本发明专利技术涉及用于监测催化剂失活并控制空气/燃料比的系统及方法。一种用于基于催化剂失活控制发动机(105)中的空气/燃料比的系统(100)包括设置在三元催化剂(110)下游的NH3检测器(120)，以及将NH3浓度的测量值与在富操作条件下的NH3浓度的标称值相比较的子系统(135)。子系统(145)基于NH3浓度的测量值和估计的CO浓度来调整空气/燃料比。
【技术实现步骤摘要】
用于监测催化剂失活并控制空气/燃料比的系统及方法
本文公开的主题大体上涉及监测发动机系统中的催化剂，并且更具体地涉及用于连续地诊断三元催化剂且在催化剂失活的情况下采取校正控制动作的方法及系统。
技术介绍
环境法规需要使用催化剂来处理发动机排气以便减少空气污染。催化转化器使用两个类型的催化剂，还原催化剂和氧化催化剂。催化转化器由陶瓷结构构成，陶瓷结构涂布有并入壳体内的金属催化剂。催化转化器提供使催化剂的最大表面面积暴露于排气流的结构。三元催化转化器具有储存氧(O2)的能力。当排气的空气/燃料比贫(氧化气氛)时，其储存氧O2且从而抑制单氮氧化物(NOx)的产生。当排气的空气/燃料比富时，其释放储存的O2，从而促进碳氢化合物(HC)和一氧化碳(CO)的氧化。在许多应用中，期望监测催化转化器的性能。不能检查气体发动机的催化剂失活可导致对最终用户的严厉财政处罚。监测可涉及感测排出气体来确定催化剂是否充分地执行。使用的传感器中为O2传感器和NOx传感器。在O2的情况下，传感器可位于催化剂的上游和下游。来自传感器的信号与排放相比较和关联，以确定催化剂是否充分地执行。监测催化转化器的性能的另一种途径在于感测催化转化器的温度。通常，两个传感器将是适合的。一个传感器设置在催化剂上游，且另一个传感器设置在催化剂下游。传感器监测催化转化器芯的温升。当传感器之间的温差最大时，认为催化转化器最佳地工作。对于具有与氨滑移催化剂和中间床空气喷射组合的三元催化剂的系统，发动机通常以富空气/燃料比运转。富运转发动机实现了在三元催化剂中还原NOx、以及在氨滑移催化剂中氧化CO和NH3。三元催化剂在化学地失活时损失性能。例如，4000小时持续时间的油暴露可使三元催化剂化学地失活。此失活可导致CO和甲烷(CH4)排放增加，同时NH3排放减少，这可导致发动机不符合环境法规。用于监测催化转化器性能的现有方法通常基于催化剂温度和基于O2储存的诊断。当发动机通常在中间床空气喷射方案中富运行时，基于O2储存的诊断将无效，且因此需要监测催化剂健康的备选方式。
技术实现思路
本公开内容提供了一种用于连续地诊断三元催化剂和在催化剂失效的情况下采取校正控制动作的方法。根据一个示例性非限制性实施例，本专利技术涉及一种用于控制发动机中的空气/燃料比的方法。该方法包括确定三元催化剂下游的NH3浓度的实际值是否低于在富操作条件下产生的NH3浓度的标称值。如果NH3浓度的实际值低于在富操作条件下产生的NH3浓度的标称值，则空气/燃料比基于估计的CO浓度调整。根据另一个实施例，提供了一种用于检测催化剂的失活的方法。该方法包括确定三元催化剂下游的NH3浓度的实际值是否低于在富操作条件下产生的NH3浓度的标称值。如果NH3浓度的实际值低于在富操作条件下产生的NH3浓度的标称值，则该方法确定估计的CO浓度值。估计的CO浓度值然后与基准CO浓度值相比较。在另一个实施例中，提供了一种用于控制发动机中的空气/燃料比的系统。该系统包括三元催化剂、设置在三元催化剂下游的NH3检测器，以及将NH3浓度的测量值与富操作条件下的NH3浓度的标称值相比较的子系统。该系统还包括基于NH3浓度的测量值和估计的CO浓度来调整空气/燃料比的子系统。