減少微粒、NO_x和氨排放的方法

專利名稱：減少微粒、NO_x和氨排放的方法
技術領域：
本申請涉及機動車輛工程領域，并且更具體地涉及柴油機和稀燃汽油發動機系統的排放控制。
背景技術：
多種技術對于控制機動車輛的發動機系統的排放是有用的。可再生煙塵過濾器例如柴油微粒過濾器(DPF)可用于捕集并且氧化煙塵。稀氮氧化物捕集器(LNT)可用于捕集并且定期還原氮氧化物(NOx)。選擇性催化還原(SCR)催化劑可用于通過使得它與氮還原劑反應來消除N0X。此外，可組合使用這些技術中的多個以獲得額外的益處。在一個示例中，Gandhi等人的美國專利7，485，273描述了機動車輛的排氣后處理系統，其中SCR催化劑被聯接至LNT的下游。在該配置中，SCR催化劑捕集由LNT在富燃條件下釋放的氨。在隨后的稀燃條件下，在LNT中沒能被還原的NOx由被捕集的氨還原。在另一示例中，美國專利申請公開2001/003M59描述了一種煙塵過濾器，其中 LNT催化劑被應用到DPF基底(DPF/LNT)。不同于其他必須通過定期暴露在高溫排氣下再生的煙塵過濾器，DPF/LNT能夠在高于250°C的溫度下連續再生。相信在催化劑中通過存儲 NOx而釋放的“活性氧”加速了所捕集的煙塵的氧化。

發明內容
在此本發明人已經認識到當將SCR催化劑連接在DPF/LNT下游時可實現的各種策略。在一個實施例中，提供了一種控制發動機排放的方法。該方法包括在LNT催化劑上將捕集的氮氧化物還原為氨，同時氧化累積在LNT催化劑上的煙塵。該方法還包括使如此形成的氨流動至SCR催化劑。以此方式，可以比僅用LNT更有效地控制NOx排放。此外，煙塵以及NOx被移除，并且在一些工況下，捕集煙塵能力的連續低耗再生是可能的，同時仍提供氨至SCR。在一個實施例中，還原被捕集的NOx包括使發動機的排氣流過LNT催化劑。在此，可以響應于在LNT催化劑上累積的煙塵量來調整排氣的空燃比和所述流動的持續時間中的至少一個。以此方式，考慮在其上收集的煙塵的情況下，可以提供合適量的還原劑至 LNT，所述煙塵也可以用作NOx的還原劑。在一個實施例中，所述還原包括使發動機的排氣流過LNT催化劑，并且其中響應于累積在LNT催化劑上的煙塵量來調整排氣的空燃比和所述流動的持續時間中的至少一個。在另一實施例中，所述還原包括使發動機的排流過LNT催化劑，并且其中響應于累積在LNT催化劑上的煙塵量來調整排氣的空燃比和所述流動的持續時間中的至少一個， 該方法還包括在LNT催化劑上的煙塵累積增加的條件下升高排氣溫度，并且在LNT催化劑上的煙塵累積減少的條件下降低排氣溫度。在另一實施例中，所述還原包括使發動機的排氣流過LNT催化劑，并且其中響應于累積在LNT催化劑上的煙塵量來調整排氣的空燃比和所述流動的持續時間中的至少一個，該方法還包括在LNT催化劑上的煙塵累積增加的條件下升高排氣溫度，并且在LNT催化劑上的煙塵累積減少的條件下降低排氣溫度，其中升高排氣的溫度包括升高至一溫度，在該溫度下LNT催化劑上氮氧化物轉化為氨的相對產率是20%或更大。在另一實施例中，所述還原包括使發動機的排氣流過LNT催化劑，并且其中響應于累積在LNT催化劑上的煙塵量來調整排氣的空燃比和所述流動的持續時間中的至少一個，該方法還包括在LNT催化劑上的煙塵累積增加的條件下升高排氣溫度，并且在LNT催化劑上的煙塵累積減少的條件下降低排氣溫度，該方法還包括使富排氣流動至LNT催化劑。在另一實施例中，所述還原包括使發動機的排氣流過LNT催化劑，并且其中響應于累積在LNT催化劑上的煙塵量來調整排氣的空燃比和所述流動的持續時間中的至少一個，該方法還包括在LNT催化劑上的煙塵累積增加的條件下升高排氣溫度，并且在LNT催化劑上的煙塵累積減少的條件下降低排氣溫度，其中降低排氣的溫度包括降低至一溫度，在該溫度下LNT催化劑上氮氧化物轉化為氨的相對產率是30%或更大。