專利名稱：Scr催化器加熱控制的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本申請(qǐng)一般地涉及耦合到發(fā)動(dòng)機(jī)排氣系統(tǒng)的排放物控制系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
排放物控制系統(tǒng)可以是柴油后處理系統(tǒng)，其包括選擇性催化還原(SCR)催化器和 柴油微粒過濾器(DPF)。當(dāng)使用DPF時(shí)，可通過升高溫度和燃燒聚集在過濾器中的炭煙而采 用熱再生來清理過濾器。隨著DPF的溫度的升高，SCR催化器的溫度也會(huì)升高。當(dāng)溫度升 高時(shí)，催化器中用作還原劑的氨從SCR催化器解吸，導(dǎo)致催化器中的氨流失。流失的氨可從 尾管(tailpipe)排出并進(jìn)入大氣和/或該氨在通過DPF時(shí)被氧化成N0X，因而增大了氮氧 化物(NOx)排放物。美國(guó)專利申請(qǐng)公開2007/0144152公開了一種減少再生期間氨流失的途徑。在所 引用的參考文獻(xiàn)中，在熱再生之前和熱再生期間減少還原劑的供給。通過減少還原劑的量， 儲(chǔ)存的氨可在再生所需的升高溫度造成其解吸之前被消耗，因而，可減少氨流失。儲(chǔ)存的氨的消耗可緩慢地發(fā)生，因?yàn)榘痹谂c流過催化器的排氣流中NOx反應(yīng)時(shí)被 消耗。發(fā)動(dòng)機(jī)的操作狀態(tài)，例如進(jìn)入燃燒室的排氣再循環(huán)量，可影響(例如，增大或減少) 排氣中NOx的量，改變氨消耗的時(shí)間，并可能造成DPF再生的延遲，這可導(dǎo)致微粒排放物的 增大。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明人在本文中認(rèn)識(shí)到上述問題，并提出至少部分解決這些問題的多種途徑。 因而，公開了用于控制耦合到發(fā)動(dòng)機(jī)排氣系統(tǒng)的柴油后處理系統(tǒng)的方法，所述柴油后處理 系統(tǒng)包括SCR催化器和柴油微粒過濾器。該方法包括，在柴油微粒過濾器再生之前，調(diào)節(jié)操 作參數(shù)，從而將儲(chǔ)存在SCR催化器中的氨量減少到儲(chǔ)存的氨的期望量，其中儲(chǔ)存的氨的期 望量基于操作狀態(tài)而改變，該方法還包括當(dāng)儲(chǔ)存的氨達(dá)到期望量時(shí)，啟動(dòng)催化器的再生。具體地，在一個(gè)例子中，NOx排放物的總量和因而儲(chǔ)存在催化器中的氨的期望量可 在再生之前減少，并可進(jìn)一步基于在催化器的溫度升高時(shí)產(chǎn)生的用以減少氨的NOx的量。如 此，可以基于儲(chǔ)存的氨量來控制用于DPF再生的加熱，以便減少催化器中的氨流失量并減 少催化器熱再生期間來自尾管的NOx排放物的量。根據(jù)另一個(gè)方面，提供了用于耦合到車輛中的發(fā)動(dòng)機(jī)排氣系統(tǒng)的柴油后處理設(shè)備 的系統(tǒng)。該系統(tǒng)包含SCR催化器；柴油微粒過濾器；包括計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)的控制系統(tǒng)， 所述介質(zhì)包括在其中的指令，所述控制系統(tǒng)接收來自選擇性催化器還原設(shè)備的通信，所述 介質(zhì)包括用于在柴油微粒過濾器的再生之前和在第一階段中，將催化器溫度升高到第一閾 值并減少儲(chǔ)存的氨量的指令；用于在柴油微粒過濾器的再生之前和在第二階段中，基于儲(chǔ) 存的氨量將SCR催化器溫度升高到第二閾值，同時(shí)增大NOx生成量的指令；以及用于在溫度 高于第二閾值并且儲(chǔ)存的氨量達(dá)到期望值時(shí)，在第三階段中啟動(dòng)柴油微粒過濾器的再生的 指令。
應(yīng)當(dāng)理解，提供上面的概述以便用簡(jiǎn)化的形式介紹將進(jìn)一步在具體實(shí)施方式
中描 述的一些概念。這并不意味著表征要求保護(hù)的主題的關(guān)鍵或?qū)嵸|(zhì)特征，主題的范圍由具體 實(shí)施方式后的權(quán)利要求唯一地限定。而且，要求保護(hù)的主題不限于解決上面或本公開任何 部分提到的任何不足的實(shí)施方式。


