專利名稱：監(jiān)測(cè)內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)排氣中的受規(guī)制的排放物濃度的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本公開(kāi)涉及一種監(jiān)測(cè)內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)排氣中受規(guī)制的排放物濃度(regulated emission concentration)Ci 的方法。
背景技術(shù)：
發(fā)動(dòng)機(jī)排出的排氣常包括燃燒的副產(chǎn)品，其可對(duì)環(huán)境有害，并且因此須符合排放物規(guī)定。為了減少這些所謂的受規(guī)制的排放物，內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)通常裝備有各種排氣后處理系統(tǒng)。為了未燃燒的烴(HC)以及一氧化碳(CO)的氧化，常在排氣釋放系統(tǒng)中提供氧化催化轉(zhuǎn)化器(oxidation catalytic converter)，特別是在以過(guò)量空氣運(yùn)行的內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的情況下尤其如此，例如以稀燃模式運(yùn)行的火花點(diǎn)火發(fā)動(dòng)機(jī)或者直接噴射式柴油發(fā)動(dòng)機(jī)。在火花點(diǎn)火發(fā)動(dòng)機(jī)的情況下，也可使用三元催化轉(zhuǎn)化器，然而其僅在窄范圍內(nèi)的化學(xué)計(jì)量操作(λ 1)下提供最優(yōu)轉(zhuǎn)化。此處，通過(guò)未氧化排氣組分減少氮氧化物(NOx)， 其中未氧化排氣組分尤其以一氧化碳和未燃燒的烴出現(xiàn)，其中所述排放物在同時(shí)被氧化。在過(guò)量空氣的情況下(λ >> 1)，不能將排氣中的氮氧化物降低至標(biāo)準(zhǔn)以下，即由于缺少還原劑。為了降低氮氧化物，因此使用選擇性催化轉(zhuǎn)化器，即所謂的SCR催化轉(zhuǎn)化器，其中為了選擇性地降低氮氧化物，有目的地將還原劑引入排氣。對(duì)于還原劑，除了氨和尿素，也可使用未燃燒的烴。后者也稱為HC富集，直接將未燃燒的烴引入排氣釋放系統(tǒng)，或者通過(guò)發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)方法，如通過(guò)后噴射入另外的燃料實(shí)現(xiàn)。也可通過(guò)所謂的氮氧化物存儲(chǔ)催化轉(zhuǎn)化器(LNT-稀NOx捕集器)。這里，在例如通過(guò)缺乏氧氣的內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的亞化學(xué)計(jì)量運(yùn)行(例如λ <0.95)實(shí)現(xiàn)的再生期間被還原之前，氮氧化物最初(在內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的稀燃模式期間)被吸收(即收集和存儲(chǔ))在催化轉(zhuǎn)化器中。在再生期間，氮氧化物NOx基本被釋放并轉(zhuǎn)化為二氧化氮(NO2)、二氧化碳(CO2)和水(H2O)。為了最小化碳煙顆粒的排放物，使用所謂的再生顆粒過(guò)濾器，其將煙碳顆粒從排氣中過(guò)濾出并儲(chǔ)存，而所述煙碳顆粒在過(guò)濾器再生期間被間歇地?zé)?。使用LNT的一個(gè)困難由排氣中所含的硫引起，其也同樣在LNT中被吸收。直接脫硫使用的高溫能夠損傷存儲(chǔ)催化轉(zhuǎn)化器，引起催化轉(zhuǎn)化器熱老化，并且對(duì)氮氧化物的期望轉(zhuǎn)化產(chǎn)生不利的影響。LNT的儲(chǔ)存能力，也就是其存儲(chǔ)氮氧化物的能力隨著運(yùn)行持續(xù)時(shí)間延長(zhǎng)而降低。排氣的高溫引起熱老化，并且由于運(yùn)行持續(xù)時(shí)間延長(zhǎng)而引起功能性限制，換句話說(shuō)，引起轉(zhuǎn)化效率降低，這不僅在存儲(chǔ)催化轉(zhuǎn)化器的情況下發(fā)生，也在氧化催化轉(zhuǎn)化器的情況下發(fā)生。特別地，已證實(shí)用于甲烷氧化的高溫很關(guān)鍵。
