[發明專利]在發動機怠速-停止運行期間的NOx控制

在審

• 申請號: 201310333312.X
• 申請日: 2013-08-02
• 公開（公告）號: CN103573347A
• 公開（公告）日: 2014-02-12
• 發明（設計）人: J·R·泰斯;J·M·克恩斯;M·J·于里克;G·卡維塔歐;T·G·利昂;J·A·多林;T·A·瑞帕森
• 申請（專利權）人: 福特環球技術公司
• 主分類號: F01N3/20
• 分類號: F01N3/20
• 代理公司: 北京紀凱知識產權代理有限公司 11245
• 代理人: 趙蓉民;趙硯猛

技術領域

本申請涉及在稀事件（例如發動機怠速-停止）之后調節排氣催化劑再生，從而實現排氣NOx控制。

背景技術

發動機排放控制系統可以包括用于處理不同的排氣組分的一種或更多種排氣催化劑。這些可以包括，例如，三元催化劑、NOx存儲催化劑、起燃催化劑、SCR催化劑等等。發動機排氣催化劑可能需要周期性地再生，從而恢復催化活性和降低催化氧化。例如，通過噴射充足的燃料生成富環境和降低存儲在催化劑中的氧含量可以再生催化劑。因此，在催化劑再生期間消耗的燃料可以降低發動機燃料經濟性。因此，已經開發不同的催化劑再生策略。

一個示例方法由Goerigk等人的US6,969,492中示出。其中，排放控制設備包括由串聯布置的至少兩種催化劑生成的催化轉換器級。具體地，催化級包括與NOx還原催化劑串聯布置（例如，在其上游）的三元催化劑。不同催化劑的不同氨存儲性能能夠提高NOx還原和降低對催化劑再生的需求。另一個示例方法由Eckhoff等人的WO2009/080152中示出。其中，發動機排氣系統包括具有中間SCR催化劑的多種NOx存儲催化劑，排氣空燃比是基于第一NOx存儲催化劑上游的空燃比和第二NOx存儲催化劑下游的空燃比之差在富和稀階段之間連續交替的。

然而，本文中的發明人員已經認識到這些方法的潛在問題。催化劑再生策略不僅取決于排放控制設備中不同排氣催化劑的具體結構和其性質，而且取決于其中發動機可以響應怠速-停止狀況選擇性地停用的發動機系統，再生還受在車輛行駛周期期間執行的怠速-停止運行的影響。這包括，例如，在車輛行駛周期期間執行的怠速-停止運行的數量、頻率和持續時間。特別地，在當發動機停用且燃料切斷以便于關閉的怠速-停止期間，發動機仍旋轉幾次。該旋轉泵送空氣經過排氣三元催化劑，使得當發動機重新運轉時引起氧化催化劑和降低催化劑還原NOx的性能。因此，在發動機從怠速-停止重新啟動之前，發動機旋轉數次，提供其間可以泵送空氣經過排氣催化劑的另一時機。盡管一旦發動機重新運轉富化可以用于快速再生三元催化劑，但是富化導致燃料消耗。此外，發動機重新啟動中的延遲可以降低發動機性能。

發明內容

在一個示例中，某些以上問題可以由用于發動機的方法至少部分地解決，該方法包含在發動機運轉期間，使排氣流過第一上游催化劑，然后流過第二下游催化劑，將至少一些排氣氨存儲在第一催化劑上。該方法包含響應怠速-停止使發動機停用，和在發動機從怠速-停止重新啟動期間，基于第一催化劑的氨含量調節第一催化劑上游的第三催化劑的再生。此外，在高發動機負載期間，還可以基于第一催化劑的氨含量調節第二催化劑的再生。用這種方式，在化學計量發動機運行期間生成的氨可以存儲在第一排氣催化劑上，并且有利地用于還原在發動機從怠速-停止重新啟動期間的各種排氣NOx同時再生第二排氣催化劑和第三排氣催化劑。

在一個示例中，怠速-停止發動機可以利用公共排氣歧管底部構造。底部可以包括耦合在第二三元排氣催化劑上游且與其面對面地磚接觸的第一SCR排氣催化劑。因此，第一排氣催化劑和第二排氣催化劑每個均可以在第三緊密耦合的三元排氣催化劑的下游。在發動機運行期間，由第三排氣催化劑生成的氨可以存儲在第一SCR催化劑中，并且當發動機響應怠速-停止狀況停用時氨保留在其上。在怠速-停止之前發動機運行期間的空燃比可以調節到化學計量或比化學計量更富化，從而到執行怠速-停止和關閉發動機時，將期望量的氨存儲在第一催化劑。通過將生成的氨存儲在第一SCR催化劑上，還原存儲在第二三元催化劑上的氨存儲量，因而還降低在怠速-停止期間在第二催化劑處氨到NOx的不需要的氧化。在隨后的發動機重新啟動期間，保留在第一SCR催化劑中的氨可以用于還原各種NOx，同時基于第一SCR催化劑上剩余的氨含量調節空燃比。