圖1示出發(fā)動(dòng)機(jī)的示意圖。圖2示出了說明用于柴油后處理系統(tǒng)的控制例程的流程圖。圖3示出了說明用于調(diào)節(jié)儲(chǔ)存在SCR催化器中的氨量的控制例程的流程圖。圖4示出了表明SCR溫度和NOx轉(zhuǎn)化效率之間關(guān)系的圖表。圖5示出了基于儲(chǔ)存在催化器中的氨量指示NOx排放物的一系列圖表。
具體實(shí)施例方式下面的描述涉及用于控制柴油后處理系統(tǒng)的方法，該柴油后處理系統(tǒng)包括SCR催 化器和耦合到車輛發(fā)動(dòng)機(jī)中的排氣系統(tǒng)的柴油微粒過濾器(DPF)。當(dāng)檢測(cè)到柴油微粒過濾 器的熱再生臨近時(shí)，催化器進(jìn)入三個(gè)階段中的第一階段，在該階段中，到催化器的尿素噴射 減少且NOx轉(zhuǎn)化效率增大的同時(shí)，排氣溫度升高。在達(dá)到第一閾值溫度的情況下，該催化器 進(jìn)入第二階段，在該階段中，中斷尿素噴射，并增大來自發(fā)動(dòng)機(jī)的NOx排放物，以便快速消耗 儲(chǔ)存在催化器中的殘留氨。響應(yīng)于儲(chǔ)存的氨量的減少，溫度在第二階段中進(jìn)一步升高。在 第三階段中，一旦儲(chǔ)存的氨達(dá)到期望量且NOx轉(zhuǎn)換效率開始減小，則啟動(dòng)DPF的再生，并減 少來自發(fā)動(dòng)機(jī)的NOx排放物。用這種方式，可減少催化器中的氨流失，同時(shí)可在期望時(shí)間量 內(nèi)實(shí)現(xiàn)DPF的熱再生。圖1是示出了多汽缸發(fā)動(dòng)機(jī)10中的一個(gè)汽缸的示意圖，多汽缸發(fā)動(dòng)機(jī)10可包括 在汽車推進(jìn)系統(tǒng)中。包括控制器12的控制系統(tǒng)和車輛操作者132通過輸入設(shè)備130的輸 入可以至少部分地控制發(fā)動(dòng)機(jī)10。在這個(gè)例子中，輸入設(shè)備130包括加速器踏板和用于產(chǎn) 生成比例的踏板位置信號(hào)PP的踏板位置傳感器134。發(fā)動(dòng)機(jī)10的燃燒室(即，汽缸)30可 以包括燃燒室壁32，活塞36設(shè)置在該燃燒室壁中。活塞36可耦合到曲軸40，使得該活塞 的往復(fù)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換成該曲軸的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。曲軸40可經(jīng)由中間傳動(dòng)系統(tǒng)耦合到車輛的至少一 個(gè)驅(qū)動(dòng)輪。進(jìn)一步地，起動(dòng)電機(jī)可經(jīng)由飛輪耦合到曲軸40以使能發(fā)動(dòng)機(jī)10的起動(dòng)操作。燃燒室30可經(jīng)由進(jìn)氣通道42接收來自進(jìn)氣歧管44的進(jìn)氣并可經(jīng)由排氣通道48 排出燃燒氣體。進(jìn)氣歧管44和排氣通道48可以通過各自的進(jìn)氣閥52和排氣閥54選擇性 地與燃燒室30連通。在一些實(shí)施例中，燃燒室30可包括兩個(gè)或更多個(gè)進(jìn)氣閥和/或兩個(gè) 或更多個(gè)排氣閥。在這個(gè)例子中，進(jìn)氣閥52和排氣閥54可通過各自的凸輪致動(dòng)系統(tǒng)51和53由凸 輪致動(dòng)控制。凸輪致動(dòng)系統(tǒng)51和53可各包括一個(gè)或更多個(gè)凸輪，并可利用可由控制器12 操作的凸輪輪廓轉(zhuǎn)換系統(tǒng)(CPS)，可變凸輪正時(shí)系統(tǒng)(VCT)，可變閥正時(shí)系統(tǒng)(VVT)和/或 可變閥升程系統(tǒng)(VVL)中的一種或更多種，從而改變閥操作。進(jìn)氣閥52和排氣閥54的位 置可分別由位置傳感器55和57決定。在可替換的實(shí)施例中，進(jìn)氣閥52和/或排氣閥54 可由電動(dòng)閥致動(dòng)控制。例如，汽缸30可替換地包括通過電動(dòng)閥致動(dòng)控制的進(jìn)氣閥和通過包括CPS和/或VCT系統(tǒng)的凸輪致動(dòng)控制的排氣閥。示出的燃料噴射器66直接耦合到燃燒室30，以便直接噴射燃料到其中。燃料噴射 可通過共軌系統(tǒng)或其他這種柴油燃料噴射系統(tǒng)。