由于排氣后處理系統(tǒng)的效率隨著運(yùn)行持續(xù)時(shí)間延長(zhǎng)而降低，或者排氣后處理系統(tǒng)也能夠被基本不可逆轉(zhuǎn)地?fù)p傷，為了防止由于受限制功能性或缺乏轉(zhuǎn)化引起的不良高排放物，可監(jiān)測(cè)排氣后處理系統(tǒng)或該系統(tǒng)的功能性。即使現(xiàn)有法規(guī)不強(qiáng)制要求車上診斷(OBD)， 但是未來(lái)方案也可使之成為必要。例如，歐VI排放物標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定對(duì)未處理氮氧化物排放物的監(jiān)測(cè)。降低氮氧化物排放物的一個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)方法包括排氣再循環(huán)，換句話說(shuō)，來(lái)自排氣釋放系統(tǒng)的排氣通過(guò)再循環(huán)管路再循環(huán)進(jìn)入進(jìn)氣系統(tǒng)。排氣再循環(huán)是降低氮氧化物排放物的一種方案，其中能夠以增加的排氣再循環(huán)率相當(dāng)程度地降低氮氧化物排放物。此處，通過(guò)以下等式確定排氣再循環(huán)率Xkk Xege = mEGE/ (mEGE+mFresh air)其中mEeK表示再循環(huán)排氣的量，mFresh air表示提供的新鮮空氣量，換句話說(shuō)為助燃空氣，視需要，其已被通過(guò)壓縮機(jī)傳送并壓縮。排氣再循環(huán)也適用于在部分負(fù)荷范圍內(nèi)降低未燃燒烴的排放物。為了獲得氮氧化物排放物相當(dāng)程度的降低，可使用高排氣再循環(huán)率，例如達(dá)到Xkk ^ 60%至70%這樣的大小。在通過(guò)排氣渦輪增壓而增壓，以及裝備有排氣再循環(huán)系統(tǒng)的內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的情況下，由于通常從至少一個(gè)排氣渦輪增壓器的渦輪的上游的排氣釋放系統(tǒng)抽取再循環(huán)排氣， 并且不能再用于驅(qū)動(dòng)至少一個(gè)渦輪，這導(dǎo)致沖突。在排氣渦輪增壓器中，在同一軸上布置壓縮機(jī)和渦輪，熱排氣流被提供給渦輪，并且在所述渦輪中伴隨著能量釋放而膨脹，其結(jié)果是該軸開(kāi)始轉(zhuǎn)動(dòng)。由排氣流提供給渦輪并最終到達(dá)軸的能量用于驅(qū)動(dòng)壓縮機(jī)，后者也同樣布置在該軸上。壓縮機(jī)傳送并壓縮對(duì)其提供的進(jìn)氣，由此獲得內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)增壓。在排氣再循環(huán)率提高的情況下，被引導(dǎo)通過(guò)渦輪的排氣流減少。通過(guò)渦輪的排氣流減少引起更低的渦輪壓力比，因此增壓比也降低，這相當(dāng)于壓縮機(jī)質(zhì)量流量較小。上述影響，即排氣再循環(huán)的增加以及同時(shí)由其引起的增壓壓力的降低，導(dǎo)致更富集的汽缸新鮮充氣，也就是燃燒室內(nèi)新鮮空氣或氧氣更少，這對(duì)于排放物的形成和排氣釋放系統(tǒng)中排放物濃度具有重大影響。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明人已認(rèn)識(shí)到上述方法的問(wèn)題，并且在此提供一種至少部分解決這些問(wèn)題的方法。提供一種監(jiān)測(cè)內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)中排氣的受規(guī)制的排放物濃度Ci的方法。本方法包含引導(dǎo)排氣通過(guò)排氣渦輪增壓器，引導(dǎo)至少部分排氣通過(guò)排氣再循環(huán)系統(tǒng)，以蘭姆達(dá)探測(cè)器測(cè)量排氣中的空氣比λ meas,通過(guò)傳感器測(cè)量排氣渦輪增壓器的轉(zhuǎn)動(dòng)速度ητ，并且基于空氣比 λ meas和轉(zhuǎn)動(dòng)速度ητ確定排放物濃度Ci。這樣，就能夠通過(guò)考慮EGR系統(tǒng)引起的排氣質(zhì)量流量降低而更精確地確定內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)排氣中的排放物濃度Q。這樣，就能夠利用較廉價(jià)傳感器對(duì)排氣排放物濃度進(jìn)行更穩(wěn)健地確定。當(dāng)單獨(dú)考慮或結(jié)合附圖考慮時(shí)，將通過(guò)以下具體實(shí)施方式
更容易明白上述優(yōu)點(diǎn)和其他優(yōu)點(diǎn)以及本說(shuō)明的特征。
應(yīng)明白，提供上述發(fā)明從而以引出一系列方案的簡(jiǎn)化形式，后者將在詳細(xì)說(shuō)明中進(jìn)一步描述。并不試圖指出所要求保護(hù)的主題的關(guān)鍵或本質(zhì)特征，其范圍由所附權(quán)利要求唯一限定。此外，要求保護(hù)的主題不限于解決在上述部分和本公開(kāi)任何部分提到的缺點(diǎn)的實(shí)施方式。


