計算再生期間由NOx捕集系統(tǒng)還原的NOx質(zhì)量的方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種計算在再生期間由NOx捕集系統(tǒng)(LNT)還原的氮氧化物(NOx)的質(zhì)量的方法，包括計算在流入排氣凈化裝置LNT中的C3H6質(zhì)量流量中的用于還原NOx的C3H6質(zhì)量流量，計算在LNT中生成的NH3質(zhì)量流量中的用于還原NOx的NH3質(zhì)量流量，基于用于還原NOx的C3H6質(zhì)量流量和用于還原NOx的NH3質(zhì)量流量來計算還原的NOx的質(zhì)量流量，以及通過對在再生期間還原的NOx質(zhì)量流量進行積分來計算經(jīng)過還原的NOx的質(zhì)量。
【專利說明】
計算再生期間由NOx捕集系統(tǒng)還原的NOx質(zhì)量的方法
[0001] 相關(guān)申請的交叉引用
[0002] 本申請要求2015年3月30日在韓國知識產(chǎn)權(quán)局提交的韓國專利申請第10-2015- 0044461號優(yōu)先權(quán)的權(quán)益，其全部內(nèi)容通過引用的方式并入本文。
技術(shù)領(lǐng)域
[0003] 本公開設(shè)及一種計算再生期間由NOx捕集系統(tǒng)(LNT)還原的氮氧化物(Mk)的質(zhì)量 的方法W及一種排氣凈化裝置。更具體地，本公開設(shè)及一種計算在再生期間由LNT還原的 NOx的質(zhì)量的方法W及一種通過精確計算在LNT處還原的NOx而提高NOx的凈化效率和燃料 效率的排氣凈化裝置。
【背景技術(shù)】
[0004] 通常而言，經(jīng)排氣歧管從發(fā)動機流出的廢氣會被驅(qū)動到安裝在排氣管處的催化轉(zhuǎn) 化器中并在該催化轉(zhuǎn)化器中凈化。在那之后，廢氣的噪音在穿過消音器時降低，然后廢氣通 過排氣尾管排放到空氣中。催化轉(zhuǎn)化器對包含在廢氣中的污染物進行凈化。此外，將用于捕 集包含在廢氣中的顆粒物質(zhì)(PM)的顆粒過濾器安裝在排氣管中。
[0005] 脫氮催化劑(脫NOx催化劑)是此類催化轉(zhuǎn)化器的一種類型，并且對包含在廢氣中 的氮氧化物(NOx)進行凈化。如果向廢氣中供應(yīng)例如尿素、氨、一氧化碳和碳氨化合物化C) 等的還原劑，那么包含在廢氣中的NOx在脫NOx催化劑中通過與還原劑的氧化還原反應(yīng)而還 原。
[0006] 近來，已經(jīng)將NOx捕集系統(tǒng)化NT)催化劑用作此類脫NOx催化劑。當空氣/燃料較低 (貧乏)時，LNT催化劑吸附包含在廢氣中的NOx,并且當空氣/燃料比較高（富集)時，釋放所 吸附的NOx，并還原所釋放的氮氧化物和包含在廢氣中的氮氧化物。
[0007] 由于柴油發(fā)動機在較低的空氣/燃料比下工作，然而，其需要人工地將空氣/燃料 比調(diào)節(jié)至較高的空氣/燃料比(在下文，將其稱為"LNT的再生"），W從LNT釋放所吸附的NOx。 出于該目的，應(yīng)精確地確定在LNT中吸附的NOx的釋放時點。具體地，應(yīng)精確地確定在LNT中 吸附的NOx的質(zhì)量，W提高NOx的凈化效率和燃料經(jīng)濟并防止LNT的劣化。
[000引此外，在LNT中吸附的NOx的質(zhì)量是在再生結(jié)束時留在LNT中的NOx的質(zhì)量與再生后 在LNT中新吸附的NOx質(zhì)量的總和。因此，應(yīng)精確地計算在再生期間在LNT處還原的NOx質(zhì)量。
[0009] 此外，部分在再生期間流入LNT中的N也和在LNT處生成的N也從LNT中逸出，并且逸 出的N也可W在選擇性催化還原（SCR)催化劑中用作還原劑。因此，如果在再生期間在LNT處 還原的NOx的質(zhì)量被精確地計算，那么可W精確地計算應(yīng)當由定量配給模塊噴射并應(yīng)當向 SCR催化劑供給的還原劑的質(zhì)量。
[0010] 上述在背景部分公開的信息僅用于增強對本發(fā)明背景的理解，因此其可能包含不 構(gòu)成該國本領(lǐng)域普通技術(shù)人員已知的現(xiàn)有技術(shù)的信息。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0011] 本發(fā)明致力于提供一種計算再生期間由NOx捕集系統(tǒng)(LNT)還原的氮氧化物(NOx) 的質(zhì)量的方法W及一種通過精確地計算由LNT還原的NOx的質(zhì)量而具有提高NOx凈化效率和 燃料經(jīng)濟性的優(yōu)點的排氣凈化裝置。
[0012] 本發(fā)明的另一個實施方式提供一種計算在再生期間由LNT還原的NOx的質(zhì)量的方 法W及一種還具有通過精確地計算由LNT還原的NOx的質(zhì)量而精確地計算應(yīng)當由定量配給 模塊噴射的還原劑的質(zhì)量的優(yōu)點的排氣凈化裝置。
