專利名稱：預測排氣溫度的方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種預測排氣溫度的方法，所述排氣在內(nèi)燃發(fā)動機的排氣線路中流動，所述內(nèi)燃發(fā)動機通常是機動車的內(nèi)燃發(fā)動機。該溫度可被用來控制所述車輛的排氣的成分，并特別地用來降低所述排氣中的氮氧化物的數(shù)量。
背景技術：
內(nèi)燃發(fā)動機傳統(tǒng)地配置有排氣線路，以將排氣從發(fā)動機引導至環(huán)境中，且配置有多個位于排氣線路中的后處理設備，以降解所述排氣和/或從所述排氣中移除污染物質(zhì)。更特別地，柴油發(fā)動機的后處理設備通常包括用來將碳氫化物(HC)以及一氧化碳(CO)氧化成二氧化碳(CO2)以及水(H2O)的柴油氧化催化器(DOC)，以及沿排氣線路位于DOC下游、用來從排氣中移除顆粒狀物質(zhì)或排煙的柴油顆粒過濾器(DPF)。為了降低NOx排放，大多數(shù)柴油發(fā)動機還包括位于DPF下游的排氣線路中的SCR催化器，以促進包含在排氣中的氮氧化物(NOx)的選擇性催化還原(SCR)。事實上，SCR催化器是一種催化器設備，在其中包含在排氣中的氮氧化物(NOx) 在通常為氨氣(NH3)且被存儲在所述催化器中的氣態(tài)還原劑的幫助下，被轉化成雙原子氮 (N2)以及水(H2O)。氨氣是由柴油機排氣處理液(DEF)的熱水解獲得的，所述柴油機排氣處理液通常為尿素(CH4N2O),其被通過位于DEF以及SCR催化器之間的專用注入器注入排氣線路中。DEF注入器被發(fā)動機控制單元(EOT)控制，其管理被注入的DEF的量，以在SCR催化器中獲得滿意的NOx轉化率。事實上，E⑶通過一個控制步驟確定被注入的DEF的量，所述步驟通常需要確定在排氣線路中流動的排氣的許多物理參數(shù)，所述參數(shù)示例性地諸如SCR催化器上游的排氣溫度，SCR催化器下游的排氣溫度，SCR催化器上游的NOx濃度，以及SCR催化器下游的NOx濃度。傳統(tǒng)地，這些參數(shù)被連接至E⑶的專用傳感器裝置測得，所述傳感器包括位于DPF 和SCR催化器之間的排氣線路中的第一溫度傳感器，位于SCR催化器下游的排氣線路中的第二溫度傳感器，位于DPF和SCR催化器之間的排氣線路中的第一NOx傳感器，以及位于SCR 催化器下游的排氣線路中的第二 NOx傳感器。該解決方案的一個缺點是這么多傳感器的使用使得排氣線路的結構復雜化，且增加了其成本?？紤]到上述問題，本發(fā)明的實施例的目標是降低內(nèi)燃發(fā)動機中的傳感器的數(shù)量， 以由此解決，或至少積極地減少上述的缺點。另一個相關的目標是降低SCR催化器的控制過程，以及任何其他需要確定排氣的溫度以及NOx含量的過程中所涉及的傳感器的數(shù)量
發(fā)明內(nèi)容
通過在本發(fā)明主要方面陳述的本發(fā)明的實施例的特征來實現(xiàn)這些和/或其他目的。本發(fā)明其它方面陳述了本發(fā)明的所述實施例的優(yōu)選和/或特別具有優(yōu)勢的特征。一實施例提供了一種預測內(nèi)燃發(fā)動機的排氣線路中的排氣的溫度的設備，其中所述排氣線路裝備有包括加熱器的NOx傳感器。所述設備包括用來確定指示由NOx傳感器的加熱器釋放的熱量的參數(shù)的值的裝置，以及用來計算作為該參數(shù)的確定的值的函數(shù)的排氣的溫度的值的裝置。另一個實施例提供了一種用來預測內(nèi)燃發(fā)動機的排氣線路中的排氣的溫度的方法，其中所述排氣線路裝備有包括加熱器的NOJt感器。此為在上述的設備的運行時可實施的方法，且其包括以下步驟-確定指示由NOJt感器的加熱器釋放的熱量的參數(shù)的值，和-計算作為該參數(shù)的確定的值的函數(shù)的排氣的溫度的值。這些實施例基于以下的考量。大多數(shù)NOx傳感器包括傳感元件，其僅在被加熱至目標運行溫度(約800°C )，且所述運行溫度保持不變時，能夠確保準確且平穩(wěn)的輸出信號。傳感元件被流經(jīng)排氣線路的排氣部分地加熱，但所述排氣的溫度，特別是柴油發(fā)動機中的排氣的溫度，總體地是不足以將傳感元件的溫度提升至目標運行溫度的。此外，排氣的溫度通常會發(fā)生強烈的波動，這不允許將該傳感元件的運行溫度保持不變。出于這些原因，這些NOx傳感器還包括專用的加熱器(電阻器)，其將傳感元件加熱，以彌補不足的排氣溫度，且解決排氣溫度波動的問題。該加熱器提供有脈沖寬度調(diào)制(PWM)電信號，其幅度取決于由連接至加熱器的電池產(chǎn)生的電壓。