计算再生期间由NOx捕集系统还原的NOx质量的方法
【专利摘要】本发明涉及一种计算在再生期间由NOx捕集系统(LNT)还原的氮氧化物(NOx)的质量的方法，包括计算在流入排气净化装置LNT中的C3H6质量流量中的用于还原NOx的C3H6质量流量，计算在LNT中生成的NH3质量流量中的用于还原NOx的NH3质量流量，基于用于还原NOx的C3H6质量流量和用于还原NOx的NH3质量流量来计算还原的NOx的质量流量，以及通过对在再生期间还原的NOx质量流量进行积分来计算经过还原的NOx的质量。
【专利说明】
计算再生期间由NOx捕集系统还原的NOx质量的方法
[0001] 相关申请的交叉引用
[0002] 本申请要求2015年3月30日在韩国知识产权局提交的韩国专利申请第10-2015- 0044461号优先权的权益，其全部内容通过引用的方式并入本文。
技术领域
[0003] 本公开设及一种计算再生期间由NOx捕集系统(LNT)还原的氮氧化物(Mk)的质量 的方法W及一种排气净化装置。更具体地，本公开设及一种计算在再生期间由LNT还原的 NOx的质量的方法W及一种通过精确计算在LNT处还原的NOx而提高NOx的净化效率和燃料 效率的排气净化装置。
【背景技术】
[0004] 通常而言，经排气歧管从发动机流出的废气会被驱动到安装在排气管处的催化转 化器中并在该催化转化器中净化。在那之后，废气的噪音在穿过消音器时降低，然后废气通 过排气尾管排放到空气中。催化转化器对包含在废气中的污染物进行净化。此外，将用于捕 集包含在废气中的颗粒物质(PM)的颗粒过滤器安装在排气管中。
[0005] 脱氮催化剂(脱NOx催化剂)是此类催化转化器的一种类型，并且对包含在废气中 的氮氧化物(NOx)进行净化。如果向废气中供应例如尿素、氨、一氧化碳和碳氨化合物化C) 等的还原剂，那么包含在废气中的NOx在脱NOx催化剂中通过与还原剂的氧化还原反应而还 原。
[0006] 近来，已经将NOx捕集系统化NT)催化剂用作此类脱NOx催化剂。当空气/燃料较低 (贫乏)时，LNT催化剂吸附包含在废气中的NOx,并且当空气/燃料比较高（富集)时，释放所 吸附的NOx，并还原所释放的氮氧化物和包含在废气中的氮氧化物。
[0007] 由于柴油发动机在较低的空气/燃料比下工作，然而，其需要人工地将空气/燃料 比调节至较高的空气/燃料比(在下文，将其称为"LNT的再生"），W从LNT释放所吸附的NOx。 出于该目的，应精确地确定在LNT中吸附的NOx的释放时点。具体地，应精确地确定在LNT中 吸附的NOx的质量，W提高NOx的净化效率和燃料经济并防止LNT的劣化。
[000引此外，在LNT中吸附的NOx的质量是在再生结束时留在LNT中的NOx的质量与再生后 在LNT中新吸附的NOx质量的总和。因此，应精确地计算在再生期间在LNT处还原的NOx质量。
[0009] 此外，部分在再生期间流入LNT中的N也和在LNT处生成的N也从LNT中逸出，并且逸 出的N也可W在选择性催化还原（SCR)催化剂中用作还原剂。因此，如果在再生期间在LNT处 还原的NOx的质量被精确地计算，那么可W精确地计算应当由定量配给模块喷射并应当向 SCR催化剂供给的还原剂的质量。
[0010] 上述在背景部分公开的信息仅用于增强对本发明背景的理解，因此其可能包含不 构成该国本领域普通技术人员已知的现有技术的信息。
【发明内容】
[0011] 本发明致力于提供一种计算再生期间由NOx捕集系统(LNT)还原的氮氧化物(NOx) 的质量的方法W及一种通过精确地计算由LNT还原的NOx的质量而具有提高NOx净化效率和 燃料经济性的优点的排气净化装置。
[0012] 本发明的另一个实施方式提供一种计算在再生期间由LNT还原的NOx的质量的方 法W及一种还具有通过精确地计算由LNT还原的NOx的质量而精确地计算应当由定量配给 模块喷射的还原剂的质量的优点的排气净化装置。
