用于确定后处理系统中还原剂沉积物的量的系统和方法与流程

用于确定后处理系统中还原剂沉积物的量的系统和方法
1.相关申请的交叉引用
2.本技术要求2019年3月29日提交的美国临时申请第62/826,738号的权益，其全部公开内容在此通过引用并入本文。
技术领域
3.本公开总体上涉及用于供内燃(ic)机使用的后处理系统。
4.背景
5.废气后处理系统用于接收和处理ic机生成的废气。通常，废气后处理系统包括几种不同部件中的任何一种，以降低废气中存在的有害废气排放水平。后处理系统还可以包括选择性催化还原(scr)系统，该系统包括scr催化剂，该scr催化剂被配制成在还原剂存在的情况下分解废气中的成分，诸如一氧化二氮/一氧化氮(no
x
)。随着时间的推移，还原剂沉积物积聚在后处理系统的侧壁或部件上，这增加了废气的背压并降低了scr系统的催化转化效率。高温再生事件通常被执行以去除这些还原剂沉积物。然而，这种高温再生事件会导致scr催化剂的老化并降低其有效寿命。
6.概述
7.本文描述的实施例总体上涉及用于基于进入后处理系统的废气中的no
x
气体的量、离开后处理系统的废气中的no
x
气体的量以及已经添加到后处理系统中的还原剂的量来精确估计后处理系统内形成的还原剂沉积物的量的系统和方法。
8.在一些实施例中，后处理系统包括选择性催化还原(scr)单元；还原剂喷射器，其被配置为将还原剂添加到后处理系统中；第一no
x
传感器，其被配置为测量还原剂喷射器上游位置处的no
x
气体的量；第二no
x
传感器，其被配置为测量scr单元下游位置处的no
x
气体的量；以及控制器。控制器被编程为：至少基于在还原剂喷射器上游位置处测量的no
x
气体的量、在scr单元下游位置处测量的no
x
气体的量以及已经由还原剂喷射器添加到后处理系统中的还原剂的量来估计后处理系统中形成的还原剂沉积物的量，并且基于后处理系统中形成的还原剂沉积物的估计量来调整要添加到后处理系统中的还原剂的量。
9.在一些实施例中，控制器还被编程为响应于在后处理系统中形成的还原剂沉积物的量等于或大于阈值量，使碳氢化合物添加组件将碳氢化合物添加到后处理系统中，以将后处理系统的温度升高到用于去除还原剂沉积物的再生温度。
10.在一些实施例中，控制器被配置为使用以下方程式来估计还原剂沉积物的量：
11.r
d
＝r
i
‑
r
(inox
‑
onox)
12.其中，r
d
是在后处理系统中形成的还原剂沉积物的量，r
i
是已经添加到后处理系统中的还原剂的量，r
(inox
‑
onox)
是将由第一no
x
传感器测量的no
x
气体的量减少到由第二no
x
传感器测量的no
x
气体的量所消耗的还原剂的量。
13.在一些实施例中，控制器被配置为使用自由运行计数器来估计在任何给定时间在后处理系统中形成的还原剂沉积物的总量，该自由运行计数器对一段时间内在后处理系统中形成的还原剂沉积物的单独估计进行累加、求和或积分。
14.在一些实施例中，控制器被编程为：确定氨逃逸(ammonia slip)参数；并且至少基于在还原剂喷射器上游位置处测量的no
x
气体的量、在scr单元下游位置处测量的no
x
气体的量、由还原剂喷射器已经添加到后处理系统中的还原剂的量以及氨逃逸参数来估计后处理系统中形成的还原剂沉积物的量。
15.在一些实施例中，控制器被配置为基于从第二no
x
传感器接收的第二no
x
量信号来确定氨逃逸参数。
16.在一些实施例中，控制器被配置为使用以下方程式来估计还原剂沉积物的量：
17.r
d
＝r
i
‑
r
(inox
‑
onox)
*asp
18.其中，r
d
是在后处理系统中形成的还原剂沉积物的量，r
i
是已经添加到后处理系统中的还原剂的量，asp是氨逃逸参数，r
(inox
‑
onox)
*asp是将由第一nox传感器测量的nox气体的量减少到由第二nox传感器测量的nox气体的量所消耗的还原剂的量。
19.在一些实施例中，控制器被配置为：确定废气的温度；基于废气的温度估计消耗的还原剂沉积物的量；从后处理系统中形成的还原剂沉积物的估计量中扣除消耗的还原剂沉积物的量；以及基于还原剂沉积物的调整量来调整要添加到后处理系统中的还原剂的量。
20.在一些实施例中，控制器被配置为：响应于确定还原剂沉积物的估计量正以比沉积速率阈值更快的沉积速率沉积，指示还原剂添加组件减少添加到后处理系统中的还原剂的量。
21.在一些实施例中，控制器被配置为：确定废气中no
x
气体随时间的平均第二no
x
量；以及响应于第二no
x
量等于或大于阈值来确定氨逃逸参数。
22.在一些实施例中，控制器被配置为还基于scr单元的催化转化效率来估计形成的还原剂沉积物的量。
23.在一些实施例中，一种用于估计在后处理系统中形成的还原剂沉积物的量的方法，该后处理系统包括还原剂喷射器和位于还原剂喷射器下游的scr单元，该方法包括：由控制器接收来自第一no
x
传感器的第一no
x
量信号，该信号指示还原剂喷射器上游位置处的no
x
气体的量；由控制器接收来自第二no
x
传感器的第二no
x
量信号，该信号指示scr单元下游位置处的no
x
气体的量；由控制器确定已经由还原剂喷射器添加到后处理系统中的所添加的还原剂的量；由控制器至少基于第一no
x
量、第二no
x
量和已经添加到后处理系统中的还原剂的量来确定后处理系统中形成的还原剂沉积物的估计量；以及由控制器基于在后处理系统中形成的还原剂沉积物的估计量来调整要添加到后处理系统中的还原剂的量。
24.在一些实施例中，方法还包括：响应于在后处理系统中形成的还原剂沉积物的量等于或大于阈值量，通过控制器使碳氢化合物添加组件将碳氢化合物添加到后处理系统中，以将后处理系统的温度升高到用于去除还原剂沉积物的再生温度。
