CN101002008A - 催化剂转换器的温度估计及其相应的应用 - Google Patents

催化剂转换器的温度估计及其相应的应用 Download PDF

Info

Publication number
CN101002008A
CN101002008A CNA2005800273845A CN200580027384A CN101002008A CN 101002008 A CN101002008 A CN 101002008A CN A2005800273845 A CNA2005800273845 A CN A2005800273845A CN 200580027384 A CN200580027384 A CN 200580027384A CN 101002008 A CN101002008 A CN 101002008A
Authority
CN
China
Prior art keywords
temperature
catalyst
mixture
reactant
catalytic converter
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CNA2005800273845A
Other languages
English (en)
Other versions
CN100532800C (zh
Inventor
奥斯瓦尔德·赫尔穆特
弗兰克·施韦林
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
GM Global Technology Operations LLC
Original Assignee
GM Global Technology Operations LLC
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by GM Global Technology Operations LLC filed Critical GM Global Technology Operations LLC
Publication of CN101002008A publication Critical patent/CN101002008A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN100532800C publication Critical patent/CN100532800C/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01NGAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N11/00Monitoring or diagnostic devices for exhaust-gas treatment apparatus, e.g. for catalytic activity
    • F01N11/002Monitoring or diagnostic devices for exhaust-gas treatment apparatus, e.g. for catalytic activity the diagnostic devices measuring or estimating temperature or pressure in, or downstream of the exhaust apparatus
    • F01N11/005Monitoring or diagnostic devices for exhaust-gas treatment apparatus, e.g. for catalytic activity the diagnostic devices measuring or estimating temperature or pressure in, or downstream of the exhaust apparatus the temperature or pressure being estimated, e.g. by means of a theoretical model
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01NGAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N9/00Electrical control of exhaust gas treating apparatus
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01NGAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N2550/00Monitoring or diagnosing the deterioration of exhaust systems
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01NGAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N2550/00Monitoring or diagnosing the deterioration of exhaust systems
    • F01N2550/02Catalytic activity of catalytic converters
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01NGAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N2900/00Details of electrical control or of the monitoring of the exhaust gas treating apparatus
    • F01N2900/04Methods of control or diagnosing
    • F01N2900/0422Methods of control or diagnosing measuring the elapsed time
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01NGAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N3/00Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/08Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
    • F01N3/10Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust
    • F01N3/18Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust characterised by methods of operation; Control
    • F01N3/20Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust characterised by methods of operation; Control specially adapted for catalytic conversion ; Methods of operation or control of catalytic converters
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/40Engine management systems

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Exhaust Gas After Treatment (AREA)
  • Investigating Or Analyzing Materials Using Thermal Means (AREA)
  • Combined Controls Of Internal Combustion Engines (AREA)

Abstract

本发明的目的是在废气成分改变的情况下,估计内燃机的催化转换器的温度阶跃(ΔT)。为此,监测(2-7)催化转换器内存储的反应物(SI)量,并且假定(13、14、16、17)在所存储的反应物反应过程中释放出的反应热所致使的催化转换器变热(ΔT)是该温度阶跃(ΔT)。

