三元催化剂氧储存模型制造技术

本文描述的技术方法包括用于处理机动车辆内燃机废气的排放控制系统。排放控制系统包括三反应氧储存模型。所述系统进一步包括三元催化剂和控制三元催化剂的氧储存水平的控制器。所述控制器确定表示氧气对铈进行氧化的净速率的第一反应速率、表示一氧化碳对铈进行还原的净速率的第二反应速率和表示氢气对铈进行还原的净速率的第三反应速率。所述控制器进一步基于所述第一反应速率、所述第二反应速率和所述第三反应速率确定所述氧储存水平。

Oxygen storage model of ternary catalyst

【技术实现步骤摘要】
三元催化剂氧储存模型引言本公开涉及用于内燃机的废气排放控制系统，并且更具体地，涉及改进的三元催化剂(TWC)氧储存模型的开发和实施。从内燃机排放的废气是非均匀混合物，其含有气态的排放物，诸如一氧化碳(“CO”)、未燃烧的碳氢化合物(“HC”)和氮氧化物(“NOx”)。这些排放物成分中有许多是受高度管制的。通常设置在催化剂载体或基底上的催化剂成分作为后处理系统的一部分被提供在发动机排气系统中，以将这些废气成分中的某些或全部转化为不受管制的化合物。废气处理系统通常包括一个或多个基于催化剂的处理设备，诸如三元催化剂(TWC)。三元催化剂的目标是将发动机中的主要污染物转化为二氧化碳、水和氮气。对于三元催化剂，当通过所述三元催化剂的气体的空气燃料比(AFR)尽可能接近化学计量平衡时(即，在氧化剂的量等于还原剂的量的条件下)，实现最高的转化效率。换句话说，控制空气燃料比以保持化学计量允许三元催化剂最有效地将排气污染物转化为无害的化合物。三元催化剂含有一种或多种可以储存和释放氧的材料。通过氧储存系统分别在贫(过量的氧)和富(过量的燃料)条件下储存和释放氧的能力，使用其来补偿空气燃料比偏离化学计量的任何偏差。可还原的氧化物，诸如氧化铈-氧化锆，经常用作氧储存成分。
技术实现思路
本文描述的技术方法包括用于处理机动车辆内燃机废气的排放控制系统。所述排放控制系统包括三反应氧储存模型。所述系统进一步包括三元催化剂和控制三元催化剂的氧储存水平的控制器。所述控制器确定与氧气对铈进行氧化的净速率相关联的第一反应速率、与一氧化碳对铈进行还原的净速率相关联的第二反应速率和与氢气对铈进行还原的净速率相关联的第三反应速率。所述控制器进一步基于所述第一反应速率、所述第二反应速率和所述第三反应速率确定所述氧储存水平。除了上述一个或多个特征之外，在一些实施例中，所述控制器进一步被配置为响应于所确定的氧储存水平(OSL)来调节所述内燃机的运行。在一些实施例中，调节所述内燃机的所述运行包括调节燃料喷射正时、空气燃料混合物的喷射量、发动机转速或进气量。在一些实施例中，空气燃料(A/F)比传感器位于所述三元催化剂的上游并且所述控制器进一步被配置为从所述传感器接收所测量的空气燃料比。在一些实施例中，所述三反应氧储存模型包括根据以下方程式的第一反应：在一些实施例中，所述三反应氧储存模型包括根据以下方程式的第二反应：在一些实施例中，所述三反应氧储存模型包括根据以下方程式的第三反应：在一些实施例中，所述氧储存水平Φ根据以下方程式确定：在一些实施例中，所述排放控制系统进一步包括可操作地耦合到所述控制器的宽范围空气/燃料(WRAF)传感器。所述控制器可以进一步被配置为从所述宽范围空气/燃料传感器接收所测量的空气燃料比。在一些实施例中，所述控制器进一步被配置为基于氢气浓度调节所述所测量的空气燃料比。在另一个示例性实施例中，提供了一种用于处理机动车辆内燃机废气的方法。所述方法利用氧储存模型。所述氧储存模型包括与氧气对铈进行氧化的净速率相关联的第一反应、与一氧化碳对铈进行还原的净速率相关联的第二反应和与氢气对铈进行还原的净速率相关联的第三反应。所述方法进一步包括确定与所述第一反应相关联的第一反应速率、确定与所述第二反应相关联的第二反应速率以及确定与所述第三反应相关联的第三反应速率。所述方法进一步包括基于所述第一反应速率、所述第二反应速率和所述第三反应速率确定所述三元催化剂的氧储存水平。除了上述一个或多个特征之外，或者作为替代方案，所述方法的进一步的实施例可以包括响应于所确定的氧储存水平来调节所述内燃机的运行。在一些实施例中，调节所述内燃机的运行包括调节燃料喷射正时、空气燃料混合物的喷射量、发动机转速或进气量。该方法可以包括从位于所述三元催化剂的上游的宽范围空气/燃料传感器接收所测量的空气燃料比。在一些实施例中，所述三反应氧储存模型包括根据以下方程式的第一反应：在一些实施例中，所述三反应氧储存模型包括根据以下方程式的第二反应：在一些实施例中，所述三反应氧储存模型包括根据以下方程式的第三反应：在一些实施例中，所述氧储存水平Φ根据以下方程式确定：在一些实施例中，所述方法进一步包括从宽范围空气/燃料传感器接收所测量的空气燃料比并且基于氢气浓度调节所述所测量的空气燃料比。在又一个示例性实施例中，计算机程序产品包括其中储存有计算机可执行指令的存储器储存设备，并且当由处理器执行时，所述计算机可执行指令使得处理器执行用于处理机动车辆内燃机废气的计算机实施的方法。所述方法利用氧储存模型。所述氧储存模型包括与氧气对铈进行氧化的净速率相关联的第一反应、与一氧化碳对铈进行还原的净速率相关联的第二反应和与氢气对铈进行还原的净速率相关联的第三反应。所述方法进一步包括确定与所述第一反应相关联的第一反应速率、与所述第二反应相关联的第二反应速率和与所述第三反应相关联的第三反应速率。所述方法进一步包括基于所述第一反应速率、所述第二反应速率和所述第三反应速率确定所述三元催化剂的氧储存水平。除了上述一个或多个特征之外，或者作为替代方案，进一步的实施例可以包括响应于所确定的氧储存水平来调节所述内燃机的运行。调节所述内燃机的运行可以包括调节燃料喷射正时、空气燃料混合物的喷射量、发动机转速或进气量。除了上述一个或多个特征之外，或者作为替代方案，进一步的实施例可以包括从宽范围空气/燃料氧传感器接收所测量的空气燃料比并且基于氢气浓度调节所述所测量的空气燃料比。从以下结合所述附图的详细描述中，本公开的以上所述特征和优点以及其他特征和优点是显而易见的。附图说明其他特征、优点和细节仅作为示例出现在以下详细描述中，参考所述附图的详细描述，其中：图1描绘了根据一个或多个实施例的包括内燃机和排放控制系统的机动车辆；图2示出了根据一个或多个实施例的排气系统和排放控制系统的示例组件；图3描绘了根据一个或多个实施例的示例性一氧化碳与氢气浓度比曲线；图4描绘了根据一个或多个实施例的示例性氢气诱导氧传感器读数变化曲线；并且图5示出了根据一个或多个实施例的说明性方法的流程图。具体实施方式以下描述本质上仅仅是说明性的，而不旨在限制本公开、其应用或用途。应当理解的是，在所有附图中，相应的附图标记表示相似或相应的零件和特征。如本文所使用的那样，术语“模块”指的是处理电路，其可以包括专用集成电路(ASIC)、电子电路、执行一个或多个软件或固件程序的处理器(共享的、专用的或组的)和存储器模块、组合逻辑电路和/或提供所述的功能的其他合适的组件。此外，术语“示例性的”在本文用来指“用作示例、实例或说明”。本文描述为“示例性的”的任何实施例或设计不一定被解释为比其他实施例或设计更优选或更有利。术语“至少一个”和“一个或多个”被理解为包括大于或等于一的任何整数，即一、二、三、四等。术语“多个”被理解为包括大于或等于二的任本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于处理机动车辆内燃机废气的排放控制系统，所述排放控制系统包括：/n三元催化剂；/n三反应氧储存模型；和/n控制器，所述控制器可操作地连接到所述三反应氧储存模型，所述控制器被配置为执行用于控制所述三元催化剂的氧储存水平的方法，所述方法包括：/n确定表示氧气对铈进行氧化的净速率的第一反应速率；/n确定表示一氧化碳对铈进行还原的净速率的第二反应速率；/n确定表示氢气对铈进行还原的净速率的第三反应速率；和/n基于所述第一反应速率、所述第二反应速率和所述第三反应速率确定所述氧储存水平。/n