25.在一些实施例中，还原剂沉积物的估计量由控制器使用以下方程式来确定：
26.r
d
＝r
i
‑
r
(inox
‑
onox)
27.其中，r
d
是在后处理系统中形成的还原剂沉积物的量，r
i
是已经添加到后处理系统中的还原剂的量，r
(inox
‑
onox)
是将由第一no
x
传感器测量的no
x
气体的量减少到由第二no
x
传感器测量的no
x
气体的量所消耗的还原剂的量。
28.在一些实施例中，该方法还包括：由控制器确定氨逃逸参数；以及由控制器至少基于第一no
x
量、第二no
x
量、已经由还原剂喷射器添加到后处理系统中的还原剂的量和氨逃逸
参数来确定后处理系统中形成的还原剂沉积物的估计量。
29.在一些实施例中，还原剂沉积物的估计量由控制器使用以下方程式来确定：
30.r
d
＝r
i
‑
r
(inox
‑
onox)
*asp
‑‑‑‑‑
(2)
31.其中，r
d
是在后处理系统中形成的还原剂沉积物的量，r
i
是已经添加到后处理系统中的还原剂的量，asp是氨逃逸参数，r
(inox
‑
onox)
*asp是将由第一no
x
传感器测量的no
x
气体的量减少到由第二no
x
传感器测量的no
x
气体的量所消耗的还原剂的量。
32.在一些实施例中，还原剂沉积物的估计量还由控制器基于scr单元的催化转化效率来确定。
33.在一些实施例中，一种用于估计在后处理系统中形成的还原剂沉积物的量的方法，该后处理系统包括还原剂喷射器和位于还原剂喷射器下游的scr单元，该方法包括：由控制器确定被包括在流经scr单元下游的后处理系统的废气中的no
x
气体随时间的平均no
x
量；由控制器确定平均no
x
量是否等于或大于阈值；响应于平均no
x
量等于或大于阈值，由控制器确定氨逃逸正在发生；由控制器确定氨逃逸参数；由控制器至少基于在还原剂喷射器上游位置处测量的no
x
气体的量、在scr单元下游位置处测量的no
x
气体的量、已经由还原剂喷射器添加到后处理系统中的还原剂的量以及氨逃逸参数来估计后处理系统中形成的还原剂沉积物的量；以及由控制器基于在后处理系统中形成的还原剂沉积物的估计量来调整要添加到后处理系统中的还原剂的量。
34.在一些实施例中，还原剂沉积物的估计量由控制器使用以下方程式来确定：
35.r
d
＝r
i
‑
r
(inox
‑
onox)
*asp
36.其中，r
d
是在后处理系统中形成的还原剂沉积物的量，r
i
是已经添加到后处理系统中的还原剂的量，asp是氨逃逸参数，r
(inox
‑
onox)
*asp是将由第一no
x
传感器测量的no
x
气体的量减少到由第二no
x
传感器测量的no
x
气体的量所消耗的还原剂的量。
37.在一些实施例中，该方法还包括：响应于平均no
x
量小于阈值，由控制器确定scr单元下游的废气中no
x
气体的no
x
量是否增加到等于或大于阈值；响应于no
x
量增加到等于或大于阈值，由控制器确定no
x
量是否在预定时间内返回到平均no
x
量；以及响应于在预定时间内no
x
量没有返回到平均no
x
量，由控制器确定氨逃逸正在发生。
38.应当认识到，前述概念和下面更详细讨论的另外的概念的所有组合(假定这样概念不相互不一致)被设想为本文公开的主题的一部分。特别是，在本公开的结尾处出现的所主张的主题的所有组合被设想为本文公开的主题的一部分。
39.附图简述
40.结合附图，从以下描述和所附权利要求中，本公开的前述和其他特征将变得更加明显。应当理解，这些附图仅描绘了根据本公开的几种实施方式，因此不应被认为是对其范围的限制，将通过使用附图以附加的特征和细节来描述本公开。
41.图1是根据实施例的后处理系统的示意图。
42.图2是根据实施例的控制系统的示意性框图，该控制系统可以包括在图1的后处理系统中使用的控制器。
43.图3是根据实施例的用于估计后处理系统中形成的还原剂沉积物的量的方法的示意性流程图。
44.图4是根据实施例的用于确定后处理系统中包括的scr系统下游的氨的存在(即氨
逃逸)的方法的示意性流程图。
45.在下面的详细描述中参考了附图。在附图中，除非上下文另外规定，否则相似的符号通常标识相似的部件。在详细描述、附图和权利要求中描述的说明性实施方式并不意味着进行限制。可以利用其它实施方式，并且可以做出其他改变而不偏离此处提出的主题的精神或范围。将容易理解，如在本文通常描述的以及在附图中示出的本公开的方面可以在各种各样的不同配置中被布置、替换、组合和设计，且所有配置都被本公开明确地预期并成为本公开的一部分。
46.详细描述
47.本文描述的实施例总体上涉及用于基于进入后处理系统的废气中的no
x
气体的量、离开后处理系统的废气中的no
x
气体的量以及已经添加到后处理系统中的还原剂的量来精确估计后处理系统内形成的还原剂沉积物的量的系统和方法。
48.scr系统使用还原剂来分解被包含在流经scr系统的废气(例如，柴油废气)中的no
x
气体。还原剂的不准确配量，例如添加比scr系统用于分解no
x
气体更多的还原剂，会导致在scr系统中形成还原剂沉积物。类似地，在低温处，例如，当生成废气的发动机在关闭一段时间后开启时，可能不是所有还原剂都在废气中分解。一些未使用的还原剂可能在后处理系统中(例如，在后处理系统的内壁上，或后处理系统中包括的一个或更多个部件上)结晶并形成沉积物。最初，还原剂沉积物可以包括软的粉末状沉积物，诸如花瓣(petal)沉积物，其可以在低于350摄氏度的温度下被去除，并且通常不会对scr系统的健康有害。然而，随着时间的推移，这种还原剂沉积物转化成仅在高再生温度(例如，高于600摄氏度)下可去除的硬沉积物。通常，用于去除还原剂沉积物的高温再生事件以预定间隔发生，或者基于使用添加的燃料量、发动机速度或其他发动机参数确定的还原剂沉积物的量。这种基于用于确定还原剂沉积物的量的常规方法的用于预先计划再生或引起再生的常规手段导致再生事件的数量高于所需数量。这种高温再生事件的频繁发生会使包含在scr系统中的scr催化剂老化，并降低scr催化剂的寿命。