Description

催化剂转换器的温度估计及其相应的应用
本发明涉及用于估计催化转换器的温度或者估计催化转换器温度的短暂升高的方法,涉及用于控制连接在催化转换器上游的内燃机的混合物供应的方法,该催化转换器利用了前述的估计方法,还涉及用于执行这种方法的发动机控制装置。
废气催化转换器连接在现代机动车的内燃机,特别是汽油发动机的下游,用于减少废气中包含的污染物,诸如氮氧化物、一氧化碳以及未燃烧的碳氢化合物。因此这些催化转换器有效地运行,它们必须在高温下并且以化学计量(stoichiometric)的过量空气系数(λ=1)运行。但是,在温度超过950℃时,当前所用的催化转换器会发生严重的老化效应。为了确保催化转换器的长使用寿命,因此必须避免太高的温度。换句话说,催化转换器的温度必须是已知的并且必须知道影响它的方法。
出于节约成本的原因,不测量批量生产的车辆的催化转换器温度,而是在发动机控制装置中计算。用于该目的的方法在US5,414,994中说明。
已知通过供应给发动机的混合物的过量空气系数可以控制催化转换器的温度。通过采用富油的混合物,向催化转换器供应的氧气受到限制,因此,在催化转换器内因废气中包含的残留碳氢化合物和一氧化碳的催化氧化所释放的热量较少。另外,提高混合物的燃油含量会降低供应给催化转换器的废气温度,因为废气被过量供应的燃料的蒸发所冷却。
然而,由于存在与燃料消耗以及排放有关的缺陷,人们一直致力于尽可能地避免提高混合物的燃油含量。
当内燃机以富油混合物运行一段时间后,未燃烧的碳氢化合物和一氧化碳积聚在催化转换器内。一旦供应给催化转换器的废气流中存在只是很少量的氧气,亦即在向贫油混合物转化时,则这些碳氢化合物将在催化转换器内突然发生转换反应,并致使温度相应升高。
经验上,在从具有富油混合物(λ=0.9)的满载荷运行向切断燃料进给的转化过程中,在少于10ms内测量到温度升高5至30K。
相反地,在燃料切断后,催化转换器在非常短的时间内被氧气饱和,其可以在一定位置上存储数克。在后续富油混合物的负载过程中,例如通过满载荷而提高燃油含量时,在催化转换器内会发生更为剧烈的反应。
从US5,414,994所知的计算方法不考虑这种过渡变热。在带有富油和贫油混合物之间的过渡过程的动态驱动运行过程中,将在实际催化转换器温度和采用这种传统计算模型计算出的温度之间产生显著的差别。这种现象传统上这样加以考虑,即催化转换器温度被控制在一个最高额定温度,该温度以30至50K的安全裕度低于临界温度,例如950℃。在高载荷恒定驱动情况下,对于催化温度的这种限制致使燃料消耗较之催化转换器运行在临界温度的发动机而言,升高了约2%至5%。
本发明的目的是提供一种改善的方法,用于估计内燃机的废气催化转换器的温度。
该目的通过具有权利要求1的特征的方法来实现。
本发明进一步的目的是提供一种控制内燃机的混合物供应的方法,其在具有与传统方法相比距离临界温度更小安全裕度的情况下能可靠地避免催化转换器过热。
该目的通过具有权利要求12所述特征的方法来实现。该方法中用来影响催化转换器温度的方法可以是任何已知的方法类型。
本发明进一步的目的是提供一种方法,用于估计催化转换器因废气成分变化导致的可能的温度阶跃。
该目的通过具有权利要求2所述特征的方法来实现。
本发明进一步的目的是将估计可能温度阶跃的方法用于控制内燃机的混合物供应,从而避免催化转换器过热。
该目的通过具有权利要求16所述特征的方法来实现。该方法虽然遵守一个在临界温度和经计算的催化转换器温度之间的安全裕度,但是该安全裕度是可变的并且考虑了随时间变化的、可变的能量,这些能量包含在存储在催化转换器内的反应物内,因此该安全裕度一般比传统方法中的安全裕度小。
该方法的其他发展在从属权利要求中说明。
本发明的主题还涉及一种用于内燃机的发动机控制装置,其用于实施上述方法。
在根据本发明的方法的一优选扩展设计中,一种其存储在催化转换器内的数量被跟踪的反应物是氧气。在这种情况下,会致使突然变热的废气成分的改变是从贫油到富油的过渡过程。可替代它的另一种数量被跟踪的反应物是未燃烧的碳氢化合物和一氧化碳,它们的数量被联合检测,作为碳氢化合物等价物计算,在这种情况下,会致使催化转换器突然变热的、废气成分的改变是从富油到贫油的过渡过程。
根据本发明的方法的一简单扩展设计,包含在存储的反应物内的全部能量简单地假设为是在一预定的时间段内释放出来的反应热。
进一步发展的扩展设计考虑了在该预定时间段内,是否供应了充分的互补反应物来转换存储的反应物,其中假设存储的反应物的转换量与催化转换器的瞬态气体流量成比例。
