專利名稱：用于調(diào)節(jié)機(jī)動(dòng)車輛排氣系統(tǒng)中的貧NOx捕集器的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于調(diào)節(jié)機(jī)動(dòng)車輛排氣系統(tǒng)中的貧NOx捕集器的方法。
背景技術(shù)：
機(jī)動(dòng)車輛的排氣系統(tǒng)可包括催化轉(zhuǎn)化器以及貧NOx捕集器(LNT)。所述貧NOx捕集器具有多重管道，發(fā)動(dòng)機(jī)廢氣通過所述多重管道流動(dòng)。在發(fā)動(dòng)機(jī)的貧燃操作過程中，即當(dāng)廢氣中的λ值大于1時(shí)，貧NOx捕集器可從廢氣收集氮氧化物(NOx)。儲(chǔ)存在貧NOx捕集器中的氮氧化物的量可借助貧NOx捕集器的模型加以確定，所述模型考慮了氮氧化物的儲(chǔ)存、釋放和轉(zhuǎn)化，以及貧NOx捕集器上游的氮氧化物的質(zhì)量通量。在貧燃操作過程中NOx儲(chǔ)存速率基本上取決于空間速度、貧NOx捕集器的溫度和歸一化的NOx儲(chǔ)存水平。最大儲(chǔ)存容量基本上取決于貧NOx捕集器的尺寸和設(shè)計(jì)以及催化轉(zhuǎn)化器的溫度。然后對(duì)所述最大儲(chǔ)存容量在貧NOx捕集器的壽命期間隨熱暴露而變化的性能惡化(也稱為老化)以及儲(chǔ)存的硫的量(也稱為中毒)進(jìn)行校正。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是改進(jìn)貧NOx捕集器的建模。根據(jù)本發(fā)明借助權(quán)利要求1的特征來實(shí)現(xiàn)所述目的。從屬權(quán)利要求限定了本發(fā)明的有利的改進(jìn)。根據(jù)本發(fā)明的第一方面，用于調(diào)節(jié)(adapt)機(jī)動(dòng)車輛排氣系統(tǒng)中的貧NOx捕集器的方法包括如下步驟-測(cè)定貧NOx捕集器上游的氮氧化物(NOx)的量；-計(jì)算儲(chǔ)存在貧NOx捕集器中的氮氧化物的量，并借助貧NOx捕集器的動(dòng)力學(xué)模型來估算貧NOx捕集器的估算的下游NOx濃度；-基于所測(cè)得的下游NOx濃度和廢氣中的氮氧化物的質(zhì)量通量計(jì)算極限函數(shù)；-通過從所述極限函數(shù)減去估算的下游NOx濃度來計(jì)算適配信號(hào)(adaptation signal)；-借助所述適配信號(hào)來調(diào)節(jié)儲(chǔ)存的氮氧化物的量，和/或；-借助剩余適配信號(hào)來調(diào)節(jié)NOx釋放，和/或；-借助儲(chǔ)存適配速率(storageadaptation rate)來調(diào)節(jié)NOx儲(chǔ)存的總速率，所述儲(chǔ)存適配速率通過如下產(chǎn)生從適配信號(hào)減去NOx釋放，從濃度轉(zhuǎn)化為質(zhì)量通量，除以最大儲(chǔ)存容量并變號(hào)，和/或；-借助儲(chǔ)存適配來改進(jìn)對(duì)儲(chǔ)存的氮氧化物質(zhì)量的估算，所述儲(chǔ)存適配通過如下產(chǎn)生積分儲(chǔ)存適配速率，由其產(chǎn)生系數(shù)，并乘以標(biāo)稱總儲(chǔ)存容量。本發(fā)明提出了一種算法，所述算法基于貧NOx捕集器的下游NOx濃度，并提供模型的級(jí)聯(lián)適配。所述方法允許通過使用貧NOx捕集器的下游NOx濃度進(jìn)行實(shí)時(shí)控制。