《用于调节机动车辆排气系统中的贫NOX捕集器的方法.pdf》由会员分享，可在线阅读，更多相关《用于调节机动车辆排气系统中的贫NOX捕集器的方法.pdf（10页珍藏版）》请在专利查询网上搜索。
1、(10)申请公布号 CN 102454457 A (43)申请公布日 2012.05.16 C N 1 0 2 4 5 4 4 5 7 A *CN102454457A* (21)申请号 201110303849.2 (22)申请日 2011.10.09 102010038175.6 2010.10.14 DE F01N 9/00(2006.01) F01N 11/00(2006.01) F01N 3/20(2006.01) (71)申请人福特环球技术公司 地址美国密歇根州 (72)发明人 YMS雅库伯 (74)专利代理机构北京纪凯知识产权代理有限 公司 11245 代理人赵蓉民 (54) 发明。
2、名称 用于调节机动车辆排气系统中的贫NOx捕集 器的方法 (57) 摘要 本发明提供了一种用于调节机动车辆排气系 统中的贫NOx捕集器的方法，包括确定氮氧化物 (NOx)的含量；估算下游NOx浓度；计算极限函 数；通过从所述极限函数减去估算的下游NOx浓 度(NOxEstim)来计算适配信号(rNOxAdapEle)； 借助所述适配信号(rNOxAdapEle)来调节储存的 氮氧化物的量，和/或借助剩余适配信号来调节 NOx释放；和/或借助储存适配速率来调节NOx储 存的总速率；和/或借助储存适配来改进对储存 的氮氧化物质量的估算。本发明的目的是改进贫 NOx捕集器的建模。 (30)优先权数据。
3、 (51)Int.Cl. 权利要求书1页 说明书4页 附图4页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书 1 页 说明书 4 页 附图 4 页 1/1页 2 1.一种用于调节机动车辆排气系统的贫NOx捕集器的方法，其具有如下步骤： -确定贫NOx捕集器上游的氮氧化物(NOx)的量； -计算储存在所述贫NOx捕集器中的氮氧化物的量，并借助贫NOx捕集器的动力学模型 (2)来估算贫NOx捕集器下游的估算的NOx浓度； -基于所测得的下游NOx浓度(NOxEstim)和废气中的氮氧化物的质量通量来计算极限 函数； -通过从所述极限函数减去估算的下游NOx浓度(NOxEs。
4、tim)来计算适配信号 (rNOxAdapEle)； -借助所述适配信号(rNOxAdapEle)来调节储存的氮氧化物的量，和/或； -借助剩余适配信号来调节NOx释放，和/或； -借助储存适配速率来调节NOx储存的总速率，所述储存适配速率通过如下产生：从适 配信号(rNOxAdapEle)减去NOx释放，从浓度转化为质量通量，除以最大储存容量并变号， 和/或； -借助储存适配来改进对储存的氮氧化物质量的估算，所述储存适配通过如下产生： 积分储存适配速率，由其产生系数，并乘以标称总储存容量。 2.根据权利要求1所述的方法，其中使用估算模型和/或设置在上游的传感器来测定 所述贫NOx捕集器上游的。
5、氮氧化物的量。 3.根据权利要求1或2所述的方法，其中将估算的下游NOx浓度(NOxEstim)进行延时 和/或使用低通滤波器进行滤波。 4.根据权利要求1或3所述的方法，其中所述极限函数具有最小极限和最大极限。 5.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其中如果估算的下游NOx浓度 (NOxEstim)位于极限函数之外，则计算适配信号，且其中如果估算的下游NOx浓度 (NOxEstim)位于极限函数以内，则将适配信号(rNOxAdapEle)设定为等于0。 6.根据权利要求1至5中任一项所述的方法，其中对于壁温和/或废气的值校正适 配信号(rNOxAdapEle)。 7.根据权利要求1至6中。
