RU2532463C2 - Способ управления резервным уровнем восстановителя в устройстве нейтрализации отработавших газов - Google Patents

Способ управления резервным уровнем восстановителя в устройстве нейтрализации отработавших газов Download PDF

Info

Publication number
RU2532463C2
RU2532463C2 RU2012130157/06A RU2012130157A RU2532463C2 RU 2532463 C2 RU2532463 C2 RU 2532463C2 RU 2012130157/06 A RU2012130157/06 A RU 2012130157/06A RU 2012130157 A RU2012130157 A RU 2012130157A RU 2532463 C2 RU2532463 C2 RU 2532463C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
injection
reducing agent
conversion
amount
exhaust gas
Prior art date
Application number
RU2012130157/06A
Other languages
English (en)
Other versions
RU2012130157A (ru
Inventor
ДАЛЬ Юхан
КЕЛЛЕН Пер-Улоф
Original Assignee
Вольво Ластвагнар Аб
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 Вольво Ластвагнар Аб filed Critical Вольво Ластвагнар Аб
Publication of RU2012130157A publication Critical patent/RU2012130157A/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2532463C2 publication Critical patent/RU2532463C2/ru

Links

Images

Classifications

    • 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
    • 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
    • F01N2560/00—Exhaust systems with means for detecting or measuring exhaust gas components or characteristics
    • F01N2560/02—Exhaust systems with means for detecting or measuring exhaust gas components or characteristics the means being an exhaust gas sensor
    • F01N2560/026—Exhaust systems with means for detecting or measuring exhaust gas components or characteristics the means being an exhaust gas sensor for measuring or detecting NOx
    • 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
    • F01N2570/18—Ammonia
    • 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
    • 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

Landscapes

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

Abstract

Изобретение относится к способу управления резервным уровнем восстановителя в устройстве нейтрализации отработавших газов. Сущность изобретения: способ управления резервным уровнем восстановителя в устройстве нейтрализации отработавших газов, присоединяемом после двигателя внутреннего сгорания, при осуществлении которого выполняют первую инжекцию первого количества восстановителя перед устройством нейтрализации отработавших газов. Выполняют вторую инжекцию второго количества восстановителя перед устройством нейтрализации отработавших газов, при этом второе количество отличается от первого количества. Оценивают преобразование NOx после устройства нейтрализации отработавших газов в результате первой и второй инжекций восстановителя для получения первого и второго результатов, управляют дальнейшей инжекцией восстановителя в зависимости от первого и второго результатов упомянутых первой и второй оценок преобразования NOx. Техническим результатом изобретения является повышение эффективности управления уровнем восстановителя в устройстве нейтрализации отработавших газов для поддержания низких уровней NOx на выходе системы. 3 н. и 16 з.п. ф-лы, 4 ил.

