[发明专利]用于内燃机的发动机排出NOx虚拟传感器

说明书

技术领域

本发明涉及内燃机中的NOx排放后处理的控制。

背景技术

本节陈述只是提供与本发明相关的背景信息，并且可能不构成现有技术。

氮氧化物NOx是众所周知的燃烧副产物。NOx是由存在于发动机进气中的在高温燃烧中分解出的氮分子和氧分子生成，NOx生成速度包括与燃烧过程的已知关系，例如，越高的NOx生成速度与越高的燃烧温度以及空气分子越长时间的暴露在高温下相关联。燃烧过程期间所生成的NOx的还原是发动机设计和发动机排放后处理控制系统中需优先考虑的事。

NOx分子一旦在燃烧室中生成，就能够在更广泛类型后处理装置内的本领域已知的装置中变回氮分子和氧分子。然而，本领域普通技术人员将意识到后处理装置很大程度上依赖于工作状况，例如由排气流温度所达到的装置工作温度。

现代的发动机控制方法利用各种操作策略使燃烧最优化。一些操作策略，从燃油效率方面使燃烧最优化，包括燃烧室内的稀薄燃烧、局部燃烧或分层燃烧，从而降低获得气缸要求输出功所需的燃料供送。但是，燃烧室中的温度会在燃烧室凹处变得高得足以生成相当大量的NOx，燃烧室的总能量输出特别是通过排气流排出发动机的热能会从正常值大大减少。这类状况会是对排气后处理策略的考验，因为后处理装置常常需要由排气流温度所达到的升高的工作温度进行工作来充分处理NOx排放。

举例来说，已经知道后处理装置采用能够储存一些量NOx的催化剂，并且已经开发了发动机控制技术把NOx捕集器或NOx吸附器与燃料高效的发动机控制策略相结合来提高燃料效率并且仍然获得可接受程度的NOx排放。一种示例性策略包括在贫燃工作期间使用NOx捕集器储存NOx排放，然后在富燃、高温发动机工作状况期间清除储存的NOx。这类清除事件或再生事件会是改变车辆运行的结果或是强制清除事件。强制清除事件需要监控NOx的储存量并需要一些机构或标准来启动清除。例如，NOx捕集器具有有限的储存容量，并且可以在排气流中使用传感器估计NOx生成以便估计NOx捕集器状态。一旦NOx捕集器接近其最高容量，就必须用富燃还原脉冲使它再生。所希望的是，控制NOx捕集器再生事件的效率以提供最佳的排放控制和最小的燃料消耗量。已经提出多种策略。

众所周知的技术是，当流入NOx吸附剂的排气的空燃比为稀时吸附NOx（捕集），并且，当流入NOx吸附剂的排气的空燃比变得浓时释放所吸附的NOx（再生），其中，吸附在NOx吸附剂中的NOx量可以根据发动机负载和发动机转速来估计。当估计的NOx量变成NOx吸附剂的最大NOx吸附容量时，就使流入NOx吸附剂的排气的空燃比成为浓的。再生阶段的确定还可基于内燃机的单个工作循环。

还众所周知的是，通过使用NOx传感器或前NOx捕集器的氧传感器估计流入NOx捕集器的NOx量来估计NOx捕集器有多满。还众所周知的是，根据积存的NOx质量和发动机负载的估计、转速工作状况可能性安排再生进度。越来越严格的排放标准需要NOx后处理方法，例如，采用选择性催化还原装置（SCR）。SCR利用从尿素喷射获取的或从三元催化转化器装置的正常工作回收的氨来处理NOx。排气后处理的不断改进需要关于排气流中的NOx排放的精确信息以便获得有效的NOx还原，例如根据监控的NOx排放配给适当量的尿素。

NOx传感器或氧传感器增加了车辆的成本和重量，并且这类传感器常常需要在一段预热时间之后获得的特定工作温度范围才起作用。存在估计发动机排出NOx的方法，通过使用放热模型、分区段燃烧模型和Zodovich化学动力学方程所模拟的详细燃烧。这种详细模拟虽然适于分析，但可能不适于车辆内发动机控制模块（ECM）应用，因为复杂的编程和标定需求。另外，这类模型对传感器容差和使用年限敏感，对ECM造成很大的计算负担，需要处理时间而不提供即时结果，并且不会对影响NOx生成的发动机动态状况和系统瞬态事件做出补偿。

发明内容

一种控制内燃机的方法，包括监控包含描述发动机内NOx生成的参数的发动机工作，用动态模型根据监控的发动机工作确定快速瞬态NOx估计值，并且，在包含发动机工作状态增强和排气再循环阀实际关闭的快速瞬态发动机工作期间，根据快速瞬态NOx估计值控制发动机系统。

本发明提供下列技术方案。

技术方案1：一种控制内燃机的方法，所述方法包括：

监控包含描述发动机内NOx生成的参数的发动机工作；

用动态模型根据监控的发动机工作确定快速瞬态NOx估计值；以及