氨存储控制的制作方法
【专利摘要】本发明涉及氨存储控制。提供通过控制排气温度来控制存储在催化剂中的氨水平的各种方法。在一种实施方式中，确定内燃机中催化剂的温度。如果所述催化剂的温度超过第一阈值，则降低发动机负荷，包括调整可操作地连接到发动机的马达的扭矩输出，在所述第一阈值，对于该温度的催化剂的氨容量低于催化剂中当前存储的氨水平。
【专利说明】氨存储控制
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本申请要求2012年7月11日提交的德国专利申请号102012212051.3的优先权，其全部内容在此通过弓I用并入，用于所有目的。
【技术领域】
[0003]本发明涉及控制在内燃机(内燃发动机)的催化剂中存储的氨水平的方法。
【背景技术】
[0004]内燃机可包括一种或多种配置用于减小燃料燃烧过程中产生的排放物水平的催化剂。例如，选择性催化还原(SCR)催化剂可用于降低燃料燃烧后排放的氮氧化物(NOx)的水平。SCR催化剂可使用一种或多种还原剂，以增强NOx的转化，如氨。对于给定的温度，SCR催化剂具有决定可存储在催化剂中的还原剂水平的存储容量。排气温度和SCR催化剂的温度可被控制以确保催化剂中存在足够的还原剂水平以满足NOx转化需求。
[0005]在一些方法中，尿素水被存储在罐中，且在促进尿素向氨转化的足够高的排气温度存在下在SCR催化剂的上游注入。在SCR催化剂存在下，氨可用于减小NOx水平。在从尿素转化之后，氨可存储在SCR催化剂中，使得当排气温度不足以促进尿素转化时——例如在冷启动期间，氨可用于NOx转化。
【发明内容】
[0006]本文发明人已认识了到这些方法的问题。例如,如果车辆操作员要求的扭矩突然增大，存储在SCR催化剂中的氨可能突然并意外地释放到周围环境中。在这个实例中的氨逃逸可由因为驾驶员要求的扭矩的增大造成的排气温度激增所导致，因为这些温度超过了确保催化剂中氨存储的温度。氨逃逸又导致NOx排放到周围环境的增加。
[0007]提供了用于通过控制排气温度来控制存储在催化剂中的氨水平的各种方法。
[0008]在一个实例中，确定内燃机中催化剂的温度。如果催化剂的温度超过第一阈值——在该阈值对于所述温度的催化剂的氨容量低于催化剂中当前存储的氨水平，降低发动机负荷，包括调整可操作地连接到发动机的马达的扭矩输出。
[0009]这样，在防止氨逃逸并释放到周围环境中的同时，可向催化剂提供氨以确保充分的NOx转化。因此，通过这种操作获得了技术效果。
[0010]单独或结合附图，从下面的【具体实施方式】，本说明书的上述优点和其它优点及特征将容易明白。
[0011]应当理解，提供上述
【发明内容】
是为了以简化形式介绍在【具体实施方式】中进一步描述的概念选择。这不旨在确认所要求保护主题的关键或必要特征，其保护主题的范围唯一地由所附权利要求限定。此外，要求保护的主题不限于解决在上面或在本公开的任何部分中提到的任何缺点的执行方式。【专利附图】
【附图说明】
[0012]图1示意性示出具有混合驱动系统的车辆。
[0013]图2示出涡轮增压发动机的框图。
[0014]图3示出说明用于控制在催化剂中存储的氨水平的方法的流程图。
[0015]图4示出存储在图3的催化剂中的氨作为温度的函数的示意图。
【具体实施方式】
[0016]在一些内燃机中，在催化剂的上游引入尿素，并且其在足够温度存在下被转化为氨。氨被用作还原作用剂(例如，还原剂)以促进在催化剂处NOx转化为其它化合物。然而，这种方法中出现了一些挑战。因为尿素转化为氨的发生在周围温度不够高时不会发生，这种转化在发动机操作的某些时候(例如，冷启动)不能发生。为了弥补，氨可被存储在催化剂中且在不可能转化的时候使用。然而，需要精确控制排气温度和催化剂的温度以确保NOx充分转化，且这些温度不超过氨释放到周围环境中(例如氨逃逸)的水平。