[0013] 根据本发明示例性实施方式的计算再生期间由NOx捕集系统化NT化原的氮氧化 物(NOx)的质量的方法可W包括:计算在流入排气净化装置LNT中的C3化的质量流量中的用 于还原NOx的C3化的质量流量;计算在LNT中生成的N出的质量流量中的用于还原NOx的N曲的 质量流量;基于用于还原NOx的C3也的质量流量和用于还原NOx的畑3的质量流量来计算经过 还原的NOx的质量流量；W及通过对再生期间经过还原的NOx的质量流量进行积分来计算经 过还原的NOx的质量。
[0014]用于还原NOx的C3化的质量流量的计算可W包括:计算流入LNT中的C3化的质量流 量;通过利用流入LNT中的C抽6的质量流量、NOx的吸附、在LNT上游处的A、LNT的溫度和富集 进展速率来计算所用的C3化的质量流量；W及通过利用所使用的C3化的质量流量来计算用 于还原NOx的C3也的质量流量。
[001引用于还原NOx的畑3的质量流量的计算可W包括:计算由流入LNT的CsHs所生成的 N出的质量流量;计算流入LNT中的N出的质量流量;计算在LNT处化学可反应的总的N出的质 量流量;通过利用在LNT处的化学可反应的总的N出质量流量、NOx的吸附、在LNT上游处的入、 LNT的溫度和富集进展速率来计算所使用的畑3的质量流量;通过利用所使用的N出的质量流 量来计算用于还原NOx的N出的质量流量。
[0016] 可W根据富集进展速率来计算由流入LNT中的C3也生成的N出的质量流量。
[0017] 富集进展速率可W定义为方程3 其中，如标是目标A，Ai游是LNT上游处 ， 的入，且A下游是LNT下游处的入。
[0018] 根据本发明的另一个示例性实施方式的排气净化装置可W包含:发动机，其包含 用于向发动机中喷射燃料的喷射装置，通过燃烧空气与燃料的混合物而生成动力，W及通 过排气管将燃烧过程中生成的废气排放至发动机的外部;NOx捕集系统化NT)，其安装在排 气管上，配置成在低空气/燃料比下吸附包含在废气中的氮氧化物(NOx)、在高空气/燃料比 下释放所吸附的氮氧化物、W及利用还原剂来还原包含在废气中的氮氧化物或所释放的氮 氧化物，该还原剂包括含在废气中的碳或氨；W及控制器，其配置成根据吸附在LNT中的NOx W及废气的溫度，通过控制空气/燃料比来控制NOx的吸附和释放，其中控制器基于在流入 LNT中的C3也的质量流量中的用于还原NOx的C3此质量流量W及在LNT中生成的N曲的质量流 量中的用于还原NOx的N曲的质量流量来计算经过还原的NOx的质量流量，并且通过对再生 期间的经过还原的NOx的质量流量进行积分来计算NOx的质量。
[0019] 控制器可W通过利用流入LNT中的C3也的质量流量、NOx的吸附、LNT上游处的A、LNT 的溫度和富集进展速率来计算用于还原NOx的C3也的质量流量。
[0020] 控制器可W计算由流入LNT中的C3化所生成的N曲的质量流量，可W通过利用流入 LNT中的畑3的质量流量和由C3也生成的N出的质量流量来计算在LNT处化学可反应的总的畑3 质量流量，W及可W通过利用在LNT处化学可反应的总的N出的质量流量、NOx的吸附、在LNT 上游处的A、LNT的溫度和富集进展速率来计算用于还原NOx的N出的质量流量。
[0021] 控制器可W根据富集进展速率来心、LNT中的C3也生成的N出的质量流量。
[0022] 富集进展速率可W定义为方程其中，如标是目标A,??堤在LNT的上游 处的A，且A下游是在LNT的下游处的入。
[0023] 排气净化装置还可W包含:定量配给模块，其安装在LNT的排气管下游并配置成直 接向废气中喷射还原剂；W及选择性催化还原(SCR)催化剂，其设置在定量配给模块的排气 管下游，并且配置成，通过利用由定量配给模块喷射的还原剂来还原包含在废气中的NOx, 其中，控制器配置成，根据流入SCR催化剂中的NOx的质量流量来控制由定量配给模块喷射 的还原剂的量，并且其中，控制器通过利用在LNT处化学可反应的总的N曲质量流量、NOx的 吸附、在LNT上游处的A、LNT的溫度和富集进展速率来计算从LNT中逸出的N曲的质量流量， 并通过考虑逸出的N出的质量流量来调节由定量配给模块喷射的还原剂的量。
[0024] 如上所述，可W通过精确地计算在再生期间由LNT还原的NOx的质量来精确地控制 LNT的再生时点。因此，可W提高NOx的净化效率并且可W防止LNT的劣化。
[0025] 此外，可W通过防止LNT的不必要的再生来提高燃料经济性。