在这最后一种扩展设计中,当实际存储的数量小于在考虑废气流量情况下理论上可转换的数量时,相宜地在实际存在的数量的基础上计算这种变热。
由于催化转换器的解吸特性和效能可能随时间变化,在变热计算中,相宜地考虑一个与催化转换器老化有关的表达式,该表达式可以提前在一个参考催化转换器上根据经验确定。
所存储的一种或者其他种的反应物的数量可以以简单的方式,通过对一个与(λ-1)成比例的表达式求时间积分来跟踪,其中λ是燃烧的过量空气系数,并且该表达式还与催化转换器的气体流量成比例。
该表达式优选地还与存储因子成比例,该因子取决于催化转换器的运行历史。这个反映催化转换器中被跟踪反应物饱和度的存储因子,可能依赖于过量空气系数、催化转换器的气体流量以及持续供应富油或贫油的废气的时间段长短。
会致使突然变热的废气成分变化,可以从表达式(λ-1)的一次正负符号变化识别出。当时间积分的被积函数由实施本发明方法的控制装置的第一组件所求出,并且该积分由第二组件形成时,第二组件不必涉及参数(λ-1)。该第二组件仍然可以容易地通过时间积分的发展趋势的反转,即当两个连续计算出的时间积分值之差改变正负符号时,识别出废气成分的改变。
本发明的进一步特征和优势参照附图从下述实施例的说明中体现,其中:
图1示出了方法的流程图,用于估计存储效应对于废气催化转换器温度的作用;
图2示出了流程图,用于基于图1的方法估计废气催化转换器温度,并且用于在所估计温度的基础上控制废气催化转换器的运行;和
图3示出了进一步的方法的流程图,用于运行废气催化转换器,该方法基于图1所示的方法的变型。
如图1所示的方法用于计算温度修正值ΔT,必须利用该修正值修正在不考虑存储效应的基础上以传统方式计算出的催化转换器温度,从而考虑突发变热,这种变热是因为将供应给内燃机的混合物成分从富油(rich)变为贫油(lean)或者相反的过程中,催化转换器内以前留存的反应物(reactant)突然被转换所导致的。
首先,在步骤1中确定,当前供应给内燃机的混合物是富油(λ≤1)还是贫油(λ>1),即何种类型的反应物正在催化转换器内积聚。
在富油混合物的情况下,碳氢化合物等价物亦即未燃烧的碳氢化合物和/或一氧化碳供应给催化转换器,而它们在催化转换器内后燃烧(afterburning)所需的氧气不再以充分的程度包含在废气内,因此碳氢化合物等价物积聚在催化转换器内。
一个关于碳氢化合物等价物积聚量的尺度是存储积分SI,其在步骤2中计算。一般来说,存储积分SI是下列形式的时间积分:
SI=∫(λ-1)MC2SF2dt,
其中,M给出催化转换器内的气体流量;C2是一个关于碳氢化合物等价物的特定参数,它是反映碳氢化合物等价物保持附着在催化转换器内的倾向性的尺度;SF2是存储因子,取决于已经存储的碳氢化合物或者一氧化碳的数量并因此还取决于λ、气体流量M以及持续向发动机供应富油混合物的时间段长短。(精确地说,参数C2对于碳氢化合物等价物的每一种成分具有各自的固有值,但是就本发明的目的而言,采用根据废气流的全部碳氢化合物等价物中多种成分的比例而权衡后的平均值就足够了)。存储积分SI是以特定的数值方式计算的,其中SIn值是在tn时刻从前一时刻tn-1的SIn-1值增加(λ-1)MC2SF2Δt而得到的,其中Δt=tn-tn-1
对于催化转换器特定的参数C2和SF2在这里假设为正值。由于M仅能设为正值并且在富油混合物中(λ-1)总是负值,所以当碳氢化合物和一氧化碳存储在催化转换器内时,存储积分SI总是出现负值。
催化转换器对于碳氢化合物的存储能力有限这一事实可以由此被考虑,即,在步骤3内检查存储积分SI(注意,是负值)是否低于相应于最大存储能力的SImin值,如果是这样的话,在步骤4中将SI的值限制为SImin
如果步骤1中确定混合物贫油,即氧气在废气中过量地占据主流,则在步骤5、6、7中,以类似于上述步骤2至4中的方式,确定存储积分SI值,其表示存储在催化转换器内的氧气量的度量。关于氧气的特定参数C1和存储因子SF1一般具有与有关于碳氢化合物的相应参数C2、SF2不同的数值。也假设C1和SF1永远非负。因此仅在(λ-1)>0的前提下才能获得正值SI,并且仅当(λ-1)<0时为负值。因此,相同的变量SI既可以用作存储的碳氢化合物和一氧化碳量的度量又可以用作所存储的氧气量的度量,其中,正值表示存储的氧气量的度量,负值表示存储的碳氢化合物等价物的度量。如在步骤3、4中那样,可以这样给存储积分SI设定一个相应于最大可存储的氧气量的上限值SImax,即,(在步骤6)将SI与SImax比较并且必要时(在步骤7)减小到SImax