49.相反，本文描述的用于估计还原剂沉积物的量的系统和方法的各种实施例可以提供一个或更多个益处，包括例如：(1)允许还原剂沉积物的精确估计；(2)抑制后处理系统中硬还原剂沉积物的形成；以及(3)减少高温再生事件的数量，从而增加scr单元的寿命。
50.图1是根据实施例的后处理系统100的示意图。后处理系统100被配置为接收来自发动机10(例如，柴油发动机、汽油发动机、天然气发动机、双燃料发动机、生物柴油发动机、e
‑
85发动机或任何其他合适的发动机)的废气，并减少废气的成分，例如no
x
气体、co、碳氢化合物等。后处理系统100可以包括还原剂储罐110、还原剂添加组件120、外壳101、包括scr催化剂152的scr单元150和控制器170。在一些实施例中，后处理系统100还可以包括氧化催化剂130、混合器140和碳氢化合物添加组件132。
51.外壳101限定了内部容积，scr单元150设置在该内部容积内。外壳101可以由刚性、耐热且耐腐蚀材料形成，例如不锈钢、铁、铝、金属、陶瓷或任何其他合适的材料。外壳101可以具有任何合适的横截面，例如圆形、正方形、矩形、卵形、椭圆形、多边形或任何其他合适的形状。
52.入口导管102流体联接到外壳101的入口，并构造成接收来自发动机10的废气并将废气连通到由外壳101限定的内部容积。此外，出口导管104可以联接到外壳101的出口，并
且被构造成将处理过的废气排放到环境中(例如，被处理以减少废气的成分，诸如被包括在废气中的no
x
气体、未燃烧的碳氢化合物等)。
53.第一no
x
传感器103可以定位在入口导管102中，并被配置为测量包含在还原剂喷射器156上游的位置处的废气中并流入scr单元150的no
x
气体的量。第一no
x
传感器103可以包括物理传感器或虚拟传感器(例如，进入后处理系统100的废气的入口no
x
量，该量实际上由控制器170基于各种发动机参数确定，诸如发动机速度、发动机扭矩、添加的燃料量等)。在各种实施例中，温度传感器、压力传感器、氧传感器或任何其他传感器也可以定位在入口导管102中，以便确定流经后处理系统100的废气的一个或更多个操作参数。
54.第二no
x
传感器105位于出口导管104中，并被配置为确定在scr单元150下游位置处的废气中的no
x
气体的量(例如，在废气通过scr单元150之后从后处理系统100中排出的废气中的no
x
气体的量)。在一些实施例中，颗粒物质传感器也可以设置在出口导管104中，并被配置为确定离开后处理系统100的废气中的颗粒物质(例如，包括在离开过滤器的废气中的烟灰)的量。在另外其他实施例中，氨传感器也可以设置在出口导管104中，并被配置为测量离开后处理系统100的废气中的氨的量，即确定氨逃逸。这可以用作确定包括在scr单元150中的scr催化剂152的催化转化效率、调整要添加到scr单元150中的还原剂的量和/或调整scr单元150的温度的措施，以允许scr单元150有效地使用氨来催化分解包括在流过其中的废气中的no
x
气体。氨氧化(amo
x
)催化剂(未示出)可以位于scr单元150的下游，以便分解scr单元150下游的废气中的任何未反应的氨。
55.氧化催化剂130(例如，柴油氧化催化剂)可以位于scr单元150的上游，并且被配置为分解废气中包含的未燃烧的碳氢化合物和/或co。在特定实施例中，氧化催化剂130包括柴油氧化催化剂。在一些实施例中，混合器140也可以设置在scr单元150的上游，例如，在氧化催化剂130和scr单元150之间。混合器140被配置为促进添加到后处理系统100中的还原剂与废气混合，从而促进废气中还原剂的分解并生成氨。
56.在各种实施例中，后处理系统100还可以包括过滤器(未示出)，例如，设置在氧化催化剂130和scr单元150之间，并且被配置为从废气中去除颗粒物质(例如，烟灰、碎片、无机颗粒等)。在各种实施例中，过滤器可以包括陶瓷过滤器。在一些实施例中，过滤器可以包括堇青石过滤器，其可以是例如非对称过滤器。在其他实施例中，过滤器可以被催化。此外，碳氢化合物添加组件132可以联接到外壳101，并且被配置为选择性地将碳氢化合物添加到氧化催化剂130上。氧化催化剂130被配制成催化碳氢化合物的点燃，从而提高废气的温度，例如，以再生设置在氧化催化剂130下游的scr单元150和/或过滤器。
57.scr单元150包括scr催化剂152，其被配制成在还原剂存在的情况下分解包含在流经其中的废气中的no
x
气体。在一些实施例中，scr单元150可以包括选择性催化还原过滤器(scrf)。scr催化剂152可以设置在合适的基底上，例如陶瓷(例如堇青石)或金属(例如贝塔尔合金(kanthal))整体芯，其可以例如限定蜂窝结构。载体涂层(washcoat)也可以用作scr催化剂152的载体材料。这种载体涂层材料可以包括例如氧化铝、二氧化钛、二氧化硅、任何其他合适的载体涂层材料或其组合。整体芯可以牢固地定位在罐中，以形成安装在后处理系统100中的scr单元150。
58.尽管图1仅示出了位于由外壳101限定的内部容积内的氧化催化剂130和scr单元150，但是在其他实施例中，除了氧化催化剂130和scr单元150之外，多个后处理部件也可以
位于由外壳101限定的内部容积内。这种后处理部件可以包括例如混合器140、挡板、二级过滤器(例如二级分流或催化过滤器)或任何其他合适的后处理部件。