[0013] 根據(jù)本發(fā)明示例性實施方式的計算再生期間由NOx捕集系統(tǒng)化NT化原的氮氧化 物(NOx)的質(zhì)量的方法可W包括:計算在流入排氣凈化裝置LNT中的C3化的質(zhì)量流量中的用 于還原NOx的C3化的質(zhì)量流量;計算在LNT中生成的N出的質(zhì)量流量中的用于還原NOx的N曲的 質(zhì)量流量;基于用于還原NOx的C3也的質(zhì)量流量和用于還原NOx的畑3的質(zhì)量流量來計算經(jīng)過 還原的NOx的質(zhì)量流量；W及通過對再生期間經(jīng)過還原的NOx的質(zhì)量流量進行積分來計算經(jīng) 過還原的NOx的質(zhì)量。
[0014]用于還原NOx的C3化的質(zhì)量流量的計算可W包括:計算流入LNT中的C3化的質(zhì)量流 量;通過利用流入LNT中的C抽6的質(zhì)量流量、NOx的吸附、在LNT上游處的A、LNT的溫度和富集 進展速率來計算所用的C3化的質(zhì)量流量；W及通過利用所使用的C3化的質(zhì)量流量來計算用 于還原NOx的C3也的質(zhì)量流量。
[001引用于還原NOx的畑3的質(zhì)量流量的計算可W包括:計算由流入LNT的CsHs所生成的 N出的質(zhì)量流量;計算流入LNT中的N出的質(zhì)量流量;計算在LNT處化學(xué)可反應(yīng)的總的N出的質(zhì) 量流量;通過利用在LNT處的化學(xué)可反應(yīng)的總的N出質(zhì)量流量、NOx的吸附、在LNT上游處的入、 LNT的溫度和富集進展速率來計算所使用的畑3的質(zhì)量流量;通過利用所使用的N出的質(zhì)量流 量來計算用于還原NOx的N出的質(zhì)量流量。
[0016] 可W根據(jù)富集進展速率來計算由流入LNT中的C3也生成的N出的質(zhì)量流量。
[0017] 富集進展速率可W定義為方程3 其中，如標是目標A，Ai游是LNT上游處 ， 的入，且A下游是LNT下游處的入。
[0018] 根據(jù)本發(fā)明的另一個示例性實施方式的排氣凈化裝置可W包含:發(fā)動機，其包含 用于向發(fā)動機中噴射燃料的噴射裝置，通過燃燒空氣與燃料的混合物而生成動力，W及通 過排氣管將燃燒過程中生成的廢氣排放至發(fā)動機的外部;NOx捕集系統(tǒng)化NT)，其安裝在排 氣管上，配置成在低空氣/燃料比下吸附包含在廢氣中的氮氧化物(NOx)、在高空氣/燃料比 下釋放所吸附的氮氧化物、W及利用還原劑來還原包含在廢氣中的氮氧化物或所釋放的氮 氧化物，該還原劑包括含在廢氣中的碳或氨；W及控制器，其配置成根據(jù)吸附在LNT中的NOx W及廢氣的溫度，通過控制空氣/燃料比來控制NOx的吸附和釋放，其中控制器基于在流入 LNT中的C3也的質(zhì)量流量中的用于還原NOx的C3此質(zhì)量流量W及在LNT中生成的N曲的質(zhì)量流 量中的用于還原NOx的N曲的質(zhì)量流量來計算經(jīng)過還原的NOx的質(zhì)量流量，并且通過對再生 期間的經(jīng)過還原的NOx的質(zhì)量流量進行積分來計算NOx的質(zhì)量。
[0019] 控制器可W通過利用流入LNT中的C3也的質(zhì)量流量、NOx的吸附、LNT上游處的A、LNT 的溫度和富集進展速率來計算用于還原NOx的C3也的質(zhì)量流量。
[0020] 控制器可W計算由流入LNT中的C3化所生成的N曲的質(zhì)量流量，可W通過利用流入 LNT中的畑3的質(zhì)量流量和由C3也生成的N出的質(zhì)量流量來計算在LNT處化學(xué)可反應(yīng)的總的畑3 質(zhì)量流量，W及可W通過利用在LNT處化學(xué)可反應(yīng)的總的N出的質(zhì)量流量、NOx的吸附、在LNT 上游處的A、LNT的溫度和富集進展速率來計算用于還原NOx的N出的質(zhì)量流量。
[0021] 控制器可W根據(jù)富集進展速率來心、LNT中的C3也生成的N出的質(zhì)量流量。
[0022] 富集進展速率可W定義為方程其中，如標是目標A,??堤在LNT的上游 處的A，且A下游是在LNT的下游處的入。
[0023] 排氣凈化裝置還可W包含:定量配給模塊，其安裝在LNT的排氣管下游并配置成直 接向廢氣中噴射還原劑；W及選擇性催化還原(SCR)催化劑，其設(shè)置在定量配給模塊的排氣 管下游，并且配置成，通過利用由定量配給模塊噴射的還原劑來還原包含在廢氣中的NOx, 其中，控制器配置成，根據(jù)流入SCR催化劑中的NOx的質(zhì)量流量來控制由定量配給模塊噴射 的還原劑的量，并且其中，控制器通過利用在LNT處化學(xué)可反應(yīng)的總的N曲質(zhì)量流量、NOx的 吸附、在LNT上游處的A、LNT的溫度和富集進展速率來計算從LNT中逸出的N曲的質(zhì)量流量， 并通過考慮逸出的N出的質(zhì)量流量來調(diào)節(jié)由定量配給模塊噴射的還原劑的量。
[0024] 如上所述，可W通過精確地計算在再生期間由LNT還原的NOx的質(zhì)量來精確地控制 LNT的再生時點。因此，可W提高NOx的凈化效率并且可W防止LNT的劣化。
