專利名稱：用于稀NOx收集器再生的控制模型的制作方法
用于稀NOx收集器再生的控制模型技術(shù)領(lǐng)域
本7>開涉及發(fā)動(dòng)一幾，且更具體地涉及確定在發(fā)動(dòng)纟幾排氣 系統(tǒng)的稀N0x收集器中的N0x存儲(chǔ)數(shù)量的方法。
背景技術(shù)：
車輛包括發(fā)動(dòng)機(jī)和排氣系統(tǒng)，排氣系統(tǒng)具有帶有多個(gè)通 道的稀NOx收集器(LNT)催化劑，發(fā)動(dòng)機(jī)廢氣通過所述多個(gè)通道。所 述通道的表面可以用例如鋇鹽和柏或其它貴金屬浸漬。在車輛發(fā)動(dòng)枳j 的稀操作期間(空氣-燃料比大于14.7),催化劑從發(fā)動(dòng)機(jī)廢氣吸收氮 氧化物(N0x)。氮氧化物(通常為NO和N02)存儲(chǔ)在催化劑表面上。 催化劑周期性地暴露給濃燃料環(huán)境(空氣-燃料比小于14.7),在此期 間催化劑可以轉(zhuǎn)化(或再生)，即所存儲(chǔ)的NOx減少。具體而言，在 廢氣流中有熱、 一氧化碳和碳?xì)浠衔锏那闆r下，氮氧化物可以轉(zhuǎn)化 為氮?dú)?、二氧化碳和水?br> LNT催化劑在比它們可以有效地減少所存儲(chǔ)的N0x的溫度 更低的溫度時(shí)有效地存4諸N0x。在低溫時(shí)，例如，小于大約300。C的溫 度時(shí)，LNT催化劑可以存儲(chǔ)NOx有限的時(shí)間，即直到它充滿NOx或飽 和。飽和的催化劑可加熱至超過^r范圍的溫度，且受熱的催化劑可以 經(jīng)歷再生。發(fā)明內(nèi)容
因此，氮氧化物(NOx)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)可以提供用于發(fā)動(dòng)機(jī)排 氣組件的NOx收集器。所述系統(tǒng)包括空氣質(zhì)量流量傳感器、拉姆達(dá)傳 感器(過量空氣系數(shù)傳感器)、NOx傳感器、和控制模塊?？諝赓|(zhì)量流 量傳感器與發(fā)動(dòng)機(jī)的空氣供給連通且確定進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)的空氣的數(shù)量。 拉姆達(dá)傳感器與排氣系統(tǒng)連通且確定操作空氣-燃料比和化學(xué)當(dāng)量空 氣-燃料比之間的比。NOx傳感器與排氣系統(tǒng)連通且確定其中的NOx濃度?？刂颇K從空氣質(zhì)量流量傳感器、拉姆達(dá)傳感器和N0x傳感器接
收輸入?？刂颇K基于所述輸入計(jì)算在N0x收集器中的N0x存儲(chǔ)數(shù)量。
—種確定存儲(chǔ)在NOx收集器中的NOx數(shù)量的方法包括確 定進(jìn)入NOx收集器的NOx質(zhì)量流率；確定所述收集器中的NOx存儲(chǔ)效 率；和基于所確定的質(zhì)量流率和確定的效率計(jì)算存儲(chǔ)在NOx收集器中 的NOx數(shù)量。所述方法還包括確定進(jìn)入NOx收集器的還原劑的質(zhì)量流 率；確定在所確定的還原劑的質(zhì)量流率和乂人NOx收集器去除的NOx數(shù) 量之間的關(guān)系；和基于所確定的質(zhì)量流率和所確定的關(guān)系計(jì)算從NOx 收集器去除的NOx數(shù)量。計(jì)算的NOx存儲(chǔ)數(shù)量在整個(gè)車輛操作期間通 過加上隨后計(jì)算的NOx存儲(chǔ)數(shù)量并減去隨后從NOx收集器去除的NOx 數(shù)量而調(diào)節(jié)。從在此提供的說明，可清楚本發(fā)明的進(jìn)一步應(yīng)用范圍。 應(yīng)當(dāng)理解，說明和具體示例僅用于圖示說明而不限定本7>開的范圍。


