用于导出发动机排出的NOx浓度的控制装置和方法与流程

本公开大体上涉及一种用于导出排气系统中的废气流的发动机排出的nox浓度的方法，所述排气系统被配置成处理来自燃烧式发动机的废气。本公开大体上进一步涉及一种被配置成导出排气系统中的废气流的发动机排出的nox浓度的控制装置，所述排气系统被配置成处理来自燃烧式发动机的废气。本公开大体上进一步涉及一种计算机程序以及一种计算机可读介质。此外，本公开大体上涉及一种排气系统以及一种车辆。

背景技术：

1、排气系统，例如车辆的废气后处理系统，可包括被配置成处理废气以便得到所期望的尾管组合物的各种催化剂和过滤器。尾管组合物被释放到周围环境中，且因此必须满足现行立法或其它标准中关于排放的要求。这样的立法或标准通常规定了包括一氧化碳(co)、碳氢化合物(hc)、氮氧化物(nox)和微粒物质(pm)的许多尾管污染物的最大水平。nox包括no2和no。

2、汽车行业内的某些立法还可能要求基本上连续地确定发动机排出的nox浓度(即，离开发动机的废气中的nox浓度)。因此，需要能够确定发动机排出的nox。

3、选择性催化还原(scr)是减少尾管氮氧化物(nox)排放的有效技术。它涉及向废气流添加还原剂，例如氨。还原剂在催化剂的帮助下将废气流中的nox还原为氮气(n2)和水。在车辆的实际实施方案中，尿素水溶液用作还原剂，并且此尿素溶液在热废气流中分解成氨和二氧化碳。

4、scr的困难在于需要在废气中有效混合，以便在scr催化剂的整个表面区域上实现还原剂的均匀分布。排气系统中可用于混合还原剂与废气流的空间是极其有限的，且还原剂通常在scr催化剂的上游立即注入。为了改善混合，可在排气管中布置混合装置(通常类似于涡轮叶片)。然而，即使使用混合装置，也难以实现充分均匀的混合。此外，排气管中混合装置的存在可充当流动的障碍物，导致混合装置上游的较高压力(背压)并因此降低发动机效率。

5、因此，已经开发了如下系统，其中执行将还原剂注入到涡轮增压器涡轮，使得可利用涡轮的旋转运动以便改善还原剂在废气流中且因此在scr催化剂的表面上的分散。此解决方案的一个实例描述于us11，015，508b2中，其公开了用于燃烧式发动机的排气系统的涡轮增压器涡轮的配料系统，所述配料系统包括分配装置和计量装置。所述分配装置包括接收表面，和至少一个分配表面。所述接收表面被装备成接收配料到分配装置的废气添加剂。分配表面与接收表面流体连通，且被装备成通过分配装置的旋转运动在穿过涡轮增压器涡轮的废气流中分配废气添加剂。

6、尽管由于还原剂的改进的分散，将还原剂配料到涡轮增压器在降低废气中的nox方面呈现了相当大的优点，但其缺点在于不能在还原剂配料的上游布置nox传感器。实际上，nox传感器必须布置在还原剂配料下游。这又导致无法准确地测量发动机排出的nox浓度，因为常规使用的nox传感器无法区分氨与nox。换句话说，在nox传感器布置在还原剂配料下游的情况下，nox传感器对还原剂的交叉灵敏度导致所述nox传感器无法直接测量发动机排出的nox。

7、先前已知例如基于来自布置在scr下游的nox传感器的读数和/或其它参数(例如，与燃烧式发动机的操作相关的参数)的知识来对发动机排出的nox浓度进行建模。然而，发动机排出的nox浓度的此建模值可能不够准确，无法满足某些管辖区的立法。

8、us2014/360166 ai公开一种包括第一nox传感器的系统，所述第一nox传感器布置在scr催化剂上游并且可用于确定发动机排出的nox。所述系统进一步包括第二nox传感器，所述第二nox传感器布置在scr下游并且可用于确定系统排出的nox。第一nox传感器可布置在还原剂注入器上游或下游。在第一nox传感器定位在预期注入的还原剂的一部分或全部水解成氨的位置处的情况下，氨量的影响可被估计并且从第一nox传感器指示的发动机排出的nox量减去。然而，估计氨量对第一nox传感器的影响是困难的，并且依赖于此估计会增加确定发动机排出的nox时出现错误的风险。

技术实现思路

1、本发明的目标为提供一种改进的用于导出排气系统中的发动机排出的nox浓度的方法，其中难以或不可能在用于排气系统的选择性催化还原催化剂的还原剂的配料上游布置nox传感器。

2、所述目标通过所附独立权利要求的主题来实现。

3、根据本公开，提供一种用于导出排气系统中的废气流的发动机排出的nox浓度的由控制装置执行的方法，所述排气系统被配置成处理来自燃烧式发动机的废气。所述排气系统包括选择性催化还原催化剂和适于将还原剂注入到废气流中的配料装置。所述排气系统进一步包括：第一nox传感器，其布置在配料装置下游但在选择性催化还原催化剂上游；和第二nox传感器，其布置在选择性催化还原催化剂下游。所述方法包括基于从第一nox传感器获得的第一浓度读数和从第二nox传感器获得的第二浓度读数来导出发动机排出的nox浓度的步骤，当配料装置在操作中以便将还原剂引入到废气流中时，获得所述第一浓度读数。

