用于提高scr操作的系統(tǒng)和方法
【專利摘要】公開了用于提高SCR操作的方法和系統(tǒng)。在一個(gè)示例中，還原發(fā)動機(jī)的碳?xì)浠衔锱欧盼锖?或?qū)l(fā)動機(jī)的碳?xì)浠衔锱欧盼镆龑?dǎo)繞過SCR，從而增加SCR的效率。所述方法和系統(tǒng)可通過提高SCR的效率減少車輛的NOx排放物。
【專利說明】用于提高SCR操作的系統(tǒng)和方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本描述涉及改進(jìn)車輛的排放物。在一個(gè)示例中，存儲發(fā)動機(jī)的碳?xì)浠衔锱欧盼锖?或?qū)l(fā)動機(jī)的碳?xì)浠衔锱欧盼镆龑?dǎo)繞過SCR，從而提高SCR效率。該方法可特別用于改進(jìn)發(fā)動機(jī)啟動后的NOx排放物。
【背景技術(shù)】
[0002]當(dāng)前的排放控制法規(guī)要求在汽車的排放系統(tǒng)中使用催化劑，以便將發(fā)動機(jī)操作期間所產(chǎn)生的一氧化碳(CO)、碳?xì)浠衔?HC)，以及氮氧化物(NOx)轉(zhuǎn)化成不受管制的排氣。配備有柴油或另一稀燃發(fā)動機(jī)的車輛提供增加的燃料經(jīng)濟(jì)性效益，但是，由于排氣中氧的高含量，使這些系統(tǒng)中的NOx排放物的控制復(fù)雜化。在這方面，已知選擇性催化還原(SCR)催化劑——其中通過將還原劑如尿素積極噴射到進(jìn)入該催化劑的排氣混合物中而連續(xù)地去除NOx)——實(shí)現(xiàn)高的NOx轉(zhuǎn)化效率。典型的稀排氣后處理系統(tǒng)還可包括連接在SCR催化劑上游的氧化催化劑。該氧化催化劑轉(zhuǎn)化發(fā)動機(jī)排氣中的碳?xì)浠衔?HC)、一氧化碳(CO)和一氧化二氮(NO)。還可利用該氧化催化劑提供用于SCR催化劑快速預(yù)熱的熱量。
[0003]本發(fā)明人已認(rèn)識到有關(guān)該系統(tǒng)配置的幾個(gè)缺點(diǎn)。即，因?yàn)檠趸呋瘎┩ǔＮ挥诎l(fā)動機(jī)遠(yuǎn)下游的底部，所以需要花費(fèi)大量時(shí)間達(dá)到起燃溫度(例如，200°C)。這導(dǎo)致SCR催化劑的預(yù)熱延遲，并因此負(fù)面地影響排放控制。而且，由于該氧化催化劑在達(dá)到起燃溫度之前不轉(zhuǎn)化進(jìn)入的碳?xì)浠衔铮虼嗽谝恍顩r下，例如冷啟動，或延長的輕負(fù)載操作時(shí)期，碳?xì)浠衔锟蓮脑撗趸呋瘎┬孤┎?dǎo)致SCR催化劑操作的退化，降低了 SCR催化劑的效率以及使用壽命。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]因此，本發(fā)明人已開發(fā)用于提高車輛發(fā)動機(jī)排放系統(tǒng)中的SCR催化劑操作的系統(tǒng)和方法，包括響應(yīng)于第一狀況通過旁通閥引導(dǎo)發(fā)動機(jī)的碳?xì)浠衔锢@過SCR催化劑，并響應(yīng)于第二狀況引導(dǎo)發(fā)動機(jī)的碳?xì)浠衔锿ㄟ^SCR催化劑。在一個(gè)不例中,第一狀況可包括在發(fā)動機(jī)排放系統(tǒng)中的排放控制裝置達(dá)到閥值溫度之前，以及第二狀況可包括在發(fā)動機(jī)排放系統(tǒng)中的排放控制裝置達(dá)到閥值溫度之后。通過該方式，可降低SCR催化劑的退化，提高SCR催化劑的效率，并減少車輛的NOx排放物。
[0005]在另一個(gè)實(shí)施例中，該排放控制裝置為氧化催化劑。
[0006]在另一個(gè)實(shí)施例中，該排放控制裝置進(jìn)一步包括碳?xì)浠衔锊都鳌?br> [0007]在另一個(gè)實(shí)施例中，該排放控制裝置進(jìn)一步包括CO捕集器。
[0008]在另一個(gè)實(shí)施例中，該排放控制裝置進(jìn)一步包括柴油顆粒過濾器。
[0009]在另一個(gè)實(shí)施例中，車輛發(fā)動機(jī)排放系統(tǒng)包括:排放控制裝置；SCR催化劑；位于SCR催化劑上游的SCR旁通閥；以及控制器，該控制器包括可執(zhí)行指令，以便響應(yīng)于第一狀況引導(dǎo)排氣流繞過SCR催化劑，并響應(yīng)于第二狀況引導(dǎo)排氣流通過SCR催化劑。
[0010]在另一個(gè)實(shí)施例中，該排放控制裝置包括在SCR催化劑上游的氧化催化劑。[0011]在另一個(gè)實(shí)施例中，該排放控制裝置進(jìn)一步包括在SCR催化劑上游的碳?xì)浠衔锊都鳌?br> [0012]在另一個(gè)實(shí)施例中，該排放控制裝置進(jìn)一步包括在SCR催化劑上游的CO捕集器。
[0013]在另一個(gè)實(shí)施例中，該排放控制裝置進(jìn)一步包括在SCR催化劑下游的柴油顆粒過濾器。
[0014]在另一個(gè)實(shí)施例中，第一狀況是在車輛發(fā)動機(jī)排放系統(tǒng)中的排放控制裝置達(dá)到閥值溫度之前。
[0015]在另一個(gè)實(shí)施例中，第二狀況是在排放控制裝置達(dá)到閥值溫度之后。
[0016]在另一個(gè)實(shí)施例中，SCR催化劑是將NOx轉(zhuǎn)化成N2和H2O的尿素SCR催化劑，且其中第一狀況是其中SCR旁通閥上游的碳?xì)浠衔餄舛瘸^閥值水平。
[0017]從下面的【具體實(shí)施方式】一單獨(dú)地或與連同附圖一起一可容易地顯見上述優(yōu)勢以及本描述的其他優(yōu)勢和特征。
[0018]應(yīng)該理解，提供上述
【發(fā)明內(nèi)容】
以便以簡化的形式介紹【具體實(shí)施方式】中進(jìn)一步描述的概念的選擇。其不意味著確認(rèn)了所要求主題的關(guān)鍵或基本特征，其范圍由所附的權(quán)利要求唯一限定。此外，所要求的主題不局限于解決上面或本公開任何部分所提及的任何缺點(diǎn)的實(shí)施。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0019]圖1示出了發(fā)動機(jī)的示意性描述,包括SCR,以及SCR旁通閥。
[0020]圖2A-2F示出了示例性的車輛發(fā)動機(jī)排放系統(tǒng)；
[0021]圖3示出了用于操作車輛發(fā)動機(jī)排放系統(tǒng)的示例性方法的流程圖；以及
[0022]圖4-5示出了當(dāng)監(jiān)測車輛發(fā)動機(jī)排放系統(tǒng)時(shí)感興趣信號的示例性模擬繪圖。
【具體實(shí)施方式】