燃料可通過包括燃料箱、燃料泵和燃料軌 的高壓燃料系統(tǒng)(未示出)傳送到燃料噴射器66。進(jìn)氣通道42可包括具有節(jié)氣門片64的節(jié)氣門62。在這個(gè)特別的例子中，通過提 供到包括節(jié)氣門62的電機(jī)或致動(dòng)器的信號(hào)，控制器12可改變節(jié)氣門片64的位置，這種構(gòu) 造通常稱為電子節(jié)氣門控制(ETC)。用這種方式，可操作節(jié)氣門62，從而改變提供到燃燒室 30的進(jìn)氣。節(jié)氣門片64的位置可由節(jié)氣門位置信號(hào)TP提供給控制器12。進(jìn)氣通道42可 包括空氣質(zhì)量流量傳感器120和歧管空氣壓力傳感器122，以便向控制器12提供各個(gè)信號(hào) MAF 禾口 MAP。進(jìn)一步地，在公開的實(shí)施例中，排氣再循環(huán)(EGR)系統(tǒng)可使排氣的期望部分通過 EGR通道140從排氣通道48傳送到進(jìn)氣通道44?？刂破?2可通過EGR閥142改變提供到 進(jìn)氣通道48的EGR的量。進(jìn)一步地，EGR傳感器144可布置在EGR通道內(nèi)并可提供對(duì)排氣 的壓力、溫度和濃度中的一個(gè)或更多個(gè)的指示?？商鎿Q地，可通過基于來自MAF傳感器(上 游)、MAP (進(jìn)氣歧管)、MAT (歧管氣體溫度)和曲柄速度傳感器的信號(hào)的計(jì)算值來控制EGR。 進(jìn)一步地，可基于排氣O2傳感器和/或進(jìn)氣O2傳感器(進(jìn)氣歧管)來控制EGR。在一些情 況下，EGR系統(tǒng)可用于調(diào)節(jié)燃燒室內(nèi)空氣和燃料混合物的溫度。雖然圖1示出了高壓EGR系 統(tǒng)，但額外地或可替換地，也可使用低壓EGR系統(tǒng)，在低壓EGR系統(tǒng)中，EGR從渦輪增壓器的 渦輪下游傳送到該渦輪增壓器的壓縮機(jī)上游。這樣，發(fā)動(dòng)機(jī)10可進(jìn)一步包括壓縮設(shè)備，例如包括至少一個(gè)壓縮機(jī)162的渦輪 增壓器或增壓器，其中所述壓縮機(jī)162沿著進(jìn)氣歧管44布置。對(duì)于渦輪增壓器，沿著排 氣通道48布置的渦輪164(例如，經(jīng)由軸)可以至少部分地驅(qū)動(dòng)壓縮機(jī)162。對(duì)于增壓器 (supercharger)，發(fā)動(dòng)機(jī)和/或電動(dòng)機(jī)械可以至少部分地驅(qū)動(dòng)壓縮機(jī)162且可以不包括渦 輪。因而，控制器12可通過渦輪增壓器或增壓器改變提供到一個(gè)或更多個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)汽缸的壓 縮量。示出的排氣傳感器126耦合到排放物控制系統(tǒng)70的排氣通道48上游。傳感器126 可以是用于指示排氣空燃比的任何合適的傳感器，例如線性氧傳感器或UEGO(通用或?qū)捔?程排氣氧)傳感器、雙態(tài)氧傳感器或EGO、HEGO (加熱EGO)、NOx, HC或CO傳感器。示出的排放物控制系統(tǒng)70沿著排氣傳感器126的排氣通道48下游布置。系統(tǒng)70 可以是選擇性的催化還原(SCR)系統(tǒng)、三元催化器(TWC)、N0X捕集器、各種其他排放物控制 設(shè)備或其結(jié)合。例如，設(shè)備70可以是包括SCR催化器71和柴油微粒過濾器(DPF) 72的排 氣后處理系統(tǒng)。在一些實(shí)施例中，DPF 72可定位在催化器下游(如圖1所示)，而在其他實(shí) 施例中，DPF 72可定位在催化器上游(圖1中未示出)。該DPF在發(fā)動(dòng)機(jī)操作期間可被定 期地?zé)嵩偕?，如下面更詳?xì)地描述。進(jìn)一步地，在一些實(shí)施例中，在發(fā)動(dòng)機(jī)10的操作期間， 通過在特定空燃比內(nèi)操作發(fā)動(dòng)機(jī)的至少一個(gè)汽缸，可以定期地重置排放物控制系統(tǒng)70。在一個(gè)例子中，提供了噴射液體尿素到SCR催化器71的尿素噴射系統(tǒng)。然而，可 以使用各種可替換的途徑，例如產(chǎn)生氨蒸氣的固體尿素顆粒，該氨蒸氣之后被噴射到或定 量供給到SCR催化器71。在又一個(gè)另外的例子中，稀NOx捕集器可設(shè)置在SCR催化器71上 游，從而根據(jù)饋送到稀NOx捕集器的空燃比的程度或富集度來產(chǎn)生用于SCR催化器的氨。
