[发明专利]基于模型控制管理EDOC温度

说明书

本文描述了一种控制用于处理具有内燃机的机动车辆中的排气的排放控制系统的系统和方法。排放控制系统包括：设置在排气的流中的电气柴油氧化催化剂(eDOC)装置，其具有电加热元件；温度传感器，其设置在eDOC装置处并且被配置成检测排气的温度；以及控制器，其被配置成基于具有内部闭合环路控制和外部闭合环路控制的双嵌套闭合环路拓扑来执行eDOC装置的基于模型的控制。内部闭合环路控制被配置成控制eDOC装置所需的功率，并且外部闭合环路控制被配置成控制eDOC装置的温度。

技术领域

本公开内容涉及用于内燃机的排气系统，并且更具体地涉及使用柴油氧化催化剂(DOC)和用于排放控制的选择性催化还原(SCR)装置的排气系统。

背景技术

从内燃机特别是柴油机排出的排气是包含例如一氧化碳(“CO”)、未燃烧的碳氢化合物(“HC”)和氮氧化物(“NOx”)以及构成颗粒物质(“PM”)的凝聚相材料(液体和固体)的气体排放物的非均相混合物。通常设置在催化剂载体或基底上的催化剂组合物设置在作为后处理系统的一部分的发动机排气系统中，以将这些排气成分中的某些或全部转化为非调节的排气成分。排气处理系统通常包括一个或多个处理装置，例如氧化催化剂(OC)装置、选择性催化还原装置、颗粒过滤器、混合元件和尿素/燃料喷射器。

在排气系统中设置氧化催化剂装置以处理未燃烧的气态和非挥发性碳氢化合物(HC)以及一氧化碳(CO)。氧化催化剂在高温条件下氧化HC和CO以形成二氧化碳(CO₂)和水(H₂O)。如果氧化催化剂过热，则其氧化HC和CO的能力受到影响，并且其性能和寿命可能劣化。因此，希望提供监测氧化催化剂的操作并防止过热的方法和系统。

发明内容

本文描述了一种控制用于处理具有内燃机的机动车辆中的排气的排放控制系统的系统和方法。排放控制系统包括：设置在排气的流中的电气柴油氧化催化剂(eDOC)装置，其具有电加热元件；温度传感器，其设置在eDOC装置处并且被配置成检测排气的温度；以及控制器，其被配置成基于具有内部闭合环路控制和外部闭合环路控制的双嵌套闭合环路拓扑来执行eDOC装置的基于模型的控制。内部闭合环路控制被配置成控制eDOC装置所需的功率，并且外部闭合环路控制被配置成控制eDOC装置的温度。

除了上述一个或多个特征之外或作为替代，其他实施例可以包括温度传感器和另一个NOx传感器。

除了上述一个或多个特征之外或作为替代，其他实施例可以包括内部闭合环路控制采用用于eDOC装置的虚拟传感器，其至少响应于发动机的温度和排气的流动。

除了上述一个或多个特征之外或作为替代，其他实施例可以包括内部闭合环路控制具有如下中的至少一个的带宽：高于外部闭合环路的带宽、是外部闭合环路的带宽的两倍、是外部闭合环路的带宽的五倍、以及是外部闭合环路的带宽的十倍。

除了上述一个或多个特征之外或作为替代，其他实施例可以包括内部闭合环路控制和外部闭合环路控制中的至少一个采用比例、积分和微分PID控制。

除了上述一个或多个特征之外或作为替代，其他实施例可以包括外部闭合环路控制采用基于eDOC装置的操作和性能约束的限制功能。

除了上述一个或多个特征之外或作为替代，其他实施例可以包括操作和性能约束包括eDOC装置温度、其梯度和排气流量中的至少一个。

除了上述一个或多个特征之外或作为替代，其他实施例可以包括内部闭合环路控制和外部闭合环路控制中的至少一个被配置成允许eDOC装置的操作独立于排气的流动。

除了上述一个或多个特征之外或作为替代，其他实施例可以包括eDOC装置包括在单个封装中与柴油氧化催化剂结合的电加热器。

除了上述一个或多个特征之外或作为替代，其他实施例可以包括位于eDOC装置的排气下游的颗粒过滤器。