專利名稱：用于判定尾氣后處理元件氮氧化物轉化效率的系統的制作方法
技術領域：
本發明基本上涉及內燃機尾氣后處理系統，具體而言，涉及 用于判定尾氣后處理元件氮氧化物(N0X)轉換效率的系統及技術。 背景
知。需要用此種系統來判定組成尾氣后處理系統一部分的一個或多個氮 氧化物還原催化劑在任意給定時間上的氮氧化物轉換效率。比如說，需 要用其對一個或多個氮氧化物還原催化劑的氮氧化物轉換效率作函數用
以控制發動機的氮氧化物輸出。 概述本發明可具有附帶權利要求書列舉的一個或多個特征，還/或 者具有一個或多個下述特征及其結合。配裝到內燃機上的用于判定尾氣
工作溫度的裝置以及一個控制電路。控制電路可包含有一個存儲器，存 儲器內儲存有可由控制電路執行的指令，從而判定尾氣后處理元件工作 溫度高于預定溫度的持續時間，并對此持續時間取函數以判定尾氣后處 理元件氮氧化物轉換效率。存儲器可包含有一個作為持續時間函數的尾氣后處理元件氮
氧化物轉換效率模型。控制電路根據此模型，就可判定作為持續時間函 數的尾氣后處理元件氮氧化物轉換效率。可將模型以表格的形式儲存在 存儲器內，該表格的一個標軸定義了離散持續時間值，表格由相應的離 散的氮氧化物轉換效率值所填充。該系統還可包含有一個連接到發動機上的燃料系統。燃料系 統可被構型為至少對一個控制電路產生的燃料信號響應以便向發動機供 應燃料。該系統還可包括一個連接到發動機上的空氣處理系統。空氣處 理系統可被構型為至少對一個空氣處理系統控制信號響應以便對供應到 發動機的進氣進行控制。指令可包含有可由控制電路執行的指令，以便 根據氮氧化物轉換效率對至少一個燃料信號或至少一個空氣處理系統控 制信號進行控制，進而對發動機產生的氮氧化物進行控制。可由控制電 路執行以便對發動機產生氮氧化物進行控制的指令可包含有某些指令以 便對與排出后處理元件的氮氧化物最大允許量相對應的氮氧化物最大值 進行判定，并且根據氮氧化物轉換效率對至少一個燃料信號或對至少一 個空氣后處理系統控制信號進行控制，從而對發動機產生的氮氧化物進 行控制，這樣排出后處理元件的氮氧化物量就保持在氮氧化物最大值以 下。后處理元件可以是一個氮氧化物吸附器。后處理元件也可以 是一個選擇性催化還原(SCR)催化劑，其中SCR催化劑被構型為與發動 機尾氣及試劑溶液起反應，從而降低發動機尾氣中的氮氧化物含量。
率的系統可包括有一個第一溫度傳感器和一個控制電路。第一溫度傳感 器可被構型為用來產生一個與尾氣后處理元件操作相關的第一溫度信 號。控制電路可被構型為用來對作為高于預設溫度的尾氣后處理元件工 作溫度即第一溫度信號函數的累計持續時間進行判定，并且對累計持續 時間函數的尾氣后處理遠見氮氧化物轉換效率進行判定。可將第一溫度傳感器安置在尾氣后處理元件的上游。此時，第 一溫度信號與進入尾氣后處理元件的尾氣溫度相對應 控制電路可被 構型為對作為第 一溫度信號高于預設溫度的時間量的累計持續時間進行 判定。也可將第一溫度傳感器安置在廢棄后處理元件的下游。此時，
第一溫度信號與排出尾氣后處理元件的尾氣溫度向對應。控制電路被構 型為對作為第 一溫度信號高于預設溫度的時間量的累計持續時間進行判 定。還可對第一溫度傳感器進行安置，使其與尾氣后處理元件的 尾氣后處理臺通信。此時，第一溫度信號與尾氣后處理元件的工作溫度 相對應。控制電路可被構型為對作為第 一溫度信號高于預設溫度的時間
量的累計持續時間進行判定。該系統還可包括有一個置于尾氣后處理元件下游的第二溫度 傳感器。笫二溫度傳感器可被構型為用來產生一個與排出尾氣后處理元 件的尾氣溫度相對應的第二溫度信號。此時，控制電路可被構型為對作 為第二溫度信號函數的累計持續時間進行判定。控制電路可被構型為對 作為第一與第二溫度信號函數的尾氣后處理元件工作溫度進行估計。
行判定的方法包括對i氣后處理元件的工作溫度進行監測；對與尾氣 后處理元件工作溫度超過預設溫度的時間量相對應的持續時間進行累 計；對作為持續時間函數的氮氧化物轉換效率進行判定。該方法還包括對至少一個作為不同于尾氣后處理元件工作溫 度的一個或多個操作參數函數的乘數進行判定。此時，對氮氧化物轉換 效率的判定包括對作為持續時間函數的氮氧化物轉換效率初值進行判 定，并且對作為氮氧化物轉換效率與至少一個乘數的乘積的氮氧化物轉 換效率進行判定。該方法還包括對與排出后處理元件的氮氧化物最大允許量 相對應的氮氧化物最大值進行判定；并根據氮氧化物轉換效率對至少一 個供給發動機燃料系統的燃料信號或至少一個供給發動機空氣處理系統 的空氣處理系統控制信號進行控制，從而對發動機產生的氮氧化物進行控制，這樣排出后處理元件的氮氧化物量就保持在氮氧化物最大值以下。 附圖簡介圖3為圖l或圖2控制電路中某些程序組件示例的方框圖。