[0017]提供了通过控制排气温度来控制存储在催化剂中的氨水平的各种方法。在一个实施方式中，确定内燃机中催化剂的温度。如果催化剂的温度超过第一阈值——在该阈值对于所述温度的催化剂的氨容量低于催化剂中当前存储的氨水平，降低发动机负荷，包括调整可操作地连接到发动机的马达的扭矩输出。图1示意性示出具有混合驱动系统的车辆。图2示出涡轮增压发动机的框图。图2的发动机包括配置用于执行图3中描述的方法的控制器。图4示出存储在图3的催化剂中的氨作为温度的函数的示意图。
[0018]参考图1，该图示意性地描述了具有混合驱动系统I的车辆。混合驱动系统I包括连接到变速器3的内燃机2，在本文具体参考图2进一步描述内燃机2。变速器3可以是手动变速器、自动变速器或它们的组合。进一步地，可包括各种其他组件，如变矩器和/或其它齿轮传动装置如最终传动装置等。示出变速器3被连接到驱动轮4，驱动轮4又接触路面5。
[0019]在这个实例实施方式中，混合驱动系统还包括能量转换装置6，其可包括马达、发电机等等，以及它们的组合。能量转换装置6可驱动地连接到发动机2并通过变速器3驱动地连接到驱动轮4。示出能量转换装置6进一步连接到储能装置7，其可包括电池、电容器、飞轮、压力容器等。可操作能量转换装置从车辆运动和/或发动机吸收能量，并转换所吸收的能量为适于储能装置存储的能量形式(也就是，提供发电机操作)。也可操作能量转换装置以向驱动轮4和/或发动机2提供输出(功率、功、辅助扭矩、速度等)(也就是，提供马达操作)。应当理解，在一些实施方式中，能量转换装置可包括仅一个马达、仅一个发电机、或马达和发电机二者等用于在储能装置和车辆驱动轮和/或发动机之间提供适当能量转换的各种其他组件。
[0020]发动机2、能量转换装置6、变速器3和驱动轮4之间的所描述连接表示机械能从一个组件到另一个的传送，然而能量转换装置和储能装置之间的连接可表示各种能量形式如电能、机械能等的传送。例如，扭矩可从发动机2传送以通过变速器3驱动车辆驱动轮4。如上所述，储能装置6可配置为以发电机模式和/或马达模式操作。在发电机模式中，系统6从发动机2和/或变速器3吸收一些或所有输出，其减小了传递至驱动轮4的驱动输出量，或传递至驱动轮4的制动扭矩量。这种操作可用于例如实现通过再生制动的效率增加、提高的发动机效率等。进一步地，能量转换装置接收的输出可用于向储能装置7充电。在马达模式中，能量转换装置可向发动机2和/或变速器3提供机械输出，例如通过利用存储在电池内的电能。
[0021]混合驱动实施方式可包括全混合系统，其中车辆可仅依靠发动机，仅依靠能量转换装置(例如马达)或两者的组合行驶。也可应用辅助或轻度混合配置，其中发动机是主要扭矩源，混合驱动系统运转以选择性地传送辅助附加扭矩，例如在踩加速器踏板或其它情况中。进一步地，也可使用起动装置/发电机和/或智能交流发电机系统。此外，可通过合适的外部能源8提供额外扭矩。上面参考图1描述的各组件可通过车辆控制器控制，如将在下面参考图2描述的。
[0022]由上述应当理解，示例性混合驱动系统能够进行各种操作模式。在全混合执行方式中，例如，驱动系统可利用能量转换装置6 (例如，电动马达)作为推动车辆的唯一扭矩源进行操作。这种“纯电动”操作模式可在制动期间、低速、遇到红绿灯停止时等等应用。在另一种模式中，启动发动机2,并作为向驱动轮4提供动力的唯一扭矩源。在又一种模式中——其可称为“辅助”模式，备用扭矩源6可补充并与发动机2提供的扭矩合作。如上所示，能量转换装置6还可以以发电机模式操作，其中从发动机2和/或变速器3吸收扭矩。此外，能量转换装置6可用于发动机2在不同燃烧模式之间的转换(例如，火花点火模式和压缩点火模式之间的转换)过程中增加或吸收扭矩。