在进一步发展的扩展设计范围内,可分别将参数C1、SF1、C2和SF2都可以设为常数,但是也可以设为与温度和/或催化转换器的气体流量有关的变量,并且可以分别在一个催化转换器原型上根据经验确定它们与温度和/或气体流量的相关度或依存度。
特别是在车辆上可进行一种形式上为有规律地确定催化转换器的氧气存储能力或者一氧化碳/碳氢化合物存储能力的催化转换器诊断时,可相宜地对于SImin和SImax采用由所述确定值推导出来的值。
在计算出存储积分SI后,则方法在步骤8分支,在存储积分SIn-1为负号的情况下,到步骤9,在为正号的情况下,到步骤10。在步骤9中,检查存储积分SIn的当前值是否大于先前值SIn-1如果不是,即如果存储积分具有下降或者恒定趋势,则不发生存储的碳氢化合物的后燃烧,并且来自后燃烧的温度修正ΔT在步骤11中被设置为等于0。
如果在步骤9中确定SIn>SIn-1,换句话说,存储积分值降低,则必然发生了混合物成分从富油到贫油的改变,并且开始燃烧存储在催化转换器内的碳氢化合物和一氧化碳。根据气体流量M的值,为了转换碳氢化合物存量,可能需要一个或者多个周期Δt。如果存量在一个周期内没有完全转换,则该方法在步骤13内计算出一温度阶跃:
ΔT=(SIn-SIn-1)C2F11F21
(其中F11、F21是与碳氢化合物等价物相关的参数,它们可能具有一个在模型中已经考虑到的温度函数关系,并且其中的一个参数F11取决于气体流量,而另一个参数F21因催化转换器的老化而改变。)
如果存储积分改变符号,即如果在步骤12中SIn>0,则为了计算温度阶跃而假设Sn=0,即在步骤14中根据下述方程计算出温度阶跃ΔT:
ΔT=-SIn-1C2F11F21
以类似于步骤9的方式,在步骤10中评估存储积分的发展趋势。如果SIn>Sn-1,即如果SI是带有增大趋势的正值,则存储在催化剂内的氧气量增加,所以氧气没有转换,因此在步骤11内温度修正设置为ΔT=0。但是,如果在步骤10内确定存在下降趋势,则同样意味着存在从贫油混合物到富油混合物的变化,并因此可能发生与所存储的氧气的反应。在类似方程的基础上,在步骤15、16、17中以类似于步骤12至13的方式计算温度修正:
ΔT=(SIn-1-SIn)C2F12F22,如果SI未发生符号变化的话;
ΔT=SIn-1C2F21F22,如果符号发生变化的话。
在这种情况下,F12和F22是与氧气相关的参数,其中之一F12取决于气体流量而另一个F22则取决于催化转换器的当前老化状态,并且它们类似于F11和F21一样,可能具有一个应当考虑的温度函数关系。
以此方式,求出在催化转换器的真实温度和一个在不考虑存储效应的情况下用传统方式计算出的催化转换器温度之间的温度偏差ΔT。
图2示出了一个用于运行催化转换器的运行方法流程图,该方法由一个发动机电子控制装置执行并建立在图1所示方法的基础上。该方法迭代循环地执行。在当前迭代循环的tn时刻,先前迭代循环的tn-1时刻的催化转换器温度Tcat,n-1从先前迭代循环是可知的。
当前迭代在时刻tn这样开始,即,在步骤21内,按照一种如由美国专利US5 414 994所公开的传统方法,借助在先前迭代时刻tn-1的温度Tcat,n-1、过量空气系数λ和废气流量M的当前值,并且在考虑因持续输入废气的催化反应所释放热量而随废气输入和输出的热量、但并未考虑可能在存储的反应物发生转换时所释放热量的情况下,计算当前迭代时刻tn的催化转换器温度
Figure A20058002738400091
在步骤22中,按照图1所示方法并同样借助当前过量空气系数λ和废气流量M计算出一个当前温度修正值ΔTn,并且在步骤23内根据下列方程计算出瞬态催化转换器温度Tcat,n
T cat , n = T ~ cat , n + ΔT n .
在步骤24中,发动机控制装置借助配备有该发动机的机动车辆的一个当前运动状态以及反映驾驶者意愿的加速器踏板位置确定在所述方法的下一次迭代循环中有待调节的过量空气系数λ和气体流量M的数值,并且针对这样的数值以类似于步骤21的方式计算出下一次迭代循环的tn+1时刻的催化转换器温度的估计值
Figure A20058002738400102
以及一个按照图1所示方法可预期的温度修正值ΔTcat,n+1 *,然后在步骤25中将这两个值加起来,形成预测的催化转换器温度Tcat,n+1 *
T cat , n + 1 * + T ~ cat , n + 1 * + ΔT n + 1 *