圖4為圖3中后處理元件工作溫度判定邏輯塊示例的方框圖。
圖5為圖3中氮氧化物轉換效率判定邏輯塊示例的方框圖。
圖6為圖3中氮氧化物轉換效率判定邏輯塊另一示例的方框圖。圖7為用氮氧化物轉換效率值來控制發動機氮氧化物輸出的 示意過程的流程圖。 示例說明為使對本發明原理有進一步的理解，現將對附圖所示多個示 例進行標示，并用專用語描述同樣事物。現參照

圖1 ，圖中顯示了用來對尾氣后處理元件氮氧化物轉換 效率進行判定的一種系統IO示例。在示例中，系統10包含有一個內燃 機12，內燃機12的一個進氣管14通過管道20與渦輪增壓器18壓氣機 16的清潔空氣出口流體接通。壓氣機16的清潔空氣入口與清潔空氣進氣 管22流體接通。可將進氣冷卻器(無圖)與進氣管20排成一線以便對 壓氣機16供給發動機12的清潔空氣進行冷卻。發動機12的排放管24 通過排氣管28與渦輪增壓器18渦輪機26的尾氣入口流體接通。以普通 方式通過旋轉傳動軸30將渦輪機26機械連接到壓氣機16上。通過排氣管32將渦輪機26尾氣出口流體連接到氧化催化劑 (OC) 34的尾氣入口上，也可以或者另外將另一氧化催化劑或所謂的密 耦催化劑(無圖)與鄰近排放管的排氣管28安裝在一條直線上。在任何 情況下，氧化催化劑34與/或密耦催化劑(無圖)都包含有一個對引入 尾氣流中的碳氫化合物響應的普通催化劑部件以便使尾氣溫度升高到適 于一個或多個下游尾氣后處理元件再生的溫度。此種下游尾氣后處理元 件36例子見圖1所示，它被安裝在與氧化催化劑34和周圍之間的排氣 管32形成的一條直線上。在示例中，發動機12是一個普通柴油發動機，并且尾氣后處理元件(AC) 36包含有一個普通氮氧化物吸附器。為此文 件起見，尾氣后處理元件36還可包含有一個或多個附加尾氣后處理元件 部件，其相對尾氣流向可采取任意所需次序，當然在所有情況下都會包 含有一個氮氧化物吸附器。附加尾氣后處理元件部件例子包括，但不限 于， 一個或多個顆粒過濾器或煙灰過濾器等等。系統10還包含有一個普通燃料系統70，該普通燃料系統70 對J個燃料供應信號響應以便向發動機12供應燃料，其中J可以是任意 正整數。在某一實施例中，系統IO還包含有一個尾氣再循環(EGR) 管74，尾氣再循環(EGR)管74被流體連接在排氣管28與進氣管20之 間。在此實施例中，可將EGR閥76與EGR管74安裝在一條直線上，并 可通過對尾氣從排氣管28到發動機12進氣管14的流動進行控制的普通 方式來對供給發動機12的進氣進行控制。或者是，可將一個EGR冷卻器 (無圖)安裝在與EGR閥76與進氣管20之間的EGR管74成一條直線的 位置上，從而在尾氣被從再循環尾氣引入進氣管20中之間對流經EGR管 74的尾氣進行冷卻。此處所述控制概念也適用于非EGR發動機，EGR元 件74與76在圖1中相應以虛線顯示，表示這些元件可有可無。雖然在 圖1中沒有用虛線畫出渦輪增壓器18及其各種元件，但應當理解的是， 此處所述控制概念并不嚴格要求是渦輪增壓器，在某些實施例中可相應 地省略渦輪增壓器18,在這種情況下，進氣管20被直接流體連接到進氣 管22上，排氣管28被直接流體連接到排氣管32上。系統10還可包含有一個進氣節流閥82，進氣節流閥82被安 裝在與壓氣機(在含有渦輪增壓器18的實施例中)和進氣管"之間的 進氣管20成一條直線的位置上。可以普通方式對進氣節流閥82進行控 制，從而控制進入發動機12進氣管14的進氣流動。此處所述控制概念 同樣適用于不含進氣節流閥的發動機，進氣節流閥82在圖1中相應地以 虛線顯示，表示此元件可有可無。在包含有渦輪增壓器18的實施例中，渦輪增壓器18的渦輪 機26可以是一個所謂的幾何形狀可變渦輪增壓器(VGT)。大致如圖中 88所示，可以普通方式來實施VGT，并以普通方式對其進行控制，從而 控制渦輪機26的臨界流量以及/或效率，并依次對供給發動機12的進氣 流量進行控制。此種普通VGT實施例包括，但不限于，以下任何一個或