6、任一项所述的调节后处理组件的方法，其中检测所述贫NOx 捕集器的热稳定性速率，并对于大的温度梯度，将储存适配速率设定为等于0。 8.根据权利要求1至7中任一项所述的方法，其中如果储存适配值低于限定的阈值，则 使用储存适配来诊断排气系统。 权 利 要 求 书CN 102454457 A 1/4页 3 用于调节机动车辆排气系统中的贫 NOx 捕集器的方法 技术领域 0001 本发明涉及用于调节机动车辆排气系统中的贫NOx捕集器的方法。 背景技术 0002 机动车辆的排气系统可包括催化转化器以及贫NOx捕集器(LNT)。所述贫NOx捕 集器具有多重管道，发动机废气通过所述多重管道流动。在发动机的贫燃。
7、操作过程中，即当 废气中的值大于1时，贫NOx捕集器可从废气收集氮氧化物(NOx)。 0003 储存在贫NOx捕集器中的氮氧化物的量可借助贫NOx捕集器的模型加以确定，所 述模型考虑了氮氧化物的储存、释放和转化，以及贫NOx捕集器上游的氮氧化物的质量通 量。在贫燃操作过程中NOx储存速率基本上取决于空间速度、贫NOx捕集器的温度和归一 化的NOx储存水平。最大储存容量基本上取决于贫NOx捕集器的尺寸和设计以及催化转化 器的温度。然后对所述最大储存容量在贫NOx捕集器的寿命期间随热暴露而变化的性能恶 化(也称为老化)以及储存的硫的量(也称为中毒)进行校正。 发明内容 0004 本发明的目的是改进。
8、贫NOx捕集器的建模。 0005 根据本发明借助权利要求1的特征来实现所述目的。从属权利要求限定了本发明 的有利的改进。 0006 根据本发明的第一方面，用于调节(adapt)机动车辆排气系统中的贫NOx捕集器 的方法包括如下步骤： 0007 -测定贫NOx捕集器上游的氮氧化物(NOx)的量； 0008 -计算储存在贫NOx捕集器中的氮氧化物的量，并借助贫NOx捕集器的动力学模型 来估算贫NOx捕集器的估算的下游NOx浓度； 0009 -基于所测得的下游NOx浓度和废气中的氮氧化物的质量通量计算极限函数； 0010 -通过从所述极限函数减去估算的下游NOx浓度来计算适配信号(adaptatio。
9、n signal)； 0011 -借助所述适配信号来调节储存的氮氧化物的量，和/或； 0012 -借助剩余适配信号来调节NOx释放，和/或； 0013 -借助储存适配速率(storage adaptation rate)来调节NOx储存的总速率，所述 储存适配速率通过如下产生：从适配信号减去NOx释放，从浓度转化为质量通量，除以最大 储存容量并变号，和/或； 0014 -借助储存适配来改进对储存的氮氧化物质量的估算，所述储存适配通过如下产 生：积分储存适配速率，由其产生系数，并乘以标称总储存容量。 0015 本发明提出了一种算法，所述算法基于贫NOx捕集器的下游NOx浓度，并提供模型 的级联适。
10、配。所述方法允许通过使用贫NOx捕集器的下游NOx浓度进行实时控制。作为级 联的结果，即重复继电和使用剩余适配信号，在某种意义上讲多维利用所述剩余适配信号， 说 明 书CN 102454457 A 2/4页 4 这允许对反应的特别良好的适配。 0016 贫NOx捕集器的上游氮氧化物的量可使用估算模型和/或在上游设置的传感器进 行测定。估算模型已提供可靠的值。测定可借助传感器得以进一步改进。 0017 估算的下游NOx浓度可进行延时和/或使用低通滤波器进行滤波。延时可考虑到 达下游传感器位置的传播时间，而低通滤波考虑传感器模型的时间常数。所述测量允许改 进的建模。 0018 极限函数可具有最小极。
