用于内燃机的电子控制装置和方法以及装置的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及用于针对诸如柴油机等内燃机运转的一般电子控制装置化CM)。本发 明尤其设及控制策略，该控制策略使电子控制单元能够甄别NOx收集器的失效化ean NOx Trap，LNT)，运种NOx收集器属于内燃机的尾气处理系统。 技术背景
[0002] 众所周知，内燃机通常包括限定至少一个气缸的发动机缸体。每个气缸有一个活 塞，它通过连杆与曲轴相连，并且与气缸盖共同限定燃烧室。燃料空气混合体循环地进入燃 烧室并被点燃，由此极速产生膨胀的气体，推动活塞杆直线运动，连杆将该直线运动转化为 曲轴的旋转运动。
[0003] 通过燃料燃烧产生的尾气通过排气系统排放到周围环境中，传统排气系统包含： 与发动机相连的出口弯管、伸出出口弯管的排气管、多个与安装在排气管的用于收集或改 变尾气中有害成分的后处理装置。运种后处理装置设及的是，内燃机(尤其柴油机）因此能 够包括NOx收集器(LNT)。
[0004] LNT为催化剂装置，催化剂包括锭、销、钮、W及例如主要由领组成的有吸附作用的 物质。运些物质具有还原性，因此适用于还原并收集尾气中的氮氧化物(NOx)。
[0005] 当LNT中收集的NOx超过预定的极阔值时，则应将LNT经恢复还原程序改造，运一程 序也叫做DeNOx再生，在该过程中LNT中收集的氮氧化物被释放并减少。
[0006] DeNOx再生传统上通过富燃模式来实现。在燃烧室存在并被点燃的油气混合物的 空燃比小于化学计量值(也就是空燃当量比A<1)时，形成富燃模式。在DeNOx再生过程中通 常通过一次或多次向燃烧室再次喷入附加的燃料来产生富集燃料空气混合物。再喷射过程 主要是在活塞经过上死点（OTP)后向燃烧室喷入少量的燃料。通过运种方法再喷射的燃料 可W在燃烧室中燃烧，而不会增加在曲轴上的转矩，同时提高了尾气中的溫度W及碳氨化 合物化W)和碳氧化合物(CO)。当尾气流过LNT时，其可提供拆开领化学键所需的能量，由此 可W释放被捕获的N〇x(尤其是NO和N02)。同时尾气可W提供富含KW/C0的合适的环境，根据 W下的化学方程式将被释放的NOx转化为氮气(化），二氧化碳(0)2)和水化2〇):
[0009] 运一过程中很多严格的环境保护法规要求定期地检查发动机运行时设及NOx转化 的LNT工作效率，当故障出现时能够采取相应的措施避免NOx排放量超标。当发动机的NOx排 放量持续保持在规定阔值W内时，法规便允许检查LNT的工作效率，方法是，确定LNT失效的 时间点，在该时间点LNT已不能够转化最小的NOx值(也就是说此刻发现LTN完全失效）。
[0010] 确定LNT完全失效的方法之一为运用两个NOx传感器，它们分别安装在LNT的废气 流上游和下游，用W计算流入LNT和流出LNT的NOx量的差值。运一解决方案不仅可W检测到 LNT的完全失效，还可W在每个时间点提供对LNT功效的可靠的评估。但NOx传感器价格较 高，因此会抬高尾气处理系统的价格，尤其是对于小型车辆W及城市车辆或其他价格较低 的车辆的内燃机来说。
【发明内容】
[0011] 综上所述，本发明所要解决的技术问题是，能够在不用NOx传感器的条件下找到一 种检测LNT失效的可靠的方法。
[0012] 另一个要解决的技术问题是，为传统尾气处理系统找到一种可W不提高或者至少 只需稍稍提高生产成本的解决方案。
[0013] 发明的实施方式主要基于W下观察:在富燃模式时在LNT中出现的的化学反应(1) 和(2)可W改变流入的废气中的氧含量。由于LNT上游(或入口处)和下游(或出口处)气体中 的氧含量浓度已知，由此可确定转换反应（1)和（2)有没有发生，即（LNT工作）还是化NT失 效)。
[0014] 发明的实施方式由此提供了一种用于内燃机运转的电子控制装置，其中电子控制 装置的设计如下：
[0015] -监测NOx收集器的发动机废气上游中的第一空气燃料混合物当量比，并且
[0016] -当第一空气燃料混合物当量比小于1时，激活NOx收集器的检测程序，
[0017] 其中，检测程序使得电子控制装置可W
[0018] -监测NOx收集器的发动机废气下游的第二空气燃料混合物当量比，
[0019] -由第一和第二空气燃料混合物当量比算出代表NOx收集器转换效率的指数，
[0020] -当效率指数低于预定的阔值时，可识别NOx收集器的失效。
