專利名稱：用于估計與內(nèi)燃發(fā)動機中的柴油氧化催化轉(zhuǎn)化器的放熱氧化反應(yīng)相關(guān)的熱交換率的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及布置在內(nèi)燃發(fā)動機排氣歧管中的催化轉(zhuǎn)化器的熱釋放的估計。更具體地，本發(fā)明涉及一種用來估計熱交換速率的方法，所述熱交換速率與柴油內(nèi)燃發(fā)動機內(nèi)的柴油氧化物催化轉(zhuǎn)化器的放熱氧化反應(yīng)相關(guān)。
背景技術(shù)：
催化轉(zhuǎn)化器是一種用來減少來自內(nèi)燃發(fā)動機的排放物的毒性的設(shè)備；來自汽缸的排氣在布置在內(nèi)燃發(fā)動機的排氣歧管中的所述設(shè)備中流動。在催化轉(zhuǎn)化器中發(fā)生放熱化學反應(yīng)，通過所述反應(yīng)，由內(nèi)燃發(fā)動機中的燃燒過程產(chǎn)生的諸如CO或HC (碳氫化物)的有毒物質(zhì)被轉(zhuǎn)換成毒性較小的物質(zhì)，諸如(X)2或HC氧化物。在汽油內(nèi)燃發(fā)動機中，通過使用空氣燃料比(λ)傳感器對催化轉(zhuǎn)化器進行檢測， 所述傳感器也被稱作拉姆達(lambda)傳感器。來自所述傳感器的信號的典型波形的基礎(chǔ)頻率在催化轉(zhuǎn)化器效率下降時顯著地變動。因此，可通過簡單地檢測拉姆達傳感器的信號來獲得關(guān)于催化轉(zhuǎn)化器效率的信息。在柴油內(nèi)燃發(fā)動機中，上述概念不能適用，這是因為噴射輸送以完全不同的方式進行，且其不基于來自拉姆達傳感器的信息的使用。催化轉(zhuǎn)化器僅在其為熱時運行。作為溫度的函數(shù)的催化轉(zhuǎn)化器的效率的曲線初始為零，其隨后以直接和溫度的升高成比例的方式增加，直至其達到了約為100%的飽和水平。效率等于50%時的溫度被稱作起燃溫度，且所述值示例性地為150°C。在當前的柴油發(fā)動機中，兩個溫度傳感器被安裝在柴油氧化催化轉(zhuǎn)化器(DOC)的兩邊，以檢測流過所述催化轉(zhuǎn)化器的氣流的溫度。由所述傳感器獲取的數(shù)據(jù)被用來確定放熱反應(yīng)是否如應(yīng)在高效率的傳感器中所預(yù)期的一樣，發(fā)生了放熱氧化反應(yīng)，并由此探測DOC 是否具有低效率。兩個溫度傳感器被布置在催化轉(zhuǎn)化器的入口和出口處，由此通過測量所述溫度來獲得流經(jīng)催化轉(zhuǎn)化器的排氣和催化轉(zhuǎn)化器自身之間的總熱交換速率是可能的。總熱交換率等于與排氣、催化轉(zhuǎn)化器以及環(huán)繞所述催化轉(zhuǎn)化器的外部環(huán)境之間的傳統(tǒng)過程相關(guān)的熱交換率，以及與發(fā)生在催化轉(zhuǎn)化器中的放熱氧化反應(yīng)相關(guān)的熱交換率的和。計入兩個上述過程的催化轉(zhuǎn)化器的完整模型被通過建立完整的催化轉(zhuǎn)化器物理模型獲得。該方法具有一些缺點，這是由于其需要催化轉(zhuǎn)化器的完整模型，所述模型的建立是復雜的。此外，該監(jiān)測的有效性很大程度上取決于模型的誤差，且同時，所述復雜物理模型的校準是難于進行的
發(fā)明內(nèi)容
考慮到上述的問題，本發(fā)明的目標是提供一種改進了的方法，用來估計和柴油催化轉(zhuǎn)化器的放熱氧化反應(yīng)相關(guān)的熱交換率，從而允許克服以上所列出的現(xiàn)有技術(shù)系統(tǒng)的不便之處。所述以及其他目標被如本發(fā)明所述地，由一個方法所實現(xiàn)，所述方法的主要特征被限定在所述的權(quán)利要求1中。


僅通過非限制性示例的方式，參照附圖，本發(fā)明的其他特征以及優(yōu)勢在下文中變得明顯，其中圖1是用于估計其中沒有發(fā)生氧化反應(yīng)的催化轉(zhuǎn)化器的出口溫度的方法的流程圖，圖2是估計和根據(jù)本發(fā)明的放熱氧化反應(yīng)相關(guān)的熱交換率的方法的流程圖，圖3包括示出了根據(jù)本發(fā)明所估計出的溫度以及氧化熱釋放的兩個圖表，且圖4示出了新、舊催化轉(zhuǎn)化器的熱釋放的圖表。