[0026] 此外，可W减少喷射到SCR催化剂中的还原剂的消耗。
[0027] 此外，由于反应模型通过W下假定而设定，即，C3此表示将除N出之外还有的所有还 原剂作为合适的还原剂类型，且所有的NOx均由N02代表，由此可W减少存储器，并且可W简 化控制过程。
[0028] 此外，即使简化反应模型，也可W获得合适的预测结果。
【附图说明】
[0029] 图1是根据本发明示例性实施方式的排气净化装置的示意图。
[0030] 图2是示出根据本发明示例性实施方式的在计算再生期间由LNT还原的NOx的质量 的方法中所使用的控制器的输入-输出关系的框图。
[0031] 图3是根据本发明示例性实施方式的计算再生期间由LNT还原的NOx的质量的方法 的流程图。
[0032] 图4是示出图3中步骤S330的详细过程的流程图。
[0033] 图5是示出图3中步骤S340的详细过程的流程图。
【具体实施方式】
[0034] 在下文中，将参考附图来详细说明本发明的示例性实施方式。
[0035] 图1是根据本发明示例性实施方式的排气净化装置的示意图。
[0036] 如图1所示，用于内燃机的排气系统可W包含发动机10、排气管20、排气再循环 化GR)设备30、N0x捕集系统(LNT) 40、定量配给模块50、颗粒过滤装置60和控制器70。
[0037] 发动机10使混合有燃料和空气的空气/燃料混合物燃烧而将化学能转换为机械 能。发动机10与进气歧管16连接W在燃烧室12中接收空气，并且与排气歧管18连接W将燃 烧过程中生成的废气聚集在排气歧管18中并排至外部。喷射装置14安装在燃烧室12中W向 燃烧室12中喷射燃料。
[0038] 在本文中W柴油发动机作为示例，但是也可W使用稀燃汽油发动机。在使用汽油 发动机的情况下，空气/燃料混合物通过进气歧管16流到燃烧室12中，并且火花塞(未示出） 安装在燃烧室12的上部。此外，如果使用汽油直喷(GDI)发动机，那么喷射装置14安装在燃 烧室12的上部。
[0039] 排气管20与排气歧管18连接W将废气排出至车辆的外部。LNT40、定量配给模块50 和颗粒过滤器60安装在排气管20上，W去除包含在废气中的碳氨化合物、一氧化碳、颗粒物 质和氮氧化物(NOx)。
[0040] 废气再循环设备30安装在排气管20上，并且从发动机10排出的部分废气通过废气 再循环设备30而供应回发动机10。此外，废气再循环设备30与进气歧管16连接，W通过使部 分废气与空气混合来控制燃烧溫度。运样的燃烧溫度的控制经由控制器70的控制通过控制 供应回进气歧管16的废气量来执行。因此，由控制器70控制的再循环阀（未示出）可W安装 在连接废气再循环设备30与进气歧管16的管道上。
[0041] 第一氧传感器72可W安装在废气再循环设备30的排气管20下游。第一氧传感器72 检测在通过废气再循环设备30的废气中的氧量并向控制器70发送与之对应的信号，W帮助 由控制器70执行的废气的贫乏/富集控制。在本说明书中，由第一氧传感器72检测的值称为 在LNT上游处的MAj游)。
[0042] 此外，第一溫度传感器74可W安装在废气再循环设备30的排气管20下游并检测通 过废气再循环设备30的废气的溫度。
[0043] LNT 40安装在废气再循环设备30的废气管20下游。LNT 40在较低空气/燃料比下 吸附包含在废气中的氮氧化物(NOx),并在较高的空气/燃料比下释放所吸附的氮氧化物并 还原包含在废气中的氮氧化物或释放的氮氧化物。此外，LNT 40可W氧化包含在废气中的 一氧化碳(CO)和一种或多种碳氨化合物化C)。在本说明书中，通过形成较高空气/燃料比来 释放LNT 40中吸附的NOx被称为"LNT的再生"。
[0044] 在本文中，碳氨化合物表示所有由包含在废气和燃料中的碳和氨构成的化合物。
[0045] 第二氧传感器76、第二溫度传感器78和第一NOx传感器80可W安装在LNT 40的排 气管20下游。
[0046] 第二氧传感器76可W检测包含在流入颗粒过滤器60的废气中的氧量并向控制器 70发送与之对应的信号。控制器70可W基于由第一氧传感器72和第二氧传感器76检测的值 来执行废气的贫乏/富集控制。在本说明书中，由第二氧传感器62检测的值被称为在LNT的 下游处的MA下游)。