11、限和最大极限。借助两个极限，可简单且精确地使极限函 数适配分别的情况。 0019 如果估算的下游NOx浓度位于极限函数之外，则可计算适配信号；如果估算的下 游NOx浓度位于极限函数以内，则可将适配信号设定为等于0。借助本说明书可简化所述方 法，因为仅当实际需要时才计算差分信号。 0020 可对壁温和/或废气的值校正适配信号。这使得所述方法更准确且稳定。 0021 可检测贫NOx捕集器的热稳定性速率，且对于大的温度梯度，可将储存适配速率 设定为等于0。在大的温度梯度的情况中(如可在启动和关闭过程中出现)，在某些情况下 准确建模是不可能的。因此在建模中不考虑所述短时间段。 0022 如果储存适配的。
12、值低于限定的阈值，则可使用储存适配来诊断排气系统。因此可 诊断贫NOx捕集器即将发生的故障。这增加了后处理组件的运行可靠性。 附图说明 0023 以下将基于附图更详细地描述本发明，其中： 0024 图1显示了根据本发明的用于调节机动车辆排气系统中的贫NOx捕集器的方法的 流程图。 0025 图2显示了用于储存的氮氧化物的量的适配系数图。 0026 图3显示了用于NOx释放的适配系数图。 0027 图4显示了用于总NOx储存的适配系数图。 具体实施方式 0028 附图仅用于解释本发明，而不限定本发明。附图和各个部件不一定按比例绘制。相 同的参考标记用于表示相同或类似的部件。 0029 图1显示了。
13、用于NOx调节的方法的流程图。在步骤或方框1中，测定贫NOx捕集 器上游的氮氧化物(NOx)的量。这可通过使用估算模型进行。可选择地或另外地使用设置 于贫NOx捕集器上游的传感器。 0030 将数值提供至动力学模型2，所述模型模拟贫NOx捕集器或至少一部分贫NOx捕集 器。借助所述动力学模型2，首先计算储存于贫NOx捕集器中的氮氧化物的量。其次，在所 述动力学模型2中，估算贫NOx捕集器的估算的下游NOx浓度。 0031 将所述估算的下游NOx浓度进行延时并使用低通滤波器进行滤波，以使在动力学 模型2中确定的浓度适配排气系统的实际条件。因此所述延时考虑到达下游传感器位置的 传输延迟，且所述使用。
14、低通滤波器的滤波考虑传感器的时间常数。 0032 经延时且低通滤波的估算的下游NOx浓度由动力学模型2输出为NOxEstim。 说 明 书CN 102454457 A 3/4页 5 0033 在步骤或方框3中，测量贫NOx捕集器下游的NOx浓度。测得数值输出为NOxMeas。 0034 接着，在步骤或方框4中，基于测得的下游NOx浓度NOxMeas和废气中的氮氧化物 的质量通量计算极限函数。极限函数具有最小极限和最大极限。如果估算的下游NOx浓 度NOxEstim在最小极限和最大极限之间，或换言之，在极限函数以内，则将NOx适配信号 rNOxAdapEle设定为等于0。否则，如果估算的下游NO。
15、x浓度NOxEstim在极限函数之外或 超出最小极限和最大极限，则以差分信号的方式形成适配信号rNOxAdapEle。为此目的，从 极限函数减去估算的下游NOx浓度NOxEstim。 0035 对于极限函数，使用相关极限，即最小极限或最大极限。相关极限为最接近所测得 的下游NOx浓度NOxMeas的极限。一种特殊情况可为其中测得的下游NOx浓度NoxMeas被 设定为等于极限函数的情况。例如如果数值实际上相同，或例如如果选择极限值以简化方 法，则可能是所述情况。 0036 NOx适配信号rNOxAdapEle可根据下式计算： 0037 rNOxAdapEleNOxMeas-NOxEstim， 。
