CN112189083B - 控制尿素混合器以减少来自燃烧发动机的NOx排放的方法和装置 - Google Patents

控制尿素混合器以减少来自燃烧发动机的NOx排放的方法和装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开了对位于尿素水溶液(UWS)喷射器下游的加热的混合器进行控制以减少来自内燃机的排气系统中的NOx排放的方法和装置，其中，排气系统具有位于UWS喷射器和加热的混合器下游的选择性催化还原(SCR)催化剂，所述方法包括以下步骤：确定SCR催化剂的NOx还原效率；基于排气系统的运行参数和混合器功率计算图来估计至少一个还原剂均匀度指数(UI)；以及通过基于至少一个还原剂UI对加热的混合器的功率进行调节来修改该加热的混合器的混合器温度，以便改善至少一个还原剂UI和/或改善NOx还原效率。另选地，所述方法还包括以下步骤：基于增加的氨质量对至少一个UI和/或NOx还原效率中的至少一个潜在改善进行检测。

Description

控制尿素混合器以减少来自燃烧发动机的NOx排放的方法和 装置
技术领域和背景技术
本发明涉及对尿素混合器(urea mixer)进行控制以减少来自燃烧发动机的NOx排放的方法和装置。特别地，本发明涉及减少和控制来自内燃机尤其是柴油机(例如，车辆、船舶、诸如发电机组这样的固定设施、或者NOx排放控制的工厂)中的有害气体，具体为氮氧化物(NOx，通常写为NOx)。更一般地，本发明同样可以用于对其它种类和/或其它类型的发动机的控制。
柴油机生成氮氧化物或NOx，从而对人体呼吸系统和肺部系统造成各种风险。除了多种其它危害外，NOx还与形成地平面臭氧(ground-level ozone)、光化学氧化剂、酸雨以及细颗粒相关联(参见以下文献引用'SET)。鉴于这种不利的影响，在美国、欧洲、日本、中国以及其他地区，以不同的程度对NOx排放进行了管制(参见以下文献引用'ICCT-U)。
在经受排放法规约束的地区，现代柴油车配备有排放控制系统，该排放控制系统被配置成在称为(NOx的)选择性催化还原(Selective Catalytic Reduction，通称为SCR)的催化剂中经由氨(ammonia)来减少有毒的NOx。大多数柴油车会形成氨，而氨是通过将尿素水溶液(UWS：urea-water solution)喷射(有些可能会喷射气态氨)到此类车辆的热排气管中原地形成的。参照附图，图1是描绘根据现有技术的、具有尿素分解管的内燃机排气系统的一部分中的部件的截面表示的简化高级示意图。示出了具有纵向流动的废气4的排气管2，该排气管具有集成的尿素喷雾喷射器6，该喷射器6喷洒尿素水溶液(UWS)，以便将UWS液滴8喷射到废气4中。在喷射器6的下游置放有混合器10，用于将UWS液滴8与废气4进行混合。UWS(通常是尿素占30％-40％以及余物为水的混合物)也被称为DEF(diesel exhaustfluid，柴油机排气液)和/或AdBlue。
在混合过程中，废气4的热能被传递给UWS液滴8，从而升高显现的UWS液滴8的温度。这进而使水从UWS液滴8中蒸发，并将尿素转化成气态氨(下文中也被理解为还包括异氰酸-氨前体(isocyanic acid-an ammonia precursor))。一些UWS液滴(尤其是较大的液滴)可能不会完全蒸发，并且可能会进入SCR催化剂，在那里它们也以催化剂的所谓水解长度(hydrolysis length)转化成氨。在一些系统中，可以在独立催化剂中或者SCR催化剂上游的单元中进行水解。氨12与下游SCR催化剂14中的有害NOx物质的反应将有害排放物转化成水和氮(N2)的良性废产物。
在约200℃或更高的排气温度下，总体运行令人满意。尽管根据催化剂类型和/或系统配置和需要，更希望达到250℃-350℃的较高温度。除了维持废气4的适当温度以便最终通过公知的热分解和水解反应经由蒸发来将UWS液滴8最终转化成氨12的复杂性和效率低下外(参见以下文献引用'Nova')，UWS液滴8还可以聚集为排气管2的相对较冷的内表面上的液池(liquid pool)16。然后，这种液池16在低温运行(通常大约在200℃或以下)中导致尿素结晶而形成固态沉积物。同样，尿素结晶也可能形成在混合器、喷射器嘴、催化剂或者附近的其它组件或附件上。
尿素“分解管长度”18表示排气管2的以下区段：在该区段中需要发生UWS液滴8到氨12的转化。在许多系统中，分解管长度18包括变化形式的弯曲区段，以便适应几何间距约束以及各种其它的系统限制。在图1中，这样的弯曲区段被描绘为通向SCR催化剂14的SCR进口锥20。在一些其它的配置中，例如，可以将混合器连同催化剂本身不同地置放在相对较大的空间(如同盒子一样)内部，或者采用其它的可能变体(对于不同变体的示例，参见以下文献引用'CLEERS-2018-L)。这样的弯曲区段或同样紧密的间距可以对液滴特性(诸如UWS液滴8的分布均匀度和/或随后形成的氨12在废气4的气流中的分布均匀度)产生显著影响。
在分解管长度18或SCR进口锥20的下游区段中，还原剂的分布均匀度很重要，这是因为还原剂(氨和/或未蒸发的液滴)即将进入SCR催化剂14以进行NOx还原反应。还原剂的均匀分布可改善NOx催化效率；较差的不均匀(不平均)分布会降低催化效率。
形成足够的氨的强烈依赖温度的过程对于在所有运行条件下在SCR催化剂中进行适当的NOx还原至关重要。SCR也已被提议用于稀汽油发动机(lean gasoline engine)中的NOx还原(参见以下文献引用'CLEERS-2018-2')。
虽然优选运行排气温度高于约200℃，但是存在排气温度可能低于约200℃的情形。此类运行条件的示例包括：在低负载条件下运行的车辆、在城市驾驶条件下运行的车辆(即，走走停停的交通行为)、用于本地送货用途的车辆、和/或处于空转状态的车辆。在这些条件中的大部分条件下，发动机生成低温废气，有时甚至低至约100℃。因而，喷射的UWS喷雾无法形成在SCR催化剂中进行NOx还原所需的足够氨；相反，喷雾液滴可能会在液池16中形成不希望的尿素结晶，从而妨碍NOx还原，同时还潜在地损坏排气组件。
为此，在如此低的排气温度条件下，现代柴油车中的NOx还原在很大程度上是无法实现的，因而，使个人、社区以及环境经受明显的NOx毒性。
最近的研究结果继续强调，低温排气运行条件下的NOx排放仍然是汽车行业的主要挑战(参见以下文献引用'Analytics'和'Science')。而且，较高的NOx浓度需要在废气流中使用大量的UWS，这又需要更多的热能来形成必需的氨浓度。在较低的排气温度(无法获得足够的排气热量)下，由喷射的UWS形成氨特别具有挑战性。
