用於柴油發動機的排氣後處理系統及方法

2023-07-01 04:00:31

專利名稱：用於柴油發動機的排氣後處理系統及方法
技術領域：
本發明的示例性實施例涉及排氣後處理系統，且更具體地涉及用於柴油發動機的 排氣後處理系統以及在發動機啟動期間增加選擇性催化還原(SCR)催化劑溫度以還原柴油 發動機排氣中的氮氧化物(NOx)的方法。
背景技術：
柴油發動機提供增加燃料經濟性的益處。然而，由於排氣中的高氧氣含量，在這種 系統中控制NOx排放是複雜的。此外，在柴油發動機的冷啟動期間，柴油發動機下遊的催化 劑具有還原NOx的相對低的效率，因為其不會相對快速地達到期望操作溫度水平。因此，期望提供改進的排氣後處理系統和在發動機啟動期間增加SCR催化劑溫度 以還原柴油發動機排氣中的NOx的方法。

發明內容
在本發明的一個示例性實施例中，提供一種用於柴油發動機的排氣後處理系統。 所述系統包括操作性地聯接到柴油發動機的控制器。所述控制器配置成在柴油發動機啟動 之後致使柴油發動機在預定時間間隔內在至少一個氣缸中燃燒濃空氣/燃料混合物，以輸 出排氣，所述排氣包括相對於燃燒稀空氣/燃料混合物而言升高水平的一氧化碳(CO)和小 於最小閾值百分比的碳氫化合物(HC)的百分比增加。所述系統還包括聯接在柴油發動機 下遊的柴油氧化催化劑(D0C)。所述DOC接收來自於柴油發動機的排氣且氧化C0，以獲得 放熱反應，所述放熱反應將流經DOC的排氣溫度增加大於閾值溫度水平。所述系統還包括 聯接在DOC下遊的SCR催化劑。所述SCR催化劑接收大於閾值溫度水平的排氣且還原排氣 中的NOx。在本發明的另一個示例性實施例中，提供一種使用排氣後處理系統來增加SCR催 化劑溫度以還原柴油發動機排氣中的NOx的方法。所述系統具有控制器、D0C、以及SCR催化 劑。所述DOC聯接在柴油發動機的下遊。SCR催化劑聯接在DOC的下遊。所述方法包括生 成至少一個控制信號，以在柴油發動機啟動之後致使柴油發動機在預定時間間隔內在至少 一個氣缸中燃燒濃空氣/燃料混合物，以輸出排氣，所述排氣包括相對於燃燒稀空氣/燃料 混合物而言升高水平的CO和小於最小閾值百分比的HC的百分比增加。所述方法還包括 在DOC中接收來自於柴油發動機的排氣且在DOC中氧化CO以獲得放熱反應，所述放熱反應 將流經DOC的排氣溫度增加大於閾值溫度水平。所述方法還包括在SCR催化劑中接收大於 閾值溫度水平的排氣且使用SCR催化劑還原排氣中的N0X。方案1. 一種用於柴油發動機的排氣後處理系統，包括
操作性地聯接到柴油發動機的控制器，所述控制器配置成在柴油發動機啟動之後致使 柴油發動機在預定時間間隔內在至少一個氣缸中燃燒濃空氣/燃料混合物，以輸出排氣， 所述排氣具有相對於燃燒稀空氣/燃料混合物而言升高水平的CO和小於最小閾值百分比 的HC的百分比增加；聯接在柴油發動機下遊的柴油氧化催化劑，所述柴油氧化催化劑接收來自於柴油發動 機的排氣且氧化C0，以獲得放熱反應，所述放熱反應將流經柴油氧化催化劑的排氣溫度增 加大於閾值溫度水平；和
聯接在柴油氧化催化劑下遊的SCR催化劑，所述SCR催化劑接收大於閾值溫度水平的 排氣且還原排氣中的N0X。方案2.根據方案1所述的排氣後處理系統，其中，通過將兩個引導燃料脈衝噴射 到所述至少一個氣缸中、然後在發動機曲軸處於上止點位置時將主燃料脈衝噴射到所述至 少一個氣缸中、且然後將後燃料脈衝噴射到所述至少一個氣缸中，在所述至少一個氣缸中 獲得濃空氣/燃料混合物。方案3.根據方案1所述的排氣後處理系統，其中，閾值溫度水平是300°C。方案4.根據方案1所述的排氣後處理系統，還包括
設置在氧化催化劑和SCR催化劑之間的第一溫度傳感器，所述第一溫度傳感器產生第 一溫度信號，第一溫度信號表示離開柴油氧化催化劑的排氣溫度水平，第一溫度傳感器與 控制器操作性地通信；