[0023]本描述涉及控制車輛的發(fā)動機(jī)排放物。具體地，通過本文所述的系統(tǒng)和方法可減少發(fā)動機(jī)的NOx排放物。圖1示出了發(fā)動機(jī)的一個(gè)示例，但是所公開的系統(tǒng)和方法可應(yīng)用于壓燃式發(fā)動機(jī)和渦輪。圖2A-2F示出了包括SCR的車輛發(fā)動機(jī)排放系統(tǒng)的幾個(gè)示例性配置。圖3示出了用于操作包括SCR催化劑和SCR催化劑旁路的2C-2F中的車輛發(fā)動機(jī)排放系統(tǒng)的示例性方法。最后，圖4-5示出了根據(jù)圖3中顯示的用于操作包括SCR催化劑和SCR催化劑旁路的圖2C-2F中的車輛發(fā)動機(jī)排放系統(tǒng)的方法的示例性操作次序。
[0024]現(xiàn)參照圖1，通過電子發(fā)動機(jī)控制器12控制包括多個(gè)汽缸一圖1示出了其中一個(gè)汽缸——的內(nèi)燃機(jī)10。發(fā)動機(jī)10包括燃燒室30以及汽缸壁32，汽缸壁32中布置有與曲軸40相連的活塞36。燃燒室30顯示通過各自的進(jìn)氣閥52和排氣閥54與進(jìn)氣歧管44和排氣歧管48連通?？赏ㄟ^進(jìn)氣凸輪51和排氣凸輪53操作每個(gè)進(jìn)氣和排氣閥?？赏ㄟ^進(jìn)氣凸輪傳感器55確定進(jìn)氣凸輪51的位置?？赏ㄟ^排氣凸輪傳感器57確定排氣凸輪53的位置。
[0025]燃料噴射器66顯示被布置以將燃料直接噴射至燃燒室30，這被本領(lǐng)域技術(shù)人員稱為直接噴射。燃料噴射器66與來自控制器12的信號FPW的脈沖寬度成比例地輸送燃料。通過圖2所示的燃料系統(tǒng)將燃料輸送至燃料噴射器66?？赏ㄟ^改變調(diào)節(jié)向燃料泵(未示出)的流量的入口計(jì)量閥和燃料管路壓力控制閥，調(diào)節(jié)燃料系統(tǒng)所輸送的燃料壓力。
[0026]進(jìn)氣歧管44顯示與任選的電子節(jié)氣門62連通，該電子節(jié)氣門調(diào)節(jié)節(jié)流板64的位置以便控制來自進(jìn)氣增壓室46的空氣流動。壓縮機(jī)162吸引空氣進(jìn)口 42的空氣，以便供應(yīng)至增壓室46。排氣旋轉(zhuǎn)渦輪164通過軸161與壓縮機(jī)162相連。在一些示例中，可提供增壓空氣冷卻器?？赏ㄟ^調(diào)節(jié)可變?nèi)~片控制72或壓縮機(jī)旁通閥158的位置調(diào)節(jié)壓縮機(jī)的速度。在可選實(shí)施例中，廢氣門(exhaust gate) 74可替換可變?nèi)~片控制72或除可變?nèi)~片控制72之外利用廢氣門74?？勺?nèi)~片控制72調(diào)節(jié)可變幾何渦輪葉片的位置。當(dāng)葉片處于打開位置時(shí)，排氣可通過渦輪164，供應(yīng)很少能量以旋轉(zhuǎn)渦輪164。當(dāng)葉片處于關(guān)閉位置時(shí)排氣可通過渦輪164并賦予渦輪164增加的力?？蛇x地，廢氣門74允許排氣在渦輪164周圍流動，從而降低供應(yīng)至渦輪的能量。壓縮機(jī)旁通閥158允許壓縮機(jī)162出口處的壓縮空氣返回至壓縮機(jī)162的輸入。通過該方式，可降低壓縮機(jī)162的效率，從而影響壓縮機(jī)162的流動并降低壓縮機(jī)喘振的可能性。
[0027]隨著活塞36接近上止點(diǎn)壓縮沖程且汽缸壓力增加，當(dāng)燃料在不借助專用火花源例如火花塞點(diǎn)燃時(shí)在燃燒室30中啟動燃燒。在一些示例中，可將寬域排氣氧(UEGO)傳感器126連接至排放裝置70上游的排氣歧管48。在其他的示例中，UEGO傳感器可位于一個(gè)或多個(gè)排氣后處理裝置的下游。進(jìn)一步地，在一些示例中，具有NOx和氧傳感元件的NOx傳感器可替代UEGO傳感器。
[0028]在較低的發(fā)動機(jī)溫度下電熱塞68可將電能轉(zhuǎn)化成熱能，從而提高燃燒室30中的溫度。通過提高燃燒室30的溫度，可通過壓縮更容易地點(diǎn)燃汽缸的空氣-燃料混合物。
[0029]在一個(gè)示例中，排放控制裝置70可包括顆粒過濾器以及催化劑磚。在另一個(gè)示例中，可利用多個(gè)排放控制裝置，每個(gè)均具有多個(gè)磚。在一個(gè)示例中，排放控制裝置70可包括氧化催化劑。在其他的示例中，排放控制裝置可包括稀NOx捕集器、碳?xì)浠衔锊都鳌O捕集器、選擇性催化還原(SCR)催化劑，和/或柴油顆粒過濾器(DPF)。雖然在圖1中未明確示出，但是在進(jìn)一步示例中，其他的排放控制裝置可位于SCR71的上游或下游。例如，該排放控制裝置70可包括SCR71上游的氧化催化劑和碳?xì)浠衔锊都?，而DPF可位于SCR71的下游。SCR旁通閥80可位于SCR71的上游?？啥ㄎ籗CR旁通閥80，使排氣流繞過SCR71或流動通過SCR71。在一些示例中，SCR71可以是尿素SCR (U-SCR)0在一個(gè)示例中，可提供尿素噴射系統(tǒng)，以將液體尿素噴射至SCR催化劑71。然而，可利用各種選擇性方法，例如產(chǎn)生氨蒸汽的固體尿素丸，然后將其噴射或計(jì)量供給至SCR催化劑71。仍在另一個(gè)示例中，可將稀NOx捕集器定位在SCR催化劑71的上游，以根據(jù)被供應(yīng)至稀NOx捕集器的空氣-燃料比的豐度，產(chǎn)生用于SCR催化劑的氨。氨還可產(chǎn)生于定位在SCR催化劑71上游的碳?xì)浠衔?SCR (HC-SCR)中。
[0030]傳感器125可位于排放控制裝置70的下游，但位于SCR旁通閥80的上游。傳感器125可以是與控制器12連通的碳?xì)浠衔飩鞲衅?。在一些示例中，控制?2可積分來自傳感器125的信號輸入,獲得碳?xì)浠衔镫S時(shí)間的積分水平。在其他的不例中，傳感器125還可以是氧(O2)傳感器，且該氧傳感器的輸出可以是用于推斷碳?xì)浠衔锏幕A(chǔ)。傳感器127檢測排放控制裝置70的溫度，并與控制器12連通。根據(jù)傳感器125和/或傳感器127的信號，控制器12可操作SCR旁通閥80，從而引導(dǎo)排氣流繞過或通過SCR71。在其他的示例中，可省略傳感器127并可推斷SCR的溫度?？刂破?2還可操作SCR旁通閥80，以根據(jù)除傳感器125和傳感器127之外的排氣傳感器126的信號輸入引導(dǎo)排氣流繞過或通過SCR71。如上所述，傳感器126可以是具有NOx和氧傳感元件的UEGO傳感器或NOx傳感器。例如，如果傳感器125指示排放控制裝置70下游SCR上游的碳?xì)浠衔餄舛仍陂y值水平以上，或者傳感器127指示排放控制裝置的溫度在閥值溫度以下(例如，在DOC起燃溫度以下)，或傳感器126指示排氣中的低NOx水平，控制器12可操作SCR旁通閥80，引導(dǎo)排氣流繞過SCR71。