本文所示的附圖^5U又是示意性目的，而不是以^壬^T方式 限制本公開的范圍。圖1是才艮據(jù)本公開的車輛的示意圖；圖2是圖1所示的控制模塊的多個(gè)模塊的功能方塊和圖3是圖示確定在圖1的車輛排氣系統(tǒng)中存儲(chǔ)的NOx的 流程圖。
具體實(shí)施例方式
下面的描述實(shí)質(zhì)上僅僅是示意性的，而不是限制本公開、 及其應(yīng)用或使用。為了簡(jiǎn)單起見，在附圖中使用相同的附圖標(biāo)記表示 相同的元件。如在此使用的，術(shù)語"模塊"指的是特定應(yīng)用集成電路 (ASIC )、電子電路、能夠執(zhí)行一個(gè)或更多軟件或固件程序的處理器(共 享、專用、或群組)和存儲(chǔ)器、組合邏輯電路、或提供上述功能的其 它合適部件。本公開總體上涉及使用用于車輛排放控制的LNT催化劑。 現(xiàn)在參考圖1,車輛1Q包括發(fā)動(dòng)4^組件12和催化轉(zhuǎn)化器組件16。發(fā)動(dòng)機(jī)組件12包括柴油發(fā)動(dòng)機(jī)18、空氣進(jìn)氣歧管20、排氣歧管22、燃 料噴射器24、燃料泵26、和控制模塊28?？諝馔ㄟ^空氣進(jìn)氣歧管20 輸送給發(fā)動(dòng)機(jī)18且廢氣通過排氣歧管22排出發(fā)動(dòng)機(jī)18。燃料從燃料 泵26通過燃料噴射器24輸送給發(fā)動(dòng)機(jī)18。控制模塊28可操作地連接 到并控制燃料噴射器24和燃料泵26。催化轉(zhuǎn)換器組件16與排氣歧管22連通且從排氣歧管22 接收廢氣。催化轉(zhuǎn)換器組件16可以包括罐34,罐34具有在其中帶有 柴油機(jī)氧化催化劑(D0C)的第一部分38和在其中包括稀N0x收集器 (LNT)的第二部分40。雖然罐34顯示為單個(gè)罐，根據(jù)包裝約束可以 使用多個(gè)罐。 更具體而言，車輛10包括空氣質(zhì)量流量(MAF)傳感器 42;溫度傳感器44、 45;第一和第二 N0x傳感器46、 48;以及第一和 第二拉姆達(dá)(入)傳感器5G、 52。 MAF傳感器42設(shè)置在空氣進(jìn)氣歧管 20上游且提供表示進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)18的空氣質(zhì)量流量的信號(hào)給控制模塊 28。溫度傳感器44設(shè)置在罐34中LNT的中心部分處且提供表示LNT 溫度的信號(hào)給控制模塊28。另一溫度傳感器45位于罐34中LNT上游 且也可以與溫度傳感器"組合或單獨(dú)使用以提供表示LNT溫度的信號(hào) 給控制模塊28。 第一 N0x傳感器46和第一拉姆達(dá)傳感器50設(shè)置在LNT 上游，且第二 N0x傳感器48和第二拉姆達(dá)傳感器52設(shè)置在LNT下游。 更具體而言，如圖1所示，第一 N0x傳感器46和第一拉姆達(dá)傳感器50 設(shè)置在罐34的第一和第二部分38、 40之間，且因而在DOC和LNT之 間。第二 NOx傳感器48和第二拉姆達(dá)傳感器52設(shè)置在LNT的端部處。 如圖1所示，第二 NOx傳感器48和第二拉姆達(dá)傳感器52設(shè)置在罐34 的出口處。第一和第二 NOx傳感器46、 48發(fā)送表示LNT進(jìn)口和出口處 的NOx濃度的信號(hào)給控制模塊28。第一和第二拉姆達(dá)傳感器50、 52發(fā) 送表示LNT上游和下游操作空氣-燃料混合物的信號(hào)給控制模塊28。更具體而言，由拉姆達(dá)傳感器50、 52提供的信號(hào)表示在給定位置處操作 空氣/燃料混合物和化學(xué)當(dāng)量空氣-燃料混合物之間的比?？刂茮_莫塊28用于確定在罐34中LNT催化劑表面上的NOx 存儲(chǔ)數(shù)量，以及確定從LNT催化劑表面去除的NOx數(shù)量。存儲(chǔ)的NOx 通過暴露給排氣流中的熱、 一氧化碳和碳?xì)浠衔锒D(zhuǎn)化(或再生) 且從LNT去除，使得NOx轉(zhuǎn)化為氮?dú)?、二氧化碳和水?如圖3所示，圖示了確定NOx存儲(chǔ)數(shù)量的方法100?？刂?方塊102確定當(dāng)前在LNT中的N0x存儲(chǔ)數(shù)量。總體N0x存儲(chǔ)質(zhì)量設(shè)定 為等于確定的值。在LNT中的當(dāng)前NOx存儲(chǔ)質(zhì)量通過控制模塊28提供。 控制模塊28具有來自方法100前一迭代過程的N0x先前存儲(chǔ)數(shù)量。可
