用于发动机后处理系统的方法和系统技术方案

本主题涉及用于监测包含多于一个贫NOx捕集器(LNT)的发动机排气后处理系统的方法和处理系统监测器。该方法包括在相应的LNT的上游接收期望空燃比的排气。使用富于化学计量排气的空燃比进一步再生LNT，并且随后评估在LNT下游接收的空燃比。此外，基于对在LNT的上游和下游的空燃比和含氧量的监测，确定相应的LNT的工作状态。

Method and system for aftertreatment system of engine

This topic concerns methods and system monitors for monitoring engine exhaust aftertreatment systems that contain more than one poor NOx trap (LNT). The method includes discharging the desired air-fuel ratio upstream of the corresponding LNT. The LNT is further regenerated using an air fuel ratio with stoichiometric exhaust, and subsequently the air-fuel ratio received downstream of the LNT is evaluated. In addition, based on the air-fuel ratio and oxygen content monitoring in the upstream and downstream of LNT, the working state of the corresponding LNT is determined.

【技术实现步骤摘要】
用于发动机后处理系统的方法和系统相关申请的交叉引用本申请要求提交于2016年4月27日的印度专利申请No.201641014703的优先权。上述申请的全部内容通过引用方式整体并入本文以用于所有目的。
本说明书整体涉及用于包括多个贫NOx捕集器的排气后处理系统的诊断的系统和方法。
技术介绍
内燃(IC)发动机通常耦合到排放控制装置，以减少燃烧副产物，诸如一氧化碳(CO)、烃(HC)和氮氧化物(NOx)。对于IC发动机的贫发动机操作，贫NOx捕集器(LNT)可耦合到排放控制装置。在贫操作期间，LNT储存诸如氧气和NOx的排气组分。当储存在LNT中的NOx的量超过预定的阈值时，LNT发生也被称为DeNOx再生或净化的再生过程，其目的是减少积聚在LNT中的氮氧化物(NOx)。一旦完成净化，贫发动机操作可再次恢复。在目前的情况下，环境保护法规要求定期监测LNT的性能，以防止过量的NOx排放。如果LNT随着时间的推移而退化，则捕集NOx的能力会退化，同时导致大气排放物的增加。因此，期望监测LNT以提供超过预定极限的LNT的退化或劣化的指示。在美国专利公布US20160003123A1(‘123公布)中描述了用于监测LNT的示例性系统。‘123公布描述了用于操作IC发动机的电子控制模块。该电子控制模块被配置成监测在NOx捕集器上游的发动机排气的第一空燃当量比，并且在第一空燃当量比小于1时激活用于NOx捕集器的诊断程序。该诊断程序使得电子控制模块能够监测在NOx捕集器下游的发动机排气的第二空燃当量比，以使用第一空燃当量比和第二空燃当量比来计算代表NOx捕集器的转换效率的指数，并且当效率指数低于预定阈值时，识别NOx捕集器的劣化。应理解，‘123公布描述了一种允许使用燃料有效再生的NOx捕集器监测的机构，其中激活燃料有效再生以用于监测一个NOx捕集器。但是，本文的专利技术人已经认识到上述方法的潜在缺点。在一个示例中，如果发动机排气后处理系统具有多于一个NOx捕集器，则NOx捕集器中的每个可需要监测。因此，可需要为每个NOx捕集器定期触发良好控制的富空气燃料混合物净化。
技术实现思路
在一个示例中，上述问题可通过一种方法来解决，所述方法包括：在第一贫NOx捕集器(LNT)的上游接收期望的空燃比的第一排气；开始第一LNT的富于化学计量的再生，从而获得具有在第一LNT下游的空燃比的第二排气；评估在第一LNT下游接收的第二排气的空燃比；响应于评估的空燃比高于期望的空燃比，通过设置在第一LNT下游的喷射器，激活将蒸发的还原剂喷射到第二排气，以获得第二排气的期望的空燃比，该喷射器是蒸发器；在第二LNT的上游接收期望的空燃比的第二排气；开始第二LNT的富于化学计量的再生，从而获得具有在第二LNT下游的空燃比的第三排气；评估在第二LNT下游接收的第三排气的空燃比；以及基于对第一LNT和第二LNT中的每个的上游和下游的空燃比的评估，确定第一LNT和第二LNT中的每个的工作状态。以这种方式，通过调整进入多个LNT的排气的空燃比，可同时进行每个LNT的诊断。提供本
技术实现思路