[0025] 此外，可W通過防止LNT的不必要的再生來提高燃料經(jīng)濟性。
[0026] 此外，可W減少噴射到SCR催化劑中的還原劑的消耗。
[0027] 此外，由于反應(yīng)模型通過W下假定而設(shè)定，即，C3此表示將除N出之外還有的所有還 原劑作為合適的還原劑類型，且所有的NOx均由N02代表，由此可W減少存儲器，并且可W簡 化控制過程。
[0028] 此外，即使簡化反應(yīng)模型，也可W獲得合適的預(yù)測結(jié)果。
【附圖說明】
[0029] 圖1是根據(jù)本發(fā)明示例性實施方式的排氣凈化裝置的示意圖。
[0030] 圖2是示出根據(jù)本發(fā)明示例性實施方式的在計算再生期間由LNT還原的NOx的質(zhì)量 的方法中所使用的控制器的輸入-輸出關(guān)系的框圖。
[0031] 圖3是根據(jù)本發(fā)明示例性實施方式的計算再生期間由LNT還原的NOx的質(zhì)量的方法 的流程圖。
[0032] 圖4是示出圖3中步驟S330的詳細過程的流程圖。
[0033] 圖5是示出圖3中步驟S340的詳細過程的流程圖。
【具體實施方式】
[0034] 在下文中，將參考附圖來詳細說明本發(fā)明的示例性實施方式。
[0035] 圖1是根據(jù)本發(fā)明示例性實施方式的排氣凈化裝置的示意圖。
[0036] 如圖1所示，用于內(nèi)燃機的排氣系統(tǒng)可W包含發(fā)動機10、排氣管20、排氣再循環(huán) 化GR)設(shè)備30、N0x捕集系統(tǒng)(LNT) 40、定量配給模塊50、顆粒過濾裝置60和控制器70。
[0037] 發(fā)動機10使混合有燃料和空氣的空氣/燃料混合物燃燒而將化學(xué)能轉(zhuǎn)換為機械 能。發(fā)動機10與進氣歧管16連接W在燃燒室12中接收空氣，并且與排氣歧管18連接W將燃 燒過程中生成的廢氣聚集在排氣歧管18中并排至外部。噴射裝置14安裝在燃燒室12中W向 燃燒室12中噴射燃料。
[0038] 在本文中W柴油發(fā)動機作為示例，但是也可W使用稀燃汽油發(fā)動機。在使用汽油 發(fā)動機的情況下，空氣/燃料混合物通過進氣歧管16流到燃燒室12中，并且火花塞(未示出） 安裝在燃燒室12的上部。此外，如果使用汽油直噴(GDI)發(fā)動機，那么噴射裝置14安裝在燃 燒室12的上部。
[0039] 排氣管20與排氣歧管18連接W將廢氣排出至車輛的外部。LNT40、定量配給模塊50 和顆粒過濾器60安裝在排氣管20上，W去除包含在廢氣中的碳氨化合物、一氧化碳、顆粒物 質(zhì)和氮氧化物(NOx)。
[0040] 廢氣再循環(huán)設(shè)備30安裝在排氣管20上，并且從發(fā)動機10排出的部分廢氣通過廢氣 再循環(huán)設(shè)備30而供應(yīng)回發(fā)動機10。此外，廢氣再循環(huán)設(shè)備30與進氣歧管16連接，W通過使部 分廢氣與空氣混合來控制燃燒溫度。運樣的燃燒溫度的控制經(jīng)由控制器70的控制通過控制 供應(yīng)回進氣歧管16的廢氣量來執(zhí)行。因此，由控制器70控制的再循環(huán)閥（未示出）可W安裝 在連接廢氣再循環(huán)設(shè)備30與進氣歧管16的管道上。
[0041] 第一氧傳感器72可W安裝在廢氣再循環(huán)設(shè)備30的排氣管20下游。第一氧傳感器72 檢測在通過廢氣再循環(huán)設(shè)備30的廢氣中的氧量并向控制器70發(fā)送與之對應(yīng)的信號，W幫助 由控制器70執(zhí)行的廢氣的貧乏/富集控制。在本說明書中，由第一氧傳感器72檢測的值稱為 在LNT上游處的MAj游)。
[0042] 此外，第一溫度傳感器74可W安裝在廢氣再循環(huán)設(shè)備30的排氣管20下游并檢測通 過廢氣再循環(huán)設(shè)備30的廢氣的溫度。
[0043] LNT 40安裝在廢氣再循環(huán)設(shè)備30的廢氣管20下游。LNT 40在較低空氣/燃料比下 吸附包含在廢氣中的氮氧化物(NOx),并在較高的空氣/燃料比下釋放所吸附的氮氧化物并 還原包含在廢氣中的氮氧化物或釋放的氮氧化物。此外，LNT 40可W氧化包含在廢氣中的 一氧化碳(CO)和一種或多種碳氨化合物化C)。在本說明書中，通過形成較高空氣/燃料比來 釋放LNT 40中吸附的NOx被稱為"LNT的再生"。
[0044] 在本文中，碳氨化合物表示所有由包含在廢氣和燃料中的碳和氨構(gòu)成的化合物。
[0045] 第二氧傳感器76、第二溫度傳感器78和第一NOx傳感器80可W安裝在LNT 40的排 氣管20下游。
[0046] 第二氧傳感器76可W檢測包含在流入顆粒過濾器60的廢氣中的氧量并向控制器 70發(fā)送與之對應(yīng)的信號。控制器70可W基于由第一氧傳感器72和第二氧傳感器76檢測的值 來執(zhí)行廢氣的貧乏/富集控制。在本說明書中，由第二氧傳感器62檢測的值被稱為在LNT的 下游處的MA下游)。