替換地，方法100的第一次迭代使用《7^^—=。作為初始值。方法IOO
然后前進(jìn)到判定方塊104?？刂品綁K106確定跨過預(yù)定時(shí)間間隔的N0x存儲(chǔ)數(shù)量。 該確定包括計(jì)算NOx存儲(chǔ)數(shù)量，表示如下
其中》Wftcitored為L(zhǎng)NT中的N0x存儲(chǔ)質(zhì)量，為流入LNT的N0x數(shù)量， 且l，(；,附M^。J為L(zhǎng)NT的NOx存儲(chǔ)效率。 流入LNT的N0x數(shù)量(AM^, ),人廢氣流量()和 N0x傳感器46、 48之一或兩者確定。廢氣流量通過測(cè)量MAF傳感器42處的進(jìn)氣空氣質(zhì)量流量(<tflte )并加上指令燃料流量( e,)確定。LNT
的N0x存儲(chǔ)效率為對(duì)給定的LNT的預(yù)定函數(shù)或查詢表，且可以為L(zhǎng)NT 溫度和在其中的當(dāng)前NOx存儲(chǔ)質(zhì)量的函數(shù)。LNT溫度從溫度傳感器44、 45中的任何一個(gè)或兩者確定。方法100然后前進(jìn)到控制方塊108。 如果確定NOx在LNT中未存^f諸而是轉(zhuǎn)化，方法100前進(jìn) 到控制方塊112?？刂品綁K112確定3爭(zhēng)過預(yù)定時(shí)間間隔轉(zhuǎn)化的NOx數(shù)量。 該確定包括計(jì)算轉(zhuǎn)化的N0x數(shù)量，表示如下
<formula>formula see original document page 9</formula>
其中為流入LNT的還原劑的質(zhì)量流量，且服D2M^to/。為存儲(chǔ) 的N0x和還原劑之間的經(jīng)馬全推導(dǎo)比。更具體地
<formula>formula see original document page 9</formula>
其中入是操作空氣-燃料混合物和化學(xué)當(dāng)量空氣-燃料混合物之間
的比，且Ad是LNT中的廢氣質(zhì)量流率。拉姆達(dá)(人)從拉姆達(dá)傳感器 確定。更具體而言，入從拉姆達(dá)傳感器50確定。廢氣質(zhì)量流率(A )
如上所述確定。；^D2MMtoo為L(zhǎng)NT溫度(TLNT)、空間速度(SV)、和N0x 存儲(chǔ)質(zhì)量( )的函數(shù)。 在第二拉姆達(dá)傳感器52處檢測(cè)的拐點(diǎn)表示完成再生過 程。 一旦檢測(cè)到再生過程完成，空間速度(SV)和LNT溫度(TLNT)的 值可以確定?？臻g速度通過以下確定
其中<^如上所述確定，y4verageficAaz/WGo^m ,(y為廢氣氣體密度的已 知值，且a^—,/應(yīng)e為包含LNT的催化劑的體積。基于這些值，計(jì)算轉(zhuǎn)
化的N0x數(shù)量。方法100然后前進(jìn)到控制方塊114?？刂品綁K114確定在LNT中的新的總體NOx存儲(chǔ)數(shù)量。 該確定包括從控制方塊102確定的先前的總體NOx存儲(chǔ)數(shù)量減去控制 方塊112確定的5爭(zhēng)過時(shí)間間隔轉(zhuǎn)化的N0x。方法100然后前進(jìn)到控制方 塊110，其中新的總體N0x存儲(chǔ)量存儲(chǔ)在控制模塊28中以隨后用于控 制方塊102。方法100然后再一次前進(jìn)到判定方塊104。