[0023]现在转向图2，示出了实例发动机2的示意性图，其可包括在汽车的驱动系统中。示出发动机2具有四个汽缸30。然而，根据本公开，可使用其他汽缸数。发动机2可至少部分地通过控制系统一包括控制器12，和通过车辆操作员132经由输入装置130的输入来控制。在这个实例中，输入装置130包括加速器踏板和用于产生成比例踏板位置信号PP的踏板位置传感器134。发动机2的每个燃烧室(也就是，汽缸)30可包括活塞(未示出)位于其中的燃烧室壁。活塞可连接到曲轴，使得活塞的往复运动可转化为曲轴的旋转运动。曲轴40可通过中间传输系统(未示出)连接到车辆的至少一个驱动轮。进一步地，起动马达可通过飞轮连接到曲轴40，以实现发动机2的起动操作。
[0024]燃烧室30可通过进气道42从进气歧管44接收进气，且可通过排气道48排出燃烧气体。进气歧管44和排气歧管46可通过各自的进气阀和排气阀(未示出)选择性地与燃烧室30相通。在这些实施方式中，燃烧室30可包括两个或多个进气阀和/两个或多个排气阀。
[0025]示出喷油嘴50直接连接到燃烧室30，以与从控制器12接收的信号FPW的脉冲宽度成比例地将燃料直接喷射在其中。以这种方式，喷油嘴50提供的是被称为向燃烧室30直接喷射燃料。例如，喷油嘴可安装在燃烧室的一侧或在燃烧室的上面。燃料可通过包括燃料箱、燃料泵和燃料轨的燃料系统(未示出)向喷油嘴50传输。在一些实施方式中，在提供被称为燃料进气道喷射至每个燃烧室30上游的进气口中的构造中，燃烧室30可选地或额外地包括布置在进气歧管44中的喷油嘴。
[0026]进气道42可包括分别具有节流板22和24的节气门21和23。在该具体实例中，节流板22和24的位置可通过提供至与节气门21和23 —起包括的驱动器的信号由控制器12改变。在一种实例中，驱动器可为电动驱动器(例如，电动马达)，一种通常被称为电子节气门控制(ETC)的构造。以此方式，可操作节气门21和23改变提供至燃烧室30等发动机汽缸的进气。可通过节气门位置信号TP向控制器12提供节流板22和24的位置。进气道42可进一步包括质量空气流量传感器120和歧管空气压力传感器122，用于向控制器12提供各自的信号MAF (质量空气流量)和MAP (歧管空气压力)。
[0027]排气道48可从汽缸30接收排气。示出排气传感器128连接到涡轮62和排放控制装置78上游的排气道48。例如，传感器128可从各种用于提供排气空/燃比指示的合适传感器如线性氧传感器或UEGO (通用或宽域排气氧传感器)；双态氧传感器或EGO ;N0x、HC或CO传感器中选择。
[0028]排放控制装置78可为选择性催化还原(SCR)系统、三元催化剂(TWC)、N0x收集器、各种其它排放控制装置或它们的组合。例如，装置78可为排气再处理系统，其包括SCR催化剂和柴油微粒过滤器(DPF)。在一些实施方式中，DPF可位于催化剂的下游，然而在其它实施方式中，DPF可位于催化剂的上游。DPF可在发动机操作期间周期性地进行热再生。进一步地，在一些实施方式中，在发动机10的操作过程中，通过在特定空/燃比之内操作发动机的至少一个汽缸可周期性地重新设置装置78。
[0029]如所示，提供了尿素喷射系统82以向SCR催化剂71喷射液态尿素。尿素喷射系统82包括喷嘴84，其配置为向排气道48中的排气流路内喷射液态还原剂，如尿素溶液。在本实施方式中，喷嘴84相对排气道48成一定角度。在可选实施方式中，该喷嘴可与排气道平行或垂直。进一步地，该喷嘴可包括气体辅助的或液压的喷射硬件。喷射到排气道48中的尿素可在某些条件下(例如，在足够热量存在下)转化成氨，然后其可用于还原装置78中的NOx和/或可存储在该装置中，如下面进一步详细描述的。
[0030]可通过位于排气道48中的一个或多个温度传感器测量排气温度，如排气温度传感器49。可选地，可基于发动机操作情况如速度、负荷、空燃比(AFR)、点火延迟等来推断排气温度。