圖1所示的控制器12為微型計(jì)算機(jī)，其包括微處理器單元102、輸入/輸出端口 104、在這個(gè)特定例子中示為只讀存儲(chǔ)芯片106的用于可執(zhí)行程序和校正值的電子存儲(chǔ)介 質(zhì)、隨機(jī)存取存儲(chǔ)器108、磨損修正系數(shù)存儲(chǔ)器110及數(shù)據(jù)總線。除了前面討論的那些信號(hào) 之外，控制器12還可接收來自耦合到發(fā)動(dòng)機(jī)10的傳感器的各種信號(hào)，包括來自空氣質(zhì)量流 量傳感器120的引入的空氣質(zhì)量流量(MAF)的測(cè)量、來自耦合到冷卻套筒114的溫度傳感 器112的發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻劑溫度(ECT)、來自耦合到曲軸40的霍爾效應(yīng)傳感器118 (或其他類 型)的表面點(diǎn)火感測(cè)信號(hào)(PIP)、來自節(jié)氣門位置傳感器的節(jié)氣門位置(TP)，和來自傳感器 122的絕對(duì)歧管壓力信號(hào)MAP。發(fā)動(dòng)機(jī)速度信號(hào)RPM可由控制器12自信號(hào)PIP產(chǎn)生。來自 歧管壓力傳感器的歧管壓力信號(hào)MAP可用于指示進(jìn)氣歧管中的真空度或壓力。在一個(gè)例子 中，傳感器118也用作發(fā)動(dòng)機(jī)速度傳感器，曲軸每旋轉(zhuǎn)一圈，該傳感器118可產(chǎn)生預(yù)定數(shù)量 的等間隔脈沖。存儲(chǔ)介質(zhì)只讀存儲(chǔ)器106可以用計(jì)算機(jī)可讀數(shù)據(jù)編程，所述計(jì)算機(jī)可讀數(shù)據(jù)表示 可由處理器102執(zhí)行的指令，從而執(zhí)行下面描述的方法和預(yù)期的但未具體列出的其他變型。如上所述，圖1僅示出多汽缸發(fā)動(dòng)機(jī)中的一個(gè)汽缸，并且每個(gè)汽缸可類似地包括 其特有的一組進(jìn)氣/排氣閥、燃料噴射器、火花塞等等。現(xiàn)參考圖2，圖2中所示的流程圖說明了用于在柴油微粒過濾器熱再生之前的期 間中控制柴油后處理系統(tǒng)的例程200。響應(yīng)于例如基于儲(chǔ)存在過濾器中的微粒量，過濾器兩 端的壓降達(dá)到閾值等再生請(qǐng)求，可以啟動(dòng)過濾器的熱再生。具體地，基于例如氨儲(chǔ)存和催化 器的NOx轉(zhuǎn)化效率等變量，例程200控制在柴油微粒過濾器再生之前柴油后處理系統(tǒng)的溫 度。進(jìn)一步地，在再生期間，還可提供另外的調(diào)節(jié)。在例程200的步驟210，確定發(fā)動(dòng)機(jī)操作狀態(tài)。該操作狀態(tài)可包括但不局限于，空 燃比和排氣再循環(huán)量等等。一旦確定了發(fā)動(dòng)機(jī)操作狀態(tài)，例程200進(jìn)行到步驟212，在其中確定再生是否臨 近。在一些實(shí)施例中，例如，柴油微粒過濾器的過濾器負(fù)荷可達(dá)到產(chǎn)生再生請(qǐng)求的閾值水 平。如果確定再生沒有臨近，則例程200移動(dòng)到步驟224，并且SCR系統(tǒng)繼續(xù)操作以控制排 氣中的NOx排放物，例如，基于發(fā)動(dòng)機(jī)速度、發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷、SCR催化器(見圖3)中期望的儲(chǔ)存 氨水平等來提供還原劑噴射。另一方面，如果確定再生臨近或請(qǐng)求再生，則例程200繼續(xù)到 步驟214，在步驟214，第一階段開始，并且催化器溫度開始升高，調(diào)節(jié)(例如，減少)儲(chǔ)存在 SCR催化器中氨(NH3)的期望量，如圖3進(jìn)一步所述。在一些實(shí)施例中，可通過加熱器升高 催化器溫度。在其他實(shí)施例中，可升高排氣溫度來升高催化器溫度。進(jìn)一步地，如果氨源自 液體尿素噴射，則可減少或中斷噴射到SCR催化器的尿素量，例如，以便提供降低的SCR催 化器中氨的期望儲(chǔ)存水平。在另外的實(shí)施例中，如果所儲(chǔ)存的氨源自稀NOx捕集器，則可增 大空燃比，使得空燃比不太濃和產(chǎn)生較少的氨。