Выявление и количественное определение утечек аммиака после системы избирательного каталитического восстановления оксидов азота

Способ выявления и количественного определения утечек аммиака ниже по потоку от системы избирательного каталитического восстановления оксидов азота, расположенной в выпускной системе двигателя внутреннего сгорания автомобиля, где указанная система включает. Способ включает следующие этапы: формирование сигнала управления для контроля количества текучей среды с содержанием аммиака, подаваемой инжекторным устройством в выпускную систему, получение последовательности измеренных показателей концентрации от датчика оксидов азота, установленного ниже по потоку от системы, для каждого показателя, полученного на этапе б), получение показателя концентрации оксидов азота выше по потоку от системы, расчет последовательности показателей, характеризующих измеренную эффективность массы для каталитического восстановления в зависимости, для каждого из указанных расчетных показателей, от показателя, полученного на этапе б), и соответствующего показателя, полученного на этапе в), оценка показателя эталонной эффективности (ηslip) массы для каталитического восстановления на основе по меньшей мере одного показателя из последовательности, рассчитанной на этапе г), соответствующего такому количеству подаваемой текучей среды, чтобы масса (12) для каталитического восстановления хранила достаточное количество аммиака для протекания реакции полного восстановления оксидов азота, но чтобы при этом масса для каталитического восстановления обладала не исчерпанной способностью хранить аммиак. Устройство для реализации способа включает: инжекторное устройство для инжекции текучей среды с содержанием аммиака в выпускную систему и массу для каталитического восстановления, расположенную ниже по потоку от инжекторного устройства, предназначенную для хранения аммиака, поступающего из инжекторного устройства, с целью реакции с оксидами азота, содержащимися в газах сгорания из двигателя. 4 н. и 5 з.п. ф-лы, 5 ил.

 

Настоящее изобретение относится к области выявления и количественного определения утечек аммиака в системе избирательного каталитического восстановления оксидов азота.

Системы избирательного каталитического восстановления оксидов азота, именуемые также каталитическими конвертерами SCR (от английского Selective Catalytic Reduction), находят широкое применение в системах выпуска газов сгорания из двигателей внутреннего сгорания автомобилей.

Принцип действия каталитического конвертера SCR основан на каталитической реакции восстановления оксидов азота (NOx), содержащихся в газах сгорания из двигателя, посредством аммиака (NH3). Масса для каталитического восстановления, состоящая преимущественно из цеолита, образует катализатор для реакций восстановления оксидов азота аммиаком в каталитическом конвертере SCR.

Используемый в этих реакциях аммиак обычно получают путем впрыскивания смеси из воды и мочевины (более известной под товарным знаком Adblue©). Эта смесь претерпевает реакции гидролиза и пиролиза. Извлеченные при этом молекулы аммиака хранятся в массе для каталитического восстановления, вступая позже в реакцию с оксидами азота.

По достижении массой для каталитического восстановления максимальной способности хранения молекулы аммиака беспрепятственно проходят через эту массу, не задерживаясь в ней, и уходят в выпускную систему. Аммиак является загрязняющим и токсичным соединением.

Поэтому количество получаемого аммиака при инжекции смеси из воды и мочевины, а также количество хранящегося в каталитическом конвертере аммиака должны быть известны и точно согласованы. Передозировка при инжекции смеси из воды и мочевины приводит к утечке аммиака ниже по потоку от каталитического конвертера SCR, а недостаточная дозировка не обеспечивает протекания реакции полного восстановления оксидов азота в газах сгорания из двигателя, поступающих в каталитический конвертер SCR, и вызывает утечку оксидов азота вниз по потоку от каталитического конвертера SCR.

Существует множество факторов, модифицирующих работу каталитического конвертера SCR. Из них можно упомянуть: состояние массы для каталитического восстановления, ее температура, степень старения, количество газов сгорания из двигателя, проходящих через каталитический конвертер SCR, или же концентрация оксидов азота в этих газах сгорания, поступающих из двигателя на вход в систему SCR. Поэтому моделирование такой системы и эффективности ее работы является относительно труднореализуемой задачей.

По этой причине, в отсутствие возможности получить достаточно точную модель каталитического конвертера SCR, которая позволила бы идеально отрегулировать инжекцию аммиака и наилучшим образом ограничить утечки оксидов азота, выпускные системы двигателей внутреннего сгорания часто оборудованы по меньшей мере одним датчиком оксидов азота или датчиком NOx, на выходе из каталитического конвертера SCR. Назначением таких датчиков является определение количества утечек оксидов азота и их выявление на выходе из каталитического конвертера SCR.

Одна из известных проблем для улучшения контроля за инжекцией аммиака в каталитический конвертер SCR и, следовательно, для оптимизации работы каталитического конвертера SCR, заключается в выявлении и количественном определении утечек аммиака ниже по потоку от каталитического конвертера SCR, происходящих, например, при передозировке инжектируемой в каталитический конвертер SCR смеси из воды и мочевины. В настоящее время, применение датчиков для аммиака в выпускных системах хорошо известно в лабораторных условиях, но не является решением, которой можно отмасштабировать на промышленный уровень.

Рассматривались разные решения по выявлению утечек азота. Одним из известных специалисту решений является использование особого свойства имеющихся в настоящее время датчиков NOx. Действительно, датчики NOx обладают непроизвольной особенностью улавливать не только концентрации оксидов азота. В частности, датчики NOx чувствительны также и к концентрациям аммиака. В случае одновременной утечки оксидов азота и аммиака датчик NOx, установленный ниже по потоку от массы для каталитического восстановления в каталитическом конвертере SCR, чувствителен к обоим этим химическим соединениям и не способен определить количество каждого из них.