[0031]如上所述的，控制器12對SCR旁通閥80的操作可取決于控制器從傳感器125、126和127接收的信息。在某些排氣狀況下繞過U-SCR71可延長U-SCR的壽命以及U-SCR的有效操作，例如，阻止碳?xì)浠衔镌赨-SCR中的積累。例如，如果如NOx傳感器126所指示的，排氣的NOx水平低，可通過控制器12定位SCR旁路，引導(dǎo)離開排放控制裝置70的排氣流繞過U-SCR71。作為進(jìn)一步示例，如果如溫度傳感器127所指示的，排放控制裝置70的溫度在DOC起燃溫度以下(例如，< 200°C)，可通過控制器12定位SCR旁通閥80，以引導(dǎo)離開排放控制裝置70的排氣流繞過U-SCR71。在低的溫度下，包括氧化催化劑的排放控制裝置70可不完全地氧化排氣流中的碳?xì)浠衔?。碳?xì)浠衔锟梢虼寺┻^排放控制裝置70并抑制U-SCR71，降低了其減少NOx的操作效率。由于車輛發(fā)動機(jī)中的不完全燃燒，排氣中可存在碳?xì)浠衔铩＿€可在汽缸內(nèi)或汽缸后噴射額外的碳?xì)浠衔?例如，燃料)。作為進(jìn)一步示例，如果如碳?xì)浠衔飩鞲衅?25所指示的，排放控制裝置70下游SCR71上游的排出碳?xì)浠衔餄舛仍陂y值水平以上，可通過控制器12定位SCR旁通閥80，以引導(dǎo)離開排放控制裝置70的排氣流繞過U-SCR71。如之前所述的，排氣中的碳?xì)浠衔锟梢种芔-SCR71，降低其減少NOx的操作效率。因此，重新引導(dǎo)排氣流繞過U-SCR可延長U-SCR的效率和壽命。在進(jìn)一步示例中，如果存在下述狀況中的任一個(gè):由NOx傳感器126所指示的SCR71上游的低排出NOx濃度(例如NOx濃度在閥值水平以下)；由溫度傳感器127所指示的低排放控制裝置溫度(例如，溫度在閥值溫度以下);以及由碳?xì)浠衔飩鞲衅?25所指示的排放控制裝置70下游SCR71上游的高排出碳?xì)浠衔餄舛?例如，碳?xì)浠衔餄舛仍陂y值水平以上)，可通過控制器12調(diào)節(jié)SCR旁通閥80，引導(dǎo)排氣流繞過U-SCR71。
[0032]在圖1中示出了作為傳統(tǒng)微型計(jì)算機(jī)的控制器12，其包括:微處理器單元102、輸入/輸出端口 104、只讀存儲器106、隨機(jī)存取存儲器108、?；畲鎯ζ?10以及傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)總線。除了之前討論的那些信號之外，控制器12示出接收來自連接至發(fā)動機(jī)10的傳感器的各種信號，包括:來自連接至冷卻套筒114的溫度傳感器112的發(fā)動機(jī)冷卻液溫度(ECT);連接至加速器踏板130用于感測由腳132調(diào)節(jié)的加速器位置的位置傳感器134 ;來自連接至進(jìn)氣歧管44的壓力傳感器121的發(fā)動機(jī)歧管壓力(MAP)的測量；來自壓力傳感器122的增壓壓力；來自氧傳感器126的排氣氧濃度；來自感測曲軸40位置的霍耳效應(yīng)傳感器118的發(fā)動機(jī)位置傳感器；來自傳感器120 (例如，熱線式空氣流量計(jì))的進(jìn)入發(fā)動機(jī)的空氣質(zhì)量的測量；以及來自傳感器58的節(jié)氣門位置的測量。還可感測大氣壓力(傳感器未示出)，以通過控制器12進(jìn)行處理。在本描述的優(yōu)選方面中，發(fā)動機(jī)位置傳感器118產(chǎn)生曲軸每旋轉(zhuǎn)一圈預(yù)定數(shù)目的相等間隔脈沖，由其可確定發(fā)動機(jī)的轉(zhuǎn)速(RPM)。
[0033]在操作期間，發(fā)動機(jī)10內(nèi)的每個(gè)汽缸通常經(jīng)歷四沖程循環(huán):所述的循環(huán)包括進(jìn)氣沖程、壓縮沖程、膨脹沖程以及排氣沖程。在進(jìn)氣沖程期間，一般地，排氣閥54關(guān)閉且進(jìn)氣閥52打開。通過進(jìn)氣歧管44將空氣引入燃燒室30，且活塞36移動至汽缸的底部，以增加燃燒室30內(nèi)的體積。本領(lǐng)域內(nèi)的那些技術(shù)人員通常將活塞36鄰近汽缸底部并在其沖程末端的位置(例如，當(dāng)燃燒室30在其最大體積時(shí))稱為下止點(diǎn)(BDC)。在壓縮沖程期間，進(jìn)氣閥52和排氣閥54關(guān)閉。活塞36向汽缸蓋移動，以壓縮燃燒室30內(nèi)的空氣。本領(lǐng)域內(nèi)的那些技術(shù)人員通常將活塞36處于其沖程末端且最接近汽缸蓋的位置(例如，當(dāng)燃燒室30在其最小體積時(shí))稱為上止點(diǎn)(TDC)。在以下被稱為噴射的過程中，將燃料引入燃燒室。在一些示例中，可在單個(gè)汽缸循環(huán)期間多次將燃料噴射至汽缸。在以下被稱為點(diǎn)火的過程中，通過壓縮點(diǎn)火，點(diǎn)燃噴射的燃料弓丨起燃燒。在膨脹沖程期間，膨脹的氣體將活塞36推回至BDC。曲軸40將活塞運(yùn)動轉(zhuǎn)化成旋轉(zhuǎn)軸的旋轉(zhuǎn)扭矩。最后，在排氣沖程期間，排氣閥54打開，以將燃燒的空氣-燃料混合物釋放至排氣歧管48并且活塞返回至TDC。注意，以上僅作為示例描述，且進(jìn)氣和排氣閥的打開和/或關(guān)閉正時(shí)可變化，例如以提供正或負(fù)氣門重疊，進(jìn)氣門延遲關(guān)閉，或各種其他示例。進(jìn)一步地，在一些示例中，可利用二沖程循環(huán)而不是四沖程循環(huán)。
[0034]現(xiàn)參照圖2A-2F，其示出了用于提高SCR操作的車輛發(fā)動機(jī)排放系統(tǒng)的幾個(gè)示例性配置。在圖2A中，示出了車輛發(fā)動機(jī)排放系統(tǒng)的第一示例性配置200，其中排氣相繼地從發(fā)動機(jī)10流動通過柴油氧化催化劑(DOC) 204、碳?xì)浠衔颯CR催化劑(HC-SCR) 206、尿素SCR催化劑(U-SCR) 208，以及DPF210。D0C204可包括，例如，多孔沸石或其他陶瓷基材料，其表面涂布有催化活性量的Pt或Pd或兩種金屬的組合。還可利用除了 Pt或Pd之外的金屬，或其組合。D0C204轉(zhuǎn)化發(fā)動機(jī)排氣中的未燃燒碳?xì)浠衔铮瑢⒃撎細(xì)浠衔镅趸啥趸己退?。另外，在D0C204中，發(fā)動機(jī)排氣中的一氧化碳(CO)可氧化成二氧化碳(C02)。還可氧化排氣中存在的其他物質(zhì)，例如氮氧化物、硫化合物以及多芳基碳?xì)浠衔铩?dāng)它們通過D0C204時(shí)。由于氧化反應(yīng)傾向在稀的狀況下(例如，在存在超過化學(xué)計(jì)量排氣狀況的O2濃度的狀況下)，所以D0C204可定位在U-SCR208的上游。當(dāng)D0C204溫度高于閥值溫度(例如，大約200°C，碳?xì)浠衔镅趸磻?yīng)的起燃溫度)時(shí)，D0C204最有效。在閥值溫度以下的溫度下，碳?xì)浠衔锟陕┻^或通過D0C204而未反應(yīng)。可測量D0C204的溫度并通過溫度傳感器127將該溫度傳達(dá)至控制器12。