氨儲(chǔ)存水平控制的進(jìn)一步細(xì)節(jié)將通過控制 例程300進(jìn)行描述，例程300用于調(diào)節(jié)儲(chǔ)存在SCR催化器中的氨量，如圖3所示。具體地，在圖3的步驟310中，確定是否啟用了 SCR催化器中的氨儲(chǔ)存水平的反饋 控制。如果沒有啟用反饋控制，則該例程結(jié)束。另一方面，如果啟用了反饋控制，則例程300 進(jìn)行到步驟312，在步驟312確定再生是否臨近?？砂凑找陨厦枋鰴z測(cè)再生請(qǐng)求。如果確定再生沒有臨近，則例程300繼續(xù)到步驟314，在步驟314確定儲(chǔ)存在SCR催化器中的氨的期望量。該氨的期望量可基于當(dāng)前操作狀態(tài)。例如，如果排氣再循環(huán)(EGR) 量較高且因而NOx形成量較少，則與EGR的量較少的情況相反，該催化器可能需要較少量的 儲(chǔ)存N0X，反之亦然。一旦確定了儲(chǔ)存氨的期望量，例程300進(jìn)行到步驟316，在步驟316調(diào) 節(jié)操作參數(shù)，從而促進(jìn)儲(chǔ)存在SCR催化器中氨量的增大或減少。作為例子，如果確定期望增 大的儲(chǔ)存氨的量，則可增大尿素噴射。作為另外的例子，基于催化器中儲(chǔ)存氨的期望量，可 將饋送給上游稀NOx捕集器的排氣的空燃比調(diào)節(jié)到較濃或較稀(從而分別產(chǎn)生較多或較少 的氨)。如果確定DPF的再生臨近，則例程300移動(dòng)到步驟318，在步驟318確定儲(chǔ)存氨的 期望的預(yù)再生量。具體地，儲(chǔ)存氨的期望量可以基于并考慮DPF的即將發(fā)生的再生。例如， 為了減少催化器的氨流失，與再生沒有臨近時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)操作期間的期望量相比，可將儲(chǔ)存氨 的期望量設(shè)定得較低。進(jìn)一步地，儲(chǔ)存氨的期望量可基于待再生的儲(chǔ)存微粒量。用于再生的儲(chǔ)存氨的期望量被確定后，例程300移動(dòng)到步驟316，在其中調(diào)節(jié)操作 參數(shù)。例如，為了減少儲(chǔ)存氨的量，可增大排氣空燃比以便減少在稀NOx捕集器上產(chǎn)生的氨 量，或者可減少尿素噴射或其他。以這種方式，可以預(yù)期即將發(fā)生的過濾器再生和制備用于這種操作的SCR催化 器，特別是其氨儲(chǔ)存水平。如下面進(jìn)一步所述，通過預(yù)期即將發(fā)生的過濾器再生，可在產(chǎn)生 增大的再生高溫之前將SCR催化器中儲(chǔ)存氨的量調(diào)節(jié)到期望水平。在一個(gè)例子中，在第一 階段中，在溫度初始升高期間減少儲(chǔ)存氨的量。進(jìn)一步地，SCR催化器中儲(chǔ)存氨的期望水平 可不同于非再生狀況期間使用的水平，且進(jìn)一步地DPF再生中預(yù)期的氨的期望儲(chǔ)存水平可 根據(jù)再生的特定參數(shù)(例如，預(yù)期的再生時(shí)間段，預(yù)期的再生峰值溫度等等)改變。然而， 氨儲(chǔ)存水平，還原劑噴射，NOx生成和溫度的操控可對(duì)彼此具有各種相互關(guān)聯(lián)的影響，并因 而在本文中描述了協(xié)調(diào)控制途徑，將通過圖3-5對(duì)其進(jìn)行解釋，并在下面通過圖2對(duì)其進(jìn)行 進(jìn)一步描述。圖4示出了說明在熱再生之前和熱再生期間SCR系統(tǒng)溫度與NOx轉(zhuǎn)化效率之間關(guān) 系的圖示400。圖示400的部分410對(duì)應(yīng)于第一階段，在此階段確定了再生臨近且催化器的 溫度升高。如圖400中部分410所示，NOx轉(zhuǎn)化效率隨著催化器溫度的升高而增大。另外， 圖示400的部分410示出了對(duì)于給定溫度的NOx轉(zhuǎn)化效率隨著氨儲(chǔ)存的減少而減小。轉(zhuǎn)回到圖2，在例程200的步驟216中，確定催化器的溫度是否大于第一閾值(在 圖4中標(biāo)記為"Tmin”)。如果該溫度不大于第一閾值，則例程200返回到步驟214，在步驟 214該催化器的溫度繼續(xù)升高。如果確定該催化器的溫度大于第一閾值，則例程200進(jìn)行到 步驟218，在其中第二階段開始且催化器的溫度進(jìn)一步升高，NOx生成量也增大。