59.还原剂储罐110被构造成存储还原剂。还原剂被配制成促进废气的成分(例如，废气中包含的no
x
气体)的分解。可以使用任何合适的还原剂。在一些实施例中，废气包括柴油废气，并且还原剂包括柴油机废气处理液(diesel exhaust fluid)。例如，柴油机废气处理液可以包括尿素、尿素水溶液或包含氨、副产物或本领域已知的任何其它柴油机废气处理液的任何其它流体(例如，以名称销售的柴油机废气处理液)。例如，还原剂可以包括尿素与水具有特定比率的尿素水溶液。在特定实施例中，还原剂可以包括尿素水溶液，该尿素水溶液包括32.5％质量的尿素和67.5％质量的去离子水、包括40％质量的尿素和60％质量的去离子水，或者任何其他合适比率的尿素与去离子水。
60.还原剂添加组件120流体联接到还原剂储罐110。还原剂添加组件120被配置为选择性地将还原剂添加到scr单元150中或其上游(例如，进入入口导管102)或位于scr单元150上游的混合器(未示出)。还原剂添加组件120可以包括各种结构，例如泵、阀、筛网、过滤器等，以便于从还原剂储罐110接收还原剂并将其输送到scr单元150。
61.后处理系统100还包括还原剂喷射器156，该还原剂喷射器156流体联接到还原剂添加组件120，并被配置为将还原剂(例如，还原剂和压缩空气的组合流)添加到scr单元150中。在各种实施例中，还原剂喷射器156可以包括具有预定直径的喷嘴。在各种实施例中，还原剂喷射器156可以定位在位于外壳101的侧壁处并且构造成允许还原剂通过其添加到由外壳101限定的内部容积中的还原剂端口中。还原剂喷射器156可以被构造成将还原剂的流或射流输送到外壳101的内部容积中，以便将还原剂输送到scr单元150。还原剂端口可以位于scr单元150的上游(例如，允许还原剂添加到scr单元150上游的废气中)或scr单元150上方(例如，允许还原剂直接添加到scr单元150上)。在其他实施例中，还原剂端口可以设置在入口导管102上，并且被配置为允许还原剂添加到scr单元150上游的入口导管102中，或者在氧化催化剂130和混合器140之间。在这样的实施例中，混合器、挡板、叶片或其他结构可以位于入口导管102中，以便促进还原剂与废气的混合。
62.再次参考图1，控制器170通信地联接到第一no
x
传感器103，并且可以被配置为从第一no
x
传感器103接收第一no
x
传感器信号，该第一no
x
传感器信号对应于还原剂喷射器156上游位置处的废气中的no
x
气体的第一量。控制器170还通信地联接到第二no
x
传感器105，并被配置为从第二no
x
传感器105接收第二no
x
传感器信号，并确定包含在scr单元150下游的废气中的no
x
气体或氨的第二量。
63.控制器170还联接到还原剂添加组件120，并被配置为确定经由还原剂添加组件120添加到后处理系统100中的还原剂的量。例如，控制器170可以可操作地联接到还原剂添加组件132，并被配置为基于一个或更多个发动机参数、还原剂喷射器上游和scr单元150下游的no
x
气体的量、废气的温度或任何其他合适的参数，来指示还原剂添加组件120将添加的一定量的还原剂添加到后处理系统100中。控制器170可以使用任何类型和任何数量的有线或无线连接可操作地联接到后处理系统100的各种部件。例如，有线连接可以包括串行电缆、光纤电缆、cat5电缆或任何其他形式的有线连接。无线连接可以包括互联网、wi
‑
fi、蜂窝、无线电、蓝牙、zigbee等。在一个实施例中，控制器局域网(can)总线提供信号、信息和/或数据的交换。can总线包括任意数量的有线和无线连接。
64.控制器170被配置为基于已经添加到后处理系统100中的还原剂的量以及还原剂喷射器156上游和scr单元150下游的no
x
气体的量来估计已经在后处理系统100中形成的还原剂沉积物的量(例如，沉积在后处理系统的内表面上、混合器上或后处理系统100的其他部件上)。在一些实施例中，控制器170被编程为至少基于在还原剂喷射器156上游位置处测量的no
x
气体的量、在scr单元150下游位置处测量的no
x
气体的量以及已经由还原剂喷射器150添加到后处理系统100中的还原剂的量来估计后处理系统100中形成的还原剂沉积物的量。例如，控制器170可以被配置为经由以下方程式估计后处理系统100中形成的还原剂沉积物的量：
65.r
d
＝r
i
‑
r
(inox
‑
onox)
ꢀꢀꢀꢀ
(1)
66.其中，r
d
＝在后处理系统100中形成的还原剂沉积物的量，r
i
＝添加到后处理系统100中的还原剂的量，并且r
(inox
‑
onox)
是用于将no
x
量从还原剂喷射器156上游的no
x
气体的量减少到scr单元150下游的no
x
气体的量所消耗的还原剂的量。
67.方程式(1)基本上是质量平衡式，其确定或估计后处理系统100中有多少还原剂未被消耗，这有可能在后处理系统100中形成还原剂沉积物。控制器170可以包括自由运行计数器，其实时确定(例如，累加、求和或积分)所沉积的还原剂的量，以便估计在任何给定时间在后处理系统100中形成的还原剂沉积物的总量。如果添加到后处理系统100中的还原剂的量和将no
x
量从还原剂喷射器156上游的no
x
气体的量减少到scr单元150下游的no
x
气体的量所消耗的还原剂的量之间存在较大差异，则计数器以较快速率递增。
68.控制器170还被编程为指示或命令还原剂添加组件120基于后处理系统100中形成的还原剂沉积物的估计量来调整要由还原剂喷射器156添加到后处理系统100中的还原剂的量。例如，如果还原剂沉积物以比沉积速率阈值更快的沉积速率沉积，则控制器170可以指示还原剂添加组件120减少添加到后处理系统100中的还原剂的量，从而降低还原剂沉积速率。