[0029現(xiàn)在，本領(lǐng)域技術(shù)人員乂人前述說明可以理解，本/>開的 廣泛教導(dǎo)可以各種形式實(shí)施。因而，雖然本公開已經(jīng)結(jié)合其具體示例 描述，本公開的真實(shí)范圍并不如此限定，因?yàn)樵谘凶x附圖、說明書和
權(quán)利要求
1.一種確定在發(fā)動(dòng)機(jī)排氣組件的NOx收集器中的NOx存儲(chǔ)數(shù)量的方法，所述方法包括確定進(jìn)入NOx收集器的NOx質(zhì)量流率；確定所述收集器中的NOx存儲(chǔ)效率；和基于所確定的質(zhì)量流率和確定的效率計(jì)算在NOx收集器中的NOx存儲(chǔ)數(shù)量。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的方法，其特征在于，所述計(jì)算包括確定 所確定的質(zhì)量流率和確定的效率的乘積。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述確定質(zhì)量流率 和所述確定效率以預(yù)定時(shí)間步長(zhǎng)進(jìn)4亍，所述計(jì)算包括J爭(zhēng)過所述時(shí)間步 長(zhǎng)積分所述乘積。
4. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的方法，其特征在于，還包括存儲(chǔ)在N0x 收集器中的計(jì)算冊(cè)x存儲(chǔ)數(shù)量。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，所述確定效率包括 基于N0x收集器的溫度和存儲(chǔ)的在N0x收集器中的計(jì)算N0x存儲(chǔ)數(shù)量來參考基于經(jīng)驗(yàn)的效率值。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，N0x收集器的溫度 的確定包括感測(cè)NOx收集器進(jìn)口處的溫度。
7. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的方法，其特征在于，所述確定進(jìn)入N0x 收集器的N0x質(zhì)量流率包括感測(cè)N0x收集器上游的N0x質(zhì)量流率。
8. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的方法，其特征在于，所述確定質(zhì)量流率、 所述確定效率、和所述計(jì)算在發(fā)動(dòng)機(jī)的稀操作期間進(jìn)行。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，還包括確定在發(fā)動(dòng) 機(jī)濃操作期間從N0x收集器去除的N0X質(zhì)量。
10. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于，所述計(jì)算包括從先 前計(jì)算的N0x存儲(chǔ)數(shù)量減去去除的N0x數(shù)量。
11. 一種確定在發(fā)動(dòng)機(jī)排氣組件的NOx收集器中的NOx存儲(chǔ)數(shù)量的 方法，所述方法包括確定進(jìn)入N 0 x收集器的還原劑的質(zhì)量流率；確定在所確定的還原劑的質(zhì)量流率和從N0x收集器去除的N0x數(shù)量 之間的關(guān)系；和基于所確定的質(zhì)量流率和所確定的關(guān)系計(jì)算從NOx收集器去除的 N0x數(shù)量。
12. 根據(jù)權(quán)利要求ll所述的方法，其特征在于，所述計(jì)算包括確定 所確定的還原劑的質(zhì)量流率和所確定的關(guān)系的乘積。
