ОПТИМИЗИРОВАННОЕ УПРАВЛЕНИЕ КАТАЛИЗАТОРОМ (SCR) СЕЛЕКТИВНОГО КАТАЛИТИЧЕСКОГО ВОССТАНОВЛЕНИЯ ПОСРЕДСТВОМ ПЕРИОДИЧЕСКОЙ РЕГЕНЕРАЦИИ ФИЛЬТРА-УЛАВЛИВАТЕЛЯ ЧАСТИЦ Российский патент 2016 года по МПК F01N3/20 F01N11/00 F02D41/02 

Область техники, к которой относится изобретение

Изобретение относится к области пост-обработки выхлопных газов при помощи катализатора SCR и фильтра-улавливателя частиц.

В частности, объектом изобретения является способ управления силовой установкой автотранспортного средства, содержащей двигатель внутреннего сгорания, магистраль выпуска выхлопных газов, производимых двигателем, в которой расположены фильтр-улавливатель частиц, катализатор SCR для селективного каталитического восстановления оксидов азота и устройство инжекции восстановителя, адаптированного к работе катализатора SCR.

Уровень техники

Двигатели внутреннего сгорания в основном выделяют оксиды азота (NOx, в основном NO и NO₂), оксид углерода (СО), углеводороды (НС) и частицы. В выпускных магистралях двигателей с обедненной смесью используют все более сложные системы пост-обработки выхлопных газов, чтобы соответствовать снижению допустимых порогов для выбросов загрязняющих газов автотранспортными средствами.

Одним из способов уменьшения этих загрязняющих выбросов является использование катализатора SCR, обеспечивающего селективное каталитическое восстановление оксидов азота при помощи соответствующего восстановителя (например, такого как восстанавливающий аммиак NH₃). Такой катализатор SCR работает от инжекции восстанавливающего вещества в выпускную магистраль на входе катализатора SCR, которое после химической реакции образует восстановитель.

Как правило, конструкция силовой установки требует добавления резервуара, содержащего восстановитель, специального устройства инжекции на входе катализатора SCR и средства, обеспечивающего смешивание восстановителя с выхлопными газами для получения однородной смеси, поступающей в катализатор SCR, с целью улучшения обработки оксидов азота.

Во время работы, в зависимости от различных динамических параметров, таких как режим питания двигателя (тип инжекции топлива, степень обогащения смеси, расход воздуха питания и т.д.), режим оборотов двигателя и выдаваемый механический крутящий момент, часто отмечается, что температура газов в выпускной магистрали остается низкой в течение длительных периодов. Если силовая установка содержит катализатор SCR, могут возникать различные указанные ниже проблемы.

Если температура выпускной магистрали на уровне катализатора SCR является слишком низкой (примерно ниже 200°C), инжектируемый восстановитель может кристаллизоваться в выпускной магистрали и/или в самом инжекторе восстановителя. Следствием этого, прежде всего, является загрязнение инжектора кристаллами. При одном и том же заданном количестве инжектируемого восстановителя это приводит к уменьшению количества реально инжектированного восстановителя. Следовательно, это становится причиной снижения эффективности обработки оксидов азота катализатором SCR. Также могут появляться единичные выбросы восстановителя в выхлопе: когда температура газов повышается и становится выше температуры испарения кристаллов восстановителя, количество выбросов восстановителя в результате испарения кристаллов иногда становится слишком большим и не может эффективно заполнять катализатор SCR. Таким образом, часть восстанавливающего вещества или восстановителя проходит через катализатор SCR и выходит вместе с выхлопом, что при больших количествах является причиной неприятных запахов и наносит вред окружающей среде.

Кроме того, если температура выхлопных газов на входе катализатора SCR является слишком низкой, несгоревшие углеводороды формулы НС, поступающие на вход катализатора SCR, скапливаются на катализаторе SCR и ограничивают эффективность обработки оксидов азота. Действительно, эти углеводороды, скапливающиеся на катализаторе SCR, которые поступают из двигателя или из дополнительного инжектора, установленного в выпускной магистрали, окисляются только при температуре примерно выше 350°C и не могут обрабатываться возможными системами пост-обработки, расположенными до катализатора SCR.

В настоящее время эти проблемы не нашли своего решения и, наоборот, остаются, и их можно лишь частично обойти за счет того, что выпускная магистраль нагревается максимально быстро, чтобы избежать образования кристаллов и слишком большой эмиссии несгоревших углеводородов, и за счет того, что инжекцию восстановителя ограничивают и даже останавливают при температуре ниже определенного порога на выходе катализатора SCR.