Description

Область техники
Настоящее изобретение относится к способу управления резервным уровнем восстановителя в устройстве нейтрализации отработавших газов в соответствии с преамбулой независимого пункта формулы.
Уровень техники
Законодательные нормы, регулирующие рынок автомобилей, стимулируют спрос на автомобили с уменьшенным расходом топлива и сниженными выбросами. Эти законодательные нормы необходимо гармонично сочетать с потребностями потребителя в высоких эксплуатационных и динамических характеристиках автомобиля.
Дизельный двигатель обладает КПД до, примерно, 52% и является вследствие этого наилучшим преобразователем энергии органического топлива. Концентрация выбросов оксидов азота (NOx) зависит от локальной концентрации атомов кислорода и локальной температуры. Достижение упомянутого высокого КПД возможно, однако, только при повышенной температуре сгорания, когда неизбежно образование большого количества NOx. Более того, подавление образования NOx внутренними средствами (соотношением воздух/топливо) способствует росту образования твердых частиц в отработавших газах, так называемый компромисс "NOx - твердые частицы". Кроме того, избыток кислорода в выхлопных газах дизельного двигателя предотвращает использование для восстановления NOx стехиометрического трехкомпонентного каталитического нейтрализатора, как это делается в автомобилях с бензиновыми двигателями с конца 80-х годов. Восстановление оксидов азота и твердых частиц в выхлопных газах дизельного двигателя превратилось в очень важную проблему в связи с защитой окружающей среды и сбережения ограниченных запасов ископаемого топлива.
Транспортные средства с дизельными или другими двигателями, работающими на бедных смесях, позволяют улучшить топливную экономичность, однако каталитическое восстановление выбросов NOx при использовании обычных средств в таких системах затруднено из-за высокого содержания кислорода в выхлопных газах. В этом отношении селективная каталитическая нейтрализация (SCR - от англ. selective catalytic reduction), при котором NOx постоянно удаляется путем активной инжекции восстановителя в смесь выхлопных газов, попадающую в каталитический нейтрализатор, является известным способом достижения высокой эффективности преобразования оксидов азота. SCR каталитические нейтрализаторы на основе мочевины используют газообразный аммиак в качестве активного восстановителя NOx. Обычно водный раствор аммиака имеется на борту транспортного средства, и используется инжекционная система для подачи его в поток выхлопных газов, входящих в SCR каталитический нейтрализатор, где он разлагается на изоциановую кислоту (NHCO) и газообразный аммиак (NH3), который затем используется для преобразования NOx. В таких системах, однако, требуется прецизионное управление уровнем инжектируемой мочевины. Недостаточное количество инжектируемой мочевины приводит к неоптимальному преобразованию NOx, в то время как излишнее количество может вызвать утечку аммиака из выхлопной трубы. В обычном SCR каталитическом нейтрализаторе на основе мочевины количество впрыскиваемой мочевины пропорционально концентрации NOx в выхлопных газах, что представляет собой компромисс между максимальным преобразованием NOx и минимальной утечкой аммиака.
Эффективность преобразования NOx SCR каталитическим нейтрализатором повышается в присутствии поглощенного аммиака. Однако не обязательно, чтобы вся вместимость каталитического нейтрализатора целиком использовалась для аммиака для достижения оптимальной эффективности преобразования NOx. С другой стороны, если в каких-либо условиях работы, например при высокой температуре, количество запасенного в каталитическом нейтрализаторе аммиака слишком велико, часть поглощенного в катализаторе аммиака может из него десорбироваться и улетучиться или окислиться до NOx, снизив тем самым общую эффективность преобразования NOx.
Проблемой каталитического нейтрализатора с хранением восстановителя является управление количеством восстановителя, хранящегося в этом нейтрализаторе, поскольку прямое его измерение невозможно.
Раскрытие изобретения
Задачей настоящего изобретения является создание усовершенствованного способа управления резервным уровнем восстановителя в устройстве нейтрализации отработавших газов для поддержания низких уровней NOx на выходе системы.
Эти задачи решаются использованием признаков независимых пунктов формулы. Другие пункты формулы и описание раскрывают предпочтительные варианты осуществления изобретения.
Согласно первой особенности изобретения предложен способ управления резервным уровнем восстановителя в устройстве нейтрализации отработавших газов, присоединенном (по газовому потоку) к выходу двигателя внутреннего сгорания. Этот способ включает шаги: первой инжекции первого количества восстановителя на входе устройства нейтрализации отработавших газов, второй инжекции второго количества восстановителя на входе устройства нейтрализации отработавших газов, причем второе количество отличается от первого количества. Этот способ далее включает шаги: оценки на выходе устройства нейтрализации отработавших газов преобразования NOx в результате первой и второй инжекции восстановителя для получения первого и второго результата, управления дальнейшей инжекцией восстановителя в зависимости от первого и второго результата на основании первой и второй оценок преобразования NOx.
Преимущество данного частного варианта осуществления изобретения состоит в том, что шаг оценки и шаг управления, выполняемые в процессе без обратной связи, могут быть введены в любой существующий способ управления резервным уровнем в системе нейтрализации отработавших газов.
Другим преимуществом настоящего частного варианта осуществления изобретения является то, что преобразование NOx может поддерживаться на минимальных значениях при использовании процесса без обратной связи.
В другом частном варианте осуществления настоящего изобретения следующее инжектируемое количество после проведенного шага оценки может быть увеличено или уменьшено по сравнению с первой инжекцией, если второй результат второй оценки преобразования NOx оказывается выше или ниже первого результата первой оценки преобразования NOx, при условии что второе инжектируемое количество было больше первого инжектируемого количества.
В еще одном частном варианте осуществления настоящего изобретения упомянутая следующая инжекция после шага оценки может быть увеличенной или уменьшенной по сравнению с первой инжекцией, если упомянутый второй результат второй оценки преобразования NOx будет больше или меньше упомянутых первых результатов первой оценки преобразования NOx, при условии что второе инжектируемое количество было ниже первого инжектируемого количества.
Преимущество этих вариантов осуществления состоит в том, что небольшие изменения в количестве инжектируемого восстановителя немедленно отражаются на изменении уровня восстановителя NOx, что, в свою очередь, является индикацией наполненности резерва восстановителя нейтрализации отработавших газов.