設置在SCR催化劑下遊的第二溫度傳感器，所述第二溫度傳感器產生第二溫度信號， 第二溫度信號表示離開SCR催化劑的排氣溫度水平，第二溫度傳感器與控制器操作性地通 信；以及
所述控制器還配置成基於第一和第二溫度信號致使柴油發動機停止在所述至少一個 氣缸中燃燒濃空氣/燃料混合物。方案5.根據方案1所述的排氣後處理系統，還包括聯接在SCR催化劑下遊的的顆 粒過濾器，所述顆粒過濾器配置成捕獲排氣中的顆粒物質。方案6.根據方案1所述的排氣後處理系統，其中，所述至少一個氣缸包括柴油發 動機的多個氣缸。方案7.根據方案1所述的排氣後處理系統，其中，預定時間間隔是在發動機啟動 之後70-125秒。方案8.根據方案1所述的排氣後處理系統，其中，最小閾值百分比是1 %。方案9. 一種使用排氣後處理系統來增加SCR催化劑溫度以還原來自於柴油發動 機的排氣中的NOx的方法，所述系統具有控制器、柴油氧化催化劑、以及SCR催化劑，所述柴 油氧化催化劑聯接在柴油發動機的下遊，SCR催化劑聯接在柴油氧化催化劑的下遊，所述方 法包括
使用所述控制器生成至少一個控制信號，以在柴油發動機啟動之後致使柴油發動機在 預定時間間隔內在至少一個氣缸中燃燒濃空氣/燃料混合物，以輸出排氣，所述排氣包括 相對於燃燒稀空氣/燃料混合物而言升高水平的CO和小於最小閾值百分比的HC的百分比 增加；
在柴油氧化催化劑中接收來自於柴油發動機的排氣且在柴油氧化催化劑中氧化CO以 獲得放熱反應，所述放熱反應將流經柴油氧化催化劑的排氣溫度增加大於閾值溫度水平； 以及
在SCR催化劑中接收大於閾值溫度水平的排氣且使用SCR催化劑還原排氣中的N0X。方案10.根據方案9所述的方法，其中，生成至少一個控制信號以致使柴油發動機在所述至少一個氣缸中燃燒濃空氣/燃料混合物包括
生成第一和第二控制信號以將兩個引導燃料脈衝噴射到所述至少一個氣缸中； 生成第三控制信號以在發動機曲軸處於上止點位置時將主燃料脈衝噴射到所述至少 一個氣缸中；以及
生成第四控制信號以將後燃料脈衝噴射到所述至少一個氣缸中。方案11.根據方案9所述的方法，其中，閾值溫度水平是300°C。方案12.根據方案9所述的方法，還包括
使用設置在柴油氧化催化劑和SCR催化劑之間的第一溫度傳感器產生第一溫度信號， 第一溫度信號表示離開柴油氧化催化劑的排氣溫度水平，第一溫度傳感器與控制器操作性 地通信；
使用設置在SCR催化劑下遊的第二溫度傳感器產生第二溫度信號，第二溫度信號表示 離開SCR催化劑的排氣溫度水平，第二溫度傳感器與控制器操作性地通信；以及
使用所述控制器基於第一和第二溫度信號致使柴油發動機停止在所述至少一個氣缸 中燃燒濃空氣/燃料混合物。方案13.根據方案9所述的方法，其中，最小閾值百分比是1%。本發明的上述特徵和優勢以及其它特徵和優勢從用於實施本發明的最佳模式的 以下詳細描述結合附圖顯而易見。


其它目的、特徵、優勢和細節僅通過示例的方式在實施例的以下詳細說明中顯而 易見，所述詳細說明參考附圖，在附圖中
圖1是根據示例性實施例的具有柴油發動機和排氣後處理系統的車輛的示意圖； 圖2是具有發動機輸出CO濃度曲線、發動機輸出O2濃度曲線、DOC輸出CO濃度曲線和 濃空氣/燃料燃燒曲線的曲線圖3是圖2的發動機輸出CO濃度曲線的曲線圖，僅示出了曲線時間線的一部分； 圖4是具有DOC輸出溫度曲線、SCR催化劑輸入溫度曲線和SCR催化劑輸出溫度曲線 的曲線圖5是具有發動機輸出NOx濃度曲線和SCR輸出NOx濃度曲線的曲線圖； 圖6是根據另一個示例性實施例用於增加SCR催化劑溫度以還原來自於圖1的柴油發 動機的排氣中的NOx的方法的流程圖；和