Таким образом, что касается выявления утечек аммиака посредством датчика NOx ниже по потоку от каталитического конвертера SCR, то известны источники информации US 2005/0282285, в котором описан метод выявления импульсной инжекцией мочевины в каталитический конвертер SCR, US 2011/0005202, описывающий модель частотного анализа, основанную на замерах двух датчиков NOx на входе и выходе каталитического конвертера SCR, или же US 2011/0005203, описывающий метод вероятностной оценки, базирующийся на частотном анализе сигналов двух датчиков NOx на входе и выходе каталитического конвертера SCR. Эти источники описывают методы выявления утечек без количественного определения.

В патентном документе WO 2011/093772 раскрыт способ оценки концентрации оксида азота, утечка которого имеет место ниже по потоку от каталитического конвертера SCR, и концентрации аммиака, утечка которого также имеет место ниже по потоку от каталитического конвертера SCR. Оценка этих концентраций базируется на моделировании работы массы для каталитического восстановления в каталитическом конвертере SCR и на сигналах датчика NOx ниже по потоку от каталитического конвертера SCR.

В уровне техники все еще существует потребность в более надежном методе выявления и количественного определения утечек аммиака ниже по потоку от каталитического конвертера SCR.

С этой целью здесь описывается способ выявления и количественного определения утечек аммиака ниже по потоку от системы избирательного каталитического восстановления оксидов азота, расположенной в выпускной системе двигателя внутреннего сгорания автомобиля, при этом система избирательного каталитического восстановления оксидов азота включает:

- инжекторное устройство для инжекции текучей среды с содержанием аммиака в выпускную систему двигателя и

- массу для каталитического восстановления ниже по потоку от инжектора для хранения аммиака, поступающего из инжекторного устройства и предназначенного для реакции с оксидами азота в газах сгорания из двигателя;

при этом указанный способ включает в себя следующие этапы:

а) формирование сигнала управления для контроля за количеством текучей среды с содержанием аммиака, подаваемой инжекторным устройством в выпускную систему;

б) получение последовательности измеренных показателей концентрации от датчика оксидов азота, установленного ниже по потоку от системы;

в) получение показателя концентрации оксидов азота выше по потоку от системы для каждого из показателей с этапа б);

г) расчет последовательности показателей, характеризующих измеренную эффективность массы для каталитического восстановления в зависимости, для каждого из указанных расчетных показателей, от показателя, полученного на этапе б), и соответствующего показателя, полученного на этапе в);

д) оценка показателя эталонной эффективности массы для каталитического восстановления на основе по меньшей мере одного показателя из последовательности, рассчитанной на этапе г), соответствующего такому количеству подаваемой текучей среды, чтобы масса для каталитического восстановления хранила достаточное количество аммиака для протекания реакции полного восстановления оксидов азота, но чтобы, при этом, масса для каталитического восстановления обладала не исчерпанной способностью хранить аммиак; и

е) количественное определение концентрации аммиака в выбрасываемых газах ниже по потоку от системы, в зависимости от:

- показателя эталонной эффективности массы для каталитического восстановления,

- по меньшей мере одного измеренного показателя концентрации, полученного от датчика оксидов азота, установленного ниже по потоку от системы, и

- соответствующего показателя концентрации оксидов азота выше по потоку от системы, для указанного по меньшей мере одного измеренного показателя концентрации.

Таким образом, данный способ позволяет надежно оценить фактическую концентрацию оксида азота, утекающего ниже по потоку от каталитического конвертера SCR, а также фактическую концентрацию аммиака, утекающего вниз по потоку от каталитического конвертера SCR, путем определения показателя эталонной эффективности массы для каталитического восстановления. Как следствие, данный способ позволяет избавиться от моделирования работы массы для каталитического восстановления в каталитическом конвертере SCR.

Настоящее изобретение не ограничивается строгим порядком выполнения этих этапов, кроме случаев, когда такой порядок обязателен для выявления и количественного определения утечек аммиака ниже по потоку от каталитического конвертера SCR. Так, например, можно изменять порядок проведения этапов б) и в).

Предпочтительно, чтобы в том случае, когда показатель концентрации оксидов азота выше по потоку от системы избирательного каталитического восстановления оксидов азота получен с использованием датчика NOx, установленного выше по потоку от этой системы, описываемый способ мог обеспечить количественное определение утечек аммиака с помощью только лишь двух датчиков NOx и без использования какого-либо средства моделирования.

Предпочтительно и без ограничения, способ по изобретению на этапе д) может включать проведение расчета последовательности показателей изменения измеренной эффективности массы для каталитического восстановления на основе последовательности, рассчитанной на этапе г). При этом можно оценить показатель эталонной эффективности путем исследования изменений измеренной эффективности массы для каталитического восстановления.

В частности, выявление момента, когда масса для каталитического восстановления достигает показателя эталонной эффективности, может быть проведено путем исследования производной измеренной эффективности массы для каталитического восстановления по времени.

Эта последовательность показателей изменения может быть также получена путем расчета относительного отклонения следующих друг за другом показателей в последовательности показателей, характеризующих измеренную эффективность массы для каталитического восстановления.

Предпочтительно и без ограничения, способ по изобретению на этапе д) может включать выявление уменьшения показателей в последовательности показателей изменения измеренной эффективности массы для каталитического восстановления. Такое уменьшение изменения соответствует уменьшению показателей эталонной эффективности. При этом выявление этого уменьшения может позволить быстро и надежно определить эталонную эффективность массы для каталитического восстановления. Иначе говоря, в качестве эталонной эффективности массы для каталитического восстановления выбирается измеренная эффективность этой массы, полученная в начале утечек аммиака вниз по потоку от системы избирательного каталитического восстановления оксидов азота.

Предпочтительно и без ограничений, способ по изобретению может предусматривать выявление на этапе д) стагнации показателей в последовательности показателей, характеризующих измеренную эффективность массы для каталитического восстановления. В альтернативном способе осуществления это позволяет на основе выявленного плато эффективности определить эталонную эффективность массы для каталитического восстановления. Это плато эффективности может соответствовать последовательности показателей, характеризующих измеренную эффективность массы для каталитического восстановления, в ходе которого по каждому показателю разница между этим показателем и средним показателем последовательности меньше по абсолютной величине, чем определенный предельный показатель. Этот предельный показатель может соответствовать допуску на шум, которому подвержены датчики NOx. Определение такого допуска на шум является хорошо известной для специалиста процедурой.

