CN105443215B - 用于内燃机的电子控制装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种被公开发表的用于运行内燃机的电子控制装置(450)，对电子控制装置(450)的设计使其能够完成如下任务：监测NOx收集器(280)上游的发动机废气中的第一空气燃料混合物当量比，并且当第一空气燃料混合物当量比小于1时，激活NOx收集器(280)的检测程序；检测程序使得电子控制装置(450)可以监测NOx收集器(280)下游的发动机废气的第二空气燃料混合物当量比，并由第一和第二空气燃料混合物当量比算出代表NOx收集器(280)转化效率的指数，当效率指数低于预定的阈值时，可识别NOx收集器(280)的失效。

Description

用于内燃机的电子控制装置
技术领域
本发明涉及用于针对诸如柴油机等内燃机运转的一般电子控制装置(ECM)。本发明尤其涉及控制策略，该控制策略使电子控制单元能够甄别NOx收集器(Lean NOx Trap，缩写LNT)的失效，这种NOx收集器属于内燃机的尾气处理系统。
技术背景
众所周知，内燃机通常包括限定至少一个气缸的发动机缸体。每个气缸有一个活塞，它通过连杆与曲轴相连，并且与气缸盖共同限定燃烧室。燃料空气混合体循环地进入燃烧室并被点燃，由此极速产生膨胀的气体，推动活塞杆直线运动，连杆将该直线运动转化为曲轴的旋转运动。
通过燃料燃烧产生的尾气通过排气系统排放到周围环境中，传统排气系统包含：与发动机相连的出口弯管、伸出出口弯管的排气管、多个与安装在排气管的用于收集或改变尾气中有害成分的后处理装置。这种后处理装置涉及的是，内燃机(尤其柴油机)因此能够包括NOx收集器(LNT)。
LNT为催化剂装置，催化剂包括铑、铂、钯、以及例如主要由钡组成的有吸附作用的物质。这些物质具有还原性，因此适用于还原并收集尾气中的氮氧化物(NOx)。
当LNT中收集的NOx超过预定的极阈值时，则应将LNT经恢复还原程序改造，这一程序也叫做DeNOx再生，在该过程中LNT中收集的氮氧化物被释放并减少。
DeNOx再生传统上通过富燃模式来实现。在燃烧室存在并被点燃的油气混合物的空燃比小于化学计量值(也就是空燃当量比λ<1)时，形成富燃模式。在DeNOx再生过程中通常通过一次或多次向燃烧室再次喷入附加的燃料来产生富集燃料空气混合物。再喷射过程主要是在活塞经过上死点(OTP)后向燃烧室喷入少量的燃料。通过这种方法再喷射的燃料可以在燃烧室中燃烧，而不会增加在曲轴上的转矩，同时提高了尾气中的温度以及碳氢化合物(KW)和碳氧化合物(CO)。当尾气流过LNT时，其可提供拆开钡化学键所需的能量，由此可以释放被捕获的NOx(尤其是NO和NO2)。同时尾气可以提供富含KW/CO的合适的环境，根据以下的化学方程式将被释放的NOx转化为氮气(N2)，二氧化碳(CO2)和水(H2O)：
这一过程中很多严格的环境保护法规要求定期地检查发动机运行时涉及NOx转化的LNT工作效率，当故障出现时能够采取相应的措施避免NOx排放量超标。当发动机的NOx排放量持续保持在规定阈值以内时，法规便允许检查LNT的工作效率，方法是，确定LNT失效的时间点，在该时间点LNT已不能够转化最小的NOx值(也就是说此刻发现LTN完全失效)。
确定LNT完全失效的方法之一为运用两个NOx传感器，它们分别安装在LNT上游和下游的废气流，用以计算流入LNT和流出LNT的NOx量的差值。这一解决方案不仅可以检测到LNT的完全失效，还可以在每个时间点提供对LNT功效的可靠的评估。但NOx传感器价格较高，因此会抬高尾气处理系统的价格，尤其是对于小型车辆以及城市车辆或其他价格较低的车辆的内燃机来说。
发明内容
综上所述，本发明所要解决的技术问题是，能够在不用NOx传感器的条件下找到一种检测LNT失效的可靠的方法。
另一个要解决的技术问题是，为传统尾气处理系统找到一种可以不提高或者至少只需稍稍提高生产成本的解决方案。
发明的实施方式主要基于以下观察：在富燃模式时在LNT中出现的的化学反应(1)和(2)可以改变流入的废气中的氧含量。由于LNT上游(或入口处)和下游(或出口处)气体中的氧含量浓度已知，由此可确定转化反应(1)和(2)有没有发生，即(LNT工作)还是(LNT失效)。
发明的实施方式由此提供了一种用于内燃机运转的电子控制装置，其中电子控制装置的设计如下：
－监测NOx收集器上游的发动机废气中的第一空气燃料混合物当量比，并且
－当第一空气燃料混合物当量比小于1时，激活NOx收集器的检测程序，
其中，检测程序使得电子控制装置可以
－监测NOx收集器下游的发动机废气的第二空气燃料混合物当量比，
－由第一和第二空气燃料混合物当量比算出代表NOx收集器转化效率的指数，
－当效率指数低于预定的阈值时，可识别NOx收集器的失效。
这一解决方案提供了一种可靠的确定LNT失效的策略。通过两个分别安装在废气管道上游和下游的进气量探测器或λ传感器的运用、即测量，可实现对于空气燃料混合物当量比的监测。这两个进气量探测器比NOx传感器便宜得多，并且为实现其他控制功能通常已经被安装在废气管道中，因此尾气处理系统需要的传感器将减少。发明建议的解决方案对于废气处理系统的生产成本的影响微乎其微。然而通过运用上述的进气量探测器对于空气燃料当量比进行测量，可实现与使用NOx传感器时相同的检测策略。