在本领域中，瓦特隆电气制造公司(Watlow Electric Manufacturing Co.)在2017年第10界整车排放峰会上提出了关于开发中型柴油车的稳健排气加热系统的主题。瓦特隆公司还于2017年发布了与排气加热器有关的ECO-HEAT加热器的安装和维护手册。
瓦特隆公司的其它出版物包括2018年SAE大会上的SAE 2018-01-1428，内容涉及提升SCR低温效率的排气加热系统性能。
Strots等人的美国专利公报No.2011/0023461公开了一种具有加热装置的排气后处理系统。Continental Emitec GmbH和LTmicore AG&Co KG在2017年第38届国际维也纳汽车研讨会上(International Vienna Motor Symposium)提出了关于实现商用车“CARBpost 2023”排放法规的方式的主题。
希望具有对尿素混合器进行控制以减少来自燃烧发动机的NOx排放的方法和装置。这种方法和装置将尤其克服上面提到的各种限制。
发明内容
本发明的目的是，提供对尿素混合器进行控制以减少来自燃烧发动机的NOx排放的方法和装置。
应注意，本文中使用术语“示例性”是指实施方式和/或实现的示例，而并非意指一定要表达更希望的用例。类似地，本文中使用术语“另选”和“另选地”是指所设想的实施方式和/或实现的分类中的示例，而并非意指一定要表达更希望的用例。因此，根据上述理解，本文中可以将“示例性”和“另选”应用于多个实施方式和/或实现。本文也设想了这种另选和/或示例性实施方式的各种组合。
贯穿整个描述，可以互换地或同义地使用术语“信息”、“信号”、“输入”、“算法”以及“数据”。而且，贯穿整个描述，可以互换地或同义地使用术语“尿素水溶液(urea watersolution)”、“UWS”、“氨(reductant)”以及“还原剂(reductant)”。
本发明的实施方式提供了控制器，该控制器管理尿素混合器并使其通电，以在低温环境中加速形成还原剂。使用来自发动机和排放控制组件或系统的输入信号，这样的控制器可以使尿素混合器通电以升高喷射液滴的温度，以便加速还原剂(即，气态氨(gaseousammonia)和异氰酸(isocyanic acid))的形成，以用于下游催化剂中的NOx还原(净化)。这种能力在较低排气温度的运行条件下特别有用，在这种较低排气温度的运行条件下，氨的形成具有挑战性、危险性并且是有问题的。
由于在低排气温度(例如，低于约200℃)下进行UWS喷射会带来挑战，因此，使喷射的UWS液滴经受过度加热是有利的。UWS混合器(通称为尿素混合器或简称为混合器)通常用于将喷射的UWS喷雾液滴分布排气流中。混合器还可以涂覆有水解组合物或者在混合器下游伴随有水解单元，以加速还原剂的形成。在对喷射的UWS喷雾进行加热的各种方法当中，一种技术是利用加热的混合器。可以使用一种或更多种能量类型(诸如电、微波、机械、辐射、磁、感应、加热的流体回路)来加热混合器，或者使用电加热组件、压电加热模块、磁场生成/感应线圈加热组件、辐射型加热组件、交换加热组件或机械加热组件来加热混合器。
因而，当喷射的UWS液滴撞击到这种加热的混合器上时，液滴温度会升高，从而导致更快的热解和水解速度，进而导致还原剂的更快形成和更高浓度。
这种加热的混合器需要控制器以使加热的混合器的运行适应发动机系统及其环境的动态变化的条件。根据本发明的实施方式的这种控制器可以控制递送能量以对混合器进行加热的量、速率以及方式，其最终目的是加热撞击混合器的UWS液滴，以加速还原剂的形成并避免尿素结晶化。这类控制器基于系统传感器数据和机载逻辑进行确定和评估，以使尤其决定何时、如何以及以什么速率使加热的混合器通电，以便升高混合器温度，并且通过将信号发送至其它系统组件以进行适当的系统或子系统性能协调或优化来控制其它参数。
因此，根据本发明，首次提供了一种对位于尿素水溶液(UWS)喷射器下游的加热的混合器进行控制以减少来自内燃机的排气系统中的NOx排放的方法，其中，所述排气系统具有位于所述UWS喷射器和所述加热的混合器下游的选择性催化还原(SCR)催化剂，所述方法包括以下步骤：(a)确定所述SCR催化剂的NOx还原效率；(b)基于所述排气系统的运行参数和混合器功率计算图来估计至少一个还原剂均匀度指数(UI)；以及(c)通过基于所述至少一个还原剂UI对所述加热的混合器的功率进行调节来修改所述加热的混合器的混合器温度，以便改善所述至少一个还原剂UI和/或改善所述NOx还原效率。
另选地，所述运行参数包括选自由以下项组成的组中的至少一个参数类型：喷射的UWS质量、喷射器频率、喷射器占空比、喷射泵压力、废气流率、所述SCR催化剂下游的NOx浓度、所述UWS喷射器上游的NOx浓度、所述UWS喷射器上游的废气温度、所述UWS喷射器下游的废气温度、混合器温度、所述SCR催化剂中的储存的氨质量、所述SCR催化剂中的储存的NOx质量、所述SCR催化剂中的储存的硫质量、所述SCR催化剂中的储存的烃质量(hydrocarbon mass)、废气再循环(EGR)百分位设定、发动机负载以及发动机速度。
另选地，多个所述还原剂UI形成至少一个UI状态的基础，并且其中，至少一个UI状态表示相关的NOx还原效率。
另选地，所述至少一个还原剂UI是针对所述排气系统中的至少一个特定位置进行估计的，并且其中，至少一个特定位置包括所述SCR催化剂上游的催化剂位置和/或所述加热的混合器上游的混合器位置。
另选地，所述修改步骤包括选自由以下项组成的组中的至少一个参数改变：改变喷射的UWS质量、改变喷射器频率、改变喷射器占空比、改变喷射泵压力以及改变废气再循环(EGR：Exhaust Gas Recirculation)百分位设定。
另选地，所述方法还包括以下步骤：(d)基于所述排气系统的所述运行参数来证实所述至少一个还原剂UI和/或所述混合器功率计算图。
另选地，所述方法还包括以下步骤：(d)基于所述排气系统中的增加的氨质量对所述至少一个UI和/或所述NOx还原效率中的至少一个潜在改善进行检测。
另选地，所述方法还包括以下步骤：(d)在所述确定步骤之前，在所述排气系统中的任何UWS喷射之前，通过对所述加热的混合器的功率进行调节来去除尿素结晶沉积物。
另选地，所述方法还包括以下步骤：(d)在所述确定步骤之前，通过指令所述UWS喷射器将UWS喷射到所述加热的混合器上来启动(priming)所述加热的混合器。