圖1示意性示出內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的一個(gè)實(shí)施例。圖2示出圖解依照本公開(kāi)的一個(gè)實(shí)施例確定排放物濃度的一種方法的流程圖。圖3示出增壓器的轉(zhuǎn)速與EGR再循環(huán)速率的關(guān)系圖。圖4示出排氣中的氮氧化物濃度與EGR再循環(huán)速率的關(guān)系圖。圖5示出排氣中的氮氧化物濃度與汽缸新鮮進(jìn)氣中的燃燒產(chǎn)物比重的關(guān)系圖。
具體實(shí)施例方式可通過(guò)一個(gè)或更多排氣傳感器確定發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣中的排放物，其測(cè)量排氣的氧濃度，然后使用后者計(jì)算排氣的空燃比。在空燃比的計(jì)算中，可使用通過(guò)排氣道和/或通過(guò)排氣后處理裝置的排氣質(zhì)量流量。然而，很多發(fā)動(dòng)機(jī)包括排氣再循環(huán)(EGR)系統(tǒng)，為了提高燃料經(jīng)濟(jì)性和排放物產(chǎn)率，其將一部分排氣轉(zhuǎn)回進(jìn)氣口。由于擾亂質(zhì)量空氣流量而破壞空燃比的計(jì)算?？墒褂枚ㄎ辉谂艢饬髦械臏u輪轉(zhuǎn)速度作為參數(shù)，從而估計(jì)由EGR系統(tǒng)分流的排氣部分，因?yàn)闇u輪的速度直接與排氣的質(zhì)量流量成比例。因而可更精確地確定空燃比和/ 或排氣的排放物濃度。圖1示出包括EGR系統(tǒng)和渦輪增壓器的示例發(fā)動(dòng)機(jī)示圖。圖2示出由圖1的發(fā)動(dòng)機(jī)執(zhí)行的用于確定排放物濃度的示例控制程序。圖3-5是描繪圖2的控制程序中使用的各種因素之間的關(guān)系的示圖。圖1示意性示出內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)1，可使用該內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)1執(zhí)行在此公開(kāi)的一種或更多種方法。內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)1具有進(jìn)氣系統(tǒng)3和排氣釋放系統(tǒng)2，前者用于向汽缸10提供新鮮空氣或新鮮混合物，排氣通過(guò)后者從汽缸5排出。雖然圖1所示的實(shí)施例中包括直線排列的三個(gè)汽缸，但是在本公開(kāi)的范圍內(nèi)，可在任何布置中有任何數(shù)目的汽缸。為了給內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)1增壓，提供排氣渦輪增壓器6，其具有布置在進(jìn)氣系統(tǒng)3的進(jìn)氣管路上的壓縮機(jī)6a，并且其具有布置在排氣釋放系統(tǒng)2的排氣管路上的渦輪6b，該壓縮機(jī)和渦輪安裝在同一軸上。在渦輪6b的下游提供排氣后處理系統(tǒng)9。在有些實(shí)施例中，該裝置可為存儲(chǔ)催化轉(zhuǎn)化器，其可存儲(chǔ)排氣，并且隨后將排氣中的排放物分解為毒性較低的產(chǎn)物。排氣渦輪增壓器與機(jī)械增壓器相比，優(yōu)點(diǎn)在于不存在傳送動(dòng)力的機(jī)械連接，或者在增壓器和內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)之間不需要機(jī)械連接。機(jī)械增壓器完全從內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)提取驅(qū)動(dòng)其自身的能量，并因此降低輸出功率且因此不利地影響效率，而排氣渦輪增壓器利用熱排氣的排氣能量。在有些實(shí)施例中，可在壓縮機(jī)下游提供增壓空氣冷卻器(未示出)，增壓空氣冷卻器經(jīng)配置從而在壓縮助燃空氣進(jìn)入汽缸之前將其冷卻。此外，內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)1裝備有排氣再循環(huán)系統(tǒng)4，后者包含再循環(huán)管路5，再循環(huán)管路 5從渦輪6b上游的排氣釋放系統(tǒng)2分叉，并且通入進(jìn)氣系統(tǒng)3。在提供增壓空氣冷卻器的實(shí)施例中，可在再循環(huán)管路中提供該冷卻器，以便該冷卻器可冷卻再循環(huán)的排氣。在渦輪6b的上游，在排氣釋放系統(tǒng)2中提供蘭姆達(dá)探測(cè)器7，從而測(cè)量空氣比入_3。能夠通過(guò)空氣比λ _s推斷再循環(huán)排氣的組分?？