Раскрытие изобретения

Настоящее изобретение призвано предложить решение пост-обработки выхлопных газов на базе катализатора SCR, которое позволяет устранить вышеупомянутые недостатки.

В частности, изобретение призвано предложить способ управления силовой установкой, который позволяет просто и недорого ограничивать количество кристаллов восстановителя в выпускной магистрали и в устройстве инжектора и количество несгоревших углеводородов, скапливающихся на катализаторе SCR.

Первым объектом изобретения является способ управления силовой установкой автотранспортного средства, содержащей двигатель внутреннего сгорания, магистраль выпуска производимых двигателем выхлопных газов, в которой расположены фильтр-улавливатель частиц, катализатор селективного каталитического восстановления оксидов азота и устройство инжекции восстановителя, адаптированного к работе катализатора. Способ управления включает в себя способ регулирования количества кристаллов на базе восстановителя в выпускной магистрали и/или в устройстве инжекции и количества углеводородов, содержащихся в катализаторе, при этом способ регулирования содержит периодические этапы регенерации фильтра-улавливателя частиц, каждый из которых осуществляют в зависимости от критериев, независимых от количества сажи, содержащейся в фильтре-улавливателе частиц.

Этапы регенерации фильтра-улавливателя частиц можно осуществлять периодически с частотой, заранее определенной на основании времени работы и/или расстояния, пройденного автотранспортным средством.

Способ регулирования может содержать, по меньшей мере, этап определения количества кристаллов на базе восстановителя в выпускной магистрали и/или в устройстве инжекции, после чего осуществляют этап регенерации фильтра-улавливателя частиц, если проверяется условие запуска, учитывающее количество кристаллов, определенное на этапе определения.

Этап регенерации фильтра-улавливателя частиц можно осуществлять в случае, когда количество кристаллов, определенное на этапе определения, превышает заранее определенный порог.

Этап определения количества кристаллов может включать в себя исполнение алгоритма оценки, обеспечивающего оценку этого количества на основании параметров, выбираемых, по меньшей мере, среди температуры выхлопных газов на входе катализатора, расхода выхлопных газов, количества восстановителя, инжектируемого устройством инжекции.

Количество кристаллов, определенное на предыдущем этапе определения, можно привести к нулю, если температура выхлопных газов на входе катализатора превышает заранее определенный порог.

Способ регулирования может содержать, по меньшей мере, этап определения количества углеводородов, содержащихся в катализаторе, после чего осуществляют этап регенерации фильтра-улавливателя частиц, если проверяется условие запуска, учитывающее количество углеводородов, определенное на этапе определения.

Этап регенерации фильтра-улавливателя частиц можно осуществлять в случае, когда количество углеводородов, определенное на этапе определения, превышает заранее определенный порог.

Этап определения количества углеводородов может включать в себя исполнение алгоритма оценки, обеспечивающего оценку этого количества на основании моделей вычисления, выбираемых, по меньшей мере, среди модели вычисления выбросов углеводородов на выходе двигателя, модели вычисления конверсии углеводородов катализатором окисления, расположенным на выпускной магистрали на входе катализатора, модели вычисления заполнения углеводородами катализатора. Модель вычисления выбросов углеводородов на выходе двигателя может учитывать параметры, выбираемые, по меньшей мере, среди режима двигателя, выдаваемого двигателем крутящего момента, температуры охлаждающей воды двигателя. Модель вычисления конверсии углеводородов катализатором окисления может учитывать параметры, выбираемые, по меньшей мере, среди температуры выхлопных газов на входе катализатора окисления, расхода выхлопных газов.

Количество углеводородов, определенное на предыдущем этапе определения, можно привести к нулю, если температура выхлопных газов на входе катализатора превышает заранее определенный порог.

Этап регенерации фильтра-улавливателя частиц можно осуществлять, если проверяется, по меньшей мере, одно из двух условий запуска, учитывающих соответственно определенное количество кристаллов и определенное количество углеводородов.

Вторым объектом изобретения является силовая установка автотранспортного средства, содержащая двигатель внутреннего сгорания, магистраль выпуска производимых двигателем выхлопных газов, в которой расположены фильтр-улавливатель частиц, катализатор селективного каталитического восстановления оксидов азота и устройство инжекции восстановителя, адаптированного к работе катализатора. Установка содержит электронный блок управления, который автоматически осуществляет такой способ управления.