在另一實施例中，SCR催化劑被設置在煙塵過濾器的內部單元結構上。根據另一方面，提供一種控制發動機排放的方法。該方法包括響應于累積在稀氮氧化物捕集(LNT)催化劑上的煙塵量來調整發動機排氣的空燃比，其中LNT催化劑被設置在煙塵過濾器的內部單元結構上；使排氣流過LNT催化劑；在LNT催化劑上將被捕集的氮氧化物還原為氨，同時氧化累積在LNT上的煙塵；以及使氨流動至選擇性催化還原(SCR)催化劑。在一個實施例中，所述調整包括當煙塵量增加時升高排氣的空燃比，并且當煙塵量減小時降低排氣的空燃比。在另一實施例中，響應于LNT催化劑所在位置兩端的壓力差來調整排氣的空燃比。在另一實施例中，該方法還包括當SCR催化劑上的氮氧化物還原效率增加時升高空燃比，并且當SCR催化劑上的氮氧化物還原效率減小時降低空燃比。根據另一方面，提供一種控制發動機排放的方法。該方法包括響應于累積在稀氮氧化物捕集(LNT)催化劑上的煙塵量來調整發動機排氣的空燃比；隨著排氣溫度的升高而增大排氣的空燃比的調整量；隨著排氣溫度的降低而減小排氣的空燃比的調整量；使排氣流過LNT催化劑；在LNT催化劑上將被捕集的氮氧化物還原為氨，同時氧化累積在LNT催化劑上的煙塵；以及使氨流動至選擇性催化還原(SCR)催化劑。在一個實施例中，所述調整包括當煙塵量增加時升高排氣的空燃比，并且當煙塵量減小時降低排氣的空燃比。在另一實施例中，該方法還包括當SCR催化劑上的氮氧化物還原效率增大時升高空燃比，并且當SCR催化劑上的氮氧化物還原效率減小時降低空燃比。將理解提供上述概要以便以簡化的形式介紹在具體實施方式
中進一步描述的選擇性概念。它不是意味著指出要求保護的主題的關鍵特征或重要特征，要求保護的主題的范圍僅由權利要求限定。此外，要求保護的主題不限于解決以上提到的或者在本公開的任何部分中指出的任何缺點。


圖1示意性顯示了根據本公開的實施例的示例發動機系統的多個方面。圖2是根據本公開的實施例的示例繪圖，其顯示具有LNT催化劑的氧化還原-分解的(redox-aged)穿流排氣后處理級的相對氨產率(yield)和整體NOxR換率。圖3圖示說明根據本公開的實施例控制輸送氨至SCR級的示例方法。圖4圖示說明根據本公開的實施例控制DPF/LNT級的再生的示例方法。圖5圖示說明根據本公開的實施例以富空燃比運行發動機的示例方法。圖6圖示說明根據本公開的實施例將DPF/LNT級兩端的壓力差與其中可用于氧化的累積的煙塵量相關聯的示例方法。
具體實施例方式現在以示例方式并且參考某些圖示說明的實施例描述本公開的主題。同等地標示并且以最小的重復性描述在一個或多于一個實施例中基本相同的部件、過程步驟和其他元件。然而，應注意被同等標示的元件在一定程度上也可不同。還應注意本公開包括的附圖是示意性的并且一般沒有按比例繪制。相反，在附圖中顯示的各種繪制比例、長寬比和部件的數目可能有意地失真以使得被選擇的特征或者關系更易于觀察。圖1示意性顯示了一個實施例中的示例發動機系統10的多個方面。該發動機系統包括發動機12，其使得空氣和燃料進入并且釋放排氣。在一個實施例中，空氣可以經由直接或間接聯接至進氣濾清器的一個或多于一個節流閥被輸送至發動機。在該實施例和其他實施例中，空氣可以經由渦輪增壓器和/或機械增壓器壓縮機被輸送至發動機。在任何變型中，在發動機12內的燃燒可經由火花點火和/或壓縮點火開始。此外，可向發動機供給以下一系列燃料中任一種汽油、乙醇、柴油、生物柴油、壓縮天然氣等等。燃料可經由直接噴射、進氣道噴射、節流閥體噴射或者它們的任何組合被供給至燃燒室中。繼續參考圖1，從發動機12釋放的排氣被引導穿過排氣管14，在排氣管中設置了多種傳感器和排氣后處理級。