专利名称：用于估计与内燃发动机中的柴油氧化催化转化器的放热氧化反应相关的热交换率的方法
技术领域：
本发明涉及布置在内燃发动机排气歧管中的催化转化器的热释放的估计。更具体地，本发明涉及一种用来估计热交换速率的方法，所述热交换速率与柴油内燃发动机内的柴油氧化物催化转化器的放热氧化反应相关。
背景技术：
催化转化器是一种用来减少来自内燃发动机的排放物的毒性的设备；来自汽缸的排气在布置在内燃发动机的排气歧管中的所述设备中流动。在催化转化器中发生放热化学反应，通过所述反应，由内燃发动机中的燃烧过程产生的诸如CO或HC (碳氢化物)的有毒物质被转换成毒性较小的物质，诸如(X)2或HC氧化物。在汽油内燃发动机中，通过使用空气燃料比(λ)传感器对催化转化器进行检测， 所述传感器也被称作拉姆达(lambda)传感器。来自所述传感器的信号的典型波形的基础频率在催化转化器效率下降时显著地变动。因此，可通过简单地检测拉姆达传感器的信号来获得关于催化转化器效率的信息。在柴油内燃发动机中，上述概念不能适用，这是因为喷射输送以完全不同的方式进行，且其不基于来自拉姆达传感器的信息的使用。催化转化器仅在其为热时运行。作为温度的函数的催化转化器的效率的曲线初始为零，其随后以直接和温度的升高成比例的方式增加，直至其达到了约为100%的饱和水平。效率等于50%时的温度被称作起燃温度，且所述值示例性地为150°C。在当前的柴油发动机中，两个温度传感器被安装在柴油氧化催化转化器(DOC)的两边，以检测流过所述催化转化器的气流的温度。由所述传感器获取的数据被用来确定放热反应是否如应在高效率的传感器中所预期的一样，发生了放热氧化反应，并由此探测DOC 是否具有低效率。两个温度传感器被布置在催化转化器的入口和出口处，由此通过测量所述温度来获得流经催化转化器的排气和催化转化器自身之间的总热交换速率是可能的。总热交换率等于与排气、催化转化器以及环绕所述催化转化器的外部环境之间的传统过程相关的热交换率，以及与发生在催化转化器中的放热氧化反应相关的热交换率的和。计入两个上述过程的催化转化器的完整模型被通过建立完整的催化转化器物理模型获得。该方法具有一些缺点，这是由于其需要催化转化器的完整模型，所述模型的建立是复杂的。此外，该监测的有效性很大程度上取决于模型的误差，且同时，所述复杂物理模型的校准是难于进行的
发明内容
考虑到上述的问题，本发明的目标是提供一种改进了的方法，用来估计和柴油催化转化器的放热氧化反应相关的热交换率，从而允许克服以上所列出的现有技术系统的不便之处。所述以及其他目标被如本发明所述地，由一个方法所实现，所述方法的主要特征被限定在所述的权利要求1中。
仅通过非限制性示例的方式，参照附图，本发明的其他特征以及优势在下文中变得明显，其中图1是用于估计其中没有发生氧化反应的催化转化器的出口温度的方法的流程图，图2是估计和根据本发明的放热氧化反应相关的热交换率的方法的流程图，图3包括示出了根据本发明所估计出的温度以及氧化热释放的两个图表，且图4示出了新、旧催化转化器的热释放的图表。
具体实施例方式简明地，根据本发明的方法基于和放热反应相关的热交换率的估计，所述估计是通过催化转化器的惰性部分的局部物理模型所实现的。该方法基于非主动式催化转化器的热力学模型的开发。在此情形中，不发生氧化反应、且仅与排气、催化转化器以及围绕着所述催化转化器的外部环境之间的传统过程相关的热交换率需要被模拟。两个主热交换因素在所述非主动式催化转化器中被考虑-排气和催化转化器之间的热交换；-催化转化器和外部环境之间的热交换。根据本发明，该模型的结构被以下的公式所限定华+ 华+ %iL = 0
权利要求
1.一种用于估计与内燃发动机中的催化转化器的放热氧化反应相关的热交换率的方法，其中排气流经所述催化催化器，所述方法包括以下步骤-提供其中不发生氧化反应的催化转化器的热力学模型，所述热力学模型包括多个公式，所述公式考虑了与所述排气、所述催化转化器以及围绕所述催化转化器的外部环境之间的过程相关的热交换率；-基于所述热力学模型，计算所述催化转化器的出口处的估计出口温度(T。ut, est ；Tout,est"‘).-测量所述催化转化器的出口处的出口温度(T。ut,_s)；-将所述估计出口温度和测量得的出口温度(T。ut,_s)进行比较，并由此获得校正系数；-通过使用所述校正系数来校正所述热力学模型，以使估计出口温度(T。ut, est ；Tout, estl) 收敛至测量得的出口温度(T。ut,_s)。-将所述与放热氧化反应相关的热交换率估计为所述校正系数。
2.如权利要求1所述的方法，其中，所述热力学模型基于下列公式
3.如权利要求2所述的方法，其中，所述输入熵流速Oiin)以及所述输出熵流速(Qout) 根据下列公式限定
4.如权利要求3所述的方法，其中所述估计温度是入口排气流速丨< )、进气温度 (Tin)、所述排气比热(Cp)、所述排气和所述催化转化器之间的热交换0L。hl)，以及标示了所述催化转化器的热力学状态的温度值的函数。
5.如前述任意一项权利要求所述的方法，其中所述校正因子基于下列公式
全文摘要
一种用于估计和内燃发动机中的催化转化器的放热氧化反应相关的热交换率的方法，其中排气流经所述排气催化器，该方法包括以下步骤提供其中不发生氧化反应的催化转化器的热力学模型，所述热力学模型包括多个公式，该公式计入了和排气、催化转化器以及围绕所述催化转化器的外部环境之间的过程相关的热交换率；基于所述热力学模型，计算所述催化转化器出口处的估计出口温度(Tout，est；Tout，est1)；测量所述催化转化器出口处的出口温度(Tout，meas)；将估计出口温度和测量出口温度(Tout，meas)进行比较，由此获得校正系数；通过使用校正系数来校正所述热力学模型，以使用估计出口温度(Tout，est；Tout，est1)收敛至测量得的出口温度(Tout，meas)；将所述和放热氧化反应相关的热交换率估计为所述校正系数。
文档编号F01N11/00GK102333939SQ201080008945
公开日2012年1月25日 申请日期2010年2月22日 优先权日2009年2月24日
发明者F.西安弗洛恩, R.沃纳萨 申请人:通用汽车环球科技运作有限责任公司