[0035]然后，在HC-SCR206中還原排氣中的NOx組分，排氣中的碳?xì)浠衔镉米鬟€原劑，從而將排氣NOx和碳?xì)浠衔镛D(zhuǎn)化成氮(N2)、二氧化碳(CO2)和水(H2O)。在稀的狀況下，可在HC-SCR206 (例如，汽缸內(nèi)和/或汽缸后)的上游(例如，汽缸內(nèi)和/或汽缸后)噴射碳?xì)浠衔?，以提供用于HC-SCR206反應(yīng)的額外還原劑?？衫?26處和/或127處的氧傳感器對排氣中的氧水平(例如，指示稀的或濃的狀況)測量并傳達(dá)至控制器12。HC-SCR206可因此清除未反應(yīng)地漏過D0C204的未反應(yīng)碳?xì)浠衔铩绠?dāng)溫度低于閥值溫度時(shí)，在NOx還原反應(yīng)中消耗了碳?xì)浠衔锊⒁虼俗柚雇ㄟ^U-SCR208的下游。因此，HC-SCR206可在冷啟動期間(例如，在溫度達(dá)到閥值溫度之前)或在排出的碳?xì)浠衔锏臐舛仍陂y值水平以上時(shí)一U-SCR上游的排出碳?xì)浠衔锏难趸梢允遣煌耆膬蓚€(gè)狀況示例，吸附和存儲排出的碳?xì)浠衔铩C-SCR206可包括任何合適的能夠提供碳?xì)浠衔镞x擇性催化還原NOx的催化劑材料，包括銅沸石、鉬族金屬(PGM)、氧化鋁負(fù)載的銀、鋁負(fù)載的鉬，以及其他的過渡金屬基催化劑例如銅、鉻、鐵、鈷等等，以及負(fù)載在耐熔氧化物(例如，氧化鋁、氧化鋯、二氧化硅-氧化鋁、氧化鈦)上的其混合物。HC-SCR206還可包括陶瓷基體，包括沸石。還可利用本領(lǐng)域內(nèi)已知的用以提供碳?xì)浠衔镞x擇性催化還原NOx的催化劑材料或其組合的其他示例。
[0036]HC-SCR206的下游為選擇性催化還原催化劑U-SCR208。U-SCR208可具有與圖1所示的SCR71類似的功能。U-SCR208可利用氨作為還原劑進(jìn)一步還原排氣中的NOx組分。在排氣中氨由分解通過尿素定量噴射器205噴射至排氣流中的尿素而形成。尿素定量噴射器205輸送來自尿素存儲罐203的尿素，并位于U-SCR208的上游。在某些狀況下，還可在HC-SCR206中碳?xì)浠衔飳Ox還原期間形成氨。在噴射至排氣后，尿素分解，形成氨和二氧化碳?？稍谂艢庵凶銐蜻h(yuǎn)離U-SCR208上游的位置噴射尿素，使在進(jìn)入U(xiǎn)-SCR208之前發(fā)生尿素分解。可根據(jù)恰好在U-SCR208上游的排氣中的NOx水平控制尿素噴射劑量。因此，可通過車載執(zhí)行尿素定量控制算法的控制器12，調(diào)節(jié)所噴射的尿素量。車輛發(fā)動機(jī)排放系統(tǒng)可進(jìn)一步包括恰好在U-SCR208上游的NOx、尿素和/或氨傳感器。尿素定量控制系統(tǒng)可接收來自尿素或氨傳感器的輸入，以量化輸送至排放系統(tǒng)的尿素或氨劑量。太低的尿素噴射量可導(dǎo)致NOx轉(zhuǎn)化效率太低而不能滿足法規(guī)標(biāo)準(zhǔn)。另一方面，太高的尿素噴射量可導(dǎo)致系統(tǒng)中的尿素沉積，這也可降低NOx效率并增加尿素的泄漏，以及當(dāng)沉積物分解和釋放時(shí)，在高溫下于排氣中形成增加的白煙。進(jìn)一步地，噴射太多的尿素可增加尿素消耗，從而降低了尿素經(jīng)濟(jì)性。可在定期的車輛服務(wù)期間重新裝滿尿素罐203。在離開U-SCR208后，排氣通過DPF210。DPF210去除排氣中的顆粒物或煙塵。DPF210可以是堇青石、陶瓷纖維、碳化硅、金屬纖維、或其他類型的柴油顆粒過濾器。
[0037]因此，在車輛發(fā)動機(jī)排放系統(tǒng)的第一配置200中，位于U-SCR208上游的HC-SCR206在未反應(yīng)的碳?xì)浠衔锏竭_(dá)U-SCR208之前通過NOx的還原消耗了未反應(yīng)的碳?xì)浠衔?。通過該方式，響應(yīng)于其中排氣溫度低(例如，在排氣溫度達(dá)到閥值溫度之前的冷啟動期間)和/或其中排氣中的碳?xì)浠衔餄舛仍陂y值水平以上的第一狀況，可通過D0C204中的氧化和/或HC-SCR206中的還原消耗排出的碳?xì)浠衔?，阻止它們在下游通過U-SCR208。在進(jìn)一步示例中，第一狀況還可包括其中NOx水平在NOx閥值水平以下(例如，在規(guī)定的NOx排放限度以下)的狀況。NOx閥值水平還可指積分的NOx閥值水平，且NOx傳感器202可測量排氣中積分的NOx濃度。
[0038]現(xiàn)參照圖2B，其示出了車輛發(fā)動機(jī)排放系統(tǒng)的第二配置220，其中排氣相繼地從發(fā)動機(jī)10流動通過D0C204、碳?xì)浠衔?HC)捕集器222、U-SCR208以及DPF210。第二配置220與第一配置200的不同之處在于，代替HC-SCR206的HC捕集器222位于D0C204的下游和U-SCR208的上游。HC捕集器222可包括沸石，其用作分子篩，捕集沸石孔中的碳?xì)浠衔锓肿?。因此，在冷啟動或其他的車輛操作狀況期間，當(dāng)排氣和D0C204溫度低時(shí)，漏過D0C204的碳?xì)浠衔飳⒉东@在HC捕集器222中。因此響應(yīng)于其中溫度在閥值溫度以下和/或其中排放控制裝置的下游U-SCR208的上游的碳?xì)浠衔餄舛仍陂y值水平以上的第一狀況，或仍進(jìn)一步地，當(dāng)U-SCR208上游的NOx濃度在閥值NOx水平以下(例如，在規(guī)定的NOx排放水平以下)時(shí)，HC捕集器222可阻止排出的碳?xì)浠衔锏竭_(dá)U-SCR。
[0039]現(xiàn)參照圖2C，其示出了車輛發(fā)動機(jī)排放系統(tǒng)的第三配置230，其中排氣相繼地從發(fā)動機(jī)10流動通過柴油氧化催化劑(DOC) 204、一氧化碳(CO)捕集器232以及HC捕集器222。然后，SCR旁通閥280引導(dǎo)排氣流繞過或通過U-SCR208，在其之后排氣流動通過DPF210。如在配置200中，尿素存儲在尿素存儲罐203中且通過尿素定量噴射器205輸送至系統(tǒng)。尿素可在排氣流中分解，形成氨和二氧化碳。還可在濃的狀況下在CO捕集器232中的NOx解吸和還原期間在上游形成氨。在第三配置230中，在CO捕集器232內(nèi)部，可保留離開D0C204的排氣中的一氧化碳等。CO捕集器232的示例包括沸石分子篩或稀NOx催化齊[J(LNT)。LNT可包括吸收性堿土金屬化合物(BaC03)和貴金屬催化劑(例如，Pt、Rh等等)。除了捕集CO外，LNT可在稀的狀況下吸附NOx組分。相反地，在濃的狀況下，LNT可解吸和還原NOx，其中通過排氣中的碳?xì)浠衔镞€原NOx，將它們轉(zhuǎn)化成氮、二氧化碳和水。還可在濃的排氣狀況下在NOx還原和解吸期間在LNT中產(chǎn)生氨。HC捕集器222可位于CO捕集器232的下游。在第一狀況期間一其中排放控制裝置的溫度低于閥值溫度(例如，在DOC起燃溫度以下)，和/或其中碳?xì)浠衔餄舛仍陂y值水平以上，排氣中的碳?xì)浠衔锖推渌M分可漏過D0C204。HC捕集器222可捕集這些泄漏的碳?xì)浠衔?，而CO捕集器232可捕集泄漏的CO。CO捕集器232還可吸附來自排氣的NOx組分。傳感器202可被配置以測量排氣中的溫度和/或NOx水平并與控制器12連通。傳感器202可如圖2C-2F所示位于D0C204的上游，或在D0C204處，其中其可測量D0C204的溫度。傳感器202還可位于U-SCR208處，其中其可測量U-SCR208的溫度。傳感器207可以是位于HC捕集器222和/或CO捕集器232下游但在SCR旁通閥280上游的碳?xì)浠衔飩鞲衅?。因此，傳感?07可位于最后的排放控制裝置的下游U-SCR催化劑208的上游。傳感器207可測量排氣中的碳?xì)浠衔餄舛炔⑴c控制器12連通。在一些示例中，控制器12可積分來自傳感器207的信號輸入，獲得碳?xì)浠衔镫S時(shí)間的積分水平，或者傳感器207可實(shí)施積分并將積分的值傳送至控制器12。閥值水平可包括積分的碳?xì)浠衔餄舛乳y值水平。在其他的示例中，控制器12可確定碳?xì)浠衔锏臐舛群螘r(shí)大于閥值碳?xì)浠衔锼?。仍在其他的示例中，傳感?07還可以是氧
