[發明專利]三元催化劑氧儲存模型

在審

• 申請號: 201910503466.6
• 申請日: 2019-06-11
• 公開（公告）號: CN111305937A
• 公開（公告）日: 2020-06-19
• 發明（設計）人: G·齊;S·A·門多薩加爾維斯;S·H·歐;M·孫;W·李;P·A·姆拉瓦
• 申請（專利權）人: 通用汽車環球科技運作有限責任公司
• 主分類號: F01N11/00
• 分類號: F01N11/00;F01N3/20;F02D41/02
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 韋欣華;楊思捷

本文描述的技術方法包括用于處理機動車輛內燃機廢氣的排放控制系統。排放控制系統包括三反應氧儲存模型。所述系統進一步包括三元催化劑和控制三元催化劑的氧儲存水平的控制器。所述控制器確定表示氧氣對鈰進行氧化的凈速率的第一反應速率、表示一氧化碳對鈰進行還原的凈速率的第二反應速率和表示氫氣對鈰進行還原的凈速率的第三反應速率。所述控制器進一步基于所述第一反應速率、所述第二反應速率和所述第三反應速率確定所述氧儲存水平。

引言

本公開涉及用于內燃機的廢氣排放控制系統，并且更具體地，涉及改進的三元催化劑(TWC)氧儲存模型的開發和實施。

從內燃機排放的廢氣是非均勻混合物，其含有氣態的排放物，諸如一氧化碳(“CO”)、未燃燒的碳氫化合物(“HC”)和氮氧化物(“NOx”)。這些排放物成分中有許多是受高度管制的。通常設置在催化劑載體或基底上的催化劑成分作為后處理系統的一部分被提供在發動機排氣系統中，以將這些廢氣成分中的某些或全部轉化為不受管制的化合物。

廢氣處理系統通常包括一個或多個基于催化劑的處理設備，諸如三元催化劑(TWC)。三元催化劑的目標是將發動機中的主要污染物轉化為二氧化碳、水和氮氣。對于三元催化劑，當通過所述三元催化劑的氣體的空氣燃料比(AFR)盡可能接近化學計量平衡時(即，在氧化劑的量等于還原劑的量的條件下)，實現最高的轉化效率。換句話說，控制空氣燃料比以保持化學計量允許三元催化劑最有效地將排氣污染物轉化為無害的化合物。

三元催化劑含有一種或多種可以儲存和釋放氧的材料。通過氧儲存系統分別在貧(過量的氧)和富(過量的燃料)條件下儲存和釋放氧的能力，使用其來補償空氣燃料比偏離化學計量的任何偏差。可還原的氧化物，諸如氧化鈰-氧化鋯，經常用作氧儲存成分。

發明內容

本文描述的技術方法包括用于處理機動車輛內燃機廢氣的排放控制系統。所述排放控制系統包括三反應氧儲存模型。所述系統進一步包括三元催化劑和控制三元催化劑的氧儲存水平的控制器。所述控制器確定與氧氣對鈰進行氧化的凈速率相關聯的第一反應速率、與一氧化碳對鈰進行還原的凈速率相關聯的第二反應速率和與氫氣對鈰進行還原的凈速率相關聯的第三反應速率。所述控制器進一步基于所述第一反應速率、所述第二反應速率和所述第三反應速率確定所述氧儲存水平。

除了上述一個或多個特征之外，在一些實施例中，所述控制器進一步被配置為響應于所確定的氧儲存水平(OSL)來調節所述內燃機的運行。在一些實施例中，調節所述內燃機的所述運行包括調節燃料噴射正時、空氣燃料混合物的噴射量、發動機轉速或進氣量。在一些實施例中，空氣燃料(A/F)比傳感器位于所述三元催化劑的上游并且所述控制器進一步被配置為從所述傳感器接收所測量的空氣燃料比。在一些實施例中，所述三反應氧儲存模型包括根據以下方程式的第一反應：

在一些實施例中，所述三反應氧儲存模型包括根據以下方程式的第二反應：

在一些實施例中，所述三反應氧儲存模型包括根據以下方程式的第三反應：

在一些實施例中，所述氧儲存水平Φ根據以下方程式確定：

在一些實施例中，所述排放控制系統進一步包括可操作地耦合到所述控制器的寬范圍空氣/燃料(WRAF)傳感器。所述控制器可以進一步被配置為從所述寬范圍空氣/燃料傳感器接收所測量的空氣燃料比。在一些實施例中，所述控制器進一步被配置為基于氫氣濃度調節所述所測量的空氣燃料比。