以介绍与发动机排气后处理系统的监测有关的概念。下面在详细描述中进一步描述这些概念。在一个实施方式中，描述了用于监测具有多于一个LNT的发动机排气后处理系统的方法。为此，该方法利用系统来执行下面描述的用于监测排气后处理系统的所有步骤。为了监测排气后处理系统，在第一贫NOx捕集器(LNT)的上游接收期望的第一空燃比的第一排气。一旦被接收，开始第一LNT的富于化学计量的再生，以用于获得具有在第一LNT下游的空燃比的第二排气。监测在第一LNT下游接收的第二排气的空燃比，以检查第二排气的空燃比是否为贫化学计量、化学计量和富化学计量中的一个。当第一LNT下游的空燃比高于期望的空燃比时，通过喷射器，诸如设置在第一LNT下游的蒸发器，激活将蒸发的还原剂喷射到第二排气。在蒸发的还原剂(诸如燃料)喷射之后，获得在第一LNT下游的第二排气的良好控制的空燃比。此外，在稳定性及其阈值方面，第二排气的空燃比被良好地控制。在一个示例中，良好控制的空燃比是化学计量和低于化学计量的比中的至少一种。此外，在第二LNT的上游接收期望的空燃比的第二排气，所述第二LNT耦合在第一LNT的下游。此外，开始第二LNT的富于化学计量的再生。一旦再生第二LNT，则评估在第二LNT下游接收的第三空燃比的第三排气。最后，基于对在该LNT的上游和下游的空燃比的评估，确定相应的LNT的工作状态。在一个示例中，可将在相应LNT下游监测的空燃比与预定义的阈值进行比较。基于该比较，可确定LNT的工作状态。因此，通过应用先前描述的方法，使用单次净化并且因此最小化所需的燃料消耗，可同时监测多于一个的LNT。另外，通过将蒸发的还原剂喷射到在后续LNT上游的排气，该方法利用单次净化来监测后续LNT，以使排气的空燃比达到期望的空燃比，以执行后续净化，因此使用最小量的燃料来确保对多个LNT的有效监测。通过蒸发还原剂，可使用较少量的燃料在较短的持续时间内获得在第二LNT的上游的期望的空燃比，从而便于两个连续的LNT的同时再生和诊断。一般而言，内燃发动机，具体是柴油发动机可以贫化学计量的空气燃料混合物比进行操作。对于贫发动机操作，通常被称为贫NOx捕集器(LNT)的NOx捕集器是减少发动机排气后处理系统内的NOx的一种解决方案。在发动机操作期间，LNT以贫空燃料比储存排气排放物，例如氧化剂，并且当发动机以富于化学计量或化学计量的空燃比操作时，释放并净化排气排放物。目前，LNT被认为是用于贫操作的发动机的潜在的排气后处理解决方案。贫NOx捕集技术通常利用碱金属或碱土材料与铂组合，以便在操贫作条件下储存或捕集NOx。用于NOx储存的机构包括在铂上氧化NO成NO2，随后用碱金属或碱土形成硝酸盐络合物。在化学计量或富于化学计量条件下，储存的NOx首先被释放，然后通过排气中的过量的CO、H2和HC在贵金属上催化还原。由于在整个寿命期限的热暴露，LNT可退化，降低其储存和转换NOx的能力。因此，当LNT储存容量充分降低时，则需要净化事件，具体是富于化学计量的净化。术语净化可被定义为使用富于化学计量的再生除去氮氧化物的过程。通常，发动机空燃比从贫于化学计量变为富于化学计量，以用于氧化剂释放和还原。目前可用的称为“处理系统”的发动机排气后处理系统可包括多于一个的LNT，以用于更好的排气后处理解决方案。例如，处理系统可包括由多个LNT组成的排气布局。为了保持遵守排放标准并获得贫燃烧发动机的燃料经济效益，可期望借助单次净化事件监测LNT的容量，以储存诸如氧气或NOx的氧化剂。此外，为了有效的LNT操作，必须有在所有发动机操作条件下用足够水平的还原剂(HC和CO)将排气中的燃空比(F/A)增加到预定范围中的λ(λ是相对于化学计量值的空燃比)的装置。需要良好控制的λ条件以用于监测多个LNT。为了净化LNT，在LNT的上游引入良好控制的空燃比的排气，并且仅通过在LNT上游喷射一些额外的燃料，可以不获得所述良好控制的空燃比。LNT储存NOx，并且还具有储氧功能。在富于化学计量的再生期间，供给到LNT的HC和CO用来转化储存的NOx以及转化储存的氧气。术语较富的再生是在将富于本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于监测发动机排气后处理系统的方法，其包括：在第一贫NOx捕集器，即LNT的上游接收期望空燃比的第一排气；开始所述第一LNT的富于化学计量的再生，从而获得具有在所述第一LNT下游的空燃比的第二排气；评估在所述第一LNT下游接收的所述第二排气的所述空燃比；响应于所述评估的空燃比高于所述期望的空燃比，通过设置在所述第一LNT下游的喷射器，激活将蒸发的还原剂喷射到所述第二排气，以获得所述第二排气的所述期望的空燃比，所述喷射器是蒸发器；在所述第二LNT的上游接收所述期望的空燃比的所述第二排气；开始所述第二LNT的富于化学计量的再生，从而获得具有在所述第二LNT下游的空燃比的第三排气；评估在所述第二LNT下游接收的所述第三排气的所述空燃比；以及基于对在所述第一LNT和所述第二LNT中的每个的上游和下游的所述空燃比的所述评估，确定所述第一LNT和所述第二LNT中的每个的工作状态。

