN102213127A (zh) * 2010-04-07 2011-10-12 福特环球技术公司 减少微粒、NOx和氨排放的方法
EP2520354A1 (en) * 2010-06-24 2012-11-07 N.E. Chemcat Corporation Exhaust gas catalytic purging unit using selective reduction catalyst, exhaust gas purging method, and diesel automobile equipped with exhaust gas catalytic purging unit
CN102900503A (zh) * 2011-07-28 2013-01-30 通用汽车环球科技运作有限责任公司 控制选择性催化还原催化剂内氨含量的系统和方法
CN104863671A (zh) * 2014-02-25 2015-08-26 通用汽车环球科技运作有限责任公司 具有增强氨形成的高效稀薄氮氧化物捕集器再生
CN106523089A (zh) * 2015-09-15 2017-03-22 现代自动车株式会社 使设有贫nox阱和选择性催化还原催化剂的废气净化系统的贫nox阱再生的方法及废气净化系统
CN106762059A (zh) * 2015-09-15 2017-05-31 通用汽车环球科技运作有限责任公司 操作内燃机的后处理系统的方法
EP3184771A1 (en) * 2015-12-22 2017-06-28 Mitsubishi Jidosha Kogyo Kabushiki Kaisha Exhaust purification apparatus
CN107023355A (zh) * 2015-12-11 2017-08-08 现代自动车株式会社 废气净化系统及其控制方法
CN107109984A (zh) * 2015-01-12 2017-08-29 全耐塑料高级创新研究公司 NOx还原系统
WO2017165220A1 (en) * 2016-03-21 2017-09-28 Cts Corporation Radio frequency process sensing, control, and diagnostics network and system
US20180023440A1 (en) * 2016-07-25 2018-01-25 Hyundai Motor Company System and method of purifying exhaust gas
GB2554517A (en) * 2016-07-22 2018-04-04 Johnson Matthey Plc Catalyst binders for filter substrates
KR20180068808A (ko) * 2016-12-14 2018-06-22 현대자동차주식회사 배기가스 정화장치 및 제어 방법
CN108625948A (zh) * 2017-03-23 2018-10-09 通用汽车环球科技运作有限责任公司 用于机动车辆的后处理系统

Patent Citations (23)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20050103000A1 (en) * 2003-11-19 2005-05-19 Nieuwstadt Michiel V. Diagnosis of a urea scr catalytic system
CN101018597A (zh) * 2004-07-14 2007-08-15 伊顿公司 用于减少废气排放的混合催化剂体系
US7062904B1 (en) * 2005-02-16 2006-06-20 Eaton Corporation Integrated NOx and PM reduction devices for the treatment of emissions from internal combustion engines
US20070125664A1 (en) * 2005-12-05 2007-06-07 Labarge William J Gas sensor element and methods of making and using the same
US20070144151A1 (en) * 2005-12-23 2007-06-28 Robert Bosch Gmbh Procedure and device to monitor an exhaust gas after-treatment system
WO2009013609A2 (en) * 2007-07-25 2009-01-29 Eaton Corporation Lnt regeneration scheduling
EP2053211A1 (en) * 2007-10-25 2009-04-29 Toyota Jidosha Kabusiki Kaisha Exhaust gas control apparatus for internal combustion engine
WO2010022909A1 (en) * 2008-08-29 2010-03-04 Umicore Ag & Co. Kg Process for reducing nox emissions from engine exhaust using lnt and scr components
CN101979846A (zh) * 2009-06-17 2011-02-23 通用汽车环球科技运作公司 包括稀NOx捕集器和二元催化剂的排气处理系统及其使用方法
CN102213127A (zh) * 2010-04-07 2011-10-12 福特环球技术公司 减少微粒、NOx和氨排放的方法
EP2520354A1 (en) * 2010-06-24 2012-11-07 N.E. Chemcat Corporation Exhaust gas catalytic purging unit using selective reduction catalyst, exhaust gas purging method, and diesel automobile equipped with exhaust gas catalytic purging unit
CN102900503A (zh) * 2011-07-28 2013-01-30 通用汽车环球科技运作有限责任公司 控制选择性催化还原催化剂内氨含量的系统和方法
CN104863671A (zh) * 2014-02-25 2015-08-26 通用汽车环球科技运作有限责任公司 具有增强氨形成的高效稀薄氮氧化物捕集器再生
CN107109984A (zh) * 2015-01-12 2017-08-29 全耐塑料高级创新研究公司 NOx还原系统
CN106523089A (zh) * 2015-09-15 2017-03-22 现代自动车株式会社 使设有贫nox阱和选择性催化还原催化剂的废气净化系统的贫nox阱再生的方法及废气净化系统
CN106762059A (zh) * 2015-09-15 2017-05-31 通用汽车环球科技运作有限责任公司 操作内燃机的后处理系统的方法
CN107023355A (zh) * 2015-12-11 2017-08-08 现代自动车株式会社 废气净化系统及其控制方法
EP3184771A1 (en) * 2015-12-22 2017-06-28 Mitsubishi Jidosha Kogyo Kabushiki Kaisha Exhaust purification apparatus
WO2017165220A1 (en) * 2016-03-21 2017-09-28 Cts Corporation Radio frequency process sensing, control, and diagnostics network and system
GB2554517A (en) * 2016-07-22 2018-04-04 Johnson Matthey Plc Catalyst binders for filter substrates
US20180023440A1 (en) * 2016-07-25 2018-01-25 Hyundai Motor Company System and method of purifying exhaust gas
KR20180068808A (ko) * 2016-12-14 2018-06-22 현대자동차주식회사 배기가스 정화장치 및 제어 방법
CN108625948A (zh) * 2017-03-23 2018-10-09 通用汽车环球科技运作有限责任公司 用于机动车辆的后处理系统

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