在本公開的不同實施例中傳感器和排氣后處理級的特性、數目和設置可以不同。一般地，排氣后處理級可包括多個排氣后處理催化劑，這些排氣后處理催化劑被配置為催化地處理排氣流，并由此降低排氣流中一種或多于一種物質的量。在圖示說明的實施例中，第一溫度傳感器16和空燃比傳感器18被設置在排氣管 14中。聯接在排氣管中第一溫度傳感器和空燃比傳感器下游的是DPF/LNT級20。DPF/LNT 級包括支承LNT-類型催化劑涂層的煙塵過濾器(例如，DPF)基底；涂層可以被設置在煙塵過濾器基底的內部單元結構上。因此，DPF/LNT級可被配置為當排氣流為稀混合氣時捕集排氣流中的N0X，并且當排氣流為富混合氣時還原被捕集的N0X。在本公開的各種實施例中， LNT涂層可以按配方設計(formulate)/設置以優化流過其上的排氣中被還原為氨的NOx的相對量(而不是隊和隊0)。在一個實施例中，LNT涂層可包括堿金屬(例如，銫)、堿土金屬(例如，鋇)和/或稀土金屬(例如，鈰)。在這些實施例和其他實施例中，LNT涂層可包括銫和鋯的合成物。LNT涂層還可包括一種或多于一種貴金屬，例如鉬、鈀、銠、釕和銥。 LNT涂層的配方設計相對此類金屬的分布和環境可被調整，以增強水氣變換反應(WGS，即， CCHH2O — C02+H2)，進而提高H2的形成。因此，這樣形成的H2可與氣相NOx和LNT涂層上存儲的NOx反應以增加氨的產率。在一個具體的示例中，可在LNT形成中引入更高水平的鉬和二氧化鈰以增強該過程。
DPF/LNT級20還被配置為捕集并氧化排氣流中的煙塵微粒。可以定期實施在DPF/ LNT級中氧化被捕集的煙塵微粒。然而，在至少一些條件下，可在DPF/LNT級的LNT催化劑上并且在250°C或者更高的相對低的排氣溫度下連續地氧化被捕集的煙塵微粒。在一個實施例中，煙塵可被收集在支承LNT催化劑的DPF/LNT級的相同內部表面上。由此可知，在特定工況下，DPF/LNT級的LNT催化劑中釋放的“活性氧”可有助于在相對低溫度下氧化被捕集的煙塵。被設置在排氣管14中DPF/LNT級20下游的是第一 NOx傳感器22、氨傳感器M和第二溫度傳感器26。聯接在排氣管中第一 NOx傳感器、氨傳感器和第二溫度傳感器下游的是SCR級28。SCR級可以是被配置為使用排氣流中供給的氨來選擇性還原NOx的任何裝置。 在一個實施例中，SCR級(類似于DPF/LNT級)可包括煙塵過濾器(例如，DPF)基底；在煙塵過濾器基底的內部單元結構上，可設置SCR類型的催化劑涂層。繼續參考圖1，第二 NOx 傳感器30被設置在排氣管中SCR級的下游。圖1顯示了可操作地聯接至發動機12的電子控制系統32。該電子控制系統可以是其中安裝有發動機系統10的車輛的任何電子控制系統。該電子控制系統可被配置為控制發動機的一個或多于一個節流閥和/或燃料噴射器并且由此控制由發動機釋放的排氣的空燃比。此外，該電子控制系統可被配置為管理發動機的噴射正時、點火正時、進氣門正時和/或排氣門正時。以此方式，該電子控制系統可在發動機釋放的排氣的溫度范圍上實施控制。為了結合在此考慮的控制功能來估計工況，該電子控制系統可被可操作地聯接至設置在整個發動機系統中的各種傳感器一流量傳感器、溫度傳感器、踏板位置傳感器、壓力傳感器等等。具體地，電子控制系統32被可操作地聯接至第一溫度傳感器比和第二溫度傳感器26、第一 NOx傳感器22和第二 NOx傳感器30、空燃比傳感器18和氨傳感器24。發動機系統10提供了降低車輛的NOj^P微粒排放的多個優點。例如，連接在SCR級上游和下游的傳感器能夠改進其中對NOx轉換的監控以及對提供至其的氨量的閉環控制。 所述系統提供了基本LNT加上SCR系統的其他優點，因為煙塵也被移除并且以比通過添加單獨煙塵過濾器可能達到的更節省燃料的方式進行，這歸功于使DPF/LNT級20中的LNT催化劑的特性進化的活性氧。