諝獗圈?_s用于確定和表明燃燒弓丨起的排氣比重Ftxitlet的比例。為了評(píng)價(jià)控制裝置的功能性，如下更詳細(xì)解釋，可在排放物控制裝置的下游提供另外的蘭姆達(dá)探測(cè)器11。發(fā)動(dòng)機(jī)1可從包含控制器12的控制系統(tǒng)接收控制參數(shù)。在圖1中控制器12示作微型計(jì)算機(jī)，其包括微處理器單元106、輸入/輸出端口 108、存儲(chǔ)可執(zhí)行程序和標(biāo)準(zhǔn)值的電子存儲(chǔ)媒體(在該特定例子中示出為只讀存儲(chǔ)器片110)、隨機(jī)存取存儲(chǔ)器112、?；畲鎯?chǔ)器 114以及數(shù)據(jù)總線。能夠通過(guò)代表可由處理器106執(zhí)行的指令的計(jì)算機(jī)可讀數(shù)據(jù)對(duì)存儲(chǔ)媒體只讀存儲(chǔ)器110編程，用于執(zhí)行以下所述的方法和程序，以及可預(yù)期到但是未具體列舉的其他變型?？刂破?2可從耦合到發(fā)動(dòng)機(jī)1的傳感器接收各種信號(hào)，例如傳感器7和8。 控制器12可向發(fā)動(dòng)機(jī)的各種致動(dòng)器以及燃料系統(tǒng)14發(fā)送信號(hào)，致動(dòng)器包括EGR系統(tǒng)的一個(gè)或更多閥(未示出)。例如，燃料系統(tǒng)14可包括燃料箱、燃料泵、燃料管路以及多個(gè)噴射噴嘴，從而將燃料引入汽缸10?？刂破?2可發(fā)送信號(hào)，從而例如基于來(lái)自傳感器7的反饋， 控制引入汽缸的燃料的量?？蓪⑷魏晤愋偷娜剂弦肫?，包括汽油、柴油、乙醇或其混合物。應(yīng)理解，發(fā)動(dòng)機(jī)1可包括圖1未示出的各種閥和傳感器。通過(guò)傳感器8測(cè)量排氣渦輪增壓器6的轉(zhuǎn)動(dòng)速度ητ，并將其關(guān)聯(lián)于再循環(huán)率χ·。 可依照關(guān)系Ci = f (Ameas ητ)使用空氣比和轉(zhuǎn)動(dòng)速度％確定排放物濃度C”在內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的穩(wěn)態(tài)運(yùn)行期間，排氣中的排放物組分i的濃度Ci很大程度上取決于汽缸新鮮充氣的成分，也就是說(shuō)(假設(shè)等量的燃料)取決于汽缸新鮮充氣的燃?xì)獗壤某煞?，并且因此取決于再循環(huán)率XEeK以及再循環(huán)氣體的成分，其可通過(guò)由燃燒引起的排氣部分的比例Ftxitlrt描述，而后者進(jìn)而能夠使用排氣系統(tǒng)中的空氣比λω_確定。適用以下關(guān)系Faitlet- λ·:1例如，如果以λω_=人-她=1發(fā)生化學(xué)計(jì)量燃燒，那么？_^ = 1，因?yàn)槿颗艢舛际怯扇紵玫降牟糠?，也就是說(shuō)全部排氣都通過(guò)燃燒產(chǎn)物形成。換句話說(shuō)，在燃燒過(guò)程期間，所有的汽缸新鮮充氣都被化學(xué)轉(zhuǎn)化，而空氣中的氧已被完全消耗。關(guān)于再循環(huán)率X·，依照本公開(kāi)的方法利用了在如下內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)中通常已知并且不可避免地遇到的影響，該內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)通過(guò)排氣渦輪增壓而增壓，并且其中為了再循環(huán)的目的，排氣在渦輪的上游分叉，這表現(xiàn)為經(jīng)引導(dǎo)通過(guò)排氣渦輪增壓器的渦輪的排氣質(zhì)量流量隨著排氣再循環(huán)率的增加而降低。通過(guò)渦輪的質(zhì)量流量降低引起渦輪轉(zhuǎn)動(dòng)速度ητ降低， 也就是說(shuō)降低增壓器的轉(zhuǎn)動(dòng)速度因此再循環(huán)率Xkk和渦輪的轉(zhuǎn)動(dòng)速度ητ之間存在一種關(guān)系，該關(guān)系依照本公開(kāi)得到了利用。適用以下關(guān)系ητ Xegk-1雖然不能通過(guò)直接測(cè)量確定再循環(huán)率Xkk本身，但是能夠通過(guò)傳感器(例如傳感器8)測(cè)量排氣渦輪增壓器的轉(zhuǎn)動(dòng)速度ητ。通過(guò)上文，可知使用空氣比λ meas和轉(zhuǎn)動(dòng)速度ητ能夠確定排氣中的排放物濃度Ci。 適用以下關(guān)系Ci = f (Ameas, ητ)
