RU2549389C2 - Способ наблюдения и регулирования системы доочистки выхлопных газов - Google Patents

Способ наблюдения и регулирования системы доочистки выхлопных газов Download PDF

Info

Publication number
RU2549389C2
RU2549389C2 RU2013139344/06A RU2013139344A RU2549389C2 RU 2549389 C2 RU2549389 C2 RU 2549389C2 RU 2013139344/06 A RU2013139344/06 A RU 2013139344/06A RU 2013139344 A RU2013139344 A RU 2013139344A RU 2549389 C2 RU2549389 C2 RU 2549389C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
reducing agent
exhaust
exhaust gas
dosing
amplitude
Prior art date
Application number
RU2013139344/06A
Other languages
English (en)
Other versions
RU2013139344A (ru
Inventor
Микаэль ЭДСТАМ
Original Assignee
Сканиа Св 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 Сканиа Св Аб filed Critical Сканиа Св Аб
Publication of RU2013139344A publication Critical patent/RU2013139344A/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2549389C2 publication Critical patent/RU2549389C2/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
    • F01N11/00—Monitoring or diagnostic devices for exhaust-gas treatment apparatus, e.g. for catalytic activity
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N3/00—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/08—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
    • F01N3/10—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust
    • F01N3/18—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust characterised by methods of operation; Control
    • F01N3/20—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust characterised by methods of operation; Control specially adapted for catalytic conversion ; Methods of operation or control of catalytic converters
    • F01N3/2066—Selective catalytic reduction [SCR]
    • F01N3/208—Control of selective catalytic reduction [SCR], e.g. dosing of reducing agent
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N9/00—Electrical control of exhaust gas treating apparatus
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N2550/00—Monitoring or diagnosing the deterioration of exhaust systems
    • F01N2550/05—Systems for adding substances into exhaust
    • 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
    • F01N2610/00—Adding substances to exhaust gases
    • F01N2610/02—Adding substances to exhaust gases the substance being ammonia or urea
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N2900/00—Details of electrical control or of the monitoring of the exhaust gas treating apparatus
    • F01N2900/06—Parameters used for exhaust control or diagnosing
    • F01N2900/14—Parameters used for exhaust control or diagnosing said parameters being related to the exhaust gas
    • F01N2900/1402—Exhaust gas composition
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12—Improving ICE efficiencies
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/40—Engine management systems

Landscapes

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

Abstract

Изобретение относится к способу регулирования системы доочистки выхлопных газов для двигателя внутреннего сгорания. Способ наблюдения и регулирования функционирования системы доочистки выхлопных газов для двигателя внутреннего сгорания на основе сигнала измерения от датчика на величину параметра, относящегося к оксидам азота (NOx) в выхлопных газах, вытекающих из устройства доочистки выхлопных газов, который составляет часть системы доочистки выхлопных газов, с обнаружением значений амплитуды выдаваемого датчиком сигнала измерения за некоторый период измерения и добавлением восстановителя к выхлопным газам, протекающим в устройство доочистки выхлопных газов. Способ дополнительно содержит: изменение добавляемого количества восстановителя в соответствии с заданным режимом за период измерения; обнаружение вариаций амплитуды NOx в выхлопных газах после устройства доочистки выхлопных газов; выявление и сохранение значений добавляемого количества восстановителя, когда вариации амплитуды NOx, обнаруженные в выхлопных газах после устройства доочистки выхлопных газов, удовлетворяют заданным критериям оптимального регулирования добавляемого количества. Изобретение также относится к системе доочистки выхлопных газов. Техническим результатом изобретения является улучшенная форма регулирования дозирования восстановителя для оптимизации функционирования каталитического нейтрализатора. 2 н. и 23 з.п. ф-лы, 5 ил.