作為級(jí)聯(lián)的結(jié)果，即重復(fù)繼電和使用剩余適配信號(hào)，在某種意義上講多維利用所述剩余適配信號(hào)，這允許對(duì)反應(yīng)的特別良好的適配。貧NOx捕集器的上游氮氧化物的量可使用估算模型和/或在上游設(shè)置的傳感器進(jìn)行測(cè)定。估算模型已提供可靠的值。測(cè)定可借助傳感器得以進(jìn)一步改進(jìn)。估算的下游NOx濃度可進(jìn)行延時(shí)和/或使用低通濾波器進(jìn)行濾波。延時(shí)可考慮到達(dá)下游傳感器位置的傳播時(shí)間，而低通濾波考慮傳感器模型的時(shí)間常數(shù)。所述測(cè)量允許改進(jìn)的建模。極限函數(shù)可具有最小極限和最大極限。借助兩個(gè)極限，可簡(jiǎn)單且精確地使極限函數(shù)適配分別的情況。如果估算的下游NOx濃度位于極限函數(shù)之外，則可計(jì)算適配信號(hào)；如果估算的下游NOx濃度位于極限函數(shù)以內(nèi)，則可將適配信號(hào)設(shè)定為等于0。借助本說明書可簡(jiǎn)化所述方法，因?yàn)閮H當(dāng)實(shí)際需要時(shí)才計(jì)算差分信號(hào)?？蓪?duì)壁溫和/或廢氣的λ值校正適配信號(hào)。這使得所述方法更準(zhǔn)確且穩(wěn)定?？蓹z測(cè)貧NOx捕集器的熱穩(wěn)定性速率，且對(duì)于大的溫度梯度，可將儲(chǔ)存適配速率設(shè)定為等于0。在大的溫度梯度的情況中(如可在啟動(dòng)和關(guān)閉過程中出現(xiàn))，在某些情況下準(zhǔn)確建模是不可能的。因此在建模中不考慮所述短時(shí)間段。如果儲(chǔ)存適配的值低于限定的閾值，則可使用儲(chǔ)存適配來診斷排氣系統(tǒng)。因此可診斷貧NOx捕集器即將發(fā)生的故障。這增加了后處理組件的運(yùn)行可靠性。


以下將基于附圖更詳細(xì)地描述本發(fā)明，其中圖1顯示了根據(jù)本發(fā)明的用于調(diào)節(jié)機(jī)動(dòng)車輛排氣系統(tǒng)中的貧NOx捕集器的方法的流程圖。圖2顯示了用于儲(chǔ)存的氮氧化物的量的適配系數(shù)圖。圖3顯示了用于NOx釋放的適配系數(shù)圖。圖4顯示了用于總NOx儲(chǔ)存的適配系數(shù)圖。
具體實(shí)施例方式附圖僅用于解釋本發(fā)明，而不限定本發(fā)明。附圖和各個(gè)部件不一定按比例繪制。相同的參考標(biāo)記用于表示相同或類似的部件。圖1顯示了用于NOx調(diào)節(jié)的方法的流程圖。在步驟或方框1中，測(cè)定貧NOx捕集器上游的氮氧化物(NOx)的量。這可通過使用估算模型進(jìn)行。可選擇地或另外地使用設(shè)置于貧NOx捕集器上游的傳感器。將數(shù)值提供至動(dòng)力學(xué)模型2，所述模型模擬貧NOx捕集器或至少一部分貧NOx捕集器。借助所述動(dòng)力學(xué)模型2，首先計(jì)算儲(chǔ)存于貧NOx捕集器中的氮氧化物的量。其次，在所述動(dòng)力學(xué)模型2中，估算貧NOx捕集器的估算的下游NOx濃度。將所述估算的下游NOx濃度進(jìn)行延時(shí)并使用低通濾波器進(jìn)行濾波，以使在動(dòng)力學(xué)模型2中確定的濃度適配排氣系統(tǒng)的實(shí)際條件。因此所述延時(shí)考慮到達(dá)下游傳感器位置的傳輸延遲，且所述使用低通濾波器的濾波考慮傳感器的時(shí)間常數(shù)。經(jīng)延時(shí)且低通濾波的估算的下游NOx濃度由動(dòng)力學(xué)模型2輸出為NOxEstim。