一种用于控制发动机(105)中的空气/燃料比的方法(200)，方法包括：确定三元催化剂下游的NH3浓度的实际值是否小于在富操作条件下产生的NH3浓度的标称值(230)；如果NH3浓度的实际值低于在富操作条件下产生的NH3浓度的标称值，则基于估计的CO浓度调整空气/燃料比(250)。优选地，确定NH3浓度的实际值是否低于富操作条件下产生的NH3浓度的标称值包括：建立在富操作条件下产生的NH3浓度的标称值(205)；检测三元催化剂下游的NH3浓度的实际值(225)；以及将三元催化剂下游的NH3浓度的实际值与在富操作条件下产生的NH3浓度的标称值相比较(230)。优选地，基于估计的CO浓度调整空气/燃料比包括：确定实际空气/燃料比(221)；确定实际CO浓度是否大于基准CO浓度(240)；以及如果实际CO浓度大于基准CO浓度，则改变空气/燃料比(250)。优选地，确定实际CO浓度是否大于基准CO浓度包括：建立基准CO浓度值(215)；估计实际CO浓度值(235)；以及将实际CO浓度值与基准CO浓度值(240)相比较。优选地，改变空气/燃料比包括：将空气/燃料比调整至比实际空气/燃料比更贫的调整的空气燃料比(250)。优选地，方法(200)还包括：建立NH3浓度的下阈值(210)；将三元催化剂下游的NH3浓度的实际值与NH3浓度的下阈值相比较(230)；如果三元催化剂下游的NH3浓度的实际值小于NH3浓度的下阈值，则将空气/燃料比调整至比调整的空气/燃料比更富的空气/燃料比(256)；如果三元催化剂下游的NH3浓度的实际值大于NH3浓度的下阈值，则检测三元催化剂下游的NH3浓度的实际值(225)。优选地，估计实际CO浓度值，包括使用基于模型的估计器来计算实际CO浓度。一种用于检测催化剂的失活的方法，方法包括：确定三元催化剂下游的NH3浓度的实际值是否小于在富操作条件下产生的NH3浓度的标称值(230)；如果NH3浓度的实际值低于在富操作条件下产生的NH3浓度的标称值，则确定估计的CO浓度值(235)；以及将估计的CO浓度值与基准CO浓度值相比较(240)。优选地，确定估计的CO浓度值(235)包括使用基于模型的估计器来确定估计的CO浓度值。优选地，确定三元催化剂下游的NH3浓度的实际值是否低于在富操作条件下产生的NH3浓度的标称值(230)包括确定三元催化剂下游的NH3浓度的时间平均值是否低于在富操作条件下产生的NH3浓度的标称值。优选地，方法还包括：如果估计的CO浓度值大于基准CO浓度值，则提供三元催化剂失活的信号。优选地，基于模型的估计器包括基于三元催化剂的物理模型的观察器。优选地，基于三元催化剂的物理模型的观察器为线性观察器。优选地，基于三元催化剂的物理模型的观察器为非线性观察器。一种用于控制发动机(105)中的空气/燃料比的系统(100)，系统包括：三元催化剂(110)；设置在三元催化剂下游的NH3检测器(120)；将NH3浓度的测量值与富操作条件下的NH3浓度的标称值相比较的子系统(135)；以及基于NH3浓度的测量值和估计的CO浓度来调整空气/燃料比的子系统(145)。优选地，调整空气/燃料比的子系统包括：估计三元催化剂下游的CO浓度的子系统(140)。优选地，调整空气/燃料比(145)的子系统包括：将CO浓度的估计值与CO浓度的基准值相比较的子系统。优选地，估计CO浓度的子系统(140)包括基于三元催化剂的物理模型的观察器。优选地，观察器为线性观察器。优选地，观察器为非线性观察器。附图说明本专利技术的其它特征和优点将从结合附图的优选实施例的以下更详细的描述中清楚，附图通过举例的方式示出了本专利技术的某些方面的原理。图1为用于诊断催化剂失活的系统的实施例的简图。