10其結合可對渦輪機26實際物理容積進行可控改變的機構； 一個所謂的 排氣泄壓閥或其它氣流控制機構，其至少可以對某些環流渦輪機26，如 從排氣管28流向排氣管32的某些尾氣流向進行控制；以及/或與排氣管 28或32安裝在一條直線上的排氣節流閥，其對流經渦輪機26的尾氣流 進行控制。此處所述控制概念也適用于不含一個或多個VGT機構的發動 機，普通VGT機構88在圖1中相應地以虛線顯示，表示此種元件可有可 無。控制電路40包含有若干個輸入口用以接受與發動機12操作 相關的傳感器信息，并接受與后處理元件36操作有關的操作信號及/或 值。比方說，系統10包含有一個溫度傳感器50，溫度傳感器50與后處 理元件36尾氣入口附近的排氣管32流體相通，并由信號通路52電連接 到控制電路40的后處理元件入口溫度輸入口 ACIT上。溫度傳感器50可 以是一個普通傳感器，并可被操作以在信號通路52中產生一個表示進入 后處理元件36尾氣入口的尾氣溫度的溫度信號。或者，如圖1中虛線所示，系統10還可包含有一個溫度傳感 器66，溫度傳感器66與尾氣后處理元件36連通，并由信號通路68電連 接到控制電路40的后處理元件臺溫度輸入口 ACBT上。溫度傳感器66可 以是一個普通傳感器，并可被操作以在信號通路68中產生一個表示尾氣 后處理元件36活性尾氣處理區工作溫度的溫度信號，在此處將尾氣后處 理元件36的活性尾氣處理區稱為尾氣后處理元件36的尾氣后處理臺。 在此種實施例中，為此公開本起見，可省去溫度傳感器50和54。系統IO還包含有一個幾何形狀可變渦輪增壓機構88，幾何形 狀可變渦輪增壓機構88被構型為用來有選擇控制渦輪機26的臨界流量 及/或效率，并進而對流經排放管28的尾氣流速以及渦輪機26和壓氣機 16的轉速進行控制。幾何形狀可變渦輪增壓機構88由一信號通路電連接 到控制電路40的幾何形狀可變渦輪增壓器控制輸出口 VGTC上。幾何形 狀可變渦輪增壓機構88可以是或者可包含有與渦輪機26相關的普通幾 何形狀可變機構和作動器，其對控制電路40提供的控制信號響應，從而 相應地改變渦輪機26的臨界流量。也可以是或者額外地，幾何形狀可變
12渦輪增壓機構88可以是或者包含有一個普通排氣節流閥，該普通排氣節 流閥對控制電路40提供的控制信號響應，從而通過對流經排氣管28和 32的尾氣流速進行控制來相應地控制渦輪機26的效率。應當理解的是，
控制渦輪機26臨界流量和/或效率的普通機構。在包含有EGR元件74和76的系統10實施例中，系統IO還 包含有一個EGR閥作動器78， EGR閥作動器78由信號通路80電連接到 控制電路40的EGR閥命令輸出口 EGRC上。在此實施例中，可操作控制 電路40而通過信號通路80提供適當控制信號，以便以普通方式來控制 作動器78，從而自動控制流經EGR管74的尾氣流。現參照圖2，圖中顯示了用來判定尾氣后處理元件氮氧化物轉 換效率的系統10'的另一示例。圖2所示實施例在許多方面與圖1所示 系統10相同，因此在圖2中用相同的數字來標示相同的元件。系統IO '和系統10的主要不同之處在于尾氣后處理元件實施類型不同。在此實 施例中，尾氣后處理元件35被安置在與渦輪機26尾氣出口和外部之間 的排氣管32成一直線的位置上。雖然在圖2中沒有畫出氧化催化劑，但 應當理解的是，可以將此處所示及所述的氧化催化劑放置在渦輪機26尾 氣出口和尾氣后處理元件35之間。在任何情況下，在圖示實施例中，發 動機12是一個普通柴油發動機，并且尾氣后處理元件(AC ) 35包含有一 個普通選擇性還原(SCR)催化劑，該普通選擇性還原(SCR)催化劑被 構型為以已知方式來降低尾氣中氮氧化物含量。為此文件起見，尾氣后 處理元件35還可包含有一個或多個附加尾氣后處理元件部件，其相對尾 氣流向可采取任意所需次序，當然在任何情況下都將至少包含有一個SCR 催化劑.附加尾氣后處理元件部件包括，但不限于， 一個或多個顆粒過 濾器或煙灰過濾器等等.系統10'還包含有一個普通試劑源39，普通試劑源39被構 型為用來盛裝含水尿素溶液等普通含水試劑溶液。試劑源39限定了一個 試劑溶液出口 ，該試劑溶液出口被流體連通到試劑溶液出口管41的 一段，