Description

Область изобретения
Настоящее изобретение относится к способу и системе в соответствии с ограничительными частями независимых пунктов формулы изобретения.
Предпосылки изобретения
В двигателе внутреннего сгорания сгорает смесь воздуха и топлива, чтобы создавать вращающий момент. В процессе сгорания образуются выхлопные газы, которые выпускают из двигателя в атмосферу. Выхлопные газы содержат оксиды азота (NOx), диоксид углерода (CO2), монооксид углерода (CO) и частицы. NOx - объединенный термин для обозначения выхлопных газов, которые состоят в основном из оксида азота (NO) и диоксида азота (NO2). Система доочистки выхлопных газов обрабатывает выхлопы, чтобы уменьшить их прежде, чем они будут выпущены в атмосферу. В примере системы доочистки выхлопных газов система дозирования вводит восстановитель (например, мочевину) в выхлопные газы перед каталитическим нейтрализатором с избирательным каталитическим восстановлением (каталитический нейтрализатор SCR). Смесь выхлопных газов и восстановителя реагирует в каталитическом нейтрализаторе SCR и таким образом уменьшаются количества NOx, выпускаемые в атмосферу.
Примером восстановителя является жидкая мочевина, коммерчески доступная в форме AdBlue®. Эта жидкость представляет собой нетоксичный раствор мочевины в воде, который используется для химического восстановления выхлопов оксидов азота (NOx), в частности для грузовых автомобилей с дизельным двигателем.
Восстановитель реагирует с NOx в каталитическом нейтрализаторе SCR, осуществляя восстановление NOx. Более конкретно, восстановитель разлагается и образует аммиак (NH3), который затем реагирует с NOx с получением воды и газообразного азота (N2).
Чтобы добиться описанного восстановления NOx, NH3 должен накапливаться в каталитическом нейтрализаторе SCR. Для эффективной работы каталитического нейтрализатора SCR это накопление должно быть на соответствующем уровне. Более подробно, восстановление NOx, эффективность преобразования, зависит от уровня накопления. Поддержание высокой эффективности преобразования в разных рабочих состояниях зависит от поддержания запаса NH3. Однако уровень NH3 должен последовательно снижаться по мере повышения температуры каталитического нейтрализатора SCR, чтобы исключить выброс NH3 (то есть избытка NH3, выпускаемого из каталитического нейтрализатора SCR), который мог бы уменьшить эффективность преобразования каталитического нейтрализатора.
В общем, для соблюдения более строгих экологических требований производители транспортных средств все более широко используют системы каталитического нейтрализатора SCR для удаления оксидов азота (NOx) из выхлопных газов дизелей. Это выполняют путем впрыскивания аммиачного раствора в каталитический нейтрализатор SCR, чтобы способствовать преобразованию частиц NOx в газообразный азот и воду. Стратегия очистки выхлопных газов должна обеспечивать преобразование достаточного количества NOx, одновременно стараясь не вводить слишком много аммиака как с целью защиты окружающей среды, так и по причинам экономии эксплуатационных расходов.
В заявке на американский патент US-2008/0250778 и в шведском патенте SE-530435 описаны известные в данной области техники устройства.
US-2008/0250778 относится к способу регулирования количества NH3, накапливаемого в каталитическом нейтрализаторе для системы доочистки выхлопных газов, в котором используется определение количества NH3, поступающего в каталитический нейтрализатор, на основе частоты дозирования агента дозирования, который вводят в поток выхлопных газов перед каталитическим нейтрализатором, и определение количества NH3, покидающего каталитический нейтрализатор. Совокупный вес NH3 в каталитическом нейтрализаторе рассчитывают на основе соответствующих количеств, поступающих в и покидающих каталитический нейтрализатор, и затем рассчитывают частоту дозирования на основе совокупного веса.
SE-530435 относится к способу наблюдения за функционированием системы доочистки выхлопных газов для моторного транспортного средства. Эта известная система выполняет частотный анализ параметра, относящегося к выхлопным газам, вытекающим из, например, каталитического нейтрализатора. Информация о функционировании системы может быть получена на основе результата частотного анализа.
Таким образом, минимизация выбросов NOx требует осторожного регулирования дозирования восстановителя, например мочевины, в каталитический нейтрализатор. Цель состоит в том, чтобы достигнуть оптимальных накопленных количеств аммиака при разных температурах. Однако накопившееся количество не может быть измерено непосредственно, что сочетается очень разным функционированием каталитического нейтрализатора при разных температурах, что делает регулирование очень трудным.
Задача настоящего изобретения состоит в том, чтобы предложить улучшенную форму регулирования дозирования восстановителя для оптимизации функционирования каталитического нейтрализатора.
Сущность изобретения
Упомянутая выше задача решается с помощью изобретения, охарактеризованного независимыми пунктами формулы изобретения.
Предпочтительные варианты осуществления охарактеризованы зависимыми пунктами формулы изобретения.
В упрощенных терминах она решается путем анализа наложенных вариаций NOx в выхлопных газах после устройства доочистки выхлопных газов, например каталитического нейтрализатора SCR, для определения количества аммиака, накопившегося в нем.