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在步驟或方框3中，測(cè)量貧NOx捕集器下游的NOx濃度。測(cè)得數(shù)值輸出為NOxMeas。接著，在步驟或方框4中，基于測(cè)得的下游NOx濃度NOxMeas和廢氣中的氮氧化物的質(zhì)量通量計(jì)算極限函數(shù)。極限函數(shù)具有最小極限和最大極限。如果估算的下游NOx濃度NOxEstim在最小極限和最大極限之間，或換言之，在極限函數(shù)以內(nèi)，則將NOx適配信號(hào) rNOxAdapEle設(shè)定為等于0。否則，如果估算的下游NOx濃度NOxEstim在極限函數(shù)之外或超出最小極限和最大極限，則以差分信號(hào)的方式形成適配信號(hào)rNOxAdapEle。為此目的，從極限函數(shù)減去估算的下游NOx濃度NOxEstim。對(duì)于極限函數(shù)，使用相關(guān)極限，即最小極限或最大極限。相關(guān)極限為最接近所測(cè)得的下游NOx濃度NOxMeas的極限。一種特殊情況可為其中測(cè)得的下游NOx濃度NoxMeas被設(shè)定為等于極限函數(shù)的情況。例如如果數(shù)值實(shí)際上相同，或例如如果選擇極限值以簡(jiǎn)化方法，則可能是所述情況。NOx適配信號(hào)rNOxAdapEle可根據(jù)下式計(jì)算rNOxAdapEle = NOxMeas-NOxEstim,其中在使用極限函數(shù)中的特點(diǎn)或在使用測(cè)得的下游NOx濃度NoxMeas中的特點(diǎn)已進(jìn)行解釋。相應(yīng)地，對(duì)于NOx適配信號(hào)rNOxAdapEle的計(jì)算，可使用極限函數(shù)或相關(guān)極限而不是測(cè)得的下游NOx濃度NoxMeas。在步驟或方框5中，對(duì)于催化轉(zhuǎn)化器的壁溫和/或貧NOx捕集器的壁溫以及廢氣的λ值，校正NOx適配信號(hào)rNOxAdapEle。對(duì)壁溫和λ的依賴性可用于使適配強(qiáng)度適配優(yōu)選的NOx后處理的動(dòng)力學(xué)。這里，可考慮對(duì)于低溫和貧燃操作，儲(chǔ)存效果具有主要重要性； 或在高溫和貧燃操作的情況中，熱解吸具有主要重要性；或在中等溫度范圍和富燃操作中， NOx釋放和轉(zhuǎn)化具有主要重要性。然后積分NOx適配信號(hào)rNOxAdapEle，并以數(shù)種方式在隨后步驟中使用。在步驟或方框6中，借助NOx適配信號(hào)rNOxAdapEle來調(diào)節(jié)儲(chǔ)存的氮氧化物的量。 直接校正儲(chǔ)存的氮氧化物的質(zhì)量的作用(contribution)示于圖2。這是用于歸一化0.2至 0. 9之間的儲(chǔ)存的氮氧化物的決定因素。校正NOx適配信號(hào)rNOxAdapEle以得到合適的正負(fù)號(hào)，使得對(duì)于貧燃操作U大于1)使用正號(hào)。這表明對(duì)于比估算的下游NOx濃度更高的測(cè)得的NOx極限，適配在于增加儲(chǔ)存的NOx的量。相反，對(duì)于λ小于1的富燃操作，使用負(fù)號(hào)，這表明對(duì)于比估算的下游NOx濃度更低的測(cè)得的NOx極限，適配在于降低儲(chǔ)存的NOx的量，這對(duì)應(yīng)于增加廢氣流中的NOx釋放。正負(fù)號(hào)也可以顛倒的方式使用。在進(jìn)一步的步驟或方框7中，借助剩余NOx適配信號(hào)來調(diào)節(jié)NOx釋放。剩余NOx 適配信號(hào)計(jì)算為適配系數(shù)減去1的差或NOx儲(chǔ)存貢獻(xiàn)減去1的差。