具體實施例方式簡明地，根據(jù)本發(fā)明的方法基于和放熱反應(yīng)相關(guān)的熱交換率的估計，所述估計是通過催化轉(zhuǎn)化器的惰性部分的局部物理模型所實現(xiàn)的。該方法基于非主動式催化轉(zhuǎn)化器的熱力學模型的開發(fā)。在此情形中，不發(fā)生氧化反應(yīng)、且僅與排氣、催化轉(zhuǎn)化器以及圍繞著所述催化轉(zhuǎn)化器的外部環(huán)境之間的傳統(tǒng)過程相關(guān)的熱交換率需要被模擬。兩個主熱交換因素在所述非主動式催化轉(zhuǎn)化器中被考慮-排氣和催化轉(zhuǎn)化器之間的熱交換；-催化轉(zhuǎn)化器和外部環(huán)境之間的熱交換。根據(jù)本發(fā)明，該模型的結(jié)構(gòu)被以下的公式所限定華+ 華+ %iL = 0

權(quán)利要求
1.一種用于估計與內(nèi)燃發(fā)動機中的催化轉(zhuǎn)化器的放熱氧化反應(yīng)相關(guān)的熱交換率的方法，其中排氣流經(jīng)所述催化催化器，所述方法包括以下步驟-提供其中不發(fā)生氧化反應(yīng)的催化轉(zhuǎn)化器的熱力學模型，所述熱力學模型包括多個公式，所述公式考慮了與所述排氣、所述催化轉(zhuǎn)化器以及圍繞所述催化轉(zhuǎn)化器的外部環(huán)境之間的過程相關(guān)的熱交換率；-基于所述熱力學模型，計算所述催化轉(zhuǎn)化器的出口處的估計出口溫度(T。ut, est ；Tout,est"‘).-測量所述催化轉(zhuǎn)化器的出口處的出口溫度(T。ut,_s)；-將所述估計出口溫度和測量得的出口溫度(T。ut,_s)進行比較，并由此獲得校正系數(shù)；-通過使用所述校正系數(shù)來校正所述熱力學模型，以使估計出口溫度(T。ut, est ；Tout, estl) 收斂至測量得的出口溫度(T。ut,_s)。-將所述與放熱氧化反應(yīng)相關(guān)的熱交換率估計為所述校正系數(shù)。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述熱力學模型基于下列公式
3.如權(quán)利要求2所述的方法，其中，所述輸入熵流速Oiin)以及所述輸出熵流速(Qout) 根據(jù)下列公式限定
4.如權(quán)利要求3所述的方法，其中所述估計溫度是入口排氣流速丨< )、進氣溫度 (Tin)、所述排氣比熱(Cp)、所述排氣和所述催化轉(zhuǎn)化器之間的熱交換0L。hl)，以及標示了所述催化轉(zhuǎn)化器的熱力學狀態(tài)的溫度值的函數(shù)。
5.如前述任意一項權(quán)利要求所述的方法，其中所述校正因子基于下列公式
全文摘要
一種用于估計和內(nèi)燃發(fā)動機中的催化轉(zhuǎn)化器的放熱氧化反應(yīng)相關(guān)的熱交換率的方法，其中排氣流經(jīng)所述排氣催化器，該方法包括以下步驟提供其中不發(fā)生氧化反應(yīng)的催化轉(zhuǎn)化器的熱力學模型，所述熱力學模型包括多個公式，該公式計入了和排氣、催化轉(zhuǎn)化器以及圍繞所述催化轉(zhuǎn)化器的外部環(huán)境之間的過程相關(guān)的熱交換率；基于所述熱力學模型，計算所述催化轉(zhuǎn)化器出口處的估計出口溫度(Tout，est；Tout，est1)；測量所述催化轉(zhuǎn)化器出口處的出口溫度(Tout，meas)；將估計出口溫度和測量出口溫度(Tout，meas)進行比較，由此獲得校正系數(shù)；通過使用校正系數(shù)來校正所述熱力學模型，以使用估計出口溫度(Tout，est；Tout，est1)收斂至測量得的出口溫度(Tout，meas)；將所述和放熱氧化反應(yīng)相關(guān)的熱交換率估計為所述校正系數(shù)。
文檔編號F01N11/00GK102333939SQ201080008945
公開日2012年1月25日 申請日期2010年2月22日 優(yōu)先權(quán)日2009年2月24日
發(fā)明者F.西安弗洛恩, R.沃納薩 申請人:通用汽車環(huán)球科技運作有限責任公司