根据发明的一方面，电子控制装置的设计如下：
－通过使用第一空气燃料混合物当量比计算在一定时间段进入NOx收集器的碳氢化合物和碳氧化合物的总量，
－由第一和第二空气燃料混合物当量比计算在相同时间段被NOx收集器转化的碳氢化合物和碳氧化合物的总量，
－计算在NOx收集器中转化的碳氢化合物和碳氧化合物的总量和NOx收集器中流入的碳氢化合物和碳氧化合物的总量的比例，即效率指数。
通过发明的这一方面可以获得可靠的LNT转化效率的指数。实际上空气燃料混合物当量比与废气中的CO与KW含量有关。因为在LNT上游和下游的废气的空气燃料混合物比例是已知的，由此可间接计算出进入LNT的KW和CO的总量和LNT中消耗的(催化转化)KW和CO总量。除此之外基于上述的反应(1)和(2)，在LNT中消耗的KW和CO的总量与转化为N2和CO2的NOx和O2总量成比例。由此LNT中消耗的KW和CO的总量与进入LNT的KW和CO的总量的比例为LNT的NOx和O2转化效率的可靠指数。
根据发明的另一个方面，电子控制装置的设计方案为，计算进入NOx收集器的碳氢化合物和碳氧化合物总量，方法是，以下方程关于时间积分：
其中为喷入发动机的燃料的总质量流量率，AFRup为第一空气燃料混合物当量比。
通过这一方法可计算进入LNT的碳氢化合物和碳氧化合物的总量。
根据发明的另外的方面，电子控制装置的设计方案为，通过计算在NOx收集器中转化的碳氢化合物和碳氧化合物总量，方法是，以下方程关于时间积分：
其中为喷入发动机的燃料的总质量流量率，AFRup为第一空气燃料混合物当量比，AFPdwn为第二空气燃料混合物当量比。
通过这一方法可计算在LNT中转化的碳氢化合物和碳氧化合物的总量。
根据发明的另一个方面，电子控制装置的设计方案为，当第二空气燃料混合物当量比小于预定阈值时才开始计算碳氢化合物和碳氧化合物的总量。
这一解决方案中，当LNT系统已经达到稳定状态时(或快达到)，才开始积分(Integration)，使得算出的KW/CO值十分可靠。
根据发明的进一步的方面，电子控制装置可作如下设计，当出现突破性事件(Durchbruchereignis)时，停止计算碳氧化物和碳氢化物的总量，其中，突破性事件在满足以下所述条件时出现：
－第一空气燃料混合物当量比值在预先规定的取值区间，并且
－第二空气燃料混合物当量比小于第二阈值。
这一解决方案中，当LNT系统还在稳定状态(或者几乎稳定)时，停止积分，使得算出的KW/CO值更加可靠。
根据发明的另外的实施方式，电子控制装置应作如下设计，当算出的进入NOx收集器的碳氢化物和碳氧化物总量小于预定的阈值时，在对碳氢化合物和碳氧化合物总量的计算结束后，中断检测程序(也就是说停止程序和/或忽略其结果)。
该方面可以改善检测程序并提高其可靠度，因为只有在LNT实际上吸收足量的KW和CO以便可以激发反应(1)和(2)时，检测程序的检测结果才被会被考虑。
根据发明的另一个方面，电子控制装置可作如下设计，当满足下列阻碍条件中的至少一项时，避免开始计算碳氢化合物和碳氧化合物总量并中断检测程序：
－第一空气燃料混合物当量比大于1，
－第一空气燃料混合物当量比小于预定的阈值。
这一解决方案的效果为，在计算KW和CO总量之前，如果发动机运转朝向稀燃模式或者向这样的富燃模式(不可靠的或者极端的条件)移动，则此时停止检测程序。
根据发明的另一个方面，电子控制装置的设计如下，当满足以下中断条件中的至少一个时，在碳氢化合物和碳氧化合物的总量计算结束前中断计算，并且中断检测程序：
－第一空气燃料混合物当量比大于1，
－第一空气燃料混合物当量比小于预定的阈值，
－第二空气燃料混合物当量比小于第一空气燃料混合物当量比(无需在任何时候都满足上述的中断条件)。
这一解决方案的效果为，当LNT系统在不能够保证KW和CO总量的计算结果的可靠性的条件下工作时，中断检测程序。
根据发明的另外的一个方面，电子控制装置设计为，当DeNOx再生过程还没有被激活的需要时，阻止检测程序的激活。
该解决方案保证检测程序和DeNOx再生过程可同时发生，在DeNOx再生过程中燃烧模式为富燃模式，该模式是特别为这一过程设置的。当然也可以给出其他条件，在这些条件下阻止检测程序的激活。
除此之外可给出一系列条件，在发动机运行时对这些条件进行监测，并决定关闭或开始检测策略。
例如电子控制装置可如下设计，当满足以下条件中的至少一个时，阻止激活或中断(当其已经开始时)检测程序：
－发动机的工作点(也就是发动机转数/负载)在规定范围之外，
－NOx收集器的空间速度小于预定的阈值，
－对参与检测程序的传感器的功能检测失败。
本发明的另一个实施方式提供了包含以下几个步骤的发动机运行方法：
－监测NOx收集器上游的发动机废气的第一空气燃料混合物当量比，并且
－当第一空气燃料混合物当量比小于一时，为NOx收集器激活检测程序，
其中，检测程序包括下列几个步骤：