然后，通過(guò)使用關(guān)于圖2在下面描述的依照本公開(kāi)的示例方法，能夠確定并且監(jiān)測(cè)內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)排氣中的排放物組分的濃度C”因?yàn)榭諝獗圈?_s用于描述或表明再循環(huán)排氣的成分，所以在探測(cè)器和再循環(huán)管路之間不提供排氣后處理系統(tǒng)是有利的。可在排氣釋放系統(tǒng)的某一位置布置蘭姆達(dá)探測(cè)器，不過(guò)基本上其也可被布置在再循環(huán)管路中。參考圖2，提供一種確定排放物濃度的方法200?？捎煽刂葡到y(tǒng)(如控制器12)使用從如上關(guān)于圖1所述的發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)的組件接收的信號(hào)執(zhí)行方法200。方法200在202包含確定發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行參數(shù)。發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行參數(shù)可包括發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速、負(fù)荷、溫度、環(huán)境壓力、濕度、 扭矩等等。方法200包含確定發(fā)動(dòng)機(jī)在204是否在穩(wěn)態(tài)條件下運(yùn)行。在202，可監(jiān)測(cè)發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行參數(shù)一定量的時(shí)間，如一秒、十秒等等。如果在預(yù)定的時(shí)間段期間，特定的運(yùn)行參數(shù)如速度和負(fù)荷不變，或者其以小于閾值的量上下波動(dòng)，發(fā)動(dòng)機(jī)就可在穩(wěn)態(tài)條件下運(yùn)行。然而， 如果其不保持不變，或者其變化超過(guò)閾值量，發(fā)動(dòng)機(jī)就可能不在穩(wěn)態(tài)條件下運(yùn)行。如果在204確定發(fā)動(dòng)機(jī)不在穩(wěn)態(tài)條件下運(yùn)行，方法200就終止。所述方法降低或消除了其他運(yùn)行參數(shù)對(duì)于各自的排放物濃度的影響，并且因此確保排放物濃度的變化歸因于如下所述的再循環(huán)率^^改變和關(guān)聯(lián)的轉(zhuǎn)動(dòng)速度％變化，而不歸因于其他參數(shù)的變化，例如燃料壓力、噴射的開(kāi)始、噴射的持續(xù)時(shí)間、噴射量和/或其他。在一個(gè)實(shí)施例中，可通過(guò)至少兩種運(yùn)行參數(shù)確定穩(wěn)態(tài)條件，包括發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速η和內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的負(fù)荷。在其他實(shí)施例中， 該至少兩個(gè)運(yùn)行參數(shù)可包括內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速η和扭矩Τ。如果在204確定發(fā)動(dòng)機(jī)在穩(wěn)態(tài)條件下運(yùn)行，方法200繼續(xù)進(jìn)行至206，從而確定排放物濃度?？稍谂艢夂筇幚硌b置例如裝置9的上游、該裝置的下游或在這兩個(gè)位置確定排放物濃度。該排放物可為發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)生并且釋放受到規(guī)制的任何排放物，例如N0X、CO等等。 確定排放物濃度包括在208，通過(guò)渦輪速度傳感器(例如渦輪6b和速度傳感器8)確定位于排氣流中的渦輪的轉(zhuǎn)動(dòng)速度。可在210使用氧傳感器(例如傳感器7)確定裝置上游的排氣的空氣/燃料比。在212，可基于渦輪的轉(zhuǎn)動(dòng)速度和排氣的空氣/燃料比，并且進(jìn)一步基于運(yùn)行條件特征參數(shù)，例如轉(zhuǎn)速、負(fù)荷、扭矩、環(huán)境壓力、溫度、濕度、以及排氣流的流動(dòng)延遲確定排放物濃度?？苫诨貧w模型確定排放物濃度C”回歸模型可基于以下等式Ci (η, Τ) = [a0 (η, Τ) +Id1 (η, Τ) *nT+b2 (η，Τ) * λ meas-1+c3 (η, Τ) *ητ* λ其中=^Vb2和C3表示具體運(yùn)行點(diǎn)系數(shù)。