應理解圖1的每個方面并不意欲限定。例如，與本公開完全一致的其他實施例可包括聯接在排氣管14中的額外的排氣后處理級。一個此類型級可包括被配置為氧化排氣流中的殘余碳氫化合物和/或一氧化碳的排氣后處理催化劑。此外，一些實施例可省略以上指明的一個或多于一個傳感器并且可依然能夠使得在此指明的至少一些功能可用。其他實施例可提供發動機系統的排氣后處理級中的催化劑的不同分布。例如，催化劑可通過分區和/或分層以及混合的配置方式被設置，其中單個排氣后處理級提供了 DPF、LNT 禾口 SCR 功能。圖2是顯示具有LNT催化劑的氧化還原-分解的(redox-aged)穿流排氣后處理級的相對氨產率(yield)和整體NOx轉換率的示例繪圖。在以25 5的占空比分別提供稀排氣和富排氣(25秒的稀排氣，5秒的富排氣)并且富空燃比為0. 89的條件下針對排氣進口溫度繪制這些量。所述繪圖顯示了整體NOx轉換峰值出現在大約325°C，而相對氨產率峰值出現在大約230°C。相對氨產率在溫度在175°C和275°C之間時處于30%和40%之間。圖2還包括在溫度為大約250°C處的虛參考線。相應地，適當配置的DPF/LNT級可迅速氧化在參考線右側的繪圖區域中積累的煙塵。更具體地，對DPF/LNT級來說，250°C或者更高的溫度對于以超過煙塵的標稱累積速率的速率氧化煙塵是足夠的，從而DPF/LNT級的連續再生是可能的。因此，仔細檢查圖2可以發現在適當的條件下可能氧化DPF/LNT級的LNT催化劑上的煙塵，同時供給氨至下游的SCR級。這對于以下系統來說是一種潛在的優點，在該系統中LNT級中的氨生產在煙塵過濾器再生期間被停止。以上描述的示例配置使得控制發動機排放的多種方法可用。相應地，現在以示例方式通過繼續參考以上配置描述此類方法中的一些。然而，應理解也可經其他配置使得在此描述的方法和其他完全在本公開范圍內的方法可用。本文展示的方法包括經由在發動機系統中安裝的一個或多于一個傳感器實施的測量事件和/或感測事件。所述方法還包括多種計算、比較和決策事件，這可通過可操作地聯接至傳感器的電子控制系統實施。所述方法還包括各種硬件致動事件，電子控制系統可響應于決策定事件控制這些硬件致動事件。圖3圖示說明了在一個實施例中控制氨輸送至DPF/LNT級下游的SCR級的示例方法40。所述方法可在發動機運行中的任何時間進入。方法40開始于步驟42，在此感測發動機的排氣溫度。排氣溫度可以由溫度傳感器感測，例如以上顯示的配置中的第一溫度傳感器16或第二溫度傳感器沈。然后該方法進行至步驟44，在此確定排氣溫度是否在適合于進一步做出決定的間隔內，如以下列出的。在一個實施例中，合適的間隔可對應于發動機排氣的正常運行范圍-例如150°C和450°C之間。 如果排氣溫度處于間隔內，則該方法進行至步驟46，在此NOx轉換率被感測。所感測的具體的NOxR換率在本公開的不同實施例中可以不同。在一個實施例中，NOx轉換率可以是置于發動機系統中DPF/LNT級下游的SCR級中的轉換率。相應地，參考發動機系統10，可通過詢問第一 NOx傳感器22和第二 NOx傳感器30來確定NOx轉換率。在一個實施例中，該轉換率可被確定為兩個傳感器響應值之間的絕對差值。在另一實施例中，該轉換率可被確定為兩個傳感器響應值之間的相對差值(例如，所述差值除以兩個傳感器響應值的平均值)，其對應于LNT催化劑上的NOx還原效率。在這種實施例中，如在以下進一步描述的，流過LNT催化劑上的排氣的空燃比可在SCR催化劑上的氮氧化物還原效率升高時增加并且在SCR催化劑上的氮氧化物還原效率降低時減小。然后，方法40進行至步驟48，在此確定NOxR換率是否正在降低。在一個實施例中，這種確定可包括將NOx轉換率的變化率與閾值比較。