13. 根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其特征在于，所述確定質(zhì)量流率 和所述確定還原劑和/人NOx收集器去除的NOx之間的關(guān)系以預(yù)定時(shí)間步 長(zhǎng)進(jìn)行，所述計(jì)算包括跨過所述時(shí)間步長(zhǎng)積分所述乘積。
14. 根據(jù)權(quán)利要求ll所述的方法，其特征在于，所述確定質(zhì)量流率 包括確定從發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)入NOx收集器的廢氣質(zhì)量流率和確定操作空氣-燃 料比。
15. 根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其特征在于，所述確定進(jìn)入NOx 收集器的還原劑的質(zhì)量流率包括確定操作空氣-燃料比和化學(xué)當(dāng)量空 氣-燃料比之間的比(入)。
16. 根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，其特征在于，所述確定進(jìn)入NOx 收集器的還原劑的質(zhì)量流率包括確定(1/入-1)和從發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)入NOx收 集器的廢氣質(zhì)量流量的乘積。
17. 根據(jù)權(quán)利要求ll所述的方法，其特征在于，所述確定所述關(guān)系 包括參考還原劑和從NOx收集器去除的NOx之間的預(yù)定的基于經(jīng)^r的 比。
18. 根據(jù)權(quán)利要求17所述的方法，其特征在于，確定基于經(jīng)驗(yàn)的比 包括以稀條件操作發(fā)動(dòng)機(jī)；在所述稀操作期間測(cè)量?jī)?cè)x蓄積量；在所述 稀操作之后以濃條件操作發(fā)動(dòng)機(jī)；和在所述濃操作期間積分還原劑的 質(zhì)量直到在NOx收集器下游測(cè)量的還原劑質(zhì)量中檢測(cè)到拐點(diǎn)。
19. 根據(jù)權(quán)利要求18所述的方法，其特征在于，確定基于經(jīng)驗(yàn)的比 包括在發(fā)動(dòng)機(jī)以濃條件的所述操作期間確定空間速度和與NOx收集器 有關(guān)的溫度。
20. 根據(jù)權(quán)利要求18所述的方法，其特征在于，還包括在所述濃操 作期間確定每單位去除的N0x質(zhì)量的還原劑平均質(zhì)量。
21. 根據(jù)權(quán)利要求ll所述的方法，其特征在于，所述確定質(zhì)量流率 和所述確定所述關(guān)系在發(fā)動(dòng)機(jī)的濃操作期間進(jìn)行。
22. 根據(jù)權(quán)利要求21所述的方法，其特征在于，還包括在發(fā)動(dòng)機(jī)稀 操作期間確定在N0x收集器中的N0x存儲(chǔ)質(zhì)量。
23. 根據(jù)權(quán)利要求22所述的方法，其特征在于，所述計(jì)算包括從先 前確定的N0x存儲(chǔ)數(shù)量減去去除的N0x數(shù)量。
24. —種用于發(fā)動(dòng)機(jī)排氣組件的NOx收集器的NOx監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，所述系 統(tǒng)包括空氣質(zhì)量流量傳感器，所述空氣質(zhì)量流量傳感器與發(fā)動(dòng)機(jī)的空氣供 給連通以確定進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)的空氣數(shù)量；拉姆達(dá)傳感器，所述拉姆達(dá)傳感器與排氣系統(tǒng)連通以確定操作空氣 -燃料比和化學(xué)當(dāng)量空氣-燃料比之間的比；N0x傳感器，所述N0x傳感器與排氣系統(tǒng)連通以確定其中的N0x濃度；和控制模塊，所述控制模塊從所述空氣質(zhì)量流量傳感器、所述拉姆達(dá) 傳感器和所述NOx傳感器接收輸入，所述控制模塊設(shè)置為基于所述輸入 計(jì)算在N0x收集器中的N0x存儲(chǔ)數(shù)量。