Предпочтительно и без ограничений, способ по изобретению может предусматривать выявление на этапе д) уменьшения показателей в последовательности показателей изменения измеренной эффективности массы для каталитического восстановления, которое проводится только в том случае, когда выявляется стагнация показателей в последовательности показателей, характеризующих измеренную эффективность массы для каталитического восстановления. Это позволяет удостовериться в том, что достигнуто плато эталонной эффективности массы для каталитического восстановления до момента выявления уменьшения показателей в последовательности показателей изменения измеренной эффективности. Риски ложного выявления из-за помех, которые могут сказываться на показателях, передаваемых датчиком NOx, установленным ниже по потоку от каталитического конвертера SCR, могут быть уменьшены и оценка эталонной эффективности массы для каталитического восстановления может быть улучшена.

Кроме того, описано устройство для выявления и количественного определения утечек аммиака ниже по потоку от системы избирательного каталитического восстановления оксидов азота, установленной в выпускной системе двигателя внутреннего сгорания автомобиля, где система избирательного каталитического восстановления включает:

- инжекторное устройство для инжекции текучей среды с содержанием аммиака в выпускную систему двигателя; и

- массу для каталитического восстановления ниже по потоку от инжекторного устройства для хранения аммиака, поступающего из инжекторного устройства и предназначенного для реакции с оксидами азота, содержащимися в газах сгорания из двигателя,

при этом указанное устройство для выявления и количественного определения утечек аммиака ниже по потоку от системы избирательного каталитического восстановления включает:

- средства для передачи сигнала управления для контроля за количеством текучей среды с содержанием аммиака, подаваемой инжекторным устройством в выпускную систему;

- средства для приема последовательности измеренных показателей концентрации, выдаваемых датчиком оксидов азота, установленным ниже по потоку от системы, а также для приема последовательности показателей концентрации оксидов азота выше по потоку от системы;

- средства обработки для расчета последовательности показателей, характеризующих измеренную эффективность массы для каталитического восстановления, в зависимости, для каждого из этих показателей, от показателя из последовательности измеренных показателей концентрации и показателя из последовательности показателей концентрации оксидов азота выше по потоку от системы;

где в указанном устройстве средства обработки служат, кроме того, для оценки показателя эталонной эффективности массы для каталитического восстановления на основании по меньшей мере одного показателя из последовательности показателей, характеризующих измеренную эффективность массы для каталитического восстановления, а также для количественного определения аммиака, утекающего вниз по потоку от системы, в соответствии с показателем эталонной эффективности массы для каталитического восстановления, по меньшей мере одним показателем измеренной концентрации и по меньшей мере одним показателем концентрации оксидов азота выше по потоку от системы.

Средства для приема могут включать, например, входной штекер, входной порт и т.п.

Средства для передачи могут включать, например, выходной штекер, выходной порт и т.п.

Средства для обработки могут включать, например, ядро центрального процессора или CPU (от английского Central Processing Unit) и т.п.

Описываемое устройство может, например, включать одно или несколько средств обработки сигнала, например процессор, например микроконтроллер, цифровой сигнальный процессор (DSP) и т.п., или быть встроенным в такое одно или несколько средств обработки сигнала.

Также предложен блок для выявления и количественного определения утечек аммиака ниже по потоку от системы избирательного каталитического восстановления оксидов азота, расположенной в выпускной системе двигателя внутреннего сгорания автомобиля, включающий в себя:

- датчик оксидов азота, расположенный ниже по потоку от системы,

- средство для передачи последовательности показателей концентрации оксидов азота выше по потоку от системы,

- устройство для выявления и количественного определения по пункту 6 формулы изобретения, причем данное устройство соединено с датчиком оксидов азота, установленным ниже по потоку от системы, и со средством для передачи последовательности показателей концентрации оксидов азота выше по потоку от системы.

Средства передачи последовательности показателей концентрации оксидов азота выше по потоку от системы избирательного каталитического восстановления оксидов азота могут содержать, например, выходной штекер, выходной порт и т.п.

Согласно другим предпочтительным признакам блока для выявления и количественного определения утечек аммиака ниже по потоку от системы каталитического восстановления оксидов азота:

Блок дополнительно содержит датчик оксидов азота, установленный выше по потоку от системы, причем данный датчик соединен со средством для передачи последовательности показателей концентрации оксидов азота выше по потоку от системы. Таким образом последовательность показателей концентрации оксидов азота выше по потоку от системы обеспечивается датчиком оксидов азота.

Настоящее изобретение также относится к автомобилю, содержащему блок для выявления и количественного определения утечек аммиака ниже по потоку от системы избирательного каталитического восстановления оксидов азота.

Наконец, настоящее изобретение относится к программе ЭВМ, содержащей инструкции для осуществления этапов способа выявления и количественного определения утечек аммиака ниже по потоку от системы избирательного каталитического восстановления оксидов азота, причем указанные инструкции осуществляются процессором.