16、0038 其中在使用极限函数中的特点或在使用测得的下游NOx浓度NoxMeas中的特点已 进行解释。相应地，对于NOx适配信号rNOxAdapEle的计算，可使用极限函数或相关极限而 不是测得的下游NOx浓度NoxMeas。 0039 在步骤或方框5中，对于催化转化器的壁温和/或贫NOx捕集器的壁温以及废气 的值，校正NOx适配信号rNOxAdapEle。对壁温和的依赖性可用于使适配强度适配优 选的NOx后处理的动力学。这里，可考虑：对于低温和贫燃操作，储存效果具有主要重要性； 或在高温和贫燃操作的情况中，热解吸具有主要重要性；或在中等温度范围和富燃操作中， NOx释放和转化具有主要重要性。 。
17、0040 然后积分NOx适配信号rNOxAdapEle，并以数种方式在随后步骤中使用。 0041 在步骤或方框6中，借助NOx适配信号rNOxAdapEle来调节储存的氮氧化物的量。 直接校正储存的氮氧化物的质量的作用(contribution)示于图2。这是用于归一化0.2至 0.9之间的储存的氮氧化物的决定因素。校正NOx适配信号rNOxAdapEle以得到合适的正 负号，使得对于贫燃操作(大于1)使用正号。这表明对于比估算的下游NOx浓度更高的 测得的NOx极限，适配在于增加储存的NOx的量。相反，对于小于1的富燃操作，使用负 号，这表明对于比估算的下游NOx浓度更低的测得的NOx极限，。
18、适配在于降低储存的NOx的 量，这对应于增加废气流中的NOx释放。正负号也可以颠倒的方式使用。 0042 在进一步的步骤或方框7中，借助剩余NOx适配信号来调节NOx释放。剩余NOx 适配信号计算为适配系数减去1的差或NOx储存贡献减去1的差。然后剩余NOx适配信号 乘以用于NOx释放的适配系数，所述适配系数基本上直接校正排气系统中的NOx。由于在估 算或测量中的不确定性，这被限制为估算的上游氮氧化物的量的函数。其随后用于计算转 化的氮氧化物。如图3所示，如果归一化的储存的氮氧化物大于1且值大于1，则所述贡 献降低。 0043 在进一步的步骤或方框8中，从NOx适配信号减去在方框7中计算的NO。
19、x释放，并 从浓度转化为质量通量。这除以最大储存容量，通过变号产生储存适配速率(1/s)。然后 与储存的氮氧化物的质量一起使用储存适配速率以产生NOx储存适配总速率，如图4所示。 此外，检测贫NOx捕集器的热稳定性速率，对于大的温度梯度，可停用储存适配速率或将其 说 明 书CN 102454457 A 4/4页 6 设定为等于0。如图4所示，仅对于储存的氮氧化物的最小质量才使用适配总速率，此外，对 于比估算的下游NOx浓度更高的测得的NOx极限，适配储存速率为负，这表明总储存水平的 退化。 0044 最后，积分所述储存适配速率或总NOx储存的适配速率，其中进行初始化至值为 1。由此产生系数，且。
20、所述系数乘以归一化总储存容量(该归一化总储存容量对于新型催化 转化器进行计算，并对热老化和储存硫的量进行修改)，以产生储存适配或总NOx储存容量 的适配。然后使用上述值来改进对储存氮氧化物的质量的估算。为此目的，将所述值反馈 至动力学模型2。 0045 此外，如果储存适配的值低于限定阈值(这表明所用贫NOx捕集器已到达其预期 使用寿命的尽头)，则储存适配可用于诊断排气系统或NOx后处理系统。 0046 借助所提出的方法，可由最大储存容量的降低来确定贫NOx捕集器的正确老化程 度。 0047 除了步骤6之外，可任选地进行上述步骤7、8和9，其结果是方法的准确性得以提 高。可连续进行，且如果可能，也可并行进行步骤6、7、8和9。 说 明 书CN 102454457 A 1/4页 7 图1 说 明 书 附 图CN 102454457 A 2/4页 8 图2 说 明 书 附 图CN 102454457 A 3/4页 9 图3 说 明 书 附 图CN 102454457 A 4/4页 10 图4 说 明 书 附 图CN 102454457 A 10 。