用于控制联接至排气后处理系统的内燃机的方法和设备技术方案

一种流体地联接至排气后处理系统的内燃机包括颗粒过滤器装置、相对于第二选择性催化还原装置设置在上游的第一选择性催化还原装置、和相对于所述第一选择性催化还原装置设置在上游以将还原剂喷射到所述排气供给流的喷射系统。一种用于控制所述内燃机的方法包括监测发动机操作，以及基于所述发动机操作来确定存储在所述颗粒过滤器上的颗粒物质的量。存储在所述第二选择性催化还原装置上的还原剂的量和与所述排气后处理系统相关的操作条件也得以确定。仅当存储在所述第二选择性催化还原装置上的还原剂的所述量大于最小阈值且所述操作条件有助于所述颗粒过滤器再生时，才执行使所述颗粒过滤器再生的过程。

【技术实现步骤摘要】
用于控制联接至排气后处理系统的内燃机的方法和设备
本公开涉及流体地联接至排气后处理系统的内燃机及其控制方法。
技术介绍
内燃机流体地联接至排气后处理系统，该排气后处理系统净化作为燃烧的副产物而产生的排气。燃烧的副产物可包括未燃烧烃类、一氧化碳、氮氧化物(其通常称作为NOx分子)、和颗粒物质。在压缩点火状态下运行的内燃机中可产生颗粒物质。排气后处理系统可包括氧化催化剂、还原催化剂、选择性催化还原催化剂和颗粒过滤器。选择性催化还原催化剂可采用用于将NOx分子还原成元素氮的还原剂。在选择性催化还原催化剂中还原剂可存储在表面或以其它方式捕获。颗粒过滤器捕获颗粒物质，并可需要定期再生。颗粒过滤器再生的过程可影响存储在处于颗粒过滤器下游的选择性催化还原催化剂上的还原剂的量。
技术实现思路
描述了一种流体地联接至排气后处理系统的内燃机。排气后处理系统包括颗粒过滤器装置、相对于第二选择性催化还原装置设置在上游的第一选择性催化还原装置、和相对于所述第一选择性催化还原装置设置在上游以将还原剂喷射到所述排气供给流的喷射系统。一种用于控制内燃机的方法包括监测发动机操作，以及基于所述发动机操作来确定存储在颗粒过滤器上的颗粒物质的量。存储在第二选择性催化还原装置的还原剂的量和与排气后处理系统相关的操作条件也得以确定。仅当存储在第二选择性催化还原装置上的还原剂的量大于最小阈值且操作条件有助于颗粒过滤器再生时，才执行使颗粒过滤器再生的过程。从以下结合附图对实施本教导的一些最佳方式和其它实施例进行的详细描述中可以很容易地了解到本教导的上述特征和优点、以及其它特征和优点。附图说明现在将参考附图通过实施例来描述一个或多个实施例，其中：图1示意性地示出了根据本公开的流体地联接至排气后处理系统(其包括第一和第二选择性催化还原装置(SCR)和颗粒过滤器)的内燃机；图2示意性地示出了根据本公开的颗粒过滤器再生控制例程，其可用于控制参照图1所描述的内燃机和排气后处理系统的实施例；以及图3示意性地示出了根据本公开的氨计量速率控制例程的实施例，其可用于控制参照图1所描述的内燃机和排气后处理系统的实施例，其中氨计量速率控制例程控制存储在第二SCR上的氨的量。具体实施方式现参照附图，其中描述仅仅是用于示出某些示例性实施例的目的而不是限制示例性实施例的目的，图1示意性地示出了根据本公开的实施例的内燃机(发动机)100，其流体地联接至所布置的排气后处理系统50。发动机100是多缸内燃机，其燃烧直喷燃料、进气和再循环排气的混合物以产生机械动力。尽管在此所描述的概念可用于使用在此描述的排气后处理系统50的实施例的其它发动机构造，但发动机100配置成所示的压缩点火发动机。发动机100可用于例如联接至电力发电机的地面车辆(例如客车、卡车、农用车辆或工程车辆)、水上车辆或固定装置。此处所采用的术语“上游”和相关术语是指相对于指示位置朝向流动流的始发，以及术语“下游”和相关术语是指相对于指示位置远离流动流的始发。