[0021] 运一解决方案提供了一种可靠的确定LNT失效的策略。通过两个分别安装在废气 管道上游和下游的进气量探测器或感器的运用、即测量，可实现对于空气燃料混合物当 量比的监测。运两个进气量探测器比NOx传感器便宜得多，并且为实现其他控制功能通常已 经被安装在废气管道中，因此尾气处理系统需要的传感器将减少。发明建议的解决方案对 于废气处理系统的生产成本的影响微乎其微。然而通过运用上述的进气量探测器对于空气 燃料当量比进行测量，可实现与使用NOx传感器时相同的检测策略。
[0022] 根据发明的一方面，电子控制装置的设计如下：
[0023] -通过使用第一空气燃料混合物当量比计算在一定时间段进入NOx收集器的碳氨 化合物和碳氧化合物的总量，
[0024] -由第一和第二空气燃料混合物当量比计算在相同时间段被NOx收集器转化的碳 氨化合物和碳氧化合物的总量，
[0025] -计算在NOx收集器中转化的碳氨化合物和碳氧化合物的总量和NOx收集器中流入 的碳氨化合物和碳氧化合物的总量的比例，即效率指数。
[0026] 通过发明的运一方面可W获得可靠的LNT转化效率的指数。实际上空气燃料混合 物当量比与废气中的CO与KW含量有关。因为在LNT上游和下游的废气的空气燃料混合物比 例是已知的，由此可间接计算出进入LNT的KW和CO的总量和LNT中消耗的（催化转换化W和CO 总量。除此之外基于上述的反应（1)和(2)，在LNT中消耗的KW和CO的总量与转化为化和C〇2的 NOx和〇2总量成比例。由此LNT中消耗的KW和CO的总量与进入LNT的KW和CO的总量的比例为 LNT的NOx和化转化效率的可靠指数。
[0027]根据发明的另一个方面，电子控制装置的设计方案为，计算进入NOx收集器的碳氨 化合物和碳氧化合物总量，方法是，W下方程关于时间积分：
[002引 /1 = A& ?狂-而0.)
[0029] 其中1%为喷入发动机的燃料的总质量流量率，AFRup为第一空气燃料混合物当量 比。
[0030] 通过运一方法可计算进入LNT的碳氨化合物和碳氧化合物的总量。
[0031] 根据发明的另外的方面，电子控制装置的设计方案为，通过计算在NOx收集器中转 化的碳氨化合物和碳氧化合物总量，方法是，W下方程关于时间积分：
[0033] 其中为喷入发动机的燃料的总质量流量率，AFRup为第一空气燃料混合物当量 比，AFPdwn为第二空气燃料混合物当量比。
[0034] 通过运一方法可计算在LNT中转换的碳氨化合物和碳氧化合物的总量。
[0035] 根据发明的另一个方面，电子控制装置的设计方案为，当第二空气燃料混合物当 量比小于预定阔值时才开始计算碳氨化合物和碳氧化合物的总量。
[0036] 运一解决方案中，当LNT系统已经达到稳定状态时（或快达到），才开始积分 (Integration)，使得算出的KW/C0值十分可靠。
[0037] 根据发明的进一步的方面，电子控制装置可作如下设计，当出现突破事件 (Durchbruchereignis)时，停止计算碳氧化物和碳氨化物的总量，其中，突破事件在满足W 下所述条件时出现：
[0038] -第一空气燃料混合物当量比值在预先规定的取值区间，并且
[0039] -第二空气燃料混合物当量比小于第二阔值。
[0040] 运一解决方案中，当LNT系统还在稳定状态(或者几乎稳定)时，停止积分，使得算 出的KW/C0值更加可靠。
[0041] 根据发明的另外的实施方式，电子控制装置应作如下设计，当算出的进入NOx收集 器的碳氨化物和碳氧化物总量小于预定的阔值时，在对碳氨化合物和碳氧化合物总量的计 算结束后，终止检测程序(也就是说停止程序和/或忽略其结果）。
[0042] 该方面可W改善检测程序并提高其可靠度，因为只有在LNT实际上吸收足量的KW 和COW便可W激发反应(1)和(2)时，检测程序的检测结果才被会被考虑。
[0043] 根据发明的另一个方面，电子控制装置可作如下设计，当满足下列阻碍条件中的 至少一项时，避免开始计算碳氨化合物和碳氧化合物总量并终止检测程序：
[0044] -第一空气燃料混合物当量比大于1，
[0045] -第一空气燃料混合物当量比小于预定的阔值。
[0046] 运一解决方案的效果为，在计算KW和CO总量之前，如果发动机运转朝向稀燃模式 或者向运样的富燃模式(不可靠的或者极端的条件)移动，则此时停止检测程序。
[0047] 根据发明的另一个方面，电子控制装置的设计如下，当满足W下终止条件中的至 少一个时，在碳氨化合物和碳氧化合物的总量计算结束前中断计算，并且中断检测程序： [004引-第一空气燃料混合物当量比大于1，
[0049]-第一空气燃料混合物当量比小于预定的阔值，
[0050] -第二空气燃料混合物当量比小于第一空气燃料混合物当量比（无需在任何时候 都满足上述的终止条件）。