В еще одном частном варианте осуществления настоящего изобретения способ дополнительно включает шаг продолжения упомянутой дальнейшей увеличенной или уменьшенной инжекции, пока не будет достигнут заранее установленный уровень преобразования NOx.
Преимуществом этого варианта осуществления является то, что существующий способ управления резервом может быть усовершенствован дополнительными шагами способа, независящими от этого существующего способа управления резервом.
Другим преимуществом этого варианта осуществления является то, что резервный уровень может поддерживаться оптимальным независимо от начальных условий.
Еще одним преимуществом настоящего изобретения является то, что процесс без обратной связи может запускаться так часто, как это необходимо.
Краткое описание чертежей
Для лучшего понимания настоящего изобретения вместе с упомянутыми выше и другими задачами и преимуществами далее приводится подробное описание варианта (-ов) осуществления, не ограничивающего изобретение, и чертежей, на которых:
на фиг.1 и 2 показана известная система нейтрализации отработавших газов;
на фиг.3 представлена блок-схема предложенного в изобретении способа управления системой нейтрализации отработавших газов;
на фиг.4 представлена зависимость степени преобразования NOx от хранящегося количества восстановителя.
Подробное описание осуществления изобретения
На чертежах одинаковые или аналогичные элементы имеют одинаковые цифровые обозначения. Чертежи схематически представляют изобретение и не предназначены для отображения его конкретных параметров. Более того, предполагается, что на чертежах изображены только типичные варианты осуществления изобретения, которые не должны считаться ограничивающими область притязаний изобретения.
На фиг.1 схематически показана известная система 100 нейтрализации отработавших газов. Эта система 100 нейтрализации отработавших газов включает первый NOx датчик 102, второй NOx датчик 104, SCR каталитический нейтрализатор 106. Первый NOx датчик 102 установлен по потоку перед SCR каталитическим нейтрализатором 106. Второй NOx датчик 104 установлен по потоку после SCR каталитического нейтрализатора 106. SCR каталитический нейтрализатор 106 имеет впускное отверстие 110 и выпускное отверстие 112. Восстановитель может быть помещен во впускном отверстии 110 SCR каталитического нейтрализатора 106 или непосредственно в SCR каталитическом нейтрализаторе 106 перед выпускным отверстием 112. Восстановитель может быть в виде аммиака или мочевины.
Работа SCR каталитического нейтрализатора хорошо известна и не будет рассматриваться в данном описании.
На фиг.2 схематически показан другой пример другой системы 200 нейтрализации отработавших газов. Эта система 200 нейтрализации отработавших газов включает первый NOx датчик 202, второй NOx датчик 204, SCR каталитический нейтрализатор 206 и каталитический нейтрализатор 208 аммиака (СС - от англ. clean-up catalyst). Первый NOx датчик 202 установлен по потоку перед SCR каталитическим нейтрализатором 206. Второй NOx датчик 104 установлен по потоку после каталитического нейтрализатора 208 аммиака. SCR каталитический нейтрализатор 206 установлен по потоку перед каталитическим нейтрализатором 208 аммиака. Система 200 нейтрализации отработавших газов имеет впускное отверстие 210 и выпускное отверстие 212. Восстановитель может быть помещен во впускном отверстии 210 SCR каталитического нейтрализатора 206 или непосредственно в SCR каталитическом нейтрализаторе 206 перед каталитическим катализатором 208 аммиака. Восстановитель может быть в виде аммиака или мочевины. Каталитический катализатор 208 аммиака может быть использован для нейтрализации излишнего количества аммиака (утечки аммиака). Каталитический катализатор 208 аммиака может окислять неиспользованные восстановители и непоглощенный NH3, используя запасенный кислород или остаточный кислород выхлопа, в соответствии с формулами:
4NH3+3О2=>2N2+6H2O
4NH3+5O2=>4NO+6Н2О
На фиг.3 представлена блок-схема предложенного в изобретении способа управления системой нейтрализации отработавших газов. При нормальной работе 310 номинальное количество восстановителя может инжектироваться в выхлопную газовую смесь двигателя внутреннего сгорания в поток перед системой 100, 200 нейтрализации отработавших газов. Номинальное количество инжектируемого восстановителя может быть взято из первой справочной таблицы. Фактические данные (номинальное количество инжектируемого восстановителя), взятые из первой справочной таблицы, могут быть функцией ряда рабочих параметров, например температуры каталитического нейтрализатора, скорости двигателя, нагрузки двигателя, степени рециркуляции отработавших газов, концентрации NOx перед системой нейтрализации отработавших газов и после нее. Фактические данные (номинальное количество инжектируемого восстановителя), взятые из первой справочной таблицы, могут быть выработаны блоком управления.
Этот блок управления включает модель инжекции восстановителя, полученную на основе опытных данных для конкретной системы 100, 200 нейтрализации отработавших газов.
Во второй справочной таблице хранятся величины ожидаемых уровней преобразования NOx для каждой ситуации, которые могут быть определены по номинальному количеству инжектированного восстановителя и по меньшей мере одному из следующих параметров: температуре каталитического нейтрализатора, скорости двигателя, нагрузки двигателя, степени рециркуляции отработавших газов.
В том случае, если имеется расхождение между ожидаемым уровнем преобразования NOx и фактически измеренным уровнем преобразования NOx, способ переходит от нормальной работы, обозначенной прямоугольником 310, к процессу инжекции восстановителя без обратной связи, обозначенному прямоугольником 320.
В первом частном варианте осуществления процесса 320 без обратной связи делается предположение, что резерв восстановителя в системе 100, 200 нейтрализации отработавших газов пуст или почти пуст.
Если имеется предположение, что резерв восстановителя в системе 100, 200 нейтрализации отработавших газов пуст или почти пуст, первым шагом в процессе без обратной связи является выполнение двух инжекций восстановителя. При первой инжекции может инжектироваться номинальное количество восстановителя. При второй инжекции количество инжектируемого восстановителя может быть увеличено на Δ по сравнению с количеством инжектированного восстановителя при первой инжекции.
В следующем шаге процесса без обратной связи выполняется оценка 330 результатов процесса.
Если уровень преобразования NOx увеличивается при увеличении на Δ количества инжектированного восстановителя в ходе второй инжекции по сравнению с количеством инжектированного восстановителя при первой инжекции, это означает, что предположение в начале процесса было правильным, т.е. резерв восстановителя пуст или почти пуст. Этот случай соответствует участку с положительным наклоном кривой 400 на фиг.4, т.е. слева от максимума 402 на фиг.4.