[0047] 第二溫度傳感器78可W檢測流入顆粒過濾器60中的廢氣的溫度并向控制器70發(fā) 送與之對應(yīng)的信號。
[004引第一 NOx傳感器80可W檢測包含在流入顆粒過濾器60的廢氣中的NOx濃度并向控 制器70發(fā)送與之對應(yīng)的信號。由第一 NOx傳感器80檢測的NOx濃度可W用于確定由定量配給 模塊50噴射的還原劑的量。
[0049] 定量配給模塊50可W安裝在顆粒過濾器60的排氣管20上游并且經(jīng)由控制器70的 控制向廢氣中噴射還原劑。通常地，定量配給模塊50噴射尿素，所噴射的尿素被水解并轉(zhuǎn)換 為氨。然而，還原劑不限于氨。
[0050] 混合裝置55可W安裝在定量配給模塊50的排氣管20下游并且可W均勻地混合還 原劑與廢氣。
[0051] 顆粒過濾器60可W安裝在混合裝置55的排氣管下游，W捕集包含在廢氣中的顆粒 物質(zhì)，并利用從定量配給模塊50噴射的還原劑來還原包含在廢氣中的氮氧化物。出于該目 的，顆粒過濾器60可W包含在柴油機顆粒過濾裝置上的選擇性催化還原催化劑(SDPF)62和 另外的選擇性催化還原(SCR)催化劑64,但不限于此。
[0052] 應(yīng)當理解的是，本說明書和權(quán)利要求中的SCR催化劑包括SCR催化劑本身或SDPF。
[0053] SDPF 62通過在界定DPF(柴油機顆粒過濾裝置)通道的壁上涂覆SCR而形成。通常 而言，DPF包含多個進口通道和出口通道。各個進口通道包含開口的末端和阻斷的另一末 端，并且從DPF前端接收廢氣。此外，各個出口通道包含阻斷的末端和開口的另一末端，并且 排放來自DPF的廢氣。通過進口通道流入DPF中的廢氣通過將進口通道和出口通道隔開的多 孔壁而進入出口通道。之后，廢氣通過出口通道而從DPF排放。當廢氣通過多孔壁時，包含在 廢氣中的顆粒物質(zhì)被捕集。此外，涂覆在SDPF 62上的SCR催化劑利用由定量配給模塊50噴 射的還原劑來還原包含在廢氣中的氮氧化物。
[0054] 另外的SCR催化劑64可W設(shè)置在SDPF 62的后部。如果SDPF 62徹底地凈化了氮氧 化物，另外的SCR催化劑64進一步還原氮氧化物。另外的SCR催化劑64可W與SDPF 62在物理 上分開安裝。
[0055] 同時，壓力差傳感器66可W安裝在排氣管20上。壓力差傳感器66檢測顆粒過濾裝 置60的前端部和后端部之間的壓力差，并向控制器70發(fā)送與之對應(yīng)的信號。如果由壓力差 傳感器66檢測的壓力差大于預(yù)設(shè)壓力，則控制器70可W控制顆粒過濾裝置60進行再生。在 運種情況下，噴射裝置14后噴射燃料，W燃燒在顆粒過濾裝置60中捕集的顆粒物質(zhì)。
[0056] 此外，第二NOx傳感器82可W安裝在顆粒過濾裝置60的排氣管20下游。第二NOx傳 感器82可W檢測在從顆粒過濾裝置60排出的廢氣中所包含的氮氧化物的濃度，并向控制器 70發(fā)送與之對應(yīng)的信號?？刂破?0可W基于由第二NOx傳感器82檢測的值來檢查包含在廢 氣中的氮氧化物是否在顆粒過濾裝置60中正常去除。即，第二NOx傳感器82可W用于評測顆 粒過濾裝置60的性能。
[0057] 控制器70可W基于從各個傳感器發(fā)送的信號來確定發(fā)動機的驅(qū)動狀態(tài)，并基于發(fā) 動機的驅(qū)動狀態(tài)來執(zhí)行貧乏/富集控制并控制由定量配給模塊50噴射的還原劑的量。例如， 控制器70可W通過將空氣/燃料比控制為較高來移除來自LNT 40的氮氧化物(在本說明書 中，將其稱為"LNT的再生"），并且可W通過噴射還原劑來移除來自SDPF 60的氮氧化物。可 W通過控制由噴射裝置14噴射的燃料量來執(zhí)行貧乏/富集控制。
[0058] 控制器70可W裝配有對LNT的特征進行定義的多個印射和多個模型，并且可W基 于運些來計算在再生期間由LNT還原的NOx的質(zhì)量?？蒞通過多個實驗來設(shè)置多個印射和模 型。
[0059] 此外，控制器70可W控制顆粒過濾裝置60的再生W及LNT 40的脫硫。
[0060] 出于運些目的，控制器70可W通過由預(yù)設(shè)程序激活的一個或多個處理器來實現(xiàn)， 并且預(yù)設(shè)的程序可W根據(jù)本公開的示例性實施方式而編程為，執(zhí)行計算再生期間由LNT還 原的NOx的質(zhì)量的方法的各個步驟。
[0061] 圖2是示出根據(jù)本公開示例性實施方式的在計算再生期間由LNT還原的NOx質(zhì)量的 方法中所使用的控制器的輸入-輸出關(guān)系的框圖。
[0062] 如圖2所示，第一氧傳感器72、第一溫度傳感器74、第二氧傳感器76、第二溫度傳感 器78、第一 NOx傳感器80、第二NOx傳感器82、壓力差傳感器66和進氣流量計11可W與控制器 70電連接，并且向控制器70發(fā)送所檢測的值。
[0063] 第一氧傳感器72可W檢測通過廢氣再循環(huán)設(shè)備30的廢氣中的氧量并且向控制器 70發(fā)送與之對應(yīng)的信號?？刂破?0可W基于由第一氧傳感器72檢測到的廢氣中的氧量來執(zhí) 行廢氣的貧乏/富集控制。由第一氧傳感器72檢測的值可W表示為上游MAjjiKA是指實際 空氣/燃料比與化學(xué)計量空氣/燃料比的比。如果A大于1，那么空氣/燃料比較低。反之，如果 入小于1，那么空氣/燃料比較高。