【技术特征摘要】
20181211 US 16/2162931.一种用于处理机动车辆内燃机废气的排放控制系统，所述排放控制系统包括：
三元催化剂；
三反应氧储存模型；和
控制器，所述控制器可操作地连接到所述三反应氧储存模型，所述控制器被配置为执行用于控制所述三元催化剂的氧储存水平的方法，所述方法包括：
确定表示氧气对铈进行氧化的净速率的第一反应速率；
确定表示一氧化碳对铈进行还原的净速率的第二反应速率；
确定表示氢气对铈进行还原的净速率的第三反应速率；和
基于所述第一反应速率、所述第二反应速率和所述第三反应速率确定所述氧储存水平。


2.根据权利要求1所述的排放控制系统，其中，所述控制器进一步被配置为响应于所确定的所述氧储存水平来调节所述内燃机的运行。


3.根据权利要求2所述的排放控制系统，其中，调节所述内燃机的所述运行包括调节燃料喷射正时和燃料喷射量、发动机转速或进气量。


4.根据权利要求1所述的排放控制系统，进一步包括：
位于所述三元催化剂的上游的空气/燃料(A/F)传感器；并且
其中，所述控制器进一步被配置为从所述空气/燃料传感器接收所测量的空气燃料比。


5.根据权利要求1所述的排放控制系统，其中所述三反应氧储存模型包括：
根据以下方程式的第一反应：



根据以下方程式的第二反应：

和
根据以下方程式的第三反应：





6.根据权利要求5所述的排放控制系统，进一步包括根据以下方程式确定所述氧储存：


<...

【专利技术属性】
技术研发人员：G·齐，S·A·门多萨加尔维斯，S·H·欧，M·孙，W·李，P·A·姆拉瓦，
申请(专利权)人：通用汽车环球科技运作有限责任公司，
类型：发明
国别省市：美国;US