专利名称：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：
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：
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。在发动机的贫燃操作过程中，即当废气中的λ值大于1时，贫NOx捕集器可从废气收集氮氧化物(NOx)。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
本发明的目的是改进贫NOx捕集器的建模。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。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-测定贫NOx捕集器上游的氮氧化物(NOx)的量；-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；-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；-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(adaptation signal)；-借助所述适配信号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(storageadaptation 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；-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。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，这允许对反应的特别良好的适配。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。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。极限函数可具有最小极限和最大极限。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。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。可对壁温和/或废气的λ值校正适配信号。这使得所述方法更准确且稳定。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。如果储存适配的值低于限定的阈值，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。
以下将基于附图更详细地描述本发明，其中图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。图2显示了用于储存的氮氧化物的量的适配系数图。图3显示了用于NOx释放的适配系数图。图4显示了用于总NOx储存的适配系数图。
具体实施例方式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。图1显示了用于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。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。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，且所述使用低通滤波器的滤波考虑传感器的时间常数。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。
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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。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NOx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。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。NOx适配信号rNOxAdapEle可根据下式计算rNOxAdapEle = NOxMeas-NOxEstim,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。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λ值，校正NOx适配信号rNOxAdapEle。对壁温和λ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。然后积分NOx适配信号rNOxAdapEle，并以数种方式在随后步骤中使用。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U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λ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，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。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Ν0χ。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λ值大于1，则所述贡献降低。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NOx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。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。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。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。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。
权利要求
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(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，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λ值校正适配信号(rNOxAdapEle)。
7.根据权利要求1至6中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。
全文摘要
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。
文档编号F01N11/00GK102454457SQ201110303849
公开日2012年5月16日 申请日期2011年10月9日 优先权日2010年10月14日
发明者Y·M·S·雅库伯 申请人:福特环球技术公司