專利名稱：用于監(jiān)測(cè)柴油機(jī)氧化催化劑的起燃溫度的方法與裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于監(jiān)測(cè)柴油機(jī)氧化催化劑的起燃溫度的方法與裝置。
背景技術(shù)：
公知的是，設(shè)置在柴油發(fā)動(dòng)機(jī)廢氣排放路徑中的柴油機(jī)氧化催化劑(D0C)在柴油 發(fā)動(dòng)機(jī)廢氣排放到大氣之前對(duì)其進(jìn)行處理，以便通過催化氧化過程將有害的污染物，如碳 氫化合物和一氧化碳轉(zhuǎn)化為二氧化碳和水。催化作用通常隨溫度升高而增強(qiáng)。對(duì)于柴油機(jī)氧化催化劑必須到達(dá)一個(gè)閾值溫度 催化劑才能“起燃”，并通過氧化轉(zhuǎn)化有害的氣體。該“起燃溫度”定義為50mol%的現(xiàn)有碳 氫化合物被催化轉(zhuǎn)化的溫度。對(duì)于柴油機(jī)氧化催化劑而言重要的是，在冷啟動(dòng)之后為了正 常工作盡快達(dá)到必需的工作溫度。催化劑的起燃行為和性能不只取決于催化劑的功效和涂覆密度，也取決于工作條 件。隨著催化劑的老化，起燃溫度會(huì)發(fā)生最顯著的變動(dòng)，因?yàn)槠鹑紲囟入S著老化而升高。通 常機(jī)動(dòng)車車載系統(tǒng)是基于完全老化的柴油機(jī)氧化催化劑的假設(shè)進(jìn)行適應(yīng)的，這導(dǎo)致高的起 燃溫度。缺點(diǎn)在于，在機(jī)動(dòng)車中沒有充分地考慮柴油機(jī)氧化催化劑老化過程中起燃溫度的變動(dòng)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種用于監(jiān)測(cè)柴油機(jī)氧化催化劑的起燃溫度 的裝置，以考慮催化劑的老化。用于監(jiān)測(cè)內(nèi)燃機(jī)的柴油機(jī)氧化催化劑的起燃溫度的方法包括如下步驟在內(nèi)燃機(jī) 的后噴射階段(post injection phase)或晚噴射階段(after injection phase)測(cè)量催 化劑上游和下游的廢氣溫度，通過所測(cè)得的廢氣的溫度數(shù)據(jù)判斷催化劑是否已經(jīng)起燃，通 過所測(cè)得的廢氣的溫度數(shù)據(jù)計(jì)算催化劑的表面溫度，如果確認(rèn)催化劑已經(jīng)起燃，將計(jì)算溫 度定義為催化劑的起燃溫度。如果確認(rèn)沒有起燃，可以使用一個(gè)存儲(chǔ)的起燃溫度值，其中， 該存儲(chǔ)值特別是之前探測(cè)到的起燃時(shí)計(jì)算的表面溫度或者是估計(jì)的起燃溫度的初始值。通過使用按本發(fā)明的方法可以例如在發(fā)動(dòng)機(jī)每次啟動(dòng)后通過計(jì)算催化劑的表面 溫度確定催化劑的實(shí)際起燃溫度。因?yàn)椴粚⑵鹑紲囟瓤闯沙?shù)，而是看成一個(gè)變化的變量， 所以充分考慮了催化劑的老化。因此提供了一種考慮催化劑老化的、監(jiān)測(cè)柴油機(jī)氧化催化 劑的起燃溫度的方法。這導(dǎo)致自學(xué)習(xí)的發(fā)動(dòng)機(jī)控制?？梢员苊獠磺‘?dāng)或者過于保守的排放 策略。令人驚訝的是，只測(cè)量催化劑上游和下游的溫度就足以確認(rèn)是否存在起燃以及計(jì)算 當(dāng)前真實(shí)的起燃溫度。沒有必要測(cè)量其他變量。由于確定了實(shí)際的起燃溫度，能夠考慮不可 預(yù)測(cè)的影響，如環(huán)境情況或者催化劑特性的差異。發(fā)動(dòng)機(jī)控制可以始終采用很準(zhǔn)確的起燃 溫度值，并能夠使用恰當(dāng)?shù)呐欧挪呗?，所述排放策略能夠用更少的能量來滿足最高的排放 標(biāo)準(zhǔn)。由于燃料遲的后噴射或晚噴射，燃料至少部分未燃燒就排放到排氣管中。有利的是，由此用還原劑富集廢氣。優(yōu)選存儲(chǔ)一段較長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)多個(gè)計(jì)算的起燃溫度，以推斷催化劑的 進(jìn)一步老化。