在步骤26中,检查温度Tcat,n+1 *是否超过催化剂的临界运行温度例如950℃。如是,则保护措施27、28、29将执行,从而冷却催化剂或者避免其过热。基本上,现有技术中任何已知的限制催化转换器温度的措施都适合。特别是,如果在步骤27中确定发动机先前已经用富油混合物(λ<1)运行,则可以(在步骤28)决定额外提高燃料含量,从而冷却供应给催化转换器的废气。如果相反,在步骤27中确定截至目前供应的都是贫油混合物,则当催化转换器温度接近极限温度时,为了冷却肯定不提高燃料含量,取而代之的是,在步骤29中,可在必要时违背由加速器踏板位置所反映的驾驶意愿地决定降低气体流量(并且因此降低发动机的功率)。
如果在步骤26中确定没有超过临界温度Tc,则在步骤30中检查是否降低到了催化转换器的最低运行温度Ts以下。如是,特别是在发动机启动之后的热车阶段,则在步骤31中决定采取本身已知的适当措施来提高催化转换器温度;如否,则方法直接转到步骤32。
在步骤32中,检查先前在步骤22中计算当前温度校正值ΔTn的过程中所确定的存储积分SI的符号。根据存储积分的符号,即根据存储在催化转换器内的反应物的类型,在步骤33或34中计算由存储积分SI给出数量的反应物的突然转换所导致的催化转换器升温ΔTn+1′。在这种情况下,F11′或F12′分别表示上述参照图1说明的、与内燃机的空气流量M最大值相应的常数F11、F12值,换句话说,ΔT′是由tn时刻存储的反应物最迅速转换而可能产生的温度阶跃,并因此是对于存储积分SI的各当前值所可能出现的最大温度阶跃。作为替代措施,也可以用F11、F12以及实际上在下一次迭代循环中有待调节的气体流量M来执行计算。
在步骤35中,温度
Tcat,n+1′=Tcat,n+ΔTn+1
被计算出来,如果由存储积分SI给出瞬态数量的所存储反应物以可能的最大速度转换,则这是催化转换器可能达到的最大值。在步骤36中,检查该温度Tcat,n′是否在临界温度Tc之上。如是,则在步骤37中,阻止从富油混合物到贫油混合物的可能转换或者相反的转换,从而防止所存储反应物的转换。
代替Tcat,n,在步骤35中,也采用Tcat,n+1 *
在步骤38中,混合物最终以在步骤28、29、31或37中所决定的配量供应。
参照图2所说明的用于tn时刻的方法,可以在随后的tn+1、tn+2等时刻的每种情况下相同地迭代重复。也可选择,如果在第n次迭代中,步骤28、29、31或37都没有执行,则在第n+1次迭代中,其中计算当前催化转换器温度的步骤21、22、23将被略过,因为,在第n次迭代的步骤25中获得的预测催化温度Tcat,n+1 *实际上等于在第n+1次迭代的步骤23中得出的催化转换器温度Tcat,n+1,如果该步骤23被执行的话。仅当步骤28、29、31或者37的修正措施致使第n次迭代中用于诊断的过量空气系数λ值和气体流量M明显不同于那些以后在发动机上实际调节形成的值时,在第n+1次迭代循环中,才必须在这些经改变的值的基础上重新计算Tcat,n+1
总而言之,可以说用于调节催化转换器温度的传统方法在经计算的催化转换器温度和临界温度Tc之间保持安全裕度,因此即使存在由于混合物状态从富油变成贫油或者相反所导致的催化转换器的短暂变热过程,也不会超过临界温度Tc,但是根据图2的方法作为预防措施,在考虑了由转换存储的反应物可能产生的短暂变热的情况下,检查催化转换器的运行条件,判断是否临界温度能够遵守,并且如果在计划的运行条件下首先证明不能遵守,则修正运行条件,使得不会超过临界温度Tc。因此可以放弃遵守一个固定的相对于临界温度Tc的安全裕度。提高混合物燃料含量来保护催化转换器,这会增加燃料消耗,仅在为了避免超过临界温度Tc而确实不得不这样做时才进行,因此根据本发明所控制的内燃机的消耗和废气值得以改善。
按照本发明的用于催化转换器的运行方法的第二种扩展设计借助图3说明。步骤41与图2中的步骤21至23相同。在步骤42中,计算上述存储积分SI。为此,如果需要的话,执行图1中的步骤1至7。步骤43至47相应于参照图2所述的步骤32至36。如果在步骤47中确定,在完全转化存储的反应物的条件下所能够达到的温度Tcat,n′在临界温度Tc之上,则和图2中的步骤27一样在步骤48中检查截至目前的燃烧是富油的还是贫油的。在截至目前是富油燃烧(λ<1)时,进一步减小λ,以便(在步骤48)冷却催化转换器,如果截至目前是贫油燃烧,则降低负载(步骤49)。
因此,在图3的方法中,所述传统的在一个计算出的催化转换器温度Tcat和临界温度之间的安全裕度并不象图2的方法中一样完全放弃,而是保持一可变的安全裕度ΔT′,其相应于催化转换器经受的一温度升高。如果在给定的时刻,存储在催化转换器内的反应物的数量根据催化转换器和上游内燃机的设计而以可能出现的最大速度转换,则催化转换器将经受这种温度升高。如果存储积分是0则安全裕度可以是0。

