专利名称：电加热的碳氢化合物(hc)吸附剂的制作方法
技术领域：
本发明的示例性实施例涉及用于内燃发动机的排气处理系统，更具体地，涉及具有选择性地启动的电加热催化剂(EHC)的排气处理系统。
背景技术：
内燃发动机，尤其是柴油发动机所排出的排气是一种不均匀混合物，其包括诸如一氧化碳(CO)、未燃烧的碳氢化合物(HC)和氮氧化物(NOx)这样的气体排放物，以及构成颗粒物(PM)的凝聚相材料(液体和固体)。通常布置在催化剂载体或基体上的催化剂成分被设于发动机排气系统内以将这些排气组分中的部分或全部转化为非管制的排气成分。用于减少CO和HC排放物的排气处理技术的一种类型是氧化催化剂(OC)装置。OC包括流通式基体和施加于基体上的催化剂复合物。一旦OC获得阈值或起燃温度，OC的催化剂复合物引起排气的氧化还原。用于减少NOx排放物的排气处理技术的一种类型是选择性催化还原(SCR)装置，该装置可以位于OC装置的下游。SCR装置包括基体，其中，SCR催化剂复合物施加到该基体上。还原剂通常喷入SCR装置上游的热排气中。还原剂可以是尿素溶液，其在热排气中分解为氨(NH3)并且由SCR装置吸附。然后，在存在SCR催化剂的情况下，氨将NOx还原为氮。然而，SCR装置还需要达到阈值或起燃温度，以便有效地还原NOx。在发动机的冷起动期间，OC和SCR还没有获得相应的起燃温度，因此，通常不能够有效地从排气除去CO、HC和NOx。提高OC和SCR装置的有效性的一种方法包括使发动机操作在较高的温度，而这还升高排气的温度。然而，该方法使发动机操作在较低水平的效率以产生更热的排气，这导致更大的燃料消耗。因此，期望提供一种有效的方法来提高OC和SCR装置上游的排气的温度。
发明内容
在本发明的一个示例性实施例中提供一种排气处理系统，其具有内燃发动机、排气管道、电加热催化剂(EHC)装置、氧化催化剂(OC)装置、OC温度传感器、碳氢化合物(HC)吸附剂、以及控制模块。排气管道与内燃发动机流体连通，并且构造成从内燃发动机接收排气。碳氢化合物供给源连接到排气管道并且与排气管道流体连通。碳氢化合物供给源选择性地被启用以输送碳氢化合物并且在其中形成排气和碳氢化合物的混合物。EHC装置与排气管道流体连通，并被构造成接收排气和碳氢化合物的混合物。EHC装置被选择性地启用以产生热量和引起排气和碳氢化合物的混合物的氧化。OC装置与排气管道流体连通并且定位在EHC装置的下游。OC装置具有OC起燃温度。OC装置被选择性地启用以引起排气和碳氢化合物的混合物的进一步氧化。OC温度传感器与排气管道流体连通并且定位在OC装置的下游。OC温度传感器检测OC装置的温度。HC吸附剂与排气管道流体连通并且定位在EHC装置的下游。当OC装置没有启用时，HC吸附剂从排气吸附碳氢化合物作为存储的能量。HC吸附剂选择性地被EHC装置和OC装置加热以便在放热反应中引起存储的碳氢化合物的氧化。控制模块与碳氢化合物供给源、EHC装置、OC装置、OC温度传感器、以及HC吸附剂通信。控制模块包括用于监测OC温度传感器以获得OC装置的温度的控制逻辑。控制模块还包括用于确定OC装置的温度是否低于OC起燃温度的控制逻辑。控制模块包括如果OC装置的温度低于起燃温度则启用EHC装置的控制逻辑。控制模块包括用于确定由HC吸附剂所吸附的碳氢化合物的量的控制逻辑。控制模块包括用于确定由HC吸附剂所吸附的碳氢化合物的量是否低于HC阈值的控制逻辑。控制模块包括如果由HC吸附剂所吸附的碳氢化合物的量低于HC阈值则启用碳氢化合物供给源来输送碳氢化合物的控制逻辑。此外，本发明还涉及以下技术方案。I. 一种用于内燃发动机的排气处理系统,包括
与内燃发动机流体连通的排气管道，所述排气管道构造成从所述内燃发动机接收排
气; 连接到所述排气管道且与所述排气管道流体连通的碳氢化合物供给源，其中，所述碳氢化合物供给源被选择性地启用，用于向所述排气管道输送碳氢化合物并且在所述排气管道中形成排气和碳氢化合物的混合物；
与所述排气管道流体连通的电加热催化剂(EHC)装置，所述电加热催化剂(EHC)装置构造成接收所述排气和碳氢化合物的混合物，并且其中，所述EHC装置被选择性地启用以产生热量，并且引起所述排气和碳氢化合物的混合物的氧化；
与所述排气管道流体连通并且定位在所述EHC装置下游的氧化催化剂(OC)装置，其中，所述OC装置具有OC起燃温度，并且其中，所述OC装置被选择性地启用以引起所述排气和碳氢化合物的混合物的进一步氧化；
与所述排气管道流体连通并且定位在所述OC装置下游的OC温度传感器，其中，所述OC温度传感器检测所述OC装置的温度；
与所述排气管道流体连通并且定位在所述EHC装置下游的碳氢化合物(HC)吸附剂，其中，当所述OC装置没有被启用时，所述HC吸附剂从所述排气和碳氢化合物的混合物吸附碳氢化合物作为存储能量，并且其中，所述HC吸附剂选择性地被所述EHC装置和所述OC装置加热以便在放热反应中引起所存储的碳氢化合物的氧化；
与所述碳氢化合物供给源、所述EHC装置、所述OC装置、所述OC温度传感器、以及所述HC吸附剂通信的控制模块，所述控制模块包括
用于监测所述OC温度传感器以获得所述OC装置的温度的控制逻辑；
用于确定所述OC装置的温度是否低于OC起燃温度的控制逻辑；
如果所述OC装置的温度低于所述起燃温度则启用所述EHC装置的控制逻辑； 用于确定由所述HC吸附剂所吸附的碳氢化合物混合物的量的控制逻辑；
用于确定由所述HC吸附剂所吸附的碳氢化合物的量是否低于HC阈值的控制逻
辑；以及
如果由所述HC吸附剂所吸附的碳氢化合物的量低于所述HC阈值则启用所述碳氢化合物供给源来输送碳氢化合物的控制逻辑。2.如技术方案I所述的排气处理系统，其中，所述控制模块包括如果由所述HC吸附剂所吸附的碳氢化合物的量高于所述HC阈值则停用所述碳氢化合物供给源的控制逻辑。3.如技术方案I所述的排气处理系统，其中，所述控制模块包括用于监测所述EHC装置的温度的控制逻辑。4.如技术方案3所述的排气处理系统，其中，EHC温度传感器与所述排气管道流体连通并且定位在所述EHC的下游，用于检测所述EHC装置的温度。5.如技术方案3所述的排气处理系统，其中，所述控制模块包括用于确定所述EHC装置的温度是否高于EHC起燃温度的控制逻辑。6.如技术方案5所述的排气处理系统，其中，所述控制模块包括如果所述EHC装置的温度高于所述EHC起燃温度则启用所述碳氢化合物供给源来输送碳氢化合物的控制逻辑。7.如技术方案6所述的排气处理系统，其中，如果所述EHC的温度高于所述EHC起燃温度则由所述碳氢化合物供给源输送的碳氢化合物的量基于所述OC装置的温度和在OC起燃之前能够由所述OC装置捕获的碳氢化合物的最大量。 8.如技术方案6所述的排气处理系统,还包括
定位在所述OC装置下游的选择性催化还原(SCR)装置；
定位在所述OC温度传感器和所述OC装置下游的第二温度传感器，以及
定位在所述OC装置、所述OC温度传感器和所述第二温度传感器下游的第三温度传感器。9.如技术方案8所述的排气处理系统，其中，所述控制模块包括用于监测所述第二温度传感器和所述第三温度传感器的控制逻辑。10.如技术方案9所述的排气处理系统,其中，所述控制模块包括用于基于所述第二温度传感器和所述第三温度传感器来计算SCR温度曲线的控制逻辑，其中，所述第二温度传感器和所述第三温度传感器的温度一起被平均以产生所述SCR温度曲线。11.如技术方案6所述的排气处理系统，其中，提供选择性催化还原(SCR)装置并且定位在所述OC装置的下游，并且其中，所述控制模块包括基于所述排气系统、所述内燃发动机的操作情况以及所述SCR装置的质量来计算SCR温度曲线的控制逻辑。12.如技术方案11所述的排气处理系统，其中，所述控制模块包括用于确定所述SCR的温度曲线是否高于所述SCR装置的SCR起燃温度的控制逻辑。13.如技术方案12所述的排气处理系统，其中，所述控制模块包括如果所述SCR装置的温度曲线高于所述SCR装置的SCR起燃温度则停用所述EHC的控制逻辑。14. 一种用于内燃发动机的排气处理系统,包括
与内燃发动机流体连通的排气管道，所述排气管道构造成从所述内燃发动机接收排
气;
连接到所述排气管道且与所述排气管道流体连通的碳氢化合物供给源，所述碳氢化合物供给源被选择性地启用，用于向所述排气管道输送碳氢化合物并且在所述排气管道中形成排气和碳氢化合物的混合物；
与所述排气管道流体连通的电加热催化剂(EHC)装置，所述电加热催化剂(EHC)装置构造成接收所述排气和碳氢化合物的混合物，并且其中，所述EHC装置被选择性地启用以产生热量，并且引起所述排气和碳氢化合物的混合物的氧化；
与所述排气管道流体连通并且定位在所述EHC的下游的EHC温度传感器，用于检测所述EHC装置的温度；与所述排气管道流体连通并且定位在所述EHC装置下游的氧化催化剂(OC)装置，其中，所述OC装置具有OC起燃温度，并且其中，所述OC装置被选择性地启用以引起所述排气和碳氢化合物的混合物的进一步氧化；
与所述排气管道流体连通并且定位在所述OC装置下游的OC温度传感器，其中，所述OC温度传感器检测所述OC装置的温度；
与所述排气管道流体连通并且定位在所述EHC装置下游的碳氢化合物(HC)吸附剂，其中，当所述OC装置没有被启用时，所述HC吸附剂从所述排气吸附碳氢化合物作为存储能量，并且其中，所述HC吸附剂选择性地被所述EHC装置和所述OC装置加热以便在放热反应中释放碳氢化合物；以及
与所述碳氢化合物供给源、所述EHC装置、所述EHC温度传感器、所述OC装置、所述OC温度传感器、以及所述HC吸附剂通信的控制模块，所述控制模块包括
用于监测所述OC温度传感器以获得所述OC装置的温度的控制逻辑；
用于确定所述OC装置的温度是否低于OC起燃温度的控制逻辑；
如果所述OC装置的温度低于所述起燃温度则启用所述EHC装置的控制逻辑； 用于确定由所述HC吸附剂所吸附的排气和碳氢化合物的混合物的量的控制逻
辑；
用于确定由所述HC吸附剂所吸附的碳氢化合物的量是否低于HC阈值的控制逻
辑；
如果由所述HC吸附剂所吸附的碳氢化合物的量低于所述HC阈值则启用所述碳氢化合物供给源来输送碳氢化合物的控制逻辑；
用于监测所述EHC装置的温度的控制逻辑；
用于确定所述EHC装置的温度是否高于EHC起燃温度的控制逻辑；以及如果所述EHC装置的温度高于所述EHC起燃温度则启用所述碳氢化合物供给源来输送碳氢化合物的控制逻辑。15.如技术方案14所述的排气处理系统，其中，所述控制模块包括如果由所述HC吸附剂所吸附的碳氢化合物的量高于所述HC阈值则停用所述碳氢化合物供给源的控制逻辑。16.如技术方案14所述的排气处理系统，其中，如果所述EHC的温度高于所述EHC起燃温度则由所述碳氢化合物供给源输送的碳氢化合物的量基于所述OC装置的温度和在OC起燃之前由所述OC装置捕获的碳氢化合物的最大量。17.如技术方案16所述的排气处理系统，其中，提供选择性催化还原(SCR)装置并且定位在所述OC装置的下游，并且其中，所述控制模块包括基于所述排气系统、所述内燃发动机的操作情况以及所述SCR装置的质量来计算SCR温度曲线的控制逻辑。18.如技术方案17所述的排气处理系统，其中，所述控制模块包括用于确定所述SCR的温度曲线是否高于所述SCR装置的SCR起燃温度的控制逻辑。19.如技术方案18所述的排气处理系统，其中，所述控制模块包括如果所述SCR装置的温度曲线高于所述SCR装置的SCR起燃温度则停用所述EHC的控制逻辑。20. 一种排气处理系统，包括
内燃发动机；与内燃发动机流体连通的排气管道，所述排气管道构造成从所述内燃发动机接收排
气;
连接到所述排气管道且与所述排气管道流体连通的碳氢化合物供给源，所述碳氢化合物供给源被选择性地启用，用于向所述排气管道输送碳氢化合物并且在所述排气管道中形成排气和碳氢化合物的混合物；
与所述排气管道流体连通的电加热催化剂(EHC)装置，所述电加热催化剂(EHC)装置构造成接收所述排气和碳氢化合物的混合物，并且其中，所述EHC装置被选择性地启用以产生热量，并且引起所述排气和碳氢化合物的混合物的氧化；
与所述排气管道流体连通并且定位在所述EHC的下游的EHC温度传感器，用于检测所述EHC装置的温度；
与所述排气管道流体连通并且定位在所述EHC装置下游的氧化催化剂(OC)装置，其中，所述OC装置具有OC起燃温度，并且其中，所述OC装置被选择性地启用以引起所述排气 和碳氢化合物的混合物的进一步氧化；
与所述排气管道流体连通并且定位在所述OC装置下游的OC温度传感器，其中，所述OC温度传感器检测所述OC装置的温度；
与所述排气管道流体连通并且定位在所述EHC装置下游的碳氢化合物(HC)吸附剂，其中，当所述OC装置没有被启用时，所述HC吸附剂从所述排气和碳氢化合物的混合物吸附碳氢化合物作为存储能量，并且其中，所述HC吸附剂选择性地被所述EHC装置加热以便释放碳氢化合物和引起其放热氧化；
与所述排气管道流体连通并且构造成接收排气的选择性催化还原(SCR)装置；
第二温度传感器和第三温度传感器，其中，所述第二温度传感器定位在所述OC温度传感器和所述OC装置的下游，所述第三温度传感器位于所述SCR装置、所述OC温度传感器和所述第二温度传感器的下游；以及
与所述碳氢化合物供给源、所述EHC装置、所述EHC温度传感器、所述OC装置、所述OC温度传感器、所述SCR装置、所述第二温度传感器、所述第三温度传感器、以及所述HC吸附剂通信的控制模块，所述控制模块包括
用于监测所述OC温度传感器以获得所述OC装置的温度的控制逻辑；
用于确定所述OC装置的温度是否低于OC起燃温度的控制逻辑；
如果所述OC装置的温度低于所述起燃温度则启用所述EHC装置的控制逻辑； 用于确定由所述HC吸附剂所吸附的碳氢化合物的量的控制逻辑；
用于确定由所述HC吸附剂所吸附的碳氢化合物的量是否低于HC阈值的控制逻
辑；
如果所述HC吸附剂中所吸附的碳氢化合物的量低于所述HC阈值则启用所述碳氢化合物供给源来输送碳氢化合物的控制逻辑；
用于监测所述EHC装置的温度的控制逻辑；
用于确定所述EHC装置的温度是否高于EHC起燃温度的控制逻辑；
如果所述EHC装置的温度高于所述EHC起燃温度则启用所述碳氢化合物供给源来输送碳氢化合物的控制逻辑；
用于监测所述第二温度传感器和所述第三温度传感器的控制逻辑；用于基于所述第二温度传感器和所述第三温度传感器来计算SCR温度曲线的控制逻辑，其中，所述第二温度传感器和所述第三温度传感器的温度一起被平均以产生所述SCR温度曲线；
用于确定所述SCR的温度曲线是否高于所述SCR装置的SCR起燃温度的控制逻
辑；以及
如果所述SCR装置的温度曲线高于所述SCR装置的SCR起燃温度则停用所述EHC的控制逻辑。上述特征和优点以及本发明其它的特征和优点将根据以下结合附图对本发明进行的详细说明而变得清楚。
在以下参照附图仅通过示例给出的实施例的详细说明中，其它特征、优点和细节得以显现，附图中
图I为示例性排气处理系统的示意图；以及
图2是示出了启用图I中所示的电加热催化剂(EHC)的方法的过程流图。
具体实施例方式以下说明在本质上仅仅是示例性的，而并不是为了限制本发明、其应用或用途。应当明白在所有附图中，相应的附图标记指示类似的或者相应的部件和特征。如本文中所用，术语模块是指专用集成电路(ASIC)、电子电路、处理器(共享，专用或成组的)以及执行一种或多种软件或固件程序的存储器、组合逻辑电路和/或提供所述功能的其他适合的构件。现在参见图1，示例性实施例涉及一种排气处理系统10，其用于减少内燃(IC)发动机12的管制排气组分。本文所述的排气处理系统可以在各种发动机系统中实施，这些各种发动机系统可包括，但不限于，柴油发动机系统、汽油直喷系统和均质充量压燃发动机系统。排气处理系统10通常包括一个或多个排气管道14和一个或多个排气处理装置。在示出的实施例中，排气处理系统装置包括电加热催化剂(EHC)装置16、氧化催化剂装置(OC) 18、碳氢化合物吸附剂20、选择性催化还原装置(SCR)22和微粒过滤器装置(PF) 24。如所理解的，本发明的排气处理系统可包括图I所示的一个或多个排气处理装置和/或其他排气处理装置(未示出)的各种组合，并且不限于本示例。在图I中，可包括若干段的排气管道14将排气15从IC发动机12传送到排气处理系统10的各个排气处理装置中。EHC16设置在0C18、碳氢化合物吸附剂20、SCR22、以及PF24的上游。EHC16包括整料30和电加热器32，其中，电加热器32选择性地被启用并加热整料30。电加热器32连接到向其提供功率的电源(未示出)。在一个实施例中，电加热器32操作在大约12-24伏的电压和大约1-3千瓦的功率范围，然而，应该懂得，也可以使用其它操作条件。EHC16可以由导电的任意合适材料(例如卷绕或层叠的金属整料30)构成。氧化催化剂复合物(未示出)可作为洗涂层而被施加至EHC16并且可以包含钼族金属例如钼(Pt)、钯(Pd)、铑(Rh )或其他合适的氧化催化剂或其组合。0C18定位于EHC16的下游，并且可以包括，例如，流通式金属或陶瓷整料基体，该流通式金属或陶瓷整料基体可以封装于具有与排气管道14流体连通的入口和出口的不锈钢壳体或罐体中。基体可以包括设置于其上的氧化催化剂复合物。氧化催化剂复合物可作为洗涂层施加并且可以包含钼族金属例如钼(Pt)、钯(Pd)、铑(Rh)或其他合适的氧化催化剂或其组合。0C18在处理未燃的气态和非挥发性HC和CO方面是有用的，HC和CO被氧化以形成二氧化碳和水。碳氢化合物吸附剂20定位在EHC16的下游，并且包括例如流通式金属或陶瓷整料基体。基体可以包括设置于其上的碳氢化合物吸附剂复合物。碳氢化合物吸附剂复合物可以作为涂层施加并可以包含例如沸石的材料。碳氢化合物吸附剂20构 造成作为用于存储燃料能量的机构而在发动机冷起动条件下当0C18和SCR22没有加热到相应的起燃温度并且非有效时降低HC的排放。具体而言，碳氢化合物吸附剂20用于在冷起动期间存储燃料或碳氢化合物。在放热反应中，EHC16将热量提供给碳氢化合物吸附剂20。由点燃的燃料产生的热量将由此产生放热，其快速地加热定位在碳氢化合物吸附剂20下游的排气处理装置。在图I所示的示例性实施例中，0C18和碳氢化合物吸附剂20被组合在一起成为单一、整体的构件，并且共享同一个催化剂基体21。在一个实施例中，基体21包括蜂窝结构，其中，氧化催化剂和碳氢化合物吸附剂作为洗涂层被施加到基体21的表面上。HC或燃料喷射器40可以定位在碳氢化合物吸附剂20的上游，碳氢化合物吸附剂20与排气管道14中的排气15流体连通。燃料喷射器40与HC源(未示出)流体连通，并且配置成将未燃HC25引入排气流中以便传输到碳氢化合物吸附剂20。混合器或紊流器44也可设置于排气管道14内，紧靠HC喷射器40，以进一步有助于将HC25与排气15充分混合，以产生排气和碳氢化合物的混合物。碳氢化合物吸附剂20用于选择性地从排气和碳氢化合物的混合物吸附碳氢化合物。SCR22可设置在0C18的下游。以类似于0C18的方式，SCR22可以包括例如流通式陶瓷或金属整料基体，该流通式陶瓷或金属整料基体可以封装于具有与排气管道14流体连通的入口和出口的不锈钢壳体或罐体中。该基体可以包括施加于其上的SCR催化剂成分。该SCR催化剂成分可以包含沸石和一种或多种基金属组分，诸如铁(Fe)、钴(Co)、铜(Cu)或者钒(V)，其在诸如氨(NH3)的还原剂存在的情况下，可以有效操作以转化排气15中的NOx组分。可从还原剂供给源(未示出)供给氨(NH3)还原剂26，并且利用喷射器46或者将还原剂传送到排气15的其它适当方法，可在SCR22上游的位置将氨还原剂26喷射到排气管道14中。还原剂26可以是气体、液体或者含水尿素溶液的形式，并且可与喷射器46中的空气混合以有助于分散喷射的喷雾。还可将混合器或者紊流器48设置在紧靠喷射器46的排气管道14内，以进一步有助于还原剂26与排气15的充分混合。PF24可设置在SCR22的下游。PF24操作以过滤排气15的碳和其它微粒。在各种实施例中，PF24可以使用陶瓷壁流整料过滤器23来构造，该过滤器23可包装在由例如不锈钢构成的壳体或者罐体中，并且该壳体或者罐体具有与排气管道14流体连通的入口和出口。该陶瓷壁流整料过滤器23可具有由纵向延伸壁限定的多个纵向延伸的通道。这些通道包括具有开放的入口端和关闭的出口端的入口通道的子集合，以及具有关闭的入口端和开放的出口端的出口通道的子集合。通过入口通道的入口端进入过滤器23的排气15受到作用而通过相邻的纵向延伸壁移动至出口通道。正是通过该壁流机构，排气15中的碳以及其他微粒被过滤。被过滤的微粒沉积在入口通道的纵向延伸壁上，并且随着时间的流逝，它们会起到增加IC发动机12承受的排气背压的效果。应该理解的是，该陶瓷壁流整料过滤器在本质上仅仅是示例性的，PF22可包括其它过滤器装置，例如卷绕或者填充纤维的过滤器、开孔泡沫、烧结金属纤维等等。控制模块50操作地连接到发动机12和排气处理系统10且通过多个传感器监测发动机12和排气处理系统10。具体而言，图I示出了与位于排气管道14中的三个温度传感器52、54和56通信的控制模块50。第一温度传感器52位于0C18的下游，第二温度传感器44位于第一温度传感器52和OC装置18的下游,第三温度传感器56位于SCR22和第一及第二温度传感器52、54的下游。温度传感器52、54和56将电信号发送给控制模块50,每个电信号指示排气管道14中的特定位置的温度。控制模块50还操作地连接到EHC16的电加热器32、燃料喷射器40、以及还原剂供给源(未示出)。控制模块50包括用于监测第一温度传感器52并且基于由第一温度传感器52检测到的温度而选择性地启用电加热器32的控制逻辑。第一温度传感器52检测0C18的温度(ΤΕΗΜ。)。控制模块50包括用于确定OC的温度ΤΕΗΜ。是否低于阈值的控制逻辑,该阈 值是0C18的起燃温度或最小操作温度。0C18的起燃温度代表了 0C18氧化未燃气态和非挥发性HC和CO并形成二氧化碳和水的温度。在一个示例性实施例中，0C18的起燃温度是大约200°C。如果0C18的温度低于0C18的起燃温度，则EHC16被启用。具体而言，控制模块50包括用于启用电加热器32的控制逻辑。控制模块50还具有用于确定已经由碳氢化合物吸附剂20所吸附的碳氢化合物的量的控制逻辑。也就是说，控制模块50包括用于监测已经由燃料喷射器40喷射到排气流15中并且吸附在碳氢化合物吸附剂20内的碳氢化合物或燃料25的量的控制逻辑。在另一示例性实施例中，可以构思，在某些情况下可省略燃料喷射器40，控制模块50可以修改发动机12的操作参数以便控制排气15中的碳氢化合物水平。具体而言，控制模块50调整发动机正时和给燃料速率/频率，以便将额外的未燃的燃料传递到排气管道14中，用于与排气15混合。控制模块50的存储器存储了碳氢化合物的阈值,其指不了碳氢化合物吸附剂20能够吸附的碳氢化合物的最大量。该碳氢化合物的最大量基于设置在碳氢化合物吸附剂20的基体上的碳氢化合物吸附剂复合物的量。控制模块50还包括用于确定由碳氢化合物吸附剂20所吸附的碳氢化合物的量是否小于碳氢化合物吸附剂20的碳氢化合物阈值的控制逻辑。如果控制模块50确定碳氢化合物阈值还没有被满足，则控制模块50还包括用于启用燃料喷射器40的控制逻辑。在启用后，燃料喷射器40将未燃的HC25引入排气流中，用于传递到碳氢化合物吸附剂20。如果控制模块50确定碳氢化合物阈值已经被满足，则控制模块还包括用于停用燃料喷射器40的控制逻辑。或者，可省略燃料喷射器40，控制模块50可以修改发动机12的操作参数以便控制排气15中的碳氢化合物水平。碳氢化合物吸附剂20用于在发动机12的冷起动期间存储由燃料喷射器40喷射的HC。控制模块50包括用于监测EHC16的温度的控制逻辑。控制模块50可以通过若干不同的方法来监测EHC16的温度。在一个方法中，温度传感器60位于EHC的下游并且与控制模块50通信，用于检测EHC16的温度。在替代性方法中，温度传感器60被省略，作为替代，控制模块50包括基于排气系统10的操作参数来确定EHC16的温度的控制逻辑。具体而言，可以基于发动机12的排气流量、发动机12的输入气体温度、以及提供给电加热器32的电功率来计算EHC16的温度。通过将发动机12的进气空气质量与发动机12的燃料质量相加来计算发动机12的排气流量，其中，进气空气质量使用发动机12的进气空气质量流量传感器(未示出)来测量，该进气空气质量流量传感器测量进入发动机12的空气质量流量。通过将一段给定的时间内喷射到发动机12中的燃料的总量求和而测量燃料质量流量。燃料质量流量被加到空气质量流率以计算发动机12的排气流量。控制模块50包括用于确定EHC16的温度是否在阈值或EHC起燃温度以上的控制逻辑。EHC起燃温度是在EHC16的氧化催化剂复合物(未示出)内发生快速HC氧化的温度。在一个示例性实施例中，EHC起燃温度是大约250°C。如果EHC16的温度在EHC起燃温度以上，贝1J控制模块50包括用于将碳氢化合物25引入排气15中的控制逻辑。具体而言，碳氢化合物25被引入排气15中，并且由吸附剂20所捕获，直到0C18被加热到OC阈 值或起燃温度。OC起燃温度是未燃气态和非挥发性HC和CO在0C18中氧化并形成二氧化碳和水的温度。被引入排气15中的碳氢化合物的量基于0C18的温度Tehmc以及0C18起燃之前可以由吸附剂20捕获的碳氢化合物的最大量。具体而言，控制模块50的存储器存储了指示在吸附剂20的基体的吸附剂复合物内能够存储的碳氢化合物的最大量的值(0C体积)。OC体积依赖于施加到吸附剂20的基体上的碳氢化合物吸附剂的量。在一个实施例中，控制模块50可以包括用于启用燃料喷射器40以便将碳氢化合物25弓丨入排气流15中的控制逻辑。或者，控制模块50可以修改发动机12的操作参数以便控制排气15中的碳氢化合物水平。控制模块50还包括基于第二和第三温度传感器54、56来确定SCR22的温度曲线的控制逻辑。SCR22的温度曲线代表SCR装置22的整体温度，并且基于由第二温度传感器54检测的第二温度T2和由第三温度传感器56检测的第三温度T3。控制模块50包括用于将第二温度T2和第三温度T3 —起进行平均的控制逻辑，其中，第二温度T2和第三温度T3的平均是SCR22的温度曲线(Tavgsra)。应该注意的是，尽管图I示出了两个温度传感器54、56，但在替代性实施例中，可以省略温度传感器54、56。代替的是，控制模块50可以包括用于基于排气系统10和发动机12的操作情况以及SCR装置22的质量来计算SCR22的温度曲线Tavgsai的控制逻辑。具体而言，可以基于定位于0C18上游的排气管道14中的温度传感器(未示出)测量的排气入口温度、发动机12的质量流率或排气流量、以及SCR单元22的质量来计算SCR22的温度曲线TavgSQi。将发动机12的进气空气质量与发动机12的燃料质量相加而计算发动机12的排气流量。使用发动机12的进气空气质量流量传感器(未示出)测量进气空气质量，该进气空气质量流量传感器测量进入发动机12的空气质量流量。通过将一段给定的时间内喷射到发动机12中的燃料的总量求和而测量燃料质量流量。燃料质量流量被加到空气质量流率以计算发动机12的排气流量。控制模块50包括用于基于SCR22的温度曲线Tavgsra来选择性地停用EHC16的控制逻辑。具体而言，如果SCR22的温度曲线Tavgsai在起燃温度或最小操作温度之上，则电加热器32被停用，不再加热EHC16。然而，只要SCR22的温度曲线Tavgsai低于起燃温度，则电加热器32保持启用，热量被提供给SCR22。SCR22被加热到起燃温度，并且将还原剂26转化为氨，并且通常有效地降低排气15中的NOx的量。因此，排气处理系统10包括用于将热量提供给0C18的EHC16，与不包括EHC的排气处理相比，其更快地将OC装置18加热到相应的起燃温度。此外，排气处理系统10还包括EHC16和碳氢化合物吸附剂20，用于降低SCR22达到相应的起燃温度所需的时间。具体而言，碳氢化合物吸附剂20存储喷射到排气15中的HC25，直到由EHC16和0C18提供的热量点燃HC。由点燃的燃料产生的热量将由此产生从碳氢化合物吸附剂20的下游引导到SCR22的热量。因此，提供EHC16和碳氢化合物吸附剂20将允许排气处理系统10在SCR22达到起燃之前将HC25插入排气15中。碳氢化合物吸附剂20中存储的HC用作存储的能量，其中该存储的能量在由EHC16所产生的热量点燃HC时的放热反应中被释放。该放热将热量提供给SCR22，与不包括EHC和碳氢化合物吸附剂的排气处理系统相比，这允许SCR22更快地被加热到其相应的起燃温度。现在将解释操作排气处理系统10的方法。参考图2，示出操作排气处理系统10的示例性过程的示例性过程流图总体由参考标号200表示。过程200开始于步骤202，其中，控制模块50包括用于监测OC装置18的温度曲线的控制逻辑。具体而言，再次参考图1，控制模块50操作地连接到发动机12和排气处理系统10且通过多个传感器监测发动机12和排气处理系统10。控制模块50与定位在排气管道14中的三个温度传感器52、54和56 通信，其中，第一温度传感器52位于0C18的下游。第一温度传感器52检测0C18的温度TEHTO。然后，方法200可以进行到步骤204。在步骤204中，控制模块50包括用于确定0C18的温度是否低于0C18的起燃温度或最小操作温度的控制逻辑。如果0C18的温度高于起燃温度(由“Y”表示)，则方法200前进到步骤208，这将在下面介绍。然而，如果0C18的温度低于0C18的起燃温度(由“N”表示)，则方法200可以前进到步骤206。在步骤206中，控制模块50包括用于启用EHC16的控制逻辑。具体而言，控制模块50包括用于启用EHC16的电加热器32的控制逻辑。然后，方法200可以进行到步骤208。在步骤208中，控制模块50包括用于确定已经由碳氢化合物吸附剂20所吸附的碳氢化合物的量的控制逻辑。在一个实施例中，控制模块50包括用于监测已经由燃料喷射器40喷射到排气流15中并且吸附在碳氢化合物吸附剂20内的碳氢化合物或燃料25的量的控制逻辑。在另一示例性实施例中，可以构思，在某些情况下可省略燃料喷射器40，控制模块50可以修改发动机12的操作参数以便控制排气15中的碳氢化合物水平。然后，方法200可以进行到步骤210。在步骤210中，控制模块50包括用于确定由碳氢化合物吸附剂20所吸附的碳氢化合物的量是否小于碳氢化合物吸附剂20的碳氢化合物阈值的控制逻辑。如果控制模块50确定碳氢化合物阈值还没有被满足(由“N”表示)，则方法200前进到步骤212。在步骤212中，控制模块50包括用于启用燃料喷射器40的控制逻辑。在启用后，燃料喷射器40将未燃的HC25引入排气流中，用于传递到碳氢化合物吸附剂20。或者，可省略燃料喷射器40，控制模块50可以修改发动机12的操作参数以便控制排气15中的碳氢化合物水平。如果控制模块50确定碳氢化合物阈值已经被满足(由“Y”表示)，则方法200前进到步骤214。在步骤214中，控制模块50包括用于停用燃料喷射器40的控制逻辑。然后，步骤212和214两者都前进到步骤216。在步骤216中，控制模块50包括用于监测EHC16的温度的控制逻辑。控制模块50可以通过若干不同的方法来监测EHC16的温度。在一个方法中，温度传感器60位于EHC16的下游并且与控制模块50通信，用于检测EHC16的温度。在替代性方法中，温度传感器60被省略，作为替代，控制模块50包括基于排气系统10的操作参数来确定EHC16的温度的控制逻辑。然后，方法200可以进行到步骤218。在步骤218中，控制模块50包括用于确定EHC16的温度是否在阈值或EHC起燃温度以上的控制逻辑。在一个示例性实施例中，EHC起燃温度是大约250°C。如果EHC16的温度低于起燃温度(由“N”表示)，则方法200返回到步骤202。如果EHC16的温度高于起燃温度(由“Y”表示)，则方法200前进到步骤220。在步骤220中，控制模块50包括用于将碳氢化合物25引入排气15中的控制逻辑。具体而言，碳氢化合物25被引入排气15中，并且由碳氢化合物吸附剂20所捕获，直到0C18被加热到OC阈值或起燃温度。OC起燃温度是未燃气态和非挥发性HC和CO在0C18中氧化并形成二氧化碳和水的温度。被引入排气15中的碳氢化合物的量基于0C18的温度Tehdoc以及0C18起燃之前可以由吸附剂20捕获的碳氢化合物的最大量。然后，方法200可
以进行到步骤222。在步骤222中，控制模块50包括用于确定SCR22的温度曲线的控制逻辑。在一个实施例中，温度曲线基于第二和第三温度传感器54、56,其中，控制模块50包括用于对第二温度T2和第三温度T3 —起求平均的控制逻辑。第二温度T2和第三温度T3的平均是SCR22的温度曲线TavgSeK。然而，在替代性实施例中，可以省略温度传感器54、56。代替的是，控制模块50包括用于基于排气系统10和发动机12的操作情况以及SCR装置22的质量来计算SCR22的温度曲线Tavgsai的控制逻辑。然后，方法200可以进行到步骤224。在步骤224中，控制模块50包括用于确定SCR22的温度曲线Tavgsai是否在起燃温度或最小操作温度以上的控制逻辑。如果SCR22的温度曲线Tavgsra不高于起燃温度(由“N”表示)，则方法200返回到步骤202。如果温度曲线Tavgsai高于SCR装置22的起燃温度(由“Y”表示)，则方法200前进到步骤226。在步骤226中，控制模块50包括用于基于SCR22的温度曲线Tavgsai来停用EHC16的控制逻辑。具体而言，如果SCR22的温度曲线Tavgsai高于起燃温度，则电加热器32被停用，不再加热EHC16。方法200然后可终止。已参照示例性实施例对本发明进行了描述，本领域技术人员将理解的是，在不脱离本发明范围的情况下，可以做出各种改变和对其元件用等同物进行替换。另外，根据本发明的教导，可做许多变形以适应特定情况或材料，这些都不会脱离本发明的实质范围。因此，本发明不限于所公开的具体实施例，而是本发明将包括落入到本申请范围内的所有实施例。
权利要求
1.一种用于内燃发动机的排气处理系统，包括 与内燃发动机流体连通的排气管道，所述排气管道构造成从所述内燃发动机接收排气; 连接到所述排气管道且与所述排气管道流体连通的碳氢化合物供给源，其中，所述碳氢化合物供给源被选择性地启用，用于向所述排气管道输送碳氢化合物并且在所述排气管道中形成排气和碳氢化合物的混合物； 与所述排气管道流体连通的电加热催化剂(EHC)装置，所述电加热催化剂(EHC)装置构造成接收所述排气和碳氢化合物的混合物，并且其中，所述EHC装置被选择性地启用以产生热量，并且引起所述排气和碳氢化合物的混合物的氧化； 与所述排气管道流体连通并且定位在所述EHC装置下游的氧化催化剂(OC)装置，其中，所述OC装置具有OC起燃温度，并且其中，所述OC装置被选择性地启用以引起所述排气和碳氢化合物的混合物的进一步氧化； 与所述排气管道流体连通并且定位在所述OC装置下游的OC温度传感器，其中，所述OC温度传感器检测所述OC装置的温度； 与所述排气管道流体连通并且定位在所述EHC装置下游的碳氢化合物(HC)吸附剂，其中，当所述OC装置没有被启用时，所述HC吸附剂从所述排气和碳氢化合物的混合物吸附碳氢化合物作为存储能量，并且其中，所述HC吸附剂选择性地被所述EHC装置和所述OC装置加热以便在放热反应中引起所存储的碳氢化合物的氧化； 与所述碳氢化合物供给源、所述EHC装置、所述OC装置、所述OC温度传感器、以及所述HC吸附剂通信的控制模块，所述控制模块包括 用于监测所述OC温度传感器以获得所述OC装置的温度的控制逻辑； 用于确定所述OC装置的温度是否低于OC起燃温度的控制逻辑； 如果所述OC装置的温度低于所述起燃温度则启用所述EHC装置的控制逻辑； 用于确定由所述HC吸附剂所吸附的碳氢化合物混合物的量的控制逻辑； 用于确定由所述HC吸附剂所吸附的碳氢化合物的量是否低于HC阈值的控制逻辑；以及 如果由所述HC吸附剂所吸附的碳氢化合物的量低于所述HC阈值则启用所述碳氢化合物供给源来输送碳氢化合物的控制逻辑。
2.如权利要求I所述的排气处理系统，其中，所述控制模块包括如果由所述HC吸附剂所吸附的碳氢化合物的量高于所述HC阈值则停用所述碳氢化合物供给源的控制逻辑。
3.如权利要求I所述的排气处理系统，其中，所述控制模块包括用于监测所述EHC装置的温度的控制逻辑。
4.如权利要求3所述的排气处理系统，其中，EHC温度传感器与所述排气管道流体连通并且定位在所述EHC的下游，用于检测所述EHC装置的温度。
5.如权利要求3所述的排气处理系统，其中，所述控制模块包括用于确定所述EHC装置的温度是否高于EHC起燃温度的控制逻辑。
6.如权利要求5所述的排气处理系统，其中，所述控制模块包括如果所述EHC装置的温度高于所述EHC起燃温度则启用所述碳氢化合物供给源来输送碳氢化合物的控制逻辑。
7.如权利要求6所述的排气处理系统，其中，如果所述EHC的温度高于所述EHC起燃温度则由所述碳氢化合物供给源输送的碳氢化合物的量基于所述OC装置的温度和在OC起燃之前能够由所述OC装置捕获的碳氢化合物的最大量。
8.如权利要求6所述的排气处理系统,还包括 定位在所述OC装置下游的选择性催化还原(SCR)装置； 定位在所述OC温度传感器和所述OC装置下游的第二温度传感器，以及 定位在所述OC装置、所述OC温度传感器和所述第二温度传感器下游的第三温度传感器。
9.一种用于内燃发动机的排气处理系统，包括 与内燃发动机流体连通的排气管道，所述排气管道构造成从所述内燃发动机接收排气; 连接到所述排气管道且与所述排气管道流体连通的碳氢化合物供给源，所述碳氢化合物供给源被选择性地启用，用于向所述排气管道输送碳氢化合物并且在所述排气管道中形成排气和碳氢化合物的混合物； 与所述排气管道流体连通的电加热催化剂(EHC)装置，所述电加热催化剂(EHC)装置构造成接收所述排气和碳氢化合物的混合物，并且其中，所述EHC装置被选择性地启用以产生热量，并且引起所述排气和碳氢化合物的混合物的氧化； 与所述排气管道流体连通并且定位在所述EHC的下游的EHC温度传感器，用于检测所述EHC装置的温度； 与所述排气管道流体连通并且定位在所述EHC装置下游的氧化催化剂(OC)装置，其中，所述OC装置具有OC起燃温度，并且其中，所述OC装置被选择性地启用以引起所述排气和碳氢化合物的混合物的进一步氧化； 与所述排气管道流体连通并且定位在所述OC装置下游的OC温度传感器，其中，所述OC温度传感器检测所述OC装置的温度； 与所述排气管道流体连通并且定位在所述EHC装置下游的碳氢化合物(HC)吸附剂，其中，当所述OC装置没有被启用时，所述HC吸附剂从所述排气吸附碳氢化合物作为存储能量，并且其中，所述HC吸附剂选择性地被所述EHC装置和所述OC装置加热以便在放热反应中释放碳氢化合物；以及 与所述碳氢化合物供给源、所述EHC装置、所述EHC温度传感器、所述OC装置、所述OC温度传感器、以及所述HC吸附剂通信的控制模块，所述控制模块包括 用于监测所述OC温度传感器以获得所述OC装置的温度的控制逻辑； 用于确定所述OC装置的温度是否低于OC起燃温度的控制逻辑； 如果所述OC装置的温度低于所述起燃温度则启用所述EHC装置的控制逻辑； 用于确定由所述HC吸附剂所吸附的排气和碳氢化合物的混合物的量的控制逻辑； 用于确定由所述HC吸附剂所吸附的碳氢化合物的量是否低于HC阈值的控制逻辑；如果由所述HC吸附剂所吸附的碳氢化合物的量低于所述HC阈值则启用所述碳氢化合物供给源来输送碳氢化合物的控制逻辑； 用于监测所述EHC装置的温度的控制逻辑； 用于确定所述EHC装置的温度是否高于EHC起燃温度的控制逻辑；以及 如果所述EHC装置的温度高于所述EHC起燃温度则启用所述碳氢化合物供给源来输送碳氢化合物的控制逻辑。
10.一种排气处理系统，包括 内燃发动机； 与内燃发动机流体连通的排气管道，所述排气管道构造成从所述内燃发动机接收排气; 连接到所述排气管道且与所述排气管道流体连通的碳氢化合物供给源，所述碳氢化合物供给源被选择性地启用，用于向所述排气管道输送碳氢化合物并且在所述排气管道中形成排气和碳氢化合物的混合物； 与所述排气管道流体连通的电加热催化剂(EHC)装置，所述电加热催化剂(EHC)装置构造成接收所述排气和碳氢化合物的混合物，并且其中，所述EHC装置被选择性地启用以产生热量，并且引起所述排气和碳氢化合物的混合物的氧化； 与所述排气管道流体连通并且定位在所述EHC的下游的EHC温度传感器，用于检测所述EHC装置的温度； 与所述排气管道流体连通并且定位在所述EHC装置下游的氧化催化剂(OC)装置，其中，所述OC装置具有OC起燃温度，并且其中，所述OC装置被选择性地启用以引起所述排气和碳氢化合物的混合物的进一步氧化； 与所述排气管道流体连通并且定位在所述OC装置下游的OC温度传感器，其中，所述OC温度传感器检测所述OC装置的温度； 与所述排气管道流体连通并且定位在所述EHC装置下游的碳氢化合物(HC)吸附剂，其中，当所述OC装置没有被启用时，所述HC吸附剂从所述排气和碳氢化合物的混合物吸附碳氢化合物作为存储能量，并且其中，所述HC吸附剂选择性地被所述EHC装置加热以便释放碳氢化合物和引起其放热氧化； 与所述排气管道流体连通并且构造成接收排气的选择性催化还原(SCR)装置； 第二温度传感器和第三温度传感器，其中，所述第二温度传感器定位在所述OC温度传感器和所述OC装置的下游，所述第三温度传感器位于所述SCR装置、所述OC温度传感器和所述第二温度传感器的下游；以及 与所述碳氢化合物供给源、所述EHC装置、所述EHC温度传感器、所述OC装置、所述OC温度传感器、所述SCR装置、所述第二温度传感器、所述第三温度传感器、以及所述HC吸附剂通信的控制模块，所述控制模块包括 用于监测所述OC温度传感器以获得所述OC装置的温度的控制逻辑； 用于确定所述OC装置的温度是否低于OC起燃温度的控制逻辑； 如果所述OC装置的温度低于所述起燃温度则启用所述EHC装置的控制逻辑； 用于确定由所述HC吸附剂所吸附的碳氢化合物的量的控制逻辑； 用于确定由所述HC吸附剂所吸附的碳氢化合物的量是否低于HC阈值的控制逻辑； 如果所述HC吸附剂中所吸附的碳氢化合物的量低于所述HC阈值则启用所述碳氢化合物供给源来输送碳氢化合物的控制逻辑； 用于监测所述EHC装置的温度的控制逻辑； 用于确定所述EHC装置的温度是否高于EHC起燃温度的控制逻辑； 如果所述EHC装置的温度高于所述EHC起燃温度则启用所述碳氢化合物供给源来输送碳氢化合物的控制逻辑； 用于监测所述第二温度传感器和所述第三温度传感器的控制逻辑； 用于基于所述第二温度传感器和所述第三温度传感器来计算SCR温度曲线的控制逻辑，其中，所述第二温度传感器和所述第三温度传感器的温度一起被平均以产生所述SCR温度曲线； 用于确定所述SCR的温度曲线是否高于所述SCR装置的SCR起燃温度的控制逻辑；以及 如果所述SCR装置的温度曲线高于 所述SCR装置的SCR起燃温度则停用所述EHC的控制逻辑。
全文摘要
本发明提供一种排气处理系统，其具有内燃发动机、排气管道、电加热催化剂(EHC)装置、氧化催化剂(OC)装置、OC温度传感器、碳氢化合物(HC)吸附剂、以及控制模块。碳氢化合物供给源选择性地被启用以输送碳氢化合物并且在其中形成排气和碳氢化合物的混合物。EHC装置被选择性地启用以产生热量和引起氧化。OC装置与排气管道流体连通并且定位在EHC装置的下游。OC温度传感器与排气管道流体连通并且定位在OC装置的下游。HC吸附剂定位在EHC装置的下游。控制模块与碳氢化合物供给源、EHC装置、OC装置、OC温度传感器、以及HC吸附剂通信。
文档编号F01N9/00GK102817674SQ20121018403
公开日2012年12月12日 申请日期2012年6月6日 优先权日2011年6月6日
发明者E.V.冈策, M.J.小帕拉托尔, C.J.凯尔布简 申请人:通用汽车环球科技运作有限责任公司