25. 根據(jù)權(quán)利要求24所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述拉姆達(dá)傳感器 位于N0x收集器的進(jìn)口處。
26. 根據(jù)權(quán)利要求24所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述控制模塊包括 N0x存儲(chǔ)量計(jì)算模塊，所述N0x存儲(chǔ)量計(jì)算模塊設(shè)置為計(jì)算在N0x收集器 中的N0x存儲(chǔ)數(shù)量。
27. 根據(jù)權(quán)利要求26所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述N0x存儲(chǔ)量計(jì) 算模塊確定進(jìn)入N0x收集器的N0x質(zhì)量流率和在其中存儲(chǔ)進(jìn)入N0x收集 器的N0x的效率。
28. 根據(jù)權(quán)利要求24所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述控制模塊包括 N0x轉(zhuǎn)化量計(jì)算模塊，所述N0x轉(zhuǎn)化量計(jì)算模塊設(shè)置為計(jì)算從N0x收集器 去除的N0x數(shù)量。
29. 根據(jù)權(quán)利要求28所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述N0x轉(zhuǎn)化量計(jì) 算模塊確定進(jìn)入N0x收集器的還原劑的質(zhì)量流率和進(jìn)入N0x收集器的還 原劑的質(zhì)量流率與從N0x收集器去除的N0x數(shù)量之間的關(guān)系。
30. 根據(jù)權(quán)利要求24所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述控制模塊包括 N0x存儲(chǔ)量計(jì)算模塊和N0x轉(zhuǎn)化量計(jì)算模塊，所述NOx存儲(chǔ)量計(jì)算模塊設(shè) 置為計(jì)算在N0x收集器中的N0x存儲(chǔ)數(shù)量，所述NOx轉(zhuǎn)化量計(jì)算模塊設(shè)置 為計(jì)算從N0x收集器去除的N0x數(shù)量。
全文摘要
本發(fā)明涉及用于稀NOx收集器再生的控制模型。一種確定在發(fā)動(dòng)機(jī)排氣組件的NOx收集器中的氮氧化物(NOx)存儲(chǔ)數(shù)量的方法包括確定進(jìn)入NOx收集器的NOx質(zhì)量流率；確定所述收集器中的NOx存儲(chǔ)效率；和基于所確定的質(zhì)量流率和確定的效率計(jì)算在NOx收集器中的NOx存儲(chǔ)數(shù)量。所述方法還包括確定進(jìn)入NOx收集器的還原劑的質(zhì)量流率；確定在所確定的還原劑的質(zhì)量流率和從NOx收集器去除的NOx之間的關(guān)系；和基于所確定的質(zhì)量流率和所確定的關(guān)系計(jì)算從NOx收集器去除的NOx數(shù)量。計(jì)算的NOx存儲(chǔ)數(shù)量在整個(gè)車輛操作期間通過加上隨后計(jì)算的NOx存儲(chǔ)數(shù)量并減去隨后從NOx收集器去除的NOx數(shù)量而調(diào)節(jié)。
文檔編號(hào)F01N3/20GK101333954SQ200810129528
公開日2008年12月31日 申請(qǐng)日期2008年6月30日 優(yōu)先權(quán)日2007年6月28日
發(fā)明者D·J·斯特羅 申請(qǐng)人:通用汽車環(huán)球科技運(yùn)作公司