Другие признаки и преимущества изобретения будут ясны из следующего ниже описания частного варианта выполнения изобретения, приводимого для сведения и не являющегося ограничительным, со ссылкой на прикладываемые чертежи, на которых изображено следующее:

фиг. 1 - пример, иллюстрирующий блок для выявления и количественного определения утечек аммиака ниже по потоку от системы избирательного каталитического восстановления оксидов азота, установленной в выпускной системе двигателя внутреннего сгорания автомобиля согласно одному варианту выполнения изобретения;

фиг. 2 - график, на котором по оси абсцисс приведены показатели в граммах количества аммиака, хранящегося в массе для каталитического восстановления системы на фиг. 1, а по оси ординат показатели приведены безразмерные значения измеренной эффективности массы для каталитического восстановления; эти значения могут быть получены в результате применения способа согласно варианту выполнения с фиг. 5;

фиг. 3 - на первом графике приведена кривая измеренной эффективности массы для каталитического восстановления системы избирательного каталитического восстановления оксидов азота, которая может быть получена в результате применения способа согласно варианту выполнения с фиг. 5, и кривая фактической эффективности массы для избирательного каталитического восстановления, которая может быть получена согласно варианту выполнения с фиг. 5. На этом первом графике ось абсцисс соответствует времени в секундах, а ось ординат - безразмерным показателям эффективности. На фиг. 3 также приведен второй график с такой же осью абсцисс, что и на первом графике, и с ординатой, представленной показателями в граммах количества аммиака, хранящегося в массе для каталитического восстановления, причем эти показатели могут быть получены в результате применения способа согласно варианту выполнения с фиг. 5;

фиг. 4 - график, на котором по оси абсцисс отложено время в секундах, а по оси ординат - безразмерные показатели относительного отклонения эффективности массы для каталитического восстановления. Эти показатели могут быть получены в результате применения способа согласно варианту выполнения с фиг. 5;

фиг. 5 - блок-схема, соответствующая частному примеру реализации способа оценки эталонной эффективности массы для каталитического восстановления согласно одному варианту выполнения изобретения.

На фиг. 1 показана выпускная система двигателя внутреннего сгорания, например двигателя автомобиля, предназначенная для сбора газов сгорания из двигателя (не показан), подлежащих обезвреживанию путем постобработки и выведению наружу из автомобиля (не показан). Газы сгорания из двигателя могут содержать в себе оксиды азота, в частности в том случае, когда используется дизельный двигатель, работающий на обедненной смеси. В этом варианте выполнения выпускная система 1 имеет вход 10 для газа сгорания, направляющий поток газа в блок постобработки газов сгорания 8, содержащий пылевой фильтр и окислительный катализатор для дизельного двигателя. Поток газа затем проходит через каталитический конвертер SCR 11 и направляется к выходу 3 выпускной системы 1.

Каталитический конвертер SCR 11 содержит массу 12 для каталитического восстановления, через которую проходит поток отработавшего газа. Каталитический конвертер SCR 11 дополнительно содержит инжекторное устройство 2, например инжектор, предназначенное для подачи в каталитический конвертер SCR 11 текучей среды, состоящей из смеси воды с мочевиной, поступающей из емкости 2'. Инжектор 2 расположен выше по потоку от массы 12 для каталитического восстановления таким образом, чтобы текучая среда в виде смеси из воды и мочевины претерпевала реакции пиролиза и гидролиза и давала аммиак в потоке газа сгорания. Высвобожденный при этом аммиак проникает в массу 12 для каталитического восстановления и хранится в ней. Таким образом, масса 12 для каталитического восстановления становится местом протекания реакции восстановления оксидов азота, содержащихся в газах сгорания, с использованием хранящегося аммиака.

Датчик 4 оксидов азота, называемый также входным датчиком 4, установлен выше по потоку от каталитического конвертера SCR 11 (или же, согласно альтернативному, не показанному, варианту выполнения, в самом каталитическом конвертере SCR 11, выше по потоку от инжектора 2) так, что поток газов сгорания, поступающий в каталитический конвертер SCR 11, предварительно контактирует с входным датчиком 4 оксидов азота.

Датчик 5 оксидов азота, или выходной датчик 5, установлен ниже по потоку от каталитического конвертера SCR 11 (или же, согласно альтернативному, не показанному, варианту выполнения, в каталитическом конвертере SCR 11, ниже по потоку от массы 12 для каталитического восстановления) так, чтобы поток газов сгорания, выходящий из каталитического конвертера SCR 11, контактировал с выходным датчиком 5.

Обрабатывающие средства 7, например процессор, связаны с датчиками 4, 5 и инжектором 2. Этот процессор 7 позволяет, в числе прочего, управлять инжекцией смеси из воды и мочевины в поток газов сгорания выше по потоку от массы 12 для каталитического восстановления в каталитическом конвертере SCR 11 в соответствии с такими параметрами, как величина сигнала от входного датчика 4, и величина сигнала от выходного датчика 5 каталитического конвертера SCR 11.

На фиг. 5 схематически представлен пример способа выявления и количественного определения утечек аммиака ниже по потоку от каталитического конвертера SCR 11, осуществляемый процессором 7 с фиг. 1.

Данный способ включает в себя этап 50 управления инжекторным устройством 2 с тем, чтобы это устройство подавало смесь из воды и мочевины в выпускную систему 1 таким образом, чтобы через некоторое время наступало насыщение способности хранения аммиака в массе 12 для каталитического восстановления.

Также способ включает этап 51 приема последовательности показателей, измеренных выходным датчиком 5 оксидов азота.

Кроме того, на этапе 52 приема принимается последовательность показателей концентрации оксидов азота выше по потоку от каталитического конвертера SCR 11.

Каждый из показателей из последовательности показателей концентрации оксидов азота выше по потоку от каталитического конвертера SCR 11 ассоциируют с показателем из последовательности показателей измерений выходным датчиком 5 в зависимости от момента отбора проб.

В данном примере выполнения показатели концентрации оксидов азота выше по потоку от каталитического конвертера SCR 11 получены от датчика 4 оксидов азота, установленным выше по потоку от каталитического конвертера SCR 11.

За этими этапами следует этап 53 расчета посредством процессора 7 последовательности показателей, характеризующих измеренную эффективность массы 12 для каталитического восстановления. Каждый показатель в последовательности показателей, характеризующих измеренную эффективность массы 12 для каталитического восстановления, получен по следующей формуле:

в которой:

ηsensor - показатель, характеризующий измеренную эффективность массы 12 для каталитического восстановления в данный момент;

[Sens]ds - величина, измеренная выходным датчиком 5, соответствующая упомянутому данному моменту;

[Sens]us - величина, измеренная входным датчиком 4, соответствующая упомянутому данному моменту.