Если предположение верно, процесс без обратной связи переходит к шагу 340 заполнения. На шаге заполнения по меньшей мере одна следующая инжекция восстановителя является управляемой.
В первом частном варианте осуществления управление этой по меньшей мере одной следующей инжекцией восстановителя выполняется дальнейшей избыточной инжекцией с увеличением на Δ в ходе процесса без обратной связи, пока не будет достигнут заранее установленный уровень преобразования NOx. Для этого может потребоваться одна или несколько инжекций.
В другом частном варианте осуществления это управление по меньшей мере одной следующей инжекцией восстановителя выполняется посредством избыточной инжекции, в которой превышается упомянутая величина Δ в процессе без обратной связи, пока не будет достигнут заранее установленный уровень преобразования NOx. Для этого может потребоваться одна или несколько инжекций.
В другом частном варианте осуществления это управление по меньшей мере одной следующей инжекцией восстановителя выполняется посредством избыточной инжекции, которая начинается с величины превышения Δ и затем нарастает линейно или экспоненциально в каждой следующей инжекции, пока не будет достигнут заранее установленный уровень преобразования NOx. Для этого может потребоваться одна или несколько инжекций.
В другом частном варианте осуществления это управление по меньшей мере одной следующей инжекцией восстановителя выполняется использованием избыточной инжекции с превышением, равным Δ или больше или меньше, чем Δ, продолжающимся заданный период времени. В течение этого заданного периода времени может быть выполнена одна или несколько инжекций.
В еще одном частном варианте осуществления это управление по меньшей мере одной следующей инжекцией восстановителя выполняется использованием избыточной инжекции с превышением, равным Δ или больше или меньше, чем Δ, продолжающимся для заданного числа инжекции. Это может быть одна или несколько инжекции.
Величины Δ могут быть взяты из первой справочной таблицы.
Величина Δ может представлять собой превышение на 1-25% от номинального инжектируемого количества реагента.
Когда достигнут заранее установленный уровень преобразования NOx, или истек заранее установленный промежуток времени, или было выполнено заранее установленное число инжекций, процесс без обратной связи завершается и работа возвращается к нормальному режиму 310 согласно стрелке между прямоугольником 340 шага заполнения и прямоугольником 310 нормальной работы.
В том случае, если по результатам оценки процесса, на шаге 330, уровень преобразования NOx уменьшается при увеличении на Δ второго инжектируемого количества восстановителя по сравнению с первым инжектируемым количеством восстановителя, делается вывод, что предположение в начале процесса было неверным, т.е. резерв восстановителя на самом деле полон. Этот случай соответствует участку с отрицательным наклоном кривой 400 на фиг.4, т.е. справа от максимума 402 на фиг.4.
В случае признания неверным первого предположения может быть сделано новое предположение, что резерв восстановителя полон, и процесс без обратной связи переходит к шагу 350 опорожнения.
На шаге 350 опорожнения производится управление по меньшей мере одной следующей инжекцией восстановителя.
В первом частном варианте осуществления это управление по меньшей мере одной следующей инжекцией восстановителя выполняется путем сокращения инжектируемого количества на Δ в ходе процесса без обратной связи, пока не будет достигнут заранее установленный уровень преобразования NOx. Для этого может потребоваться одна или несколько инжекций.
В другом частном примере осуществления это управление по меньшей мере одной следующей инжекцией восстановителя выполняется путем сокращения инжекций на величину, превышающую упомянутую Δ в упомянутом процессе без обратной связи, пока не будет достигнут заранее установленный уровень преобразования NOx. Для этого может потребоваться одна или несколько инжекций.
В еще одном частном варианте осуществления это управление по меньшей мере одной следующей инжекцией восстановителя выполняется использованием сокращенной инжекции, которая начинается с сокращения на Δ и затем снижается в каждой следующей инжекции линейно или экспоненциально, пока не будет достигнут заранее установленный уровень преобразования NOx.
В еще одном частном варианте осуществления это управление по меньшей мере одной следующей инжекцией восстановителя выполняется использованием сокращенной инжекции с величиной сокращения, равной Δ или больше или меньше, чем упомянутое Δ, и продолжается заданный период времени. В течение этого заданного периода времени может быть выполнена одна или несколько инжекций.
В еще одном частном варианте осуществления это управление по меньшей мере одной следующей инжекцией восстановителя выполняется использованием сокращенной инжекции с величиной сокращения, равной Δ или больше или меньше, чем упомянутое Δ, и продолжается для заданного числа инжекций. Заданное число инжекций может быть одной или несколькими инжекциями.
Когда достигнут заранее установленный уровень преобразования NOx, процесс без обратной связи завершается и работа возвращается к нормальному режиму 310 согласно стрелке между прямоугольником 350 шага опорожнения и прямоугольником 310 нормальной работы.
В приведенном выше частном варианте осуществления исходное предположение перед началом процесса без обратной связи состоит в том, что выявленное расхождение между измеренным преобразованием NOx и ожидаемым преобразованием NOx согласно второй справочной таблице вызвано пустым резервом восстановителя. Однако во втором частном варианте осуществления процесса без обратной связи может быть сделано предположение, что резерв восстановителя полон, а не пуст. Если предположить, что резерв полон, а не пуст, все сказанное выше остается справедливым, за исключением того, что когда количество инжектируемого восстановителя увеличивается в процессе без обратной связи и преобразование NOx повышается, это предположение оказывается ложным, т.е. резерв пуст, а когда преобразование NOx снижается при увеличении количества инжектируемого восстановителя, предположение о переполненном резерве было справедливым и инжектируемое количество должно быть уменьшено на соответствующую заранее установленную величину.
Если же, напротив, исходно предполагают, что резерв полон, а уменьшение на Δ количества инжектируемого восстановителя приводит к повышению преобразования NOx, это означает, что предположение о полном резерве было правильным. Однако, если исходно предполагать, что резерв полон, и при уменьшении на Δ количества инжектированного восстановителя получить снижение преобразования NOx, это будет означать, что предположение было неверным, т.е., резерв был пустым.