－监测NOx收集器下游的发动机废气的第二空气燃料混合物比例，
－由第一和第二空气燃料混合物当量比算出代表NOx收集器转化效率的指数，
－当效率指数小于给定阈值时，确定NOx收集器失效。
发明的这一实施方式与上文所述的电子控制装置基本上有相同的作用，其可以提供一套可靠的确定LNT完全失效的方法。
根据发明的一个方面，所述方法包括下列几个步骤：
－应用第一空气燃料混合物当量比计算在一个时间段内进入NOx收集器碳氢化合物和碳氧化合物的总量，
－应用第一和第二空气燃料混合物当量比计算在相同时间段内被NOx收集器转化的碳氢化合物和碳氧化合物总量，
－计算NOx收集器中转化的碳氢化合物和碳氧化合物的总量和NOx收集器中流入的碳氢化合物和碳氧化合物的总量的比例，即效率指数。
本发明的这一方面为LNT的转化效率提供了一个可靠的指数。
根据本发明的另一个方面，在计算进入NOx收集器的碳氢化合物和碳氧化合物总量时，使以下方程通过时间积分：
其中为喷入发动机的燃料的总质量流量率，AFRup为第一空气燃料混合物当量比。
通过这一方法可计算进入LNT的碳氢化合物和碳氧化合物的总量。
根据发明的另外的方面，在计算被NOx收集器转化的碳氢化合物和碳氧化合物总量时，将以下方程关于时间积分：
其中为喷入发动机的燃料的总质量流量率，AFRup为第一空气燃料混合物当量比，AFPdwn为第二空气燃料混合物当量比。
通过这一解决方案可计算在LNT中被转化的碳氢化合物和碳氧化合物的总量。
根据发明的另一个方面，当第二空气燃料混合物当量比小于预定的阈值时，可开始计算碳氢化合物和碳氧化合物的总量。
在这一解决方案中，当LNT系统已经达到稳定状态时(或快达到)，才开始积分，使得算出的KW/CO值更加可靠。
根据发明的进一步的方面，当出现突破性事件时，可以停止计算碳氧化物和碳氢化物的总量，突破性事件在满足以下所述条件时出现：
－第一空气燃料混合物当量比值在预先规定的取值区间，并且
－第二空气燃料混合物当量比小于第二阈值。
这一解决方案中，当LNT系统还在稳定状态时(或几乎稳定时)，便可以停止积分，使得算出的KW/CO值更加可靠。
根据发明的另外的实施方式，方法应包含以下步骤，当算出的进入NOx收集器的碳氢化物和碳氧化物总量小于预定的阈值时，在对碳氢化合物和碳氧化合物总量的计算结束后中断检测程序(也就是说停止程序和/或忽略其结果)。
该方面可以改善检测程序并提高其可靠度，因为只有在LNT实际上吸收足量的KW和CO并可以激发反应(1)和(2)时，其检测结果才被采纳。
根据发明的另一个方面，程序应包含以下步骤，当至少满足下列阻碍条件中的一项时，停止碳氢化合物和碳氧化合物总量的计算并中断检测程序：
－第一空气燃料混合物当量比大于1，
－第一空气燃料混合物当量比小于预定的阈值。
这一解决方案的效果为，在计算KW和CO总量之前，如果发动机运转朝向稀燃烧模式或者向这样的富燃模式(不可靠的或者是极端的状况)移动，则此时停止检测程序。
根据发明的另一个方面，程序应包含以下步骤，当满足以下中断条件中的至少一个时，在碳氢化合物和碳氧化合物的总量计算结束前中断计算，并且中断检测程序：
－第一空气燃料混合物当量比大于1，
－第一空气燃料混合物当量比小于预定的阈值
－第二空气燃料混合物当量比小于第一空气燃料混合物当量比(无需在任何时候都满足上述的中断条件)。
这一解决方案的效果为，当LNT系统在不能够保证KW和CO总量的计算结果的可靠性的条件下工作时，中断检测程序。
根据发明的另外的方面，方法应包含以下步骤，当DeNOx再生过程还没有被激活的需要时，阻止检测程序的激活。
该解决方案保证检测程序和DeNOx再生过程可同时发生，在DeNOx再生程序中燃烧模式为富燃模式，该模式是特别为这一过程设置的。当然也可以给出其他条件，在这些条件下阻止检测程序的激活。
除此之外可给出一系列条件，在发动机运行时对这些条件进行监测，并决定关闭或开始检测策略。
例如方法可包含下列步骤，当满足以下条件中的至少一个时，阻止激活或中断(当其已经开始时)检测程序：
－发动机的工作点(也就是发动机转数/负载)在规定范围之外，
－NOx收集器的空间速度小于预定的阈值，
－对参与检测程序的传感器的功能检测失败。
所述方法根据本发明的全部实施方式能够借助计算机程序得以实现，该计算机程序包含为实现上文所述方法的所有步骤的程序代码，并包含在计算机程序产品的形式内。该过程也可由电子信号实现，其中，这样地调制该电子信号，使其承载字节符号的序列，该序列为实现方法步骤的计算机程序。
发明的另一个实施方式提供了用于发动机运行的装置，其中，该装置包括：
－监测NOx收集器上游的发动机废气的第一空气燃料混合物当量比的器件，以及
－当第一空气燃料混合物当量比小于一时，激活NOx收集器检测程序的器件，
其中用于激活检测程序的器件包括：
－监测NOx收集器下游的发动机废气的第二空气燃料混合物比例的器件，
－由第一和第二空气燃料混合物当量比算出代表NOx收集器转化效率的指数的器件，
－当效率指数小于给定阈值时，确定NOx收集器失效的器件。
发明的这一实施方式与上文所述的电子控制装置基本上有相同的作用，其中，它可以提供一套可靠的确定LNT完全失效的方法。
