[发明专利]控制选择性催化还原催化剂内氨含量的系统和方法

说明书

政府权益声明

本发明根据美国政府能源部(DoE)的DE-EE0003379号项目提出。美国政府享有本发明的一定权益。

技术领域

本公开涉及利用氮氧化物传感器控制选择性催化还原催化剂内氨含量的系统和方法。

背景技术

本文中提供的背景技术说明主要是为了给出本公开的背景。当前署名的发明人在该背景技术部分描述的程度上所做的工作以及说明书中不能以其他方式有资格成为提交申请时现有技术的内容既不明确也不隐含地被承认作为对于本公开而言的现有技术。

三效和选择性催化还原(SCR)催化剂减少来自于发动机的废气排放。当发动机的空燃比为富燃或化学计量比时，三效催化剂减少烃类、一氧化碳和氮氧化物并且生成氨，而SCR催化剂则储存氨。当空燃比为稀燃时，三效催化剂减少烃类和一氧化碳，并且储存在SCR催化剂内的氨被用于减少氮氧化物。因此，储存在SCR催化剂内的氨量会在空燃比为稀燃时减少。

通常，空燃比被调节为稀燃以提高燃料的经济性。被动式SCR系统可以将空燃比从稀燃切换至富燃以增加SCR催化剂内的氨储存量。主动式SCR系统将配量剂例如尿素喷入废气内以增加SCR催化剂内的氨储存量。配量剂分解以生成储存在SCR催化剂内的氨。

发明内容

根据本公开原理的一种系统包括空燃比确定模块和排放量确定模块。空燃比确定模块根据来自空燃比传感器的输入量确定空燃比，空燃比传感器位于三效催化剂下游，三效催化剂位于选择性催化还原(SCR)催化剂上游。排放量确定模块根据空燃比选择预定值和输入量中的一个。输入量接收自位于三效催化剂下游的氮氧化物传感器。排放量确定模块根据预定值和接收自氮氧化物传感器的输入量中的一个确定氨含量。

方案1、一种系统，包括：

空燃比确定模块，其根据来自空燃比传感器的输入量确定空燃比，空燃比传感器位于三效催化剂下游，三效催化剂位于选择性催化还原(SCR)催化剂上游；以及

排放量确定模块，其根据空燃比选择预定值和接收自位于三效催化剂下游的氮氧化物传感器的输入量中的一个，并且其根据预定值和接收自氮氧化物传感器的输入量中的一个确定氨含量。

方案2、如方案1所述的系统，其中排放量确定模块在空燃比为富燃时根据接收自氮氧化物传感器的输入量确定氨含量。

方案3、如方案2所述的系统，其中排放量确定模块在空燃比为稀燃时确定氨含量约为零。

方案4、如方案3所述的系统，其中氮氧化物传感器位于三效催化剂的出口处。

方案5、如方案4所述的系统，进一步包括储存量估算模块，其根据氨含量、废气温度和废气流速估算SCR催化剂内的氨储存量。

方案6、如方案5所述的系统，进一步包括空燃比控制模块，其在氨储存量小于第一预定含量时将空燃比调节为化学计量比和富燃之一，并且在氨储存量大于或等于第二预定含量时将空燃比调节为稀燃。

方案7、如方案3所述的系统，其中氮氧化物传感器包括位于SCR催化剂入口处的第一传感器和位于SCR催化剂入口下游的第二传感器，并且排放量确定模块分别根据接收自第一传感器和第二传感器的输入量确定第一含量和第二含量。

方案8、如方案7所述的系统，进一步包括储存量确定模块，其根据第一含量和第二含量确定SCR催化剂内的氨储存量。

方案9、如方案7所述的系统，进一步包括空燃比控制模块，其在第二含量与第一含量之比小于第一预定值时将空燃比调节为化学计量比和富燃之一，并且在第二含量与第一含量之比大于或等于第二预定值时将空燃比调节为稀燃。

方案10、如方案7所述的系统，进一步包括储存效率确定模块，其根据第一含量和第二含量确定SCR催化剂储存氨的能力。

方案11、一种方法，包括：

根据来自空燃比传感器的输入量确定空燃比，空燃比传感器位于三效催化剂下游，三效催化剂位于选择性催化还原(SCR)催化剂上游；以及

根据空燃比选择预定值和接收自位于三效催化剂下游的氮氧化物传感器的输入量中的一个；并且

根据预定值和接收自氮氧化物传感器的输入量中的一个确定氨含量。

方案12、如方案11所述的方法，在空燃比为富燃时根据接收自氮氧化物传感器的输入量确定氨含量。

方案13、如方案12所述的方法，在空燃比为稀燃时确定氨含量约为零。

方案14、如方案13所述的方法，其中氮氧化物传感器位于三效催化剂的出口处。