13而試劑溶液出口管41的另一端被流體連通到普通試劑溶液泵43的入口 上。試劑溶液泵43可以是一個流體接合到發動機12驅動普通壓氣機(無 圖)上的普通氣動泵，當然，應當理解的是，試劑溶液泵43也可以是或 者包含有另外的普通供液泵.在任何一種情況下，試刑溶液泵43的出液 口都被流體連接到試劑溶液噴射器或噴嘴37的入口上，而試劑溶液噴射 器或噴嘴37的反向溶液配流端被流體連接到排氣催化劑35上。可以已 知方式控制試劑溶液泵43以便通過噴射器或噴嘴37從試劑源39處有選 擇地向流經排氣催化劑35的尾氣流中噴射或分配試劑溶液。在某一實施 例中，是溶液被直接噴射到尾氣后處理元件35中的SCR催化劑上，從而 試劑溶液就與流經SCR催化劑的尾氣相混合，也可以向SCR催化劑上游 的尾氣后處理元件35內噴射試劑溶液，從而從排放管32排出的尾氣與 試劑泵43配流的試劑溶液混合物就進入SCR催化劑。在某一替選實施例 中，噴嘴被安置在SCR催化劑足夠上游的位置，比如說與排放管32流體 連通或者與SCR催化劑上游的尾氣后處理元件35流體連通，這樣由噴嘴 37配流的試劑溶液在進入SCR催化劑之前就蒸發并轉化為氨水。在任何 一種情況下，如技術上已知的那樣，可操作SCR催化劑使其與該混合物 相互反應，用以降低進入SCR催化劑的尾氣中的氮氧化物水平或量，從
而使排出SCR催化劑的尾氣中的氮氧化物水平或量保持在氮氧化物目標 水平或目標量或者以下。在圖2所示實施例中，控制電路40除了包含有以上所示及所 述圖l中輸入及輸出外，還包含有若干輸入和輸出。這些附加輸入和輸 出是為控制試劑源39及試劑泵43的操作而提供的，當然，應當理解的 是，控制電路40還可包含有圖2沒有顯示的附加輸入與輸出。比方說， 系統10'還包含有一個流量計或傳感器47，流量計或傳感器47與從試 劑源39處延伸出的試劑溶液出口管41成一直線或者流體連通，并且被 信號通路49電連接到控制電路40的試劑流速RF輸入口上。流量計或傳 感器47可以采取已知結構，并可被操作以便在信號通路49中產生表示 從試劑源39到尾氣后處理元件35的試劑溶液流速的流速信號。控制電路40還包含有一個試劑泵控制輸出口 RPC，試劑泵控 制輸出口 RPC由信號通路90電連接到試劑泵43的控制輸入口上。在此 實施例中，可以已知方式通過信號通路90的試劑泵控制信號來控制試劑 泵43的操作。而試劑泵43又依次對試劑泵控制信號響應，從而可通過溶液噴射器或噴嘴37有選擇地將試劑溶液從試劑源39處分配到尾氣后 處理元件25中。如上所述，圖1與圖2所示系統IO與l(K控制電路40分別 包含有一個存儲單元45，或者被連接到一個存儲單元45上，而此存儲單 元45被構型為存儲數據以及其它信息u比方說，存儲單元45被構型為 以一個或多個程序算法的形式來存儲指令，這些指令可由控制電路40執 行以控制發動機12及相關空氣處理元件的各種操作。如圖例所示，圖3 顯示了若干個由一個或多個此種程序算法定義的控制指令。后處理元件 工作溫度判定邏輯塊100就是這樣一種控制結構，作為輸入，其通過信 號通路52接受后處理元件入口溫度信號ACIT，通過信號通路56接受后 處理元件出口溫度信號ACOT。后處理元件工作溫度判定邏輯塊100通常
定，在含有溫度傳感器66的實施例中，可從溫度傳感器66d在信號通路 68中產生的溫度信號中直接對尾氣后處理元件工作溫度OT進行判定。在 另一替選實施例中，雖然沒有在圖3中專門畫出，但可從尾氣后處理元 件入口溫度傳感器50或尾氣后處理元件出口溫度傳感器54產生的溫度 信號中直接對尾氣后處理元件工作溫度OT進行判定，在任何此種替選實 施例中，都可省去后處理元件工作溫度判定邏輯塊100。控制電路40還包含有一個氮氧化物轉換效率判定邏輯塊 102。在某一實施例中，氮氧化物轉換效率判定邏輯塊102具有單個輸入 口 ，該輸入口從邏輯塊100處或直接從任一所述溫度傳感器50、 54或60 處接收尾氣后處理元件工作溫度OT。在此實施例中，氮氧化物轉換效率判定邏輯塊102被構型為對作為0T函數的氮氧化物轉換效率冊XCE進行 判定。在某一替選實施例中，如圖3中虛線所示，氮氧化物轉換效率判 定邏輯塊102還可接收一個或多個參數值P1-PN作為輸入，其中N可以 是任意正整數。 一個或多個參數值PI-PN可以是外部提供給控制電路40 并且/或者控制電路40內部生成。