然后剩余NOx適配信號(hào)乘以用于NOx釋放的適配系數(shù)，所述適配系數(shù)基本上直接校正排氣系統(tǒng)中的Ν0χ。由于在估算或測(cè)量中的不確定性，這被限制為估算的上游氮氧化物的量的函數(shù)。其隨后用于計(jì)算轉(zhuǎn)化的氮氧化物。如圖3所示，如果歸一化的儲(chǔ)存的氮氧化物大于1且λ值大于1，則所述貢獻(xiàn)降低。在進(jìn)一步的步驟或方框8中，從NOx適配信號(hào)減去在方框7中計(jì)算的NOx釋放，并從濃度轉(zhuǎn)化為質(zhì)量通量。這除以最大儲(chǔ)存容量，通過變號(hào)產(chǎn)生儲(chǔ)存適配速率(1/s)。然后與儲(chǔ)存的氮氧化物的質(zhì)量一起使用儲(chǔ)存適配速率以產(chǎn)生NOx儲(chǔ)存適配總速率，如圖4所示。 此外，檢測(cè)貧NOx捕集器的熱穩(wěn)定性速率，對(duì)于大的溫度梯度，可停用儲(chǔ)存適配速率或?qū)⑵湓O(shè)定為等于0。如圖4所示，僅對(duì)于儲(chǔ)存的氮氧化物的最小質(zhì)量才使用適配總速率，此外，對(duì)于比估算的下游NOx濃度更高的測(cè)得的NOx極限，適配儲(chǔ)存速率為負(fù)，這表明總儲(chǔ)存水平的退化。最后，積分所述儲(chǔ)存適配速率或總NOx儲(chǔ)存的適配速率，其中進(jìn)行初始化至值為 1。由此產(chǎn)生系數(shù)，且所述系數(shù)乘以歸一化總儲(chǔ)存容量(該歸一化總儲(chǔ)存容量對(duì)于新型催化轉(zhuǎn)化器進(jìn)行計(jì)算，并對(duì)熱老化和儲(chǔ)存硫的量進(jìn)行修改)，以產(chǎn)生儲(chǔ)存適配或總NOx儲(chǔ)存容量的適配。然后使用上述值來改進(jìn)對(duì)儲(chǔ)存氮氧化物的質(zhì)量的估算。為此目的，將所述值反饋至動(dòng)力學(xué)模型2。此外，如果儲(chǔ)存適配的值低于限定閾值(這表明所用貧NOx捕集器已到達(dá)其預(yù)期使用壽命的盡頭)，則儲(chǔ)存適配可用于診斷排氣系統(tǒng)或NOx后處理系統(tǒng)。借助所提出的方法，可由最大儲(chǔ)存容量的降低來確定貧NOx捕集器的正確老化程度。除了步驟6之外，可任選地進(jìn)行上述步驟7、8和9，其結(jié)果是方法的準(zhǔn)確性得以提高?？蛇B續(xù)進(jìn)行，且如果可能，也可并行進(jìn)行步驟6、7、8和9。
權(quán)利要求
1.一種用于調(diào)節(jié)機(jī)動(dòng)車輛排氣系統(tǒng)的貧NOx捕集器的方法，其具有如下步驟-確定貧NOx捕集器上游的氮氧化物(NOx)的量；-計(jì)算儲(chǔ)存在所述貧NOx捕集器中的氮氧化物的量，并借助貧NOx捕集器的動(dòng)力學(xué)模型 (2)來估算貧NOx捕集器下游的估算的NOx濃度；-基于所測(cè)得的下游NOx濃度(NOxEstim)和廢氣中的氮氧化物的質(zhì)量通量來計(jì)算極限函數(shù)；-通過從所述極限函數(shù)減去估算的下游NOx濃度(NOxEstim)來計(jì)算適配信號(hào) (rNOxAdapEle)；-借助所述適配信號(hào)(rNOxAdapEle)來調(diào)節(jié)儲(chǔ)存的氮氧化物的量，和/或；-借助剩余適配信號(hào)來調(diào)節(jié)NOx釋放，和/或；-借助儲(chǔ)存適配速率來調(diào)節(jié)NOx儲(chǔ)存的總速率，所述儲(chǔ)存適配速率通過如下產(chǎn)生從適配信號(hào)(rNOxAdapEle)減去NOx釋放，從濃度轉(zhuǎn)化為質(zhì)量通量，除以最大儲(chǔ)存容量并變號(hào)， 和/或；-借助儲(chǔ)存適配來改進(jìn)對(duì)儲(chǔ)存的氮氧化物質(zhì)量的估算，所述儲(chǔ)存適配通過如下產(chǎn)生 積分儲(chǔ)存適配速率，由其產(chǎn)生系數(shù)，并乘以標(biāo)稱總儲(chǔ)存容量。