Claims (18)

1.一种用于估计内燃机的废气催化转换器温度(Tcat)的方法,其中在催化转换器的废气流量(M)和表征废气成分特征的参数(λ)的基础上计算(21)催化转换器的温度
Figure A2005800273840002C1
其特征在于,存储在催化转换器内的反应物数量(SI)被跟踪(22;2-7),在废气成分改变且该改变可使存储的反应物发生转换的情况下,在计算温度(Tcat)过程中考虑存储的反应物转换过程中释放的反应热。
2.一种在废气成分(λ)发生变化的情况下用于估计内燃机的催化转换器的可能温度阶跃(ΔT,ΔT′,ΔT*)的方法,其特征在于,存储在催化转换器内的反应物(SI)的数量被跟踪(2-7),并且催化转换器的变热(ΔT,ΔT′,ΔT*)被认为(13、14、16、17;33、34)是可能的温度阶跃(ΔT,ΔT′,ΔT*),这种变热来自于存储的反应物转化过程中释放的反应热。
3.如权利要求1或2所述的方法,其特征在于,在计算(33、34)变热量(ΔT′)时假定存储的反应物完全转化。
4.如权利要求1或2所述的方法,其特征在于,在计算(13、14、16、17)变热量(ΔT)时,假定在一预定时间段(Δt)内存储的反应物的转换量(SIn-SIn-1;SIn)与瞬态气体流量(M)成比例。
5.如权利要求4所述的方法,其特征在于,假定已经转换了的反应物的数量受到所述时间段(Δt)开始时存储的反应物的数量(SIn)的限制。
6.如权利要求3至5任一所述的方法,其特征在于,将一个与催化转换器的老化有关的表达式(F21、F22)引入所述变热量的计算过程(13、14、16、17、33、34)中。
7.如前述权利要求任一所述的方法,其特征在于,一种其存储量被跟踪(5、6、7)的反应物是氧气,并且,废气成分的改变是从贫油混合物到富油混合物的过渡过程。
8.如权利要求1至6任一所述的方法,其特征在于,一种其存储量被跟踪(2、3、4)的反应物是碳氢化合物和/或一氧化碳,并且,废气成分的改变是从富油混合物到贫油混合物的过渡过程。
9.如前述权利要求任一所述的方法,其特征在于,通过对一个与(λ-1)成比例的表达式进行时间积分来跟踪(2-7)所存储的数量(SI),其中λ是燃烧的过量空气系数,并且所述表达式与催化转换器的气体流量(M)成比例。
10.如权利要求9所述的方法,其特征在于,所述表达式还与存储因子(SF1、SF2)成比例,该存储因子依赖于催化转换器的运行历史。
11.如权利要求9或10所述的方法,其特征在于,可使存储的反应物发生转换的废气成分改变被时间积分(SI)的趋势反转所识别(9、10)。
12.一种控制内燃机的混合物供应的方法,其中,计算(23)连接在内燃机下游的催化转换器温度(Tcat),并且以这样的方式调节供应给内燃机的混合物,即,使得所计算出的催化转换器温度(Tcat)保持在一预定极限温度(Tc)以下,其特征在于,利用如权利要求1所述或如权利要求3至11任一项所述并且引用权利要求1的方法来计算所述温度(Tcat)。
13.如权利要求12所述的方法,其特征在于,在混合物根据驾驶者的目前意愿被调节的假定前提下,利用所述方法计算(24、25)将来催化转换器的温度,并且,当该计算产生(26)的温度高于极限温度(Tc)时,混合物被调节(28、29)而偏离驾驶者的意愿。
14.如权利要求13所述的方法,其特征在于,当目前供应的混合物是富油的,并且目前驾驶者的意愿相应于贫油混合物,因此计算产生(36)的温度高于极限温度(Tc)时,混合物被调节(37)从而成为偏离驾驶者意愿的富油。
15.如权利要求13或14所述的方法,其特征在于,当目前供应的混合物是贫油的(27),并且计算产生(26)的温度高于极限温度(Tc)时,混合物被调节成更小的流量,而不是相应(29)于驾驶者的目前意愿。
16.如权利要求12至15之一所述的方法,其特征在于,计算出一个(33、34)假定的催化转换器温度(T′cat,n),当存储在催化转换器内的反应物完全被转换时将达到该温度,并且,当确定(36)该假定的温度高于极限温度(Tc)时,混合物改变被阻止。
17.一种控制内燃机的混合物供应的方法,其中,计算(41)连接在内燃机下游的催化转换器温度,并且调节(48)供应给内燃机的混合物,使得经计算的催化转换器温度保持(44、45)距离极限温度(Tc)一安全裕度(ΔT′),其特征在于,该安全裕度(ΔT′)相应于利用如权利要求2所述的或如权利要求3至11任一所述的并且引用权利要求2的方法所计算出的可能的温度阶跃(ΔT′)。
18.一种用于内燃机的发动机控制装置,其特征在于,其被设置成实施如上述任一项权利要求所述的方法。
CNB2005800273845A 2004-06-22 2005-06-15 催化剂转换器的温度估计及其相应的应用 Active CN100532800C (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102004030199.9 2004-06-22
DE102004030199A DE102004030199A1 (de) 2004-06-22 2004-06-22 Abschätzung der Temperatur eines Katalysators und Anwendungen dafür