圖7是在圖1的柴油發動機中使用的示例性燃料脈衝序列的示意圖。
具體實施例方式以下描述本質上僅僅是示例性的，且不旨在限制本發明、應用或使用。應當理解的 是，在附圖中，相應的附圖標記表示相同或相應的部件和特徵。根據本發明的示例性實施例，參考圖1，示出了車輛100的示意圖。車輛100包括 柴油發動機102、進氣系統103、和排氣後處理系統104。發動機102燃燒空氣和柴油燃料 混合物以產生驅動扭矩並將排氣釋放到排氣後處理系統104中。排氣後處理系統104處理 排氣以減少釋放到大氣的排放物。在示例性實施例中，發動機102以預定燃燒序列燃燒濃空氣/燃料混合物且輸出在HC最小增加的情況下具有升高水平的CO的排氣。與HC不同， CO具有相對低的氧化溫度且在低氧化溫度下在DOC中產生放熱反應以在發動機啟動之後 使得SCR催化劑快速地變為期望操作溫度。因而，在柴油發動機啟動之後，SCR催化劑快速 地且有效地還原來自於柴油發動機的排氣中的N0X。空氣109可通過空氣進氣系統103進入柴油發動機102，空氣進氣系統103可包括 空氣過濾器106、渦輪增壓器108、空氣冷卻器110和進氣節氣門閥(ITV) 112。具體地，空 氣109可通過空氣過濾器106進入柴油發動機102且繼續通過渦輪增壓器108的進氣側。 渦輪增壓器108使用渦輪(未示出)壓縮空氣109，渦輪由來自於柴油發動機102的排氣113 提供動力。壓縮空氣109在通過ITV 112之前可通過空氣冷卻器110或其它調節器。控制器114可將ITV 112定位在各個角度以調節壓縮空氣109的質量流率。排氣 113的一部分可經由排氣再循環(EGR)閥116再循環到進氣系統103以形成進入進氣歧管 118的空氣混合物115。控制器114控制EGR閥116的位置以調節再循環排氣113的量。在 一個示例性實施例中，控制器114包括與計算機可讀存儲介質通信的微處理器。計算機可 讀存儲介質包括只讀存儲器(ROM)和隨機存取存儲器(RAM)形式的非易失性和易失性存儲 裝置。計算機可讀存儲介質可以使用多個已知存儲裝置中的任一種實施，例如PR0M、EPR0M、 ΕΕΗ 0Μ、快閃記憶體或能夠存儲數據的任何其它存儲裝置，其中一些表示由微處理器使用的可執 行指令。來自於進氣歧管118的空氣混合物115在氣缸122中與來自於燃料噴射器120的 燃料結合且得到的空氣-燃料混合物被燃燒以產生扭矩。雖然圖1示出了八個氣缸，但是 柴油發動機102可包括附加數量或更少數量的氣缸122。排氣113通過排氣歧管IM離開 氣缸122且通過渦輪增壓器108到排氣後處理系統104。控制器114與加速踏板傳感器136和空氣品質流量(MAF)傳感器140通信。加速 踏板傳感器136生成表示加速踏板138的位置的信號。MAF傳感器140生成表示進入渦輪 增壓器108的空氣109質量的信號。控制器114可使用踏板位置信號和MAF信號來控制 ITV 112、EGR閥116和燃料噴射器120。排氣後處理系統104配置成實施用於增加SCR催化劑128的溫度以還原來自於柴 油發動機102的排氣113中的NOx的方法。排氣後處理系統104可包括DOC U6、SCR催化 劑128、顆粒過濾器130、上遊NOx傳感器142、溫度傳感器144、下遊NOx傳感器146、溫度傳 感器147、148和控制器114。DOC 1 流體地聯接在排氣歧管IM和SCR催化劑1 之間。DOC 1 用於從柴油 發動機120的一個或多個氣缸接收高CO含量排氣113且燃燒其中的CO以產生放熱反應， 以便增加通過DOC 1 的排氣溫度。來自於DOC 1 的排氣流入SCR催化劑128中。SCR催化劑1 聯接在DOC 1 和顆粒過濾器130之間。