將確定的催化劑起燃溫度存儲(chǔ)到發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元中使得存儲(chǔ)的起燃溫度能夠 與隨后的監(jiān)測(cè)中計(jì)算的催化劑起燃溫度進(jìn)行比較。將確定的催化劑起燃溫度存儲(chǔ)到發(fā)動(dòng)機(jī) 控制單元中還使得可以以后評(píng)估柴油催化劑的效率?？梢燥@示所確定的催化劑起燃溫度， 例如顯示給駕駛室里的駕駛員或者用于系統(tǒng)分析目的進(jìn)行顯示。按照本發(fā)明，詞語“后噴射(post-injection) ”是指排氣閥開啟或者部分開啟的噴 射，而按照本發(fā)明詞語“晚噴射(after-injection)”是指排氣閥關(guān)閉的噴射。在有利的實(shí) 施形式中使用后噴射。優(yōu)選在催化劑入口處測(cè)量催化劑上游的廢氣溫度和/或在催化劑出口處測(cè)量催 化劑下游的廢氣溫度。在優(yōu)選的實(shí)施形式中，按照本發(fā)明的方法能夠有利地只通過測(cè)量催化劑上游和下 游的廢氣溫度準(zhǔn)確地確定催化劑的起燃溫度。特別有利的是，可以不必用精確的傳感器或 者不夠精確的傳感器來測(cè)量廢氣中氣態(tài)混合物的體積或者濃度。特別的，將計(jì)算的表面溫度值和存儲(chǔ)的表面溫度和/或存儲(chǔ)的起燃溫度進(jìn)行比 較。存儲(chǔ)值可以存儲(chǔ)在發(fā)動(dòng)機(jī)控制的存儲(chǔ)裝置中。如果確定沒有起燃和/或檢測(cè)值和存 儲(chǔ)值只有可忽略的差異，那么存儲(chǔ)值可以定義為起燃溫度；否則存儲(chǔ)值可以被尤其是計(jì)算 值替代?？珊雎缘牟町惪梢杂梢粋€(gè)預(yù)定的閾值來定義，其中該閾值特別要比用于測(cè)量催化 劑上游和下游廢氣溫度的溫度傳感器的測(cè)量誤差更大。通過比較可以避免發(fā)動(dòng)機(jī)控制內(nèi)部 不必要的工作步驟。此外，在一個(gè)存儲(chǔ)值被覆蓋之前可以進(jìn)行可信性核對(duì)。將計(jì)算的催化 劑起燃溫度和存儲(chǔ)在發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元中的催化劑起燃溫度進(jìn)行比較，取決于是否測(cè)量到起 燃溫度以及所測(cè)量的起燃溫度是低于還是高于存儲(chǔ)的起燃溫度，可能會(huì)存儲(chǔ)一個(gè)新的起燃 溫度。例如，如果測(cè)量到一個(gè)低于目前存儲(chǔ)的起燃溫度的起燃，那么導(dǎo)致存儲(chǔ)的起燃溫度降 低的、新的起燃溫度將被存儲(chǔ)；或者如果在目前存儲(chǔ)的起燃溫度之上沒有測(cè)量到起燃，那么 導(dǎo)致存儲(chǔ)的起燃溫度升高的一個(gè)新的起燃溫度將被存儲(chǔ)。此外，如果在高于目前存儲(chǔ)的起 燃溫度下測(cè)量到起燃或者在低于目前存儲(chǔ)的起燃溫度下沒有探測(cè)到起燃，則不存儲(chǔ)起燃溫 度，這意味著存儲(chǔ)的起燃溫度沒有發(fā)生改變。優(yōu)選發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)后重復(fù)該方法，直至檢測(cè)到至少一次催化劑起燃。特別是確認(rèn)一 次催化劑起燃之后終止該方法。一次對(duì)實(shí)際起燃溫度的計(jì)算足以考慮催化劑老化的影響。 額外的計(jì)算負(fù)擔(dān)可以得以避免，因此按照本發(fā)明的方法可以包含在目前基于發(fā)動(dòng)機(jī)控制的 軟件中，而不影響所使用的CPU的計(jì)算能力。在本方法的一種優(yōu)選的實(shí)施形式中包括如下步驟，S卩，將計(jì)算的表面溫度和在發(fā) 動(dòng)機(jī)控制中計(jì)算出來的估計(jì)的起燃溫度進(jìn)行比較。有利的是，按照本發(fā)明的方法能夠允許 在線車載監(jiān)測(cè)起燃溫度。有利的是，按照本發(fā)明的方法允許在機(jī)動(dòng)車正常運(yùn)行時(shí)監(jiān)測(cè)起燃 溫度。特別是，不需要發(fā)動(dòng)機(jī)的冷啟動(dòng)也可以確定催化劑的起燃溫度。因此，按照本發(fā)明的 方法能夠針對(duì)老化的柴油機(jī)氧化催化劑升高的起燃溫度進(jìn)行準(zhǔn)確調(diào)整。