如果在步驟48確定NOx轉換率正在降低，則該方法進行至步驟50，在此發動機運行在富空燃比條件下。參考發動機系統10， 在富空燃比條件下運行發動機可供給富排氣至DPF/LNT級20和其中的LNT催化劑，這導致還原在其中捕集的N0X。NOx的還原產生氨，其流動至DPF/LNT級下游的SCR級觀。在這些條件下，累積在DPF/LNT級的LNT催化劑上的煙塵可被同時氧化。然而，如果在步驟48確定NOx轉換率沒有降低，則方法40進行至步驟52，在此確定NOx轉換率是否正在升高。在一個實施例中，這種確定可包括將NOx轉換率的變化率與閾值比較。如果在步驟52確定NOx轉換率正在升高，則該方法進行至步驟M，在此發動機運行在稀(例如，正常)空燃比條件下。在稀空燃比條件以及富空燃比條件下，在DPF/LNT級的LNT催化劑上累積的煙塵可被氧化。然而，如果在步驟52確定NOx轉換率在適當限制內既沒有升高也沒有降低，則該方法返回至步驟46，在此NOx轉換率被再次感測。該方法還在富運行或稀運行被實施之后從步驟50和步驟M返回至該點處。以此方式，方法40將SCR級中存儲的氨的量保持在有效還原其中NOx的適當水平處。在圖3圖示說明的實施例中，被供給至SCR級的氨的量通過感測其中NOxR換率或效率而被間接確定。在其他實施例中，被供給至SCR級的氨的量可通過詢問氨傳感器(例如，發動機系統10中的氨傳感器24)而被確定。在這種實施例中，發動機可在氨傳感器的響應值降低至低于閾值時更富地運行，而在氨水平升高至高于閾值時恢復為稀運行。在其他實施例中，在富階段期間使用的特定空燃比可響應于SCR級中的NOx轉換率或效率而改變。在這些實施例和其他實施例中，可對發動機富運行的時間段和連續富運行時間段之間的間隔作出適當的限制。例如，在一個實施例中，可在不管NOx傳感器響應值的情況下在1 至3分鐘的富運行之后恢復稀發動機運行。在另一實施例中，可在先前富運行已經結束之后僅10分鐘或多于10分鐘內使富運行有效。很自然，應理解在此給出的數字的范圍和數值僅是示例，多個其他的數值和范圍也在預期中。在其他實施例中，可響應于在NOx捕集器下游的空燃比傳感器數據終止富運行和/或稀運行。圖4圖示說明了控制DPF/LNT級的再生的示例方法56。所述方法可在發動機運行中的任何時間進入。方法56開始于步驟58，在此感測DPF/LNT級(即LNT催化劑所在的位置)兩端的壓力差。該壓力差可由聯接在發動機系統中的一個或多于一個壓力傳感器直接測量或者以任何適當的方式間接測量。然后，該方法進行至步驟50，在此壓力差與閾值相比較。如果確定壓力差沒有超過閾值，則該方法進行至步驟62，在此排氣溫度被保持在適當的溫度范圍內以便從LNT催化劑中有效地產生氨；在一個實施例中，溫度被保持在175°C和275°C之間。在此溫度下，LNT催化劑上的氮氧化物轉換為氨的相對產率可為30%或者更大。然而， 如果確定壓力差確實超過了閾值，則排氣溫度被升高到可允許迅速氧化在LNT催化劑上收集的煙塵的溫度。由于在LNT催化劑上的煙塵累積與DPF/LNT級兩端的壓力差相關，所以排氣溫度可在LNT催化劑上的煙塵累積增加的條件下被升高并且在煙塵累積減少的條件下被降低。在一個實施例中，排氣溫度可被升高至250°C或者更高，以促進LNT催化劑上的煙塵的氧化。因此，溫度可被升高至使得LNT催化劑上氮氧化物轉換為氨的相對產率仍然為20%或更高(如圖2所示)的溫度。在這種升高溫度的運行中，可在化學計量條件下、稀條件下或富條件下運行發動機。在步驟62和步驟64之后，方法56返回。如上所述，圖3圖示說明了控制氨輸送至SCR級的示例方法，而圖4圖示說明了控制DPF/LNT級的再生的示例方法。這些方法可彼此獨立地實施。相應地，可能在適當的條件下氧化DPF/LNT級的LNT催化劑上的煙塵，同時供給氨到下游的SCR級。