[0064] 第一溫度傳感器74可W檢測通過廢氣再循環(huán)設(shè)備30的廢氣的溫度，并且向控制器 70發(fā)送與之對應(yīng)的信號。
[0065] 第二氧傳感器76可W檢測流入顆粒過濾裝置60的廢氣中的氧量，并且向控制器70 發(fā)送與之對應(yīng)的信號。由第二氧傳感器76檢測的值可W表示為下游A(A下游)?？刂破?0利用 上游A和下游A來執(zhí)行LNT的再生。
[0066] 第二溫度傳感器78檢測流入顆粒過濾裝置60中的廢氣的溫度，并且向控制器70發(fā) 送與之對應(yīng)的信號。
[0067] 第一 NOx傳感器80檢測包含在流入顆粒過濾裝置60的廢氣中的NOx濃度，并且向控 制器70發(fā)送與之對應(yīng)的信號。
[006引第二NOx傳感器82檢測包含在從顆粒過濾裝置60排出的廢氣中的NOx濃度，并且向 控制器70發(fā)送與之對應(yīng)的信號。
[0069] 壓力差傳感器66檢測顆粒過濾裝置60的前端部與后端部之間的壓力差，并且向控 制器70發(fā)送與之對應(yīng)的信號。
[0070] 進氣流量計11檢測供應(yīng)至發(fā)動機10的進氣系統(tǒng)的進氣空氣流量，并且向控制器70 發(fā)送與之對應(yīng)的信號。
[0071] 控制器70可W基于所發(fā)送的值來確定發(fā)動機的驅(qū)動狀態(tài)、燃料噴射量、燃料噴射 時點、燃料噴射模式、還原劑的噴射量、顆粒過濾裝置60的再生時點和LNT 40的脫硫/再生 時點，并且將用于控制噴射裝置14和定量配給模塊50的信號輸出至噴射裝置14和定量配給 模塊50。此外，控制器70可W基于所發(fā)送的值來計算再生期間由LNT 40還原的NOx的質(zhì)量。
[0072] 同時，根據(jù)本公開的示例性實施方式，除圖2中示例說明的傳感器之外的多個傳感 器可W設(shè)置在排氣凈化裝置中。然而，為了更好的理解和描述的便利性，將省略對多個傳感 器的說明。
[0073] 在下文中，將參考圖3至圖5,詳細描述根據(jù)本公開示例性實施方式的計算再生期 間由LNT還原的NOx的質(zhì)量的方法。
[0074] 圖3至圖5是根據(jù)本公開示例性實施方式的計算再生期間由LNT還原的NOx的質(zhì)量 的方法的流程圖。
[0075] 如圖3所示，根據(jù)本公開示例性實施方式的計算再生期間由LNT還原的NOx的質(zhì)量 的方法可W開始于步驟S300的發(fā)動機10的運行。如果發(fā)動機10被運行，那么控制器70可W 在步驟S310計算在LNT 40中吸附的NOx的質(zhì)量。根據(jù)計算LNT 40中吸附的NOx質(zhì)量的方法的 一個實例，可W通過對從存儲于LNT 40的NOx質(zhì)量流量中減去由LNT40熱釋放的NOx質(zhì)量流 量、在再生期間由LNT 40釋放的NOx質(zhì)量流量W及在LNT 40中與還原劑化學(xué)反應(yīng)的NOx質(zhì)量 流量而獲得的值進行積分，從而計算出在LNT 40中吸附的NOx的質(zhì)量。計算在LNT 40中吸附 的NOx的質(zhì)量的多個方法是本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的，并且可W使用在多個計算LNT 40中吸 附的NOx的質(zhì)量的方法中的任何方法。
[0076] 在步驟S320,控制器70可W基于在LNT 40中吸附的NOx質(zhì)量來確定是否滿足LNT 40的再生條件。例如，如果在LNT 40中吸附的NOx質(zhì)量大于或等于預(yù)設(shè)的NOx量，那么控制器 70可W確定滿足LNT40的再生條件。
[0077] 如果不滿足LNT 40的再生條件，那么控制器70則返回至步驟S310并且計算在LNT 40中吸附的NOx的質(zhì)量。如果滿足LNT 40的再生條件，那么控制器70可W在步驟S325中執(zhí)行 LNT 40的再生。即，控制器70可W將空氣/燃料比控制成較高，從而引起NOx從LNT 40釋放。 [007引在執(zhí)行LNT 40的再生時，控制器70可W在步驟S330中計算用于還原NOx的C3也的質(zhì) 量流量。在下文中，將參考圖4，詳細說明用于還原NOx的C3也的質(zhì)量流量的計算。
[0079] 如圖4所示，控制器70可W在步驟S400中計算流入LNT 40中的C3化的質(zhì)量流量?？?W基于發(fā)動機10的驅(qū)動狀態(tài)例如進氣空氣流量、噴入發(fā)動機10的燃料量、燃燒溫度、燃燒壓 力、廢氣溫度等來計算流入LNT 40中的C3也的質(zhì)量流量。在本文中，質(zhì)量流量是指單位時間 的質(zhì)量。通過對一段時間內(nèi)的質(zhì)量流量積分來計算質(zhì)量。
