[发明专利]用于选择性催化还原系统泄漏和逃逸测定的预测控制系统

说明书

公开了SCR预测控制系统，使用所述控制系统的方法以及具有使用预测控制的SCR的机动车辆。一种用于调节SCR系统的操作的方法包括接收指示SCR催化器下游的NOx输出的传感器信号以及指示SCR催化器上游的排气温度的传感器信号。该方法确定NOx输出信号是否已经发生了模型误差情形，并且响应于这样的发生，调节加料加注器输出至少一段校准的指定时间。在指定的时间段期满后，启动并命令加料加注器以根据调节的剂量值加注还原剂。在加料加注器加注调节的还原剂剂量值后，该方法基于从出口NOx含量传感器接收到的信号的响应形状来确定SCR系统是否处于剂量不足或过量。

背景技术

本公开总体上涉及排放控制和排气后处理系统。更具体地，本公开的多个方面涉及用于内燃机(ICE)组件的后燃烧排放的后处理氮氧化物(NO_x)还原的控制策略。

目前生产的机动车辆(例如现代汽车)原本装备有动力传动系，该动力传动系用于推动车辆并为车载电子装置供电。包括并且通常被错误分类为车辆传动系的动力传动系通常包括原动机，该原动机通过多速电力传输向车辆的最终传动系统(例如后差速器、车轴和车轮)传递驱动动力。汽车通常由往复式活塞式内燃机提供动力，因为其易于获得且成本相对低廉，重量轻且总体效率高。作为一些非限制性实例，这种发动机包括两冲程和四冲程压缩点火(CI)柴油机、四冲程火花点火(SI)汽油机、六冲程体系结构和旋转式发动机。另一方面，混合动力车辆利用诸如电池和燃料电池驱动的电动马达的替代动力源来推进车辆，使对发动机的动力依赖性最小化，从而提高整体的燃料经济性。

典型的顶置阀内燃机包括具有一系列缸膛的发动机缸体，每个缸膛具有可在其中往复运动的活塞。与发动机缸体的顶部表面连接的是与活塞和缸膛配合形成可变容积燃烧室的汽缸盖。这些往复式活塞用于将由将燃烧室内压缩的燃料与空气混合物点燃所产生的压力转换成旋转力以驱动曲轴。汽缸盖制造有进气口，由进气歧管提供的空气通过该进气口选择性地引入每个燃烧室。在汽缸盖内还限定有排气口，排气和燃烧副产物通过该排气口选择性地从燃烧室排出到排气歧管。排气歧管又将用于再循环的排气收集并组合到进气歧管中，输送到涡轮驱动的涡轮增压器和/或经由排气系统从ICE排出。

在ICE组件的每个燃烧工作循环期间产生的排气可以包括颗粒物质和其它已知的燃烧副产物，例如一氧化碳(CO)、碳氢化合物(HC)、挥发性有机化合物(VOC)和氮氧化物(NO_x)。排气后处理系统操作用于将未燃烧烃和一氧化碳氧化成二氧化碳和水，并且在气体释放到大气前将氮氧化物的混合物还原成氮气和水。排气处理可以单独地或以任何组合方式并入氧化催化器(OC)、NO_x吸收剂/吸附剂、排气再循环(EGR)、选择性催化还原(SCR)系统、颗粒物质(PM)过滤器、催化转化器、和其它排放控制手段。选择性催化还原是先进的主动排放控制技术，其将例如无水或氨水(NH₃)或汽车级尿素(也称为柴油机排气流体(DEF))的计量剂注入排气流中。该计量剂包括被吸收到SCR催化器表面上并与排气中的NOx反应的还原剂。然后SCR催化器可将NO_x分解或还原成水蒸气(H₂O)和氮气(N₂)。

通常将计量剂注入到SCR催化器上游的气流中，使得液体还原剂在与通过SCR系统的夹带NO_x的气体反应前被吸收到催化器上。当使用的还原剂是氨时，计量剂在被吸收到催化器上之前在SCR系统内热分解成氨。当SCR系统被适当给以还原剂时，在气体被释放到周围大气前，还原反应应当消除大部分(如果不是全部)NO_x和氨。如果更多的氨被注入到系统中而不是被催化器吸收，则SCR系统被认为是“过量的”，并且氨可能会从排气系统无意中排出(通常称为“氨泄漏(ammonia slip)”)。相反，如果将不足量的氨注入并吸收到催化器上以与所有通过的NO_x反应，则SCR系统被认为是“不足量的”，并且可使未处理的NO_x从排气系统排出(通常称为“NO_x逃逸(NO_x breakthrough)”)。

发明内容