Третьим объектом изобретения является автотранспортное средство, которое содержит такую силовую установку.

Четвертым объектом изобретения является компьютерная программа, содержащая средство с кодами компьютерной программы, выполненное с возможностью осуществления этапов такого способа, когда программу исполняет вычислительное устройство блока управления.

Краткое описание чертежей

Другие преимущества и отличительные признаки будут более очевидны из нижеследующего описания частных вариантов выполнения изобретения, представленных в качестве не ограничительных примеров со ссылками на прилагаемые чертежи, на которых:

На фиг. 1 и 2 схематично показана силовая установка в соответствии с изобретением;

на фиг. 3 представлены последовательные этапы примера способа управления в соответствии с изобретением;

на фиг. 4 представлена блок-схема примера определения количества углеводородов;

на фиг. 5 представлена блок-схема примера определения количества кристаллов восстановителя.

Осуществление изобретения

В данном документе предложено активно осуществлять регенерации фильтра-улавливателя частиц не только, как в известных решениях, в зависимости от собственно потребностей регенерации количества сажи, присутствующей в фильтре-улавливателе частиц, а периодически на основании критериев запуска, независимых от этого количества сажи в фильтре-улавливателе частиц, причем эти критерии определяют таким образом, чтобы производить контролируемым образом:

- регулирование количества кристаллов восстановителя в выпускной магистрали и в устройстве инжекции, например, ниже заданного порога,

- и регулирование количества несгоревших углеводородов, скапливающихся на катализаторе SCR, например, ниже заданного порога.

Описание представлено в отношении восстановителя, в данном случае представляющего собой восстанавливающий аммиак NH₃, образующийся, например, из восстановителя на основе мочевины, такого как продукт, продаваемый под коммерческим наименованием AdBlue®, соответствующий раствору 32,5% AUS32 мочевины. В зависимости от природы катализатора SCR можно предусмотреть любой другой тип восстановителя, адаптированного к работе катализатора SCR.

На фиг. 1 и 2 показана силовая установка автотранспортного средства с катализатором SCR, обозначенным позицией 10, расположенным на магистрали 11 выпуска газов, выходящих из двигателя внутреннего сгорания 12. На магистрали 11 на входе катализатора 10, если рассматривать направление потока 14 газов вдоль магистрали 11, установлено устройство 13 инжекции. Устройство 13 инжекции питается через вход 15 водным раствором мочевины, при этом мочевина обладает свойством разлагаться на аммиак NH₃ при высокой температуре, чтобы в выпускную магистраль 11 можно было инжектировать количество МА восстановителя, необходимое для катализатора 10. Вход 15 питается от резервуара 16, содержащего восстановитель. Кроме того, эта установка содержит несколько датчиков, в том числе температурный датчик 17, выполненный с возможностью определения (посредством измерения или оценки) температуры Т1 газов на входе катализатора SCR, и датчик 18 оксидов азота на входе и/или на выходе катализатора SCR 10. Предпочтительно этот датчик 18 может быть выполнен также с возможностью измерения концентрации аммиака NH3 в выхлопных газах на выходе катализатора SCR 10. Датчик 22 показывает температуру Т2 охлаждающей жидкости двигателя 12. Другой датчик 23 выдает информацию, касающуюся температуры Т3 выхлопных газов на входе катализатора 19 окисления. Наконец, силовая установка содержит катализатор окисления (DOC), обозначенный позицией 19, и фильтр-улавливатель частиц (FAP), обозначенный позицией 20, установленные в выпускной магистрали 11 на входе катализатора SCR 10 и позволяющие улавливать другие загрязняющие элементы выхлопных газов, в частности, сажу или частицы в случае фильтра 10.

В случае, когда в выпускную магистраль 11 на входе катализатора SCR инжектируют восстановитель на основе мочевины, такой как AdBlue®, этот восстановитель при испарении преобразуется в мочевину и в воду. Последующее разложение на аммиак и на диоксид углерода происходит в два этапа термолиза и гидролиза. Затем аммиак и оксиды азота NOx взаимодействуют в катализаторе SCR в форме реакции окисления-восстановления с полным или частичным восстановлением оксидов азота NOx. Инжекция аммиака в выпускные магистрали 11 позволяет, таким образом, восстанавливать оксиды азота NOx выхлопных газов посредством реакции, которой способствует катализатор SCR.

