[發明專利]用于催化劑反饋控制的方法和系統

在審

• 申請號: 202010375136.6
• 申請日: 2020-05-06
• 公開（公告）號: CN111911275A
• 公開（公告）日: 2020-11-10
• 發明（設計）人: 斯蒂芬·馬格納;馬里奧·桑蒂洛;姆德詹·揚科維奇
• 申請（專利權）人: 福特全球技術公司
• 主分類號: F01N13/00
• 分類號: F01N13/00;F01N3/10;F02D41/14;F02D41/18
• 代理公司: 北京紀凱知識產權代理有限公司 11245
• 代理人: 徐東升

本公開提供了“用于催化劑反饋控制的方法和系統”。提供了用于催化劑控制的方法和系統。在一個示例中，一種方法可以通過將方形波形施加到外反饋控制環路來調制下游催化劑。根據所述方形波形來執行燃料調整以在上游催化劑磚處和下游催化劑磚處產生空燃比振蕩。

技術領域

本說明書總體上涉及用于控制發動機排氣系統中的催化劑的中床(mid-bed)區域中的空燃比(AFR)的方法和系統。

背景技術

車輛可包括具有三元催化劑(TWC)的排放控制系統，以用于處理內燃發動機的排氣并最小化受管制的排放物。前饋調度和反饋控制的組合可應用以調節發動機的空燃比，使得可以提高催化劑效率的方式來調整發動機排氣成分。一些車輛可包括定位在TWC上游的通用排氣氧(UEGO)傳感器和定位在TWC下游的加熱型排氣氧傳感器(HEGO)，以控制AFR接近化學計量比。UEGO傳感器提供反饋以關于化學計量比調整發動機排出氣體。HEGO傳感器提供反饋以使發動機空燃比偏向更富或更稀，從而提高催化劑效率。

一些排放后處理系統可能是復雜的，由一串聯的若干催化劑磚組成以處理每個排氣流(例如，“V”型氣缸列發動機的兩個流對直列式發動機的一個流)。每個催化劑磚可具有不同的貴金屬含量和專門的氧儲存涂層，以優化在成本與減排之間的折衷。在催化劑管理期間，可調制位于排氣流中的第一催化劑磚之前的進給氣體的空燃比以刺激磚的正面催化活性。

一種用于催化劑反饋控制的示例方法由Magner等人在U.S.10,267,202中展示。其中，響應于基于控制參數的來自催化劑體積下游的傳感器反饋而調整向氣缸的燃料噴射。特別地，在外反饋控制環路達到反饋控制不穩定性時，通過經由中繼器功能控制內反饋環路來引起在第一催化劑磚下游的空燃比的振蕩。其他操作模式調度對AFR的調制(例如，故意的振蕩對由反饋引起的振蕩)，這既避免不穩定性又避免添加對傳感器反饋的干擾。

然而，本文的發明人已經認識到此類方法的潛在問題。作為一個示例，盡管Magner的方法能夠刺激前磚的催化活性，但是調制不可能穿透并活化第二磚。特別地，由于反饋控制環路監測上游磚，因此下游磚可能僅在瞬變和中等到高質量流量期間是活性的。因此，系統無法實現下游催化劑的全部潛力。

發明內容

在一個示例中，上述問題可通過一種用于催化劑控制的方法來解決，該方法集中于催化劑管理的調度在第一催化劑磚已經處理排氣之后預期的空燃比(AFR)以進一步促進另外的下游磚中的催化活性的部分。若干排氣傳感器可置于催化劑系統中，諸如一個在第一磚之前而另一個(被稱為催化劑監測傳感器(CMS))置于兩個磚之間、在中床(MB)位置處。可首先調制AFR以刺激第一磚的正面催化活性。然后，可在第一調制后施加另一層調制以產生在磚之間的AFR調制來更好地活化下游磚，而不折損第一磚的調制。一種用于調制下游催化劑的示例方法包括：在穩定質量流量狀況期間，響應于在第一三元催化劑和第二三元催化劑上游的第一排氣傳感器和在第一催化劑與第二催化劑之間的第二排氣傳感器而調整氣缸空燃比，包括以比根據來自第一傳感器的反饋測量的調制更慢的頻率，向與來自第二傳感器的反饋相比較的參考設定點引入調制。

作為一個示例，在第一(上游)催化劑磚上游的空燃比可經由內反饋環路進行控制，并且定位在下游的在第一催化劑磚與第二催化劑磚之間的中床區域中的空燃比可經由外反饋環路進行控制。內反饋環路可從感測進給氣體(FG)狀況的寬帶氧傳感器(諸如置于第一催化劑磚上游的UEGO傳感器)接收反饋。外反饋環路的控制參數可經由前饋部件進行調諧，該前饋部件引起作為發動機轉速、載荷和(第一)催化劑溫度的函數的與化學計量比的小AFR偏差(或偏移)。連同所應用的偏差一起，以開環的方式作為對進氣質量流量的估計的函數來執行燃料噴射控制，從而在上游催化劑磚處生成所期望的排氣混合物。然后，生成周期信號，諸如呈方波的形式，該周期信號以一幅度和頻率來調制遞送到內環控制器的偏差命令，該幅度和頻率作用于第一磚的正面但足夠弱，使得在AFR信號傳遞通過磚時，該幅度和頻率衰減到在排氣到達中床區域中的CMS時不干擾外控制環路的極低水平。