69.在一些实施例中，响应于后处理系统中形成的还原剂沉积物的量等于或大于阈值量，控制器170被编程为指示或命令碳氢化合物添加组件132将碳氢化合物添加到后处理系统100中。添加的碳氢化合物在废气中燃烧(例如，在由氧化催化剂130催化的氧化反应中)，从而将废气的温度升高到足以分解后处理系统100中形成的还原剂沉积物的再生温度(例如，大于600摄氏度)。
70.添加到流经后处理系统100的废气中的还原剂分解以生成废气，然后被scr单元150用于催化废气中包含的no
x
气体的分解。在一些情况下，一部分氨气在流经后处理系统100时保持未消耗，并保持存在于scr单元150下游的废气中。这通常被称为氨逃逸，即氨通过scr单元150逃逸而没有被消耗。氨逃逸代表还原剂的未被用于no
x
分解但是也不沉积在后处理系统100中的一部分，即不产生还原剂沉积物。如本文所述，控制器170被配置为在估计沉积在后处理系统100中的还原剂的量时考虑氨逃逸。
71.用于确定scr单元150下游的废气中的no
x
气体的量或浓度的第二no
x
传感器105也对氨敏感。因此，由第二no
x
传感器105测量的第二no
x
量信号的一部分对应于scr单元150下游的废气中的氨量。控制器170使用这种对氨的交叉敏感性来确定氨是否存在于scr单元150下游的废气中，即氨逃逸是否正在发生。控制器170可以被编程为确定可归因于氨逃逸的第二no
x
量信号的部分，并由此确定氨逃逸参数。例如，控制器170可以确定可归因于氨逃
逸的第二no
x
量信号的百分比，在一些情况下，该百分比可以高达总的第二no
x
量信号的70％
‑
80％。控制器170被配置为从归因于氨的第二no
x
量信号的部分或百分比确定氨逃逸参数。
72.控制器170被编程为至少基于在还原剂喷射器156上游位置处测量的no
x
气体的量、在scr单元150下游位置处测量的no
x
气体的量、已经由还原剂喷射器156添加到后处理系统100中的还原剂的量以及氨逃逸参数来估计后处理系统100中形成的还原剂沉积物的量。例如，控制器170可以被配置为使用氨逃逸参数作为方程式1中的加权参数，以便如下减少还原剂沉积物计数器的增量率和减量：
73.r
d
＝r
i
‑
r
(inox
‑
onox)
*asp
ꢀꢀꢀ
(2)
74.其中，asp是氨逃逸参数。氨逃逸参数可以是大于1的数字，这增加了方程式(2)中括号内的项的值。例如，如果第二no
x
信号的氨部分是70％，则氨逃逸参数可以是0.7。由于r
i
不受氨逃逸参数的影响，则方程式2中确定的r
d
由于与方程式(1)相关的括号内的项的较高值而减少，从而考虑了氨逃逸。
75.可选地，对于上游和下游no
x
气体可以有单独的氨逃逸参数，使得控制器170被配置为使用两个氨逃逸参数作为加权参数，以便如下减少还原剂沉积计数器的增量率和减量：
76.r
d
＝r
i
‑
(r
(inox)
*asp
i
)
‑
(r
(onox)
*asp
o
)
ꢀꢀꢀ
(3)
77.在一些实施例中，控制器170可以被编程为基于由第二no
x
传感器105测量的第二no
x
量来确定氨存在于scr单元150下游的废气中。例如，响应于由第二no
x
传感器确定的废气中的no
x
气体随时间的平均第二no
x
量等于或大于阈值，控制器170确定氨存在于scr单元150的下游，即氨逃逸正在发生。控制器170然后可以确定氨逃逸参数，并使用方程式(2)来估计在后处理系统100中形成的还原剂沉积物的量。
78.在一些情况下，scr单元150下游的废气中的no
x
气体的量的尖峰可以导致由第二no
x
传感器105测量的第二no
x
量的突然增加或尖峰，其可以大于阈值，但不归因于氨逃逸。控制器170还可以被编程为确定第二no
x
量是否等于或大于阈值。响应于第二no
x
量在预定时间段内返回到平均第二no
x
量，控制器170确定第二no
x
量的尖峰是由于实际no
x
尖峰而产生的。然而，当第二no
x
量尖峰在预定时间段内没有返回到平均第二no
x
量时，这意味着增加是由于氨逃逸，并且控制器170使用方程式2来估计还原剂沉积物的量。
79.在一些实施例中，控制器170还可以被编程为确定scr单元150的催化转化效率，并且还基于scr单元150的催化转化效率来估计在后处理系统100中形成的还原剂沉积物的量。例如，如果scr单元150的催化转化效率非常高(例如，大于97％)，这可能是由于scr催化剂152的温度高(例如，大于400摄氏度)导致的，那么scr单元150能够消耗所有添加的还原剂以及耗尽后处理系统100中的还原剂沉积物。在如此高的催化转化效率下，废气中基本上所有(例如，大于97％)的氨或氧化铵(ammonium oxide)在通过scr单元后被转化为氮气(n2)，并且对第二no
x
量没有贡献。控制器170可以被编程为估计由于废气的高温而消耗的还原剂沉积物的量，并从方程式(1)或(2)中扣除该量。
80.在一些情况下，还原剂可能撞击混合器140并导致软还原剂沉积物，例如花瓣状沉积物，其在300
‑
400摄氏度范围内的温度下容易在废气中分解。因此，这种沉积物不会对方程式(1)中的rd有贡献，因为它们最终将在scr单元150中被消耗，或者如果它导致氨逃逸，
则对沉积物有贡献，这将在方程式(2)中说明。在这种情况下，除了还原剂被添加到后处理系统100中之外，在后处理系统100中分解的沉积物还向废气提供氨。控制器170还可以被编程为减少添加到后处理系统100中的还原剂的量，以考虑正在消耗的还原剂沉积物。以这种方式，使用更少的还原剂，并且还原剂沉积物的总量被精确计算，从而减少频繁的高温再生事件的发生。另一方面，如果添加到后处理系统100中的还原剂的量减少太多，则第二no