(O2)傳感器，且閥值水平可包括氧濃度閥值水平或積分的氧濃度閥值水平。仍進(jìn)一步地，第一狀況可相應(yīng)于其中NOx排出濃度在NOx閥值水平或積分的NOx閥值水平以下的狀況。例如，NOx閥值水平可相應(yīng)于規(guī)定的NOx排放水平?？赏ㄟ^發(fā)動機(jī)下游但D0C204上游的具有與圖1中的傳感器126類似功能的傳感器202測量NOx濃度。
[0040]SCR旁通閥280可位于傳感器207的下游且可由控制器12打開和關(guān)閉?？刂破?2可操縱SCR旁通閥280，使得響應(yīng)于其中溫度(例如溫度傳感器202)低于閥值溫度的第一狀況，將排氣流繞過U-SCR208。相反地，控制器12可操縱SCR旁通閥280，使得響應(yīng)于其中溫度(例如溫度傳感器202)達(dá)到或超過閥值溫度的第二狀況，將排氣通過U-SCR208。因而，在冷發(fā)動機(jī)啟動期間——其中排放控制裝置的溫度在閥值溫度以下(例如，其中D0C204的溫度和/或U-SCR208的溫度在閥值溫度以下)，可將排氣流引導(dǎo)繞過U-SCR208。當(dāng)車輛操作一段時(shí)間后發(fā)動機(jī)變暖，例如，其中D0C204和/或U-SCR208的溫度達(dá)到閥值溫度時(shí)，控制器12可經(jīng)由SCR旁通閥280引導(dǎo)排氣流通過U-SCR208。另一方面，第一狀況可相應(yīng)于其中排放控制裝置的下游且SCR的上游的排出碳?xì)浠衔餄舛瓤稍陂y值水平以上的狀況，并且第二狀況可相應(yīng)于其中排放控制裝置的下游且SCR的上游的碳?xì)浠衔餄舛瓤稍陂y值水平以下的狀況。通過該方式，響應(yīng)于第一狀況，可阻止泄漏的碳?xì)浠衔镞M(jìn)入U(xiǎn)-SCR208，其中它們可降低U-SCR208的效率并縮短其可用壽命。仍進(jìn)一步地，第一狀況可相應(yīng)于其中SCR上游的排氣中的NOx濃度在閥值NOx水平以下(例如，在規(guī)定的NOx排放水平以下)的狀況。在這些狀況下，SCR旁通閥280還可引導(dǎo)流繞過U-SCR。
[0041]在配置230中，U-SCR208、尿素定量噴射器205、尿素存儲罐203以及DPF210可如之前配置200中所述的進(jìn)行操作?？稍赨-SCR208中還原NOx，與CO捕集器232中產(chǎn)生的和/或在尿素定量噴射器205處由U-SCR208上游噴射的尿素分解形成的氨還原劑反應(yīng)。響應(yīng)于其中溫度在閥值溫度以下和/或碳?xì)浠衔餄舛瘸^閥值水平的第一狀況，通過繞過U-SCR，延長U-SCR208的效率和有用操作壽命。在其中排氣流繞過U-SCR208的車輛操作期間，尿素定量噴射器可結(jié)束尿素噴射。
[0042]現(xiàn)參照圖2D，其示出了車輛發(fā)動機(jī)排放系統(tǒng)的第四配置240，其中排氣相繼地從發(fā)動機(jī)10流動通過柴油氧化催化劑(DOC) 204、HC捕集器222以及一氧化碳(CO)捕集器232。除了變換HC捕集器222和CO捕集器232的順序使得HC捕集器222在CO捕集器232的上游外，第四配置240與第三配置230相同。因而，在HC捕集器222再生期間從HC捕集器222解吸的碳?xì)浠衔锟稍贑O捕集器232中捕集或轉(zhuǎn)化(例如，通過NOx還原反應(yīng))。在第四配置240中，傳感器202、205和207，以及D0C204、U-SCR208、尿素定量噴射器205、尿素存儲罐203，以及DPF210可如之前第三配置230中所述的進(jìn)行操作。可在U-SCR208中還原NOx，與CO捕集器232中產(chǎn)生的和/或在尿素定量噴射器205處由U-SCR208上游噴射的尿素分解形成的氨還原劑反應(yīng)。響應(yīng)于其中排放控制裝置(例如，D0C204和/或U-SCR208)的溫度在閥值溫度以下和/或排放控制裝置的下游但SCR (例如，U-SCR208)的上游的碳?xì)浠衔餄舛瘸^閥值水平或積分量的第一狀況，通過繞過U-SCR，延長U-SCR208的效率和有用操作壽命。仍進(jìn)一步地，第一狀況可相應(yīng)于其中排氣中的NOx濃度在閥值NOx水平以下(例如，在規(guī)定的NOx排放水平以下)的狀況。在這些狀況下，SCR旁通閥280還可引導(dǎo)流繞過U-SCR。
[0043]現(xiàn)參照圖2E，其示出了車輛發(fā)動機(jī)排放系統(tǒng)的第五配置250，其中排氣相繼地從發(fā)動機(jī)10流動通過SCR旁通閥280上游的D0C204、HC捕集或沸石材料252，以及一氧化碳(CO)捕集器232。除了利用HC捕集或沸石材料252替代HC捕集器222外，配置250與配置240類似。溫度傳感器202和碳?xì)浠衔飩鞲衅?07位于SCR旁通閥280的上游，碳?xì)浠衔飩鞲衅?07位于最后的排放控制裝置(例如，CO捕集器232)的下游SCR旁通閥280的上游。溫度傳感器202也可位于裝置，例如D0C204處，從而測量該裝置處的溫度。傳感器202和207與控制器12連通，該控制器輸出信號，以操作SCR旁通閥280。響應(yīng)于第一狀況，通過控制器12操縱SCR旁通閥280，以將排氣流引導(dǎo)繞過U-SCR。第一狀況可相應(yīng)于當(dāng)傳感器202所指示的溫度低于閥值溫度時(shí)和/或當(dāng)碳?xì)浠衔飩鞲衅?07所指示的排出碳?xì)浠衔餄舛却笥陂y值水平時(shí)。該閥值水平還可以是積分的碳?xì)浠衔餄舛然蜷y值碳?xì)浠衔餄舛?。仍進(jìn)一步地，第一狀況可指其中排氣中的NOx濃度在閥值NOx水平以下的狀況。在一些示例中，傳感器202可進(jìn)一步包括NOx傳感器。HC捕集或沸石材料252類似于之前所述的HC捕集器222進(jìn)行操作，其中保留和捕集流動通過HC捕集或沸石材料252的碳?xì)浠衔铩C捕集或沸石材料252因此可捕集D0C204下游的泄漏的碳?xì)浠衔?例如，在冷發(fā)動機(jī)啟動或碳?xì)浠衔餄舛仍陂y值水平以上期間)。