[0031]在图2中控制器12显示为微型计算机，其包括微处理器单元102、输入/输出端口 104、可执行程序和校准值的电子存储介质——在这个具体实例中示为只读存储器芯片106、随机存取存储器108、保活存储器110和数据总线。控制器12可从连接到发动机2的传感器接收各种信号，除了前面讨论的那些信号，还包括来自质量空气流量传感器120的进气质量空气流量(MAF)的测量；来自温度传感器112的发动机冷却液温度(ECT)——在发动机2内的一个位置上示意性地示出；来自连接到曲轴40的霍尔效应传感器118 (或其它类型)的表面点火感测信号(PIP);已讨论的来自节气门位置传感器的节气门位置(TP);以及已讨论的来自传感器122的绝对歧管压力信号MAP。发动机转速信号RPM可从信号PIP由控制器12生成。来自歧管压力传感器的歧管压力信号MAP可用于提供进气歧管44中的真空或压力的指示。需要注意的是可使用上述传感器的各种组合，如MAF传感器而无MAP传感器或反之。在计量操作的过程中，MAP传感器可给出发动机扭矩的指示。进一步地，该传感器，连同检测到的发动机转速，可提供引入汽缸内的充气(包括空气)的估计值。在一个实例中，传感器118，其也可用作发动机转速传感器，可产生预定数量的曲轴40每一旋转的等间隔脉冲。在一些实例中，可用计算机可读数据对存储介质只读存储器106编程，该计算机可读数据表示用于执行下面描述的方法和预期但没有具体列出的其它变量的可由处理器102执行的指令。
[0032]发动机2可进一步包括压缩装置如涡轮增压器或机械增压器，其包括至少一个沿着进气歧管44布置的压缩机60。对于涡轮增压器，压缩机60可通过例如轴或其它联轴节布置至少部分地由涡轮62驱动。涡轮62可沿着排气道48布置。可以提供各种布置以驱动压缩机。对于机械增压器，压缩机60可至少部分地由发动机和/或电机驱动，且可不包括涡轮。因此，通过涡轮增压器或机械增压器向发动机的一个或多个汽缸提供的压缩量可通过控制器12改变。在某些情况下，涡轮62可驱动例如发电机64，以通过涡轮驱动器68向电池66提供功率。然后，来自电池66的功率可用于通过马达70驱动压缩机60。进一步地，传感器123可设置在进气歧管44中，用于向控制器12提供增压(BOOST)信号。
[0033]进一步地，排气道48可包括用于从涡轮62转移出排气的废气门26。在一些实施方式中，废气门26可为多级废气门，如两级废气门，第一级配置用于控制增压压力和第二级配置用于向排放控制装置78增加热通量。可用驱动器150操作废气门26，驱动器150例如可为电动驱动器。在一些实施方式中，驱动器150可为电动马达。进气道42可包括配置用于围绕压缩机60转移进气的压缩机旁通阀27。当例如需要更低增压压力时，废气门26和/或压缩机旁通阀27可通过驱动器(例如，驱动器150)由控制器12控制以打开。
[0034]进气道42可进一步包括增压空气冷却器(CAC) 80 (例如，中间冷却器)以降低涡轮增压的或机械增压的进气的温度。在一些实施方式中，增压空气冷却器80可为气-气热交换器。在其它实施方式中，增压空气冷却器80可为气-液热交换器。
[0035]进一步地，在公开的实施方式中，排气再循环(EGR)系统可从排气道48通过EGR通道140向进气道42发送需要的排气部分。向进气道42提供的EGR的量可通过EGR阀142由控制器12改变。进一步地，EGR传感器(未示出)可布置在EGR通道内且可提供压力、温度和排气浓度中的一个或多个的指示。可选地，EGR可通过基于来自MAF传感器(上游)、MAP(进气歧管)、MAT (歧管气体温度)和曲轴转速传感器的信号的计算值控制。进一步地，EGR可基于排气氧传感器和/或进气氧传感器(进气歧管)控制。在一些情况下，EGR系统可用于调节燃烧室内的空气和燃料混合物的温度。图2示出高压EGR系统，其中EGR从涡轮增压器的涡轮的上游发送至涡轮增压器的压缩机的下游。在其它实施方式中，发动机可额外或可选地包括低压EGR系统，其中EGR从涡轮增压器的涡轮的下游发送至涡轮增压器的压缩机的上游。