根据本发明的一个方面，所述装置尤其包括：
－用于使用第一空气燃料混合物当量比的器件，用来计算在一个时间段内进入NOx收集器碳氢化合物和碳氧化合物的总量，
－用于应用第一和第二空气燃料混合物当量比的器件，用来计算在相同时间段内被NOx收集器转化的碳氢化合物和碳氧化合物总量，
－用于计算NOx收集器中转化的碳氢化合物和碳氧化合物的总量和NOx收集器中流入的碳氢化合物和碳氧化合物的总量的比例、即效率指数的器件。
本发明的这一方面为LNT的转化效率提供了一个可靠的指数。
根据发明的另一个方面，用于计算进入NOx收集器的碳氢化合物和碳氧化合物总量的器件应包括这样的器件，用来将下述方程关于时间积分：
其中为喷入发动机的燃料的总质量流量率，AFRup为第一空气燃料混合物当量比。
通过这一解决方案可计算进入LNT的碳氢化合物和碳氧化合物的总量。
根据本发明的另外的方面，用于计算被NOx收集器转化的碳氢化合物和碳氧化合物总量的器件应包括这样的器件，用来将下述方程关于时间积分：
其中为喷入发动机的燃料的总质量流量率，AFRup为第一空气燃料混合物当量比，AFPdwn为第二空气燃料混合物当量比。
通过这一解决方案可计算在LNT中被转化的碳氢化合物和碳氧化合物的总量。
根据发明的另一个方面，装置应包含这样的器件，使得当第二空气燃料混合物当量比小于预定的阈值时，可开始计算碳氢化合物和碳氧化合物的总量。
在这一解决方案中，当LNT系统达到稳定状态时(或快达到)，才开始积分，使得算出的KW/CO值更加可靠。
根据发明的进一步的方面，装置应包含这样的器件，使得当出现突破性事件时，可停止计算碳氧化物和碳氢化物的总量，突破性事件在满足以下所述条件时出现：
－第一空气燃料混合物当量比值在预定的取值区间，并且
－第二空气燃料混合物当量比小于第二阈值。
这一解决方案中，当LNT系统还在稳定状态时(或几乎稳定时)，便可以停止积分，使得算出的KW/CO值更加可靠。
根据发明的另外的实施方式，装置应包括这样的器件，使得当算出的进入NOx收集器的碳氢化物和碳氧化物总量小于预定的阈值时，可在对碳氢化合物和碳氧化合物总量的计算结束后中断检测程序(也就是说停止程序和/或忽略其结果)。
该方面可以改善检测程序并提高其可靠度，因为只有在LNT实际上吸收足量的KW和CO并可以激发反应(1)和(2)时，检测程序的检测结果才被考虑。
根据发明的另一个方面，装置应包括这样的器件，使得当满足下列阻碍条件中的至少一项时，可停止碳氢化合物和碳氧化合物总量的计算并中断检测程序：
－第一空气燃料混合物当量比大于1，
－第一空气燃料混合物当量比小于预定的阈值
这一解决方案的效果为，在计算KW和CO总量之前，如果发动机运转朝向稀燃烧模式或者向这样的富燃模式(不可靠的或者是极端的状况)移动，此时停止检测程序。
根据发明的另一个方面，装置应包含以下方法，使得当满足以下中断条件中的至少一个时，可在碳氢化合物和碳氧化合物的总量计算结束前中断计算，并且中断检测程序：
－第一空气燃料混合物当量比大于1，
－第一空气燃料混合物当量比小于预定的阈值
－第二空气燃料混合物当量比小于第一空气燃料混合物当量比(无需每次都满足上述的中断条件)
这一解决方案的效果为，当LNT系统在不能够保证KW和CO总量的计算结果的可靠性的条件下工作时，中断检测程序。
根据发明的另外的方面，装置应包含这样的器件，使得当DeNOx再生过程没未有被激活的需要时，可阻止检测程序的激活。
该解决方案保证检测程序和DeNOx再生过程可同时发生，在DeNOx再生过程中燃烧模式为富燃模式，该模式是特别为这一过程设置的。当然也可以给出其他条件，在这些条件下阻止检测程序的激活。
除此之外可给出一系列条件，在发动机运行时对这些条件进行监测，并决定关闭或开始检测策略。
例如装置可包含以下方法，使得当下列条件有至少一个被满足时，阻止激活或中断(当其已经开始时)检测程序：
－发动机的工作点(也就是发动机转数/负载)在规定范围之外，
－NOx收集器的空间速度小于预定的阈值，
－对参与检测程序的传感器的功能检测失败。
附图说明
接下来将借助附图进一步阐述本发明。
图1显示了根据发明实施方式的车辆系统简图。
图2为属于图1中的车辆系统的内燃机的截面图A－A。
图3为车辆发动机运行策略的流程图。
图4至8显示了图3中包含的子流程图。
图9为在DeNOx再生过程中LNT上游和下游的废气中的空气燃料混合物比例随时间改变的图表。
具体实施方式
部分实施例可能包括车辆系统100，如图1和2中所示，其具有内燃机(ICE)110，内燃机110具有限定至少一个气缸125的发动机缸体120，气缸具有被联接以转动曲轴145的活塞140，活塞140具有离合装置。气缸盖130与活塞140一起工作，以便限定燃烧室150。燃料和空气混合物(未示出)被导入燃烧室150并且被点燃，导致废气的热膨胀，促使活塞140的往复运动。燃料通过至少一个燃料喷射器160被提供，空气通过至少一个进气口210。燃料在高压下从与高压燃料泵180流体联通的燃料管170被提供给燃料喷射器160，高压燃料泵提高来自燃料源190的燃料压力。每个气缸125具有至少两个由随曲轴145旋转的凸轮轴135驱动的阀215。阀215有选择地允许空气从进气口210进入燃烧室150，以及交替地允许废气通过排气口220离开。在部分例子中，凸轮调节系统155可以被用来有选择地改变凸轮轴135和曲轴145之间的正时(timing)。