[0044]現(xiàn)參照圖2F，其示出了車輛發(fā)動機(jī)排放系統(tǒng)的第六配置260，其中排氣相繼地從發(fā)動機(jī)10流動通過碳?xì)浠衔锖?或一氧化碳(HC/C0)捕集器262，隨后通過金屬氧化催化劑264。HC/C0捕集器262類似于之前配置230和240中所述的串聯(lián)HC捕集器222和CO捕集器232進(jìn)行操作，保留流動通過HC/C0捕集器262的排氣中的碳?xì)浠衔锖鸵谎趸?。因此，HC/C0捕集器262可包括具有分子篩特性的沸石材料，并且還可包括LNT捕集器。因而，在稀的狀況期間NOx也可吸附在HC/C0捕集器262中并且在濃的狀況期間可解吸和還原NOx。在濃的狀況期間，當(dāng)可解吸和還原NOx時(shí)，HC/C0捕集器262還可形成氨。因此，HC/C0捕集器262可在單個(gè)裝置中包括HC捕集器222和CO捕集器232的組合。金屬氧化催化劑264可位于HC/C0捕集器262的下游。金屬氧化催化劑264可包括鉬族金屬(PGM)或堿金屬氧化催化劑。鉬族金屬的示例包括鉬、釕、銠、銥、鋨和鈀。堿金屬的示例包括釩、鑰、鎢、鐵或銅。金屬氧化催化劑264可氧化排氣中的碳?xì)浠衔?，將碳?xì)浠衔镛D(zhuǎn)化成二氧化碳和水。溫度傳感器202和碳?xì)浠衔飩鞲衅?07位于SCR旁通閥280的上游，碳?xì)浠衔飩鞲衅?07位于最后的排放控制裝置(例如，金屬氧化催化劑264)的下游SCR旁通閥280的上游。溫度傳感器202還可位于裝置，例如D0C204處，從而測量該裝置處的溫度。傳感器202和207與控制器12連通，該控制器輸出信號，以操作SCR旁通閥280。在第一狀況期間，通過控制器12操縱SCR旁通閥280，以將排氣流引導(dǎo)繞過U-SCR。第一狀況可相應(yīng)于當(dāng)傳感器202所指示的溫度低于閥值溫度時(shí)和/或當(dāng)碳?xì)浠衔飩鞲衅?07所指示的排出碳?xì)浠衔餄舛却笥陂y值水平時(shí)的狀況。該閥值水平還可以是積分的碳?xì)浠衔餄舛取Ｈ赃M(jìn)一步地，第一狀況可指其中排氣中的NOx濃度在閥值NOx水平以下的狀況。在一些示例中，傳感器202可進(jìn)一步包括NOx傳感器?？身憫?yīng)于第一狀況通過將包括泄漏的碳?xì)浠衔锏呐艢饬鬓D(zhuǎn)移繞過U-SCR208，延長U-SCR208的壽命和效率。響應(yīng)于第二狀況——其中溫度達(dá)到或超過閥值溫度或碳?xì)浠衔锏臐舛缺粶p少到閥值水平以下，可通過控制器12調(diào)節(jié)SCR旁通閥，以引導(dǎo)排氣通過U-SCR208。
[0045]現(xiàn)參照圖3，其示出了操作包括SCR催化劑和SCR旁通閥的車輛發(fā)動機(jī)排放系統(tǒng)的示例性方法300的流程圖。方法300可以作為可執(zhí)行指令存儲在控制器12的非短暫性存儲器中。進(jìn)一步地，可通過控制器12執(zhí)行方法300。即，方法300評估當(dāng)前發(fā)動機(jī)工況是否滿足第一狀況，且如果是，打開SCR旁通閥，將排氣流引導(dǎo)繞過SCR催化劑，以便延長SCR催化劑的壽命和效率。例如，如果測量的排放控制裝置的溫度在閥值溫度以下和/或測量的碳?xì)浠衔锏臐舛却笥陂y值水平，則可滿足第一狀況。在這些狀況下，排氣流可被引導(dǎo)繞過SCR催化劑；如果排氣流被引導(dǎo)流動通過SCR催化劑，則排氣中的碳?xì)浠衔锟山档蚐CR催化劑的效率并減少SCR催化劑的可用壽命。相反地，如果測量的溫度大于閥值溫度，由于可在排放裝置(例如，D0C204)中氧化排出的碳?xì)浠衔锘蛄硗獾卦谲囕v發(fā)動機(jī)排放系統(tǒng)中的SCR上游轉(zhuǎn)化或消耗排出的碳?xì)浠衔?，可不繞過SCR催化劑。因此，可響應(yīng)于排放控制裝置的溫度，通過旁通閥引導(dǎo)排氣流。SCR催化劑的示例為U-SCR催化劑，如之前圖2A-2F中所述的U-SCR208。SCR旁通閥的示例為之前圖2C-2F中所述的SCR旁通閥280。
[0046]方法300開始于步驟302，其中確定發(fā)動機(jī)工況。步驟302可包括確定當(dāng)前車輛發(fā)動機(jī)排放系統(tǒng)狀況如溫度、NOx和碳?xì)浠衔餄舛鹊鹊?。這些狀況可由車輛排放系統(tǒng)中的傳感器如之前圖1和2A-2F中所述的傳感器125、127、202和207的組合提供。
[0047]方法300在步驟304繼續(xù)，其中其可評估是否滿足第一狀況。例如，步驟304可確定SCR或其他車輛發(fā)動機(jī)排放系統(tǒng)裝置處的測量溫度是否大于閥值溫度。還可在車輛發(fā)動機(jī)排放裝置的上游確定測量溫度，例如，如圖2A-2F中傳感器202的位置所示。另一方面，可在裝置例如如圖1所示的排放裝置70處，或在U-SCR208處，測量溫度。作為示例，閥值溫度可相應(yīng)于排放控制裝置70中氧化催化劑的起燃或引發(fā)溫度(例如，200°C)，例如D0C204或金屬氧化催化劑264。如果測量的溫度大于閥值溫度，方法300進(jìn)行至步驟314，其中關(guān)閉SCR旁通閥，將排氣引導(dǎo)通過SCR催化劑。在步驟314后，方法300結(jié)束。如果測量的溫度小于閥值溫度，方法300繼續(xù)至步驟306，以進(jìn)一步評估排氣流是否應(yīng)該繞過SCR催化劑。
[0048]在步驟306處，在最后的排放控制裝置的下游SCR催化劑的上游測量碳?xì)浠衔餄舛?。然后，在步驟308處，可隨時(shí)間積分碳?xì)浠衔餄舛?，以確定輸送至SCR的碳?xì)浠衔锏目?積分)量。在步驟310處繼續(xù)，方法300可確定積分的碳?xì)浠衔餄舛仁欠翊笥陂y值水平。如果積分的碳?xì)浠衔餄舛炔淮笥陂y值水平，方法300進(jìn)行至步驟314，其中關(guān)閉SCR旁通閥，并且將排氣流引導(dǎo)通過SCR催化劑。在步驟314后，方法300結(jié)束。如果積分的碳?xì)浠衔餄舛却笥陂y值水平，方法300繼續(xù)至步驟312，其中打開SCR旁通閥，將排氣流引導(dǎo)繞過SCR催化劑。在步驟310中，閥值水平還可以是瞬時(shí)的碳?xì)浠衔餄舛?，通過將閥值水平與瞬時(shí)的碳?xì)浠衔餄舛冗M(jìn)行比較，確定是否打開SCR旁通閥。
[0049]如圖3中所示，響應(yīng)于其中排放控制裝置的測量溫度在閥值溫度以下和碳?xì)浠衔锏臐舛瘸^閥值水平的第一狀況，方法300操作SCR旁通閥，將排氣引導(dǎo)繞過SCR催化齊U。在其他的示例中，響應(yīng)于當(dāng)測量的排放控制裝置的溫度在閥值溫度以下或碳?xì)浠衔锏臐舛瘸^閥值水平時(shí)的第一狀況，SCR旁通閥可將排氣引導(dǎo)繞過SCR催化劑。此外，響應(yīng)于第二狀況——其中測量的排放控制裝置的溫度超過閥值溫度或碳?xì)浠衔锏臐舛鹊陀陂y值水平，SCR旁通閥引導(dǎo)排氣通過SCR催化劑。