SCR催化劑1 設置成 在所接收排氣溫度大於大約200攝氏度時還原所接收排氣中的N0X。顆粒過濾器130聯接在SCR催化劑1 的下遊。顆粒過濾器130設置成去除所接 收排氣中的顆粒物質。排氣113流經顆粒過濾器130且離開過濾器進入大氣。上遊NOx傳感器142檢測上遊NOx濃度水平(S卩，SCR催化劑1 上遊的NOx濃度 水平)且產生表示上遊NOx濃度水平的信號，所述信號由控制器114接收。溫度傳感器144 檢測SCR催化劑1 上遊的排氣113的溫度水平且產生表示溫度水平的信號，所述信號由控制器114接收。下遊NOx傳感器146檢測下遊NOx濃度水平(S卩，SCR催化劑1 下遊的 NOx濃度水平)且產生表示下遊NOx濃度水平的信號，所述信號由控制器114接收。溫度傳 感器147檢測SCR催化劑1 下遊的排氣的溫度水平且產生表示溫度水平的信號，所述信 號由控制器114接收。此外，溫度傳感器148檢測顆粒過濾器130下遊的排氣的溫度水平 且產生表示溫度水平的信號，所述信號由控制器114接收。配料系統132可將配料劑(例如，尿素)噴射到DOC 126下遊的排氣中。控制器114 經由配料閥134調節通過噴嘴135噴射的配料劑的量。配料劑分解以形成存儲在SCR催化 劑128中的氨(NH3)。存儲在SCR催化劑128中的NH3與排氣中的NOx反應以形成氮氣(N2) 和水(H2O),從而還原N0X。如圖所示，該反應通常在高於大約200°C的溫度下發生。參考圖2、3、4和5，現在提供排氣後處理系統104的操作的簡要概述。圖2和3示 出了具有發動機輸出CO濃度曲線190的曲線圖198，表示在發動機啟動之後在一定時間內 從柴油發動機102輸出的排氣113中的CO濃度。曲線圖198還包括發動機輸出仏濃度曲 線192，表示在一定時間內從柴油發動機102輸出的排氣113中的O2濃度。曲線圖198還 包括DOC輸出CO濃度曲線194，表示在一定時間內從DOC 1 輸出的排氣113中的CO濃 度。曲線圖198還包括空氣/燃料燃燒曲線196，表示在柴油發動機102的四個氣缸中何時 發生預定濃空氣/燃料噴射序列。當然，濃空氣/燃料燃燒可以在多於四個氣缸或少於四 個氣缸中實施。在一個示例性實施例中，在濃空氣/燃料比燃燒期間在柴油發動機102的 四個氣缸中使用在0.95-0. 97範圍內的λ值。λ是對於給定空氣/燃料混合物而言實際 空氣/燃料比與化學計量比的比率。1.0的λ處於化學計量比，濃空氣/燃料混合物小於 1.0，稀空氣/燃料混合物大於1.0。此外，參考圖7，示意圖示出了可以在柴油發動機100的一個或多個氣缸122中使 用的示例性燃料脈衝序列，以輸出N0X、CO和HC，使得相對於稀空氣/燃料混合物而言在燃 燒濃空氣/燃料混合物時HC的百分比增加小於最小閾值百分比。具體地，控制器114生成 第一和第二控制信號以致使燃料噴射器120將兩個引導燃料脈衝300、302噴射到一個或多 個氣缸122中。之後，控制器114生成第三控制信號以致使燃料噴射器120在發動機100 的曲軸處於上止點(TDC)時將主燃料脈衝304噴射到一個或多個氣缸122中。之後，控制 器114生成第四控制信號以致使燃料噴射器120將後燃料脈衝306噴射到發動機100的一 個或多個氣缸122中。當然，本文可以設想其它燃料脈衝策略或序列。圖4示出了具有DOC輸出溫度曲線200的曲線圖199，表示在發動機啟動之後在一 定時間內離開DOC 1 的排氣溫度。曲線圖199還包括SCR催化劑輸入溫度曲線202，表示 在一定時間內進入SCR催化劑128的排氣溫度。曲線圖199還包括SCR催化劑輸出溫度曲 線204，表示在一定時間內離開SCR催化劑128的排氣溫度。圖5示出了具有發動機輸出NOx濃度曲線211的曲線圖210，表示在發動機啟動之 後在一定時間內離開發動機102的排氣113的NOx濃度。