Состояние каталитического нейтрализатора может быть измерено опосредованно путем анализа вариаций амплитуды содержания NOx. Амплитуда содержания NO после каталитического нейтрализатора зависит от количества аммиака, накопившегося в нем. Количество, накопившееся при разных температурах перед каталитическим нейтрализатором, может быть определено на основе амплитуд уровней NOx (по частоте) после каталитического нейтрализатора.
Способ и система в соответствии с настоящим изобретением предоставляют несколько потенциальных преимуществ, помимо прочего, быструю и надежную диагностику сниженного преобразования в каталитическом нейтрализаторе, которое можно, например, отнести к разбавленному восстановителю или старению катализатора.
Также возможно в соответствии с вариантом осуществления модифицировать управление, добавляя восстановитель в некоторых рабочих точках для достижения оптимального его накопления.
Решение в соответствии с изобретением также может быть обобщено до активного выявления характеристик каталитического нейтрализатора в широком диапазоне рабочих точек. Это означает реализацию в транспортном средстве функции по системному выявлению динамики каталитического нейтрализатора. Такую функцию трудно реализовать при работе, поскольку она воздействует на уровни выбросов, но можно было бы использовать при переоборудовании или как лабораторную поддержку для быстрой приблизительной калибровки.
Применение способа и системы доочистки выхлопных газов в соответствии с настоящим изобретением приводит к более эффективному управлению добавляемым количеством восстановителя, особенно при высоких температурах.
Способ может также использоваться для быстрой калибровки количества восстановителя, который требуется добавлять в каждом данном состоянии.
Краткое описание чертежей
На фиг. 1 схематично показана блок-схема, иллюстрирующая вариант реализации системы доочистки выхлопных газов в соответствии с настоящим изобретением.
На фиг. 2 показана блок-схема последовательности операций в соответствии с настоящим изобретением.
На фиг. 3 представлены графики, иллюстрирующие настоящее изобретение.
На фиг. 4 представлены графики, иллюстрирующие настоящее изобретение.
На фиг. 5 представлены различные графики, иллюстрирующие настоящее изобретение.
Подробное описание предпочтительных вариантов осуществления изобретения
Изобретение подробно описано ниже со ссылкой на приложенные чертежи.
На фиг. 1 схематично представлен двигатель 2 внутреннего сгорания с приданной ему системой 4 доочистки выхлопных газов. Двигатель может предпочтительно находиться в моторном транспортном средстве, но изобретение применимо во многих других контекстах, где используются двигатели внутреннего сгорания, например в промышленности и на судах. Выхлопные газы, покидающие двигатель 2, выводятся через выхлопную магистраль 6 и выпускаются в окружающую среду через выхлопное отверстие 8. В выхлопной магистрали 6 предусмотрено устройство 10 доочистки выхлопных газов, предпочтительно каталитический нейтрализатор, и выхлопные газы из двигателя 2 проходят через каталитический нейтрализатор 10 прежде, чем они будут выпущены в окружающую среду через выхлопное отверстие 8.
В соответствии с предпочтительным вариантом осуществления каталитический нейтрализатор 10 представляет собой каталитический нейтрализатор SCR. В этом случае восстановитель вводят посредством устройства 12 впрыска в выхлопные газы в выхлопной магистрали 6 перед каталитическим нейтрализатором 10. Устройство 12 впрыска содержит одно или более расположенных в выхлопной магистрали 6 средств 14 впрыска в виде впрыскивающих сопел (форсунок) и т.п., а также соединенный с ними контейнер 16 для хранения восстановителя. Устройство впрыска также содержит средство 20 управления, соединенное со средством 18 регулирования. Средство 20 управления управляет средством 18 регулирования и определяет, сколько восстановителя должно быть введено в выхлопные газы на основе преобладающих условий работы двигателя 2 и каталитического нейтрализатора 10 и в ответ на сигнал управления от средства 42 обработки.
Восстановитель может представлять собой мочевину (CO(NH2)2), аммиак (NH3) или углеводород (топливо).
Система доочистки выхлопных газов часто содержит также дизельный окислительный каталитический нейтрализатор (DOC) 11, который расположен перед каталитическим нейтрализатором 10 и в котором происходят реакции, которые понижают уровни выброса выхлопных газов. До или после каталитического нейтрализатора SCR также может быть предусмотрен дизельный фильтр частиц (DPF) (не представлен на схеме), чтобы дополнительно понизить уровни выброса.
В выхлопной магистрали 6 после каталитического нейтрализатора 10 предусмотрен датчик 22. В этом примере - это датчик NOx, выполненный с возможностью генерирования сигнала измерения, который представляет содержание NOx в выхлопных газах, вытекающих из каталитического нейтрализатора, то есть содержание NOx в них на выходе из каталитического нейтрализатора. Перед каталитическим нейтрализатором 10 часто предусмотрен второй датчик NOx (не представлен на схеме). Сигнал измерения может представлять собой непрерывный сигнал, представляющий непрерывные изменения измеряемого параметра, т.е. дающий непрерывный поток измеренных значений величины параметра, но обычно регистрируется как дискретный по времени сигнал в виде последовательности следующих друг за другом дискретных измеренных значений величины параметра.