Кроме того, силовая установка содержит электронный блок 21 управления, который включает в себя аппаратные средства (hardware) и/или программные средства (software) и обычно представляющий собой бортовой компьютер. Этот блок 21 получает данные измерения от различных датчиков. На основании этих данных и/или хранящихся в памяти моделей вычисления (картографий, счетных номограмм и т.д.), записанных в памяти алгоритмов оценки блок 21 осуществляет описанный ниже способ управления силовой установкой при помощи компьютерной программы, содержащей средство с кодами компьютерной программы, выполненное с возможностью его осуществления. В частности, блок 21 управляет периодическими регенерациями фильтра-улавливателя частиц 20 с целью регулирования, которые будут более подробно описаны ниже, причем эти регенерации запускаются активно и полностью не зависят от классических регенераций, связанных с реальными потребностями фильтра 20 для удаления всей или части сажи, когда ее масса превышает заданный порог. Иначе говоря, в данном случае предлагается периодически осуществлять этапы регенерации фильтра-улавливателя частиц 20 в зависимости от критериев запуска, которые не учитывают количество сажи, содержащейся в фильтре-улавливателе частиц 20.

Классически регенерация фильтра-улавливателя частиц 20 начинается, только когда содержащаяся в нем сажа оказывается в количестве, превышающем заранее определенный порог. В рамках настоящего изобретения периодически осуществляют дополнительные регенерации без учета вышеуказанного условия. Блок 21 активно включает эти дополнительные регенерации даже в моменты, когда количество сажи, содержащееся в фильтре-улавливателе частиц 20, не превышает указанный заранее определенный порог.

Для обеспечения регенерации (классической или дополнительной) фильтра-улавливателя частиц 20, как известно, временно повышают температуру газов в выпускной магистрали 11 посредством соответствующего изменения (количество, тип) инжекции топлива в двигатель внутреннего сгорания 12 и/или соответствующего изменения подачи впускных газов в двигатель внутреннего сгорания 12, и/или соответствующего изменения количества рециркулируемых газов. Изобретение не касается напрямую известного принципа регенерации фильтра-улавливателя частиц 20 (описание которого поэтому опускается), а активного запуска этой регенерации на основании конкретных критериев, независимых от количества сажи, содержащегося в фильтре-улавливателе частиц 21.

Температура газов, достигаемая в ходе регенерации фильтра-улавливателя частиц 20, превышает температуру испарения кристаллов восстановителя. Таким образом, в выпускной магистрали 11, оснащенной фильтром-улавливателем частиц 20, предусмотренным для регенерации за счет повышения температуры газов, происходит регулярное, по меньшей мере, частичное удаление кристаллов и несгоревших углеводородов благодаря осуществлению классических регенераций, запускаемых каждый раз, когда количество сажи превышает заранее определенный порог. Однако в этом случае количества кристаллов и углеводородов напрямую зависят от продолжительности периодов между двумя последовательными регенерациями, происходящими в зависимости от реальных нужд в регенерации фильтре-улавливателе частиц 20, то есть исходя из критериев, основанных на количестве сажи в фильтре 20. Поэтому в случае продолжительного периода между двумя последовательными регенерациями могут свободно формироваться случайные большие количества кристаллов и углеводородов, что мешает эффективности работы катализатора SCR.

Именно с целью решения этих проблем, согласно существенному признаку, способ управления, реализуемый блоком 21, включает в себя способ регулирования количества МС кристаллов на базе восстановителя в выпускной магистрали 11 и/или в устройстве 13 инжекции и количества МН несгоревших углеводородов, содержащихся в катализаторе SCR. Предпочтительно этот способ регулирования содержит периодические этапы регенерации фильтра-улавливателя частиц 20, каждый из которых осуществляют согласно критериям запуска, независимых от количества сажи, содержащегося в фильтре-улавливателе частиц 20. Таким образом, осуществление каждого из этих этапов регенерации фильтра-улавливателя частиц 20 не зависит от реальных потребностей в регенерации фильтра-улавливателя частиц 20. Осуществление такого регулирования количества МС кристаллов восстановителя и количества МН углеводородов позволяет, в частности, в зависимости от условий запуска регенераций, избегать любого риска свободного скапливания случайных больших количеств кристаллов и углеводородов.