[0080] 之后，控制器70可W在步驟S410中向C3H6反應(yīng)模型輸入流入LNT40的C3H6質(zhì)量流 量。如果流入LNT 40中的C3化質(zhì)量流量、LNT 40的溫度、在LNT 40中吸附的NOx質(zhì)量、在LNT 40上游處的A( Aj游)和富集進展速率被輸入至C3也反應(yīng)模型，那么在步驟S420中計算未在LNT 40中反應(yīng)并從LNT 40中逸出的C3化的質(zhì)量流量W及在LNT40中反應(yīng)的所使用C3化的質(zhì)量流 量。在本文中，富集進展速率定義為W下方程式。
[0081]
[0082] 在本文中，A廝是目標A，Aj游是在LNT上游處的A，且A下游是在LNT下游處的入。
[0083] 此外，控制器70可W在步驟S430中基于所使用的C3化質(zhì)量流量來計算用于還原化 的C3也質(zhì)量流量和用于還原NOx的C3也質(zhì)量流量。此時，可W使用W下方程式。
[0084] C3 也巧 N02+02一 2畑3+30)2
[0085] C3 也+4.5N02一 2.25 化+30)2+3 出 0
[0086] C3 也+4.5 化一 3C02+3 出 0
[0087] 此外，將反應(yīng)系數(shù)存儲在C3化反應(yīng)模型中，該反應(yīng)系數(shù)是參與各個反應(yīng)的C3化的質(zhì) 量流量與參與所有反應(yīng)的C3化的質(zhì)量流量的比，其取決于LNT 40的溫度、在LNT 40中吸附的 NOx質(zhì)量、在LNT 40的上游處的A(Aj游)和富集進展速率。因此，可W在參與反應(yīng)的C3也的質(zhì)量 流量、反應(yīng)系數(shù)W及C3化、^)2、〇2、化、畑3和此0的摩爾質(zhì)量的基礎(chǔ)上，計算用于還原化的〔3化 的質(zhì)量流量W及用于還原NOx的C3化的質(zhì)量流量。此外，也可W計算由C3化生成的N出的質(zhì)量 流量。
[0088] 在本說明書中進行示例說明的是，C抽6表示，將除N曲外還有的所有還原劑作為替 代還原劑的種類，并且所有NOx均由N02表示?；诒姸鄬嶒灲Y(jié)果，可W確定，合適的結(jié)果經(jīng) 由將C3化用作替代還原劑的種類（除畑3之外還有的）并且所有均由N02表示的反應(yīng)模型 而生成。即使限制還原劑的類型和NOx類型，所有組分也可W在反應(yīng)模型內(nèi)得到正確的表現(xiàn) 和計算。因此，可W簡化反應(yīng)模型，并且可W減少對反應(yīng)模型進行存儲的存儲器的容量。
[0089] 參考圖3,控制器70可W在步驟S340中計算用于還原NOx的N曲的質(zhì)量流量。在下文 中，將參考圖5來詳細描述用于還原NOx的N出的質(zhì)量流量的計算。
[0090] 如圖5所示，控制器70可W在步驟S500中計算用于還原NOx的C3也的質(zhì)量流量(參見 圖4)?？刂破?0可W在步驟S510中向N出生成模型輸入用于還原的C3也的質(zhì)量流量、LNT 40的溫度、在LNT 40中吸附的NOx質(zhì)量、在LNT 40上游處的A(Aj游)和富集進展速率，并且在 步驟S520中計算由C3也生成的N出的質(zhì)量流量。具體地，N出不在LNT再生的初始階段生成，而 在富集控制已經(jīng)進行至適當程度后生成。因此，應(yīng)當根據(jù)富集進展速率來計算由C3也生成的 畑3的質(zhì)量流量。如上所述，可W從C3此與N02的反應(yīng)方程式來計算由C3也生成的N出的質(zhì)量流 量。因此，N出的生成模型可W為C3也反應(yīng)模型的一部分或獨立于C3也的反應(yīng)模型。
[0091] 之后，控制器70可W在步驟S540中基于由C3化生成的N曲的質(zhì)量流量來計算在LNT 40處化學(xué)可反應(yīng)的總的N曲質(zhì)量流量?？偟腘出可W，但不限于，與由C3也生成的N曲的質(zhì)量流 量相同。
[0092] 之后，控制器70可W在步驟S550中向N曲反應(yīng)模型輸入在LNT40處化學(xué)可反應(yīng)的總 的N出質(zhì)量流量。如果將在LNT 40處化學(xué)可反應(yīng)的總N曲質(zhì)量流量、LNT 40的溫度、在LNT 40 中吸附的NOx質(zhì)量、在LNT 40上游處的MAj*)和富集進展速率輸入至N曲反應(yīng)模型，那么在 步驟S560中計算未在LNT 40中反應(yīng)并從LNT 40逸出的N出的質(zhì)量流量W及在LNT 40中反應(yīng) 的所使用N出的質(zhì)量流量。此外，控制器70可W在步驟S570中基于所使用的N出質(zhì)量流量來計 算用于還原化的畑3質(zhì)量流量和用于還原NOx的畑3質(zhì)量流量。此時，可W使用W下方程式。
[0093] 畑3+1.75〇2 一 N02+1 .甜 20
[0094] 2NH3+1.5N02 一 1.75 化+3 出 0