Система доочистки выхлопных газов дополнительно содержит устройство 40 наблюдения, содержащее средство 42 обработки и запоминающее устройство 44. Средство обработки выполнено с возможностью принимать сигнал измерения от датчика 22 на измеряемую величину содержания NOx в выхлопных газах после каталитического нейтрализатора 10. Средство обработки дополнительно выполнено с возможностью приема одного или более температурных сигналов TA, TB и Tc для температур выхлопных газов, измеренных вдоль выхлопного канала некоторым числом датчиков температуры. Например, датчик, который выдает значение TA, может быть установлен перед DOC, датчик на TB может быть установлен перед каталитическим нейтрализатором SCR, но после DOC, а датчик на Tc может быть установлен после каталитического нейтрализатора SCR. Кроме того, часто перед каталитическим нейтрализатором SCR предусмотрен датчик расхода для отслеживания массового расхода выхлопных газов и выдачи измеренного значения FL в устройство 40 наблюдения. Значения массового расхода и температуры охвачены объединенным термином “значения параметра” и пригодны для их передачи в устройство 40 наблюдения. Значениями параметра могут, конечно, служить другие измеренные значения.
Таким образом, система 4 доочистки выхлопных газов для моторного транспортного средства содержит в соответствии с настоящим изобретением устройство 10 доочистки выхлопных газов, например, в виде каталитического нейтрализатора или фильтра и, более предпочтительно, каталитического нейтрализатора с избирательным каталитическим восстановлением (каталитического нейтрализатора SCR), и датчик, выполненный с возможностью определения сигнала измерения величины параметра, относящегося к NOx в выхлопных газах, вытекающих из упомянутого устройства доочистки выхлопных газов, с обнаружением значений амплитуды выдаваемого датчиком сигнала измерения.
Система дополнительно содержит устройство 12 впрыска, выполненное с возможностью добавления восстановителя к выхлопным газам, протекающим в устройство доочистки выхлопных газов, и устройство 40 наблюдения, содержащее средство 42 обработки и запоминающее устройство 44, причем это средство обработки выполнено с возможностью приема сигнала измерения от датчика 22 и генерирования сигнала управления для устройства впрыска.
Устройство 40 наблюдения выполнено с возможностью выдачи сигнала управления в устройство впрыска так, чтобы добавляемое количество восстановителя изменялось в соответствии с заданным режимом в течение периода измерения, который может содержать заданное число периодов дозирования, которое является достаточно большим, чтобы измерение обеспечивало устойчивый результат, но не настолько большим, чтобы внешние факторы, такие как массовый расход и температура, могли бы измениться настолько, чтобы повлиять на измерение. Типичное число периодов дозирования может составлять в пределах диапазона 4-25.
Средство обработки выполнено с возможностью обнаружения вариаций амплитуды NOx в выхлопных газах после устройства доочистки выхлопных газов и выявления и сохранения в запоминающем устройстве 44 значений добавляемых количеств восстановителя, когда амплитуда NOx в выхлопных газах после устройства доочистки выхлопных газов соответствует заданным критериям оптимального регулирования добавляемого количества восстановителя. В соответствии с вариантом осуществления критерий оптимального регулирования состоит в том, что минимизируется амплитуда NOx.
На фиг. 3 и 4 представлены графики, показывающие как измеренные уровни NOx после каталитического нейтрализатора (верхние графики), так и дозирование восстановителя (нижние графики).
Восстановитель добавляют с помощью устройства 12 впрыска, выполняя впрыск с частотой дозирования F, с длительностью L периода дозирования (L=1/F), определенной как время между началом двух последовательных впрысков, причем впрыск происходит в течение устанавливаемого времени t дозирования упомянутой длительности периода дозирования, так что 0<t<L. Таким образом, количество восстановителя, впрыскиваемого в выхлопные газы, можно изменять путем изменения частоты дозирования и/или времени дозирования для впрыска восстановителя.
На фиг. 3 представлена ситуация, при которой применяют постоянное время t дозирования при постоянной частоте F дозирования, т.е. постоянной длительности L периода дозирования. Когда вводят восстановитель, уровень NOx падает перед последующим увеличением, когда восстановитель в каталитическом нейтрализаторе по существу расходовался, что можно видеть на графике как увеличение в конце длительности L периода дозирования. На графике также показан пороговый уровень TH1, с которым можно сравнивать текущую амплитуду NOx. Конечно, можно использовать более чем один пороговый уровень. Ситуация, проиллюстрированная на фиг. 3, относительно устойчива с точки зрения температур и потоков, поэтому уровень NOx является относительно постоянным.
На фиг. 4 показана ситуация, при которой добавляемое количество восстановителя изменяют, в этом случае постепенно увеличивая время t дозирования, но частота дозирования является постоянной. Результат состоит в том, что увеличение амплитуды NOx в конце периода дозирования становится меньшим, и в то же время NOx уменьшается. На этой схеме показаны два пороговых уровня TH2 и TH3, с которыми можно сравнивать текущую амплитуду NOx. Конечно, можно использовать больше или меньше уровней. В проиллюстрированной ситуации величина снижения, соответствующая четвертому дозировочному впрыску, показывает наиболее выгодный результат в виде самой малой амплитуды NOx.
На фиг. 5 представлен ряд графиков, иллюстрирующих настоящее изобретение. На верхнем графике показаны измеренные значения от датчика NOx в течение промежутка в примерно 6 секунд в двух разных случаях: один, когда мочевину добавляли с частотой 1 секунда между впрысками (помечено 1 Гц), а другой, когда мочевину добавляли с частотой четыре впрыска в секунду (помечено 4 Гц).