另选地，所述方法还包括以下步骤：(d)在所述确定步骤之前，在所述排气系统中的任何UWS喷射之前，增加所述加热的混合器的功率；(e)在所述确定步骤之前，对所述排气系统中的增加的氨质量进行测量；以及(f)在所述确定步骤之前，基于以下步骤来标识所述排气系统的尿素结晶阻塞物：(i)观察到与在所述排气系统的正常运行条件下相比较高的废气压力；以及(ii)所述排气系统中的所述增加的氨质量。
根据本发明，首次提供了一种对位于尿素水溶液(UWS)喷射器下游的加热的混合器进行控制以减少来自内燃机的排气系统中的NOx排放的装置，其中，所述排气系统具有位于所述UWS喷射器和所述加热的混合器下游的选择性催化还原(SCR)催化剂，所述装置包括：(a)CPU，所述CPU执行计算操作；(b)存储器模块，所述存储器模块存储数据；(c)控制器模块，所述控制器模块被配置为：(i)确定所述SCR催化剂的NOx还原效率；(ii)基于所述排气系统的运行参数和混合器功率计算图来估计至少一个还原剂均匀度指数(UI)；以及(iii)通过基于所述至少一个还原剂UI对所述加热的混合器的功率进行调节来修改所述加热的混合器的混合器温度，以便改善所述至少一个还原剂UI和/或改善所述NOx还原效率。
另选地，所述运行参数包括选自由以下项组成的组中的至少一个参数类型：喷射的UWS质量、喷射器频率、喷射器占空比、喷射泵压力、废气流率、所述SCR催化剂下游的NOx浓度、所述UWS喷射器上游的NOx浓度、所述UWS喷射器上游的废气温度、所述UWS喷射器下游的废气温度、混合器温度、所述SCR催化剂中的储存的氨质量、所述SCR催化剂中的储存的NOx质量、所述SCR催化剂中的储存的硫质量、所述SCR催化剂中的储存的烃质量、废气再循环(EGR)百分位设定、发动机负载以及发动机速度。
另选地，多个所述还原剂UI形成至少一个UI状态的基础，并且其中，至少一个UI状态表示相关的NOx还原效率。
另选地，所述至少一个还原剂UI是针对所述排气系统中的至少一个特定位置进行估计的，并且其中，至少一个特定位置包括所述SCR催化剂上游的催化剂位置和/或所述加热的混合器上游的混合器位置。
另选地，所述修改包括选自由以下项组成的组中的至少一个参数改变：改变喷射的UWS质量、改变喷射器频率、改变喷射器占空比、改变喷射泵压力以及改变废气再循环(EGR)百分位设定。
另选地，所述控制器模块还被配置为：(iv)基于所述排气系统的所述运行参数来证实所述至少一个还原剂UI和/或所述混合器功率计算图。
另选地，所述控制器模块还被配置为：(iv)基于所述排气系统中的增加的氨质量对所述至少一个UI和/或所述NOx还原效率中的至少一个潜在改善进行检测。
另选地，所述控制器模块还被配置为：(iv)在所述确定之前，在所述排气系统中的任何UWS喷射之前，通过对所述加热的混合器的功率进行调节来去除尿素结晶沉积物。
另选地，所述控制器模块还被配置为：(iv)在所述确定之前，通过指令所述UWS喷射器将UWS喷射到所述加热的混合器上来启动所述加热的混合器。
另选地，所述控制器模块还被配置为：(iv)在所述确定之前，在所述排气系统中的任何UWS喷射之前，增加所述加热的混合器的功率；(v)在所述确定步骤之前：对所述排气系统中的增加的氨质量进行测量；以及(vi)在所述确定之前，基于以下步骤来标识所述排气系统的尿素结晶阻塞物：(A)观察到与在所述排气系统的正常运行条件下相比较高的废气压力；以及(B)所述排气系统中的所述增加的氨质量。
根据本发明，首次提供了一种非暂时性计算机可读存储介质，在所述非暂时性计算机可读存储介质上具体实施有计算机可读代码，所述计算机可读代码用于对位于尿素水溶液(UWS)喷射器下游的加热的混合器进行控制以减少来自内燃机的排气系统中的NOx排放，其中，所述排气系统具有位于所述UWS喷射器和所述加热的混合器下游的选择性催化还原(SCR)催化剂，所述计算机可读代码包括：(a)用于以下项的程序代码：确定所述SCR催化剂的NOx还原效率；(b)用于以下项的程序代码：基于所述排气系统的运行参数和混合器功率计算图来估计至少一个还原剂均匀度指数(UI)；以及(c)用于以下项的程序代码：通过基于所述至少一个还原剂UI对所述加热的混合器的功率进行调节来修改所述加热的混合器的混合器温度，以便改善所述至少一个还原剂UI和/或改善所述NOx还原效率。
另选地，所述运行参数包括选自由以下项组成的组中的至少一个参数类型：喷射的UWS质量、喷射器频率、喷射器占空比、喷射泵压力、废气流率、所述SCR催化剂下游的NOx浓度、所述UWS喷射器上游的NOx浓度、所述UWS喷射器上游的废气温度、所述UWS喷射器下游的废气温度、混合器温度、所述SCR催化剂中的储存的氨质量、所述SCR催化剂中的储存的NOx质量、所述SCR催化剂中的储存的硫质量、所述SCR催化剂中的储存的烃质量、废气再循环(EGR)百分位设定、发动机负载以及发动机速度。
另选地，多个所述还原剂UI形成至少一个UI状态的基础，并且其中，至少一个UI状态表示相关的NOx还原效率。
另选地，所述至少一个还原剂UI是针对所述排气系统中的至少一个特定位置进行估计的，并且其中，至少一个特定位置包括所述SCR催化剂上游的催化剂位置和/或所述加热的混合器上游的混合器位置。
另选地，所述修改包括选自由以下项组成的组中的至少一个参数改变：改变喷射的UWS质量、改变喷射器频率、改变喷射器占空比、改变喷射泵压力以及改变废气再循环(EGR)百分位设定。
另选地，所述计算机可读代码还包括：(d)用于以下项的程序代码：基于所述排气系统的所述运行参数来证实所述至少一个还原剂UI和/或所述混合器功率计算图。
另选地，所述计算机可读代码还包括：(d)用于以下项的程序代码：基于所述排气系统中的增加的氨质量对所述至少一个UI和/或所述NOx还原效率中的至少一个潜在改善进行检测。
另选地，所述计算机可读代码还包括：(d)用于以下项的程序代码：在所述确定步骤之前：在所述排气系统中的任何UWS喷射之前，通过对所述加热的混合器的功率进行调节来去除尿素结晶沉积物。
另选地，所述计算机可读代码还包括：(d)用于以下项的程序代码：在所述确定步骤之前：通过指令所述UWS喷射器将UWS喷射到所述加热的混合器上来启动所述加热的混合器。
另选地，所述计算机可读代码还包括：(d)用于以下项的程序代码：在所述确定步骤之前：在所述排气系统中的任何UWS喷射之前，增加所述加热的混合器的功率；(e)用于以下项的程序代码：在所述确定步骤之前：对所述排气系统中的增加的氨质量进行测量；以及(f)用于以下项的程序代码：在所述确定之前，基于以下步骤来标识所述排气系统的尿素结晶阻塞物：(i)观察到与在所述排气系统的正常运行条件下相比较高的废气压力；以及(ii)所述排气系统中的所述增加的氨质量。