在一個實施例中， 氨的輸送可理想地與煙塵過濾器再生隔離。然而，氨的輸送和煙塵過濾器再生之間的多種協作模式也在預期中。在圖5中圖示說明了一個此類方法。該方法基于以下推論，即DPF/ LNT級中累積的煙塵能夠作為LNT催化劑中存儲的氧化等同物(NOx和氧)的還原劑。相應地，在DPF/LNT級中累積的煙塵將降低還原如此存儲的氧化等同物、轉換給定量的NOx以及產生給定量的氨所需的的富排氣(氫、碳氫化合物、一氧化碳等等)量。圖5圖示說明了在一個實施例中以富空燃比運行發動機的示例方法50A。方法50A 可被執行為控制氨輸送至SCR級的方法中的一個子方法。例如，方法50A可以是由方法40 的方塊50代表的更具體的動作示例。方法50A開始于步驟58，在此基本如上所述感測DPF/LNT級兩端的壓力差。然后該方法進行至步驟66，在此壓力差與DPF/LNT級中可用于氧化的累積的煙塵量相關聯。壓力差和可用的煙塵量可通過訪問存儲在電子控制系統的存儲器中的查找表或者以任何其他適當的方式相關聯。相應地，富排氣的空燃比和富排氣流過LNT催化劑上的持續時間中的至少一個可響應于DPF/LNT級或其他LNT催化劑所在位置兩端的壓力差而被調整。然后方法50A進行至步驟68，在此至少部分基于可用于氧化的累積的煙塵量來計算目標空燃比。特別地，目標空燃比可隨著可用于氧化的累積的煙塵量的降低而升高，并且目標空燃比可隨著可用于氧化的累積的煙塵量的升高而降低。在另一實施例中，目標空燃比可基于實際被氧化的煙塵量而被調整，該實際被氧化的煙塵量可通過適當的排氣系統傳感器(例如，配置為響應煙塵氧化率的溫度傳感器或一氧化碳傳感器)或者以其他適當的方式確定。特別地，目標空燃比可隨著被氧化的煙塵量的降低而升高，并且目標空燃比可隨著被氧化的煙塵量的升高而降低。然后該方法進行至步驟70，在此調整適當的發動機控制 (節流閥開放量、燃料噴射量、EGR量等等)以提供目標空燃比。以此方式，提供給發動機的空燃比被校正以考慮以被捕集的煙塵的形式供給至 LNT催化劑的還原劑的量。這種控制特征允許即使在需要富條件以還原被捕集的NOx時也可以不太富的空燃比運行發動機。以此方式配置的發動機系統可提供更好的燃料經濟性。 此外，在此方法中存在真正的協同，因為在富條件下以不太富的空燃比運行發動機一般將產生更少煙塵，從而導致更有效的連續再生并且需要更不頻繁的強迫再生。 雖然方法50A具體說明了富條件的深度可響應于在LNT催化劑上累積的煙塵量而改變，其他相關的策略也在預期中。例如，在另一實施例中，不管可用于氧化的捕集的累積煙塵量如何，富條件的深度可保持不變，但是富時間段的持續時間(例如，排氣以富空燃比流動的時間段)可改變。相應地，富時間段可相對無煙塵累積基線值與可用于氧化的累積的煙塵量成比例地被縮短。換言之，富排氣在LNT催化劑上流過的持續時間在煙塵量增加時被縮短并且在煙塵量減少時被延長。在其他實施例中，富時間段的深度和持續時間可與可用于氧化的累積的煙塵量成比例地減少。圖6圖示說明了將DPF/LNT級兩端的壓力差與其中可用于氧化的累積的煙塵量相關聯的示例方法66A。方法66A可被實施為以富空燃比運行發動機的方法中的子方法。例如，方法66A可以是方法50A中步驟66的更具體示例。方法66A基于以下推論，即升高LNT 催化劑的溫度會增加累積其上的煙塵的氧化率，其因此增加了在給定時間段內在DPF/LNT 級中可用于氧化的煙塵量。通過援引方法66A，富排氣的空燃比的調整量和/或富排氣的流動持續時間的調整量是基于排氣溫度的。例如，所述量可隨著升高排氣溫度而被升高并且隨著降低排氣溫度而被降低。方法66A開始于步驟58，在此使得DPF/LNT級兩端的壓力差與累積在DPF/LNT級中的煙塵量相關。