[0036]如所示，空气泵86可被包括在内且配置用于在排放控制装置78的上游注入空气，且可包括通过机械连接凸轮致动系统(未示出)的凸轮轴(未示出)操作的喷嘴(未示出)。在一个实例中，机械连接可包括旋转盘(未示出)，其配置用于在某些时候打开喷嘴和排气道48之间的连接。在一种实施方式中，可通过空气泵86向空气喷嘴供给加压空气，空气泵86可包括由控制器12调节的开启和关闭状态。应当理解，空气泵86和空气喷嘴可以是独立组件或集成为单一装置。
[0037]图3示出说明用于控制存储在催化剂中的氨水平的方法300的流程图。方法300可存储在RAM108上且通过例如图2的控制器12的CPU102执行。参考发动机10、尿素喷射系统82和其中排放控制装置78为催化剂(例如，SCR催化剂)的实施方式对本方法进行进一步描述，尽管应理解本方法可适于其它适合硬件。
[0038]在302，确定发动机10的温度是否低于阈值(例如，IO(TC)和进一步地当前存储在催化剂78的氨水平是否小于催化剂的氨容量。发动机10的温度可如上所述确定，例如基于通过传感器112提供的ECT信号。催化剂78的氨容量可部分地基于催化剂的物理特性预先确定，且基于包括催化剂温度的参数在发动机操作期间进一步确定。催化剂温度可通过包括在催化剂78中的传感器(未在图2中示出)提供的信号确定，或可选地基于例如由图2的传感器49感测的排气温度确定。存储在催化剂78中的当前氨水平可基于流经催化剂的NOx和尿素的水平和它们的有效转化率确定，所述有效转化率部分地是温度的函数(例如，通过传感器49感测的排气温度)。流经催化剂78的NOx和尿素的水平可例如通过对NOx和氨逃逸敏感、位于催化剂下游的NOx传感器(未在图2中示出)检测。
[0039]如果发动机温度低于阈值且存储在催化剂78中的氨低于其氨容量(是)，方法300前进到304。如果这两个条件中的任一个或两个不满足(否)，方法终止。
[0040]在304，通过尿素喷射系统82在催化剂78的上游喷射尿素。这里，可通过向排气道48引入尿素来调整催化剂78以在催化剂中积累氨存储。尿素喷射可在发动机10基本闲置的时候进行，例如，当相关的车辆停放时，因为当发动机重启或冷启动时，氨在催化剂中的积累(例如，集聚)可用于NOx还原。这种方法可以是有利的，因为冷启动后的主要排气温度通常不足以为产生氨的目的蒸发尿素水溶液。就这方面而言，如果在催化剂中集聚足够的氨从而在重新启动后的预热阶段能够还原NOx，这是有利的。应理解，在304喷射的尿素量可基于存储在催化剂78中的当前氨水平和催化剂的氨存储容量，以便尿素喷射后存储在催化剂中的氨水平不超过存储容量。这样，可基本上防止氨逃逸。
[0041]在306，确定催化剂78的温度是否超过第一阈值。在高于400°C的温度可释放存储在催化剂78中的氨而不发生NOx还原。因此，第一阈值可为催化剂78不允许超过的最高允许温度，且在一些实施方式中可在350°C和450°C之间。在其它实施方式中，最高允许温度可在370°C和430°C之间，且在其它实施方式中，在380°C和420°C之间。如果确定催化剂78的温度没有超过第一阈值(否)，方法300前进至310。如果催化剂78的温度的确超过第一阈值(是)，方法300前进至308。
[0042]在308，减小发 动机10的负荷。负荷减小可包括一种或多种操作，其包括使向发动机10的汽缸30供给的空气/燃料混合物稀贫和停用发动机10。发动机10可例如通过阻塞上述FPW信号的供给、在发动机10是火花点火的实施方式中停用与汽缸30相联的火花塞等被停用。在一些实施方式中，在停用发动机10后，操作图1的能量转换装置6以驱动发动机10，从而将新鲜空气泵送通过催化剂78。这里，发动机10用作活塞式机器，例如，作为由装置6驱动的泵送新鲜空气通过催化剂的泵。这样，热量通过对流从催化剂排出，从而冷却催化剂。
[0043]能量转换装置6可进一步配置用于驱动第二空气泵，如图2的空气泵86，以泵送新鲜空气通过催化剂78。类似上面所描述的，这种操作可通过对流降低催化剂78的温度。无论发动机10是否停用，可操作第二空气泵以降低催化剂温度。