曲線圖210還包括SCR催化劑輸 出NOx濃度曲線212，表示在一定時間內離開SCR催化劑128的排氣的NOx濃度。參考圖2、3、4和5，示出了使用本發明方法的八缸柴油發動機的具體示例。在發動 機啟動之後0-70秒的時間間隔期間，柴油發動機102在八個氣缸燃燒稀空氣/燃料混合物 的情況下操作。在70-125秒的時間間隔期間，柴油發動機102在四個氣缸運行根據示例性實施例的預定濃空氣/燃料噴射序列的情況下操作。在該時間間隔期間，濃燃燒曲線196表示濃空 氣/燃料混合物被輸送且在發動機102的四個氣缸中燃燒。此外，在該時間間隔期間，發動 機輸出O2濃度曲線192指示來自於發動機102的排氣113中的氧氣濃度從6%下降到2%。 此外，發動機輸出CO濃度曲線190指示離開發動機102的排氣113中的CO濃度從700 ppm 增加至高達7700 ppm。此外，DOC輸出CO濃度曲線194指示離開DOC 126的排氣中的CO 濃度從大約700 ppm增加至3600 ppm。曲線194和190之間的差對應於CO在DOC 126中 燃燒的量。此外，DOC輸出溫度曲線200表示由於過量CO在DOC 1 中氧化產生的放熱 反應，離開DOC 1 的排氣溫度水平從75°C增加至340°C。此外，SCR催化劑輸入溫度曲線 202表示進入SCR催化劑128的排氣溫度水平從60°C增加至200°C ；在此溫度下，可以發生 SCR催化劑1 中的NOx還原。此外，SCR催化劑輸出溫度曲線202表示離開SCR催化劑1 的排氣溫度水平稍微降低。另外，發動機輸出NOx濃度曲線211表示離開發動機102的排氣 113的NOx濃度水平從30 ppm增加至四8 ppm。另外，SCR輸出NOx濃度曲線212表示離開 SCR催化劑128的排氣的NOx濃度水平從40 ppm減少至10 ppm,表示SCR催化劑活性。應當注意的是，在時間間隔70-125秒期間，柴油發動機102在四個氣缸運行預定 濃空氣/燃料噴射序列的情況下操作，從而導致離開SCR催化劑128的排氣溫度在發動機 啟動之後大約240秒時超過200°C。因而，SCR催化劑溫度快速升高至允許SCR催化劑1 還原所接收排氣中的NOx的期望操作溫度。在發動機啟動之後125-300秒的時間間隔期間，柴油發動機102在八個氣缸燃燒 與正常柴油空氣/燃料混合物相對應的稀空氣/燃料混合物的情況下操作。參考圖6，現在將闡述根據另一個示例性實施例用於快速增加SCR催化劑1 溫度 以還原來自於柴油發動機102的排氣中的NOx的方法的流程圖。在一個示例性實施例中，前 述方法在發動機啟動之後時間間隔70-125秒內執行。當然，可以在發動機啟動之後的其它 時間執行，例如在發動機啟動之後70-95秒。在一個示例性實施例中，控制器114可以基於 進入DOC 1 的排氣113的溫度水平或離開DOC 1 的排氣溫度確定何時採用以下方法在 發動機氣缸122的其中至少一個中啟動預定濃噴射序列。例如，如果進入DOC 1 的排氣 113的溫度水平大於70°C (或者替代地80°C)，那麼控制器114可以確定在發動機氣缸122 的其中至少一個中啟動濃噴射序列。在該實施例中，附加溫度傳感器將設置在DOC 1 的 上遊且操作性地聯接到控制器114。替代地，例如，如果離開DOC 1 的排氣的溫度水平大 於70°C (或者替代地80°C)，那麼控制器114可以確定在發動機氣缸122的其中至少一個 中啟動濃燃燒。應當注意的是，進入或離開DOC 1 的排氣的溫度水平大於70°C允許DOC 126有效地氧化CO。