[0047] 第二溫度传感器78可W检测流入颗粒过滤器60中的废气的溫度并向控制器70发 送与之对应的信号。
[004引第一 NOx传感器80可W检测包含在流入颗粒过滤器60的废气中的NOx浓度并向控 制器70发送与之对应的信号。由第一 NOx传感器80检测的NOx浓度可W用于确定由定量配给 模块50喷射的还原剂的量。
[0049] 定量配给模块50可W安装在颗粒过滤器60的排气管20上游并且经由控制器70的 控制向废气中喷射还原剂。通常地，定量配给模块50喷射尿素，所喷射的尿素被水解并转换 为氨。然而，还原剂不限于氨。
[0050] 混合装置55可W安装在定量配给模块50的排气管20下游并且可W均匀地混合还 原剂与废气。
[0051] 颗粒过滤器60可W安装在混合装置55的排气管下游，W捕集包含在废气中的颗粒 物质，并利用从定量配给模块50喷射的还原剂来还原包含在废气中的氮氧化物。出于该目 的，颗粒过滤器60可W包含在柴油机颗粒过滤装置上的选择性催化还原催化剂(SDPF)62和 另外的选择性催化还原(SCR)催化剂64,但不限于此。
[0052] 应当理解的是，本说明书和权利要求中的SCR催化剂包括SCR催化剂本身或SDPF。
[0053] SDPF 62通过在界定DPF(柴油机颗粒过滤装置)通道的壁上涂覆SCR而形成。通常 而言，DPF包含多个进口通道和出口通道。各个进口通道包含开口的末端和阻断的另一末 端，并且从DPF前端接收废气。此外，各个出口通道包含阻断的末端和开口的另一末端，并且 排放来自DPF的废气。通过进口通道流入DPF中的废气通过将进口通道和出口通道隔开的多 孔壁而进入出口通道。之后，废气通过出口通道而从DPF排放。当废气通过多孔壁时，包含在 废气中的颗粒物质被捕集。此外，涂覆在SDPF 62上的SCR催化剂利用由定量配给模块50喷 射的还原剂来还原包含在废气中的氮氧化物。
[0054] 另外的SCR催化剂64可W设置在SDPF 62的后部。如果SDPF 62彻底地净化了氮氧 化物，另外的SCR催化剂64进一步还原氮氧化物。另外的SCR催化剂64可W与SDPF 62在物理 上分开安装。
[0055] 同时，压力差传感器66可W安装在排气管20上。压力差传感器66检测颗粒过滤装 置60的前端部和后端部之间的压力差，并向控制器70发送与之对应的信号。如果由压力差 传感器66检测的压力差大于预设压力，则控制器70可W控制颗粒过滤装置60进行再生。在 运种情况下，喷射装置14后喷射燃料，W燃烧在颗粒过滤装置60中捕集的颗粒物质。
[0056] 此外，第二NOx传感器82可W安装在颗粒过滤装置60的排气管20下游。第二NOx传 感器82可W检测在从颗粒过滤装置60排出的废气中所包含的氮氧化物的浓度，并向控制器 70发送与之对应的信号。控制器70可W基于由第二NOx传感器82检测的值来检查包含在废 气中的氮氧化物是否在颗粒过滤装置60中正常去除。即，第二NOx传感器82可W用于评测颗 粒过滤装置60的性能。
[0057] 控制器70可W基于从各个传感器发送的信号来确定发动机的驱动状态，并基于发 动机的驱动状态来执行贫乏/富集控制并控制由定量配给模块50喷射的还原剂的量。例如， 控制器70可W通过将空气/燃料比控制为较高来移除来自LNT 40的氮氧化物(在本说明书 中，将其称为"LNT的再生"），并且可W通过喷射还原剂来移除来自SDPF 60的氮氧化物。可 W通过控制由喷射装置14喷射的燃料量来执行贫乏/富集控制。
[0058] 控制器70可W装配有对LNT的特征进行定义的多个印射和多个模型，并且可W基 于运些来计算在再生期间由LNT还原的NOx的质量。可W通过多个实验来设置多个印射和模 型。
[0059] 此外，控制器70可W控制颗粒过滤装置60的再生W及LNT 40的脱硫。
[0060] 出于运些目的，控制器70可W通过由预设程序激活的一个或多个处理器来实现， 并且预设的程序可W根据本公开的示例性实施方式而编程为，执行计算再生期间由LNT还 原的NOx的质量的方法的各个步骤。