后面將提供一些一個或多個參數值 P1-PN的例子。在任何情況下，在一個或多個參數值P1-PN作為輸入提供 給氮氧化物轉換效率判定邏輯塊102的實施例中，氮氧化物轉換效率判 定邏輯塊102都被構型為對作為0T及一個或多個參數值P1-PN函數的氮 氧化物轉換效率值NOXCE進行判定。控制電路40還包含有一個燃料控制邏輯塊104。燃料控制邏 輯塊104通常對發動機轉速ES等若干個發動機工作條件及若干其它控制 信號與/或值響應，從而以普通方式對一個或多個適當的燃料信號FS進 行判定。在圖示實施例中，燃料控制邏輯塊104另外被構型為對作為氮 氧化物轉換效率值NOXCE函數的一個或多個燃料信號FS進行修改。控制電路40還包含有一個空氣處理控制邏輯塊106,空氣處 理控制邏輯塊106通常對若干個發動機工作條件及其它控制信號及/或值 響應，從而以普通方式對EGRC、 IATC及/或VGTC等上述一個或多個適當 的空氣處理系統控制信號進行判定。在圖示實施例中，空氣處理控制邏 輯塊106被另外構型為對作為氮氧化物轉換效率值NOXCE函數的EGRC、 IATC及/或VGTC等一個或多個空氣處理系統控制信號進行修改。在被構型為用以對圖2所示系統10'等具有試劑源及相關試 劑泵的系統進行控制的控制電路40實施例中，控制電路40相應地包含 有一個試劑流量控制邏輯塊108。試劑流量控制邏輯塊108對信號通路 49中的試劑流量信號RF以及若干其它控制信號與/或值響應，從而以普 通方式對試劑泵控制信號RPC進行判定。應當理解的是，在被構型為對 不具有試劑源及相關試劑泵的系統進行控制電路40實施例中，可省去試 劑流量控制邏輯塊108。現參照圖4，圖中顯示了圖3中后處理元件工作溫度判定邏 輯塊100的示例方框圖。在圖示實施例中，后處理元件工作溫度判定邏 輯塊100包含有一個后處理元件入口溫度刻度值ITS，后處理元件入口溫 度刻度值ITS被儲存在存儲塊112內并被提供給乘數塊110第 一輸入口 ， 乘數塊110的第二輸入口接收由溫度傳感器so產生的后處理元件入口溫
16度信號ACIT。同理，后處理元件出口溫度刻度值0TS被儲存在存儲塊116 內并被提供另一乘數塊114的一個輸入口 ，另一乘數塊114的第二輸入 口接收溫度傳感器54產生的后處理元件出口溫度信號AC0T。乘數塊110 與114的輸出都被提供給求和塊118,求和塊118根據公式0> (CIT*CITS) + (C0T*C0TS)求出尾氣后處理元件工作溫度值0T作為其 輸出。在圖示實施例中，由塊100產生的工作溫度值OT代表后處理元件 臺溫度的估計值。精通技術的人員會認識到可采用其它算法、公式、函 數等對可能也可能不與后處理元件臺溫度對應的尾氣后處理元件35或 36的工作溫度進行估計，本公開本也考慮采用任何這些其它算法、公式、 函數等。 N0XCE模塊134含有一個模型，該模型連續對氮氧化物轉換 效率值N0XCE進行判定，氮氧化物轉換效率子N0XCE與尾氣后處理元件 35、 36的氮氧化物還原能力相對應，而尾氣后處理元件35、 36的氮氧化 物還原能力是尾氣后處理元件35、 36工作溫度超過臨界溫度值TC的累 計持續時間的函數。 一般情況下，會選擇TC作為一個溫度值，當超過此 溫度值時，尾氣后處理元件會被損壞或衰退。可以各種形式將N0XCE模 型儲存在存儲塊134中。N0XCE模型在存儲塊134中儲存形式的例子包括 有，但不限于， 一個或多個查詢表格，查詢表格的一個標軸定義了離散 的持續時間值，如高于TC的時間值，并且查詢表格被離散的氮氧化物轉 換效率值填充； 一個或多個被構型為對氮氧化物轉換效率進行計算或估 算的公式，其中氮氧化物轉換效率是高于TC的時間的函數； 一個或多個 使高于TC的時間與氮氧化物轉換效率值相關聯的曲線或圖形； 一個或多 個曲線或圖形，在這些曲線或圖形中，可用普通的圖形識別技術從高于 TC的時間信息中判斷出氮氧化物轉換效率值；以及其它方式.在任何一 種情況下，與新清潔(即未中毒)尾氣后處理元件35、 36相比，N0XCE 模型通常被構型為會引起尾氣后處理元件35、 36氮氧化物轉換能力受損 或老化。這樣一種N0XCE模型例子，絕不應認為是作出限定，可以通過 對高于TC的時間信息求積分，然后將此信息與經驗性的尾氣后處理元件 性能數據進行關聯的方式而形成。那些精通技術的人員會認識到，可用 其它技術來形成此種N0XCE模型，而且此公開本也考慮任何此種其它技 術。在任何情況下，N0XCE模塊134可被構型為將NOXCE計算成TATC的