第二階段 對(duì)應(yīng)于圖4中圖示400的部分412。在第二階段中，催化器溫度可基于儲(chǔ)存在該催化器中的 氨量而升高。例如，催化器溫度可隨著儲(chǔ)存氨的量的減少而升高。增大由發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的NOx的量可進(jìn)一步增大氨消耗，并且因而減少了再生期間的 氨流失。可通過一種或更多種方法增大NOx生成量。例如，在一些實(shí)施例中，通過減少排氣 再循環(huán)量可增大NOx生成量。在其他實(shí)施例中，通過將燃料噴射正時(shí)提前可增大NOx生成量。繼續(xù)參考圖2，在例程200的步驟220，確定催化器的溫度是否大于第二閾值(在 圖4中標(biāo)記為"Tmax”)，所述第二閾值大于所述第一閾值。如果催化器的溫度小于第二閾值，則例程200返回到步驟218，且溫度繼續(xù)升高。另一方面，如果溫度大于閾值且儲(chǔ)存的氨量 達(dá)到期望值，則第三階段開始，且熱再生在例程200的步驟222開始。一旦再生開始，則溫 度繼續(xù)升高，且NOxR化效率減小。第三階段對(duì)應(yīng)于圖4中圖示400的部分414。此外，開始催化器再生的儲(chǔ)存的氨的期望量可按照?qǐng)D5的描述確定。圖5中的圖 示510示出了當(dāng)DPF設(shè)置在SCR催化器的下游時(shí)，來自尾管的NOx排放物與儲(chǔ)存在催化器中 的氨的預(yù)再生量的依賴關(guān)系。如圖所示，當(dāng)儲(chǔ)存的氨量較大時(shí)，NOx排放物較少，因?yàn)楦嗟?氨可以還原排氣中的N0X。進(jìn)一步地，隨著催化器溫度的升高，對(duì)于給定量的氨儲(chǔ)存，而)(排 放物甚至更少。圖5中的圖示512示出了(上述)第二階段中產(chǎn)生的NOx量與預(yù)再生的儲(chǔ) 存的氨量的依耐關(guān)系。當(dāng)儲(chǔ)存的氨量較大時(shí)，可產(chǎn)生較大量的NOx以與氨反應(yīng)，以便阻止氨 流失。圖示510和512結(jié)合的結(jié)果在圖5的圖示514中進(jìn)行說明。圖示514示出了來自 尾管的總NOx排放物與儲(chǔ)存在催化器預(yù)再生中的氨量的依賴關(guān)系。如圖示514所示，如果 儲(chǔ)存的氨量太高或太低，則來自尾管的NOx排放物的量較大。如所描述的，對(duì)于在柴油微粒過濾器再生之前的選擇性的催化還原催化器控制， 第一階段發(fā)生在第二階段之前，并且第二階段發(fā)生在第三階段之前。在一個(gè)示例性實(shí)施例 中，再生柴油微粒過濾器的請(qǐng)求可啟動(dòng)SCR催化器控制的第一階段。在對(duì)應(yīng)于圖4中圖示 400的部分410的第一階段中，為了減少催化器中儲(chǔ)存的氨量，可以升高催化器的溫度，同 時(shí)減少或中斷噴射到催化器中的尿素量。NOx轉(zhuǎn)化效率可以在整個(gè)第一階段中增大，并且催 化器的溫度可響應(yīng)于氨儲(chǔ)存量的減少而升高。一旦SCR催化器溫度達(dá)到第一閾值溫度，則可以啟動(dòng)催化器控制的第二階段，該 第二階段對(duì)應(yīng)于圖示400的部分412。在第二階段中，NOx轉(zhuǎn)化效率可繼續(xù)增大，并可例如 通過減少排氣再循環(huán)的量而增大來自發(fā)動(dòng)機(jī)的NOx排放物，以便增大儲(chǔ)存的氨的消耗速率。 隨著儲(chǔ)存的氨量繼續(xù)減少，可進(jìn)一步升高催化器的溫度。當(dāng)儲(chǔ)存的氨量減少到期望量且SCR 催化器達(dá)到第二閾值溫度時(shí)，啟動(dòng)催化器控制的第三階段，其中第二閾值溫度大于第一閾 值溫度。在對(duì)應(yīng)于圖4中圖示400的部分414的第三階段中，催化器的溫度可以在第二閾 值之上繼續(xù)增大，并且啟動(dòng)柴油微粒過濾器的再生。NOx轉(zhuǎn)化效率隨著溫度的繼續(xù)升高而減 小，且發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的NOx的量也可以減少。由于氨量降低到期望量，可降低DPF再生期間發(fā) 生在高排氣溫度下的催化器的氨流失。在其他實(shí)施例中，在柴油微粒過濾器的再生之前，催化器控制階段之間的轉(zhuǎn)換可 例如基于SCR催化器的NOx轉(zhuǎn)化效率而不基于催化器的溫度。