[0061] 图2是示出根据本公开示例性实施方式的在计算再生期间由LNT还原的NOx质量的 方法中所使用的控制器的输入-输出关系的框图。
[0062] 如图2所示，第一氧传感器72、第一溫度传感器74、第二氧传感器76、第二溫度传感 器78、第一 NOx传感器80、第二NOx传感器82、压力差传感器66和进气流量计11可W与控制器 70电连接，并且向控制器70发送所检测的值。
[0063] 第一氧传感器72可W检测通过废气再循环设备30的废气中的氧量并且向控制器 70发送与之对应的信号。控制器70可W基于由第一氧传感器72检测到的废气中的氧量来执 行废气的贫乏/富集控制。由第一氧传感器72检测的值可W表示为上游MAjjiKA是指实际 空气/燃料比与化学计量空气/燃料比的比。如果A大于1，那么空气/燃料比较低。反之，如果 入小于1，那么空气/燃料比较高。
[0064] 第一溫度传感器74可W检测通过废气再循环设备30的废气的溫度，并且向控制器 70发送与之对应的信号。
[0065] 第二氧传感器76可W检测流入颗粒过滤装置60的废气中的氧量，并且向控制器70 发送与之对应的信号。由第二氧传感器76检测的值可W表示为下游A(A下游)。控制器70利用 上游A和下游A来执行LNT的再生。
[0066] 第二溫度传感器78检测流入颗粒过滤装置60中的废气的溫度，并且向控制器70发 送与之对应的信号。
[0067] 第一 NOx传感器80检测包含在流入颗粒过滤装置60的废气中的NOx浓度，并且向控 制器70发送与之对应的信号。
[006引第二NOx传感器82检测包含在从颗粒过滤装置60排出的废气中的NOx浓度，并且向 控制器70发送与之对应的信号。
[0069] 压力差传感器66检测颗粒过滤装置60的前端部与后端部之间的压力差，并且向控 制器70发送与之对应的信号。
[0070] 进气流量计11检测供应至发动机10的进气系统的进气空气流量，并且向控制器70 发送与之对应的信号。
[0071] 控制器70可W基于所发送的值来确定发动机的驱动状态、燃料喷射量、燃料喷射 时点、燃料喷射模式、还原剂的喷射量、颗粒过滤装置60的再生时点和LNT 40的脱硫/再生 时点，并且将用于控制喷射装置14和定量配给模块50的信号输出至喷射装置14和定量配给 模块50。此外，控制器70可W基于所发送的值来计算再生期间由LNT 40还原的NOx的质量。
[0072] 同时，根据本公开的示例性实施方式，除图2中示例说明的传感器之外的多个传感 器可W设置在排气净化装置中。然而，为了更好的理解和描述的便利性，将省略对多个传感 器的说明。
[0073] 在下文中，将参考图3至图5,详细描述根据本公开示例性实施方式的计算再生期 间由LNT还原的NOx的质量的方法。
[0074] 图3至图5是根据本公开示例性实施方式的计算再生期间由LNT还原的NOx的质量 的方法的流程图。
[0075] 如图3所示，根据本公开示例性实施方式的计算再生期间由LNT还原的NOx的质量 的方法可W开始于步骤S300的发动机10的运行。如果发动机10被运行，那么控制器70可W 在步骤S310计算在LNT 40中吸附的NOx的质量。根据计算LNT 40中吸附的NOx质量的方法的 一个实例，可W通过对从存储于LNT 40的NOx质量流量中减去由LNT40热释放的NOx质量流 量、在再生期间由LNT 40释放的NOx质量流量W及在LNT 40中与还原剂化学反应的NOx质量 流量而获得的值进行积分，从而计算出在LNT 40中吸附的NOx的质量。计算在LNT 40中吸附 的NOx的质量的多个方法是本领域技术人员已知的，并且可W使用在多个计算LNT 40中吸 附的NOx的质量的方法中的任何方法。
[0076] 在步骤S320,控制器70可W基于在LNT 40中吸附的NOx质量来确定是否满足LNT 40的再生条件。例如，如果在LNT 40中吸附的NOx质量大于或等于预设的NOx量，那么控制器 70可W确定满足LNT40的再生条件。
