[发明专利]用于估计反应剂质量的方法和系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于估计基于尿素的反应剂的质量的方法、和一种被布置为估计基于尿素的反应剂的质量的排气后处理系统。该方法尤其适用于例如安装在中型或重型卡车、大客车、建筑车辆等中的柴油内燃机。

背景技术

本发明涉及包括选择性催化还原(SCR)催化剂的排气后处理系统，其中，通过将反应剂主动喷射到进入催化剂内的排气混合物内来连续地去除NOx。这种NOx还原系统已知是用于实现高的NOx转化效率。基于尿素的SCR催化剂使用气态氨作为活性NOx还原剂。典型地，车辆上携带有尿素水溶液，且喷射系统用于将该尿素水溶液供给到进入SCR催化剂的排气流内，其中，所述尿素水溶液分解为氢氰酸(NHCO)和气态氨(NH3)，所述气态氨然后与SCR催化剂反应，从而将排气流中的NOx转化为无害的氮气和水。

不同的排放法规要求监测反应剂的质量，以防止驾驶员用水或其他流体稀释尿素。稀释后的尿素水溶液将直接影响车辆输出NOx排放水平。

已知的是简单地使用反应剂质量传感器，例如用于检测尿素的质量。一种已知的传感器技术涉及使用反应剂的超声波密度测量或使用反应剂的电特性。然而，这样的反应剂密度也不是稀释后的反应剂的确定性指示，因为许多流体具有与标准的尿素水溶液类似的密度，例如清洗剂流体、冷却剂、盐水。因此，可能发生反应剂的稀释而未被检测到。此外，尿素质量传感器较为昂贵，从而导致维护成本增大。

文献DE 10 2010 000 626 A1中示出了另一种检测尿素水溶液的稀释的方案，其中，将发动机停止后的NOx转化率与发动机即将停止前的NOx转化率进行比较。如果发动机停止前和停止后的NOx转化率不同，则确定尿素水溶液在发动机停止期间已经被稀释。这种尿素质量诊断方法的问题是不能检测在发动机运行中发生的稀释。此外，在车辆停车期间造成的影响NOx转化率的其他变化可能导致对反应剂稀释的错误结论。

因此，需要一种克服了上述缺点的改进的用于监测反应剂质量的方法。

发明内容

本发明的一个目的是提供一种估计基于尿素的反应剂的就尿素浓度而言的质量的方法，其中，所述反应剂被喷射到排气后处理系统中的SCR催化剂的上游，从而至少部分避免了上述问题。

此目的通过根据本发明第一方面的特征来实现，所述特征包括如下步骤：

将所需的NOx转化率设定为大致低于所述SCR催化剂的当前估计的最大NOx转化率；

在一定时段内监测实际的NOx转化率，以及

在所述时段内通过将监测到的实际NOx转化率与所需的NOx转化率进行比较来估计所述反应剂的尿素浓度。

本发明的另一目的是提供一种用于内燃机的排气后处理系统，所述排气后处理系统至少包括SCR催化剂、布置在所述SCR催化剂上游的反应剂喷射器、布置在所述SCR催化剂下游的NOx传感器、以及用于控制所述反应剂的剂量的电子控制单元，其中，至少部分避免了上述问题。

此目的通过根据本发明第二方面的特征来实现，其中，所述电子控制器被布置为通过以下方式来估计基于尿素的反应剂的、就尿素浓度而言的质量：

将所需的NOx转化率设定为大致低于所述SCR催化剂的当前估计的最大NOx转化率；

在一定时段内监测实际的NOx转化率；以及

在所述时段内通过将监测到的实际NOx转化率与所需的NOx转化率进行比较来计算所述反应剂的尿素浓度的估计值。