作為例子，在第一階段中，一 旦NOx轉(zhuǎn)化效率達(dá)到期望值(或超過閾值轉(zhuǎn)化效率)或期望的變化率(或降到低于轉(zhuǎn)化的 變化率)，則可啟動(dòng)第二階段。在NOx轉(zhuǎn)化效率達(dá)到第二期望值(或降到低于閾值)或期望 的變化率(或降到低于閾值一隨著轉(zhuǎn)化效率的減小，變化率可變成負(fù)值)時(shí)，可啟動(dòng)第三階 段。例如，該例程可基于儲(chǔ)存的氨限制SCR催化器溫度，以避免氨流失。也就是說，該例程 可盡可能快地達(dá)到較高的排氣溫度，但儲(chǔ)存的氨將限制催化器溫度，以便操作可以繼續(xù)，同 時(shí)避免NH3流失。因而，在第一和/或第二階段中，該例程可使用儲(chǔ)存的NH3水平作為排氣 溫度限制器，不同的溫度界限對(duì)應(yīng)于不同的氨儲(chǔ)存水平(例如，溫度界限可以隨著儲(chǔ)存的 氨水平的降低而增大，反之亦然)。作為另外的例子，該例程可控制響應(yīng)于儲(chǔ)存的氨水平的排氣溫度，排氣溫度可隨著氨儲(chǔ)存水平的降低而升高。如上所述，用于柴油微粒過濾器的再生的加熱可以被控制以便降低SCR催化器中 的氨流失。一旦儲(chǔ)存的氨減少到期望量，則可啟動(dòng)再生。當(dāng)DPF設(shè)置在催化器下游時(shí)，儲(chǔ)存 的氨的期望量可基于在再生之前來自尾管的NOx排放物以及當(dāng)催化器的溫度升高時(shí)產(chǎn)生的 用于減少氨的NOx量。另外，通過在減少儲(chǔ)存在催化器中的氨量的同時(shí)控制來自發(fā)動(dòng)機(jī)的 NOx排放物，可在期望的時(shí)間量?jī)?nèi)啟動(dòng)再生。注意本文包括的示例性控制和估算例程可以用于各種發(fā)動(dòng)機(jī)和/或車輛系統(tǒng)配 置中。本文所述的具體例程可以表示任意數(shù)量的處理策略中的一種或更多種，例如事件驅(qū) 動(dòng)、中斷驅(qū)動(dòng)、多任務(wù)、多線程等。這樣，所說明的各種步驟、操作或功能可以按所示的順序 執(zhí)行，并行執(zhí)行或省略一些步驟而執(zhí)行。類似地，處理的次序不是實(shí)現(xiàn)本文所述的示例性實(shí) 施例的特征和優(yōu)點(diǎn)所必須的，而是為了便于說明和描述而提供的。根據(jù)所使用的具體策略， 可重復(fù)執(zhí)行所示步驟或功能中的一個(gè)或更多個(gè)。進(jìn)一步地，所述步驟可以在圖形上表示為 編程到發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)中的計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)中的代碼。應(yīng)理解，本文公開的配置和例程在本質(zhì)上是示例性的，且這些具體實(shí)施例不應(yīng)被 視為具有限制意義，因?yàn)榇罅康淖冃褪强赡艿?。例如，以上技術(shù)可應(yīng)用于V-6、L-4、L-6、 V-12、對(duì)置4 (opposed 4)和其他發(fā)動(dòng)機(jī)類型。本發(fā)明的主題包括本文公開的各種系統(tǒng)和構(gòu) 造及其他特征、功能和/或特性的所有新穎和非顯而易見的組合和子組合。本文的權(quán)利要求特別指出被視為新穎且非顯而易見的特定組合及子組合。這些權(quán) 利要求可能涉及“一個(gè)”元件或“第一”元件或其等價(jià)物。這種權(quán)利要求應(yīng)當(dāng)被理解為包括 一個(gè)或更多個(gè)這種元件的結(jié)合，既不要求也不排除兩個(gè)或更多個(gè)這種元件。所公開的特征、 功能、元件和/或特性的其他組合和子組合可以通過本發(fā)明權(quán)利要求的修改或通過本申請(qǐng) 或相關(guān)申請(qǐng)中新權(quán)利要求的陳述而要求保護(hù)。這些權(quán)利要求，無論在范圍上是比原始權(quán)利要求更寬、更窄、等同或不同，都應(yīng)視 為包括在本發(fā)明的主題內(nèi)。
權(quán)利要求