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN101002008A true CN101002008A (zh) 2007-07-18
CN100532800C CN100532800C (zh) 2009-08-26

Family

ID=34971315

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CNB2005800273845A Active CN100532800C (zh) 2004-06-22 2005-06-15 催化剂转换器的温度估计及其相应的应用

Country Status (7)

Country Link
US (1) US7841168B2 (zh)
EP (1) EP1761693B1 (zh)
JP (1) JP2008503684A (zh)
CN (1) CN100532800C (zh)
AT (1) ATE380928T1 (zh)
DE (2) DE102004030199A1 (zh)
WO (1) WO2005124117A1 (zh)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103946498A (zh) * 2011-11-11 2014-07-23 排放技术有限公司 用于操作配量装置的方法
CN110878717A (zh) * 2018-09-06 2020-03-13 丰田自动车株式会社 内燃机的排气净化装置

Families Citing this family (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4535287B2 (ja) * 2006-05-19 2010-09-01 三菱自動車工業株式会社 触媒温度推定装置
JP4214415B2 (ja) 2006-05-19 2009-01-28 三菱自動車工業株式会社 触媒温度推定装置
DE102007044863B4 (de) * 2007-09-20 2012-08-09 Continental Automotive Gmbh Verfahren und Vorrichtung zur Modellierung der Temperatur eines Katalysators
US8452518B2 (en) 2010-04-28 2013-05-28 GM Global Technology Operations LLC Post-combustion fuel injection control systems and methods
US8474245B2 (en) 2010-04-28 2013-07-02 GM Global Technology Operations LLC Exhaust and component temperature estimation systems and methods
US8549839B2 (en) 2010-04-28 2013-10-08 GM Global Technology Operations LLC Hydrocarbon energy storage and release control systems and methods
DE102011017220A1 (de) 2011-04-15 2012-10-18 Lucas Automotive Gmbh Bolzenführungseinrichtung für eine Schwimmsattel-Scheibenbremse und entsprechende Schwimmsattel-Scheibenbremse
JP6800014B2 (ja) * 2013-10-03 2020-12-16 ユミコア・アクチエンゲゼルシャフト・ウント・コムパニー・コマンディットゲゼルシャフトUmicore AG & Co.KG 排気後処理システム
JP2020056323A (ja) * 2018-09-28 2020-04-09 トヨタ自動車株式会社 触媒温度算出装置および内燃機関の制御装置
DE102019212824A1 (de) * 2019-08-27 2021-03-04 Robert Bosch Gmbh Verfahren zum Einstellen einer Temperatur einer Komponente eines Abgassystems

Family Cites Families (21)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4656829A (en) * 1986-01-27 1987-04-14 General Motors Corporation System for predicting catalytic converter temperature
US5419121A (en) * 1993-04-16 1995-05-30 Engelhard Corporation Method and apparatus for reduction of pollutants emitted from automotive engines by flame incineration
US5528899A (en) * 1993-12-13 1996-06-25 Nippondenso Co., Ltd. Air-fuel ratio control apparatus for internal combustion engines
US5414994A (en) * 1994-02-15 1995-05-16 Ford Motor Company Method and apparatus to limit a midbed temperature of a catalytic converter
US5678402A (en) * 1994-03-23 1997-10-21 Honda Giken Kogyo Kabushiki Kaisha Air-fuel ratio control system for internal combustion engines and exhaust system temperature-estimating device applicable thereto
DE4426020B4 (de) * 1994-07-22 2005-07-28 Robert Bosch Gmbh Verfahren und Vorrichtung zur Überwachung der Funktionsfähigkeit eines Katalysators im Abgaskanal einer Brennkraftmaschine
US5842339A (en) * 1997-02-26 1998-12-01 Motorola Inc. Method for monitoring the performance of a catalytic converter
JP3446812B2 (ja) * 1998-08-05 2003-09-16 三菱自動車工業株式会社 内燃機関
DE19836955A1 (de) * 1998-08-14 2000-03-09 Siemens Ag Verfahren zum Erkennen und Aufrechterhalten der Betriebsbereitschaft eines NO¶x¶-Speicherkatalysators
DE19907382A1 (de) * 1999-02-20 2000-08-24 Bayerische Motoren Werke Ag Verfahren zur Abschätzung der Katalysatortemperatur
JP3817994B2 (ja) * 1999-11-29 2006-09-06 三菱自動車工業株式会社 内燃機関の制御装置
DE19963932A1 (de) * 1999-12-31 2001-07-12 Bosch Gmbh Robert Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine insbesondere eines Kraftfahrzeugs
JP3572453B2 (ja) * 2000-02-24 2004-10-06 日産自動車株式会社 エンジンの排気浄化装置
WO2001063110A1 (en) * 2000-02-24 2001-08-30 Nissan Motor Co., Ltd. Engine exhaust purification device
US6408616B1 (en) * 2000-07-20 2002-06-25 Ford Global Technologies, Inc. Diesel OBD-II system for detection of degradation of catalyst activity
JP3963130B2 (ja) * 2002-06-27 2007-08-22 トヨタ自動車株式会社 触媒劣化判定装置
JP3972748B2 (ja) * 2002-07-03 2007-09-05 トヨタ自動車株式会社 内燃機関の排気浄化装置
ATE421375T1 (de) * 2002-07-31 2009-02-15 Umicore Ag & Co Kg Verfahren zur regenerierung eines stickoxid- speicherkatalysators
DE10240977A1 (de) * 2002-09-05 2004-03-18 Robert Bosch Gmbh Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine sowie Brennkraftmaschine selbst
DE10258278A1 (de) * 2002-12-13 2004-06-24 Robert Bosch Gmbh Katalysatortemperatur-Modellierung bei exothermem Betrieb
US20040254061A1 (en) * 2003-06-12 2004-12-16 Danan Dou Diesel exhaust emissions control device and methods of making thereof