空气可由进气口210通过进气歧管200提供。管路205向进气歧管200提供环境中的空气。在另一些结构形式中可选择使用节气阀330，以调节进气歧管200的气流。在进一步的结构形式中安装有配备压缩机240的涡轮增压器230压缩机，该压缩机与涡轮共同转动。压缩机240可提高管路205和进气歧管200中的空气的压力和温度。在管路205中的冷却机260可以降低空气的温度。在排气歧管225中排出的废气流过时涡轮250被转动，在废气通过涡轮250膨胀前，要通过一系列导向叶片引导。废气最终离开涡轮250并流入尾气处理系统270。在该示例中为可带有VGT促动器290的可变几何形状的涡轮(VGT)，该涡轮可令导向叶轮和叶片移动，由此可改变经过涡轮250的废气流。在其他结构形式中涡轮增压器230拥有固定的几何结构和/或废气阀门。
尾气处理系统270可包括排气管275，其装有一个或多个废气处理装置。废气处理系统能够是任意装置，借助这些装置能够改变废气的成分。在该例中废气处理装置装在发动机位置附近包括NOx收集器(LNT)280和柴油微粒过滤器(DPF)285。其他结构形式中可包括废气再循环系统(EGR)300，其与排气歧管225和进气歧管200连接。EGR300能够装有EGR冷却机310，用以降低EGR 300中废气的温度。EGR阀门320用来调节EGR系统300中的废气流。
车辆系统100还能够具有电子控制装置(ECM)450，其被设置为用来接收与ICE 100连接的不同装置的信号，或向它们发送信号。ECM 450可以接收来自于与ICE 100连接的不同的传感器的输入信号，例如流量和温度传感器340、用于歧管的压力和温度传感器350、用于在燃烧室内的压力的传感器360、用于冷却液和油温和/或相应的液面高度传感器380、用于燃料的压力传感器400、凸轮轴位置传感器410、曲轴位置传感器420、安装在排气管275的LNT 280上游位置的第一λ传感器430(也就是在LNT 280和涡轮增压器230之间)、安装在排气管275的LNT 280下游位置的第二λ传感器430(也就是在LNT280和DPF 285之间，例如在包含两者的壳体中)、在排气管275中LNT 280上游的第一温度传感器432、在排气管275中LNT280下游的第二温度传感器433、在LNT 280出口处的废气压力差传感器、EGR温度传感器440以及油门的位置传感器445。除此之外ECU 450可向不同的控制装置发送输出信号，来控制ICE 110的运行，例如燃料喷射器160、节流阀330、EGR阀门320、VGT促进器290和凸轮轴调节系统155。值得注意的是，虚线用于勾出不同的传感器、装置以及ECM 450之间的不同的连接，其余出于清晰表述的目的被删去了。
控制装置450能够具有和储存系统以及总线系统数据连接的的数字中央处理单元(CPU)。CPU可对作为储存在储存系统460中的程序的命令进行处理，检测来自数据总线的信号，并向数据总线发送输出信号。储存系统460能够具有不同的储存介质，如光学的、磁的、固态的以及非固态的介质。为此对数据总线的设计为，其可从/向不同的传感器和控制单元接收/发送模拟的或数字的信号，并可对信号进行调制。该程序的设计应为，其有能力实现此处描述的过程，并由此令CPU可实现该过程的步骤，并控制ICE 100。
存储在储存介质460中的程序从外部经线缆或无线地传输。在车辆系统100外部，它通常被看到是一种计算机程序产品，它也被称为计算机可读介质或机器可读介质，它应当被理解为是一种驻留在载体内的计算机程序编码。所述载体本质上根据计算机程序产品是暂时的或非暂时的被认为是暂时的或非暂时的。
暂时计算机程序产品的例子是信号，例如电磁信号比如光信号，它是一种计算机程序编码的暂时载体。承载所述计算机程序编码能通过调制该信号被实现，通过常规调制技术比如数字数据的QPSK，从而使表示所述计算机程序编码的二进制数据被加在暂时电磁信号上。该信号例如在通过WiFi连接以无线方式给笔记本电脑传输计算机程序编码时被使用。
在非暂时计算机程序产品的情况下，计算机程序编码被装入有形存储介质。该存储介质是之前所提到的非暂时载体，比如计算机程序编码被永久地或非永久地以可获取方式被存储在存储介质之内或者之上。存储介质可以是计算机技术中已知的常规类型比如闪存，Asic，CD等等。
取代ECU 450，车辆系统100可以具有不同类型的处理器以提供电子逻辑，例如嵌入式控制器(英文是embedded controller)、车载计算机，或其他可能在交通工具上被采用的处理模块。
当内燃机100运转时，ECM 450可以参与检测系统，该检测系统被用于确定发动机系统部件和子系统的运转情况。特别地，ECM 450可以设计为能够阶段性地进行检测程序，以确定LNT 280实际上是否能正常地转化收集到的NOx(也就是说识别LNT的失效)，例如可借助例图3中流程图所示的策略。
