监测内燃发动机排气中的受规制的排放物浓度的方法技术

提供一种监测内燃发动机排气中的受规制的排放物浓度Ci的方法。本方法包含：引导排气通过排气涡轮增压器；引导至少部分排气通过排气再循环系统，通过兰姆达探测器测量排气中的空气比λmeas，通过传感器测量排气涡轮增压器的转动速度nT，以及基于空气比λmeas和转动速度nT确定受规制的排放物浓度Ci。这样，就可通过涡轮的转动速度的函数确定排气的排放物浓度。

【技术实现步骤摘要】
相关申请本专利技术申请要求2010年11月3日提交的德国专利申请102010060330.9的权益，其全部内容通过引用包括在此。
本公开涉及一种监测内燃发动机排气中受规制的排放物浓度(regulated emission concentration)Ci的方法。
技术介绍
发动机排出的排气常包括燃烧的副产品，其可对环境有害，并且因此须符合排放物规定。为了减少这些所谓的受规制的排放物，内燃发动机通常装备有各种排气后处理系统。为了未燃烧的烃(HC)以及一氧化碳(CO)的氧化，常在排气释放系统中提供氧化催化转化器(oxidation catalytic converter)，特别是在以过量空气运行的内燃发动机的情况下尤其如此，例如以稀燃模式运行的火花点火发动机或者直接喷射式柴油发动机。在火花点火发动机的情况下，也可使用三元催化转化器，然而其仅在窄范围内的化学计量操作(λ≈1)下提供最优转化。此处，通过未氧化排气组分减少氮氧化物(NOx)，其中未氧化排气组分尤其以一氧化碳和未燃烧的烃出现，其中所述排放物在同时被氧化。在过量空气的情况下(λ＞＞1)，不能将排气中的氮氧化物降低至标准以下，即由于缺少还原剂。为了降低氮氧化物，因此使用选择性催化转化器，即所谓的SCR催化转化器，其中为了选择性地降低氮氧化物，有目的地将还原剂引入排气。对于还原剂，除了氨和尿素，也可使用未燃烧的烃。后者也称为HC富集，直接将未燃烧的烃引入排气释放系统，或者通过发动机内方法，如通过后喷射入另外的燃料实现。也可通过所谓的氮氧化物存储催化转化器(LNT-稀NOx捕集器)。这里，在例如通过缺乏氧气的内燃发动机的亚化学计量运行(例如λ＜0.95)实现的再生期间被还原之前，氮氧化物最初(在内燃发动机的稀燃模式期间)被吸收(即收集和存储)在催化转化器中。在再生期间，氮氧化物NOx基本被释放并转化为二氧化氮(NO2)、二氧化碳(CO2)和水(H2O)。为了最小化碳烟颗粒的排放物，使用所谓的再生颗粒过滤器，其将烟碳颗粒从排气中过滤出并储存，而所述烟碳颗粒在过滤器再生期间被间歇地烧掉。使用LNT的一个困难由排气中所含的硫引起，其也同样在LNT中被吸收。直接脱硫使用的高温能够损伤存储催化转化器，引起催化转化器热老化，并且对氮氧化物的期望转化产生不利的影响。LNT的储存能力，也就是其存储氮氧化物的能力随着运行持续时间延长而降低。排气的高温引起热老化，并且由于运行持续时间延长而引起功能性限制，换句话说，引起转化效率降低，这不仅在存储催化转化器的情况下发生，也在氧化催化转化器的情况下发生。特别地，已证实用于甲烷氧化的高温很关键。由于排气后处理系统的效率随着运行持续时间延长而降低，或者排气后处理系统也能够被基本不可逆转地损伤，为了防止由于受限制功能性或缺乏转化引起的不良高排放物，可监测排气后处理系统或该系统的功能性。即使现有法规不强制要求车上诊断(OBD)，但是未来方案也可使之成为必要。例如，欧VI排放物标准规定对未处理氮氧化物排放物的监测。降低氮氧化物排放物的一个发动机内方法包括排气再循环，换句话说，来自排气释放系统的排气通过再循环管路再循环进入进气系统。排气再循环是降低氮氧化物排放物的一种方案，其中能够以增加的排气再循环率相当程度地降低氮氧化物排放物。此处，通过以下等式确定排气再循环率xEGR：xEGR＝mEGR/(mEGR+mFresh air)其中mEGR表示再循环排气的量，mFresh air表示提供的新鲜空气量，换句话说为助燃空气，视需要，其已被通过压缩机传送并压缩。排气再循环也适用于在部分负荷范围内降低未燃烧烃的排放物。为了获得氮氧化物排放物相当程度的降低，可使用高排气再循环率，例如达到xEGR≈60％至70％这样的大小。在通过排气涡轮增压而增压，以及装备有排气再循环系统的内燃发动机的情况下，由于通常从至少一个排气涡轮增压器的涡轮的上游的排气释放系统抽取再循环排气，并且不能再用于驱动至少一个涡轮，这导致冲突。