[0050]因而提出了用于操作發(fā)動機(jī)排放系統(tǒng)的方法，包括響應(yīng)于第一狀況通過SCR旁通閥將發(fā)動機(jī)的碳?xì)浠衔镆龑?dǎo)繞過SCR催化劑,并響應(yīng)于第二狀況將發(fā)動機(jī)的碳?xì)浠衔镆龑?dǎo)通過SCR催化劑。在一些示例中，第一狀況指發(fā)動機(jī)排放系統(tǒng)中的排放控制裝置達(dá)到閥值溫度之前，其中排放控制裝置為氧化催化劑并還可包括碳?xì)浠衔锊都骱?或CO捕集器和/或柴油顆粒過濾器。在進(jìn)一步示例中，第二狀況指排放控制裝置達(dá)到閥值溫度之后，或者SCR旁通閥上游的碳?xì)浠衔餄舛缺粶p少到閥值水平以下之后。在進(jìn)一步示例中，SCR催化劑是將NOx轉(zhuǎn)化成N2和H2O的尿素SCR催化劑，且第一狀況是其中SCR旁通閥上游的碳?xì)浠衔餄舛瘸^閥值水平?？稍谧詈蟮呐欧趴刂蒲b置的下游SCR催化劑的上游確定SCR旁通閥上游的碳?xì)浠衔餄舛?，且進(jìn)一步地，可通過碳?xì)浠衔飩鞲衅鞔_定SCR旁通閥上游的碳?xì)浠衔餄舛?。SCR旁通閥上游的碳?xì)浠衔餄舛瓤梢允欠e分的碳?xì)浠衔餄舛惹议y值水平可以是積分的碳?xì)浠衔餄舛乳y值。
[0051]現(xiàn)參照圖4，其示出了當(dāng)監(jiān)測車輛發(fā)動機(jī)排放系統(tǒng)時(shí)感興趣信號的示例性模擬繪圖。圖4的次序可由執(zhí)行圖3所示的方法300的指令的控制器12提供。例如，如果測量的排放控制裝置的溫度低于閥值溫度且排出的碳?xì)浠衔餄舛雀哂陂y值水平，則滿足第一狀況，且作為響應(yīng)，調(diào)節(jié)SCR旁通閥，以將排氣流繞過SCR催化劑。響應(yīng)于第一狀況，由于排氣中的碳?xì)浠衔餄舛扔泻τ赟CR催化劑的效率和可用壽命，引導(dǎo)排氣流繞過SCR催化劑。響應(yīng)于滿足第二狀況——其中測量的排放控制裝置的溫度大于閥值溫度或排出的碳?xì)浠衔餄舛鹊陀陂y值水平，調(diào)節(jié)SCR旁通閥，將排氣流引導(dǎo)通過SCR催化劑。垂線標(biāo)記Ttl-T4指示序列中特別感興趣的時(shí)間。圖4包括五個(gè)示例性的時(shí)間表繪圖且五個(gè)繪圖中的每個(gè)包括表示時(shí)間的X軸。在X軸的箭頭方向上從圖4的左側(cè)至圖4的右側(cè)，時(shí)間增加。
[0052]圖4頂部的第一個(gè)繪圖表示發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速410。如圖4所示,在時(shí)間Tci處啟動發(fā)動機(jī)，發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速從怠速狀態(tài)增加。不久之后，在時(shí)間T1處，發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速急劇增加，例如當(dāng)車輛運(yùn)動開始時(shí)。仍在T1處，早期燃燒事件導(dǎo)致發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速增加并如碳?xì)浠衔镄盘?30所指示的引起了發(fā)動機(jī)的碳?xì)浠衔锱欧?。在該示例情況中，如排放系統(tǒng)溫度信號450所指示的，發(fā)動機(jī)啟動可以是熱啟動，其中測量的溫度高于閥值溫度454。該排放系統(tǒng)溫度可以是排放系統(tǒng)中的一個(gè)或多個(gè)排放控制裝置的上游或下游的測量溫度或排放系統(tǒng)中的一個(gè)或多個(gè)排放控制裝置處的測量溫度。進(jìn)一步地，可通過位于排放系統(tǒng)處的與控制器12連通的傳感器測量排放系統(tǒng)溫度或者排放系統(tǒng)溫度可以是從其他的傳感器信號計(jì)算的或在控制器12計(jì)算的推斷溫度。例如，排放系統(tǒng)溫度可以是排放控制裝置70上游的排氣中的測量溫度，或者可測量排放控制裝置70例如D0C204的溫度或SCR催化劑的溫度。因?yàn)榕欧畔到y(tǒng)溫度高于閥值溫度，所以可在SCR催化劑上游氧化來自發(fā)動機(jī)的碳?xì)浠衔锱欧盼?，例如通過柴油氧化催化劑204進(jìn)行。因此，HC傳感器輸出信號440 (位于最后的排放控制裝置的下游SCR催化劑的上游)指示低于閥值水平444的碳?xì)浠衔餄舛取Ｔ谝恍┦纠?，HC傳感器的輸出可表不積分的碳?xì)浠衔餄舛刃盘柌⑶议y值水平444可表不積分的碳?xì)浠衔餄舛乳y值。HC傳感器輸出還可表示排放系統(tǒng)中的測量的碳?xì)浠衔餄舛然蛲茢嗟奶細(xì)浠衔餄舛?。因?yàn)榕欧畔到y(tǒng)溫度450高于溫度閥值454,且因?yàn)镠C傳感器輸出440低于閥值水平444，所以可滿足第二狀況并調(diào)節(jié)SCR旁通閥位置420，以將排氣流引導(dǎo)通過SCR催化劑。
[0053]在時(shí)間T2處，車輛發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速410迅速增加，例如在車輛加速期間，此時(shí)發(fā)生發(fā)動機(jī)碳?xì)浠衔锱欧盼?30 (例如，由于空氣/燃料比不平衡)和測量溫度450的增加。此外，HC傳感器的輸出440增加到閥值水平444以上。因此，控制器12可調(diào)節(jié)SCR旁通閥的位置420，以在時(shí)間T2處將排氣流引導(dǎo)繞過SCR催化劑。
[0054]然后，在時(shí)間T3處,發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速暫時(shí)降低,此時(shí)發(fā)生碳?xì)浠衔飩鞲衅鬏敵?40的下降，使得碳?xì)浠衔锏臐舛仍陂y值水平444以下。因而，調(diào)節(jié)SCR旁通閥，以允許排氣流通過SCR催化劑。
[0055]在時(shí)間T4處，發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速410再次增加，例如當(dāng)車輛登上道路上的斜坡時(shí)。因?yàn)镠C傳感器輸出440增加到閥值水平444以上，所以調(diào)節(jié)SCR旁通閥，以將排氣流引導(dǎo)繞過SCR催化劑。通過該方式，圖4示出了其中可操作SCR旁通閥以延長SCR催化劑的效率和壽命的各種情況。
[0056]現(xiàn)參照圖5，其示出了當(dāng)監(jiān)測車輛發(fā)動機(jī)排放系統(tǒng)時(shí)感興趣信號的進(jìn)一步示例性模擬繪圖。如圖4中那樣，示出了表示發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速410、SCR旁通閥位置420、發(fā)動機(jī)的碳?xì)浠衔锱欧盼?30、HC傳感器輸出440，以及測量的溫度450的同一組信號。如圖4中那樣，圖5中所示的信號可由執(zhí)行圖3中所示方法的指令的控制器12提供。另外，在HC傳感器輸出440和測量的溫度450的繪圖上分別示出了閥值水平444和閥值溫度454。