這些具體運(yùn)行點(diǎn)系數(shù)可為這樣的數(shù)值， 其在已收集的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的離線回歸分析中確定，并且可存儲(chǔ)在控制器上的一個(gè)或更多個(gè)曲線圖中，并且可針對(duì)例如發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速和扭矩或發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速和負(fù)荷而言的?？梢曅枰唧w擴(kuò)展該等式以包括更高功率項(xiàng)。適用以下關(guān)系Ci (η, Τ) = [a0 (η, Τ) +Id1 (η, Τ) *nT+b2 (η，Τ) * λ -,+C3 (η, Τ) *ητ* λ ^J1+...]氮氧化物NOx的濃度Ctox可通過(guò)以下等式確定Cnox (η, Τ) = [a0 (η, Τ) +Id1 (η, Τ) *nT+b2 (η，Τ) * λ fflea；1+C3 (η, Τ) *ητ* λ fflea；1]其中，如上所述，ao.b^^和C3表示具體運(yùn)行點(diǎn)系數(shù)。在有些實(shí)施例中，可在214基于排放物濃度調(diào)整一個(gè)或更多運(yùn)行參數(shù)。這包括在 216調(diào)節(jié)噴射入發(fā)動(dòng)機(jī)的一個(gè)或更多汽缸的燃料噴射量。不良的排放物濃度可基于富集或稀薄的汽缸充氣狀況，并且可調(diào)節(jié)燃料噴射量，從而例如使空氣/燃料比更接近于化學(xué)計(jì)fio可在218通過(guò)確定排氣后處理系統(tǒng)的上游的排放物濃度Ci,up以及下游的排放物濃度Ci, down兩者而確定排氣后處理裝置的功能性或退化狀態(tài)?？稍?18相互比較兩種濃度， 并且可使用兩者之間的差異確定裝置的退化狀態(tài)。例如，如果兩種濃度Ci, up和Ci, d_基本相等，那么排氣后處理系統(tǒng)可為無(wú)功能性，并且這表明裝置未將排放物從排氣流中清除。然而，如果兩種濃度的差異大于閾值量，就可指示其為功能性裝置。一旦調(diào)整運(yùn)行參數(shù)，方法 200就終止。因而，方法200可基于渦輪的轉(zhuǎn)動(dòng)速度、排氣的空氣/燃料比以及另一個(gè)運(yùn)行參數(shù)(如速度和負(fù)荷)，根據(jù)轉(zhuǎn)移至EGR系統(tǒng)的排氣比例提供排氣中排放物的更精確的確定。 這可用于確定排氣中后處理裝置的功能性。在一個(gè)例子中，如果已表明催化劑退化，發(fā)動(dòng)機(jī)的操作者就可經(jīng)通報(bào)而替換催化劑。在其他例子中，各種發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行參數(shù)可經(jīng)調(diào)整從而補(bǔ)償退化的催化劑，例如更頻繁的再生事件、將更多還原劑(例如未燃燒的烴)引入催化劑等等。因?yàn)榕欧盼餄舛炔糠只谂艢獾目諝?燃料比，所以如果其偏離用于當(dāng)前運(yùn)行條件的期望空氣/燃料比，就可使用該空氣/燃料比從而調(diào)整噴射入發(fā)動(dòng)機(jī)的汽缸的燃料量。圖3在圖300中示出增壓器的轉(zhuǎn)動(dòng)速度ητ和再循環(huán)率χ·關(guān)系。內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)在這樣一種情況下，即其由渦輪增壓器增壓，并且其中為了再循環(huán)而在渦輪的上游抽取排氣的情況下，被引導(dǎo)通過(guò)增壓器渦輪的排氣流隨著再循環(huán)率提高而降低。通過(guò)渦輪的質(zhì)量流量
降低引起渦輪轉(zhuǎn)動(dòng)速度ητ降低。渦輪的轉(zhuǎn)動(dòng)速度ητ與再循環(huán)率Xkk成反比例，其中ητ
-1
XEGE °圖4在圖400中示出排氣中氮氧化物的濃度Ctox和再循環(huán)率χ·關(guān)系。排氣通過(guò)再循環(huán)管路從排氣側(cè)至進(jìn)口側(cè)的再循環(huán)是一種降低氮氧化物未處理排放物的方法，其中排氣中的氮氧化物濃度Cnot隨著排氣再循環(huán)率提高而降低。氮氧化物濃度Cnox與再循環(huán)率xEGR 成反比例，其中Ctox χ.—1。圖5在圖500中示出排氣中氮氧化物的濃度Ctox和汽缸新鮮充氣中的燃燒產(chǎn)物比的關(guān)系。如果汽缸新鮮充氣中的燃燒產(chǎn)物比例增加，也就是說(shuō)FlnleJf大，排氣中的
