[发明专利]用于催化剂反馈控制的方法和系统

说明书

本公开提供了“用于催化剂反馈控制的方法和系统”。提供了用于催化剂控制的方法和系统。在一个示例中，一种方法可以通过将方形波形施加到外反馈控制环路来调制下游催化剂。根据所述方形波形来执行燃料调整以在上游催化剂砖处和下游催化剂砖处产生空燃比振荡。

技术领域

本说明书总体上涉及用于控制发动机排气系统中的催化剂的中床(mid-bed)区域中的空燃比(AFR)的方法和系统。

背景技术

车辆可包括具有三元催化剂(TWC)的排放控制系统，以用于处理内燃发动机的排气并最小化受管制的排放物。前馈调度和反馈控制的组合可应用以调节发动机的空燃比，使得可以提高催化剂效率的方式来调整发动机排气成分。一些车辆可包括定位在TWC上游的通用排气氧(UEGO)传感器和定位在TWC下游的加热型排气氧传感器(HEGO)，以控制AFR接近化学计量比。UEGO传感器提供反馈以关于化学计量比调整发动机排出气体。HEGO传感器提供反馈以使发动机空燃比偏向更富或更稀，从而提高催化剂效率。

一些排放后处理系统可能是复杂的，由一串联的若干催化剂砖组成以处理每个排气流(例如，“V”型气缸列发动机的两个流对直列式发动机的一个流)。每个催化剂砖可具有不同的贵金属含量和专门的氧储存涂层，以优化在成本与减排之间的折衷。在催化剂管理期间，可调制位于排气流中的第一催化剂砖之前的进给气体的空燃比以刺激砖的正面催化活性。

一种用于催化剂反馈控制的示例方法由Magner等人在U.S.10,267,202中展示。其中，响应于基于控制参数的来自催化剂体积下游的传感器反馈而调整向气缸的燃料喷射。特别地，在外反馈控制环路达到反馈控制不稳定性时，通过经由中继器功能控制内反馈环路来引起在第一催化剂砖下游的空燃比的振荡。其他操作模式调度对AFR的调制(例如，故意的振荡对由反馈引起的振荡)，这既避免不稳定性又避免添加对传感器反馈的干扰。

然而，本文的发明人已经认识到此类方法的潜在问题。作为一个示例，尽管Magner的方法能够刺激前砖的催化活性，但是调制不可能穿透并活化第二砖。特别地，由于反馈控制环路监测上游砖，因此下游砖可能仅在瞬变和中等到高质量流量期间是活性的。因此，系统无法实现下游催化剂的全部潜力。

发明内容

在一个示例中，上述问题可通过一种用于催化剂控制的方法来解决，该方法集中于催化剂管理的调度在第一催化剂砖已经处理排气之后预期的空燃比(AFR)以进一步促进另外的下游砖中的催化活性的部分。若干排气传感器可置于催化剂系统中，诸如一个在第一砖之前而另一个(被称为催化剂监测传感器(CMS))置于两个砖之间、在中床(MB)位置处。可首先调制AFR以刺激第一砖的正面催化活性。然后，可在第一调制后施加另一层调制以产生在砖之间的AFR调制来更好地活化下游砖，而不折损第一砖的调制。一种用于调制下游催化剂的示例方法包括：在稳定质量流量状况期间，响应于在第一三元催化剂和第二三元催化剂上游的第一排气传感器和在第一催化剂与第二催化剂之间的第二排气传感器而调整气缸空燃比，包括以比根据来自第一传感器的反馈测量的调制更慢的频率，向与来自第二传感器的反馈相比较的参考设定点引入调制。

作为一个示例，在第一(上游)催化剂砖上游的空燃比可经由内反馈环路进行控制，并且定位在下游的在第一催化剂砖与第二催化剂砖之间的中床区域中的空燃比可经由外反馈环路进行控制。内反馈环路可从感测进给气体(FG)状况的宽带氧传感器(诸如置于第一催化剂砖上游的UEGO传感器)接收反馈。外反馈环路的控制参数可经由前馈部件进行调谐，该前馈部件引起作为发动机转速、载荷和(第一)催化剂温度的函数的与化学计量比的小AFR偏差(或偏移)。连同所应用的偏差一起，以开环的方式作为对进气质量流量的估计的函数来执行燃料喷射控制，从而在上游催化剂砖处生成所期望的排气混合物。然后，生成周期信号，诸如呈方波的形式，该周期信号以一幅度和频率来调制递送到内环控制器的偏差命令，该幅度和频率作用于第一砖的正面但足够弱，使得在AFR信号传递通过砖时，该幅度和频率衰减到在排气到达中床区域中的CMS时不干扰外控制环路的极低水平。