x
量可以增加超过在排放到环境中的废气中可以存在的可允许的第二no
x
量。控制器170可以被编程为减少添加到后处理系统100中的还原剂的量，以考虑正在消耗的还原剂沉积物，并且响应于第二no
x
量等于或大于可允许的第二no
x
量，增加所添加的还原剂的量。
81.在特定实施例中，控制器170可以被包括在控制系统中。例如，图2是根据实施例的包括控制器170的控制系统171的示意框图。控制器170包括处理器172、存储器174或任何其他计算机可读介质以及通信接口176。此外，控制器170包括第一和第二no
x
量确定电路系统174a、氨逃逸参数确定电路系统174b、还原剂沉积物估计电路系统174c、还原剂添加控制电路系统174d和碳氢化合物(hc)添加控制电路系统174e。应当理解，控制器170仅示出了控制器170的一个实施例，并且可以使用能够执行本文描述的操作的任何其他控制器。
82.处理器172可以包括微处理器、可编程逻辑控制器(plc)芯片、asic芯片或任何其他合适的处理器。处理器172与存储器174通信，并被配置为执行存储在存储器174中的指令、算法、命令或其他程序。
83.存储器174包括本文讨论的任何存储器和/或储存部件。例如，存储器174可以包括处理器172的ram和/或高速缓存。存储器174还可以包括控制器170本地或远程的一个或更多个储存设备(例如，硬盘驱动器、闪存驱动器、计算机可读介质等)。存储器174被配置为存储查找表、算法或指令。
84.在一种配置中，第一和第二no
x
量确定电路系统174a、氨逃逸参数确定电路系统174b、还原剂沉积物估计电路系统174c、还原剂添加控制电路系统174d和hc添加控制电路系统174e体现为由处理器(诸如处理器172)可执行的机器或计算机可读介质(例如，存储在存储器174中)。如本文所述以及其他用途，机器可读介质(例如，存储器174)有助于执行某些操作以实现数据的接收和发送。例如，机器可读介质可以提供指令(例如，命令等)来例如获取数据。在这点上，机器可读介质可以包括定义数据采集(或数据传输)频率的可编程逻辑。因此，计算机可读介质可以包括代码，该代码可以用任何编程语言编写，包括但不限于java等和任何传统的过程编程语言，诸如“c”编程语言或类似的编程语言。计算机可读程序代码可以在一个处理器或多个远程处理器上执行。在后一种情况下，远程处理器可以通过任何类型的网络(例如，can总线等)相互连接。
85.在另一种配置中，第一和第二no
x
量确定电路系统174a、氨逃逸参数确定电路系统174b、还原剂沉积物估计电路系统174c、还原剂添加控制电路系统174d和hc添加控制电路系统174e体现为硬件单元，诸如电子控制单元。这样，第一和第二no
x
量确定电路系统174a、氨逃逸参数确定电路系统174b、还原剂沉积物估计电路系统174c、还原剂添加控制电路系统174d和hc添加控制电路系统174e可以被体现为一个或更多个电路系统部件，包括但不限于处理电路系统、网络接口、外围设备、输入设备、输出设备、传感器等。
86.在一些实施例中，第一和第二no
x
量确定电路系统174a、氨逃逸参数确定电路系统174b、还原剂沉积物估计电路系统174c、还原剂添加控制电路系统174d和hc添加控制电路
174e可以采取一个或更多个模拟电路、电子电路(例如，集成电路(ic)、分立电路、片上系统(soc)电路、微控制器等)、电信电路，混合电路以及任何其他类型的“电路”的形式。在这点上，第一和第二no
x
量确定电路系统174a、氨逃逸参数确定电路系统174b、还原剂沉积物估计电路系统174c、还原剂添加控制电路系统174d和hc添加控制电路系统174e可以包括用于实现或促进实现本文所述操作的任何类型的部件。例如，本文描述的电路可以包括一个或更多个晶体管、逻辑门(例如，与非、与、或非、或、异或、非、异或非等)、电阻器、多路复用器、寄存器、电容器、电感器、二极管、布线等等。
87.因此，第一和第二no
x
量确定电路系统174a、氨逃逸参数确定电路系统174b、还原剂沉积物估计电路系统174c、还原剂添加控制电路系统174d和hc添加控制电路系统174e也可以包括可编程硬件设备，诸如现场可编程门阵列、可编程阵列逻辑、可编程逻辑器件等。在这点上，第一和第二no
x
量确定电路系统174a、氨逃逸参数确定电路系统174b、还原剂沉积物估计电路系统174c、还原剂添加控制电路系统174d和hc添加控制电路系统174e可以包括一个或更多个存储器设备，用于存储由第一和第二no
x
量确定电路系统174a、氨逃逸参数确定电路系统174b、还原剂沉积物估计电路系统174c、还原剂添加控制电路系统174d和hc添加控制电路系统174e的处理器可执行的指令。一个或更多个存储器设备和处理器可以具有与下面关于存储器174和处理器172提供的相同的定义。
88.在所示的示例中，控制器170包括处理器172和存储器174。处理器172和存储器174可以被构造或配置为执行或实施在本文中描述的关于第一和第二no
x
量确定电路系统174a、氨逃逸参数确定电路系统174b、还原剂沉积物估计电路系统174c、还原剂添加控制电路系统174d和hc添加控制电路系统174e的指令、命令和/或控制过程。因此，所描绘的配置代表前述布置的第一和第二no
x
量确定电路系统174a、氨逃逸参数确定电路系统174b、还原剂沉积物估计电路系统174c、还原剂添加控制电路系统174d和hc添加控制电路系统174e被体现为机器或计算机可读介质。然而，如上所述，该图示并不意味着是限制性的，因为本公开考虑了其他实施例，诸如前述实施例，其中第一和第二no
x