在另一優(yōu)選的實(shí)施形式中，通過在柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的進(jìn)氣管采用節(jié)流動(dòng)作，優(yōu)選加強(qiáng) 的節(jié)流動(dòng)作來測(cè)量溫度。優(yōu)選的是，節(jié)流可以通過部分關(guān)閉節(jié)氣門來增強(qiáng)，于是節(jié)流了穿過 的空氣。有利的是，節(jié)流可以改進(jìn)溫度測(cè)量。在另一優(yōu)選的實(shí)施形式中，在發(fā)動(dòng)機(jī)平穩(wěn)運(yùn)行模式或者怠速運(yùn)行階段(coastingphase)測(cè)量溫度。優(yōu)選的是，在怠速運(yùn)行階段測(cè)量起燃溫度。有利的是，可以測(cè)量溫度和/ 或碳?xì)浠衔锖?或一氧化碳的氧化程度清楚的反饋。由于催化作用的延遲時(shí)間，在怠速 運(yùn)行的后段，可能測(cè)量到上下游溫度有比較大的差異。優(yōu)選的是，使用有限的怠速運(yùn)行階段。優(yōu)選的是，所述后噴射或者晚噴射和/或節(jié) 流動(dòng)作在與發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速有關(guān)的一個(gè)特定的時(shí)間段內(nèi)進(jìn)行。有利的是，這一時(shí)間段允許足夠 的戴噴射的燃料，使得能夠?qū)Υ呋瘎┲邢鄳?yīng)數(shù)量的碳?xì)浠衔锖?或一氧化碳的放熱氧化 進(jìn)行可靠的測(cè)量。優(yōu)選的是，在怠速運(yùn)行階段使用后噴射或者晚噴射以及使用節(jié)流作用測(cè)量溫度使 得能夠確定機(jī)動(dòng)車正常運(yùn)行時(shí)柴油機(jī)氧化催化劑的放熱反應(yīng)。特別是，在發(fā)動(dòng)機(jī)冷啟動(dòng)之 后可以測(cè)量放熱反應(yīng)。優(yōu)選的是，催化劑的表面溫度的計(jì)算包括確定柴油機(jī)氧化催化劑中碳?xì)浠衔锖?/或一氧化碳放熱反應(yīng)的溫度曲線。有利的是，通過放熱反應(yīng)曲線可以可靠地確定催化劑起 燃溫度。優(yōu)選的是，表面溫度的計(jì)算基于一個(gè)溫度模型。催化劑起燃溫度的計(jì)算優(yōu)選基于 如下假設(shè)，即，柴油機(jī)氧化催化劑被看成一個(gè)理想的熱交換器，并因此可以用一階遲滯元件 或者簡(jiǎn)稱為PT1-元件來近似。然后，傳遞到催化劑的熱量就決定了催化劑的溫度變化。優(yōu) 選的是，對(duì)于PT1-相應(yīng)值的計(jì)算按照下面討論的公式進(jìn)行。優(yōu)選的是，用于基于PT1行為的溫度計(jì)算的、變化的時(shí)間常數(shù)關(guān)系基于對(duì)催化劑 上游廢氣的進(jìn)氣口溫度(Tin)和催化劑下游的廢氣出氣口溫度(T。ut)的測(cè)量。通過將催化 劑近似成PT1元件，其他變量?jī)?yōu)選為柴油機(jī)氧化催化劑的質(zhì)量(mTOe)，柴油機(jī)氧化催化劑的 比熱(cPDQC)，和廢氣的比熱(CpEe)。用于基于PT1行為計(jì)算起燃溫度的、變化的時(shí)間常數(shù)一個(gè)示例性的關(guān)系確定如 下
權(quán)利要求
一種用于監(jiān)測(cè)內(nèi)燃機(jī)的柴油機(jī)氧化催化劑的起燃溫度的方法，包括如下步驟 在內(nèi)燃機(jī)的后噴射階段或者晚噴射階段測(cè)量催化劑上游和下游的廢氣的溫度， 利用測(cè)得的廢氣溫度數(shù)據(jù)確定是否發(fā)生了催化劑起燃， 利用所測(cè)得的廢氣溫度數(shù)據(jù)計(jì)算所述催化劑的表面溫度，以及 在確定催化劑起燃的情況下，將計(jì)算出的溫度定義為催化劑的起燃溫度。
2.按照權(quán)利要求1所述的方法，其中，將計(jì)算出的表面溫度和存儲(chǔ)的表面溫度和/或存 儲(chǔ)的起燃溫度進(jìn)行比較，其中，在沒有檢測(cè)到起燃和/或確定在檢測(cè)值和所述存儲(chǔ)值之間 只有可以忽略的差異的情況下，將所述存儲(chǔ)值定義為起燃溫度。