Предположение, что резерв пуст, обычно может привести к выбору избыточной инжекции для заполнения резерва. Предположение, что резерв полон, обычно может привести к выбору сокращенной инжекции для опорожнения резерва. Однако предположение может быть неверным с самого начала, резерв, который предполагался полным, на самом деле может оказаться пустым, а резерв, который предполагался пустым, на самом деле может оказаться полным. Все это становится очевидным из оценки результатов преобразования NOx при инжекции восстановителя в процессе без обратной связи.
В другом частном примере осуществления инжекции восстановителя (которые могут быть названы первой (номинальной) и второй (увеличенной/уменьшенной на Δ)), выполняющиеся в процессе без обратной связи перед шагом оценки, могут быть специальными инжекциями, связанными с данным процессом, т.е. представлять собой дополнительную последовательность инжекций по сравнению с нормальной последовательностью инжекций, которая определяется по первой справочной таблице, т.е., с отличающимися временными и количественными параметрами.
В частном варианте осуществления, подробно описанном выше, эти инжекции (которые могут быть названы первой (номинальной) и второй (увеличенной/уменьшенной на Δ)) встроены в нормальную последовательность инжекций. Первое инжектируемое количество может иметь место в начале процесса без обратной связи. Первое (номинальное) инжектируемое количество восстановителя определяется из модели, хранящейся в блоке управления, и конкретных условий в данный момент (температуры каталитического нейтрализатора, скорости двигателя, нагрузки двигателя, степени рециркуляции отработавших газов, концентрации NOx перед системой нейтрализации отработавших газов и после нее).
Второе количество инжектируемого восстановителя может представлять собой первое инжектируемое количество плюс заранее установленное Δ. В другом частном варианте осуществления это второе количество инжектируемого восстановителя представляет собой величину, определяемую по модели в данный конкретный момент, когда должна быть выполнена вторая инжекция. Это означает, что второе количество инжектируемого восстановителя определяется из модели, хранящейся в блоке управления, и с учетом условий в данный момент времени (температуры каталитического нейтрализатора, скорости двигателя, нагрузки двигателя, степени рециркуляции отработавших газов, концентрации NOx перед системой нейтрализации отработавших газов и после нее). Первая и вторая инжекции разделены во времени согласно модели инжекций, хранящейся в блоке управления. В процессе без обратной связи эта вторая инжекция восстановителя может проводиться с увеличением/уменьшением количества на величину Δ.
Далее процесс без обратной связи продолжается с увеличенным или уменьшенным инжектируемым количеством (в зависимости от фактического состояния уровня резерва), пока уровень преобразования NOx не сравняется с заранее заданной величиной или пока не будет выполнено заданное число инжекций либо пока не истечет заданный промежуток времени.
Модель инжекции создается на основании измерений характеристик нового каталитического нейтрализатора. При введении в эту модель инжекции процесса без обратной связи, который может запускаться, когда обнаруживаются расхождения ожидаемого преобразования NOx и фактически измеренного преобразования NOx, можно эффективно бороться со старением каталитического нейтрализатора. Вместимость каталитического нейтрализатора и преобразование NOx могут меняться по мере старения нейтрализатора, в результате чего модель инжекции, полностью подходящая для нового каталитического нейтрализатора, может не подходить для старого нейтрализатора. Вместо того чтобы использовать разные модели инжекции в зависимости от возраста катализатора, можно использовать одну единую модель инжекции и процесс без обратной связи. Использование комбинации единой модели инжекции с процессом без обратной связи позволяет достичь хорошего преобразования NOx в течение всего срока службы каталитического нейтрализатора и при малых утечках мочевины.
Данные оценок преобразования NOx при первой и второй инжекциях восстановителя ниже по потоку после устройства нейтрализации отработавших газов для получения первого и второго результатов могут быть использованы в качестве индикатора или оценки возраста каталитического нейтрализатора. Чем больше результат измерения преобразования NOx отличается от оценки преобразования NOx, хранящейся в упомянутой второй справочной таблице, тем старше может быть каталитический нейтрализатор.
Данные оценок преобразования NOx при первой и второй инжекциях восстановителя ниже по потоку после устройства нейтрализации отработавших газов для получения первого и второго результатов могут быть использованы для корректировки в первой справочной таблице параметров номинальных инжекции, определяемых инжектируемым количеством. Это означает, что результат, полученный в процессе без обратной связи, может быть использован для адаптивной настройки номинальных инжекций восстановителя в ходе процесса без обратной связи.
Процесс без обратной связи для определения резервного уровня каталитического нейтрализатора или его возраста может быть использован в комбинации с любой стандартной регулировкой номинальной инжекции восстановителя с обратной связью.
На фиг.4 иллюстрируется степень преобразования NOx как функции хранящегося/резервного количества восстановителя. Преобразование NOx приводится в процентах, в предположении что 100% соответствует полное преобразование NOx , a 0% означает, что преобразования NOx не происходит. Хорошее преобразование NOx обычно получают, когда хранящееся количество NOx составляет примерно 20-80% от максимальной вместимости. Хорошим преобразованием NOx может считаться более 50%.
Количество восстановителя дано, например, в граммах или сентилитрах. Даже небольшого количества запасенного восстановителя достаточно для улучшения преобразования NOx. Причина, почему NOx преобразование ухудшается при количестве запасенного восстановителя, превышающего количество максимума, состоит в том, что избыточный восстановитель может быть преобразован в NOx в системе нейтрализации отработавших газов.
Компьютерная программа может содержать программные средства для осуществления по меньшей мере процесса без обратной связи, когда эта программа выполняется компьютером.
Компьютерный программный продукт может включать программные средства, хранящиеся на машиночитаемом носителе для выполнения по меньшей мере процесса без обратной связи, когда этот программный продукт выполняется компьютером.
Подразумевается, что изобретение не сводится к вариантам осуществления, описанным выше, и многочисленные другие варианты и модификации могут быть предложены в пределах области притязаний приведенной далее патентной формулы.