量确定电路系统174a、氨逃逸参数确定电路系统174b、还原剂沉积物估计电路系统174c、还原剂添加控制电路系统174d和hc添加控制电路系统174e，或者第一和第二no
x
量估计电路系统174a、氨逃逸参数确定电路系统174b、还原剂沉积物估计电路系统174c、还原剂添加控制电路系统174d和hc添加控制电路系统174e中的至少一个电路被配置为硬件单元。所有这样的组合和变型旨在落入本公开的范围内。
89.处理器172可以实现为一个或更多个通用处理器、专用集成电路(asic)、一个或更多个现场可编程门阵列(fpga)、数字信号处理器(dsp)、一组处理部件或其他合适的电子处理部件。在一些实施例中，一个或更多个处理器可以由多个电路(例如，第一和第二no
x
量确定电路系统174a、氨逃逸参数确定电路系统174b、还原剂沉积物估计电路系统174c、还原剂添加控制电路系统174d和hc添加控制电路系统174e)共享，可以包括或以其他方式共享相同的处理器，在一些示例实施例中，该处理器可以执行经由存储器的不同区域存储或以其他方式访问的指令。替代地或附加地，一个或更多个处理器可以被构造成独立于一个或更多个协处理器来执行或以其他方式执行某些操作。在其他示例实施例中，两个或更多个处理器可以经由总线联接，以实现独立、并行、流水线或多线程指令执行。所有这样的变型旨在落入本公开的范围内。存储器174(例如，ram、rom、闪存、硬盘驱动器储存器等)可以存储
数据和/或计算机代码，用于促进本文描述的各种过程。存储器174可以可通信地连接到处理器172，以向处理器172提供计算机代码或指令，用于执行本文描述的至少一些过程。此外，存储器174可以是或包括有形的、非瞬态易失性存储器或非易失性存储器。因此，存储器174可以包括数据库部件、目标代码部件、脚本部件或用于支持本文描述的各类活动和信息结构的任何其他类型的信息结构。
90.通信接口176可以包括无线接口(例如，插孔、天线、发射器、接收器、通信接口、有线终端等)以用于与各种系统、设备或网络进行数据通信。例如，通信接口176可以包括以太网卡和端口，用于经由基于以太网的通信网络和/或wi
‑
fi通信接口发送和接收数据，用于与第一no
x
传感器103、第二no
x
传感器105、还原剂添加组件132或碳氢化合物添加组件132通信。通信接口176可以被构造成经由局域网或广域网(例如，因特网等)进行通信并且可以使用各种通信协议(例如，ip、lon、蓝牙、zigbee、无线电、蜂窝、近场通信等)。
91.第一和第二no
x
量确定电路系统174a被配置为从第一no
x
传感器103接收第一no
x
信号，并在被包括在后处理系统100中的还原剂喷射器156上游的位置处确定no
x
气体的第一量(例如，进入后处理系统100的no
x
气体的入口no
x
量)。此外，第一和第二no
x
量确定电路系统174a被配置为从第二no
x
传感器105接收第二no
x
信号，并确定scr单元150下游位置处的no
x
气体的第二量(例如，出口no
x
量)。第一和第二no
x
量确定电路系统174a也可以被配置为确定氨逃逸是否正在发生。例如，第一和第二no
x
量确定电路系统174a可以确定当scr单元150下游的no
x
气体随时间的平均第二no
x
量高于阈值时，和/或当第二no
x
信号中的尖峰没有在预定时间内降低到平均第二no
x
量时，氨逃逸正在发生，如本文前面所述。第一和第二no
x
量确定电路系统174a然后可以被配置为确定归因于在scr单元150下游的废气中存在的氨气的第二no
x
量信号的部分或百分比。
92.氨逃逸参数确定电路系统174b被配置为确定氨逃逸参数。例如，响应于第一和第二no
x
量确定电路系统174a确定氨逃逸正在发生，氨逃逸参数确定电路系统174b然后可以被配置为确定归因于在scr单元150下游的废气中存在的氨气的第二no
x
量信号的部分或百分比，并由此确定氨逃逸参数。
93.还原剂沉积物估计电路系统174c被配置为确定沉积在后处理系统100中的还原剂的量。例如，还原剂沉积物估计电路系统174c可以使用方程式(1)或方程式(2)来估计如前所述形成的还原剂沉积物的量。
94.还原剂添加控制电路系统174d被配置为确定已经被添加到后处理系统100中的还原剂的量，还原剂沉积物估计电路系统174c使用添加的还原剂的量估计还原剂沉积物的量。还原剂添加控制电路系统174d还被配置为基于一个或更多个发动机参数、进入后处理系统的no
x
气体以及后处理系统100中形成的还原剂沉积物的估计量来调整要添加到后处理系统100中的还原剂的量。
95.hc添加控制电路系统174e被配置为控制碳氢化合物向后处理系统100的添加。例如，响应于由还原剂沉积物估计电路系统174c确定的沉积在后处理系统100中的还原剂的量等于或大于还原剂沉积物阈值，hc添加控制电路系统174e可以指示碳氢化合物添加组件132将碳氢化合物添加到流过后处理系统100的废气中。碳氢化合物在氧化催化剂130中燃烧，导致废气的温度升高，足以分解还原剂沉积物。
96.图3是根据实施例的用于估计在包括scr单元(例如scr单元150)的后处理系统(例
如后处理系统100)中形成的还原剂沉积物的量的方法200的示意性流程图。虽然方法200是关于控制器170描述的，但是应当理解，方法200的操作或本文描述的任何其他方法(例如，方法300)可以用任何其他控制器或控制系统(例如，发动机控制系统)来执行。
97.方法200包括在202处确定后处理系统中包括的还原剂喷射器(例如还原剂喷射器156)上游位置处的no
x
气体的第一no
x
量。例如，控制器170可以被配置为从第一no
x
传感器103接收第一no
x
量信号，并由此确定第一no
x