根据下面的详细描述和示例，这些和进一步的实施方式将是显而易见的。
附图说明
在此，参照附图，仅通过示例的方式来对本发明进行描述，在附图中：
图1是描绘根据现有技术的、具有尿素分解管的内燃机排气系统的一部分中的部件的截面表示的简化高级示意图；
图2是描绘根据本发明的实施方式的、具有用于增强系统性能的加热的混合器的内燃机排气系统的一部分中的部件的截面表示的简化高级示意图；
图3是描绘根据本发明的实施方式的、可操作地连接至图2的内燃机排气系统的总体表示的混合器控制器的系统架构的简化高级示意图；
图4A描绘了根据本发明的实施方式的表1所示的集体示例性UI状态的图形；
图4B描绘了根据本发明的实施方式的针对作为希望系统状态的改进目标还原剂UI的图4A的修改版本的图形；
图5是根据本发明的实施方式的、使用参数控制改变的从初始系统状态到具有目标还原剂UI的希望系统状态的主要过程步骤的简化流程图。
具体实施方式
本发明涉及对尿素混合器进行控制以减少来自燃烧发动机的NOx排放的方法和装置。根据本发明，参照所附描述和附图，可以更好地理解用于提供这种方法和装置的原理和操作。
再次参照附图，图2是描绘根据本发明的实施方式的、具有用于增强系统性能的加热的混合器的内燃机排气系统的一部分中的部件的截面表示的简化高级示意图。相对于图1的配置，图2的配置可以用于生成有效减少的尿素分解区、增加气态还原剂浓度、和/或改善均匀度质量。添加至图1的排气系统的是加热组件30，该加热组件30被配置成对混合器10进行加热，以便直接提升UWS液滴8的温度，从而迅速转化成气态氨16(或其前体(precursor))，这可以在混合器10中发生和/或在混合器10下游发生。
这样做时，虽然图1的尿素分解管长度18保持不变，但是尿素向氨/氨前体的转化是在有效减少的尿素分解区32上进行调节(regulated)的，从而还降低了复杂性和形成尿素沉积物风险、组件故障或NOx的低效率的SCR。而且，随着通过包含加热组件30有效减少了尿素分解区32，可以通过将SCR催化剂14移近混合器10来减少图1的尿素分解管长度18,从而导致更紧凑的系统。混合器10以及各种类型的加热组件30可以如上在“发明内容”部分中所述那样进行配置和采用，以便提供配置和性能灵活性，并且进一步适应运行系统的需要和约束。
图3是描绘根据本发明的实施方式的、可操作地连接至图2的内燃机排气系统的总体表示的混合器控制器的系统架构的简化高级示意图。以发动机40表示内燃发动机排气，该发动机的排气管排放低温废气。示出了喷射器42，该喷射器42在加热的混合器44上游喷射UWS喷雾。气流在离开系统之前继续进入SCR催化剂46。将排气系统中的传感器设置成从气流获取包括以下项的信息：排气温度信号(Texh)、质量气流信号(MAF)、提供UWS喷雾喷射信息的喷射数据(Dinject)(例如，基于喷射器泵压力、喷射的质量以及频率的液滴尺寸，和占空比)、混合器温度信号(Tmix)以及用于测量SCR催化剂46下游的NOx浓度的NOx信号(SNOX)。
示出了控制器48，该控制器48包括与混合器功率计算图50和SCR催化剂46的SCR催化剂性能图52(例如，潜在地部分由UWS喷射器控制器提供的氨储存、NOx储存以及还原的SCR催化剂性能图，未示出)有关的机载逻辑。控制器48可以可选地在其机载逻辑(onboardlogic)中并入发动机输出的NOx排放图54，该Ox排放图54例如是作为输入从发动机的电子控制单元(ECU)、从另一图或者直接从上游NOx传感器信号(未示出)获取的。另选地，附加的传感器可以将进一步的发动机状态数据供应给控制器48，诸如其它ECU、排放控制系统或其中的子组件。不论它们的来源如何，这样的信号可以包括但不限于：
√NOx信息，诸如提供NOx浓度、SCR之前和/或之后的NOx浓度信息(例如，经由来自SCR之前或之后的NOx传感器(诸如SNOX)的信号、来自机载、跟踪NOx浓度的基于模型的算法或者这些的组合)的发动机输出NOx排放图54；
√诸如Texh的排气温度信息；
√诸如MAF的排气流率信息；
√UWS喷射信息(Dinject)，诸如喷射的UWS质量或速率、液滴尺寸、温度、喷射质量、喷雾锥角、喷雾分布、喷射频率/占空比中的一项或组合，和/或与可能从UWS喷射器的剂量控制器(通称为剂量控制单元或DCU)接收的其它UWS信息组合；
√后混合器的还原剂分布(还原剂可以统称为氨、异氰酸和/或未蒸发的还原剂液滴的任何组合，这些还原剂一旦进入催化剂，就大部分转化成氨)的均匀度指标(UI，下面进行详细说明)，和/或在SCR催化剂入口处的还原剂分布的均匀度指标，举例来说，如图3所示的UI位置UIL1(即,混合器入口处的喷雾/废气分布信息/均匀度)和UIL2(即，催化剂入口处的还原剂/废气分布信息/均匀度)；
√在希望的横截面和/或SCR催化剂入口处(诸如在UILI和UIL2处)的废气流量/速度的均匀度指数；
√SCR催化剂信息，诸如在SCR催化剂46的校准和运行中使用的SCR催化剂性能图52，诸如催化剂的氨和NOx储存(例如，作为催化剂温度或其其它参数的函数)、催化剂老化和自适应校准图、硫/烃影响图和/或类似信息；
√混合器44的温度，举例来说，如可以经由模型、经由置放在混合器上或者合适位置的废气中的温度传感器(诸如Tmix)来进行感测；
√来自基于模型的算法或者从某些排放控制系统(图3未示出)可获的氨传感器的氨浓度信息；
√在使混合器44通电之前和/或之后从混合器44到排气流的热损失/增益/在使混合器44通电之前和/或之后来自排气流(例如，来自嵌入在混合器功率计算图50中的模型)的热损失/增益；
√发动机的废气再循环(EGR:Exhaust Gas Recirculation)信息或其在适用的情况下对发动机输出的NOx的影响；
√混合器44的效率响应(即，功率效率损失)；和/或
√本领域技术人员可以保证的其它相关参数。
利用机载逻辑/算法(下面进行详细说明)的混合器控制器48被配置成，使用上面提到的输入参数的任何组合，来计算经由混合器输入信号(Imix)对混合器44进行加热(即，使通电)所需的功率(例如，瓦特数)，以便向UWS喷雾的尿素液滴提供必需的热传递。控制器48被配置成在使液滴与混合器44接触时相应地使混合器44通电，以增加UWS液滴的温度，并因此，根据需要增加还原剂的形成，以使下游具有足够的催化剂性能。