氮氧化物濃度Cra就降低。換句話說(shuō)，F(xiàn)lnlet可包括燃燒汽缸中來(lái)自EGR系統(tǒng)的空氣充氣的相對(duì)部分，例如總汽缸充氣中的EGR百分比。應(yīng)明白，在此公開(kāi)的構(gòu)造和方法實(shí)際上為例示性的，并且不應(yīng)在限制意義上考慮這些具體實(shí)施例，因?yàn)榭赡苡性S多變化。例如，上述技術(shù)能夠應(yīng)用于￥-6、1-4、1-6、￥-12、對(duì)置4以及其他發(fā)動(dòng)機(jī)類型。本發(fā)明的主題包括各種系統(tǒng)和構(gòu)造以及在此公開(kāi)的其他構(gòu)造、 功能和/或特性的所有新穎且非顯而易見(jiàn)的組合和子組合。所附權(quán)利要求特別指出新穎且非顯而易見(jiàn)的一些組合和子組合。這些權(quán)利要求可涉及“一個(gè)”元件或“第一個(gè)”元件或其等效物。該權(quán)利要求應(yīng)被理解為包括一個(gè)或更多該元件的結(jié)合，而不是需要或排除兩個(gè)或更多該元件?？赏ㄟ^(guò)對(duì)這些權(quán)利要求的修改或通過(guò)在該申請(qǐng)或相關(guān)申請(qǐng)中提出新權(quán)利要求而要求保護(hù)公開(kāi)的特征、功能、元件和/或特性的其他組合和子組合。該權(quán)利要求，無(wú)論比原始權(quán)利要求的范圍更寬、更窄、相等或不同，也被都視為包括在本公開(kāi)的主題之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種監(jiān)測(cè)內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)排氣中的受規(guī)制的排放物濃度Ci的方法，其包含引導(dǎo)所述排氣通過(guò)排氣渦輪增壓器；引導(dǎo)至少部分所述排氣通過(guò)排氣再循環(huán)系統(tǒng)；通過(guò)蘭姆達(dá)探測(cè)器測(cè)量所述排氣中的空氣比；通過(guò)傳感器測(cè)量所述排氣渦輪增壓器的轉(zhuǎn)動(dòng)速度ητ ；以及基于所述空氣比λ meas和所述轉(zhuǎn)動(dòng)速度ητ確定所述受規(guī)制的排放物濃度C”
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述受規(guī)制的排放物濃度Ci是在內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)在固定運(yùn)行點(diǎn)以至少兩個(gè)運(yùn)行參數(shù)為特征的穩(wěn)態(tài)運(yùn)行中確定的。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中所述至少兩個(gè)運(yùn)行參數(shù)包括轉(zhuǎn)動(dòng)速度η和內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的負(fù)荷。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中所述至少兩個(gè)運(yùn)行參數(shù)包括轉(zhuǎn)動(dòng)速度η和內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的扭矩Τ。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述受規(guī)制的排放物濃度Ci是基于包含系數(shù)的回歸模型確定的，該系數(shù)取決于運(yùn)行點(diǎn)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其中所述系數(shù)存儲(chǔ)在至少一個(gè)特性曲線圖中，其中每個(gè)特性曲線圖都對(duì)應(yīng)于具體的運(yùn)行點(diǎn)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中氮氧化物NOx的受規(guī)制的排放物濃度Cra被確定。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中可基于所述受規(guī)制的排放物濃度確定排氣后處理系統(tǒng)的功能性。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其中所述排氣后處理系統(tǒng)為存儲(chǔ)催化轉(zhuǎn)化器。
10.一種確定發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣流中NOx濃度的方法，其包含響應(yīng)于NOx濃度調(diào)節(jié)運(yùn)行參數(shù)，所述NOx濃度基于渦輪轉(zhuǎn)動(dòng)速度以及上游排氣空燃比， 并且進(jìn)一步基于當(dāng)前工況。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其中所述NOx濃度進(jìn)一步基于發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速和負(fù)荷。