На фиг. 3 представлены последовательные этапы примера способа управления в соответствии с изобретением. Способ, осуществляемый автоматически электронным блоком 21 управления таким образом, чтобы в целом управлять силовой установкой, содержит, по меньшей мере, этап Е1, в ходе которого происходит регенерация фильтра-улавливателя частиц 20. Этапы Е1 регенерации предназначены для периодического осуществления, и изобретение касается новых условий запуска этапов Е1 регенерации.

Как известно, способ управления может включать в себя, по меньшей мере, этап Е2, на котором определяют, существует ли реальная потребность в регенерации фильтра-улавливателя частиц 5. Для этого, согласно способу, проверяют, превышает ли количество (масса) MP сажи, содержащейся в фильтре-улавливателе частиц 5, заранее определенное пороговое значение SMP. Если да, то есть в случае обнаружения реальной потребности в регенерации при помощи этапа Е1, начинается регенерация фильтра-улавливателя частиц 5, и способ переходит на этап Е1. Речь идет о классических условиях запуска регенераций фильтра-улавливателя частиц 20, основанных на реальных потребностях в регенерации и учитывающих количество MP сажи в фильтре 20. Эти условия позволяют избежать скапливания слишком большого количества MP, чтобы устранить риск слишком высокого противодействующего давления на выхлопе двигателя 12, а также повышения дифференциального давления на границах фильтра-улавливателя частиц 20, что привело бы к значительному снижению производительности двигателя 12.

Для обеспечения регулирования количества МС кристаллов и количества МН несгоревших углеводородов способ управления включает в себя способ регулирования с дополнительными критериями запуска этапа Е1 регенерации. Эти дополнительные критерии запуска формируются на описанных ниже этапах Е3-Е8, которые позволяют запустить этап Е1 регенерации или несколько периодических этапов Е1 регенерации, независимо от потребностей в регенерации фильтра-улавливателя частиц 20, которые рассматриваются одновременно на этапе Е2. Эти дополнительные критерии не зависят о количества MP сажи, содержащейся в фильтре-улавливателе частиц 20.

В первом возможном варианте такого дополнительного критерия, преимуществом которого является его простота, этапы Е1 регенерации фильтра-улавливателя частиц 20 запускаются периодически с заранее определенной временной и/или дистанционной частотой, соответственно основанной на интервалах времени работы и/или расстояния, пройденного транспортным средством. Таким образом, способ регулирования, включенный в способ управления, содержит, по меньшей мере, этап Е3, осуществляемый непрерывно или периодически, на котором блок 21 управления проверяет, превышает ли время работы транспортного средства заданный временной порог (напрямую связанный с искомой временной частотой) и/или превышает ли пройденное транспортным средством расстояние заданный километровый порог (напрямую связанный с искомой дистанционной частотой). Если проверяется, по меньшей мере, одно из двух условий, способ управления переходит на этап Е1 регенерации. Это позволяет определить фиксированное время или фиксированный километраж для перехода в режим регенерации фильтра-улавливателя частиц 20, предусматривающий потребности уменьшения количества кристаллов и углеводородов. Например, этап Е1 регенерации запускается в заранее установленном порядке через каждые 300 км или через каждые 5 часов работы.

Во втором возможном варианте такого дополнительного критерия, преимуществом которого является его точность, этапы Е1 регенерации фильтра-улавливателя частиц 20 запускаются после предварительного определения для каждого из них (посредством оценки, измерения и т.д.) количества МС кристаллов восстановителя и/или количества МН несгоревших углеводородов, затем после оценки, на основании этих определенных количеств МС и МН, наличия потребности в запуске этапа Е1, в частности, в зависимости от выбираемой стратегии регулирования этих количеств МС и МН.

Таким образом, способ регулирования, включенный в способ управления, содержит, по меньшей мере, этап Е4, осуществляемый непрерывно или периодически, на котором блок 21 управления определяет количество МС кристаллов на базе восстановителя в выпускной магистрали 11 и/или в устройстве 13 инжекции, и, по меньшей мере, этап Е6, осуществляемый непрерывно или периодически, на котором блок 21 управления определяет количество МН углеводородов, содержащихся в катализаторе SCR.

Этап Е1 регенерации фильтра-улавливателя частиц 20 можно осуществлять, если проверяется условие запуска, учитывающее количество МС кристаллов, определенное на этапе Е4 определения МС. Этап Е1 регенерации фильтра-улавливателя частиц 20 осуществляют, например, в случае, когда количество МС кристаллов, определенное на этапе Е4 определения, превышает заранее определенный порог SMC. Блок 21 управления определяет, проверяется ли это условие запуска или нет, в ходе этапа Е5, на котором он проверяет, что количество МС кристаллов, определенное на этапе Е4, превышает или равно порогу SMC. Если да, способ управления переходит на факультативный этап Е8 ожидания.