控制器48可以出于各种理由来使混合器44通电。例如，当液滴与混合器44撞击时，可以使混合器44通电以增加液滴温度。另选地，由于排气温度会因加热的混合器44局部降低了废气密度而发生改变，因此，控制器48可以将混合器44加热以引起局部气体密度变化，用于例如影响流动均匀度和/或流动成层。
嵌入控制器48中的混合器功率计算图50能够使用下文详述的系统参数来计算还原剂均匀度指数(UI:Uniformity Index，为了简化，本文中有时被称为均匀度)。如果系统NOx还原效率性能不佳，则控制器48可增加Tmix以提供增加的还原剂，或者改善均匀度以进一步增加下游SCR催化剂46中的NOx还原效率。应注意，可以通过对跨混合器44上的电势差进行测量来将Tmix反馈到控制器48中。
一般地，上面提到的大多数信号或者未提到的附加信号是本领域技术人员可以保证的，通过控制器48接收并且进行处理以使其在混合器44中正常运行。然而，存在以下情况：在所述情况下，控制器48作为回报可能会向上面提到的一个或更多个组件或者未提到的附加组件发出反馈信号，以对组件运行连同控制器48、混合器44或SCR催化剂46的主要功能进行协调/管理。在这样的情况下，控制器48不仅出于其自身的目的接收和处理信息，而且向组件发送信息，以改善系统或子系统的性能。
由控制器48进行的这种辅助控制的示例是尿素喷射。虽然尿素喷射器通常具有它们自己的控制器，并且被配置成主要使用某些算法独立地运行，以满足NOx还原系统的需要，但是控制器48不仅可以从尿素喷射器控制器接收信号信息(例如，喷射质量、频率或占空比(duty cycle))，而且可以将信号/信息发送回至尿素喷射器42，以将混合器控制器性能与喷射器控制器对喷射质量或其它运行参数的计算相关联。
控制器48进行的这种辅助控制的另一示例是向EGR发送信号/信息，和/或从EGR接收信号/信息。这样的示例可以容易地扩展成来自其它组件的其它反馈场景/针对其它组件的其它反馈场景。
控制器48有多种方式来连续评估影响系统性能的动态变化；这样的变化可能会影响控制器的决策和/或向混合器44发送的信号/从混合器接收的信号。可以将控制器48配置成，通过监测任何接收到的和/或处理过的信号来监测动态变化，诸如以下项的变化：
√来自硬件、软件和/或基于模型的算法的任何NOx浓度信号；
√排气温度或流量、
√UWS喷射的质量、速率、频率和/或占空比；
√喷射质量，诸如由于尿素结晶或排气烟灰部分地阻塞了喷射器的孔或者由于喷射器老化所致的；
√被称为喷射器DCU自适应策略或措施的喷射器环境自适应；
√流量或还原剂的均匀度指标；
√催化剂性能(例如，NOx还原效率、储存的NOx或氨、催化剂老化以及硫/烃影响)；
√混合器温度，诸如由于排气流过冷或者由于在混合器上令人不喜地形成的尿素结晶沉积物所致的；
√排气流中和/或储存在催化剂中的氨浓度(实现有安传感器或者未实现有氨传感器)；和/或
√混合器的效率响应。
应注意，控制器48可以经由硬件信号、软件信号、嵌入图和/或经由基于模型的算法而变得获知些变化的任何变化。
随着控制器48评估动态变化的任何组合，将混合器功率计算图50配置成，将“校正”或更新混合器44的Imix以改善混合器性能，并由此增强了还原剂的形成质量和量，从而导致增加了NOx还原催化剂的性能。
由动态变化保证的此类改进的一个参数关键是还原剂均匀度。可以公平地说，虽然形成适当的还原剂浓度是催化剂性能的关键，但同样是被通称为均匀度或均匀度指数的还原剂分布质量的关键。这是因为还原剂在SCR催化剂46的入口处的均匀分布对于适当的催化剂运行至关重要。可以基于各种UI表达式来确定UI。
为了预测各种性能条件(称为UI状态)，可以如表1所描述地构造参数相关矩阵。各个UI状态皆有其自己的还原剂均匀度指数。对性能参数的明智选择使得能够实现针对与各种性能条件有关的所有适用的UI状态的预测能力。图4A描绘了根据本发明的实施方式的、由表1举例说明的参数矩阵研究产生的集体示例性UI状态以形成还原剂UI的预测图的图形。集体UI状态的映射允许在各种运行条件下的还原剂UI的预测能力。
Figure GDA0002790214240000141
表1。针对与还原剂均匀度指数相对应的UI状态的不同组合的排气系统参数的参数矩阵(示例性UI状态是由各种矩阵路径箭头任意示出的)。
为了构造图4A所示的这种预测图，针对表1的矩阵中的所有状态，必须以几个低、中或高的值(确认应理解低、中或高的值可以对应于值范围)的实际组合来导出UI。例如，对于15升柴油机，可以考虑在诸如表1的矩阵中捕获的运行条件的参数，所述参数是作为以下项的组合给出的：低/高排气质量流率(exhaust mass flow rate)(例如，约300kg/hr-1500kg/hr)、低/高流动温度(例如，约120℃-400℃)、低/高UWS喷射速率(例如，约1g/min-100g/min)、EGR设定(例如，约10％-35％)以及发动机输出的NOx排放量(例如，约1g/bhp-hr-4g/bhp-hr)。还可以包括其它关注值，诸如SCR催化剂中储存的氨的质量(例如，约0.1g-10g)。如果使用了加热的混合器，则可以包括混合器温度(例如，约100℃-400℃)。
另一关注参数是NOx还原催化剂的催化效率，该催化效率通常在较低温度下较低，而在较高温度下较高(例如，约30％-99％)，同时也取决于其它参数。应注意，这样的范围是方向性的(directional)、不精确的，并且在不同的发动机之间改变很大，尤其取决于发动机排量、校准、应用、占空比、以及性能环境。类似地，可以将参数限制成几个，或者可以反过来根据所希望的性能保真度水平扩展成多于此处列出的那些参数。
可以采取不同的方法来导出针对各个状态的对应UI：实验设置(experimentalsetup)、计算机模拟、数学建模或其组合。通常最主要考虑“系统硬件”的几何形状(例如，排气管的尺寸、形状以及混合器的几何形状)、流率/温度组合、UWS喷射条件(例如，速率和液滴大小)和/或其它关注参数。测量各个UI状态的实验方法可以包括：使用交叉流动多孔膜和喷雾可视化来确定分布均匀度(如在美国专利公报No.2016/0239954A1(与本发明受让给同一实体)中所述的)，或者通过将气体分析仪重复置放在给定的关注流量横截面中的多个点处以测量逐点还原剂浓度，根据该逐点还原剂浓度，可以容易地计算出UI状态。
UI的示例表达式是以以下形式提供的(参见以下文献引用'Weltens')：
Figure GDA0002790214240000151