加熱器被ECU控制，其使用來自NOx傳感器的反饋數(shù)據(jù)來確定傳感元件的目標運行溫度和實際溫度之間的差異，并隨后控制FWM電信號的負載循環(huán)(duty cycle)，以使得加熱器產(chǎn)生足以補償確定的差異并將傳感器元件保持于目標運行溫度的熱量。由于該熱量的量通常取決于已被排氣實現(xiàn)的加熱，在靠近NOx傳感器的區(qū)域內(nèi)，使用代表由NOx傳感器的加熱器所釋放的熱量的參數(shù)來可靠地確定排氣溫度是可行的。排氣溫度可隨后被用來控制發(fā)動機的運行，特別是控制進入如上所述的排氣線路中、諸如氨氣的氣態(tài)還原劑的注入，以降低排氣中的氮氧化物的數(shù)量。在后一種狀況中，氨氣注入可在不使用上述的專用溫度傳感器的情況下實施。上述的實施例允許使用單個設備，即NOx傳感器，來確定排氣中的NOx含量以及溫度兩者，由此簡化了排氣線路的構造，并降低了其制造成本。根據(jù)本發(fā)明的一個方面，上述的參數(shù)可為提供至NOx傳感器的加熱器的電功率。事實上，提供至加熱器的電功率和同一個加熱器所釋放的熱量嚴格地相關，且其也具有為控制NOx的ECU直接可用的優(yōu)勢。根據(jù)本發(fā)明的另一個方面，提供至NOx傳感器的加熱器的電功率的值可根據(jù)下列公式計算出
權利要求
1.一種用來預測內(nèi)燃發(fā)動機(10)的排氣線路(30)內(nèi)的排氣溫度的方法，其中所述排氣線路(30)被提供有包括加熱器(6 的NOx傳感器(60)，且其中所述方法包括以下步驟-確定指示由所述NOx傳感器(60)的加熱器(65)所釋放的熱量的參數(shù)的值，以及 -將所述排氣的溫度的值作為該參數(shù)的確定的值的函數(shù)計算出。
2.如權利要求1所述的方法，其中，所述參數(shù)為提供至所述所述NOx傳感器(60)的加熱器(65)的電功率。
3.如權利要求2所述的方法，其中提供至所述NOx傳感器(60)的加熱器(65)的所述電功率的值被根據(jù)下列公式計算出e' Rh其中P61是提供至所述NOx傳感器(60)的加熱器(65)的電功率的值Vbatt是由連接至所述NOx傳感器(60)的加熱器(6 的電池(70)所提供的電壓的值，dc是由所述電池裝置(70)產(chǎn)生且被提供至所述NOx傳感器(60)的加熱器(6 的PWM 電信號的加載循環(huán)，且&是所述NOx傳感器(60)的加熱器(65)的電阻的值。
4.如權利要求2或3所述的方法，其中，所述排氣溫度的值被根據(jù)下列公式計算出T =T-P · ρ1 exh 1 s lvs 1 el其中Trah是所述排氣溫度的值P61是提供至所述NOx傳感器(60)的加熱器(65)的電功率的值，Ts是所述NOx傳感器(60)的目標運行溫度的值，而Rs是將所述提供的電功率和所述NOx傳感器(60)的溫度進行關聯(lián)的轉換參數(shù)。
5.如權利要求4所述的方法，其中，所述轉換參數(shù)的值Rs被基于所述排氣線路(30)中的排氣流速的值所確定。
6.如權利要求1至5中任意一項所述的方法，其包括對所述排氣溫度的計算值進行動態(tài)校正的步驟。
7.一種計算機程序，其由電子控制單元(220)執(zhí)行，且被用來控制機動車(200)的內(nèi)燃發(fā)動機(1)的運行，其包括用來實施如前述任意一項權利要求所述的方法的計算機編碼。
8.一種計算機可讀介質(zhì)，其中存儲有如權利要求7所述的計算機程序。
9.一種用來預測內(nèi)燃發(fā)動機(10)的排氣線路(30)中的排氣的溫度的設備，其中所述排氣線路C3)被提供有包括加熱器(6 的NOx傳感器(60)，且其中所述設備包括-用來確定指示由所述NOx傳感器(60)的加熱器(6 所釋放的熱量的參數(shù)的值的裝置(292),^P-用來將所述排氣溫度的值作為該參數(shù)的確定的值的函數(shù)進行計算的裝置(四2)。
10.一種電磁信號，其被調(diào)制為代表了如權利要求7所述的計算機程序的數(shù)據(jù)字節(jié)的序列的載體。
全文摘要
本發(fā)明的實施例提供了一種用來預測內(nèi)燃發(fā)動機(10)的排氣線路(30)內(nèi)的排氣溫度的方法，其中所述排氣線路被提供有包括加熱器(65)的NOx傳感器(60)，且其中所述方法包括確定指示被所述NOx傳感器的加熱器(65)所釋放的熱量的參數(shù)的值的步驟，以及將所述排氣的溫度的值作為確定的所述參數(shù)的值計算出的步驟。
文檔編號F01N9/00GK102400753SQ20111027000
公開日2012年4月4日 申請日期2011年9月13日 優(yōu)先權日2010年9月13日
發(fā)明者F.L.古格利爾莫尼, L.佩羅萊羅 申請人:通用汽車環(huán)球科技運作有限責任公司