Этап Е1 регенерации фильтра-улавливателя частиц 20 можно также запускать одновременно, если проверяется условие запуска, учитывающее количество МН углеводородов, определенное на этапе Е6 определения. Например, этап Е1 регенерации фильтра-улавливателя частиц 20 осуществляют в случае, когда количество МН углеводородов, определенное на этапе Е6 определения, превышает заранее определенный порог SMH. Блок 21 управления определяет, проверяется ли это условие запуска или нет, в ходе этапа Е7, на котором он проверяет, что количество МН углеводородов, определенное на этапе Е6, превышает или равно порогу SMH. Если да, способ управления переходит на факультативный этап Е8 ожидания.

В частном варианте осуществления, избегающем слишком частых регенераций, несмотря на цель изобретения, проверки на одном из этапов Е5 и Е7 только одного условия запуска, учитывающего либо определенное количество МС кристаллов, либо количество МН углеводородов, не достаточно, чтобы запустить этап Е1 регенерации фильтра-улавливателя частиц 20. Наоборот, этап Е1 регенерации фильтра-улавливателя частиц 20 запускают, только если проверяются оба условия запуска, учитывающие соответственно определенное количество МС кристаллов и определенное количество МН углеводородов. Именно поэтому этап Е8 ожидания соответствует этапу, в ходе которого, прежде чем осуществить этап Е1 регенерации, несмотря на то, что одно из условий запуска потенциально уже было проверено, блок 21 управления выжидает, пока не будут соблюдены оба условия запуска.

Однако в другом варианте осуществления достаточно, чтобы проверялось только одно условие запуска, учитывающее либо определенное количество МС кристаллов, либо количество МН углеводородов, чтобы подать команду на запуск этапа Е1 регенерации фильтра-улавливателя частиц 20. В этом случае способ управления может напрямую перейти от этапа Е5 к этапу Е1, пропустив этап Е8, независимо от этапов Е6 и Е7. Параллельно и независимо, способ управления может также перейти напрямую от этапа Е7 к этапу Е1, пропуская этап Е8, независимо от этапов Е4 и Е5. Этот этап Е8 обозначен «И/ИЛИ», так как переход к этапу Е1 происходит только при условии, что этапы Е5 и Е7 были предварительно проверены, в одном частном варианте, или если был проверен только один из этапов Е5 или Е7, в другом частном варианте.

Из всего вышесказанного следует, что этапы Е4 и Е5 протекают отдельно от этапов Е6 и Е7, но параллельно с этими этапами.

Пороги SMC и SMH можно адаптировать в зависимости от специфических потребностей применения на транспортном средстве.

На фиг. 5 представлена блок-схема примера определения количества МС кристаллов восстановителя, осуществляемого на этапе Е4.

Часть инжектируемого количества МА восстановителя кристаллизуется. Эта часть изменяется в зависимости от расхода газов Q и от температуры Т1 на входе катализатора SCR. Предпочтительно этап Е4 определения количества МС кристаллов включает в себя исполнение алгоритма или модели оценки, обеспечивающих оценку этого количества МС на основании параметров, выбираемых, по меньшей мере, среди температуры Т1 выхлопных газов на входе катализатора SCR, расхода Q выхлопных газов и количества МА восстановителя, инжектируемого устройством 13 инжекции. Расход Q можно получить при помощи любого средства, посредством измерения или оценки. Например, значение Q оценивают на основании расхода газов, измеренного на входе двигателя 12.

Можно предусмотреть приведение к нулю количества МС кристаллов, определенного на предыдущем этапе Е4 определения, если температура Т1 выхлопных газов на входе катализатора SCR превышает заранее определенный порог ST1. В этом случае способ управления возвращается на этап Е4 после приведения к нулю. Например, если температура Т1 на входе катализатора SCR превышает порог ST1 (например, 200°C), количество МС кристаллов приводят к нулю. Порог ST1 можно калибровать физически на основании температуры испарения кристаллов.

На фиг. 4 представлена блок-схема примера определения количества МН углеводородов, осуществляемого на этапе Е6.