3.按照權(quán)利要求1或2所述的方法，其中，在發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)后重復(fù)所述方法，直至檢測(cè)到 至少一次催化劑起燃。
4.按照權(quán)利要求1至3之一所述的方法，其中，將所述計(jì)算出的表面溫度與在一發(fā)動(dòng)機(jī) 控制器中計(jì)算出的估計(jì)的起燃溫度進(jìn)行比較。
5.按照權(quán)利要求1至4之一所述的方法，其中，在所述柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的進(jìn)氣管的節(jié)流動(dòng)作 過程中進(jìn)行所述溫度測(cè)量。
6.按照權(quán)利要求1至5之一所述的方法，其中，在所述發(fā)動(dòng)機(jī)的平穩(wěn)運(yùn)行模式或者怠速 運(yùn)行階段進(jìn)行所述溫度測(cè)量。
7.按照權(quán)利要求1至6之一所述的方法，其中，所述催化劑的表面溫度的確定包括確定 所述柴油機(jī)氧化催化劑中的碳?xì)浠衔锖?或一氧化碳的氧化放熱反應(yīng)的溫度曲線。
8.按照權(quán)利要求1至7之一所述的方法，其中，核對(duì)所述計(jì)算出的表面溫度的可信性。
9.按照權(quán)利要求1至8之一所述的方法，其中，在機(jī)動(dòng)車上監(jiān)測(cè)、確定并存儲(chǔ)所述柴油 機(jī)氧化催化劑的起燃溫度。
10.一種用于監(jiān)測(cè)內(nèi)燃機(jī)的柴油機(jī)氧化催化劑的起燃溫度的裝置，包括分別位于催化劑的上游和下游的一第一溫度傳感器和一第二溫度傳感器；以及一用于根據(jù)所述第一和第二溫度傳感器提供的溫度數(shù)據(jù)計(jì)算所述催化劑的表面溫度 的處理器單元。
11.按照權(quán)利要求10所述的裝置，其中，該裝置包括一處理器單元，該處理器單元用于 比較所確定的起燃溫度和估計(jì)的催化劑起燃溫度，以便評(píng)估該確認(rèn)的可信性和/或比較所 述計(jì)算出的表面溫度與存儲(chǔ)在存儲(chǔ)裝置中的表面溫度。
12.—種計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，該計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品包括存儲(chǔ)在計(jì)算機(jī)可讀的數(shù)據(jù)載體上的 程序代碼，當(dāng)該計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品安裝到計(jì)算機(jī)中時(shí)，所述程序代碼用于執(zhí)行按照權(quán)利要求1 至9之一所述的方法。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種用于監(jiān)測(cè)內(nèi)燃機(jī)柴油機(jī)氧化催化劑起燃溫度的方法，包括如下步驟在內(nèi)燃機(jī)后噴射階段或者晚噴射階段測(cè)量催化劑上游和下游廢氣的溫度，根據(jù)測(cè)量的廢氣溫度數(shù)據(jù)確認(rèn)催化劑是否已經(jīng)起燃，根據(jù)測(cè)量的廢氣溫度數(shù)據(jù)計(jì)算催化劑表面溫度，及如果催化劑確認(rèn)已經(jīng)起燃，定義計(jì)算的溫度作為催化劑的起燃溫度。通過使用按照本發(fā)明的方法可以通過計(jì)算催化劑的表面溫度在發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)后立刻確認(rèn)催化劑真實(shí)的起燃溫度。由于起燃溫度不被考慮成是一個(gè)常數(shù)而是一個(gè)變化的變量，催化劑的老化得以充分考慮。因此，提供了一種考慮催化劑老化而監(jiān)測(cè)柴油機(jī)氧化催化劑起燃溫度的方法。
文檔編號(hào)F01N3/20GK101994561SQ20101026732
公開日2011年3月30日 申請(qǐng)日期2010年8月24日 優(yōu)先權(quán)日2009年8月24日
發(fā)明者亞歷山大·勒, 托斯滕·米勒, 馬庫(kù)斯·韋斯勞 申請(qǐng)人:通用汽車環(huán)球科技運(yùn)作公司