Очевидно, что логическая схема на фиг. 5 упрощена для большей ясности. В частности, указанные разные этапы приема 51, 52 и расчета 53 предпочтительно могут быть осуществлены посредством одного цикла программы, причем каждое выполнение этого цикла соответствует одному показателю в последовательности.

Кривая 31 измеренной эффективности, показанная на фиг. 2 и 3, соответствует последовательности показателей ηsensor, полученных в данном варианте выполнения в соответствии с количеством аммиака, хранящегося в массе 12 для каталитического восстановления, и при постоянной концентрации оксида азота в потоке отработавшего газа выше по потоку от каталитического конвертера SCR 11.

Как правило, датчики 4, 5 подвержены влиянию шума, искажающего измерения. Этот шум вызван условиями работы датчиков оксидов азота в выпускной системе 1. Для ограничения влияния этих шумов на результаты, полученные для последовательности показателей ηsensor, на не показанном этапе можно фильтровать последовательность показателей ηsensor, например с использованием метода скользящего среднего или фильтра низких частот.

Заявитель на основании фиг. 2 и 3 обнаружил, что кривая 31 измеренной эффективности содержит участок 20 возрастания, плато 21 и участок 22 снижения. Также отмечается, что участок 22 снижения отсутствует на кривой 30 фактической эффективности на фиг. 3. Фактическая эффективность - это такая эффективность массы 12 для каталитического восстановления, какая была бы получена на основе измерений, произведенных, в частности, датчиком аммиака, расположенным ниже по потоку от каталитического конвертера SCR 11.

Такое изменение измеренной эффективности, изображаемой кривой 31, может быть связано с количеством аммиака, хранящегося в массе 12 для каталитического восстановления и выраженного кривой 32 на фиг. 3.

Способ по изобретению также включает в себя совокупность этапов А5, направленных на выявление последовательности стагнирующих показателей ηsensor. Эта последовательность стагнации соответствует плато 21 кривой 31 измеренной эффективности.

Совокупность этапов А5 способа включает этап 54 расчета с помощью процессора 7 показателя Δη, характеризующего изменения измеренной эффективности ηsensor в данный момент, в данном случае с помощью следующей формулы:

в которой:

Δη - показатель изменения измеренной эффективности массы 12 для каталитического восстановления в данный момент;

ηt - показатель измеренной эффективности массы 12 для каталитического восстановления в данный момент;

ηt+1 - показатель измеренной эффективности массы 12 для каталитического восстановления в момент, следующий за данным.

Интервал времени между обоими этими моментами задается таким, чтобы он превышал временной шаг в получении сигналов от выходного и входного датчиков 5, 4.

Расчет показателя Δη изменения не должен ограничиваться одной только формулой (2). Любой расчет, позволяющий получить эквивалент относительного отклонения показателей в последовательности показателей, характеризующих измеренную эффективность массы 12 для каталитического восстановления, может быть использован вместо формулы (2). Например, речь может идти о расчете производной изменения измеренной эффективности массы 12 для каталитического восстановления по времени.

На фиг. 4 показана кривая 40, соответствующая изменению показателей Δη от времени согласно данному варианту осуществления способа.

Заявитель обнаружил, как показано на фиг. 4, что кривая 40 содержит участок 41 стабилизации, участок 42 застоя и участок 43 снижения.

Что касается фиг. 5, на следующем этапе 55 сравнения проверяют, располагается ли показатель Δη между нижним пределом Liminf и верхним пределом Limsup. Если текущий показатель Δη находится между этими пределами Liminf и Limsup, то считается, что между двумя моментами, соответствующими текущему показателю Δη, эффективность стагнирует.

Как показано на фиг. 4, пределы Liminf и Limsup представляют собой постоянные величины, близкие к нулю и характеризующие допуск на шум, которому подвержены датчики 4, 5 оксидов азота. Определение значений пределов Liminf и Limsup может осуществляться эмпирически.

Как показано на фиг. 5, в том случае, когда показатель Δη не попадает в диапазон между пределами Liminf и Limsup, процессор 7 повторно производит расчет 54.

В противном случае процессор 7 переходит на этап 56 приращения переменной count1 подсчета, первоначально равной нулю.

За этапом 56 приращения следует этап 57 подсчета, на котором величина приращения count1 сравнивается с отрезком Δf1 времени. Величина приращения может соответствовать интервалу времени между двумя этапами получения данных от входного и выходного датчиков 4, 5.

Как видно из фиг. 4, Δf1 соответствует минимальному интервалу времени стагнации кривой 40 в экстремальном случае, соответствующем, например, массе для каталитического восстановления в плохом состоянии, состарившейся и подвергавшейся действию высоких температур.

Если значение переменной count1 превышает Δf1, то считается, что последовательность стагнирующих показателей ηsensor выявлена, и процессор переходит к совокупности этапов B5 способа, которая поясняется ниже и которая должна выявить начало последовательности снижения Δη.

В противном случае процессор переходит на этап 58 расчета показателя Δη для последующего момента. Также на этом этапе 58 проверяют, находится ли показатель Δη между нижним пределом Liminf и верхним пределом Limsup.

В том случае, когда показатель Δη меньше предела Liminf или больше предела Limsup, переменная count1 инициализируется повторно на не показанном этапе, и процессор снова осуществляет этап 54 расчета.

В противном случае процессор переходит на этап 56 приращения.

Начало последовательности снижения, которое совокупность этапов B5 должна выявить, соответствует участку 43 снижения кривой 40 на фиг. 4.

На этапе 59 расчета процессор рассчитывает новый показатель Δη.

После этого на этапе 60 сравнивают, меньше ли показатель Δη, чем величина Liminf.