发动机100优选地包括多缸发动机组7、将进气引导到发动机100的气缸的进气歧管8、和用于吸入排气并将其引导通过排气后处理系统50的排气歧管9。当使用时，其它未示出的发动机部件和系统包括活塞、曲轴、发动机头部、进气阀、排气阀、凸轮轴、和可变凸轮相位器。发动机100优选地在重复执行进气-压缩-燃烧-排气冲程的四冲程燃烧循环中操作。在一个实施例中，可变几何涡轮增压器(VGT)包括相对于排气后处理系统50处于上游的涡轮28，其流体地联接至排气歧管9。发动机100包括多个直喷燃料喷射器47，其布置成将燃料直接喷射到单个燃烧室。在一个实施例中喷射器47可以是任何适当的直喷装置，例如螺线管致动装置。燃料通过低压燃料泵41、燃料过滤器组件42、高压燃料泵43、燃料计量阀44、燃料轨45和压力调节阀46从燃料存储罐供应给喷射器47。每个发动机气缸优选地包括电热塞25。发动机100也包括进气系统，其可包括进气过滤器48、质量空气流量传感器49、VGT的压缩机10、增压空气冷却器11、节流阀13、用于监测升压压力和进气温度的传感器12，并且也可使用其它传感装置。发动机100可包括排气再循环(EGR)系统，其将排气从排气歧管9流体地引导到进气歧管8。在一个实施例中，EGR系统可包括EGR阀14、EGR冷却器17(其包括旁路阀15)、EGR出口温度传感器18、EGR冷却器入口温度传感器31和真空开关16。进气歧管8也包括多个涡流阀19，其用于将进气和再循环的排气混合。其它发动机监测传感器可包括曲轴位置传感器20、凸轮轴位置传感器21、冷却剂温度传感器22、油位开关23和油压开关24，以及其他。一个或多个发动机监测传感器可用适当的可执行模型代替。发动机控制器26监测各个传感装置且响应于操作员指令而指令各个执行器来控制发动机100的操作。操作员指令可由各个操作员输入装置(其包括踏板组件27，该踏板组件27通过实施例包括加速器踏板和制动器踏板)确定。与发动机操作相关的其它传感装置仅通过非限制性实施例可包括大气压力传感器(未示出)、环境空气温度传感器(未示出)、VGT位置传感器(未示出)、排气温度传感器31、充气入口温度传感器32和充气出口温度传感器33，以及其他。排气后处理系统50包括多个流体相连的排气净化装置，其在排出到环境空气之前净化发动机排气。排气净化装置可以是配置成氧化、还原、过滤和/或以其它方式处理排气供给流成分(其包括但并不限于烃类、一氧化碳、氮氧化物(NOx)的任何装置。在所示的实施例中，分别地部署了第一、第二和第三排气净化装置53、54、和55。第一和第二排气净化装置53、54紧密地联接至排气歧管9并优选地位于发动机舱内。第三排气净化装置55可位于远端，诸如当用于地面车辆时其可位于底板下的位置。在某些实施例中第一排气净化装置53可以是用于氧化排气供给流中的烃类和其它成分的氧化催化剂，且在下文中被称为氧化催化剂53。第二排气净化装置54可以是与第一选择性催化还原催化剂共配置的颗粒过滤器，且在下文中被称为DPF/SCR54。包括喷射嘴62的还原剂输送系统60相对其定位于上游以可控地将还原剂供应给排气供给流，以促进NOx还原。第三排气净化装置55可以是第二选择性催化还原催化剂，且在下文中被称为第二SCR55。在一个实施例中，第一和第二SCR可以是基于尿素的装置，以及喷射的还原剂可以是尿素。本领域的技术人员应理解，可将尿素(其可存储在DPF/SCR54和第二SCR55中之一或两者的基底上)转变为氨(NH3)，并可与NOx分子反应且将其还原以形成元素氮(N2)和其它惰性气体。氧化催化剂53、DPF/SCR54和第二SCR中的每一个包括陶瓷或金属基底，其具有已涂覆有适当材料的流动通道，该适当材料通过非限制性实施例包括诸如铂、钯和/或铑的铂系金属；诸如铜的其它材料；铈；以及其它材料。