在排气涡轮增压器中，在同一轴上布置压缩机和涡轮，热排气流被提供给涡轮，并且在所述涡轮中伴随着能量释放而膨胀，其结果是该轴开始转动。由排气流提供给涡轮并最终到达轴的能量用于驱动压缩机，后者也同样布置在该轴上。压缩机传送并压缩对其提供的进气，由此获得内燃发动机增压。在排气再循环率提高的情况下，被引导通过涡轮的排气流减少。通过涡轮的排气流减少引起更低的涡轮压力比，因此增压比也降低，这相当于压缩机质量流量较小。上述影响，即排气再循环的增加以及同时由其引起的增压压力的降低，导致更富集的汽缸新鲜充气，也就是燃烧室内新鲜空气或氧气更少，这对于排放物的形成和排气释放系统中排放物浓度具有重大影响。
技术实现思路
本专利技术人已认识到上述方法的问题，并且在此提供一种至少部分解决这些问题的方法。提供一种监测内燃发动机中排气的受规制的排放物浓度Ci的方法。本方法包含引导排气通过排气涡轮增压器，引导至少部分排气通过排气再循环系统，以兰姆达探测器测量排气中的空气比λmeas，通过传感器测量排气涡轮增压器的转动速度nT，并且基于空气比λmeas和转动速度nT确定排放物浓度Ci。这样，就能够通过考虑EGR系统引起的排气质量流量降低而更精确地确定内燃发动机排气中的排放物浓度Ci。这样，就能够利用较廉价传感器对排气排放物浓度进行更稳健地确定。当单独考虑或结合附图考虑时，将通过以下具体实施方式更容易明白上述优点和其他优点以及本说明的特征。应明白，提供上述专利技术从而以引出一系列方案的简化形式，后者将在详细说明中进一步描述。并不试图指出所要求保护的主题的关键或本质特征，其范围由所附权利要求唯一限定。此外，要求保护的主题不限于解决在上述部分和本公开任何部分提到的缺点的实施方式。附图说明图1示意性示出内燃发动机的一个实施例。图2示出图解依照本公开的一个实施例确定排放物浓度的一种方法的流程图。图3示出增压器的转速与EGR再循环速率的关系图。图4示出排气中的氮氧化物浓度与EGR再循环速率的关系图。图5示出排气中的氮氧化物浓度与汽缸新鲜进气中的燃烧产物比重的关系图。具体实施方式可通过一个或更多排气传感器确定发动机的排气中的排放物，其测量排气的氧浓度，然后使用后者计算排气的空燃比。在空燃比的计...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
2010.11.03 DE 102010060330.91.一种监测内燃发动机排气中的受规制的排放物浓度Ci的方法，其
包含：
引导所述排气通过排气涡轮增压器；
引导至少部分所述排气通过排气再循环系统；
通过兰姆达探测器测量所述排气中的空气比λmeas；
通过传感器测量所述排气涡轮增压器的转动速度nT；以及
基于所述空气比λmeas和所述转动速度nT确定所述受规制的排放物浓
度Ci。
2.根据权利要求1所述的方法，其中所述受规制的排放物浓度Ci是
在内燃发动机在固定运行点以至少两个运行参数为特征的稳态运行中确
定的。
3.根据权利要求2所述的方法，其中所述至少两个运行参数包括转
动速度n和内燃发动机的负荷。
4.根据权利要求2所述的方法，其中所述至少两个运行参数包括转
动速度n和内燃发动机的扭矩T。
5.根据权利要求1所述的方法，其中所述受规制的排放物浓度Ci是基于包含系数的回归模型确定的，该系数取决于运行点。
6.根据权利要求5所述的方法，其中所述系数存储在至少一个特性
曲线图中，其中每个特性曲线图都对应于具体的运行点。
7.根据权利要求1所述的方法，其中氮氧化物NOx的受规制的排放
物浓度CNOX被确定。
8.根据权利要求1所述的方法，其中可基于所述受规制的排放物浓
度确定排气后处理系统的功能性。
9.根据权利要求8所述的方法，其中所述排气后处理系统为存储催
化转化器。
10.一种确定发动机的排气流中NOx浓度的方法，其包含：
响应于NOx浓度调节运行参数，所述NOx浓度基于涡轮转动速度以及
上游排气空燃比，并且进一步基于当前工况。
11.根据权利要求10所述的方法，其中所述NOx浓度进一步基于发
动机转速和负荷。
12.根...

【专利技术属性】
技术研发人员：S·彼得罗维奇，Y·M·S·雅各布，
申请(专利权)人：福特环球技术公司，
类型：发明
国别省市：