【技术特征摘要】
2016.04.27 IN 201610147031.一种用于监测发动机排气后处理系统的方法，其包括：在第一贫NOx捕集器，即LNT的上游接收期望空燃比的第一排气；开始所述第一LNT的富于化学计量的再生，从而获得具有在所述第一LNT下游的空燃比的第二排气；评估在所述第一LNT下游接收的所述第二排气的所述空燃比；响应于所述评估的空燃比高于所述期望的空燃比，通过设置在所述第一LNT下游的喷射器，激活将蒸发的还原剂喷射到所述第二排气，以获得所述第二排气的所述期望的空燃比，所述喷射器是蒸发器；在所述第二LNT的上游接收所述期望的空燃比的所述第二排气；开始所述第二LNT的富于化学计量的再生，从而获得具有在所述第二LNT下游的空燃比的第三排气；评估在所述第二LNT下游接收的所述第三排气的所述空燃比；以及基于对在所述第一LNT和所述第二LNT中的每个的上游和下游的所述空燃比的所述评估，确定所述第一LNT和所述第二LNT中的每个的工作状态。2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述第二排气的所述期望空燃比是化学计量比或低于化学计量的比。3.根据权利要求1所述的方法，其中蒸发的还原剂的所述喷射包括基于所述评估的所述第二排气的所述空燃比调整蒸发的还原剂的量，随着所述第二排气的所述空燃比增加到高于所述期望的空燃比，所述量增加。4.根据权利要求1所述的方法，其中通过在富于化学计量的燃料加注条件下操作发动机，开始所述第一LNT的所述富于化学计量的再生。5.根据权利要求1所述的方法，其中确定所述第一LNT和所述第二LNT中的每个的工作状态包括：在所述第一LNT和所述第二LNT中的每个的所述富于化学计量的再生之后的一段时间内，监测进入所述第一LNT上游的氧气的第一量和离开所述第二LNT下游的氧气的第二量中的每个；在所述一段时间内，监测进入所述第一LNT上游的氧气的第三量和离开所述第二LNT下游的氧气的第四量中的每个；确定捕集在所述第一LNT中的氧气的第五量和捕集在所述第二LNT中的氧气的第六量中的每个，氧气的所述第五量基于进入所述第一LNT的氧气的所述第一量和离开所述第一LNT的氧气的所述第二量中的每个，氧气的所述第六量基于进入所述第二LNT的氧气的所述第三量和离开所述第二LNT的氧气的所述第四量中的每个；将氧气的所述第五量和氧气的所述第六量中的每个与预定的阈值进行比较，以及响应于氧气的所述第五量低于所述预定的阈值量，指示所述第一LNT的劣化，并且响应于氧气的所述第六量低于所述预定的阈值量，指示所述第二LNT的劣化。6.根据权利要求1所述的方法，其中确定所述第一LNT和所述第二LNT中的每个的状态还包括：在所述第一LNT的所述富于化学计量的再生期间，评估所述第一LNT上游的第一空燃比和所述第一LNT的下游的第二空燃比中的每个；在所述第二LNT的所述富于化学计量的再生期间，评估所述第二LNT上游的第三空燃比和所述第二LNT的下游的第四空燃比中的每个；计算第一相对空燃比和第二相对空燃比中的每个，所述第一相对空燃比基于所述第一LNT上游的第一空燃比和所述第一LNT下游的所述第二空燃比中的每个，所述第二相对空燃比基于所述第二LNT上游的所述第三空燃比和所述第二LNT下游的所述第四空燃比中的每个；将所述第一计算的相对空燃比和所述第二计算的相对空燃比中的每个与预定阈值进行比较，以及响应于所述第一计算的相对空燃比低于所述预定的阈值，指示所述第一LNT的劣化，并且响应于所述第二计算的相对空燃比低于所述预定的阈值，指示所述第二LNT的劣化。7.根据权利要求1所述的方法，其中响应于高于阈值的估计的排气温度，触发所述第一LNT的所述富于化学计量的再生，以进行富于化学计量的再生。8.根据权利要求1所述的方法，其中所述第二LNT沿着发动机排气通道设置在所述第一LNT的下游。9.一种发动机方法，其包括：响应于第一贫NOx捕集器，即LNT上游的估计的第一空燃比为富的，开始所述第一LNT的再生；响应于第二LNT上游的估计的第二空燃比为贫的，将蒸发的还原剂喷射到所述第二LNT，并且然后再生所述第二LNT；以及在所述第...

【专利技术属性】
技术研发人员：F·D·斯迈特，C·博任森，F·林森，
申请(专利权)人：福特环球技术公司，
类型：发明
国别省市：美国,US