[0077] 如果不满足LNT 40的再生条件，那么控制器70则返回至步骤S310并且计算在LNT 40中吸附的NOx的质量。如果满足LNT 40的再生条件，那么控制器70可W在步骤S325中执行 LNT 40的再生。即，控制器70可W将空气/燃料比控制成较高，从而引起NOx从LNT 40释放。 [007引在执行LNT 40的再生时，控制器70可W在步骤S330中计算用于还原NOx的C3也的质 量流量。在下文中，将参考图4，详细说明用于还原NOx的C3也的质量流量的计算。
[0079] 如图4所示，控制器70可W在步骤S400中计算流入LNT 40中的C3化的质量流量。可 W基于发动机10的驱动状态例如进气空气流量、喷入发动机10的燃料量、燃烧溫度、燃烧压 力、废气溫度等来计算流入LNT 40中的C3也的质量流量。在本文中，质量流量是指单位时间 的质量。通过对一段时间内的质量流量积分来计算质量。
[0080] 之后，控制器70可W在步骤S410中向C3H6反应模型输入流入LNT40的C3H6质量流 量。如果流入LNT 40中的C3化质量流量、LNT 40的溫度、在LNT 40中吸附的NOx质量、在LNT 40上游处的A( Aj游)和富集进展速率被输入至C3也反应模型，那么在步骤S420中计算未在LNT 40中反应并从LNT 40中逸出的C3化的质量流量W及在LNT40中反应的所使用C3化的质量流 量。在本文中，富集进展速率定义为W下方程式。
[0081]
[0082] 在本文中，A厮是目标A，Aj游是在LNT上游处的A，且A下游是在LNT下游处的入。
[0083] 此外，控制器70可W在步骤S430中基于所使用的C3化质量流量来计算用于还原化 的C3也质量流量和用于还原NOx的C3也质量流量。此时，可W使用W下方程式。
[0084] C3 也巧 N02+02一 2畑3+30)2
[0085] C3 也+4.5N02一 2.25 化+30)2+3 出 0
[0086] C3 也+4.5 化一 3C02+3 出 0
[0087] 此外，将反应系数存储在C3化反应模型中，该反应系数是参与各个反应的C3化的质 量流量与参与所有反应的C3化的质量流量的比，其取决于LNT 40的溫度、在LNT 40中吸附的 NOx质量、在LNT 40的上游处的A(Aj游)和富集进展速率。因此，可W在参与反应的C3也的质量 流量、反应系数W及C3化、^)2、〇2、化、畑3和此0的摩尔质量的基础上，计算用于还原化的〔3化 的质量流量W及用于还原NOx的C3化的质量流量。此外，也可W计算由C3化生成的N出的质量 流量。
[0088] 在本说明书中进行示例说明的是，C抽6表示，将除N曲外还有的所有还原剂作为替 代还原剂的种类，并且所有NOx均由N02表示。基于众多实验结果，可W确定，合适的结果经 由将C3化用作替代还原剂的种类（除畑3之外还有的）并且所有均由N02表示的反应模型 而生成。即使限制还原剂的类型和NOx类型，所有组分也可W在反应模型内得到正确的表现 和计算。因此，可W简化反应模型，并且可W减少对反应模型进行存储的存储器的容量。
[0089] 参考图3,控制器70可W在步骤S340中计算用于还原NOx的N曲的质量流量。在下文 中，将参考图5来详细描述用于还原NOx的N出的质量流量的计算。
[0090] 如图5所示，控制器70可W在步骤S500中计算用于还原NOx的C3也的质量流量(参见 图4)。控制器70可W在步骤S510中向N出生成模型输入用于还原的C3也的质量流量、LNT 40的溫度、在LNT 40中吸附的NOx质量、在LNT 40上游处的A(Aj游)和富集进展速率，并且在 步骤S520中计算由C3也生成的N出的质量流量。具体地，N出不在LNT再生的初始阶段生成，而 在富集控制已经进行至适当程度后生成。因此，应当根据富集进展速率来计算由C3也生成的 畑3的质量流量。如上所述，可W从C3此与N02的反应方程式来计算由C3也生成的N出的质量流 量。因此，N出的生成模型可W为C3也反应模型的一部分或独立于C3也的反应模型。
[0091] 之后，控制器70可W在步骤S540中基于由C3化生成的N曲的质量流量来计算在LNT 40处化学可反应的总的N曲质量流量。总的N出可W，但不限于，与由C3也生成的N曲的质量流 量相同。