在与温度、流速、空气/燃料比和其它相关的某些条件下，涂覆材料影响对氧化、还原、过滤和/或以其它方式处理排气供给流成分的化学反应。在一种布置中，所示的实施例包括排气后处理系统50的元件，这是示意性的。在可选的实施例中，颗粒过滤器和氧化催化剂可共同位于单个基底(其作为氧化催化剂53的部分)上并共同位于单个机械本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于控制流体地联接至排气后处理系统的内燃机的方法，其中所述排气后处理系统包括颗粒过滤器装置、相对于第二选择性催化还原装置设置在上游的第一选择性催化还原装置，和相对于所述第一选择性催化还原装置设置在上游以将还原剂喷射到所述排气供给流的喷射系统，所述方法包括：监测发动机操作；基于所述发动机操作来确定存储在所述颗粒过滤器上的颗粒物质的量；确定存储在所述第二选择性催化还原装置上的还原剂的量；确定与所述排气后处理系统相关的操作条件；以及仅当存储在所述第二选择性催化还原装置上的还原剂的所述量大于最小阈值且所述操作条件有助于所述颗粒过滤器再生时，才经由控制器执行使所述颗粒过滤器再生的过程。

【技术特征摘要】
2016.02.11 US 15/0416871.一种用于控制流体地联接至排气后处理系统的内燃机的方法，其中所述排气后处理系统包括颗粒过滤器装置、相对于第二选择性催化还原装置设置在上游的第一选择性催化还原装置，和相对于所述第一选择性催化还原装置设置在上游以将还原剂喷射到所述排气供给流的喷射系统，所述方法包括：监测发动机操作；基于所述发动机操作来确定存储在所述颗粒过滤器上的颗粒物质的量；确定存储在所述第二选择性催化还原装置上的还原剂的量；确定与所述排气后处理系统相关的操作条件；以及仅当存储在所述第二选择性催化还原装置上的还原剂的所述量大于最小阈值且所述操作条件有助于所述颗粒过滤器再生时，才经由控制器执行使所述颗粒过滤器再生的过程。2.根据权利要求1所述的方法，其进一步包括：经由所述控制器控制所述喷射系统将还原剂喷射到所述排气供给流以控制存储在所述第二选择性催化还原装置上的还原剂的所述量。3.根据权利要求2所述的方法，其中控制所述喷射系统将还原剂喷射到所述排气供给流以控制存储在所述第二选择性催化还原装置上的还原剂的所述量包括：确定所述第一选择性催化还原装置和所述第二选择性催化还原装置的有效还原剂存储；确定所述第一选择性催化还原装置和所述第二选择性催化还原装置的总的有效还原剂存储设定点；以及基于所述第一选择性催化还原装置和所述第二选择性催化还原装置的所述有效还原剂存储和所述第一选择性催化还原装置和所述第二选择性催化还原装置的所述总的有效还原剂存储设定点来控制所述喷射系统将还原剂喷射到所述排气供给流。4.根据权利要求3所述的方法，其中确定所述第一选择性催化还原装置和所述第二选择性催化还原装置的有效还原剂存储包括：确定与还原剂加料速率、排气流速和空气/燃料比相关的参数；基于所述参数来确定存储在所述第一选择性催化还原装置上的还原剂的量；基于存储在所述第一选择性催化还原装置上的还原剂的所述量和所述参数来确定存储在所述第二选择性催化还原装置上的还原剂的量；以及基于存储在所述第一选择性催化还原装置上的还原剂的所述量和存储在所述第二选择性催化还原装置上的还原剂的所述量来确定所述第一选择性催化还原装置和所述第二选择性催化还原装置的所述有效还原剂存储。5.根据权利要求3所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙敏，S·李，G·玛扎拉博洛尼亚，J·C·贝德福德，
申请(专利权)人：通用汽车环球科技运作有限责任公司，
类型：发明
国别省市：美国,US