Количество МН углеводородов зависит от углеводородов, выбрасываемых двигателем 12, затем от легкости заполнения этими углеводородами катализатора SCR. Оно может также зависеть от конверсии углеводородов катализатором 19 окисления, если им оснащена выпускная магистраль. Поэтому предпочтительно этап Е6 определения количества МН углеводородов включает в себя исполнение алгоритма или модели оценки, обеспечивающих оценку этого количества МН на основании моделей вычисления, выбираемых, по меньшей мере, среди модели вычисления выбросов углеводородов на выходе двигателя 12, модели вычисления конверсии углеводородов катализатором 19 окисления, установленным в выпускной магистрали 11 на входе катализатора SCR, и модели вычисления заполнения углеводородами катализатора SCR.

Модель вычисления выбросов углеводородов на выходе двигателя 12 учитывает параметры, выбираемые, по меньшей мере, среди режима N двигателя 12, механического крутящего момента Ω, выдаваемого двигателем 12, температуры Т2 охлаждающей жидкости двигателя 12. Совокупность (N, Ω) соответствует рабочей точке двигателя 12. Модель вычисления выбросов представляет собой, например, картографию, показывающую выбросы в зависимости от температуры Е2 охлаждающей воды, при этом картография зависит от рабочей точки (N, Ω). Эту картографию заполняют при идентификации на стенде испытаний двигателя.

Модель вычисления конверсии углеводородов катализатором 19 окисления учитывает параметры, выбираемые, по меньшей мере, среди температуры ТЗ выхлопных газов на входе катализатора 19 окисления и расхода Q выхлопных газов. Речь может идти о картографии в зависимости от Т2 и от Q.

Можно предусмотреть приведение к нулю количества МН углеводородов, определенного на предыдущем этапе Е6, если температура Т1 выхлопных газов на входе катализатора SCR превышает заранее определенный порог ST2. В этом случае после приведения к нулю способ управления возвращается на этап Е6. Например, если температура Т1 на входе катализатора SCR превышает порог ST2 (например, 200°C), количество МН углеводородов приводят к нулю. Порог ST2 можно зафиксировать в зависимости от испытаний при определении характеристик. Порог ST2 может быть равен порогу ST1 или может от него отличаться.

Эти алгоритмы и эти модели вычисления можно разработать на основании физических уравнений, эмпирических вычислений, оценок «на самый худший случай» или наблюдений (опосредованная оценка при помощи датчика).

Изобретение относится области пост-обработки выхлопных газов при помощи катализатора с селективным каталитическим восстановлением (SCR) и фильтра-улавливателя частиц. Техническим результатом является ограничение количества кристаллов восстановителя в выпускной магистрали и в устройстве инжектора и количества несгоревших углеводородов, скапливающихся на катализаторе SCR. Предложен способ управления силовой установкой автотранспортного средства, включающего в себя регулирование количества (МС) кристаллов на базе восстановителя в выпускной магистрали (11) и/или в устройстве (13) инжекции и количества (МН) углеводородов, содержащихся в катализаторе (SCR), и осуществление периодических этапов (Е1) регенерации фильтра-улавливателя частиц (20), каждый из которых запускают в зависимости от критериев, независимых от количества (MP) сажи, содержащейся в фильтре-улавливателе частиц (20). 3 н. и 11 з.п. ф-лы, 5 ил.

1. Способ управления силовой установкой автотранспортного средства, содержащей двигатель (12) внутреннего сгорания, магистраль (11) выпуска производимых двигателем (12) выхлопных газов, в которой расположены фильтр-улавливатель частиц (20), катализатор (SCR) селективного каталитического восстановления оксидов азота (NOx) и устройство (13) инжекции восстановителя, адаптированного к работе катализатора (SCR), отличающийся тем, что способ управления включает в себя способ регулирования количества (МС) кристаллов на базе восстановителя в выпускной магистрали (11) и/или в устройстве (13) инжекции и количества (МН) углеводородов, содержащихся в катализаторе (SCR), при этом способ регулирования содержит периодические этапы (Е1) регенерации фильтра-улавливателя частиц (20), запускаемые с частотой, заранее определенной на основании времени работы и/или расстояния, пройденного автотранспортным средством, каждый из которых запускают в зависимости от критериев запуска, независимых от количества (MP) сажи, содержащейся в фильтре-улавливателе частиц (20), при этом критерии запуска определяют таким образом, чтобы производить регулирование количества кристаллов восстановителя в выпускной магистрали и в устройстве инжекции ниже заданного порога и регулирование количества несгоревших углеводородов, скапливающихся на катализаторе SCR ниже заданного порога.