量。在204处，在scr单元下游的位置处确定no
x
气体的第二no
x
量(例如，出口no
x
量)。例如，控制器170可以被配置为从第二no
x
传感器105接收第二no
x
量信号，并由此确定第二no
x
量。在206处，确定已经添加到后处理系统中的还原剂的量。例如，控制器170可以可操作地联接到还原剂添加组件120，并从还原剂添加组件120接收还原剂添加信号，以确定已经添加到后处理系统100中的还原剂的量。
98.在一些实施例中，方法200还包括在208处确定氨逃逸是否正在发生。响应于氨逃逸没有发生(208：否)，在212处，(例如，通过控制器170)可以确定scr单元(例如，scr单元150)的催化转化效率。响应于确定氨逃逸正在发生(208：是)，即氨存在于scr单元150的下游，在进行到操作212之前，如前所述，在210处确定氨逃逸参数。
99.在214处，方法200包括例如使用方程式1，基于已经添加到后处理系统100中的还原剂的量、第一no
x
量和第二no
x
量来估计后处理系统100中形成的还原剂沉积物的量。例如，控制器170可以经由方程式1估计后处理系统中形成的还原剂沉积物的量。
100.在一些实施例中，例如使用如本文前述的方程式(2)可以基于第一no
x
量、第二no
x
量、添加到后处理系统中的还原剂的量和氨逃逸参数来估计(例如，通过控制器170)形成的还原剂沉积物的量。在一些实施例中，形成的还原剂沉积物的量也可以基于scr单元150的催化转化效率来确定(例如，通过控制器170)，如本文前面所述。
101.在216处，基于后处理系统100中形成的还原剂沉积物的量(例如，通过还原剂添加组件120、基于从控制器170接收的指令)来调整添加到后处理系统中的还原剂的量。在一些实施例中，在218处，碳氢化合物可以被添加到后处理系统中(例如，通过hc添加组件132、基于从控制器170接收的指令)。例如，响应于确定在后处理系统100中形成的还原剂沉积物的量等于或大于还原剂沉积物阈值，控制器170可以指示hc添加组件132将碳氢化合物添加到后处理系统100中。碳氢化合物在氧化催化剂130上燃烧，并将废气的温度升高到足以分解后处理系统100中形成的还原剂沉积物的温度(例如，高于600摄氏度)。
102.图4是根据实施例的用于确定氨逃逸正在后处理系统(例如，后处理系统100)中发生的方法300的示意性流程图。方法300可以由控制器170使用来确定氨逃逸是否正在发生，并且响应于氨逃逸正在发生，在方法200的操作210处确定氨逃逸参数。
103.方法300包括在302处确定被包括在scr单元(例如，scr单元150)下游的废气中的、随时间确定的no
x
气体随时间的平均第二no
x
量。在304处，确定平均第二no
x
量是否大于阈值。响应于平均第二no
x
量等于或大于阈值(304：是)，在306处确定氨逃逸正在发生，并且控制器170可以确定氨逃逸参数。
104.响应于平均第二no
x
量小于阈值(304：否)，方法300可以进行到操作308，并且在308处(例如，通过第二no
x
传感器105)确定第二no
x
量是否增加到等于或大于阈值。例如，如果观察到超过阈值的第二个no
x
量的尖峰。如果没有观察到第二no
x
量的这种尖峰(308：否)，则方法300返回到操作302。
105.如果观察到超过阈值的第二no
x
量的增加(308：是)，则在310处，控制器170可以确定第二no
x
量是否在预定时间内返回到平均第二no
x
量。响应于确定由第二no
x
传感器测量的第二no
x
量在预定时间内返回到平均第二no
x
量，控制器170确定氨逃逸没有发生(310：否)，并且方法300返回到操作302。如果第二no
x
量在预定时间段内没有返回到平均第二no
x
量(310：是)，则在312处，控制器170确定氨逃逸正在发生，并且控制器170可以确定氨逃逸参数。
106.应当注意，如本文用来描述各种实施例的术语“示例”旨在指示这些实施例是可能实施例的可能示例、表示和/或图示(并且该术语不旨在暗示这样的实施例必然是非常或最高级的示例)。
107.如本文使用的术语“联接”等是指两个构件直接或间接地彼此联结。这种联结可以是固定的(例如，永久的)或可移动的(例如，可移除或可释放的)。这种联结可以利用两个构件或两个构件和任何附加的中间构件彼此整体形成为单个整体来实现，或者利用两个构件或两个构件和任何附加的中间构件彼此附接的来实现。
108.重要的是要注意，各种示例性实施例的构造和布置仅是说明性的。尽管在本公开中仅详细描述了几个实施例，但是阅读本公开的本领域技术人员将容易理解，许多修改是可能的(例如，各种元件的大小、尺寸、结构、形状和比例的变化；参数值、安装布置；材料、颜色、取向等的使用)而实质上不脱离本文描述的主题的新颖教导和优点。另外，应当理解，如本领域普通技术人员将理解的，本文公开的一个实施例的特征可以与本文公开的其他实施例的特征相结合。在不脱离本实施例的范围的情况下，还可以在各种示例性实施例的设计、操作条件和布置中进行其他替换、修改、改变和省略。
109.虽然本说明书包含很多具体实施方式细节，但这些不应该理解为对任何实施例范围的限制或所要求保护的内容的限制，而应该理解为是对特定实施例的特定实施方式所特定的特征的描述。在单独实现方式的上下文中在本说明书中描述的特定特征也可以在单个实现方式中组合地被实现。相反，在单个实现方式的上下文中描述的各种特征也可以在多个实现方式中单独地或以任何适合的子组合来实现。此外，虽然以上的特征可被描述为在某些组合中起作用以及甚至最初这样要求保护的，但来自要求保护的组合中的一个或更多个特征在某些情况下可从组合中删除，并且所要求保护的组合可针对子组合或子组合的变型。