[0092] 之后，控制器70可W在步骤S550中向N曲反应模型输入在LNT40处化学可反应的总 的N出质量流量。如果将在LNT 40处化学可反应的总N曲质量流量、LNT 40的溫度、在LNT 40 中吸附的NOx质量、在LNT 40上游处的MAj*)和富集进展速率输入至N曲反应模型，那么在 步骤S560中计算未在LNT 40中反应并从LNT 40逸出的N出的质量流量W及在LNT 40中反应 的所使用N出的质量流量。此外，控制器70可W在步骤S570中基于所使用的N出质量流量来计 算用于还原化的畑3质量流量和用于还原NOx的畑3质量流量。此时，可W使用W下方程式。
[0093] 畑3+1.75〇2 一 N02+1 .甜 20
[0094] 2NH3+1.5N02 一 1.75 化+3 出 0
[0095] 反应系数存储在NH3反应模型中，该反应系数是参与各个反应的NH3质量流量与参 与所有反应的N曲质量流量的比，取决于LNT 40的溫度、在LNT 40中吸附的NOx质量、在LNT 40上游处的M Aj*)和富集进展速率。因此，可W在参与反应的N曲的质量流量、反应系数W 及畑3、N02、02、N2、N出和此0的摩尔质量的基础上，计算用于还原化的N出的质量流量和用于还 原NOx的N出的质量流量。
[0096] 参考图3,控制器70可W在步骤S350中基于在流入LNT 40的C3也质量流量中的用于 还原N化的C3化质量流量和用于还原N化的畑3质量流量来计算经过还原的N化的质量流量。 良P，经过还原的NOx质量流量可W基于上述反应方程式来计算。
[0097] 之后，控制器70可W在步骤S360中确定LNT 40的再生是否完成。即，如果富集进展 速率变为1(即，上游A和下游A与目标A相同），那么控制器70结束LNT 40的再生。如果LNT 40 的再生未完成，那么控制器70返回至步骤S325。
[0098] 最后，控制器70可W在步骤S370中对再生期间的经过还原的NOx的质量流量进行 积分，W计算经过还原的NOx的质量。
[0099] 如上所述，控制器70可W在步骤S560中计算逸出的N出的质量流量。即，计算从LNT 40逸出的N曲的质量流量。所有从LNT 40逸出的畑3均流入SDPF 60 (或SCR催化剂）中。因此， 当计算由定量配给模块50喷射的还原剂(尿素）的量时，控制器70将从LNT 40中逸出的N曲 质量流量考虑在内。即，控制器70基于在预定时间内流入SDPF 60中的NOx的质量来计算应 当由定量配给模块50喷射的还原剂的量，并通过从应当由定量配给模块50喷射的还原剂的 量中减去通过对预定时间内的从LNT 40逸出的畑3质量流量进行积分而获得的值来计算实 际由定量配给模块50喷射的还原剂的量。因此，其防止N曲从SDPF 60中逸出并且可W减少 还原剂的消耗。
[0100] 尽管本公开已经结合目前被认为是实用示例性实施方式的内容进行了描述，但应 当理解，本公开不限于所公开的实施方式，相反，其意在涵盖包括在所附权利要求的精神和 范围内的多种修改和等同布置。
【主权项】
1. 一种计算在再生期间由NOx捕集系统还原的氮氧化物的质量的方法，包括以下步骤： 计算在流入排气净化装置的NOx捕集系统中的C 3H6的质量流量中的用于还原氮氧化物 的C3H6的质量流量； 计算在所述NOx捕集系统中生成的NH3的质量流量中的用于还原氮氧化物的NH3的质量 流量； 基于所述用于还原氮氧化物的C3H6的质量流量和所述用于还原氮氧化物的NH3的质量 流量来计算经过还原的氮氧化物的质量流量;以及 通过对再生期间内还原的氮氧化物的质量流量进行积分来计算经过还原的氮氧化物 的质量。2. 根据权利要求1所述的方法，其中，所述计算用于还原氮氧化物的C3H6的质量流量的 步骤包括： 计算流入所述NOx捕集系统中的C3H6的质量流量； 通过利用流入所述NOx捕集系统中的C3H6的质量流量、氮氧化物的吸附、所述NOx捕集系 统的上游处的λ、所述NOx捕集系统的温度和富集进展速率来计算所使用的C3H6的质量流量； 以及 通过使用所使用的C3H6的质量流量来计算所述用于还原氮氧化物的C3H 6的质量流量。3. 