[0044]为减小发动机10的负荷在308采取的操作可进一步包括通过EGR通道140增加向汽缸30供给的排气再循环率。随着发动机负荷下降，不止是排气温度和排气体积流量减小。通过催化剂78的绝对排气质量在实践中也常常减小，因为随着负荷减小，通常再循环增加的排气量以减少未处理的NOx排放，且然后这不再流经催化剂。排气再循环是用于降低NOx排放的概念，其中NOx排放可随着排气再循环率增大显著地降低。排气再循环率xAeK可由xmR=%cR/ (mAGE+mFA)给出，其中mAeK表示再循环排气的质量且mFA表示供给的新鲜空气。为实现NOx排放的显著减少，可应用高排气再循环率，例如大约xAGR ^ 60%到70%。[0045]如果再循环排气以减少未处理的NOx排放，则通过催化剂78的绝对排气质量减少，结果是转化相关的催化剂停留时间增大。进一步地，由于排气再循环，排气可具有更低的NOx浓度。这两个因素导致处理的排气中包含的且排放到环境中的污染物的量减少。
[0046]在310，确定催化剂78的温度是否降至低于第二阈值。大约在150°C和170°C之间的排气温度下，可发生尿素水的蒸发和向氨的转化。因此，第二阈值可为最低允许温度，防止催化剂降至比其低，并且在一些实施方式中可以在120°C和200°C之间。在其它实施方式中，最低允许温度可在140°C和180°C之间，且在其它实施方式中在150°C和170°C之间。如果确定催化剂78的温度没有降至低于第二阈值(否)，方法300前进至314。如果确定催化剂78的温度的确降至低于第二阈值(是)，方法300前进至312。
[0047]在312，增大发动机10的负荷，其可包括各种操作。例如，可使向汽缸30供给的空气/燃料混合物富足。进一步地，可降低向汽缸供给的排气再循环率。
[0048]这样，排气温度和催化剂温度可维持在可接受限度内，可基本上防止氨逃逸，且在一些情况中，发动机10可维持在中等负荷范围内。中等负荷范围可为例如发动机的最大负荷的30%到70%。在一些实施方式中，高和低负荷区域可基本上并分别居中于这些值。
[0049]在312，确定车辆操作员要求的扭矩(例如，驾驶员要求的扭矩)是否已经上冲或下冲。然而，可提供公差，使得提供的扭矩和驾驶员要求的扭矩之间的小偏差不促使补偿操作。公差可为例如2%。如果驾驶员要求的扭矩还没有上冲或下冲(两者都没有)，方法300终止。如果驾驶员要求的扭矩已下冲(UNDERSHOT)，方法前进至316，其中调整可操作地连接到发动机10的马达(例如，图1的能量转换装置6)的扭矩输出，以增加总的提供的扭矩并满足驾驶员要求的扭矩。如果相反驾驶员要求的扭矩已上冲(OVERSHOT)，方法300前进至318，其中调整马达的扭矩输出以减小总的提供的扭矩，例如，通过如上所述吸收多余扭矩以发电机模式进行操作。由于负荷调整引起的发动机10的扭矩减小因此在316和318得到补偿，且确保了足够的氨供给和存储而不扰乱驾驶过程。在316和318之后，方法300终止。
[0050]应当理解，在一些实施方式中，在308和312发动机10的负荷减小和增大以及因此进行这种负荷调整所采取的操作(例如，使空/燃比稀贫/富足、EGR率调整等)可与催化剂78中存储的氨水平成比例地进行，使得存储的氨水平维持在催化剂的氨容量之内。可实施发动机10的负荷调整到催化剂78中存储的氨水平维持在其氨容量内的程度，节省功率和能量。图4示出这种方法。
[0051]图4具体地示出催化剂78的氨存储容量402作为温度(例如，催化剂温度)的函数的示例性曲线图400。对于在温度Ttl的具体操作点，催化剂78中存储的氨水平404超过催化剂的氨存储容量402。因此，发动机10的负荷以上面描述的方式且与存储的氨水平成比例地减小，这又降低温度到温度T1，到在随后时间使存储的氨水平406处在催化剂78的氨存储容量402内的程度。发动机10的负荷可以以类似方式与存储的氨水平成比例地增大。