2. Способ управления по п. 1, отличающийся тем, что способ регулирования содержит, по меньшей мере, этап (Е4) определения количества (МС) кристаллов на базе восстановителя в выпускной магистрали (11) и/или в устройстве (13) инжекции, после чего осуществляют этап (Е1) регенерации фильтра-улавливателя частиц (20), если проверяется условие запуска, учитывающее количество (МС) кристаллов, определенное на этапе (Е4) определения.

3. Способ управления по п. 2, отличающийся тем, что этап (Е1) регенерации фильтра-улавливателя частиц (20) осуществляют в случае, когда количество (МС) кристаллов, определенное на этапе (Е4) определения, превышает заранее определенный порог (SMC).

4. Способ управления по п. 2, отличающийся тем, что этап (Е4) определения количества (МС) кристаллов включает в себя исполнение алгоритма оценки, обеспечивающего оценку этого количества на основании параметров, выбираемых, по меньшей мере, среди температуры (Т1) выхлопных газов на входе катализатора (SCR), расхода (Q) выхлопных газов, количества (МА) восстановителя, инжектируемого устройством (13) инжекции.

5. Способ управления по п. 2, отличающийся тем, что количество (МС) кристаллов, определенное на предыдущем этапе (Е4) определения, приводят к нулю, если температура (Т1) выхлопных газов на входе катализатора (SCR) превышает заранее определенный порог (ST1).

6. Способ управления по п. 1, отличающийся тем, что способ регулирования содержит, по меньшей мере, этап (Е6) определения количества (МН) углеводородов, содержащихся в катализаторе (SCR), после чего осуществляют этап (Е1) регенерации фильтра-улавливателя частиц (20), если проверяется условие запуска, учитывающее количество (МН) углеводородов, определенное на этапе (Е6) определения.

7. Способ управления по п. 6, отличающийся тем, что этап (Е1) регенерации фильтра-улавливателя частиц (20) осуществляют в случае, когда количество (МН) углеводородов, определенное на этапе (Е6) определения, превышает заранее определенный порог (SMH).

8. Способ управления по п. 6, отличающийся тем, что этап (Е6) определения количества (МН) углеводородов включает в себя исполнение алгоритма оценки, обеспечивающего оценку этого количества на основании моделей вычисления, выбираемых, по меньшей мере, среди модели вычисления выбросов углеводородов на выходе двигателя (12), модели вычисления конверсии углеводородов катализатором (19) окисления, расположенным в выпускной магистрали (11) на входе катализатора (SCR), модели вычисления заполнения углеводородами катализатора (SCR).

9. Способ управления по п. 8, отличающийся тем, что модель вычисления выбросов углеводородов на выходе двигателя (12) учитывает параметры, выбираемые, по меньшей мере, среди режима (N) двигателя (12), механического крутящего момента (Ω), выдаваемого двигателем (12), температуры (Т2) охлаждающей жидкости двигателя (12).

10. Способ управления по п. 8, отличающийся тем, что модель вычисления конверсии углеводородов катализатором (19) окисления учитывает параметры, выбираемые, по меньшей мере, среди температуры (Т3) выхлопных газов на входе катализатора (19) окисления, расхода (Q) выхлопных газов.

11. Способ управления по п. 6, отличающийся тем, что количество (МН) углеводородов, определенное на предыдущем этапе (Е6) определения, приводят к нулю, когда температура (Т1) выхлопных газов на входе катализатора (SCR) превышает заранее определенный порог (ST2).

12. Способ управления по п. 2, отличающийся тем, что этап (Е1) регенерации фильтра-улавливателя частиц (20) осуществляют, если проверяется, по меньшей мере, одно из двух условий запуска, учитывающих соответственно определенное количество (МС) кристаллов и определенное количество (МН) углеводородов.

13. Силовая установка автотранспортного средства, содержащая двигатель (12) внутреннего сгорания, магистраль (11) выпуска производимых двигателем (12) выхлопных газов, в которой расположены фильтр-улавливатель частиц (20), катализатор (SCR) селективного каталитического восстановления оксидов азота и устройство (13) инжекции восстановителя, адаптированного к работе катализатора (SCR), отличающаяся тем, что содержит электронный блок (21) управления, который автоматически осуществляет способ управления по любому из пп. 1-12.

14. Автотранспортное средство, отличающееся тем, что содержит силовую установку по п. 13.