На следующем графике ниже показан уровень накопления в каталитическом нейтрализаторе в этих двух случаях.
На двух нижних графиках показаны дозы восстановителя, доставляемого в обоих случаях.
В обоих случаях частота дозирования является постоянной, в то время как время дозирования уменьшается, как представлено, например, на предпоследнем графике, на котором сравниваются соответствующие времена дозирования при 1 Гц в моменты времени 112 и 117.
Амплитудные вариации ясно видны на верхнем графике.
Устройство 40 наблюдения сохраняет в запоминающем устройстве 44 заданные значения параметра, относящегося к потоку выхлопных газов, для каждого соответствующего добавляемого количества восстановителя. Также выявляются и сохраняются значения параметра и соответствующие значения добавляемых количеств восстановителя, когда амплитуда NOx в выхлопных газах после каталитического нейтрализатора удовлетворяет заданным критериям оптимального регулирования добавляемого количества восстановителя.
Заданные критерии содержат, например, сравнение значений амплитуды с одним или более устанавливаемыми пороговыми значениями для амплитуды.
В соответствии с вариантом осуществления регулирование таково, что, если значения амплитуды превышают заданное пороговое значение, подачу восстановителя в систему доочистки выхлопных газов изменяют, например, увеличивая частоту дозирования и уменьшая время дозирования. В более общем случае, добавляемое количество восстановителя регулируют средством 42 обработки так, чтобы достигалось оптимальное регулирование.
Настоящее изобретение относится также к способу наблюдения и регулирования функционирования системы доочистки выхлопных газов для двигателя внутреннего сгорания моторного транспортного средства. На фиг. 2 показаны самые важные этапы способа.
Сигнал измерения, выдаваемый датчиком, несет величину параметра, относящегося к NOx в выхлопных газах, вытекающих из устройства доочистки выхлопных газов, например, в виде каталитического нейтрализатора (например, каталитического нейтрализатора SCR) или фильтра, который является частью системы доочистки выхлопных газов, с обнаружением значений амплитуды выдаваемого датчиком сигнала измерения за некоторый период измерения, и с добавлением восстановителя к выхлопным газам, которые поступают в устройство доочистки выхлопных газов.
Способ дополнительно содержит
- изменение добавляемого количества восстановителя в соответствии с заданным режимом за период измерения,
- обнаружение вариаций амплитуды NOx в выхлопных газах после устройства доочистки выхлопных газов и
- выявление и сохранение значений добавляемого количества восстановителя, когда вариации амплитуды NOx в выхлопных газах после устройства доочистки выхлопных газов удовлетворяют заданным критериям оптимального регулирования добавляемого количества.
В соответствии с предпочтительным вариантом осуществления критерий оптимального регулирования состоит в том, чтобы была минимизирована амплитуда NOx.
Способ предпочтительно также содержит
- сохранение заданных значений параметра, относящегося к потоку выхлопных газов, для каждого соответствующего добавляемого количества восстановителя,
- выявление и сохранение значений параметра и соответствующих значений добавляемых количеств восстановителя, когда амплитуда NOx в выхлопных газах после каталитического нейтрализатора удовлетворяет упомянутым заданным критериям оптимального регулирования добавляемого количества.
Добавляемое количество восстановителя затем регулируют так, чтобы достичь оптимального регулирования. Это выполняют с помощью процессорного средства 44, генерирующего сигнал управления, который передается в средство 20 управления в устройстве 12 впрыска.
Чтобы выявить, удовлетворяются ли заданные критерии, обнаруженные значения амплитуды, например, сравнивают с одним или более устанавливаемыми пороговыми значениями.
Результат сравнения может, например, показать, что значения амплитуды, превышающие некое данное пороговое значение, могут быть обусловлены снижением способности каталитического нейтрализатора преобразовывать мочевину. Примером действия по устранению этого могло бы тогда быть изменение частоты дозирования и времени дозирования так, чтобы мочевина вспрыскивалась с меньшими дозами, но более часто. Это может привести к лучшему преобразованию в случае высоких температур, при которых катализ происходит быстро.
Количество восстановителя можно, в общем, изменять, изменяя частоту дозирования и/или время дозирования для его впрыскивания. Это может быть выполнено путем увеличения частоты дозирования и/или времени дозирования.
Также возможно изменять добавляемое количество восстановителя, изменяя давление дозирования, т.е. давление, прикладываемое к восстановителю во время впрыска. Это, конечно, может быть выполнено в комбинации с изменением частоты дозирования и/или временем дозирования.
В соответствии с дополнительным вариантом осуществления изобретения средство обработки выполнено с возможностью выявления модели динамики устройства доочистки выхлопных газов на основе выявленных оптимальных значений параметра, т.е. соответствующих значений температуры и массового расхода для каждой конкретной дозировки восстановителя.
Настоящее изобретение не ограничено предпочтительными вариантами осуществления, описанными выше. Могут использоваться различные альтернативы, модификации и эквиваленты. Представленные выше варианты осуществления не должны поэтому рассматриваться как ограничивающие объем охраны изобретения, который определяется приложенной формулой изобретения.