[0052]在相对更低的温度T2的另一个操作点，催化剂78中存储的氨水平408超过催化剂的氨存储容量402。发动机10的负荷与存储的氨水平408成比例地减小，降低温度使存储的氨水平410处在相对更低温度T3的催化剂78的氨存储容量402内。针对一对存储的氨水平408和410进行的温度降低相比于针对一对存储的氨水平404和406进行的温度降低相对更高。[0053]相反，在相对最低温度T4的存储氨水平412不促使温度或负荷调整，因为该水平在催化剂78的氨存储容量402内。因此，正常地并响应于例如驾驶员要求的扭矩操作发动机10。
[0054]图4还示出在温度Ttl的存储氨水平414如何促使相比同一温度下存储氨水平404更大的负荷减小量。对于相对更大的存储氨水平414，发动机10的负荷相对更大程度地减小，在相对更低温度Ttlf产生存储氨水平416。如上所述，取决于在该负荷减小过程中请求的驾驶员要求的扭矩，相对于当减小发动机负荷以降低存储氨水平404到存储氨水平406时提供的辅助马达扭矩，图1的能量转换装置6可提供更大量的辅助马达扭矩。图4进一步示出在温度Ttl的存储氨水平420如何根本未促使任何负荷减小，因为其在存储容量曲线下方。因此，对于同一温度Ttl，取决于实际存储氨水平和存储容量的相对值，可使用不同程度的负荷减小或根本不使用负荷减小。
[0055]应理解曲线图400提供为说明性实例，并且不意欲以任何方式是限制性的。存储的氨作为温度的函数的实际曲线图将取决于发动机以及相关联的催化剂的操作条件和特性而变化。
[0056]图3的方法300的应用可提供数个优点。因为排气温度可维持低于上限，图1的能量转换装置6补偿减小的发动机负荷和驾驶员要求的扭矩，更低的排气温度可导致减小的排气体积流量。更低的排气体积流量允许更小尺寸(例如，缩小体积)的催化剂而不降低与转化相关的空速，减小了成本。更小的体积还能够使催化剂更靠近发动机布置而排气背压不采取或不超过不允许的值。这后一点具有优点，特别是关于冷启动后催化剂的加热。
[0057]方法300也可适于可选或额外的进入条件。例如，催化剂78下游的NOx浓度或氨浓度可用于开始本方法。不允许的高NOx浓度或氨浓度可指示过高催化剂温度或催化剂的退化状态。
[0058]注意，各种发动机和/车辆系统配置可使用本文包括的实例控制和估算方法。本文描述的具体方法可代表诸多处理策略的一种或多种，如事件驱动的、中断驱动的、多任务处理的、多线程处理的等等。因此，阐述的各种动作、操作或功能可以以所述的顺序、并行地进行或在一些情况下忽略。同样地，为获得本文描述的实例实施方式的特征和优点，不必要求该处理次序，但其是为了便于说明和描述而提供。一个或多个所阐述的动作或功能可取决于使用的具体策略重复执行。进一步，描述的动作可通过图表示要编入发动机控制系统中的计算机可读存储介质中的代码。
[0059]应理解本文公开的配置和方法本质上是示例性的，且这些【具体实施方式】不应以限制意义考虑，因为许多变化是可能的。例如，以上技术可用于V_6、1_4、1-6、V-1、对置4缸及其他发动机类型。本公开的主题包括本文公开的各种系统和配置以及其它特征、功能和/或特性的所有新颖和非显而易见的组合以及子组合。
[0060]所附权利要求具体指出被视为新颖和非显而易见的某些组合和子组合。这些权利要求可提及“一个”元件或“第一”元件或其等价物。这些权利要求应当理解为包括一个或多个这种元件的并入，既不要求也不排除两个或更多个这种元件。通过目前权利要求的修改或通过在本申请或相关申请中提供新权利要求，可要求保护公开的特征、功能、元件和/或特性的其它组合和子组合。这些权利要求，不论范围比原始权利要求更宽、更窄、相同或不同，也被视为包括在本公开的主题之内。
【权利要求】
1.操作内燃发动机的方法，包括: 基于所述发动机的排气温度控制所述内燃发动机的负荷； 其中驱动地连接到所述发动机的能量转换装置配置用于从所述发动机吸收功率并向所述发动机输出额外功率， 其中如果所述发动机的至少一种催化剂的温度超过最高允许温度，降低所述发动机的负荷，以及 其中所述能量转换装置被操作为可选择的辅助驱动器，以满足请求的额外功率需求。