[0057]如所示的，隨著增加的時(shí)間，發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速410具有與圖4中的發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速信號類似的分布圖。然而，在圖5中，對車輛進(jìn)行冷啟動，隨著時(shí)間從時(shí)間T5至?xí)r間T9，測量溫度450逐漸增加，且不超過閥值溫度454，直到在時(shí)間T9后。因而，可如HC傳感器輸出信號440所指示的，在車輛發(fā)動機(jī)排放系統(tǒng)中的HC傳感器位置的上游不完全氧化發(fā)動機(jī)的碳?xì)浠衔锱欧盼?30，HC傳感器輸出信號示出了在時(shí)間T5至?xí)r間1~9之間的期間碳?xì)浠衔锏臐舛雀哂陂y值水平。因此，在時(shí)間T5至?xí)r間T9期間發(fā)動機(jī)工況滿足第一狀況，其中測量的溫度450在溫度閥值454以下且排出的碳?xì)浠衔餄舛?40高于閥值水平444。因而，調(diào)節(jié)SCR旁通閥的位置，以在時(shí)間T5至?xí)r間T9期間將排氣流引導(dǎo)繞過SCR催化劑。在時(shí)間T9后，測量溫度450變得高于閥值溫度454且HC傳感器輸出544指示排出的碳?xì)浠衔餄舛?40在閥值水平444以下。因此，滿足第二狀況，且控制器12可調(diào)節(jié)SCR旁通閥的位置，以將排氣流引導(dǎo)通過SCR催化劑。通過該方式，圖5示出了其中可操作SCR旁通閥以延長SCR催化劑的效率和壽命的各種進(jìn)一步情況。
[0058]因而，描述了包括排放控制裝置、SCR催化劑、位于SCR催化劑上游的SCR旁通閥，以及控制器——其包括可執(zhí)行指令以響應(yīng)于第一狀況將排氣流弓I導(dǎo)繞過SCR催化劑以及響應(yīng)于第二狀況將排氣流弓I導(dǎo)通過SCR催化劑——的車輛發(fā)動機(jī)排放系統(tǒng)。排放控制裝置包括氧化催化劑和/或碳?xì)浠衔锊都?，?或SCR催化劑上游的CO捕集器，和/或SCR催化劑下游的柴油顆粒過濾器。進(jìn)一步地，第一狀況可包括在車輛發(fā)動機(jī)排放系統(tǒng)中的排放控制裝置達(dá)到閥值溫度之前，以及第二狀況可包括排放控制裝置達(dá)到閥值溫度之后。車輛發(fā)動機(jī)排放系統(tǒng)的SCR催化劑可包括將NOx轉(zhuǎn)化成N2和H2O的尿素SCR催化劑，其中第一狀況可包括其中SCR旁通閥上游的碳?xì)浠衔餄舛瘸^閥值水平。
[0059]如本領(lǐng)域技術(shù)人員將意識到的，圖3中所述的方法可代表任意數(shù)目的處理策略中的一個(gè)或多個(gè)，所述處理策略諸如事件驅(qū)動、中斷驅(qū)動、多任務(wù)、多線程等。因此，所示的各個(gè)動作或功能均可以以所示的次序執(zhí)行、并行執(zhí)行，或在一些情況中被省略。同樣地，不一定要求處理順序達(dá)到本文所述的目標(biāo)、特征和優(yōu)勢，而是提供來方便說明和描述。雖然沒有明確示出，但是本領(lǐng)域技術(shù)人員將認(rèn)識到一個(gè)或多個(gè)示例的步驟、方法和/或功能可重復(fù)進(jìn)行，這取決于所應(yīng)用的具體策略。
[0060]應(yīng)該意識到本文所公開的配置和程序?qū)嵸|(zhì)是示例性的，且這些特定示例不應(yīng)被視為具有限制意義，因?yàn)樵S多的變化是可能的。例如，可將上述技術(shù)應(yīng)用于包括SCR催化劑的各種車輛發(fā)動機(jī)排放系統(tǒng)配置，并且可進(jìn)一步包括裝置如柴油或其他類型的氧化催化劑、沸石類、稀NOx捕集器、碳?xì)浠衔锊都鳌⒁谎趸疾都?、柴油和其他類型的顆粒過濾器，以及其他的本領(lǐng)域已知的裝置。進(jìn)一步地，評估將排氣流引導(dǎo)繞過SCR催化劑的狀況可包括測量各種排氣參數(shù)，如溫度和排氣組分濃度——包括其積分信號、其衍生信號、其信號總和等等，并且可包括參數(shù)和信號的組合。本公開的主題包括本文所公開的各種系統(tǒng)和配置以及其他特征、功能和/或特性的全部新穎的和非顯而易見的組合以及亞組合。
[0061]所附權(quán)利要求特別指出了被視為新穎的和非顯而易見的某些組合和亞組合。這些權(quán)利要求可能涉及“一個(gè)”元件或“第一”元件或其等同物。這些權(quán)利要求將被理解為包括結(jié)合一個(gè)或多個(gè)這樣的元件，既不要求也不排除兩個(gè)或更多個(gè)這樣的元件。公開的特征、功能、元件和/或性質(zhì)的其它組合和亞組合可通過修改本申請權(quán)利要求書或通過在本申請或相關(guān)申請中提出新權(quán)利要求而得到保護(hù)。這些權(quán)利要求一無論其范圍對于原始權(quán)利要求更寬、更窄、相同或不同一也被視為包括在本公開的主題內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.用于操作發(fā)動機(jī)排放系統(tǒng)的方法，包括: 響應(yīng)于第一狀況通過SCR旁通閥將發(fā)動機(jī)的碳?xì)浠衔镆龑?dǎo)繞過SCR催化劑；以及 響應(yīng)于第二狀況將發(fā)動機(jī)的碳?xì)浠衔镆龑?dǎo)通過所述SCR催化劑。
2.權(quán)利要求1所述的方法，其中所述第一狀況指所述發(fā)動機(jī)排放系統(tǒng)中的排放控制裝置達(dá)到閥值溫度之前。
3.權(quán)利要求2所述的方法，其中所述排放控制裝置為氧化催化劑。
4.權(quán)利要求2所述的方法，其中所述第二狀況指所述排放控制裝置達(dá)到所述閥值溫度之后。
5.權(quán)利要求1所述的方法，其中所述SCR催化劑是將NOx轉(zhuǎn)化成N2和H2O的尿素SCR催化劑，以及其中所述第一狀況是其中所述SCR旁通閥上游的碳?xì)浠衔餄舛瘸^閥值水平。
6.權(quán)利要求5所述的方法，其中所述第二狀況是所述SCR旁通閥上游的所述碳?xì)浠衔餄舛缺粶p少到所述閥值水平以下之后。
7.權(quán)利要求6所述的方法，其中在最后的排放控制裝置的下游所述SCR催化劑的上游確定所述SCR旁通閥上游的所述碳?xì)浠衔餄舛取?br> 8.權(quán)利要求7所述的方法，其中通過碳?xì)浠衔飩鞲衅鞔_定所述SCR旁通閥上游的所述碳?xì)浠衔餄舛取?br> 9.權(quán)利要求8所述的方法，其中所述SCR旁通閥上游的所述碳?xì)浠衔餄舛葹榉e分的碳?xì)浠衔餄舛纫约八鲩y值水平為積分的碳?xì)浠衔餄舛乳y值。
10.權(quán)利要求3所述的方法，其中所述排放控制裝置進(jìn)一步包括碳?xì)浠衔锊都鳌?br> 【文檔編號】F01N9/00GK103527290SQ201310278370
【公開日】2014年1月22日 申請日期:2013年7月4日 優(yōu)先權(quán)日:2012年7月5日
【發(fā)明者】W·C·羅那, M·J·范尼馬斯塔特, D·阿帕德耶 申請人:福特環(huán)球技術(shù)公司