[发明专利]用于控制车辆的至少一个SCR催化转化器的方法和设备

说明书

用于控制车辆的SCR催化转化器的方法，所述方法包括：第一步骤：将所述至少一个SCR催化转化器建模为多个NH3存储单元(cell1，cell2，……，celln；cell1，cell2，……，celln；cell1，cell2，……，celln)；第二步骤：根据基于参考值的反馈控制，仅控制所述多个存储单元中的第一存储单元(cell1)；以及第三步骤：基于所述多个存储单元中的至少另一存储单元的存储水平来适配所述参考值，其中，根据排气循环所述第一存储单元被布置在所述SCR催化转化器的入口处。

相关申请的交叉引用

本专利申请要求于2018年12月21日提交的意大利专利申请第102018000020851号的优先权，该意大利专利申请的全部公开内容通过引用并入本文。

技术领域

本发明涉及用于控制车辆的至少一个SCR催化转化器的方法和设备，特别涉及车辆燃烧发动机的领域。

背景技术

许多必须遵守当前和未来排放法规的燃烧发动机使用选择性催化还原(SCR)系统以减少氮氧化物(NOx)排放。

在当前运行的系统中，尿素溶液被注入至SCR催化剂上游的排气中。尿素转化为氨(NH3)，进而在SCR催化剂中将NOx还原为无害的氮气(N2)和水(H2O)。相关的化学反应发生在氨吸附在催化剂表面上之后。

通常，SCR催化剂的NOx转化效率取决于储存(即吸附)的氨的量、温度、空速即单位时间催化剂中的气体周转量、NOx的NO2/NO比率以及其他条件。温度和空速通常取决于发动机运行，并且不直接受SCR控制器影响。储存的氨的量通常由专用控制器调节，该专用控制器控制氨的估计水平。NO2/NO比率取决于柴油氧化催化剂(DOC)的性能并且取决于布置在SCR催化剂的上游的柴油颗粒过滤器(DPF)。

当前的SCR控制系统使用其中SCR催化剂被建模为一个NH3存储罐的模型。储存的NH3的量根据注入的尿素和根据SCR反应所消耗的NH3的量计算。然后调节储存的氨的量，使得实现期望的NOx转化效率。然后使用NOx测量设备的外部控制回路被用于调节注入的尿素量，使得通过模型估计的NOx转化效率和测量的NOx转化效率收敛。

US2009/0049827公开了包括前馈控制器的排放控制系统，该前馈控制器被配置成计算还原剂在SCR催化剂上的空间相关表面覆盖率并且当还原剂的空间相关表面覆盖率超过一个或更多个空间位置处的还原剂的最大表面覆盖率时基本上停止还原剂的注入。

表面覆盖率观察器包括SCR催化剂的模型，并且表面覆盖率观察器用作前馈控制器的存储器。表面覆盖率观察器包括两个串联布置的单元，所述两个单元用于计算催化转化器的每个单元表示的区域上的表面覆盖率。使用查找表确定第一单元的最大表面覆盖率值，并且将该最大表面覆盖率值与计算的第一单元的表面覆盖率进行比较。如果计算的表面覆盖率值大于最大表面覆盖率，则表面覆盖率观察器将注入的氨的量减少给定值。

现有技术的控制系统旨在控制存储水平，尤其为了避免NH3泄漏。

可以实现并行计算以限制NH3泄漏，即限制在排气中分散过量的NH3。

现有技术的图1公开了物理排出管线1的示例，物理排出管线1包括真实的SCR催化剂2、尿素计量模块3、NOx传感器4、NH3传感器5、上游温度传感器6和下游温度传感器7。

NH3存储模型8被馈送有物理相关的入口量和物理相关的出口量，例如在输入9处的排出质量流量、催化剂上游NOx(NOx和NO2)浓度、注入尿素的量以及上游排出温度和下游排出温度。

将NOx和NH3的估计传感器输出10分别与传感器4的测量输出和传感器5的测量输出进行比较。然后在具有给定增益的观察器回路11中使用误差，以校正估计模型的状态变量，所述状态变量是每个单元中储存的氨的量，使得计算的传感器输出收敛至测量输出。