В том случае, когда показатель Δη не меньше предела Liminf, процессор 7 снова осуществляет этап 59 расчета.

В противном случае процессор 7 осуществляет этап 61 приращения переменной count2 подсчета, первоначально равной нулю. За этапом 61 приращения следует этап 62, на котором величина приращения переменной count2 сравнивается с отрезком времени Δf2. Величина приращения может соответствовать интервалу времени между двумя этапами получения данных от датчиков 4, 5.

Как видно из фиг. 4, Δf2 соответствует минимальному интервалу времени при выявлении снижения кривой 40. Принятие в расчет такого интервала времени Δf2 позволяет ограничить ложные выявления снижения, которые могут быть обусловлены шумом, воздействующим на датчики 4, 5.

Если величина переменной count1 превышает величину Δf2, то считается, что последовательность снижения Δη выявлена и процессор осуществляет описываемый ниже этап 64.

В противном случае процессор осуществляет этап 63 расчета показателя Δη для последующего момента. На этапе 63 также оценивают, меньше ли рассчитанный показатель Δη, чем величина Liminf.

В том случае, когда показатель Δη превышает величину Liminf, переменная count2 инициализируется повторно, и процессор снова осуществляет этап 59 расчета.

В противном случае процессор осуществляет этап 61 приращения.

Предпочтительно совокупности этапов A5 и B5 могут использоваться одновременно с этапами 51 и 52 приема и этапом 53 расчета, в частности, в том случае, когда они применяются с помощью цикла программы. Таким образом, расчет показателей Δη может предпочтительно проводиться в реальном времени, например в ритме получения показателей концентрации от датчиков 4, 5.

На этапе 64 способа определяют показатель ηslip эталонной эффективности, как равный показателю измеренной эффективности для текущего момента, полученному из последовательности показателей, характеризующих измеренную эффективность массы 12 для каталитического восстановления. Момент TL2 снижения считается текущим моментом. Момент TL2 снижения соответствует моменту, непосредственно следующему за началом утечки аммиака вниз по потоку от каталитического конвертера SCR 11.

Как показано на фиг. 4, заявитель считает, что TL2 наступает после момента TLS, соответствующего теоретическому моменту начала утечки аммиака вниз по потоку от каталитического конвертера SCR 11. Таким образом, чем меньше величина Δf2, тем ближе находится момент TL2 к моменту TLS.

Показатель ηslip эталонной эффективности можно рассчитать по следующей формуле:

в которой:

[Sens]dsLs соответствует величине, измеренной выходным датчиком 5 в момент утечки TLs;

[Sens]usLs соответствует величине, измеренной входным датчиком 4 в момент утечки TLs;

[Sens]dsL2 соответствует величине, измеренной выходным датчиком 5 в момент снижения TL2;

[Sens]usLs соответствует величине, измеренной входным датчиком 4 в момент снижения TL2.

После этого процессор переходит к этапу 65 расчета концентрации аммиака, утекающего вниз по потоку от каталитического конвертера SCR 11.

Концентрацию аммиака, утекающего вниз по потоку от каталитического конвертера SCR 11, можно рассчитать по формуле:

в которой:

[NH3]ds - концентрация аммиака, утекающего вниз по потоку от каталитического конвертера SCR 11 в данный момент,

[Sens]ds соответствует величине, измеренной выходным датчиком 5 в данный момент,

[Sens]us соответствует величине, измеренной входным датчиком 4 в данный момент.

В результате, предпочтительно, чтобы этап 65 повторялся для всех последующих моментов одновременно с этапами приема 51 и 52, в частности, в случае их применения с помощью цикла программы. Это может позволить рассчитывать концентрацию аммиака, утекающего вниз по потоку от каталитического конвертера SCR 11, в реальном времени.

Кроме того, на не показанном этапе можно рассчитать концентрацию оксидов азота, утекающих вниз по потоку от каталитического конвертера SCR 11, по следующей формуле:

где:

[Sens]us соответствует величине, измеренной входным датчиком 4 в данный момент.

Для получения более точной оценки концентрации аммиака, утекающего вниз по потоку от массы 12 для каталитического восстановления, можно также принять во внимание следующую формулу:

В этой формуле t означает текущий момент; a1 и a2 означают константы, которые определены на предыдущей фазе разработки средствами инфракрасной спектроскопии с Фурье-преобразованием для количественного определения фактических утечек; Δt означает средний интервал времени между моментами TL2 и TLs.

1. Способ выявления и количественного определения утечек аммиака ниже по потоку от системы (11) избирательного каталитического восстановления оксидов азота, расположенной в выпускной системе (1) двигателя внутреннего сгорания автомобиля, где указанная система (11) включает:

- инжекторное устройство (2) для инжекции текучей среды с содержанием аммиака в выпускную систему (1); и

- массу (12) для каталитического восстановления, расположенную ниже по потоку от инжекторного устройства (2), предназначенную для хранения аммиака, поступающего из инжекторного устройства (2), с целью реакции с оксидами азота, содержащимися в газах сгорания из двигателя,

при этом указанный способ включает следующие этапы:

а) формирование (50) сигнала управления для контроля количества текучей среды с содержанием аммиака, подаваемой инжекторным устройством (2) в выпускную систему (1),

б) получение (51) последовательности измеренных показателей концентрации от датчика (5) оксидов азота, установленного ниже по потоку от системы (11),

в) для каждого показателя, полученного на этапе б), получение (52) показателя концентрации оксидов азота выше по потоку от системы (11),

г) расчет (53) последовательности показателей, характеризующих измеренную эффективность массы (12) для каталитического восстановления в зависимости, для каждого из указанных расчетных показателей, от показателя, полученного на этапе б), и соответствующего показателя, полученного на этапе в),

д) оценка (А5, В5, 64) показателя эталонной эффективности (ηslip) массы (12) для каталитического восстановления на основе по меньшей мере одного показателя из последовательности, рассчитанной на этапе г), соответствующего такому количеству подаваемой текучей среды, чтобы масса (12) для каталитического восстановления хранила достаточное количество аммиака для протекания реакции полного восстановления оксидов азота, но чтобы, при этом, масса (12) для каталитического восстановления обладала не исчерпанной способностью хранить аммиак,

е) количественное определение (65) концентрации аммиака в выбрасываемых газах ниже по потоку от системы (11) избирательного каталитического восстановления, в зависимости от:

- показателя (ηslip) эталонной эффективности массы (12) для каталитического восстановления,

- по меньшей мере одного измеренного показателя концентрации, полученного от датчика (5) оксидов азота, установленного ниже по потоку от системы,

- соответствующего показателя концентрации оксидов азота выше по потоку от системы (11), для указанного по меньшей мере одного измеренного показателя концентрации.