然后，該方法進行至步驟42，在此基本如上所述感測排氣溫度。然后該方法進行至步驟74，在此應用基于溫度的效率范圍以便基于累積的煙塵量計算可用于氧化的煙塵量。在一個實施例中，該效率范圍可從200°C下的零值升高到250°C下的實際值(例如，0. 5)，并且然后在高于250°C的溫度下漸近地趨近于一。很自然，在此提供的數值和范圍將僅作為示例，因為其他數值和范圍也在預期中。將理解在此包括的示例控制和估計程序可在各種發動機和/或車輛系統配置中使用。在此描述的特別的程序可代表一個或者多個任何數目的處理策略，例如事件驅動、中斷驅動、多任務、多線程以及類似物。因此，所公開的過程步驟(操作、功能或動作)代表有待編程到發動機控制系統中的計算機可讀存儲媒介內的代碼。將理解在一些實施例中，本文描述和/或說明的一些步驟可在不偏離本公開的范圍下被省略。同樣地，指示的過程步驟的順序對于實現想要的結果不總是必須的，僅被提供易于說明和描述。根據所使用的具體策略，可重復地實施一個或多于一個說明的動作、功能和運行。最后，將理解本文描述的物品、系統和方法在本質上僅是示例性的，并且具體的實施例或示例不被認為是限定方式，因為可考慮多種變型。相應地，本公開包括本文公開的各種系統和方法的所有新穎和非顯而易見的組合和子組合，以及關于其的任何和所有等同物。
權利要求
1.一種控制發動機排放的方法，其包括在稀氮氧化物捕集催化劑上將捕集的氮氧化物還原為氨，同時氧化累積在所述稀氮氧化物捕集催化劑上的煙塵；以及使所述氨流動至選擇性催化還原催化劑上。
2.如權利要求1所述的方法，其中所述還原包括使發動機的排氣流過所述稀氮氧化物捕集催化劑，并且其中所述排氣的空燃比和所述流動的持續時間中的至少一個響應于在所述稀氮氧化物捕集催化劑上累積的煙塵量而被調整。
3.如權利要求1所述的方法，其中所述還原包括使發動機的排氣流過所述稀氮氧化物捕集催化劑，并且其中所述排氣的空燃比和所述流動的持續時間中的至少一個響應于在所述稀氮氧化物捕集催化劑上被氧化的煙塵量而被調整。
4.如權利要求2所述的方法，其進一步包括當所述煙塵量增加時升高所述排氣的空燃比，并且當所述煙塵量減小時降低所述排氣的空燃比。
5.如權利要求4所述的方法，其中所述排氣的空燃比的升高和降低包括調整燃料噴射量和發動機的節流閥的開放量中的至少一個。
6.如權利要求2所述的方法，其進一步包括當所述煙塵量增加時縮短所述流動，并且當所述煙塵量減小時延長所述流動。
7.如權利要求2所述的方法，其中所述排氣的空燃比和所述流動的持續時間中的至少一個被調整的量是基于排氣溫度的，并且其中所述量隨著排氣溫度的升高而升高并且隨著排氣溫度的降低而降低。
8.如權利要求2所述的方法，其中所述排氣的空燃比和所述流動的持續時間中的至少一個響應于所述稀氮氧化物捕集催化劑所在位置兩端的壓力差而被調整。
9.如權利要求2所述的方法，其進一步包括當所述選擇性催化還原催化劑上的氮氧化物的還原效率升高時增加所述空燃比，并且當所述選擇性催化還原催化劑上的氮氧化物的還原效率降低時減小所述空燃比。
10.如權利要求2所述的方法，其進一步包括當所述稀氮氧化物捕集催化劑的氨產率升高時增加所述空燃比，并且當所述稀氮氧化物捕集催化劑的氨產率降低時減小所述空燃比。
全文摘要
本發明涉及一種控制發動機排放的方法，特別是減少微粒、NOx和氨排放的方法，其包括在稀氮氧化物捕集催化劑上將被捕集的氮氧化物還原成氨，同時氧化累積在稀氮氧化物捕集催化劑上的煙塵，以及使如此形成的氨流動至選擇性催化還原催化劑。
文檔編號F01N9/00GK102213127SQ201110075818
公開日2011年10月12日 申請日期2011年3月23日 優先權日2010年4月7日
發明者G·卡瓦泰歐, K·M·亞當斯, 程怡蓀 申請人:福特環球技術公司