[0095] 反應(yīng)系數(shù)存儲在NH3反應(yīng)模型中，該反應(yīng)系數(shù)是參與各個反應(yīng)的NH3質(zhì)量流量與參 與所有反應(yīng)的N曲質(zhì)量流量的比，取決于LNT 40的溫度、在LNT 40中吸附的NOx質(zhì)量、在LNT 40上游處的M Aj*)和富集進展速率。因此，可W在參與反應(yīng)的N曲的質(zhì)量流量、反應(yīng)系數(shù)W 及畑3、N02、02、N2、N出和此0的摩爾質(zhì)量的基礎(chǔ)上，計算用于還原化的N出的質(zhì)量流量和用于還 原NOx的N出的質(zhì)量流量。
[0096] 參考圖3,控制器70可W在步驟S350中基于在流入LNT 40的C3也質(zhì)量流量中的用于 還原N化的C3化質(zhì)量流量和用于還原N化的畑3質(zhì)量流量來計算經(jīng)過還原的N化的質(zhì)量流量。 良P，經(jīng)過還原的NOx質(zhì)量流量可W基于上述反應(yīng)方程式來計算。
[0097] 之后，控制器70可W在步驟S360中確定LNT 40的再生是否完成。即，如果富集進展 速率變?yōu)?(即，上游A和下游A與目標A相同），那么控制器70結(jié)束LNT 40的再生。如果LNT 40 的再生未完成，那么控制器70返回至步驟S325。
[0098] 最后，控制器70可W在步驟S370中對再生期間的經(jīng)過還原的NOx的質(zhì)量流量進行 積分，W計算經(jīng)過還原的NOx的質(zhì)量。
[0099] 如上所述，控制器70可W在步驟S560中計算逸出的N出的質(zhì)量流量。即，計算從LNT 40逸出的N曲的質(zhì)量流量。所有從LNT 40逸出的畑3均流入SDPF 60 (或SCR催化劑）中。因此， 當計算由定量配給模塊50噴射的還原劑(尿素）的量時，控制器70將從LNT 40中逸出的N曲 質(zhì)量流量考慮在內(nèi)。即，控制器70基于在預(yù)定時間內(nèi)流入SDPF 60中的NOx的質(zhì)量來計算應(yīng) 當由定量配給模塊50噴射的還原劑的量，并通過從應(yīng)當由定量配給模塊50噴射的還原劑的 量中減去通過對預(yù)定時間內(nèi)的從LNT 40逸出的畑3質(zhì)量流量進行積分而獲得的值來計算實 際由定量配給模塊50噴射的還原劑的量。因此，其防止N曲從SDPF 60中逸出并且可W減少 還原劑的消耗。
[0100] 盡管本公開已經(jīng)結(jié)合目前被認為是實用示例性實施方式的內(nèi)容進行了描述，但應(yīng) 當理解，本公開不限于所公開的實施方式，相反，其意在涵蓋包括在所附權(quán)利要求的精神和 范圍內(nèi)的多種修改和等同布置。
【主權(quán)項】
1. 一種計算在再生期間由NOx捕集系統(tǒng)還原的氮氧化物的質(zhì)量的方法，包括以下步驟： 計算在流入排氣凈化裝置的NOx捕集系統(tǒng)中的C 3H6的質(zhì)量流量中的用于還原氮氧化物 的C3H6的質(zhì)量流量； 計算在所述NOx捕集系統(tǒng)中生成的NH3的質(zhì)量流量中的用于還原氮氧化物的NH3的質(zhì)量 流量； 基于所述用于還原氮氧化物的C3H6的質(zhì)量流量和所述用于還原氮氧化物的NH3的質(zhì)量 流量來計算經(jīng)過還原的氮氧化物的質(zhì)量流量;以及 通過對再生期間內(nèi)還原的氮氧化物的質(zhì)量流量進行積分來計算經(jīng)過還原的氮氧化物 的質(zhì)量。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述計算用于還原氮氧化物的C3H6的質(zhì)量流量的 步驟包括： 計算流入所述NOx捕集系統(tǒng)中的C3H6的質(zhì)量流量； 通過利用流入所述NOx捕集系統(tǒng)中的C3H6的質(zhì)量流量、氮氧化物的吸附、所述NOx捕集系 統(tǒng)的上游處的λ、所述NOx捕集系統(tǒng)的溫度和富集進展速率來計算所使用的C3H6的質(zhì)量流量； 以及 通過使用所使用的C3H6的質(zhì)量流量來計算所述用于還原氮氧化物的C3H 6的質(zhì)量流量。3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中，所述計算用于還原氮氧化物的NH3的質(zhì)量流量的步 驟包括： 計算由流入所述NOx捕集系統(tǒng)中的C3H6所生成的Mfe的質(zhì)量流量； 計算在所述NOx捕集系統(tǒng)處能夠化學(xué)反應(yīng)的總的NH3的質(zhì)量流量； 通過利用在所述NOx捕集系統(tǒng)處能夠化學(xué)反應(yīng)的總的NH3的質(zhì)量流量、氮氧化物的吸附、 所述NOx捕集系統(tǒng)的上游處的λ、所述NOx捕集系統(tǒng)的溫度、和所述富集進展速率來計算所使 用的NH3的質(zhì)量流量；以及 通過利用所使用的NH3的質(zhì)量流量來計算所述用于還原氮氧化物的NH3的質(zhì)量流量。