[发明专利]柴油氧化催化转换器下游的氧气浓度的预测方法

说明书

技术领域

本发明涉及柴油发动机系统内柴油氧化催化转换器(DOC)下游的氧气浓度的预测(estimation)。

背景技术

柴油发动机系统通常包括进气歧管、至少一个燃烧室、排气歧管和设置有柴油氧化催化转换器(DOC)的排气管路。常规地提供该柴油氧化催化转换器用于降解残留的碳氢化合物和碳氧化物，该碳氢化合物和碳氧化物在发动机的燃烧过程中形成，并且容纳在废气流中。

为了贯彻更严格的排放法规，大部分柴油发动机系统还装备有柴油颗粒过滤器(DPF)，该柴油颗粒过滤器位于DOC下游的排气管路中，用于捕获和去除废气流中的柴油颗粒物质(烟灰)。

柴油颗粒过滤器通常包括外壳，该外壳容纳多孔材料的过滤器主体，并且一端封闭的孔从其相对侧延伸到该过滤器主体。在正常操作中，废气从过滤器主体的一侧进入到一端封闭的孔，并且经过过滤器材料进入另一侧的闭塞端孔内，从而废气携带的颗粒物质保留在过滤器主体的表面和气孔内。

累积的颗粒物质增加经过过滤器的压降。

当压降变得过多时，这可导致过滤器主体破裂，致使过滤器无效，或这可影响柴油发动机的效率。

为了避免过滤器的过度阻塞，当在过滤器主体内积累了临界量的颗粒物质时，必须去除这些颗粒物质。

该处理通常称为柴油颗粒过滤器的再生。

传统地，通过将DPF加热到积累的颗粒物质烧掉的温度来实现再生，从而使得过滤器主体再次洁净。

过滤器的加热借助于进入到DPF的废气的温度增加来提供。该温度增加(典型地等于630℃)必须在所有可能的驱动条件(即，城市驱动、高速公路驱动等)下保持一定时间(典型地600秒)。

废气温度增加用专用多喷射模式来获得，借助于该专用多喷射模式，在活塞已经经过其上死点中心位置之后，一定量的燃料喷射到燃烧室中，之前喷射的燃料已经燃烧。

这样的迟的喷射的燃料(late-injected fuel)能够由于燃烧室内的燃料燃烧而得到第一温度增加，以及由于排气管路的催化转换器(DOC)内的燃料氧化而得到第二温度增加。

更具体地，第一温度增加通过燃料的通常称为后喷射(after-injection)的单一喷射而实现。

在排气阀打开之前，且充分地接近TDC，开始后喷射，以相当完全地进入燃烧室进行燃烧。

后喷射的燃料的燃烧产生高温废气，该高温废气随后从燃烧室排放并且由排气管路引导以经过PDF，从而使得PDF加热。

第二温度增加通过燃料的通常称为过后喷射(post-injection)的一次或多次喷射而实现。充分地远离TDC，典型地在排气阀打开之后，开始过后喷射，以不在燃烧室燃烧。

因此，过后喷射的燃料没有燃烧地从燃烧室喷出，并且由排气管路朝向柴油氧化催化转换器(DOC)引导。

当DPF内承载的颗粒物质较高时，在达到合适的再生温度之后，每个单一颗粒的燃烧进一步生成热，该热被相当有效地传递到邻近颗粒，导致邻近颗粒也燃烧。

当DPF内的颗粒浓度减小时，该类型的热传递倾向于变得不有效。这意味着，在再生处理的开始时，DPF内的温度迅速地增加。

如果颗粒物质的燃烧不被控制，那么所述温度增加将比所需要的更快且更高，并且在特定情况下，还可损坏柴油颗粒过滤器。

DOC下游的废气内的氧气量影响DPF内的颗粒的燃烧，因此在再生处理期间，该氧气量是控制DPF内的温度梯度的关键参数。

然而，实际上没有可用的控制系统用于测量和控制柴油氧化催化转换器下游的氧气浓度，或许是因为依赖于氧气传感技术的控制系统具有许多缺陷。

事实上，所述控制系统通常令人满意地用于管理稳定状态或缓慢改变的氧气水平，但是不能令人满意地用于管理在柴油发动机系统内一些点处可以发现的快速改变的氧气水平。另外，公知的宽范围的氧气传感技术受温度和压力条件影响，使得它们常常需要合适的补偿，以产生精确的氧气浓度信息。

此外，当传感器在废气流内具有高浓度的碳氢化合物的状况下工作时，氧气传感器测量不精确，其中该状况是DPF再生条件的情况。

本发明的目的是预测柴油发动机系统内柴油氧化催化转换器(DOC)下游的氧气浓度。

本发明的另一目的是满足相当简单、合理和便宜的技术方案的目标。

这些目的通过本发明的特征而达到。还描述了本发明的优选的和/或特别有利的方面。

发明内容

本发明提供了一种用于预测柴油发动机系统内柴油氧化催化转换器下游的氧气浓度的方法，该方法即使在DPF的再生处理期间也有效。