根据权利要求2所述的方法，其中，所述计算用于还原氮氧化物的NH3的质量流量的步 骤包括： 计算由流入所述NOx捕集系统中的C3H6所生成的Mfe的质量流量； 计算在所述NOx捕集系统处能够化学反应的总的NH3的质量流量； 通过利用在所述NOx捕集系统处能够化学反应的总的NH3的质量流量、氮氧化物的吸附、 所述NOx捕集系统的上游处的λ、所述NOx捕集系统的温度、和所述富集进展速率来计算所使 用的NH3的质量流量；以及 通过利用所使用的NH3的质量流量来计算所述用于还原氮氧化物的NH3的质量流量。4. 根据权利要求3所述的方法，其中，由流入所述NOx捕集系统中的C3H6生成的NH3的质 量流量根据所述富集进展速率而计算。5. 根据权利要求2所述的方法，其中，所述富集进展速率定义为方g 在该方程式中，λ目标是目标λ，λ描是所述NOx捕集系统的上游处的λ，且λ下游是所述NOx捕 集系统的下游处的λ。6. -种排气净化装置，其包含： 发动机，其包含用于向所述发动机中喷射燃料的喷射装置，通过使空气与燃料的混合 物燃烧而生成动力，以及通过排气管将燃烧过程中生成的废气排放至所述发动机的外部； NOx捕集系统，其安装在所述排气管上，用于在低空气/燃料比下吸附包含在废气中的 氮氧化物，在高空气/燃料比下释放所吸附的氮氧化物，以及利用还原剂来还原包含在废气 中的氮氧化物或所释放的氮氧化物，所述还原剂包括在废气中所含的碳或氢；以及 控制器，其用于根据吸附在所述NOx捕集系统中的氮氧化物以及废气的温度，通过控制 空气/燃料比来控制氮氧化物的吸附和释放， 所述控制器基于在流入所述NOx捕集系统中的C3H6的质量流量中的用于还原氮氧化物 的C3H6的质量流量以及在所述NOx捕集系统中生成的NH3的质量流量中的用于还原氮氧化物 的NH3的质量流量来计算经过还原的氮氧化物的质量流量，以及进一步通过对再生期间的 经过还原的氮氧化物的质量流量进行积分来计算氮氧化物的质量。7. 根据权利要求6所述的排气净化装置，其中，所述控制器通过利用流入所述NOx捕集 系统中的C3H6的质量流量、氮氧化物的吸附、所述NOx捕集系统的上游处的λ、所述NOx捕集系 统的温度和富集进展速率来计算所述用于还原氮氧化物的C 3H6的质量流量。8. 根据权利要求7所述的排气净化装置，其中，所述控制器计算由流入所述NOx捕集系 统中的C3H6所生成的Mfe的质量流量，通过利用由C3H6所生成的Mfe的质量流量来计算在所述 NOx捕集系统处能够化学反应的总的NH3的质量流量，以及通过利用在所述NOx捕集系统处 能够化学反应的总的NH 3的质量流量、氮氧化物的吸附、所述NOx捕集系统的上游处的λ、所 述NOx捕集系统的温度和所述富集进展速率来计算所述用于还原氮氧化物的NH 3的质量流 量。9. 根据权利要求8所述的排气净化装置，其中，所述控制器根据所述富集进展速率来计 算由流入所述NOx捕集系统中的C3H6所生成的Mfe的质量流量。10. 根据权利要求7所述的排气净化装置，其中，所述富集进展速率定义为方程式在方程式中，λ目标是目标λ，λ描是所述NOx捕集系统的上游处的λ，且λ下游是所述NOx捕集 系统的下游处的λ。11. 根据权利要求6所述的排气净化装置，还包含： 定量配给模块，其安装在所述NOx捕集系统的排气管下游处，用于直接向废气中喷射还 原剂；以及 选择性催化还原催化剂，其布置在所述定量配给模块的排气管下游处，通过利用由所 述定量配给模块喷射的还原剂来还原包含在废气中的氮氧化物， 所述控制器根据流入所述选择性催化还原催化剂中的氮氧化物的质量流量来控制由 所述定量配给模块喷射的还原剂的量，以及 所述控制器通过利用在所述NOx捕集系统处能够化学反应的总的NH3的质量流量、氮氧 化物的吸附、所述NOx捕集系统的上游处的λ、所述NOx捕集系统的温度和所述富集进展速率 来计算由所述NOx捕集系统逸出的Mfe的质量流量，以及通过考虑所述逸出的服3的质量流量 来调节由所述定量配给模块喷射的还原剂的量。
【文档编号】F02D41/02GK106014554SQ201610044560
【公开日】2016年10月12日
【申请日】2016年1月22日
【发明人】李津夏, 朴镇佑, 林世拉, J·绍布, T·维特卡, A·沃夫克
【申请人】现代自动车株式会社, Fev 有限责任公司