根据这一策略，ECM 450可被设计为，在ICE 110运行时能够重复地检测初级激活条件(模块500)。如同图4所示，初级激活条件能够包括下列条件：
－触发DeNOx再生要求，
－DPF 285的上游的废气温度TDPF在预定的可接受范围内，
－检测程序被激活，
－在当前运行循环中还未进行在LNT中的NOx监测程序。
详细地，ECM 450的DPF 285上游的废气温度TDPF可通过第二温度传感器433监测，该传感器位于LNT 280和DPF 285之间。确定的废气温度TDPF被ECM 450与上阈值TDPF，h和下阈值TDPF，l进行比较。当确定的温度TDPF小于上限温度TDPF，h(模块600)并大于下限温度TDPF，l(模块605)时，则该温度为可接受的。DPF上游的废气温度温度上阈值TDPF，h和下阈值TDPF，l为参考值，其在实验台的实验中确定，并随后储存于储存系统460中。
对于DeNOx再生的要求通常通过ECM 450借助其他策略触发，其特殊目的为，将LNT280中收集的NOx阶段性地释放。在触发对DeNOx再生的要求后，ECM 450接收指令，将发动机110向富燃模式运行，以使收集的NOx被转化并释放，该过程如前文所述。
检测系统是否被激活与是否对LNT中的NOx实施监测程序的问题，都通过相应的其他控制策略报告给ECM。
在对初级激活条件的检查过程中，ECM 450可在ICE 110正常运转时重复地并列地检查次级激活条件(模块505)。如图5中显示，次级激活条件可包括下列条件：
－发动机的运行点位于预定的范围内，
－NOx下降的空间速度SV大于预定的阈值SVt，
－所有参与LNT检测的设备按照规定运行。
发动机运行点通过两个参数确定，即发动机转速ES和发动机转矩ET。发动机转速ES可由ECM 450通过曲轴位置传感器420进行监测，而发动机转矩ET可基于油门踏板位置传感器445传来的信号来被确定。为确定发动机的运行点是否在预定的范围内，ECM 450可按照如下方法设计：将发动机转速ES作为两个相关表格700和705的输入项，并输出相应的发动机转矩阈值ETl或上阈值ETh。所测的发动机转矩ET仅在小于上阈值ETh(模块715)并且大于下阈值ETl(模块720)时可被接受。在相关表格700和705中储存的阈值为参考值，其在实验台的实验中确定，并且在储存系统460中储存。
涉及第二个条件的LNT 280的空间速度SV可通过以下方程得到计算：
其中，为流过LNT 280的废气的流量率，V为LNT催化剂的体积。流量率f可基于ECM 450的空气吸入管道205由传感器340测的空气质量流决定。算出的空间速度SV只有在大于阈值SVt时可被接受(模块725)。空间速度阈值SVt为参考值，其在实验台的实验中确定，并且在储存系统460中储存。
若满足以上所述条件，在LNT的检测中参与的设备包括燃料喷射器160、第一λ传感器430、第二λ传感器431、流量传感器340以及第二温度传感器433。为确定这些装置是否正常运行，ECM 450对每个装置都进行功能测试。仅当这些功能测试显示相应的部件运作正常时，才满足激活条件。
根据图3ECM 450的设计为，在对初级和次级激活条件进行重复测试时，通过第一λ传感器430分析LNT上游的废气。基于其工作方法、第一λ传感器直接提供上游的空气燃料混合物当量比(λ)AFRup，按这种方法，可连续监测ECM 450(模块506)。
一旦所有的初级和次级激活条件都被满足，ECM 450即刻触发检测LNT 280的程序(模块515)，当上游的空气燃料混合物当量比AFRup小于一时(模块510)，就意味着ICE 110在富燃的模式下工作。
在ECM 450触发LNT检测程序后，通过第二λ传感器431对LNT 280下游的废气进行分析。基于其工作方法，第二λ传感器431直接提供下游的空气燃料混合物当量比(λ)AFRdwn，按这种方法，可连续监测该数值(模块516)。将下游的空气燃料混合物当量比(λ)AFRdwn与预定的阈值比较AFR_TH1dwn(模块520)，阈值小于内燃机110稀燃时的空气燃料混合物当量比。阈值AFR_TH1dwn可以略大于或小于一。无论如何AFR_TH1dwn都可以作为下游的空气燃料混合物当量比(λ)的参考值，其由实验台上进行的实验确定，并储存在储存系统460中。
在监测下游的空气燃料混合物当量比(λ)AFRdwn时，ECM 450的LNT检测程序可继续检测次级激活条件(模块525)以及上游的空气燃料混合物当量比(λ)AFRup。
上游的空气燃料混合物当量比(λ)AFRup可被ECM 450用来检查一系列阻碍条件(模块526)。如同图6中所示，阻碍条件涉及以下部分：
－上游的空气燃料混合物当量比(λ)AFRup大于一(模块800)，
－上游的空气燃料混合物当量比(λ)AFRup小于预定的阈值(模块805)。