連續函數或周期函數。現參照圖6，圖中顯示了圖3中氮氧化物轉換效率判定邏輯 塊102另一示例102'的方框閨。邏輯塊102'在許多方面與圖5所示邏 輯塊102相同，因而用同樣的數字來標示同樣的元件。邏輯塊102'與邏 輯塊102的不同之處在于乘數模塊136位于NOXCE模塊134出口與邏輯 塊102'氮氧化物轉換效率輸出口之間。乘數模塊136可包含有M個NOXCE 乘數模塊1381-138M，其中M可以是任意正整數'在此實施例中，由NOXCE
轉換效率初值乘^與氮氧化物轉:效率乘數^f莫塊1381-138M數^相關的 乘數而得的。與NOXCE乘數模塊l381-138M相關的氮氧化物轉換效率乘 數輸出值N0XCEM1-N0XCE匪表示氮氧化物轉換效率初值N0XCET乘以當前及先前所有乘數。因此如果N0XCE模塊1381-138M每個數都產生一個相應的乘數Ml-MM，如笫一 N0XCE乘數模塊1381被包含在模塊136中的話，那么第一 N0XCE乘數模塊1381輸出N0XCEM1-N0XCET* Ml,如NOXCE乘數模塊1381與1382都被包含在模塊136內，那么笫二 NOXCE乘數模塊1382的輸出N0XCEM2=N0XCET* Ml* M2，依此類推。如果所有"M"個NOXCE乘數模塊1381-138M都被包含在內，那么由氮氧化物轉換效率判定邏輯塊102'產生的氮氧化物轉效率值NOXCE-N0XCET*M1*M2、..*MM。 NOXCE乘數模塊1381-138M數可被構型為用來連續或以某預定速度計算乘數Ml—MM。 NOXCE乘數模塊1381-138M的每個數都可接收任意一個或多個參數值PI-PN的數作為輸入，其中任意一個或多個PI-FN值可以是外部提供給控制電路40,也可以是控制電路40內部產生，如上所述。但一般情況下，參數值P1-PN每個數都不同于尾氣后處理元件35、 36的工作溫度0T。在乘數模塊136某一實例中，與包含在尾氣后處理元件35、 36內的顆粒過濾器煙灰荷載相關的信息可被用來定義至少一個乘數。在某一特例中，某一N0XCE乘數塊，如N0XCE乘數塊1381可包含有一個模型，該模型根據貫通尾氣后處理元件35、 36的壓差Ap，或者根據僅貫通尾氣后處理元件35、 36顆粒過濾器部分的壓差Ap來判定或估計顆粒過濾器的煙灰或顆粒荷載。在此例中，模型包含有一個或多個表格、公式、曲線及/或圖形用以產生與煙灰或顆粒過濾能力估計剩余百分比相對應的并作為Ap函數的乘數Ml。 一般來說，乘數M1對于無煙灰或無顆粒過濾器都是一致的，當Ap增大時，Ml就減小。具體舉例來說，如果NOXCE乘數模塊1381的煙灰或顆粒荷載模型根據Ap判定由于煙灰或顆粒荷栽而導致顆粒過濾器已損失了 25%顆粒過濾能力，那么乘數M1就是75%。N0XCE乘數模塊1381-138M的任何數都可#_類似地構型為在把其它尾氣后處理系統工作條件如，但不限于，碳氫化合物中毒、粉塵荷載、磷中毒、硫中毒等考慮進去而對乘數進行計算。在這種情況下，由邏輯塊102'產生的N0XCE值將是NOXCET與各個此種乘數的乘積.某些發動機校準規程要求發動機燃料供給及/或空氣處理策略得以發展，以便根據尾氣后處理元件35、 36的有效壽命終止或接近有效壽命終止性能來滿足氮氧化物輸出目標，因而此種策略通常是基于至少是發動機工作初期低于后處理元件35、 36氮氧化物轉換效率實際值的
19氮氧化物轉換效率值的。因此，在控制氮氧化物輸出時，就需要將當前
或接近當前氮氧化物轉換效率信息加以考慮，從而對作為邏輯塊102產生的氮氧化物轉換效率值N0XCE函數的發動機燃料供給及/或空氣處理進行調整。發動機燃料供給及/或空氣處理的此種調整將使得氮氧化物輸出可得到有效控制，同時至少在尾氣后處理元件35、 36的部分有效壽命內可改善燃料經濟性。現參照圖7，圖中顯示了用氮氧化物轉換效率值N0XCB來控制發動機12氮氧化物輸出的示意過程150流程圖。