12.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其中所述NOx濃度進(jìn)一步基于環(huán)境壓力、溫度、濕度以及排氣流的流動(dòng)延遲中的一個(gè)或更多個(gè)。
13.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其進(jìn)一步包含如果在預(yù)定的時(shí)間段，發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速和負(fù)荷保持不變，響應(yīng)于所述NOx濃度調(diào)節(jié)運(yùn)行參數(shù)；以及如果在預(yù)定的時(shí)間段，發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速和負(fù)荷變化達(dá)到閾值量，響應(yīng)于所述NOx濃度不調(diào)節(jié)運(yùn)行參數(shù)。
14.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其中響應(yīng)于所述NOx濃度調(diào)節(jié)運(yùn)行參數(shù)進(jìn)一步包含調(diào)節(jié)噴射入所述發(fā)動(dòng)機(jī)的一個(gè)或更多汽缸的燃料噴射量。
15.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其中所述NOx濃度為第一NOx濃度，并且進(jìn)一步包含響應(yīng)于第一 NOx濃度和第二 NOx濃度之間的差異而調(diào)節(jié)運(yùn)行參數(shù)，所述第二 NOx濃度基于所述渦輪速度和排氣后處理裝置下游的空燃比。
16.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，響應(yīng)于所述NOx濃度調(diào)節(jié)運(yùn)行參數(shù)進(jìn)一步包含向車輛操作者發(fā)送更換排氣后處理裝置的通知。
17.—種系統(tǒng)，其包含發(fā)動(dòng)機(jī)；布置在所述發(fā)動(dòng)機(jī)排氣流下游的渦輪；以及控制器，其具指令，該指令能夠執(zhí)行從而響應(yīng)于排放物濃度調(diào)節(jié)運(yùn)行參數(shù)，所述排放物濃度基于渦輪轉(zhuǎn)動(dòng)速度以及上游排氣空燃比，并且進(jìn)一步基于當(dāng)前運(yùn)行參數(shù)。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的系統(tǒng)，其中所述渦輪的轉(zhuǎn)動(dòng)速度與被轉(zhuǎn)移通過(guò)所述渦輪上游的排氣再循環(huán)系統(tǒng)的排氣流部分成反比。
19.根據(jù)權(quán)利要求17所述的系統(tǒng)，其中所述指令能夠執(zhí)行，從而確定排氣的NOx濃度， 并且其中排氣的NOx濃度與被轉(zhuǎn)移通過(guò)渦輪上游的排氣再循環(huán)系統(tǒng)的排氣流部分成反比。
20.根據(jù)權(quán)利要求17所述的系統(tǒng)，其中所述指令進(jìn)一步能夠執(zhí)行，從而基于排放物濃度以及排氣后處理裝置下游的第二排放物濃度，確定布置在排氣流中的排氣后處理裝置的退化狀態(tài)。
全文摘要
提供一種監(jiān)測(cè)內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)排氣中的受規(guī)制的排放物濃度Ci的方法。本方法包含引導(dǎo)排氣通過(guò)排氣渦輪增壓器；引導(dǎo)至少部分排氣通過(guò)排氣再循環(huán)系統(tǒng)，通過(guò)蘭姆達(dá)探測(cè)器測(cè)量排氣中的空氣比λmeas，通過(guò)傳感器測(cè)量排氣渦輪增壓器的轉(zhuǎn)動(dòng)速度nT，以及基于空氣比λmeas和轉(zhuǎn)動(dòng)速度nT確定受規(guī)制的排放物濃度Ci。這樣，就可通過(guò)渦輪的轉(zhuǎn)動(dòng)速度的函數(shù)確定排氣的排放物濃度。
文檔編號(hào)F01N11/00GK102454462SQ20111034819
公開(kāi)日2012年5月16日 申請(qǐng)日期2011年11月3日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月3日
發(fā)明者S·彼得羅維奇, Y·M·S·雅各布 申請(qǐng)人:福特環(huán)球技術(shù)公司