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中使用估算模型和/或設(shè)置在上游的傳感器來測(cè)定所述貧NOx捕集器上游的氮氧化物的量。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其中將估算的下游NOx濃度(NOxEstim)進(jìn)行延時(shí)和/或使用低通濾波器進(jìn)行濾波。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或3所述的方法，其中所述極限函數(shù)具有最小極限和最大極限。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4中任一項(xiàng)所述的方法，其中如果估算的下游NOx濃度 (NOxEstim)位于極限函數(shù)之外，則計(jì)算適配信號(hào)，且其中如果估算的下游NOx濃度 (NOxEstim)位于極限函數(shù)以內(nèi)，則將適配信號(hào)(rNOxAdapEle)設(shè)定為等于0。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至5中任一項(xiàng)所述的方法，其中對(duì)于壁溫和/或廢氣的λ值校正適配信號(hào)(rNOxAdapEle)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1至6中任一項(xiàng)所述的調(diào)節(jié)后處理組件的方法，其中檢測(cè)所述貧NOx 捕集器的熱穩(wěn)定性速率，并對(duì)于大的溫度梯度，將儲(chǔ)存適配速率設(shè)定為等于0。
8.根據(jù)權(quán)利要求1至7中任一項(xiàng)所述的方法，其中如果儲(chǔ)存適配值低于限定的閾值，則使用儲(chǔ)存適配來診斷排氣系統(tǒng)。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種用于調(diào)節(jié)機(jī)動(dòng)車輛排氣系統(tǒng)中的貧NOx捕集器的方法，包括確定氮氧化物(NOx)的含量；估算下游NOx濃度；計(jì)算極限函數(shù)；通過從所述極限函數(shù)減去估算的下游NOx濃度(NOxEstim)來計(jì)算適配信號(hào)(rNOxAdapEle)；借助所述適配信號(hào)(rNOxAdapEle)來調(diào)節(jié)儲(chǔ)存的氮氧化物的量，和/或借助剩余適配信號(hào)來調(diào)節(jié)NOx釋放；和/或借助儲(chǔ)存適配速率來調(diào)節(jié)NOx儲(chǔ)存的總速率；和/或借助儲(chǔ)存適配來改進(jìn)對(duì)儲(chǔ)存的氮氧化物質(zhì)量的估算。本發(fā)明的目的是改進(jìn)貧NOx捕集器的建模。
文檔編號(hào)F01N11/00GK102454457SQ201110303849
公開日2012年5月16日 申請(qǐng)日期2011年10月9日 優(yōu)先權(quán)日2010年10月14日
發(fā)明者Y·M·S·雅庫(kù)伯 申請(qǐng)人:福特環(huán)球技術(shù)公司