Claims (19)

1. Способ управления резервным уровнем восстановителя в устройстве нейтрализации отработавших газов, присоединяемом по газовому потоку после двигателя внутреннего сгорания, при осуществлении которого:
а) выполняют первую инжекцию первого количества восстановителя по газовому потоку до устройства нейтрализации отработавших газов,
б) выполняют вторую инжекцию второго количества восстановителя по газовому потоку до устройства нейтрализации отработавших газов, при этом второе количество отличается от первого количества,
отличающийся тем, что:
в) оценивают преобразование NOx после устройства нейтрализации отработавших газов в результате первой и второй инжекций восстановителя для получения первого и второго результатов,
г) управляют дальнейшей инжекцией восстановителя в зависимости от первого и второго результатов упомянутых первой и второй оценок преобразования NOx.
2. Способ по п.1, в котором первое инжектируемое количество меньше второго инжектируемого количества.
3. Способ по п.2, в котором инжектируемое количество в следующей инжекции после упомянутой оценки увеличивают по сравнению с первым инжектируемым количеством или номинальным инжектируемым количеством, если второй результат от второй оценки преобразования NOx выше первого результата от первой оценки преобразования NOx.
4. Способ по п.2, в котором инжектируемое количество в следующей инжекции после упомянутой оценки уменьшают по сравнению с первым инжектируемым количеством или номинальным инжектируемым количеством, если второй результат от второй оценки преобразования NOx по существу равен или ниже первого результата от первой оценки преобразования NOx.
5. Способ по п.1, в котором первая инжекция восстановителя равна номинальной инжекции в соответствии с моделью инжекции.
6. Способ по п.1, в котором при оценке преобразования NOx:
измеряют содержание NOx в отработавших газах первым NOx датчиком, установленным перед устройством нейтрализации отработавших газов,
измеряют содержание NOx в отработавших газах вторым NOx датчиком, установленным после устройства нейтрализации отработавших газов,
сравнивают результаты измерений от первого и второго NOx датчиков.
7. Способ по п.1, в котором дополнительно осуществляют инжекцию восстановителя непосредственно в устройство нейтрализации отработавших газов.
8. Способ по п.1, в котором восстановителем является мочевина.
9. Способ по п.3 или 4, в котором дополнительно продолжают инжектировать упомянутые увеличенные или уменьшенные количества восстановителя, пока не будет достигнуто заранее установленное значение по меньшей мере одного из следующих параметров: уровень преобразования NOx, или количество выполненных инжекций, или истечение заданного промежутка времени.
10. Способ по п.1, в котором дополнительно:
сравнивают найденный уровень преобразования NOx с оцененным уровнем преобразования NOx,
выполняют шаг (а), если имеется различие между найденным уровнем преобразования NOx и оцененным уровнем преобразования NOx.
11. Способ по п.1, в котором первое инжектируемое количество больше второго инжектируемого количества.
12. Способ по п.11, в котором дальнейшую инжекцию после оценки выполняют в меньшем количестве по сравнению с первой инжекцией или номинальной инжекцией, если второй результат второй оценки преобразования NOx превышает первые результаты первой оценки преобразования NOx.
13. Способ по п.11, в котором дальнейшую инжекцию после оценки выполняют с большим количеством по сравнению с первой инжекцией или номинальной инжекцией, если второй результат второй оценки преобразования NOx по существу равен первым результатам первой оценки преобразования NOx или меньше их.
14. Способ по п.12 или 13, в котором дополнительно продолжают инжекцию увеличенного или уменьшенного количества, пока не будет достигнуто заранее установленное значение по меньшей мере одного из следующих параметров: уровень преобразования NOx, или количество выполненных инжекций, или истечение заданного промежутка времени.
15. Способ по п.1, в котором дополнительно оценивают срок службы устройства нейтрализации отработавших газов в зависимости от первого и второго результатов первой и второй оценок преобразования NOx.
16. Способ по п.5, в котором дополнительно настраивают номинальное инжектируемое количество восстановителя при замкнутой обратной связи в зависимости от первого и второго результатов первой и второй оценок преобразования NOx.
17. Способ по п.1, в котором дополнительно комбинируют шаги (а)-(г) с управлением в системе с обратной связью инжекциями номинальных количеств восстановителя.
18. Компьютерная программа, содержащая программные средства для выполнения всех шагов любого из пп.1-17 при выполнении этой программы компьютером.
19. Компьютерный программный продукт, содержащий программные средства на машиночитаемом носителе для выполнения всех шагов любого из пп.1-17 при выполнении этого программного продукта на компьютере.
RU2012130157/06A 2009-12-18 2009-12-18 Способ управления резервным уровнем восстановителя в устройстве нейтрализации отработавших газов RU2532463C2 (ru)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/SE2009/000530 WO2011075015A1 (en) 2009-12-18 2009-12-18 Method for controlling the reductant buffer level in an exhaust gas aftertreatment device