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103946498A (zh) * 2011-11-11 2014-07-23 排放技术有限公司 用于操作配量装置的方法
US9726061B2 (en) 2011-11-11 2017-08-08 Emitec Gesellschaft Fuer Emissionstechnologie Mbh Method for operating a dosing device and motor vehicle having a dosing device
CN103946498B (zh) * 2011-11-11 2017-08-15 排放技术有限公司 用于操作配量装置的方法
CN110878717A (zh) * 2018-09-06 2020-03-13 丰田自动车株式会社 内燃机的排气净化装置
CN110878717B (zh) * 2018-09-06 2022-06-24 丰田自动车株式会社 内燃机的排气净化装置

Also Published As

Publication number Publication date
DE102004030199A1 (de) 2006-01-19
EP1761693A1 (de) 2007-03-14
US7841168B2 (en) 2010-11-30
WO2005124117A1 (de) 2005-12-29
CN100532800C (zh) 2009-08-26
EP1761693B1 (de) 2007-12-12
DE502005002239D1 (de) 2008-01-24
ATE380928T1 (de) 2007-12-15
JP2008503684A (ja) 2008-02-07
US20080302084A1 (en) 2008-12-11

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN100532800C (zh) 催化剂转换器的温度估计及其相应的应用
US7458203B2 (en) Hybrid vehicle and method for operating a hybrid vehicle
US6009852A (en) Engine idle rotation speed controller
US8346457B2 (en) Method for controlling an automatic shutdown and start-up process of a drive unit in a motor vehicle
US8205438B2 (en) Catalyst warming-up control device
US9243541B2 (en) Control of aftertreatment regeneration in a hybrid powered vehicle
US7370470B2 (en) Method for increasing the exhaust gas temperature of internal combustion engines
JP2005201276A (ja) NOxトラップから放出されるNOx量を最小化するシステム及び方法
JP4911020B2 (ja) 内燃機関の潤滑装置
US20080066457A1 (en) Catalyst heating control method of parallel type hybrid vehicle
RU2378140C2 (ru) Устройство и способ управления транспортным средством
RU2578254C1 (ru) Устройство управления для двигателя внутреннего сгорания
US7946108B2 (en) Method for regenerating a nitrogen oxide storage catalytic converter
JP3912354B2 (ja) 内燃機関の排気浄化装置及び排気浄化方法
CN102562227A (zh) 贫氮氧化物捕集装置中的再生过程的控制方法
JP2008121428A (ja) 内燃機関の触媒劣化検出装置
US6418713B1 (en) Method for generating additional engine loads during start-up
EP2803549B1 (en) Improved driveline temperature control
US9016049B2 (en) Method for controlling an internal combustion engine in connection with an exothermal regeneration of an exhaust gas aftertreatment component
JP2020083037A (ja) 車両電源制御装置及び車両電源システム
US9683469B2 (en) System for treating the exhaust gases of a motor vehicle engine and method for controlling same
JP4285193B2 (ja) 内燃機関の排気浄化装置
GB2561569B (en) Method to operate a NOx catalyser
KR20070021239A (ko) 촉매 변환기 및 이에 대응하는 애플리케이션의 온도 산출
CN117514422A (zh) 一种尾气处理装置及尾气处理控制方法

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant