用于scr催化剂的氨储存管理的制作方法

用于scr催化剂的氨储存管理的制作方法
【专利摘要】本发明涉及用于SCR催化剂的氨储存管理。描述了用于管理SCR催化剂中的氨储存的各种系统和方法。在一种示范性的方法中，方法包括：响应车辆停止事件，在最后的排气排出期间喷射氨，直到预定值的氨储存在SCR催化剂中；以及响应随后的车辆启动事件，当储存在SCR催化剂中的氨的量少于预定值时，喷射氨直到预定值的氨储存在SCR催化剂中。
【专利说明】用于SCR催化剂的氨储存管理

【技术领域】
[0001]本发明涉及用于SCR催化剂的氨储存管理。

【背景技术】
[0002]柴油发动机可以在排放控制系统中包括选择性催化还原(SCR)催化剂，以在发动机运行期间减少氮氧化物(NOx)的排放。例如，可以在SCR催化剂的上游的发动机排气中喷射诸如尿素形式的氨或柴油机排气流体(DEF)的还原剂，使得氨被储存在SCR催化剂中以将NOx转化成氮和水。
[0003]在一些例子中，除了 SCR催化剂之外，排放控制系统还可以包括柴油微粒过滤器(DPF)。当使用DPF时，可以利用热再生以通过增加温度和燃烧已经聚集在过滤器中的碳烟来清洁过滤器。当DPF的温度增加时，SCR催化剂的温度也可以增加。当温度增加时在催化剂中用作还原剂的氨可以从SCR催化剂解吸，从而引起氨从催化剂滑脱。滑脱的氨可以离开尾管并进入大气和/或当通过DPF时氨可以被氧化形成N0X，因此增加氮氧化物(NOx)排放。
[0004]发明人在此已经认识到SCR催化剂的性能会取决于储存在催化剂中还原剂(例如，氨)的量并且各种SCR催化剂条件可以影响其还原能力。例如，NOx转化能力可以随着储存在催化剂中的氨的量而增加，NOxR化能力可以随着高达某个阈值温度的温度增加而增加——该阈值温度通常在可运行的利益的范围内(例如，大约400°C )——并且在其后减少，并且在SCR催化剂中的氨储存可以随着温度而减少。
[0005]因此，发明人在此已经认识到SCR催化剂中的氨储存必须仔细地管理以便关于NOx转化效率获得最佳的SCR性能。用于管理SCR催化剂中的氨储存的以前的方法利用闭合回路储存控制。这种闭合回路方法在某些工况期间会导致不充足的氨储存并且降低NOx转化效率，例如在冷启动或诸如DPF过滤器再生事件的热事件之后。
[0006]例如，车辆停止(发动机关闭)到车辆启动(发动机运行)转变对于希望的NOx转化效率可以引起SCR催化剂中的氨储存的管理(regulat1n)的失调。例如，在长浸泡(soak)持续时间(在车辆停止，发动机关闭和随后的车辆启动，发动机运行之间的时间)期间，在没有引进的氨的情况下，催化剂温度可以根据环境温度降低或升高，并且，虽然催化剂中的氨的量可能已经储存，使得刚好在车辆停止事件之前关于NOx转化催化剂最佳地进行，但是在车辆停止事件以后催化剂中的氨可能变成不足的储存(under-stored)并且可能因此在随后的车辆启动事件下非最佳地进行。而且，由于在冷启动事件以后的冷排气温度(例如，低于190°C )或许不可能进行主动的氨喷射，从而在冷启动事件之后增加SCR催化剂中的氨储存可能被延迟，因此在车辆启动事件以后催化剂中的氨储存仍然是不足的储存。
[0007]作为另一个例子，例如在DPF再生事件期间，SCR催化剂在其中经受主动和快速加热的热事件可以导致SCR催化剂中的氨储存的显著的消耗。因此，在热事件之后，可能希望以比由闭合回路储存控制提供的氨储存更快的速度补充氨储存，以便在热事件之后更快地恢复最佳的NOx转化效率。


【发明内容】

[0008]为了至少部分地解决这些问题，一种用于运行具有SCR催化剂的发动机的方法包括:响应车辆停止事件，在最后的排气排出(blowdown)期间喷射氨,直到预定值(量)的氨储存在SCR催化剂中；并且当SCR催化剂中储存的氨的量少于预定值时响应随后的车辆启动事件，喷射氨直到预定值的氨储存在SCR催化剂中。而且，在一些例子中，该方法还可以包括，在热事件之后当SCR催化剂的温度低于上限温度阈值时，喷射氨直到氨的目标值储存在SCR催化剂中。
[0009]以这种方式，SCR催化剂中的氨储存可以刚好在发动机停止、车辆停止事件之后优先地增加，以便在随后的车辆启动时间、发动机运转事件时使预先储存亏损最小，从而在车辆启动事件之后产生增加的NOxR化效率。而且，为了在消耗催化剂中的氨储存的条件之后(例如在冷启动或诸如DPF再生事件的热事件之后)最佳的NOx转化效率，可以调节用于在SCR催化剂中的储存的氨喷射，以减少实现催化剂中的目标氨储存量的延迟。
[0010]应当明白，提供上面的概述是为了以简单的形式引进选择的构思，这种构思在【具体实施方式】中被进一步描述。这并不意味着视为所要求保护主题的关键的或基本的特征，所要求保护主题的范围由【具体实施方式】之后的权利要求唯一地限定。而且，所要求保护的主题不限于解决上面提到的或者在本公开的任何部分提到的任何缺点的实现方式。

【专利附图】

【附图说明】
[0011]图1示出具有选择性催化还原(SCR)催化剂的发动机的示意图。
[0012]图2示出用于管理根据本公开的SCR催化剂中的氨储存的示范性方法。
[0013]图3举例说明用于管理根据本公开的SCR催化剂中的氨储存的示范性方法。

【具体实施方式】
[0014]下面的描述涉及用于管理包含在发动机(例如，图1所示的发动机)的排放控制系统中的选择性催化还原(SCR)催化剂中的氨储存的系统和方法。如图2和图3所示，在各种条件期间可以管理和补充储存在SCR催化剂中的氨的量，以便保持催化剂中的希望的NOx转化能力。例如，在车辆停止事件之后可以喷射如尿素或柴油机排气流体(DEF)形式的氨的附加量，以便在发动机冷却下来之后的随后车辆启动事件期间足够量的氨可以保持在SCR催化剂中。此外，在冷启动事件以后或诸如柴油微粒过滤器(DPF)再生事件的热事件以后，可以调节氨的喷射以快速补充SCR催化剂，以便保持催化剂的希望的NOx转化能力。
[0015]现在转向附图，图1示出示出可以包括在汽车的推进系统中的多汽缸发动机10的一个汽缸的示意图。发动机10可以至少由包括控制器12的控制系统和由经由输入装置130来自车辆操作者132的输入部分地控制。在这个例子中，输入装置130包括加速器踏板和用于生成成比例的踏板位置信号PP的踏板位置传感器134。发动机10的燃烧室(即汽缸)30可以包括具有设置在其中的活塞36的燃烧室壁32。活塞36可以联接于曲轴40，以便将活塞的往复运动转换成曲轴的旋转运动。曲轴40可以经由中间变速器系统联接于车辆的至少一个驱动轮。而且，起动机马达可以经由飞轮联接于曲轴40，以能够实现发动机10的启动运行。
[0016]燃烧室30可以经由进气通道42接收来自进气歧管44的进气空气并且经由排气通道48排放燃烧气体。进气歧管44和排气通道48可以经由各自的进气门52和排气门54与燃烧室30选择地连通。在一些实施例中，燃烧室30可以包括两个或多于两个的进气门和/或两个或多于两个的排气门。
[0017]在这个例子中，进气门52和排气门54可以经由各自的凸轮致动系统51和53通过凸轮致动来控制。凸轮致动系统51和53每个可以包括一个或多个凸轮并且可以利用由控制器12运转的凸轮轮廓转换(CPS)、可变凸轮正时(VCT)、可变气门正时(VVT)和/或可变气门提升(VVL)系统其中的一个或更多个，以改变气门运行。进气门52和排气门54的位置可以分别由位置传感器55和57确定。在可替代的实施例中，进气门52和/或排气门54可以由电子气门致动来控制。例如，汽缸30可以可替代地包括经由电子气门致动来控制的进气门和经由包括CPS和/或VCT系统的凸轮致动来控制的排气门。
[0018]燃料喷射器66被示出直接联接于燃烧室30用于将燃料直接喷射到其中。燃料喷射可以经由共轨系统或其他这样的柴油燃料喷射系统。燃料可以通过包括燃料箱、燃料泵和燃料轨道的高压燃料系统(未示出)提供给燃料喷射器66。
[0019]进气通道42可以包括具有节流板64的节气门62。在这个具体的例子中，节气板64的位置可以经由提供至电动马达或包括有节气门62的致动器——一种通常叫做电子节气门控制(ETC)的结构——的信号由控制器12改变。以这种方式，可以运转节气门62以改变提供至其他发动机汽缸中的燃烧室30的进气空气。节气板64的位置可以通过节气门位置信号TP提供至控制器12。进气通道42可以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提供相应的信号MAF和MAP。
[0020]而且，在一些例子中，排气再循环(EGR)系统可以经由EGR通道140将希望的一部分排气从排气通道48路由至进气通道42。提供至进气通道42的EGR的量可以经由EGR阀142由控制器12改变。而且，EGR传感器144可以设置在EGR通道内并且可以提供压力、温度和排气浓度中的一个或更多个的指示。可替代地，EGR可以基于来自MAF传感器(上游)、MAP (进气歧管)、MAT (歧管气体温度)和曲轴速度传感器的信号通过所计算的值来控制。而且，EGR可以基于排气氧传感器和/或进气氧传感器来控制。在一些条件下，EGR系统可以用来调节燃烧室内的空气和燃料混合物的温度。虽然图1示出高压EGR系统，但是附加地或可替代地，可以用低压EGR系统，其中EGR从涡轮增压器的涡轮的下游被路由至涡轮增压器的压缩机的上游。然而，在一些示例中，发动机系统可以不包括EGR系统。
[0021]发动机10还可以包括诸如涡轮增压器或机械增压器的压缩装置，其至少包括沿着进气歧管44设置的压缩机162。对于涡轮增压器，压缩机162可以至少部分地由沿着排气通道48设置的涡轮164(例如，经由轴)部分地驱动。对于机械增压器，压缩机162可以至少部分地由发动机和/或电机驱动，并且可以不包括涡轮。因此，经由涡轮增压器或机械增压器提供至发动机的一个或更多个汽缸的压缩量可以由控制器12改变。但是，在一些例子中，发动机10可以不包括涡轮增压器而可以代替为通常的吸气式发动机。
[0022]排气传感器126被示出在排放控制系统70的上游联接于排气通道48。传感器126可以是用于提供排气空气/燃料比的指示的任何合适的传感器，例如线性氧传感器或UEGO (通用或宽域排气氧)、双态氧传感器或EG0、HEG0(加热型EGO) >NOx,HC或CO传感器。
[0023]排放控制系统70被示出在排气传感器126的下游沿着排气通道40设置。排放控制系统70可以包括选择性催化还原(SCR)系统、三元催化剂(TWC)、NOx捕集器、各种其他的排放控制装置或其组合。例如，排放控制系统70可以是包括SCR催化剂71和柴油微粒过滤器(DPF) 72的排气后处理系统。在一些实施例中，DPF72可以设置在催化剂的下游(如图1所示)，而在另一些实施例中，DPF72可以设置在催化剂的上游(图1中未示出)。在发动机运行期间DPF可以被周期性热再生。而且，在一些实施例中，在发动机10运行期间，排放控制系统70可以通过在特定的空气/燃料比内运行发动机的至少一个汽缸被周期性地重设。
[0024]发动机排气系统可以利用还原剂的各种喷射以帮助各种排气排放的反应。例如，可以提供还原剂喷射系统以将合适的还原剂，例如氨，喷射到SCR催化剂71。但是，可以利用各种可替代的方法，例如产生氨蒸气的固体尿素丸，其然后喷射或计量到SCR催化剂71。在又一个例子中，稀NOx捕集器可以设置在SCR催化剂71的上游，以根据馈送至稀NOx捕集器的空气-燃料比的程度或浓度产生用于SCR催化剂的氨。在又一个例子中，稀NOx捕集器可以设置在SCR催化剂71的上游或下游，并且尿素源可以用来提供用于SCR催化剂的氨。在又一个例子中，被动NOx吸附器可以设置在SCR催化剂71的上游或下游，并且尿素源可以用来提供用于SCR催化剂的氨。
[0025]在一个例子中，还原剂可以包括柴油机排气流体(DEF)，其可以包括用在选择性催化还原(SCR)中的尿素基化学反应剂，以减少柴油机车辆的排气中的氮氧化物的排放。DEF可以储存在储存容器中，例如车载的箱。DEF箱可以经由联接于DEF箱的过滤器管周期性地再填充，以便在发动机运行期间可以得到DEF流体。
[0026]排气系统还可以包括诸如DEF系统121的还原剂供给和/或储存系统。如在本文中指出的，DEF可以是液体还原剂，例如储存在诸如储存箱的储存容器中的尿素。在一个例子中，DEF系统121可以包括用于车载的DEF储存的DEF箱111、经由SCR71处或上游的喷射器的将DEF箱联接于排气的DEF供给管123。DEF箱111可以具有各种形式，并且可以包括填充颈部113和在车身中的对应的罩和/或覆盖门。过滤器颈部113可以构造成接纳用于补充DEF的喷嘴。
[0027]DEF系统121还可以包括在管路123中的DEF喷射器125，其将DEF喷射到SCR上游的排气中。DEF喷射器125可以用来经由控制器14控制DEF喷射的正时和量。DEF系统121还可以包括DEF泵127。DEF泵127可以用来加压DEF并将DEF提供到管路123中。DEF系统121还可以包括加热DEF管路123的DEF管路加热器131。例如，DEF管路加热器可以以低温使DEF流体在到DEF泵的路上升温以便保持DEF流体粘滞性。加热器可以是电阻加热器，或各种其他的结构。该加热器可以联接于诸如蓄电池系统的电源133，并且可以例如经由控制系统12通过一个或多个开关能够被起动和控制。
[0028]而且，一个或多个传感器(例如，压力、温度和/或NOx传感器)可以包括在发动机排气和/或排放控制系统70中，以监控与包括在排放控制系统中的装置有关的参数。例如，一个或多个传感器可以用来基于催化剂的温度、排气传感器的读数、喷射到SCR催化剂的氨的量等确定储存在SCR催化剂71中的氨的量。
[0029]在图1中控制器12被示出为微型计算机，其包括:微处理单元(CPU) 102、输入/输出端口(I/O) 104、在这个具体的例子中示为只读存储芯片(ROM) 106的用于可执行程序和校正值的电子存储介质、随机存取存储器(RAM) 108、保活存储器(KAM) 110和数据总线。控制器12可以接收来自联接于发动机10的传感器的各种信号，除了上面提到的那些信号之夕卜，还包括:来自质量空气流量传感器120的引入的质量空气流量(MAF)的测量值；来自联接于冷却套管114的温度传感器112的发动机冷却剂温度(ECT);来自联接于曲轴40的霍尔效应传感器118 (或其他类型)的表面点火感测信号(PIP);来自节气门位置传感器的节气门位置(TP);以及来自传感器122的绝对歧管压力信号MAP。发动机速度信号RPM可以由控制器12从信号PIP产生。来自歧管压力传感器的歧管压力信号MAP可以用来提供进气歧管中的真空或压力的指示。在一个例子中，也可以用作发动机速度传感器的传感器118对于曲轴的每转一圈可以产生预定数量的等间隔脉冲。
[0030]存储介质只读存储器106可以用计算机可读数据以及参与但未列出的其他变量编程，该计算机可读数据表示用于进行下面描述的方法由处理单元102可执行的指令。
[0031]如上所述，图1只示出多汽缸发动机的一个汽缸，并且每个汽缸可以同样包括其自己的一组进气/排气门、燃料喷射器、火花塞等。
[0032]图2示出用于管理包括在发动机中的排放控制系统中的SCR催化剂中的氨储存的示范性的方法200。例如，方法200可以用于保持包含在诸如图1所示的发动机的柴油发动机中的SCR催化剂中的氨储存的希望的量。氨可以以任何合适的方式以尿素或DEF的形式提供给催化剂。例如，氨可以经由喷射系统喷射到SCR催化剂的上游的排气流中，用于储存在该SCR催化剂中。
[0033]在202处，方法200包括确定是否满足进入条件。进入条件可以基于各种发动机工况，包括发动机是否运行，以及是否能够得到车载车辆的充足氨量的氨源，以补充SCR催化剂中的氨。如果在202处满足进入条件，则方法200进行到204。
[0034]在204处，方法200包括确定车辆停止事件是否发生。例如，发动机可以运行并且车辆操作者可以提供合适的输入，例如，致动停止按钮或进行点火开关断开，以停止发动机运行，例如通过进行点火开关断开以关闭发动机。如果车辆停止事件发生，则方法200进行到 206。
[0035]在206处，方法200包括确定氨储存量是否少于目标量。例如，储存在SCR催化剂中的氨的量可以基于一个或多个传感器读数和/或在先前提供至SCR催化剂的氨的量与发动机监控运行参数一起来确定，以确定当前储存在SCR催化剂中的氨的量。
[0036]该目标氨储存量可以大于储存在催化剂中用于希望的NOx转化能力的氨的量。例如，储存的氨的目标量可以考虑到在下一个车辆启动事件中(例如，由于冷启动条件引起的在发动机关闭之后下一个点火开关接通)可能发生的氨储存减少。而且，储存的氨的目标量可以考虑到氨储存量的减少，这种氨储存量的减少可以在由于没有即将到来的气体而引起的氨局部压力的减少而发生或在发动机关闭状况期间环境温度(例如，白天的)的增加而发生。温度的降低可以引起SCR催化剂中的氨储存量减少低于最佳阈值，因此，对于这种减少在车辆停止时可以补充储存的氨的这个目标量。在一些例子中，在车辆停止时添加到SCR催化剂的附加的氨量可以基于在车辆停止事件和随后的车辆启动事件之间的预定的平均持续时间，因此，可以基于特定的车辆操作者的车辆使用概况(profile)。例如，与当车辆在车辆停止事件和车辆启动事件之间以较长的持续时间运行相比，如果车辆在车辆停止事件和车辆启动事件之间以较短的持续时间运行，于是在车辆停止事件之后添加到催化剂的附加的氨量可以减少。而且，在车辆停止事件之后添加到催化剂中的附加的氨量可以基于环境温度，其中在低的环境温度条件期间，增加的附加的氨量可以添加到催化剂中，而在较高的环境温度条件期间，可以添加减少的附加的氨量。
[0037]如果在206处催化剂中的氨储存量不少于目标量，则方法200进行到在下面描述的216。但是，如果在206处氨储存量少于目标量，则方法进行到208。在208处，方法200包括在车辆停止事件之后在运行发动机时喷射氨一段持续时间。例如，响应车辆停止事件，在最后的排气排出期间可以喷射氨直到氨的预定的值储存在SCR催化剂中。在一些例子中，在发动机的预定的汽缸中可以发生最后的排出，其中预定的汽缸基于发动机运行参数(例如，发动机汽缸的点火顺序、发动机速度、发动机减速等)进行选择。而且，最后的排出可以是全部的排气排出而不是部分的排出，因此在最后的排出之后发动机立即关闭。在一些例子中，在最后的排气排出期间可以进行发动机的反转，以便帮助发动机减速。
[0038]在一些例子中，在车辆停止事件之后发动机运行的持续时间可以是预定的持续时间并且可以基于储存在SCR催化剂中的氨的量和车辆停止事件时氨的预定值或目标量之间的差。例如，如果用于储存在其中的较大的氨量将被喷射到SCR催化剂以满足目标量，则可以增加车辆停止事件之后的发动机运行的持续时间。但是，在一些例子中，车辆停止事件之后的发动机运行的持续时间可能遭受时间限制，因此在车辆停止事件之后的发动机运行期间，在喷射氨时即便未达到氨储存的目标量，发动机仍然可能关闭并且氨喷射停止。
[0039]在210处，方法200包括确定持续时间是否结束或该目标氨储存量是否达到。例如，在车辆停止事件之后的发动机运行期间，喷射到SCR催化剂的氨的量可以计量并监控，以确定储存在SCR催化剂中的氨的目标量是否达到并且什么时候达到。但是，如上所述，在一些例子中，发动机运行的持续时间可能遭受时间阈值(限制)，使得如果在车辆停止事件之后发动机运行的时间达到或超过该阈值，于是发动机关闭并且氨喷射停止而不管目标储存量是否已经达到。
[0040]如果在210处持续时间没有结束并且目标量也未达到，则在208处方法200继续喷射氨。在一些例子中，可以调节氨喷射的速率以便在车辆停止事件之后的发动机运行的预定的持续时间已经过去之前达到储存在SCR催化剂中的氨的目标量。例如，可以增加氨喷射的速率，以在车辆停止事件之后的预定的发动机运行持续时间期间达到目标储存量。如果在210处持续时间结束或如果达到储存的氨的目标量，则方法200进行到212。在212处，方法200包括停止喷射氨。而且，在氨喷射之后响应车辆停止事件可以关闭发动机。
[0041]在一些例子中，氨喷射系统可以包括空气帮助的喷射系统,其利用一个或多个空气泵以使尿素主动雾化并且将它喷射到排气流中。在车辆停止事件之后此系统可以进行管路吹扫循环，其中在车辆停止事件之后可以运行空气帮助的喷射系统，以清洁任何液体尿素的尿素管路。如果使用这种系统，这种管路吹扫循环可以被延迟直到在车辆停止事件之后的发动机运行期间附加的氨被喷射之后。因此，在214处，方法200可以包括在最后的排气排出期间喷射氨之后吹扫管路或运行空气帮助的氨喷射系统一段时间而不喷射氨。
[0042]在216处，方法200包括确定储存在SCR催化剂中的氨的量并且将该量储存在存储器部件中。例如，在车辆停止事件之后的发动机运行期间在喷射附加的氨之后，喷射的氨的量和/或储存在SCR催化剂中的氨的量可以被确定并且被储存在控制器(例如，联接于发动机的控制器12)的存储器部件中，以便能够得到储存在催化剂中的氨的量，用于随后的发动机运行。
[0043]返回到204，如果不发生车辆停止事件，或在步骤216之后，方法200进行到218。例如，在车辆停止事件之后，发动机可以保持关闭一段时间，在这段时间期间SCR催化剂中的温度会降低，从而潜在地导致储存在其中的氨的量减少。如上面所描述的，通过在车辆停止事件之后向催化剂喷射附加量的氨，即便在发动机不运行时氨储存也减少，在车辆停止事件以后的随后的车辆启动事件之后足够量的氨能够仍然储存在催化剂中。
[0044]在218处，方法200包括确定是否发生车辆启动事件。例如，车辆启动事件可以是由车辆操作者提供的以启动发动机的任何合适的输入，例如，点火开关接通或接通按钮致动，并且可以在上面所述的车辆停止之后，以便在车辆停止事件和随后的车辆启动事件之间没有其他车辆启动事件发生。例如，发动机可以在车辆停止事件和随后的车辆启动事件之间的整个持续时间关闭，在其之间没有其他的发动机启动。例如，车辆启动事件可以由车辆操作者开始以从静止状态启动发动机。如果在218处发生车辆启动事件,则方法200进行到220。
[0045]在220处，方法200包括确定氨储存量是否少于目标氨储存量。例如，在车辆启动事件之前，催化剂的温度可能已经降低导致储存在催化剂中的氨的量减少。在一些例子中，在发动机关闭条件期间，储存在催化剂中的氨的量可以减少降低到对应于希望的NOx转化能力的希望的目标储存量之下。例如，这个目标量可以是与最佳催化剂工作有关的预定的氨储存量。如果在220处氨储存量不少于目标量，则方法200进行到下面描述的234。但是，如果在220处氨储存量少于目标量，则方法200进行到222。
[0046]在222处，方法200包括确定温度是否高于阈值。如上所述，在冷启动事件以后的冷排气温度(例如，低于190°C )下主动的氨喷射或许是不可能的，因此在车辆启动事件之后，可以监控催化剂的温度或发动机的排气的温度以确定什么时候可以在SCR催化剂中有效地补充氨。如果在222处温度不高于阈值，例如低于阈值，则方法200进行到224，以等待直到温度升高到阈值之上。例如，可以连续运行发动机直到达到阈值温度。在222处当温度达到或超过阈值时，方法200进行到226。
[0047]在226处，方法200包括喷射氨。例如，响应随后的车辆启动事件，当储存在SCR催化剂中的氨的量少于预定值时，可以喷射氨直到预定的氨的值储存在SCR催化剂中。在车辆启动事件之后喷射的这个量的氨可以基于车辆停止事件和随后的车辆启动事件之间的时间段，由于该时间段与在车辆停止事件和车辆启动事件之间在发动机停止时的氨储存的减少量有关。而且，喷射的氨的量可以基于催化剂的温度并且还可以基于发动机速度和发动机负荷。
[0048]在228处，方法200可以包括基于温度和/或基于氨储存量调节氨喷射的速率。例如，氨喷射的速率可以基于SCR催化剂的温度和/或基于储存在SCR催化剂中的氨的量和储存在催化剂中的预定值或目标值之间的差。例如，响应氨储存消耗的增加可以增加尿素或DEF喷射的速率，使得在车辆启动事件以后在SCR催化剂中很快地补充氨。具体地，在车辆停止再填充策略没有达到目标氨储存的情况下，可以在车辆启动事件以后喷射高于化学计量的DEF或尿素喷射。
[0049]在230处，方法200包括确定是否已经达到氨储存的目标量。例如，在车辆启动事件以后向SCR催化剂喷射的氨的量可以计量并监控以确定什么时候达到储存在SCR催化剂中的氨的目标量。如果在230处储存的氨的目标量还没有达到，则方法200在226处继续喷射氨。但是，如果在230处已经达到储存的氨的目标量，则方法200进行到232以停止喷射氨。
[0050]返回到218，如果车辆启动事件不发生，或在步骤232以后，方法200进行到234。在234处，方法200包括确定是否发生热事件，如上所述，SCR催化剂在其中经受主动和快速加热的热事件，例如在DPF再生事件期间，可以导致SCR催化剂中的氨储存的显著消耗。作为另一个例子，热事件可以包括脱硫(CleSOx)事件，以在高温、浓条件下进行吹扫稀NOx捕集器和/或硫的被动NOx吸附器，该高温、浓条件也将吹扫在系统被冷却之后要求再填充的氨的SCR催化剂。因此，在热事件以后，希望以比闭合回路储存控制更快的速率补充氨储存，以便在热事件以后更快地得到最佳NOx转化效率。确定是否发生热事件可以基于排气和/或催化剂的温度变化，其中温度变化的速率或温度变化的量高于阈值量。如果在234处发生热事件，则方法200进行到236。
[0051]在236处，方法200包括确定SCR催化剂的温度是否低于阈值。如上所述，NOx转化能力可以随着温度到高达通常在运行利益的范围内(例如，大约400°C)的某个上限阈值温度而增加并且在其后减少。在热事件期间，温度可以增加高于阈值，例如，大约400°C以上，因此在热事件期间NOx转化能力降低。因此，可以监控催化剂或排气的温度，以确定什么时候温度下降低于这个阈值温度。如果在236处SCR催化剂的温度不低于阈值，则方法200进行到238，以等待直到SCR催化剂的温度低于阈值。当在236处SCR催化剂的温度低于阈值时，方法200进行到239。
[0052]在239处，方法200包括确定催化剂中的氨储存量是否低于目标量。例如，在热事件之后储存在SCR催化剂中的氨的量可以被确定并且与对应于希望的NOx转化效率的目标氨储存量相比较。这个目标量可以基于储存在SCR催化剂中的氨的量和与诸如发动机速度和发动机负荷的其他的发动机工况一起的热事件以后的SCR催化剂的温度。
[0053]如果在239处氨储存量少于目标量，则方法200进行到240。在240处，方法200包括喷射氨。例如，在热事件以后当SCR催化剂的温度低于上限温度阈值时，可以喷射氨直到氨的目标值被储存在SCR催化剂中。
[0054]在242处，方法200可以包括基于温度和/或氨储存量调节氨喷射的速率，氨喷射的速率可以基于SCR催化剂的温度和/或基于储存在SCR催化剂中的氨的量和催化剂中的氨储存的预定值或目标值之间的差来调节。例如，响应氨储存消耗的增加可以增加氨储存的速率，以便在热事件以后在SCR催化剂中的快速地补充氨。
[0055]在244处，方法200包括确定是否达到目标氨储存量。例如，在热事件以后向SCR催化剂喷射的氨的量可以被计量和监控，以确定什么时候达到储存在SCR催化剂中的氨的目标量。如果在244处没有达到目标，则方法200在240处继续喷射氨。但是，如果在244处已经达到目标，则方法200进行到246，以停止喷射氨。
[0056]图3举例说明用于在各种工况期间管理和补充SCR催化剂中的氨储存的示范性的方法(例如，上面描述的方法200)。图3中的曲线图302示出在SCR催化剂中的氨储存量，曲线图304示出氨喷射与时间的关系，曲线图306示出SCR催化剂温度与时间的关系，而曲线图308示出发动机运行与时间的关系。
[0057]在图3中的时间tl处，发生车辆停止事件。在时间tl处的车辆停止事件之前，发动机处在运行中并且储存在催化剂中的氨的量基本等于对应于希望的NOx转化效率的在催化剂中的储存的氨的希望的量322。在时间tl处的车辆停止事件之后，发动机保持运行并且进行氨的喷射316，以便将储存在催化剂中的氨的量增加到大于希望的储存量322的量310。在车辆停止事件以后，在氨喷射316之后增加的氨储存到增加的水平310，在时间t2处发动机关闭。
[0058]在时间t2处发动机关闭之后，SCR催化剂的温度下降导致储存在催化剂中的氨的量减少。但是，由于在时间tl处车辆停止事件以后，附加的氨的量被储存在催化剂中，因此在时间t3处随后的车辆启动事件中储存的消耗可以减少。
[0059]在时间t3处，进行随后的车辆启动事件且由于发动机运行催化剂的温度开始增力口。但是，在时间t3处车辆启动事件以后(其可以是冷启动)，催化剂的温度可以低于催化剂的下限温度阈值314，因此用于储存在催化剂中的附加的氨可能不是有效的。但是，在催化剂的温度增加高于下限温度阈值314之后，可以在催化剂中补充氨以达到催化剂中的储存的目标或希望的量322。因此，在时间t4处，进行氨的喷射318以便在催化剂中的氨储存增加到希望的量322。氨喷射318的量和正时可以基于储存在催化剂中的氨的量和希望的储存量322之间的差、催化剂温度、和诸如发动机负荷和发动机速度的发动机工况。
[0060]在时间t5处，在发动机运行期间，热事件开始。例如，在时间t5处，DPF再生事件可以开始以吹扫DPF。在时间t5和t6之间的热事件期间，催化剂的温度增加到高于上限催化剂阈值温度312，从而引起催化剂中的氨储存的消耗。在时间t6处热事件结束之后，催化剂的温度可以保持高于上限阈值312，在该温度NOxR化能力变差。但是，在时间t7处，催化剂的温度下降低于上限阈值312，因此可以进行氨喷射320以在热事件之后补充催化剂中的氨储存。氨喷射320的量和正时可以基于储存在催化剂中的氨的量和希望的储存量322之间的差、催化剂温度、和诸如发动机负荷和发动机速度的发动机工况。
[0061]注意，本文包括的示范性控制和估计程序可以与各种发动机和/或车辆系统结构一起应用。本文描述的具体的程序可以表示任何数目处理策略中的一个或多个，例如事件驱动的、中断驱动的、多任务的、多线程的等。因此，所示的各种动作、操作和/或功能可以以所示的顺序进行，并行进行，或在一些情况下可以被省略。同样，为了实现这里所述的示例性实施例的特征和优点，处理的次序不是必需要求的，而是为了容易说明和描述而提供。一个或多个所示的动作、操作和/或功能根据所用的特定策略可以重复地进行。而且，所述的动作、操作和/或功能可以图示地表示被编程为发动机控制系统中的计算机可读的储存介质中的编码。
[0062]应当明白，本文所公开的结构和程序在本质上是示范性的，并且这些具体的实施例不被认为是限制性的，因为许多变化是可能的。例如，上述技术可以用于V-6、1-4、1-6、V-12、对置4缸以及其他发动机类型。本公开的主题包括本文所公开的各种系统和结构、以及其他特征、功能和/或性质的所有新颖的和非显而易见的组合和子组合。
[0063]下面的权利要求具体指出认为新颖的和非显而易见的一些组合和子组合。这些权利要求可能涉及“一种”元件或“第一”元件或其等同物。这些权利要求应当理解为包括一个或多个这种元件的结合，既不要求也不排除两个或更多个这种元件。所公开的特征、功能、元件和/或性质的其他组合或子组合可以通过修改本权利要求或在本申请和相关申请中提出新权利要求来要求保护。这些权利要求，比原权利要求在范围上无论是更宽、更窄、相等或不同都被认为包含在本公开的主题内。
【权利要求】
1.一种用于具有选择性催化还原催化剂，即SCR催化剂，的发动机的方法，包括: 响应车辆停止事件，在最后的排气排出期间喷射氨，直到预定值的氨储存在所述SCR催化剂中；以及 响应随后的车辆启动事件，当储存在所述SCR催化剂中的氨的量少于所述预定值时，喷射氨直到所述预定值的氨储存在所述SCR催化剂中。
2.根据权利要求1所述的方法，其中响应所述车辆启动事件喷射氨包括基于所述SCR催化剂的温度喷射一定量的氨。
3.根据权利要求1所述的方法，还包括基于储存在所述SCR催化剂中的氨的量和氨的所述预定值之间的差调节氨喷射的速率。
4.根据权利要求1所述的方法，其中所述最后的排气排出包括在所述车辆停止事件之后运行所述发动机预定的持续时间。
5.根据权利要求4所述的方法，其中所述预定的持续时间基于在所述车辆停止事件时储存在所述SCR催化剂中的氨的量和氨的所述预定值之间的差。
6.根据权利要求1所述的方法，还包括，在热事件之后当所述SCR催化剂的温度低于上限温度阈值时，喷射氨直到氨的目标值储存在所述SCR催化剂中。
7.根据权利要求6所述的方法，其中所述热事件是柴油微粒过滤器再生事件或脱硫事件。
8.根据权利要求6所述的方法，其中氨的所述目标值基于所述热事件之后的储存在所述SCR催化剂中的氨的量和所述SCR催化剂的温度。
9.根据权利要求1所述的方法，其中响应所述车辆启动事件喷射氨包括基于所述车辆停止事件和所述随后的车辆启动事件之间的时间段喷射一定量的氨。
10.根据权利要求1所述的方法，还包括在所述最后的排气排出期间的氨喷射之后，运行空气帮助的氨喷射系统一段持续时间而不喷射氨。
11.根据权利要求1所述的方法，其中响应所述随后的车辆启动事件喷射氨是响应于发动机排气温度高于阈值温度来进行。
12.根据权利要求1所述的方法，其中所述氨包括尿素或柴油机排气流体。
13.根据权利要求1所述的方法，还包括确定在所述车辆停止事件以后储存在所述SCR催化剂中的氨的量和储存所述氨的量在联接于所述发动机的控制器的存储器部件中。
14.一种用于具有选择性催化还原催化剂，即SCR催化剂，的柴油发动机的方法，包括: 响应车辆停止事件，运行所述发动机预定的持续时间，同时喷射氨直到预定值的氨储存在所述SCR催化剂中；以及 响应随后的车辆启动事件，当储存在所述SCR催化剂中的氨的量少于所述预定值时，喷射氨直到所述预定值的氨储存在所述SCR催化剂中。
15.根据权利要求14所述的方法，还包括基于储存在所述SCR催化剂中的氨的量和氨的所述预定值之间的差调节氨喷射的速率。
16.根据权利要求14所述的方法，还包括在柴油微粒过滤器再生事件以后当所述SCR催化剂的温度低于上限温度阈值时，喷射氨直到氨的目标值被储存在所述SCR催化剂中，其中氨的所述目标值基于在所述热事件以后储存在所述SCR催化剂中的氨的量和所述SCR催化剂的温度。
17.根据权利要求14所述的方法，其中响应所述车辆启动事件喷射氨包括基于所述车辆停止事件和所述随后的车辆启动事件之间的时间段喷射一定量的氨。
18.一种用于具有选择性催化还原催化剂，即SCR催化剂，的柴油发动机的方法，包括: 响应车辆停止事件，运行所述发动机预定的持续时间，同时喷射氨直到预定值的氨储存在所述SCR催化剂中；以及 响应随后的车辆启动事件，当储存在所述SCR催化剂中的氨的量少于所述预定值时并且当所述SCR催化剂的温度高于阈值温度时，喷射氨直到预定值的氨储存在所述SCR催化剂中。
19.根据权利要求18所述的方法，还包括响应所述SCR催化剂的温度下降增加氨喷射的速率。
20.根据权利要求18所述的方法，还包括在柴油微粒过滤器再生事件以后当所述SCR催化剂的温度低于上限温度阈值时，喷射氨直到氨的目标值被储存在所述SCR催化剂中，其中氨的所述目标值基于在所述热事件以后储存在所述SCR催化剂中的氨的量和的所述SCR催化剂的温度。
【文档编号】F01N3/20GK104279029SQ201410314451
【公开日】2015年1月14日 申请日期:2014年7月3日 优先权日:2013年7月11日
【发明者】D·尤帕德雅, M·J·V·尼乌斯塔特, C·K·兰姆波特, D·W·费里昂 申请人:福特环球技术公司