通常是在对排放控制系统进行配置时使用的(参见以下文献引用'Munnannur')，可以用于计算被示出为γ的还原剂UI，其是针对各个状态的介于0(零)(即，非常差的分布)与1(一)(即，完美分布)之间的值。通常，γ越接近一，均匀度质量就越好，并因此催化性能就越好。在大多数实践应用中，尽管根据系统需求和性能指标可能希望有其它的值，但是排放控制工程师的目标是实现处于约0.9-1的范围内的γ。在该表达式中，w是横截面中各个点处的还原剂浓度的“局部”(逐点)值，而
Figure GDA0002790214240000152
是平均还原剂浓度(在整个横截面上求平均的)；n是所采取的测量点的数量。最终，针对各种状态的所有UI的值都用于生成如图4A的预测图，从而导致图3的被嵌入控制器48中的混合器功率计算图50，以使得能够在各种系统性能条件下实现UI预测能力。因此，应澄清的是，图3的UILI和UIL2是针对流动流中的给定位置的预测UI(不是测量的UI)。显而易见，混合器功率计算图50考虑了除UI状态以外的参数。
显然，并非需要先验地生成表1的矩阵中的所有可能的参数组合；相反，确定仅针对某些选定的参数组合的UI(例如，矩阵的最外侧边界和最内侧边界以及两者之间的某些UI)是可行的。针对其它组合的UI值可以使用内插法或外推法来确定-内插或外推是涉及如表1中的参数研究的映射系统性能方面的常用工程方法。
存在还原剂UI可能很差的许多情形，本文主要专注于NOx还原催化剂入口处的均匀度。低还原剂均匀度可能是因一个或更多个参数的组合而造成的。例如，由于排气硬件的配置不当(诸如弯头太多)、流径的突然膨胀(最出名的就是催化剂的进口锥体(inletcone)，也称为进口扩散器)或者流径中的压力突然变化，因此，关键驱动器本身的基本排气流的均匀度就可能很差。低还原剂均匀度的另一基于硬件的原因可能是由于UWS混合器配置不良，从而无法在排气导管中生成希望的UWS液滴分布。
长的混合长度(即，图1的分解管长度18——还原剂喷射点与喷射点下游的催化剂入口之间的距离)通常有助于生成更有利的均匀度。与此相反，较短的混合长度也会生成较差的均匀度，从而使液滴无法在流动流中具有足够的停留时间来加热、蒸发并通过公知的热解和水解反应来生成气态还原剂(参见以下文献引用'Nova')。
其它原因可能归因于还原剂本身。例如，在典型的排气流动条件下(排气管中的速度约为10m/s-30m/s)，较大的UWS液滴(通常大于约50微米)往往具有很强的惯性并遵循它们自身的轨迹，而较小的液滴往往因被排气流而发生偏转，从而在基本流本身具有良好的均匀度时，会产生合适的均匀度，或者在分布不均的流动流中产生较差的均匀度。
较大的液滴更抵抗形成均匀的分布，因为它们往往根据它们自身惯性来驱动、蒸发较慢、保持较重，或者有进一步的风险接触排气管(即，被周围温度环境冷却的壁)，从而导致尿素结晶的形成。最后，低排气温度通常会恶化还原剂的均匀度，因为低温会放慢液滴的加热和蒸发。假设基本流动具有相对合理的均匀度，与未蒸发的还原剂液滴相比，与该流动混合的气态还原剂物种更有可能生成希望的均匀度。
图3的控制器48无法控制多个参数，诸如固定(即，不可更改)硬件(例如，管道直径/长度、混合长度、UWS喷射位置以及液滴尺寸)；同样地，在进行配置时，控制器48可能对发动机参数(诸如排气流率和温度)具有有限的控制或者没有控制。然而，控制器48确实可以控制用于升高和降低温度的Tmix、UWS喷射频率和占空比(通过与需要希望的UWS喷射质量流率、频率以及占空比的喷射器DCU进行通信)、以及EGR(通过要求EGR增加或减少发动机输出的NOx，从而影响UWS喷射质量流率，以及其它参数)。这些参数当中最重要的是Tmix，因为其较高的温度有助于将撞击混合器44的液滴迅速蒸发成气态物质，从而易于改善还原剂的形成、混合以及与基本流动一起运输，并因此改善均匀度和还原剂浓度。
通常，以下项的各种组合是降低还原剂分布质量的主要贡献者，并因此导致SCR催化剂46的入口处的还原剂UI降低。主要的贡献者包括：无效的混合器配置、液滴到混合器44上的喷射角度不足(即，不希望的液滴-混合器碰撞配置)、较短的混合长度(分解管长度)、较大液滴的流行、以及较低的排气温度。
与此相反，为了实现高的UI，以下项中的任一项均可以改善分布均匀度。这样的方面包括：(1)稳健的混合器配置，(2)液滴到混合器44上的合适喷射角度(即，希望的液滴-混合器碰撞配置)，(3)较长的混合时间(即，较长的液滴停留时间)，(4)较小的液滴尺寸，以及(5)较高的液滴暴露温度。在这些当中，前四项通常因硬件配置或系统规范(例如，给定的UWS喷射器类型)而是固定的；只有后者为混合器控制器提供了以下机会：经由液滴撞击由控制器加热的混合器或者经由混合器加热废气(该废气进而加热液滴)来升高液滴温度。
因此，总起来说，可以将图3的控制器48的主要能力概括如下。
1.控制器48可以将混合器44加热至希望的温度，以便生成优选量的还原剂，从而实现一定的NOx还原效率。这在无法形成足够水平的气态还原剂且尿素结晶风险较高的低温排气条件下特别重要。与此相反，在加热的混合器的存在下，喷射的液滴在撞击混合器时很容易变热，从而加速了它们的蒸发速度和相变，并因此加快了对催化剂性能有价值的气态还原剂形成。这也降低了不希望的尿素结晶形成的风险。
2.采用合适的技术(例如，实验设置或模拟)来先验地组成各种UI状态的参数矩阵(如表1所示)，该Ul状态矩阵很容易被集成到控制器48中的预测图(如图4A所示)中。例如，可以将该矩阵用于创建算法、嵌入控制器的机载逻辑中、集成到控制器48中的一个或更多个图中或者这些的组合，从而使得控制器48能够估计或预测还原剂UI何时会不希望地低。差的UI通常表明低的催化效率。
3.控制器48的能力在低运行温度下尤其重要。与上述能力1相比，仅将混合器44加热(以加速液滴蒸发)可能证明是不足的。通过采取混合器功率计算图50的嵌入式UI图(如图4A所示)，控制器48可以检测差的均匀度是否是低催化效率的原因。
上述能力3中的观点可以理解如下。图4B描绘了根据本发明的实施方式的针对作为希望系统状态的改进目标还原剂UI的图4A的修改版本的图形。当图3的控制器48接收到指示差的还原剂均匀度的信号时(常伴随着低的催化效率，并且与图4A中的嵌入式矩阵一致)，控制器48尝试实现较高的均匀度(如图4B中的“希望的系统状态”)，以便增强NOx还原效率。
应注意和理解的是，本文所描述的嵌入控制器48中的机载逻辑可以包括其自己的集成组件(即，硬件、固件和/或软件)以用于执行其规定的功能。因此，诸如处理器、存储器模块、指令集以及通信硬件和协议的结构组件被隐含地包括在对控制器48的描述中。