2.根据权利要求1所述的方法，其中如果所述至少一种催化剂的温度超过所述最高允许温度，停用所述内燃发动机，以及 其中操作所述能量转换装置以满足所述请求的额外功率需求。
3.根据权利要求2所述的方法，其中操作所述能量转换装置以驱动所述内燃发动机，从而泵送新鲜空气通过所述至少一种催化剂。
4.根据权利要求1所述的方法，其中如果所述至少一种催化剂的温度超过所述最高允许温度，停用所述内燃发动机，以及 其中操作所述能量转换装置以驱动第二空气泵，从而泵送新鲜空气通过所述至少一种催化剂。
5.根据权利要求1所述的方法，其中所述最高允许温度在350°C和450°C之间。
6.根据权利要求1所述的方法，其中增大所述内燃发动机的负荷，以提高所述排气温度并因此提高所述至少一种催化剂的温度；以及 其中所述能量转换装置被操作为可选择的发电机，以吸收所述发动机提供的多余功率。
7.根据权利要求1所述的方法，其中如果所述至少一种催化剂的温度低于最低允许温度，增大所述内燃发动机的负荷；以及 其中所述最低允许温度在120°C和200°C之间。
8.根据权利要求1所述的方法，其中所述内燃发动机在中等负荷范围内操作，如果需求高功率，所述能量转换装置被操作为可选择的辅助驱动器，以满足所述请求的额外功率需求；以及 其中如果需求低功率，所述能量转换装置被操作为可选择的发电机以吸收所述发动机提供的多余功率。
9.根据权利要求8所述的方法，其中所述中等负荷范围包括在给定发动机转速下所述内燃发动机的最大负荷的30%和70%之间的负荷。
10.根据权利要求1所述的方法，其中氨被用作还原剂；以及 其中操作所述内燃发动机，以便在所述至少一种催化剂中积累足够大的氨存储，用于在预热阶段重新开始还原氮氧化物。
11.一种方法，包括: 响应于氨的量，调整辅助马达扭矩的量，所述氨的量相对于连接到内燃发动机的SCR催化剂的存储容量而存储。
12.根据权利要求11所述的方法，其中如果所述SCR催化剂的温度超过第一阈值，调整辅助马达扭矩的量，同时减小所述发动机的负荷，在所述第一阈值，对于所述温度的所述催化剂的存储容量低于存储的氨的量。
13.根据权利要求12所述的方法，其中如果减小所述发动机的负荷后驾驶员要求的扭矩下冲，调整辅助马达扭矩的量，以提供额外扭矩；以及 其中如果减小所述发动机的负荷后所述驾驶员要求的扭矩上冲，调整辅助马达扭矩的量，以减小扭矩。
14.根据权利要求12所述的方法，其中减小所述发动机的负荷包括停用所述发动机。
15.根据权利要求12所述的方法，其中减小所述发动机的负荷包括使空气/燃料混合物稀贫。
16.根据权利要求11所述的方法，其中如果所述SCR催化剂的温度低于尿素显著蒸发的第二阈值，调整辅助马达扭矩的量，从而增大所述发动机的负荷。
17.根据权利要求16所述的方法，其中如果增大所述发动机的负荷后驾驶员要求的扭矩下冲，调整辅助马达扭矩的量以提供额外扭矩；以及 其中如果增大所述发动机的负荷后所述驾驶员要求的扭矩上冲，调整辅助马达扭矩的量以减小扭矩。
18.根据权利要求16所述方法，其进一步包括，如果所述发动机的负荷处在低范围，且存储的氨的量低于所述催化剂的存储容量，则在所述催化剂的上游喷射尿素。
19.一种方法,包括: 与氨的量成比例地减小内燃发动机的负荷，所述氨的量相对于SCR催化剂的存储容量而存储；同时基于排气温度，调整辅助马达扭矩的量。
20.根据权利要求19所述的方法，其中与所述催化剂中存储的氨水平成比例地减小所述发动机的负荷，使得存储的氨水平保持低于所述氨容量。
【文档编号】F01N3/20GK103541791SQ201310289990
【公开日】2014年1月29日 申请日期:2013年7月11日 优先权日:2012年7月11日
【发明者】Y·M·S·雅库伯 申请人:福特环球技术公司