一種用于控制耦合到發(fā)動(dòng)機(jī)排氣系統(tǒng)的柴油后處理系統(tǒng)的方法，所述柴油后處理系統(tǒng)包括選擇性催化還原催化器和柴油微粒過濾器，所述方法包括在所述柴油微粒過濾器的再生之前，調(diào)節(jié)操作參數(shù)，從而將儲(chǔ)存在所述選擇性催化還原催化器中的氨量減少到儲(chǔ)存的氨的期望量，其中所述儲(chǔ)存的氨的期望量基于操作狀態(tài)而改變；以及當(dāng)達(dá)到所述儲(chǔ)存的氨的期望量時(shí)，啟動(dòng)所述柴油微粒過濾器的再生。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中減少儲(chǔ)存的氨量包括中斷尿素噴射。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中減少儲(chǔ)存的氨量包括增大在所述發(fā)動(dòng)機(jī)中產(chǎn)生的NOx的量。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述操作參數(shù)是排氣的空燃比，并且在至少一 種情況下，響應(yīng)于減少儲(chǔ)存在所述選擇性催化還原催化器中的氨量的請(qǐng)求而增大所述空燃 比。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中將儲(chǔ)存在所述催化器中的氨量減少到所述期望量 包括，在第一階段中，在不增大來自所述發(fā)動(dòng)機(jī)的NOx生成量的情況下將所述催化器的溫度 升高到第一閾值，同時(shí)將所述儲(chǔ)存的氨量減少到第一水平，并且在第二階段中，增大NOx生 成量，同時(shí)將所述催化器的溫度升高到第二閾值。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中將儲(chǔ)存在所述催化器中的氨量減少到所述期望量 包括，在第一階段中，在不增大來自所述發(fā)動(dòng)機(jī)的NOx生成量的情況下將NOx轉(zhuǎn)化效率增大 到第一閾值，同時(shí)將所述儲(chǔ)存的氨量減少到第一水平，并且在第二階段中，增大NOx生成量 直至所述NOx轉(zhuǎn)化效率降低到第二閾值，并且其中在啟動(dòng)再生后，所述催化器的NOx轉(zhuǎn)化效 率減小。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述柴油微粒過濾器設(shè)置在所述催化器的下游。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述柴油微粒過濾器設(shè)置在所述催化器的上游。
9.一種用于控制耦合到發(fā)動(dòng)機(jī)排氣系統(tǒng)的柴油后處理系統(tǒng)的方法，所述柴油后處理系 統(tǒng)包括選擇性催化還原催化器和柴油微粒過濾器，所述方法包括在第一階段中，將所述選擇性催化還原催化器的溫度升高到第一閾值，并減少儲(chǔ)存的 氨量；在第二階段中，增大NOx生成量，同時(shí)基于所述儲(chǔ)存的氨量將所述催化器的溫度升高到 第二閾值；以及在第三階段中，當(dāng)所述溫度高于所述第二閾值且所述儲(chǔ)存的氨量達(dá)到期望值時(shí)，啟動(dòng) 所述柴油微粒過濾器的再生。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其中響應(yīng)于儲(chǔ)存的氨量的減少，提高所述催化器的溫度。
全文摘要
本發(fā)明描述了用于控制耦合到發(fā)動(dòng)機(jī)排氣系統(tǒng)的選擇性催化還原系統(tǒng)的各種系統(tǒng)和方法，該選擇性催化還原系統(tǒng)包括催化器和柴油微粒過濾器。一個(gè)示例性的方法包括在柴油微粒過濾器的再生之前，調(diào)節(jié)操作參數(shù)，從而將儲(chǔ)存在SCR催化器中的氨量減少到儲(chǔ)存的氨的期望量，其中氨儲(chǔ)存的期望量基于操作狀態(tài)而改變，并且當(dāng)達(dá)到儲(chǔ)存的氨的期望量時(shí)，啟動(dòng)催化器的再生。
文檔編號(hào)F01N3/023GK101988417SQ20101023040
公開日2011年3月23日 申請(qǐng)日期2010年7月14日 優(yōu)先權(quán)日2009年7月29日
發(fā)明者E·M·庫爾茨, P·J·滕尼遜 申請(qǐng)人:福特環(huán)球技術(shù)公司