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2012130157A RU2012130157A (ru) 2014-01-27
RU2532463C2 true RU2532463C2 (ru) 2014-11-10

Family

ID=44167538

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2012130157/06A RU2532463C2 (ru) 2009-12-18 2009-12-18 Способ управления резервным уровнем восстановителя в устройстве нейтрализации отработавших газов

Country Status (7)

Country Link
US (2) US9243535B2 (ru)
EP (1) EP2513439B1 (ru)
JP (1) JP5759476B2 (ru)
CN (1) CN102713180B (ru)
BR (1) BR112012014614B1 (ru)
RU (1) RU2532463C2 (ru)
WO (1) WO2011075015A1 (ru)

Families Citing this family (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102012201749B4 (de) * 2012-02-07 2024-02-15 Robert Bosch Gmbh Verfahren zur Überwachung eines SCR-Katalysators
US20140123629A1 (en) * 2012-11-02 2014-05-08 International Engine Intellectual Property Company, Llc Ammonia slip detection
US8935915B2 (en) * 2012-11-05 2015-01-20 International Engine Intellectual Property Company, Llc. Ammonia storage on an SCR catalyst
DE102012025002A1 (de) 2012-12-20 2014-06-26 Volkswagen Aktiengesellschaft Verfahren zur Diagnose eines Abgaskatalysators, Diagnoseeinrichtung sowie Kraftfahrzeug mit einer solchen
US9903247B2 (en) * 2015-12-31 2018-02-27 Cummins Emission Solutions Inc. Reductant apportionment for multi-dosing architectures
DE102018203757A1 (de) * 2017-04-25 2018-10-25 Robert Bosch Gmbh Verfahren zum Betreiben eines SCR-Systems mit zumindest zwei Dosierventilen
GB201818633D0 (en) * 2018-11-15 2019-01-02 Agco Int Gmbh Nox slip detection
US11035273B2 (en) * 2019-01-31 2021-06-15 Hyundai Motor Company After treatment system and after treatment method for lean-burn engine
DE102019207757B4 (de) * 2019-05-27 2021-10-14 Vitesco Technologies GmbH Verfahren zum Betreiben einer Abgasnachbehandlungsanlage einer Brennkraftmaschine und Abgasnachbehandlungsanlage
CN112360600A (zh) * 2020-10-30 2021-02-12 凯龙高科技股份有限公司 基于进气流量的内燃机测试台架用scr喷射控制系统

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2007020023A1 (de) * 2005-08-12 2007-02-22 Emitec Gesellschaft Für Emissionstechnologie Mbh Verfahren und vorrichtung zur selektiven katalytischen reduktion von stickoxiden im abgas einer verbrennungskraftmaschine
WO2008043928A1 (fr) * 2006-10-13 2008-04-17 Peugeot Citroën Automobiles SA Procede de controle en boucle fermee de quantite d'uree pour systeme de traitement d'oxydes d'azote
DE102007044610A1 (de) * 2007-09-19 2009-04-02 Continental Automotive Gmbh Verfahren zur Detektion der minimalen Öffnungszeit einer Reduktionsmittelzuführeinrichtung in einem Abgasnachbehandlungssytem mit einem SCR-Katalysator

Family Cites Families (24)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10100420A1 (de) 2001-01-08 2002-07-11 Bosch Gmbh Robert Verfahren und Vorrichtung zur Steuerung eines Abgasnachbehandlungssystems
US7093427B2 (en) * 2002-11-21 2006-08-22 Ford Global Technologies, Llc Exhaust gas aftertreatment systems
CN100355488C (zh) * 2003-05-07 2007-12-19 韩国高化环保技术有限公司 通过多次喷射还原氮氧化物的催化方法及其用法
EP1753942B1 (en) 2004-06-08 2015-01-14 Cummins Inc. Method for modifying trigger level for adsorber regeneration
US20050282285A1 (en) * 2004-06-21 2005-12-22 Eaton Corporation Strategy for controlling NOx emissions and ammonia slip in an SCR system using a nonselective NOx/NH3
JP4267534B2 (ja) * 2004-07-23 2009-05-27 日野自動車株式会社 排気浄化装置の異常検知方法
DE102004046640B4 (de) * 2004-09-25 2013-07-11 Robert Bosch Gmbh Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine und Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens
DE102005012568A1 (de) * 2005-03-18 2006-09-21 Daimlerchrysler Ag Vorrichtung zur Entfernung von Stickoxiden aus Brennkraftmaschinenabgas und Verfahren zur Dosierung eines Zuschlagstoffs für Brennkraftmaschinenabgas
RU2007147908A (ru) * 2005-06-03 2009-09-10 Эмитек Гезельшафт фюр Эмиссионстехнологи мбХ (DE) Способ и устройство для обработки отработавших газов, образующихся при работе двигателей внутреннего сгорания
WO2007037730A1 (en) * 2005-09-29 2007-04-05 Volvo Lastvagnar Ab A diagnostic method for an exhaust aftertreatment system
JP2008037770A (ja) 2006-08-02 2008-02-21 Nippon Barrier Free:Kk 抗加齢剤
JP2008151039A (ja) * 2006-12-18 2008-07-03 Mitsubishi Motors Corp 排気浄化装置
JP2008157136A (ja) * 2006-12-25 2008-07-10 Mitsubishi Fuso Truck & Bus Corp 内燃機関の排気浄化装置
US7707824B2 (en) 2007-04-10 2010-05-04 Gm Global Technology Operations, Inc. Excess NH3 storage control for SCR catalysts
US7886527B2 (en) * 2007-04-10 2011-02-15 Gm Global Technology Operations, Inc. Reductant injection control strategy
US8171724B2 (en) * 2007-05-02 2012-05-08 Ford Global Technologies, Llc Vehicle-based strategy for removing urea deposits from an SCR catalyst
KR100957138B1 (ko) * 2007-07-09 2010-05-11 현대자동차주식회사 질소산화물 센서 고장 판단 방법 및 이를 수행하는 선택적환원 촉매 시스템
JP4986839B2 (ja) * 2007-12-27 2012-07-25 日野自動車株式会社 排気処理装置
DE102008041603A1 (de) * 2008-08-27 2010-03-04 Robert Bosch Gmbh Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine mit SCR-Katalysator
EP2376750B1 (en) * 2008-12-12 2018-10-03 Volvo Lastvagnar AB Scr closed loop control system
US9255510B2 (en) * 2009-03-09 2016-02-09 GM Global Technology Operations LLC Ammonia (NH3) storage control system and method based on a nitrogen oxide(NOx) sensor
DE112011100185B4 (de) * 2010-01-01 2019-05-02 Cummins Intellectual Properties, Inc. Motoren- und Abgasnachbehandlungssteuerung
US8495862B2 (en) * 2010-10-06 2013-07-30 GM Global Technology Operations LLC System and method for detecting low quality reductant and catalyst degradation in selective catalytic reduction systems
DE102011008380B3 (de) * 2011-01-12 2012-01-26 Continental Automotive Gmbh Abgaskatalysatorsystem und Verfahren zum Betreiben eines Abgaskatalysators