Claims (25)

1. Способ наблюдения и регулирования функционирования системы доочистки выхлопных газов для двигателя внутреннего сгорания на основе сигнала измерения от датчика на величину параметра, относящегося к оксидам азота (NOx) в выхлопных газах, вытекающих из устройства доочистки выхлопных газов, например, в виде каталитического нейтрализатора или фильтра, который составляет часть системы доочистки выхлопных газов, с обнаружением значений амплитуды выдаваемого датчиком сигнала измерения за некоторый период измерения и добавлением восстановителя к выхлопным газам, протекающим в устройство доочистки выхлопных газов,
отличающийся тем, что способ дополнительно содержит
- изменение добавляемого количества восстановителя в соответствии с заданным режимом за период измерения,
- обнаружение вариаций амплитуды NOx в выхлопных газах после устройства доочистки выхлопных газов, и
- выявление и сохранение значений добавляемого количества восстановителя, когда вариации амплитуды NOx, обнаруженные в выхлопных газах после устройства доочистки выхлопных газов, удовлетворяют заданным критериям оптимального регулирования добавляемого количества.
2. Способ по п.1, при котором критерий оптимального регулирования состоит в том, чтобы была минимизирована амплитуда NOx.
3. Способ по п.1 или 2, содержащий
- сохранение заданных значений параметра, относящегося к потоку выхлопных газов, для каждого соответствующего добавляемого количества восстановителя,
- выявление и сохранение значений параметра и соответствующих значений добавляемого количества восстановителя, когда амплитуда NOx в выхлопных газах после каталитического нейтрализатора удовлетворяет упомянутым заданным критериям оптимального регулирования добавляемого количества.
4. Способ по п.1 или 2, при котором добавляемое количество восстановителя регулируют так, чтобы достигалось оптимальное регулирование.
5. Способ по п.1 или 2, при котором упомянутые заданные критерии содержат упомянутые значения амплитуды, сравниваемые с устанавливаемым пороговым значением.
6. Способ по п.3, при котором упомянутые значения параметра представляют собой массовый расход выхлопных газов, поступающих в устройство доочистки выхлопных газов, и одну или более температур потока выхлопных газов.
7. Способ по п.1 или 2, при котором упомянутое устройство доочистки выхлопных газов представляет собой каталитический нейтрализатор с избирательным каталитическим восстановлением (каталитический нейтрализатор SCR).
8. Способ по п.3, при котором на основе упомянутых значений параметра выявляют динамику устройства доочистки выхлопных газов.
9. Способ по п.6, при котором на основе упомянутых значений параметра выявляют динамику устройства доочистки выхлопных газов.
10. Способ по п.1, при котором восстановитель добавляют путем впрыска с частотой F дозирования, с длительностью L периода дозирования (L=1/F), определенной как время между началом двух последовательных впрысков, причем впрыск происходит в течение устанавливаемого времени t дозирования упомянутой длительности периода дозирования, так что 0<t<L.
11. Способ по п.10, при котором количество восстановителя изменяют путем изменения частоты дозирования и/или времени дозирования для его впрыска.
12. Способ по п.10, при котором добавляемое количество восстановителя изменяют путем увеличения или уменьшения частоты дозирования.
13. Способ по любому из пп.10-12, при котором добавляемое количество восстановителя изменяют путем увеличения или уменьшения времени дозирования.
14. Способ по любому из пп.10-12, при котором упомянутый период измерения содержит заданное число периодов дозирования.
15. Способ по п.13, при котором упомянутый период измерения содержит заданное число периодов дозирования.
16. Система доочистки выхлопных газов для двигателя внутреннего сгорания, содержащая устройство (10) доочистки выхлопных газов, например, в виде каталитического нейтрализатора или фильтра,
датчик (22), выполненный с возможностью определения сигнала измерения величины параметра, относящегося к оксидам азота (NOx) в выхлопных газах, вытекающих из упомянутого устройства доочистки, с обнаружением значений амплитуды выдаваемого датчиком сигнала измерения,
устройство (12) впрыска, выполненное с возможностью добавления восстановителя к выхлопным газам, протекающим в устройство доочистки выхлопных газов,
устройство (40) наблюдения, содержащее средство (42) обработки и запоминающее устройство (44), причем средство обработки выполнено с возможностью приема сигнала измерения от датчика (22) и генерирования сигнала управления для устройства впрыска,
отличающееся тем, что устройство (40) наблюдения выполнено с возможностью выдачи сигнала управления в устройство впрыска так, чтобы добавляемое количество восстановителя изменялось в соответствии с заданным режимом за период измерения, и тем, что средство обработки выполнено с возможностью обнаружения вариаций амплитуды NOx в выхлопных газах после устройства доочистки выхлопных газов и выявления и сохранения в запоминающем устройстве (44) значений добавляемого количества восстановителя, когда амплитуда NOx в выхлопных газах после устройства доочистки выхлопных газов удовлетворяет заданным критериям оптимального регулирования добавляемого количества.
17. Система доочистки выхлопных газов по п.16, в которой критерий оптимального регулирования состоит в том, чтобы была минимизирована амплитуда NOx.
18. Система доочистки выхлопных газов по п.16, в которой устройство (40) наблюдения выполнено с возможностью сохранения в запоминающем устройстве (44) заданных значений параметра, относящегося к потоку выхлопных газов, для каждого соответствующего добавляемого количества восстановителя и выявления и сохранения в запоминающем устройстве (44) значений параметра и соответствующих значений добавляемого количества восстановителя, когда амплитуда NOx в выхлопных газах после каталитического нейтрализатора удовлетворяет упомянутым заданным критериям оптимального регулирования добавляемого количества.
19. Система доочистки выхлопных газов по п.16, в которой добавляемое количество восстановителя регулируется средством (42) обработки так, чтобы достигалось оптимальное регулирование.
20. Система доочистки выхлопных газов по п.16, в которой упомянутые заданные критерии содержат упомянутые значения амплитуды, сравниваемые с устанавливаемым пороговым значением.
21. Система доочистки выхлопных газов по п.18, в которой упомянутые значения параметра представляют собой массовый расход выхлопных газов, поступающих в устройство доочистки выхлопных газов, и одну или более температур потока выхлопных газов, и эти значения параметра пригодны для их передачи в устройство (40) наблюдения.
22. Система доочистки выхлопных газов по п.16, в которой упомянутое устройство доочистки выхлопных газов представляет собой каталитический нейтрализатор с избирательным каталитическим восстановлением (каталитический нейтрализатор SCR).
23. Система доочистки выхлопных газов по п.16, в которой восстановитель добавляется упомянутым устройством (12) впрыска путем впрыскивания его с частотой F дозирования, с длительностью L периода дозирования (L=1/F), определенной как время между началом двух последовательных впрысков, причем впрыск происходит в течение устанавливаемого времени t дозирования упомянутой длительности периода дозирования, так что 0<t<L.
24. Система доочистки выхлопных газов по п.23, в которой количество восстановителя изменяется путем изменения частоты дозирования и/или времени дозирования для его впрыска.
25. Система доочистки выхлопных газов по любому из пп.23 и 24, в которой упомянутый период измерения содержит заданное число периодов дозирования.
RU2013139344/06A 2011-01-25 2012-01-20 Способ наблюдения и регулирования системы доочистки выхлопных газов RU2549389C2 (ru)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SE1150045-1 2011-01-25
SE1150045A SE536409C2 (sv) 2011-01-25 2011-01-25 Metod för övervakning och justering av ett avgasefterbehandlingssystem och avgasefterbehandlingssystem därför
PCT/SE2012/050049 WO2012102664A1 (en) 2011-01-25 2012-01-20 Method for supervision and adjustment of an exhaust posttreatment system