如圖3所示，通常將過程1S0嵌入燃料控制邏輯塊104及/或空氣處理控制邏輯塊106中，過程150首先從步驟152開始，此時，燃料控制邏輯塊104與空氣處理控制邏輯塊106以普通方式運作來判定默認燃料供給及空氣處理控制信號，也就是說，邏輯塊104與106在缺少氮氧化物轉換效率值NOXCE的情況下，以普通方式對燃料供給及空氣處理控制信號進行判定。空氣處理控制信號可以是或者可包含有上述EGRC、 IATC和VGTC中的任何一個或其結合。然后是步驟154，操作控制電路40以便對與尾氣后處理元件35、 36產生的氮氧化物最大允許量相對應的氮氧化物最大輸出值NOXmax進行判定。控制電路40可以普通方式來執行步驟154,比如可以訪問一個或多個儲存有此種信息的存儲地址。接著是步驟156，可操作燃料控制邏輯塊104和/或空氣處理控制邏輯塊106以根據NOXCE對默認燃料供給信號及/或默認空氣處理控制信號進行調整，這樣發動機12產生的氮氧化物就由尾氣后處理元件35、 36得以轉化，從而使得從尾氣后處理元件35、 36排出的氮氧化物小于或等于NOXmax。對默認燃料供給信號及/或空氣處理控制信號的此種調整可由普通方式來完成，比方說，可根據默認燃料供給及/或空氣處理控制信號以及NOXCE對燃料供給信號及/或空氣處理控制信號乘數或補償值作出判定，然后通過乘數或補償值對默認燃料供給及/或空氣處理控制信號機型調整。對于熟練的程序設計員來說，對燃料控制邏輯塊l(M及/或空氣處理控制邏輯塊106設計程序以執行燃料及/或空氣處理控制調整策略是極容易的事。
[0058現已用以上圖形及文字對本發明進行了詳細的圖解及描述，應將其認為是用于闡述目的，而絕不作為限定，應當理解的是，雖然只有圖示實施例得以圖解及描述，但處于本發明精神范圍內的所有改動及改進都要求得到保護。
權利要求
1. 一種用來對接合在內燃機上的尾氣后處理元件氮氧化物轉換效率進行判定的系統，包括用于對尾氣后處理元件工作溫度進行判定的裝置；包含有存儲器的控制電路，該存儲器內儲存有指令，這些指令可由控制電路執行以便對尾氣后處理元件工作溫度高于預設溫度的持續時間進行判定，并對作為持續時間函數的尾氣后處理元件氮氧化物轉換效率進行判定。
2. 依據權利要求1所述系統，其中存儲器包含有一個作為持續時間 函數的尾氣后處理元件氮氧化物轉換效率的模型；其中控制電路可被操作以根據模型對作為持續時間函數的尾氣后處 理元件氮氧化物轉換效率進行判定。
3. 依據權利要求2所述系統，其中模型被以表格的形式儲存在存儲 器內，該表格的一個標軸定義了離散的持續時間值，并且表格由相應的 離散的氮氧化物轉換效率值填充。
4. 依據權利要求1所述系統，其中存儲器包含有一個作為持續時間函數的尾氣后處理元件氮氧化物轉換效率的模型；其中控制電路可被操作以根據模型對作為持續時間函數的尾氣后處 理元件氮氧化物轉換效率初值進行判定。
5. 依據權利要求4所述系統，其中存儲器還包含有一個可產生乘數 的乘數模型，該乘數是不同于尾氣后處理元件工作溫度的至少一個操作 參數的函數；其中可由控制電路執行的指令包含有使氮氧化物轉換效率初值與乘 數相乘的指令，從而對尾氣后處理元件的氮氧化物轉換效率進行判定。
6. 依據權利要求5所述系統，還包括有用來對貫通尾氣后處理元件 的壓差進行判定的裝置；其中至少有一個操作參數包含有貫通尾氣后處理元件的壓差。
7. 依據權利要求6所述系統，其中乘數模型被構型為對作為貫通尾 氣后處理元件的壓差函數的顆粒荷栽值進行判定，并對作為顆粒荷載值 函數的乘數進行判定，顆粒荷栽值與由尾氣后處理元件顆粒荷栽引起的 顆粒過濾能力下降相對應。
8. 依據權利要求4所述系統，其中存儲器還包含有多個乘數模型，每個乘數模型都產生一個作為不同于尾氣后處理元件工作溫度的一個或 多個操作參數的不同乘數；其中可由控制電路執行的指令包含有使氮氧化物轉換效率初值與各 個不同乘數相乘的指令，從而對尾氣后處理元件的氮氧化物轉換效率進 行判定。
9. 依據權利要求1所述系統，還包括接合在發動機上的燃料系統，燃料系統被構型為對控制電路產生的 至少一個燃料信號響應以便供給發動機燃料；接合在發動機上的空氣處理系統，空氣處理系統被構型為對至少一 個空氣處理系統控制信號響應以便對供給發動機的進氣進行控制；其中指令包含有可由控制電路執行的指令，從而可根據氮氧化物轉 換效率對至少一個燃料信號或至少一個空氣處理系統控制信號進行控 制，并進而對發動機產生的氮氧化物進行控制。