4、本发明的方法允许基于实际上测量的浓度参数来导出发动机排出的nox浓度，且因此相较于例如仅经建模的发动机排出的nox浓度，增加了导出的发动机排出的nox浓度的准确度。因此，本发明的方法使得能够满足也在无法通过单个nox传感器直接测量发动机排出的nox浓度的排气系统中以相对较高的准确度确定发动机排出的nox浓度的要求。更具体地说，本发明的方法使得能够以比先前在nox传感器布置在配料装置下游的排气系统中可能的准确度高的准确度来确定发动机排出的nox浓度。

5、所述排气系统可进一步包括布置在催化还原催化剂上游的涡轮增压器，且所述配料装置可适于朝向涡轮增压器或在涡轮增压器中注入还原剂，使得通过使用涡轮增压器的涡轮的旋转运动而使还原剂分散于废气流中。此排气系统使得能够改善还原剂的分散和蒸发，且因此提高排气系统中的nox的转换效率。然而，在此排气系统中，被配置成直接确定发动机排出的nox浓度的nox传感器无法布置在配料装置上游，且因此，来自布置在scr上游的nox传感器的nox浓度的读数将由于所述nox传感器对经配料的还原剂的交叉灵敏度而本质上受所述经配料还原剂影响。因此，用于导出发动机排出的nox的本发明的方法特别适于此排气系统。

6、第一nox传感器可布置在排气中预期还原剂蒸发的位置处。这可以进一步增加从第一nox传感器获得的浓度读数的准确度，且因此增加导出的发动机排出的nox浓度的准确度。

7、基于第一浓度读数和第二浓度读数导出发动机排出的nox浓度的步骤还可通过考虑经由配料装置引入到废气流中的受控量的还原剂来执行。因此，增加了导出的发动机排出的nox浓度的准确度。这是降低第一浓度读数和第二浓度读数中可能的错误的影响以及考虑到由于第一nox传感器的交叉灵敏度而对第一浓度读数做出贡献的所有还原剂可能未必在scr中被消耗的结果。

8、此外，可在考虑表示第一nox传感器对还原剂的灵敏度的预定常量的同时执行基于第一浓度读数和第二浓度读数来导出发动机排出的nox浓度的步骤。因此，增加了导出的发动机排出的nox浓度的准确度。

9、根据一个方面，第一浓度读数可在第一时间点从第一nox传感器获得，且第二浓度读数可在第二时间点从第二nox传感器获得，并且其中第二时间点是在从第一时间点经过对应于废气流从第一nox传感器行进到第二nox传感器的估计时间的时间之后。因此，可以考虑废气经由选择性催化还原催化剂从第一nox传感器流动到第二nox传感器所花费的时间。

10、所述排气系统可进一步包括布置在选择性催化还原催化剂下游的氨逃逸催化剂。此氨逃逸催化剂可布置在第二nox传感器上游。此氨逃逸催化剂可以转换离开选择性催化还原催化剂的任何可能的过量的氨，且因此增加了第二nox传感器的nox浓度读数的准确度。这又增加了导出的发动机排出的nox浓度的准确度。

11、本公开还涉及一种包括指令的计算机程序，所述指令在由控制装置执行时使控制装置执行如上所述的方法。

12、本公开还涉及一种包括指令的计算机可读介质，所述指令在由控制装置执行时使控制装置执行如上所述的方法。

13、此外，本公开提供一种控制装置，其被配置成导出排气系统中的废气流的发动机排出的nox浓度，所述排气系统被配置成处理来自燃烧式发动机的废气。所述排气系统包括：选择性催化还原催化剂；配料装置，其适于将还原剂注入到废气流中；第一nox传感器，其布置在配料装置下游但在选择性催化还原催化剂上游；和第二nox传感器，其布置在选择性催化还原催化剂下游。所述控制装置被配置成基于从第一nox传感器获得的第一浓度读数和从第二nox传感器获得的第二浓度读数来导出发动机排出的nox浓度，当配料装置在操作中以便将还原剂引入到废气流中时，获得所述第一浓度读数。

14、参考用于导出排气系统中的废气流的发动机排出的nox浓度的对应的方法，所述控制装置提供如上文所描述的相同优点，所述排气系统被配置成处理来自燃烧式发动机的废气。

15、所述控制装置可被进一步配置成当基于从第一nox传感器获得的第一浓度读数和从第二nox传感器获得的第二浓度读数来导出发动机排出的nox浓度时考虑经由配料装置引入到废气流中的受控量的还原剂。

16、本公开进一步提供一种被配置成处理来自燃烧式发动机的废气的排气系统。所述排气系统包括：选择性催化还原催化剂；配料装置，其适于为还原剂配料；第一nox传感器，其布置在配料装置下游但在选择性催化还原催化剂上游；和第二nox传感器，其布置在选择性催化还原催化剂下游。所述排气系统进一步包括控制装置，其被配置成导出排气系统中的废气流的发动机排出的nox浓度，所述排气系统被配置成处理来自燃烧式发动机的废气，如上文所描述。

17、此外，本公开进一步涉及一种包括控制装置的车辆，所述控制装置被配置成导出排气系统中的废气流的发动机排出的nox浓度，所述排气系统被配置成处理来自燃烧式发动机的废气。所述车辆可进一步包括燃烧式发动机和排气系统。所述排气系统可包括至少选择性催化还原催化剂和适于为还原剂配料的配料装置。