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2013139344A RU2013139344A (ru) 2015-03-10
RU2549389C2 true RU2549389C2 (ru) 2015-04-27

Family

ID=46581046

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2013139344/06A RU2549389C2 (ru) 2011-01-25 2012-01-20 Способ наблюдения и регулирования системы доочистки выхлопных газов

Country Status (8)

Country Link
EP (1) EP2668384B1 (ru)
JP (1) JP2014505205A (ru)
KR (1) KR20130117869A (ru)
CN (1) CN103339354A (ru)
BR (1) BR112013018826B1 (ru)
RU (1) RU2549389C2 (ru)
SE (1) SE536409C2 (ru)
WO (1) WO2012102664A1 (ru)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2635731C1 (ru) * 2015-06-19 2017-11-15 Тойота Дзидося Кабусики Кайся Система подачи восстановителя
RU2704902C2 (ru) * 2016-10-04 2019-10-31 Форд Глобал Текнолоджиз, Ллк Способ (варианты) и система для управления каталитическим нейтрализатором с обратной связью

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103775176B (zh) * 2014-02-28 2016-01-13 中国人民解放军军事交通学院 一种柴油机scr后处理变频计量控制方法
CN204357543U (zh) * 2014-11-21 2015-05-27 康明斯排放处理公司 氮氧化物信号多路复用系统
CN107185760B (zh) * 2017-06-05 2019-08-20 华南理工大学 一种可控的循环浓缩喷漆废气处理系统
CN109723525A (zh) * 2019-03-13 2019-05-07 中国船舶电站设备有限公司 一种scr尿素喷射系统
KR102438603B1 (ko) * 2021-03-02 2022-08-31 에스피티씨주식회사 배기 가스 복합 측정 장비