4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其中，由流入所述NOx捕集系統(tǒng)中的C3H6生成的NH3的質(zhì) 量流量根據(jù)所述富集進展速率而計算。5. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中，所述富集進展速率定義為方g 在該方程式中，λ目標是目標λ，λ描是所述NOx捕集系統(tǒng)的上游處的λ，且λ下游是所述NOx捕 集系統(tǒng)的下游處的λ。6. -種排氣凈化裝置，其包含： 發(fā)動機，其包含用于向所述發(fā)動機中噴射燃料的噴射裝置，通過使空氣與燃料的混合 物燃燒而生成動力，以及通過排氣管將燃燒過程中生成的廢氣排放至所述發(fā)動機的外部； NOx捕集系統(tǒng)，其安裝在所述排氣管上，用于在低空氣/燃料比下吸附包含在廢氣中的 氮氧化物，在高空氣/燃料比下釋放所吸附的氮氧化物，以及利用還原劑來還原包含在廢氣 中的氮氧化物或所釋放的氮氧化物，所述還原劑包括在廢氣中所含的碳或氫；以及 控制器，其用于根據(jù)吸附在所述NOx捕集系統(tǒng)中的氮氧化物以及廢氣的溫度，通過控制 空氣/燃料比來控制氮氧化物的吸附和釋放， 所述控制器基于在流入所述NOx捕集系統(tǒng)中的C3H6的質(zhì)量流量中的用于還原氮氧化物 的C3H6的質(zhì)量流量以及在所述NOx捕集系統(tǒng)中生成的NH3的質(zhì)量流量中的用于還原氮氧化物 的NH3的質(zhì)量流量來計算經(jīng)過還原的氮氧化物的質(zhì)量流量，以及進一步通過對再生期間的 經(jīng)過還原的氮氧化物的質(zhì)量流量進行積分來計算氮氧化物的質(zhì)量。7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的排氣凈化裝置，其中，所述控制器通過利用流入所述NOx捕集 系統(tǒng)中的C3H6的質(zhì)量流量、氮氧化物的吸附、所述NOx捕集系統(tǒng)的上游處的λ、所述NOx捕集系 統(tǒng)的溫度和富集進展速率來計算所述用于還原氮氧化物的C 3H6的質(zhì)量流量。8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的排氣凈化裝置，其中，所述控制器計算由流入所述NOx捕集系 統(tǒng)中的C3H6所生成的Mfe的質(zhì)量流量，通過利用由C3H6所生成的Mfe的質(zhì)量流量來計算在所述 NOx捕集系統(tǒng)處能夠化學(xué)反應(yīng)的總的NH3的質(zhì)量流量，以及通過利用在所述NOx捕集系統(tǒng)處 能夠化學(xué)反應(yīng)的總的NH 3的質(zhì)量流量、氮氧化物的吸附、所述NOx捕集系統(tǒng)的上游處的λ、所 述NOx捕集系統(tǒng)的溫度和所述富集進展速率來計算所述用于還原氮氧化物的NH 3的質(zhì)量流 量。9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的排氣凈化裝置，其中，所述控制器根據(jù)所述富集進展速率來計 算由流入所述NOx捕集系統(tǒng)中的C3H6所生成的Mfe的質(zhì)量流量。10. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的排氣凈化裝置，其中，所述富集進展速率定義為方程式在方程式中，λ目標是目標λ，λ描是所述NOx捕集系統(tǒng)的上游處的λ，且λ下游是所述NOx捕集 系統(tǒng)的下游處的λ。11. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的排氣凈化裝置，還包含： 定量配給模塊，其安裝在所述NOx捕集系統(tǒng)的排氣管下游處，用于直接向廢氣中噴射還 原劑；以及 選擇性催化還原催化劑，其布置在所述定量配給模塊的排氣管下游處，通過利用由所 述定量配給模塊噴射的還原劑來還原包含在廢氣中的氮氧化物， 所述控制器根據(jù)流入所述選擇性催化還原催化劑中的氮氧化物的質(zhì)量流量來控制由 所述定量配給模塊噴射的還原劑的量，以及 所述控制器通過利用在所述NOx捕集系統(tǒng)處能夠化學(xué)反應(yīng)的總的NH3的質(zhì)量流量、氮氧 化物的吸附、所述NOx捕集系統(tǒng)的上游處的λ、所述NOx捕集系統(tǒng)的溫度和所述富集進展速率 來計算由所述NOx捕集系統(tǒng)逸出的Mfe的質(zhì)量流量，以及通過考慮所述逸出的服3的質(zhì)量流量 來調(diào)節(jié)由所述定量配給模塊噴射的還原劑的量。
【文檔編號】F02D41/02GK106014554SQ201610044560
【公開日】2016年10月12日
【申請日】2016年1月22日
【發(fā)明人】李津夏, 樸鎮(zhèn)佑, 林世拉, J·紹布, T·維特卡, A·沃夫克
【申請人】現(xiàn)代自動車株式會社, Fev 有限責(zé)任公司