图2为用于基于催化剂失活来控制空气/燃料比的方法的实施例的流程图。图3为通用计算机的框图。具体实施方式本公开内容提供了一种用于连续地诊断三元催化剂和在催化剂失效的情况下采取校正控制动作的方法。技术效果本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种用于控制发动机(105)中的空气/燃料比的方法(200)，所述方法包括：确定三元催化剂下游的NH3浓度的实际值是否小于在富操作条件下产生的NH3浓度的标称值(230)；如果NH3浓度的所述实际值低于在富操作条件下产生的NH3浓度的所述标称值，则基于估计的CO浓度调整所述空气/燃料比(250)。
【技术特征摘要】
2013.09.26 US 14/0380141.一种用于控制发动机(105)中的空气/燃料比的方法(200)，所述方法包括：将来自三元催化剂的气流通过NH3传感器；确定所述三元催化剂下游由所述NH3传感器感测的NH3浓度的实际值是否小于在富操作条件下产生的NH3浓度的标称值(230)；如果NH3浓度的所述实际值低于在富操作条件下产生的NH3浓度的所述标称值，则基于估计的CO浓度调整所述空气/燃料比(250)。2.根据权利要求1所述的用于控制发动机(105)中的空气/燃料比的方法(200)，其特征在于，确定NH3浓度的实际值是否低于富操作条件下产生的NH3浓度的标称值包括：建立在富操作条件下产生的NH3浓度的标称值(205)；检测三元催化剂下游的NH3浓度的实际值(225)；以及将三元催化剂下游的NH3浓度的所述实际值与在富操作条件下产生的NH3浓度的所述标称值相比较(230)。3.根据权利要求1所述的用于控制发动机(105)中的空气/燃料比的方法(200)，其特征在于，基于估计的CO浓度调整所述空气/燃料比包括：确定实际空气/燃料比(221)；确定实际CO浓度是否大于基准CO浓度(240)；以及如果所述实际CO浓度大于所述基准CO浓度，则改变所述空气/燃料比(250)。4.根据权利要求3所述的用于控制发动机(105)中的空气/燃料比的方法(200)，其特征在于，确定实际CO浓度是否大于基准CO浓度包括：建立基准CO浓度值(215)；估计实际CO浓度值(235)；以及将所述实际CO浓度值与所述基准CO浓度值(240)相比较。5.根据权利要求3所述的用于控制发动机(105)中的空气/燃料比的方法(200)，其特征在于，改变所述空气/燃料比包括：将所述空气/燃料比调整至比所述实际空气/燃料比更贫的调整的空气燃料比(250)。6.根据权利要求5所述的用于控制发动机(105)中的空气/燃料比的方法(200)，其特征在于，所述方法(200)还包括：建立NH3浓度的下阈值(210)；将三元催化剂下游的NH3浓度的所述实际值与NH3浓度的所述下阈值相比较(230)；如果三元催化剂下游的NH3浓度的所述实际值小于NH3浓度的所述下阈值，则将所述空气/燃料比调整至比所述调整的空气/燃料比更富的空气/燃料比(256)；如果三元催化剂下游的NH3浓度的所述实际值大于NH3浓度的所述下阈值，则检测三元催化剂下游的NH3浓度的实际值(225)。7.根据权利要求4所述的用于控制发动机中的空气/燃料比的方法(200)，其特征在于，估计实际CO浓度值，包括使用基于模型的估计器来计算实际CO浓度。8.一种用于检测催化剂的失活的方法，所述方法包括：将来自三元催化剂的气流通过NH3传感...
【专利技术属性】
技术研发人员：M德瓦拉康达，
申请(专利权)人：通用电气公司，
类型：发明
国别省市：美国;US
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