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6092367A (en) * 1995-09-29 2000-07-25 Siemens Aktiengesellschaft Method and apparatus for metering the introduction of a reducing agent into the exhaust-gas or exhaust-air stream of a combustion installation
RU2000128659A (ru) * 1998-04-22 2002-10-27 Эмитек Гезельшафт Фюр Эмиссионстехнологи Мбх Способ и устройство для нейтрализации содержащих оксиды азота (nox) отработавших газов двигателя внутреннего сгорания
RU2219354C2 (ru) * 1998-04-22 2003-12-20 Эмитек Гезельшафт Фюр Эмиссионстехнологи Мбх СПОСОБ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ НЕЙТРАЛИЗАЦИИ СОДЕРЖАЩИХ ОКСИДЫ АЗОТА (NOx) ОТРАБОТАВШИХ ГАЗОВ ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6295809B1 (en) * 1999-07-12 2001-10-02 Ford Global Technologies, Inc. Emission control system with a catalyst
DE60140104D1 (de) * 2000-06-13 2009-11-19 Ford Global Tech Inc Verfahren zur Optimierung der Zugabe eines Reduktionmittels zu einem SCR-Katalysator einer Brennkraftmaschine
JP2006233936A (ja) * 2005-02-28 2006-09-07 Mitsubishi Fuso Truck & Bus Corp 内燃機関の排気浄化装置
JP2006274838A (ja) * 2005-03-28 2006-10-12 Toyota Motor Corp 内燃機関の排気浄化システム
JP4767218B2 (ja) * 2007-06-08 2011-09-07 本田技研工業株式会社 内燃機関の排ガス浄化装置
US9518492B2 (en) * 2008-04-23 2016-12-13 Caterpillar Inc. Exhaust system implementing in situ calibration
DE102009012093A1 (de) * 2009-03-06 2010-09-09 Man Nutzfahrzeuge Ag Verfahren zur Einstellung der Dosierungen des Reduktionsmittels bei selektiver katalytischer Reduktion
DE102009012092A1 (de) * 2009-03-06 2010-09-09 Man Nutzfahrzeuge Ag Verfahren zur Anpassung der Dosiermenge eines Reduktionsmittels zur selektiven katalytischen Reduktion

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6092367A (en) * 1995-09-29 2000-07-25 Siemens Aktiengesellschaft Method and apparatus for metering the introduction of a reducing agent into the exhaust-gas or exhaust-air stream of a combustion installation
RU2000128659A (ru) * 1998-04-22 2002-10-27 Эмитек Гезельшафт Фюр Эмиссионстехнологи Мбх Способ и устройство для нейтрализации содержащих оксиды азота (nox) отработавших газов двигателя внутреннего сгорания
RU2219354C2 (ru) * 1998-04-22 2003-12-20 Эмитек Гезельшафт Фюр Эмиссионстехнологи Мбх СПОСОБ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ НЕЙТРАЛИЗАЦИИ СОДЕРЖАЩИХ ОКСИДЫ АЗОТА (NOx) ОТРАБОТАВШИХ ГАЗОВ ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2635731C1 (ru) * 2015-06-19 2017-11-15 Тойота Дзидося Кабусики Кайся Система подачи восстановителя
RU2704902C2 (ru) * 2016-10-04 2019-10-31 Форд Глобал Текнолоджиз, Ллк Способ (варианты) и система для управления каталитическим нейтрализатором с обратной связью

Also Published As

Publication number Publication date
EP2668384A4 (en) 2015-11-18
RU2013139344A (ru) 2015-03-10
WO2012102664A1 (en) 2012-08-02
JP2014505205A (ja) 2014-02-27
KR20130117869A (ko) 2013-10-28
EP2668384A1 (en) 2013-12-04
BR112013018826A2 (pt) 2017-03-28
SE536409C2 (sv) 2013-10-15
CN103339354A (zh) 2013-10-02
SE1150045A1 (sv) 2012-07-26
BR112013018826B1 (pt) 2021-01-26
EP2668384B1 (en) 2017-11-15

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2549389C2 (ru) Способ наблюдения и регулирования системы доочистки выхлопных газов
RU2623003C2 (ru) Способ обнаружения отравления серой в системе очистки выхлопа
US11313268B2 (en) Method of monitoring an SCR catalyst
US7418816B2 (en) Exhaust gas aftertreatment systems
US8783019B2 (en) Apparatus and method for onboard performance monitoring of oxidation catalyst
JP6687451B2 (ja) 選択的触媒還元における尿素注入制御システムおよび方法
JP6257941B2 (ja) ディーゼルエンジン排ガス中の窒素酸化物を減少させる方法
US6701707B1 (en) Exhaust emission diagnostics
US7134273B2 (en) Exhaust emission control and diagnostics
US7603846B2 (en) Method for operating an internal combustion engine and a device for carrying out the method
US10690079B2 (en) Method for diagnosing and controlling ammonia oxidation in selective catalytic reduction devices
US9234474B2 (en) Control oriented model for LNT regeneration
US9181845B2 (en) Method for calculating the NO2 content at the inlet of a selective reduction catalyst and device for the implementation of this method
US9333462B2 (en) Exhaust aftertreatment system and method pertaining to such a system
US10247076B2 (en) Exhaust treatment system including ammonia storage control system
KR20150047425A (ko) 기체 환원제 분사 제어 시스템
US8991154B2 (en) Methods and systems for controlling reductant levels in an SCR catalyst
US8549836B2 (en) Method for operating an exhaust system, exhaust system and vehicle having an exhaust system
US10145284B2 (en) Exhaust after-treatment system including sliding mode ammonia controller
KR101201288B1 (ko) 환원제 분사량 제어 방법
US11408319B2 (en) Method and internal combustion engine for improving the efficiency of an SCR system
CN103282612B (zh) 废气催化器系统和废气催化器工作的方法
US11306638B2 (en) Method for controlling an SCR catalytic converter
WO2012102666A1 (en) Exhaust post-treatment system for a combustion engine
US20140127098A1 (en) Ammonia Slip Reduction

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20160121