由图3可得，只有在入口处的空气燃料混合物当量比(λ)AFRdwn大于预定阈值AFR_TH1dwn时，ECM 450可以中断检测过程(模块530)，也就是说当阻碍条件中的一个被满足或者当次级激活条件不再满足时，无需输出结果这一过程就可以停止。
一旦所有的次级激活条件被满足，并且阻碍条件未出现时，如果下游的空气燃料混合物当量比AFRdowm小于第一阈值AFR_TH1dwn时(如图9中的A点所示)，ECM 450与上述过程相反地触发计算阶段(模块535)。
在计算阶段ECM 450继续对上游的空气燃料混合物当量比AFRup和下游的空气燃料混合物当量比AFRdwn进行监测时，其中使用上游的值AFRup，用来计算一定时间段内进入LNT280的KW和CO总量Mo，并且其中，利用上游的值AFRup和下游的值AFRdwn计算相同时间段内被LNT 280转化的KW和CO总量MQ。
特别地，进入LNT 280的KW和CO总量MO可之后计算，其中函数f1应基于以下方程进行时间积分(模块536)：
而在LNT 280中被转化的KW和CO总量MQ被同时计算，方法是，函数f2可基于以下方程关于时间积分：
其中为发动机110中的喷入燃料的总流量率。喷入的燃料的流量率可基于喷入燃料情况借助已知的策略由ECM 450给出。
当突破性事件(模块540)发生时，计算阶段可在非固定时间继续进行或被中断。如图7中所示，为发现突发事件对ECM的设计应使其可在计算阶段可重复地检查以下条件是否被满足：
－上游的空气燃料混合物当量比AFRup在取值范围内，并且
－下游的空气燃料混合物当量比AFRdwn小于第二阈值AFR_TH2dwn(模块920)，且该第二阈值小于上文所述的第一阈值AFR_TH1dwn。
为检测第一个条件ECM 450重复地将测得的上游的燃料空气混合物当量比AFRup与上阈值AFRup,h和下阈值AFRup.l比较。当测得的上游值AFRup小于上阈值AFRup,h(模块900)并大于下阈值AFRup.l(模块905)时，则条件满足，反之则不满足。用于上游的空气燃料混合物当量比的上阈值AFRup,h和下阈值AFRup,l可由ECM 450基于上游的空气燃料混合物当量比的目标值AFRup,tar算出，该目标值通过DeNOx再生策略确定。特别地，上阈值AFRup,h和下阈值AFRup,l可被计算，方法是，之前给定的微分值AFRup,delta与目标值AFRup,tar相加或相减而算出(模块915)。微分值AFRup,delta能够是参考值，其由实验台上进行的实验确定，并储存在储存系统460中。
涉及到第二条件时，下游的空气燃料混合物当量比的第二阈值AFR_TH1dwn可由之前给定的正增量AFRdwn,delta与下游的空气燃料混合物当量比AFRup叠加算出(模块925)。这一增量AFRdwn,delta能够为参考值，其由实验台上进行的实验确定，并随后储存在储存系统460中。如上文所述，仅当下游的空气燃料混合物当量比AFRdwn小于第二阈值AFR_TH1dwn时，第二个条件才可被满足(模块925)。
当上文所述的两个条件同时被满足时，则ECM 450确认突发事件并结束计算阶段(如图9中所示的B点)。
图3中可见，在计算阶段中ECM 450继续对次级激活条件进行监测，(模块545)，并检测可能出现的中断条件(模块550)。如图8所示，中断条件涉及以下部分：
－上游的空气燃料混合物当量比AFRup大于一(模块1000)，
－上游的空气燃料混合物当量比AFRup小于预定阈值AFR_THup(模块1005)，
－下游的空气燃料混合物当量比AFRdwn小于上游的空气燃料混合物当量比AFRup(无需满足上述的中断条件)(模块1010)。
值得注意的是，前两个中断条件与之前所述的阻碍条件相对应。
当计算阶段中其中一项中断条件被满足或者次级激活条件不再被满足时，ECM450将中断检测过程(模块530)，也就是说在结果尚未输出时停止计算阶段。当计算阶段基于对突发事件的认可正常结束时，ECM 450将产生[RS1]的KW与CO总量值MO与阈值MOTH对比(模块555)。此处阈值MOTH为参考值，其由实验台上进行的试验确定，并随后储存在储存系统460中。
当KW与CO总值小于阈值时，ECM 450将中断检测程序(模块530)，也就是说，停止检测程序并忽视其结果。
反之，当KW和CO总量值MO大于阈值MOTH时，ECM 450将计算指数η，其代表LNT 280的转化效率(模块560)。这一效率指数可由以下公式计算：
接下来将效率指数与阈值TH比较(模块565)。这一阈值TH为参考值，其由实验台上进行的试验确定，并随后储存在储存系统460中。
当效率指数大于阈值TH时，则认为LNT 280工作正常，否则ECM 450将判定LNT 280失效(模块526)。
在前文的总结和详细的描述中至少介绍了一种结构形式的范例；值得注意的是，其还有很大的改动空间。还应注意的是，该结构形式仅仅为范例，并不能对专利保护范围和应用性以及结构加以限制。前文的总结和详细的描述更多的是为专业人士提供一种实际的引导，使至少一种结构形式可得以实现，并在实现过程中可在不背离附属的权利要求及其等效要求中定义的专利保护范围的前提下，基于结构形式案例的部件对其功能和布置进行更改。