2. Способ по п. 1, в котором на этапе д) рассчитывают (54, 59) последовательность показателей изменения измеренной эффективности массы (12) для каталитического восстановления на основе последовательности, рассчитанной на этапе г).

3. Способ по п. 2, в котором на этапе д) выявляют (В5) уменьшение показателей в последовательности показателей изменения измеренной эффективности массы (12) для каталитического восстановления

4. Способ по любому из пп. 1-3, в котором на этапе д) выявляют (А5) стагнацию показателей в последовательности показателей, характеризующих измеренную эффективность массы (12) для каталитического восстановления.

5. Способ по п. 4, когда тот зависит от п. 3, в котором на этапе д) уменьшение показателей в последовательности показателей изменения измеренной эффективности массы (12) для каталитического восстановления выявляют только в том случае, если выявлена стагнация показателей в последовательности показателей, характеризующих измеренную эффективность массы (12) для каталитического восстановления.

6. Устройство для выявления и количественного определения утечек аммиака ниже по потоку от системы (11) для избирательного каталитического восстановления оксидов азота, расположенной в выпускной системе (1) двигателя внутреннего сгорания автомобиля, где система (11) включает:

- инжекторное устройство (2) для подачи текучей среды с содержанием аммиака в выпускную систему (1); и

- массу (12) для каталитического восстановления, расположенную ниже по потоку от инжекторного устройства (2), предназначенную для хранения аммиака, поступающего из инжекторного устройства (2), с целью реакции с оксидами азота, содержащимися в газах сгорания из двигателя,

причем указанное устройство включает:

- средства для передачи сигнала управления для контроля количества текучей среды с содержанием аммиака, подаваемой инжекторным устройством (2) в выпускную систему (1),

- средства для приема последовательности измеренных показателей концентрации, поступающих от датчика (5) оксидов азота, установленного ниже по потоку от системы (11), и последовательности показателей концентрации оксидов азота выше по потоку от системы (11),

- обрабатывающие средства для расчета последовательности показателей, характеризующих измеренную эффективность массы (12) для каталитического восстановления в зависимости, для каждого из указанных показателей, от показателя в последовательности измеренных показателей концентрации и показателя в последовательности показателей концентрации оксидов азота выше по потоку от системы (11),

где в данном устройстве обрабатывающие средства также предназначены для оценки показателя эталонной эффективности (ηslip) массы (12) для каталитического восстановления на основе по меньшей мере одного показателя из последовательности показателей, характеризующих измеренную эффективность массы (12) для каталитического восстановления, а также для определения количества аммиака, утекающего вниз по потоку от системы (11), в соответствии с показателем (ηslip) эталонной эффективности массы (12) для каталитического восстановления, по меньшей мере одним измеренным показателем концентрации и по меньшей мере одним показателем концентрации оксидов азота выше по потоку от системы (11).

7. Блок выявления и количественного определения утечек аммиака ниже по потоку от системы (11) избирательного каталитического восстановления оксидов азота, расположенной в выпускной системе (1) двигателя внутреннего сгорания автомобиля, включающий:

- датчик (5) оксидов азота, установленный ниже по потоку от системы (11),

- средство для передачи последовательности показателей концентрации оксидов азота выше по потоку от системы (11),

- устройство для выявления и количественного определения по п. 6, связанное с датчиком (5) оксидов азота, установленным ниже по потоку от системы (11), и со средством для передачи последовательности показателей концентрации оксидов азота выше по потоку от системы (11).

8. Блок выявления и количественного определения утечек азота ниже по потоку от системы (11) избирательного каталитического восстановления оксидов азота по п. 7, включающий датчик (4) оксидов азота, установленный выше по потоку от системы (11) избирательного каталитического восстановления, причем этот датчик (4) связан со средством для передачи последовательности показателей концентрации оксидов азота

выше по потоку от системы (11).

9. Автомобиль, включающий блок выявления и количественного определения утечек аммиака ниже по потоку от системы (11) избирательного каталитического восстановления оксидов азота согласно п. 7 или 8.



 

Похожие патенты:

Согласно настоящему изобретению предложены способ и система обработки выхлопных газов для обработки потока выхлопных газов, формируемого при сгорании в двигателе внутреннего сгорания и содержащего оксиды азота NOx.

Предусмотрена система и способ обработки выхлопного газа двигателя (EEG) от двигателя (3), в котором выхлопной газ (EEG) двигателя имеет температуру между Т1 и Т2. Система (1) включает SCR реактор (9) для конверсии NOx, содержащихся в среде (M), содержащей выхлопной газ двигателя (EEG), в N2 и H2O.

Изобретение может быть использовано в двигателях внутреннего сгорания. Способ для двигателя (10) заключается в том, что направляют воздух из компрессора (162) через теплообменник (166) в камеру (30) сгорания двигателя.

Изобретение относится к определению влажности окружающего воздуха посредством датчика выхлопных газов, связанного с системой выпуска отработавших газов двигателя внутреннего сгорания.

Изобретение может быть использовано в двигателях внутреннего сгорания. Способ диагностирования компонентов системы доочистки выхлопных газов осуществляется электронным контроллером (12).