控制器48通过访问其嵌入式UI图并且修改影响参数(如表2所示)；通过调节诸如Tmix、还原剂喷射速率、频率、占空比的参数和/或甚至用信号通知用于发动机输出的NOx协调的EGR，来以此类改进的UI状态为目标。控制器48可以使用其UI预测能力来协调和改善多于简单加热混合器44的NOx还原系统性能。图4B和表2示出了通过最初检测UI缺陷来从初始系统状态到希望系统状态的过程转变。
Figure GDA0002790214240000181
表2。混合器控制器针对不希望的差还原剂分布质量(即，作为初始系统状态的低UI)下的示例性运行条件的预测能力。
通过利用来自表1的参数矩阵(即，UI状态)的信息使得能够实现表2所示的预测能力，该预测能力被嵌入在图3的控制器48内作为预测图。控制器48使用嵌入式预测图来辨别哪些新的参数组合将增强还原剂均匀度，并且用信号通知此类参数的变化，如表2中示出为具有示例性参数数据的“参数控制改变”。
上述能力1、2以及3在低温排气运行中尤其重要，该低温排气运行会导致冒着形成可以损坏排气组件的尿素结晶(即，固态沉积物)的风险，并导致NOx控制效率显著下降等等损害。
鉴于控制器48的这种功能，在控制器48预测到差的UI，并且经由对系统中的低催化效率(诸如通过SNOX)进行检测进一步确认了其预测的情形下，控制器48通过相应地调节其输出来作出响应。
例如，考虑由排气流率、流动温度、NOx排放速率、UWS喷射速率以及EGR结合其它参数而产生的运行条件，在该运行条件下，根据图4A，控制器48容易预测到低的不希望的均匀度将会形成，这暗示降低的NOx还原催化效率，并且这样的预测是经由馈送到控制器48中的系统信号来确认的，如上面关于图3所描述的。
面对此类不希望的UI和催化效率低下，控制器48可以向某些系统组件发送校正信号，其中包括以下项的任何组合：增加Tmix(通过触发向混合器44递送的能量的增加)；发出信号以改变UWS喷射速率、频率和/或占空比；和/或向EGR发出信号以改变EGR值；等等其它信号。表2中示出了控制器48对各种组件的校正措施和信号发布的示例。
例如，当系统性能尤其是NOx还原效率是所希望的并且满足性能目标时，存在控制器48可能会选择不采取校正措施的情况。
随着控制器48配备了其预测图(如图4A所示)，控制器48具有足够的灵活性来连续检查、自校正和/或更新其自己的预测图和算法。例如，在有利的条件(诸如较高的排气温度)下，控制器48可以针对系统性能信号连续地检查其预测(诸如通过SNOX)，以对照系统性能信号来交叉检查和更新其自己的表。可以将此类自校正措施用于对照信号的漂移(诸如因催化剂老化、系统退化或喷射器老化而造成的)来更新控制器48的表。这种所谓的自适应策略可以有助于控制器功能和系统寿命。示例性自适应策略可以是增加输入至混合器44的基线功率数，以便增加Tmix。这种策略的结果是增加氨浓度(经由向喷射器DCU发出信号以增加喷射)-如果SCR催化剂效率上升，那么这表明仍有改进的空间。
控制器48可以增强系统性能的另一方面是，关于SCR催化剂性能，这取决于进入混合器44中的所喷射的尿素质量。尿素浓度取决于Tmix——更热的混合器会导致形成更多的氨。因此，万一SCR催化剂性能较差，则可以增加Tmix。如果SCR催化剂性能改善，则表明增加了氨的浓度和/或均匀度，从而改善了SCR催化剂性能。
控制器48可以增强系统性能的另一方面是去除尿素结晶沉积物。当发动机初始启动时，在发动机达到较高温度之前(例如，在运行的最初几分钟期间)，可以在没有任何尿素喷射的情况下或者在任何尿素喷射之前，将混合器44加热，以便燃烧掉从先前驱动周期保留的任何残留沉积物。如果SNOX(SCR催化剂46的下游)用信号通知异常增加(SNOX可以响应于NOx和氨两者)，那么这表明排气管中存在/存在着尿素结晶沉积物，并且是通过使用加热的混合器44对废气进行加热的附加帮助来去除的。
控制器48可以增强系统性能的另一方面是，在将混合器加热(通过供应的功率、通过废气流或者这两者的结合)之前，诸如在发动机冷启动期间，向混合器装填相对少量的喷射的尿素。当混合器44随后变热时，尿素装填的混合器将氨提供给SCR催化剂46以用于氨储存。
控制器48可以增强系统性能或执行诊断的另一方面是，因存在的尿素结晶堵塞排气系统或其内的组件而在废气中使用较高压力的信号。控制器48可以通过在不喷射尿素的情况下向混合器44供应瓦特数(wattage，功率)来增加Tmix。如果SNOX(SCR催化剂46的下游)用信号通知氨的增加，那么这表明存在固态尿素及其升华。因此，排气管中的沉积物可以通过加热的混合器44燃烧掉，而加热的混合器44又加热了废气。此类结晶沉积物的另一可能来源是在发动机关闭之前的前一次运行中排气管中的残留物。
控制器48可以增强系统性能的另一方面是，使用UI预测图来影响没有加热的混合器的系统中的UI。例如，可以通过更改UWS喷射频率和占空比或者用信号通知EGR的改变来影响UI。
图5是根据本发明的实施方式的、使用参数控制改变的从初始系统状态到具有目标还原剂UI的希望系统状态的主要过程步骤的简化流程图。该过程开始于控制器确定系统NOx还原效率是否可改善(步骤60)。如果确定系统NOx还原效率不可改善，则过程结束(步骤72)。如果确定系统NOx还原效率可改善，则控制器在给定系统条件/信息的情况下计算还原剂UI(步骤62)。步骤60和62定义了初始系统状态。
然后，控制器确定还原剂UI是否低于希望值(步骤64)。如果确定还原剂UI低于希望值，则控制器升高混合器温度(步骤66)，并且返回至步骤60。步骤64和66定义希望的系统状态。
如果确定还原剂UI不低于希望值，则控制器再次确定系统NOx还原效率是否可改善(步骤68)。如果确定系统NOx还原效率不可改善，则过程结束(步骤72)。如果确定系统NOx还原效率可改善，则控制器利用其它系统参数来实现希望状态(例如，用信号通知DCU以修改还原剂喷射(质量、频率、占空比)和/或用信号通知EGR)(步骤70)。步骤64、66、68以及70定义了在从初始系统状态到希望系统状态的转变中已经发生的参数控制改变。
虽然本发明已经参照有限数量的实施方式进行了描述，但是应意识到，可以做出本发明的许多变化、修改、等同结构要素、组合、子组合以及其它应用。
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Claims (20)