附图标记列表
100 车辆系统
110 内燃机
120 发动机缸体
125 气缸
130 气缸盖
135 凸轮轴
140 活塞
145 曲轴
150 燃烧室
155 凸轮轴调节系统
160 燃料喷射器
170 燃料管
180 高压泵
190 油源
200 进气歧管
205 进气管
210 进气口
215 阀门
220 排气口
225 排气歧管
230 涡轮增压器
240 压缩机
250 涡轮
260 冷却机
270 排气系统
275 排气管
280 LNT
290 VGT促动器
300 废气再循环系统
310 EGR－冷却机
320 EGR－阀门
330 节流阀
340 流量和温度传感器
350 歧管压力温度传感器
360 燃烧压力传感器
380 冷却液温度及液面高度传感器
400 燃料压力传感器
410 凸轮轴位置传感器
420 曲轴位置传感器
430 第一宽带λ传感器
431 第二宽带λ传感器
432 第一温度传感器
433 第二温度传感器
434 压差传感器
440 EGR－温度传感器
450 电子控制装置(ECM)
460 储存系统

Claims (8)

1.一种用于运行内燃机(110)的电子控制装置(450)，其中，所述电子控制装置(450)被这样设计：
－监测(506)NOx收集器(280)上游的发动机废气中的第一空气燃料混合物当量比，并且
－当第一空气燃料混合物当量比小于1时(510)，激活(515)NOx收集器(280)的检测程序，
其中，所述检测程序(515)使得电子控制装置(450)能够
－监测(516)NOx收集器(280)下游的发动机废气的第二空气燃料混合物当量比，
－由第一和第二空气燃料混合物当量比算出(560)代表NOx收集器(280)转化效率的指数，
－当转化效率指数低于预定的阈值时(565)，可识别(566)NOx收集器(280)的失效，
其中，所述电子控制装置(450)被设计为：
－使用第一空气燃料混合物当量比，用来计算(535)在一定时间段进入NOx收集器(280)的碳氢化合物和碳氧化合物的总量，
－由第一和第二空气燃料混合物当量比计算(535)在相同时间段被NOx收集器转化的碳氢化合物和碳氧化合物的总量，
－计算(560)NOx收集器中转化的碳氢化合物和碳氧化合物的总量和NOx收集器(280)中流入的碳氢化合物和碳氧化合物的总量的比例、即转化效率指数，
其中，所述电子控制装置(450)还被设计为，当出现突破性事件时(540)，停止计算流入NOx收集器(280)中和在该NOx收集器(280)中转化的碳氧化物和碳氢化物的总量，突破性事件在暂时满足以下条件时出现：
－第一空气燃料混合物当量比值在规定的取值区间内(900，905)，并且
－第二空气燃料混合物当量比小于第二阈值(920)。
2.根据权利要求1所述的电子控制装置(450)，其中，它被设计为，可计算进入NOx收集器(280)的碳氢化合物和碳氧化合物总量，方法是，将下列方程关于时间积分(536)：
其中为喷入发动机的燃料的总质量流量率，AFRup为第一空气燃料混合物当量比。
3.根据权利要求2所述的电子控制装置(450)，其中，它被设计为，计算在NOx收集器(280)中转化的碳氢化合物和碳氧化合物总量，方法是，将下列方程关于时间积分(536)：
其中为喷入发动机的燃料的总质量流量率，AFRup为第一空气燃料混合物当量比，AFPdwn为第二空气燃料混合物当量比。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的电子控制装置(450)，其中，它被设计为，当第二空气燃料混合物当量比小于预定阈值时才开始计算碳氢化合物和碳氧化合物的总量(520)。
5.根据权利要求1至3中任一项所述的电子控制装置(450)，其中，它被设计为，当算出的进入NOx收集器(280)的碳氢化物和碳氧化物总量小于预定的阈值时(555)，在对碳氢化合物和碳氧化合物总量的计算(530)结束后中断检测程序。
6.根据权利要求1至3中任一项所述的电子控制装置(450)，其中，它被设计为，当满足下列阻碍条件中的至少一项时，阻止(526)碳氢化合物和碳氧化合物总量的计算开始并中断(530)检测程序：
－第一空气燃料混合物当量比大于1(800)，
－第一空气燃料混合物当量比小于预定的阈值(805)。
7.根据权利要求1至3中任一项所述的电子控制装置(450)，其中，它被设计为，当满足以下中断条件中的至少一个时，在碳氢化合物和碳氧化合物的总量计算结束前中断(550)计算，并且中断(530)检测程序：
－第一空气燃料混合物当量比大于1(1000)，
－第一空气燃料混合物当量比小于预定的阈值(1005)，
－第二空气燃料混合物当量比小于第一空气燃料混合物当量比(1010)。
8.根据权利要求1至3中任一项所述的电子控制装置(450)，其中，它被设计为，当没有发起用于DeNOx再生过程的请求时，阻止(500)检测程序的激活。
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