10. 依據權利要求9所述系統，可由控制電路執行對發動機產生氮氧 化物進行控制的指令包含有某些指令以便對相應于排出后處理元件的氮 氧化物最大允許量的氮氧化物最大值進行判定，并根據氮氧化物轉換效 率對至少一個燃料信號或至少一個空氣處理系統控制信號進行控制，并 進而對發動機產生的氮氧化物進行控制，從而排出后處理元件的氮氧化 物量就保持在氮氧化物最大值以下。
11. 依據權利要求1所述系統，其中后處理元件是一個氮氧化物吸附器。
12. 依據權利要求1所述系統，其中后處理元件是一個選擇性催化還 原(SCR)催化劑；其中SCR催化劑被構型為與發動機尾氣及試劑溶液相互作用以降低發動機尾氣中的氮氧化物含量。
13. —種用以對接合在內燃機上的尾氣后處理元件氮氧化物轉換效 率進行判定的系統，包括第一溫度傳感器，其被構型為產生與尾氣后處理元件操作相關的第 一溫度信號；控制電路，其被構型為對作為笫一溫度信號函數的尾氣后處理元件 工作溫度高于預設溫度的累計持續時間進行判定，并對作為累計持續時 間函數的尾氣后處理元件氮氧化物轉換效率進行判定。
14. 依據權利要求13所述系統，其中第一溫度傳感器位于尾氣后處 理元件的上游；其中第一溫度信號與進入尾氣后處理元件的尾氣溫度相對應。
15. 依據權利要求14所述系統，其中控制電路被構型為對第一溫度 信號高于預設溫度的時間量即累計持續時間進行判定。
16. 依據權利要求13所述系統，其中笫一溫度傳感器位于尾氣后處 理元件的下游；其中第 一溫度信號與排出尾氣后處理元件的尾氣溫度相對應。
17. 依據權利要求16所述系統，其中控制電路被構型為對第一溫度 信號高于預設溫度的時間量即累計持續時間進行判定。
18. 依據權利要求13所述系統，其中第一溫度傳感器與尾氣后處理元件的尾氣后處理臺進行通信；其中第一溫度信號與尾氣后處理元件的工作溫度相對應。
19. 依據權利要求18所述系統，其中控制電路被構型為對笫一溫度 信號高于預設溫度的時間量即累計持續時間進行判定。
20. 依據權利要求14所述系統，還包括一個笫二溫度傳感器，第二溫度傳感器位于尾氣后處理元件的下游并被構型為用于產生一個與排出 尾氣后處理元件的尾氣溫度相對應的第二溫度信號；其中控制電路被構型為對同樣作為第二溫度信號函數的累計持續時 間進行判定。
21. 依據權利要求2 0所述系統，其中控制電路被構型為對第 一及第二溫度信號函數的尾氣后處理元件工作溫度進行估計。
22. —種用以對接合在內燃機上的尾氣后處理元件氮氧化物轉換效 率進行判定的方法，該方法包括 對尾氣后處理元件的工作溫度進行監測；對與尾氣后處理元件工作溫度超過預設溫度的時間量相應的持續時 間進行累計；對作為持續時間函數的氮氧化物轉換效率進行判定。
23. 依據權利要求22所述方法，還包括對作為不同于尾氣后處理元 件工作溫度的一個或多個操作參數的至少一個乘數進行判定；其中對氮氧化物轉換效率的判定包括對作為持續時間函數的氮氧化 物轉換效率初值進行判定，并對作為氮氧化物轉換效率初值與至少一個乘數乘積的氮氧化物轉換效率進行判定。
24. 依據權利要求22所述方法，還包括根據氮氧化物轉換效率對供 給發動機燃料系統的至少 一個燃料信號或對供給發動機空氣處理系統的 至少一個空氣處理系統控制信號進行控制，進而對發動機產生的氮氧化 物進行控制。
25. 依據權利要求22所述方法，還包括對與排出后處理元件氮氧化物最大允許量相應的氮氧化物最大值進 行判定；根據氮氧化物轉換效率對供給發動機燃料系統的至少一個燃料信號 或供給發動機空氣處理系統的至少一個空氣處理系統控制信號進行控 制，并進而對發動機產生的氮氧化物進行控制，從而排出后處理元件的 氮氧化物量就保持在氮氧化物最大值以下。
全文摘要
一種用來對尾氣后處理元件氮氧化物轉換效率進行判定的系統包括用于對尾氣后處理元件工作溫度進行判定的裝置和一個控制電路。控制電路包含有一個存儲器，該存儲器內儲存有指令，這些指令可由控制電路執行以便對尾氣后處理元件工作溫度高于預設溫度的持續時間進行判定，并對作為持續時間函數的尾氣后處理元件氮氧化物轉換效率進行判定。
文檔編號F01N3/00GK101512114SQ200780033390
公開日2009年8月19日 申請日期2007年6月20日 優先權日2006年7月11日
發明者K·R·費德勒, T·R·弗拉奇爾 申請人:卡明斯過濾Ip有限公司