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2007020023A1 (de) * 2005-08-12 2007-02-22 Emitec Gesellschaft Für Emissionstechnologie Mbh Verfahren und vorrichtung zur selektiven katalytischen reduktion von stickoxiden im abgas einer verbrennungskraftmaschine
WO2008043928A1 (fr) * 2006-10-13 2008-04-17 Peugeot Citroën Automobiles SA Procede de controle en boucle fermee de quantite d'uree pour systeme de traitement d'oxydes d'azote
DE102007044610A1 (de) * 2007-09-19 2009-04-02 Continental Automotive Gmbh Verfahren zur Detektion der minimalen Öffnungszeit einer Reduktionsmittelzuführeinrichtung in einem Abgasnachbehandlungssytem mit einem SCR-Katalysator

Also Published As

Publication number Publication date
EP2513439A1 (en) 2012-10-24
JP5759476B2 (ja) 2015-08-05
US20160003121A1 (en) 2016-01-07
US20130186067A1 (en) 2013-07-25
CN102713180B (zh) 2015-09-16
CN102713180A (zh) 2012-10-03
RU2012130157A (ru) 2014-01-27
BR112012014614A2 (pt) 2016-04-12
US9243535B2 (en) 2016-01-26
JP2013514490A (ja) 2013-04-25
EP2513439A4 (en) 2016-06-15
BR112012014614B1 (pt) 2020-12-08
EP2513439B1 (en) 2018-05-02
WO2011075015A1 (en) 2011-06-23
BR112012014614A8 (pt) 2016-05-17

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2532463C2 (ru) Способ управления резервным уровнем восстановителя в устройстве нейтрализации отработавших газов
RU2623003C2 (ru) Способ обнаружения отравления серой в системе очистки выхлопа
EP2831387B1 (en) Method for diagnosing a selective catalytic reduction catalyst
US9133750B2 (en) Method and system for verifying the operation of an SCR catalyst
US7603846B2 (en) Method for operating an internal combustion engine and a device for carrying out the method
US7886527B2 (en) Reductant injection control strategy
US8726641B2 (en) Method for controlling injection of diesel exhaust fluid into an exhaust pipe of an internal combustion engine
US8596042B2 (en) System and method for selective catalytic reduction control
JP4875744B2 (ja) 排気浄化システムの触媒劣化判定装置
JP6200088B2 (ja) 内燃機関の排気ガス浄化システムを動作する方法
CN110821621B (zh) 用于监测scr催化器的方法
US20160169073A1 (en) System and method for diagnosing the selective catalytic reduction system of a motor vehicle
US8839612B2 (en) Method for operating an exhaust system of an internal combustion engine
US7428809B2 (en) Method for operating an internal combustion engine and a device for carrying out the method
CN110344918B (zh) 废气后处理设备的功能检查方法
US9644513B2 (en) Method of regenerating lean NOx trap of exhaust purification system provided with lean NOx trap and selective catalytic reduction catalyst and exhaust purification system
CN103282612B (zh) 废气催化器系统和废气催化器工作的方法
CN110821622A (zh) 用于监测scr催化器的方法
CN110872975A (zh) 用于控制和/或调节布置在机动车中的内燃机的scr催化器的方法
US20140127098A1 (en) Ammonia Slip Reduction
EP3180499A1 (en) Engine exhaust system and control system for an engine exhaust system
JP2015135117A (ja) 排気ガス後処理デバイス内の還元剤貯蔵・レベルをコントロールするための方法
JP2014088826A (ja) 内燃機関の排気浄化システム