1.一种对位于尿素水溶液UWS喷射器下游的加热的混合器进行控制以减少来自内燃机的排气系统中的NOx排放的方法，其中，所述排气系统具有位于所述UWS喷射器和所述加热的混合器下游的选择性催化还原SCR催化剂，所述方法包括以下步骤：
a)确定所述SCR催化剂的NOx还原效率；
b)基于所述排气系统的运行参数和混合器功率计算图来估计至少一个还原剂均匀度指数UI；以及
c)通过基于所述至少一个还原剂UI对所述加热的混合器的功率进行调节来修改所述加热的混合器的混合器温度，以便改善所述至少一个还原剂UI和/或改善所述NOx还原效率。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述运行参数包括选自由以下项组成的组中的至少一个参数类型：喷射的UWS质量、喷射器频率、喷射器占空比、喷射泵压力、废气流率、所述SCR催化剂下游的NOx浓度、所述UWS喷射器上游的NOx浓度、所述UWS喷射器上游的废气温度、所述UWS喷射器下游的废气温度、混合器温度、所述SCR催化剂中的储存的氨质量、所述SCR催化剂中的储存的NOx质量、所述SCR催化剂中的储存的硫质量、所述SCR催化剂中的储存的烃质量、废气再循环EGR百分位设定、发动机负载以及发动机速度。
3.根据权利要求1所述的方法，其中，多个所述还原剂UI形成至少一个UI状态的基础，并且其中，所述至少一个UI状态表示相关的NOx还原效率。
4.根据权利要求1所述的方法，其中，所述至少一个还原剂UI是针对所述排气系统中的至少一个特定位置进行估计的，并且其中，所述至少一个特定位置包括所述SCR催化剂上游的催化剂位置和/或所述加热的混合器上游的混合器位置。
5.根据权利要求1所述的方法，其中，所述修改步骤包括选自由以下项组成的组中的至少一个参数改变：改变喷射的UWS质量、改变喷射器频率、改变喷射器占空比、改变喷射泵压力以及改变废气再循环EGR百分位设定。
6.根据权利要求1所述的方法，所述方法还包括以下步骤：
d)基于所述排气系统的所述运行参数来证实所述至少一个还原剂UI和/或所述混合器功率计算图。
7.根据权利要求1所述的方法，所述方法还包括以下步骤：
d)基于所述排气系统中的增加的氨质量对所述至少一个UI和/或所述NOx还原效率的至少一个潜在改善进行检测。
8.根据权利要求1所述的方法，所述方法还包括以下步骤：
d)在所述确定步骤之前，在所述排气系统中的任何UWS喷射之前，通过对所述加热的混合器的功率进行调节来去除尿素结晶沉积物。
9.根据权利要求1所述的方法，所述方法还包括以下步骤：
d)在所述确定步骤之前，通过指令所述UWS喷射器将UWS喷射到所述加热的混合器上来启动所述加热的混合器。
10.根据权利要求1所述的方法，所述方法还包括以下步骤：
d)在所述确定步骤之前，在所述排气系统中的任何UWS喷射之前，增加所述加热的混合器的功率；
e)在所述确定步骤之前，对所述排气系统中的增加的氨质量进行测量；以及
f)在所述确定步骤之前，基于以下步骤来标识所述排气系统的尿素结晶阻塞物：
i)观察到与在所述排气系统的正常运行条件下相比较高的废气压力；以及
ii)所述排气系统中的所述增加的氨质量。
11.一种对位于尿素水溶液UWS喷射器下游的加热的混合器进行控制以减少来自内燃机的排气系统中的NOx排放的装置，其中，所述排气系统具有位于所述UWS喷射器和所述加热的混合器下游的选择性催化还原SCR催化剂，所述装置包括：
a)CPU，所述CPU执行计算操作；
b)存储器模块，所述存储器模块存储数据；
c)控制器模块，所述控制器模块被配置为：
i)确定所述SCR催化剂的NOx还原效率；
ii)基于所述排气系统的运行参数和混合器功率计算图来估计至少一个还原剂均匀度指数UI；以及
iii)通过基于所述至少一个还原剂UI对所述加热的混合器的功率进行调节来修改所述加热的混合器的混合器温度，以便改善所述至少一个还原剂UI和/或改善所述NOx还原效率。
12.根据权利要求11所述的装置，其中，所述运行参数包括选自由以下项组成的组中的至少一个参数类型：喷射的UWS质量、喷射器频率、喷射器占空比、喷射泵压力、废气流率、所述SCR催化剂下游的NOx浓度、所述UWS喷射器上游的NOx浓度、所述UWS喷射器上游的废气温度、所述UWS喷射器下游的废气温度、混合器温度、所述SCR催化剂中的储存的氨质量、所述SCR催化剂中的储存的NOx质量、所述SCR催化剂中的储存的硫质量、所述SCR催化剂中的储存的烃质量、废气再循环EGR百分位设定、发动机负载以及发动机速度。
13.根据权利要求11所述的装置，其中，多个所述还原剂UI形成至少一个UI状态的基础，并且其中，所述至少一个UI状态表示相关的NOx还原效率。
14.根据权利要求11所述的装置，其中，所述至少一个还原剂UI是针对所述排气系统中的至少一个特定位置进行估计的，并且其中，所述至少一个特定位置包括所述SCR催化剂上游的催化剂位置和/或所述加热的混合器上游的混合器位置。
15.根据权利要求11所述的装置，其中，所述修改包括选自由以下项组成的组中的至少一个参数改变：改变喷射的UWS质量、改变喷射器频率、改变喷射器占空比、改变喷射泵压力以及改变废气再循环EGR百分位设定。
16.根据权利要求11所述的装置，所述控制器模块还被配置为：
iv)基于所述排气系统的所述运行参数来证实所述至少一个还原剂UI和/或所述混合器功率计算图。
17.根据权利要求11所述的装置，所述控制器模块还被配置为：
iv)基于所述排气系统中的增加的氨质量对所述至少一个UI和/或所述NOx还原效率的至少一个潜在改善进行检测。
18.根据权利要求11所述的装置，所述控制器模块还被配置为：
iv)在所述确定之前，在所述排气系统中的任何UWS喷射之前，通过对所述加热的混合器的功率进行调节来去除尿素结晶沉积物。
19.根据权利要求11所述的装置，所述控制器模块还被配置为：
iv)在所述确定之前，通过指令所述UWS喷射器将UWS喷射到所述加热的混合器上来启动所述加热的混合器。
20.根据权利要求11所述的装置，所述控制器模块还被配置为：
iv)在所述确定之前，在所述排气系统中的任何UWS喷射之前，增加所述加热的混合器的功率；
v)在所述确定之前，对所述排气系统中的增加的氨质量进行测量；以及
vi)在所述确定之前，基于以下步骤来标识所述排气系统的尿素结晶阻塞物：
A)观察到与在所述排气系统的正常运行条件下相比较高的废气压力；以及
B)所述排气系统中的所述增加的氨质量。
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