Изобретение относится к области очистки отработанных газов двигателя внутреннего сгорания. Описаны способы контроля работоспособности катализатора SCR и системы для двигателя с системой SCR, включающей в себя датчики NOx выше по потоку и ниже по потоку от катализатора.

Изобретение может быть использовано в двигателях внутреннего сгорания. Способ эксплуатации двигателя заключается в том, что выборочно отключают один или более цилиндров (31) двигателя с помощью отключаемых топливных форсунок.

Изобретение может быть использовано в дизельных двигателях. Дизельный фильтр для частиц содержит подложку фильтра с проточными стенками и каталитическую композицию (44).
Изобретение относится к области очистки отработанных газов двигателя внутреннего сгорания. Описана выпускная система для очистки выхлопного газа из двигателя внутреннего сгорания.

Изобретение относится к области очистки отработанных газов двигателя внутреннего сгорания. Предлагаются способ и устройство для обессеривания возвратного потока отработанных газов двигателя внутреннего сгорания, который подается в двигатель (1) внутреннего сгорания на его воздухозаборную сторону (8), причем для обессеривания в возвратном потоке (7'') отработанных газов используется аммиак, и причем от потока (2) отработанных газов из двигателя (1) внутреннего сгорания ответвляется по меньшей мере один частичный поток (7, 17) отработанных газов.

Согласно настоящему изобретению предложены способ и система обработки выхлопных газов для обработки потока выхлопных газов, формируемого при сгорании в двигателе внутреннего сгорания и содержащего оксиды азота NOx.

Согласно настоящему изобретению предложены способ и система обработки выхлопных газов для обработки потока выхлопных газов, формируемого при сгорании в двигателе внутреннего сгорания и содержащего оксиды азота NOx.

Предусмотрена система и способ обработки выхлопного газа двигателя (EEG) от двигателя (3), в котором выхлопной газ (EEG) двигателя имеет температуру между Т1 и Т2. Система (1) включает SCR реактор (9) для конверсии NOx, содержащихся в среде (M), содержащей выхлопной газ двигателя (EEG), в N2 и H2O.

Предусмотрена система и способ обработки выхлопного газа двигателя (EEG) от двигателя (3), в котором выхлопной газ (EEG) двигателя имеет температуру между Т1 и Т2. Система (1) включает SCR реактор (9) для конверсии NOx, содержащихся в среде (M), содержащей выхлопной газ двигателя (EEG), в N2 и H2O.

Настоящее изобретение относится к катализатору для селективного восстановления оксидов азота, имеющему два каталитически активных слоя А и Б, при этом слой А содержит оксидный носитель, а также компоненты А1 и А2, а слой Б содержит оксидный носитель, а также компоненты Б1, Б2 и Б3, где А1 и Б1 обозначают по меньшей мере один оксид ванадия, А2 и Б2 обозначают по меньшей мере один оксид вольфрама и Б3 обозначает по меньшей мере один оксид кремния, отличающийся тем, что доля компонента А1 в слое А в мас.

Изобретение может быть использовано в двигателях внутреннего сгорания. Способ для двигателя (10) заключается в том, что направляют воздух из компрессора (162) через теплообменник (166) в камеру (30) сгорания двигателя.

Изобретение может быть использовано в двигателях внутреннего сгорания. Способ диагностирования компонентов системы доочистки выхлопных газов осуществляется электронным контроллером (12).

Изобретение относится к области очистки отработанных газов двигателя внутреннего сгорания. Описаны системы и способы снижения токсичности выхлопных газов закиси азота.

Изобретение относится к области очистки отработанных газов двигателя внутреннего сгорания. Описаны способы контроля работоспособности катализатора SCR и системы для двигателя с системой SCR, включающей в себя датчики NOx выше по потоку и ниже по потоку от катализатора.

Изобретение относится к области очистки отработанных газов двигателя внутреннего сгорания. Описаны способы контроля работоспособности катализатора SCR и системы для двигателя с системой SCR, включающей в себя датчики NOx выше по потоку и ниже по потоку от катализатора.

Согласно настоящему изобретению предложены способ и система обработки выхлопных газов для обработки потока выхлопных газов, формируемого при сгорании в двигателе внутреннего сгорания и содержащего оксиды азота NOx.

Способ выявления и количественного определения утечек аммиака ниже по потоку от системы избирательного каталитического восстановления оксидов азота, расположенной в выпускной системе двигателя внутреннего сгорания автомобиля, где указанная система включает. Способ включает следующие этапы: формирование сигнала управления для контроля количества текучей среды с содержанием аммиака, подаваемой инжекторным устройством в выпускную систему, получение последовательности измеренных показателей концентрации от датчика оксидов азота, установленного ниже по потоку от системы, для каждого показателя, полученного на этапе б), получение показателя концентрации оксидов азота выше по потоку от системы, расчет последовательности показателей, характеризующих измеренную эффективность массы для каталитического восстановления в зависимости, для каждого из указанных расчетных показателей, от показателя, полученного на этапе б), и соответствующего показателя, полученного на этапе в), оценка показателя эталонной эффективности массы для каталитического восстановления на основе по меньшей мере одного показателя из последовательности, рассчитанной на этапе г), соответствующего такому количеству подаваемой текучей среды, чтобы масса для каталитического восстановления хранила достаточное количество аммиака для протекания реакции полного восстановления оксидов азота, но чтобы при этом масса для каталитического восстановления обладала не исчерпанной способностью хранить аммиак. Устройство для реализации способа включает: инжекторное устройство для инжекции текучей среды с содержанием аммиака в выпускную систему и массу для каталитического восстановления, расположенную ниже по потоку от инжекторного устройства, предназначенную для хранения аммиака, поступающего из инжекторного устройства, с целью реакции с оксидами азота, содержащимися в газах сгорания из двигателя. 4 н. и 5 з.п. ф-лы, 5 ил.

Наверх