[發明專利]用于控制排氣后處理裝置的操作的方法和裝置

無效

• 申請號: 200910133239.5
• 申請日: 2009-04-02
• 公開（公告）號: CN101571067A
• 公開（公告）日: 2009-11-04
• 發明（設計）人: Y·雅庫伯
• 申請（專利權）人: 福特環球技術公司
• 主分類號: F01N9/00
• 分類號: F01N9/00
• 代理公司: 北京紀凱知識產權代理有限公司
• 代理人: 趙蓉民

技術領域

本發明涉及一種用于控制排氣后處理裝置的操作的方法 和裝置。

背景技術

本發明可以一般地應用在裝配有內燃發動機和排氣后處理 裝置的機動車輛中。排氣后處理裝置用于處理由燃料在空氣中的燃燒所 導致的排氣流，所述燃燒內部地在汽缸內部或外部地在排氣流中。在本 文中，所述排氣流可以反復且特別是周期性的方式被置于升高的熱量水 平。這在例如柴油機顆粒過濾器(DPF)的再生期間完成，或在稀氮氧 化物捕集器的情況下的具有富空氣/燃料混合物的操作階段完成。

在現有技術中，已知的是通過使用如下兩個并行路徑估 計柴油機顆粒過濾器中存儲的碳煙的量：

在第一條估計路徑中，基于一組碳煙(soot)排放的測 量的量(描述為質量濃度mg/g或質量流速g/h)的特征曲線，從內燃發 動機排放出且饋送到排氣后處理裝置的排氣的碳煙模型用于計算柴油 機顆粒過濾器中的碳煙存儲率(以下稱作“開環控制”或“基于模型 的估計”)。化學動力模型用于基于氧氣(O₂，主動再生)和二氧化 氮(NO₂，被動再生)估計碳煙轉化率。質量平衡之后被用于估計所 存儲的碳煙的質量。考慮能量守恒的熱量模型之后被用于從隨后氣體 的凈焓(enthalpy)供應、周圍的熱量損耗和由于放熱的氧化反應導致 的熱量耗散而估計過濾器載體模型，所述放熱的氧化反應由碳煙燃燒 或例如一氧化碳(CO)、碳氫化合物(THC)或一氧化氮(NO)等 物質而引起。

在第二條估計路徑中，首先，在柴油機顆粒過濾器兩端 測量的差分壓力通過流經柴油機顆粒過濾器的氣體中的摩擦壓力損耗 而被校正(以下稱作“閉環控制”或“基于差分壓力的估計”)。柴油 機顆粒過濾器兩端的容積流量使用壓力值和溫度值來計算，所述壓力值 和溫度值在上游位置被測量或估計。柴油機顆粒過濾器中的灰(ash)含 量被估計，這種估計在通過結合凈灰存儲量的預計算速率的開環控制中 執行或在通過從擴大的再生事件后的差分壓力測量的推導的閉環控制 中執行(以確保沒有碳煙被存儲)。最終，碳煙的量被計算為校正后的 差分壓力、容積流量和估計的灰量的函數。

在決定觸發或終止凈化處理期間，在開環控制中估計的 碳煙加載和在閉環控制中估計的碳煙加載通常被使用，兩個信號的最 大值為用于觸發凈化階段和兩個信號的最小值用于終止凈化階段，只 要兩個估計方案以適當的方式被校準。當柴油機顆粒過濾器的成功的 擴大再生后執行以下步驟時，以基于模型的方式估計的碳煙加載的適 應在適當范圍內執行： (1)由于所存儲的碳煙的凈含量中的結合誤差，開環控制中的碳 煙量的估計在本質上被減小為零以便最小化所獲得的估計中的偏移 (drift)，所述偏移由于內燃發動機的碳煙的排放中的偏移或碳煙轉 化的估計中的不準確性而產生。 (2)所述估計之后被用在閉環控制中以便獲得所存儲的灰量，從 而確保所存儲的灰量被準確估計。

然而，在上述方案中，所出現的問題是通過開環控制執 行的碳煙量的估計和通過閉環控制執行的碳煙量的估計不能連續地適 應。這主要是由于一方面碳煙的存儲質量和另一方面所測量的差分壓 力之間的相關性不明確的事實，不明確的原因有多個：一方面，被動 再生由于二氧化氮(NO₂)和200-400℃的溫度窗中的碳煙的反應而導 致相同的碳煙存儲量的低壓力損耗。此外，高容積流量下的碳煙的重 新分配導致基于所存儲的碳煙的預定義的量的容積流量上的差分壓力 的改變。非常低的質量流量下的再生處理導致相應于過濾器中心的碳 煙的再生的壓力的快速下降，但在過濾器壁的附近的碳煙再生的低水 平導致加載階段期間壓力信號的快速提升。最后，進一步的原因是溫 度分布的低空間均質，特別是在具有過度大的碳煙加載條件下的再生 階段中。

根據現有技術，柴油機顆粒過濾器的載體溫度的估計中的 誤差還因以下原因而發生在再生階段期間：一方面，在再生處理的開始 時的原始碳煙加載可以被高估或低估。另一方面，在再生階段期間，因 為模型必須預測碳煙的再生量和考慮軸線溫度和徑向溫度的典型的容積 溫度分布，低位模型(low?order)的使用可以導致這種模型的校準階段 期間的折衷。

發明內容