在步驟220，控制器114基於期望質量空氣/燃料量、期望總空氣/燃料比以及由 柴油發動機102輸出的測量空氣/燃料比使用以下等式來計算柴油發動機102的氣缸的總 柴油燃料量總柴油燃料量=Π (期望質量空氣/燃料量，期望總空氣/燃料比，測量空氣 /燃料比)，其中，fl對應於數學函數。在步驟222，控制器134基於總柴油燃料量使用以下等式來計算在柴油發動機102 的至少一個氣缸中獲得濃空氣/燃料混合物的燃料量燃料量=f2 (總柴油燃料量，氣缸 數)，其中，f2對應於數學函數。在步驟224，控制器134在柴油發動機102的啟動之後致使柴油發動機102噴射預定燃料序列以在至少一個氣缸中燃燒濃空氣/燃料混合物，以便輸出排氣113，所述排氣 包括相對於燃燒稀空氣/燃料混合物而言增加的CO水平和小於最小閾值百分比的HC的百 分比增加。在一個示例性實施例中，在步驟2M期間，相對於燃燒稀空氣/燃料混合物而言 HC的百分比增加小於1%，其中，λ值在1.25-3.0的範圍內。在步驟226，DOC 126從柴油發動機102接收排氣113且氧化增加水平的CO以 獲得放熱反應，所述放熱反應將流經DOC 1 的排氣溫度增加大於閾值溫度水平。在一 個示例性實施例中，閾值溫度水平是300°C。當然，閾值溫度水平可以小於300°C，例如在 180-299 °C範圍內的溫度水平。在步驟228，SCR催化劑USWDOC 1 接收溫度升高的排氣且還原排氣中的N0X。在步驟230，聯接在SCR催化劑1 下遊的顆粒過濾器140捕獲排氣中的顆粒物 質。在步驟232，溫度傳感器144產生第一溫度信號Tl，表示離開DOC 126的排氣溫度水平。在步驟234，溫度傳感器147產生第二溫度信號T2，表示離開SCR催化劑1 的排 氣溫度水平。在步驟236，控制器134確定是否((T1*F1) + (T2*F2)) >閾值溫度值T3，其中，Fl是 預定常數值，F2是預定常數值，且其中，Fl +F2=l。如果步驟236的值等於「是」，那麼方法 前進到步驟238。否則，方法返回至步驟220。在步驟238，控制器134致使柴油發動機102停止在柴油發動機102的至少一個氣 缸中噴射和燃燒濃空氣/燃料混合物。在步驟238之後，方法退出。排氣後處理系統104和用於增加SCR催化劑1 的溫度的方法相對於其它系統和 方法提供明顯的優勢。具體地，系統104和方法提供在柴油發動機中燃燒濃空氣/燃料混 合物且輸出在HC最小增加的情況下具有增加CO水平的排氣的技術效果。相對於HC而言， CO具有相對低的氧化溫度(例如，70°C對200°C )，且在低氧化溫度下在DOC中產生放熱反應 以在發動機啟動之後使得SCR催化劑快速地變為期望操作溫度。因而，在柴油發動機啟動 之後，SCR催化劑可以快速地且有效地還原來自於柴油發動機的排氣中的N0X。上述方法可以至少部分地以一個或多個計算機可讀介質形式實施，所述計算機可 讀介質具有用於實施該方法的計算機可執行指令。計算機可讀介質可以包括以下中的一種 或多種軟盤、CD-ROM、硬碟驅動器、快閃記憶體、和本領域技術人員已知的其它計算機可讀介質； 其中，當計算機可執行指令被裝載到一個或多個計算機中且由一個或多個計算機執行時， 所述一個或多個計算機變為用於實施本發明的設備。雖然本發明已經參考示例性實施例進行描述，但是本領域技術人員將理解的是， 可以作出各種變化且等價物可替代其元件，而不偏離本發明的範圍。此外，可以作出許多修 改以使得具體情況或材料適合於本發明的教導，而不偏離其實旨範圍。因而，本發明並不旨 在限於作為設想用於實施本發明的最佳模式公開的具體實施例，而本發明將包括落入本申 請範圍內的所有實施例。
權利要求
1.一種用於柴油發動機的排氣後處理系統，包括操作性地聯接到柴油發動機的控制器，所述控制器配置成在柴油發動機啟動之後致使 柴油發動機在預定時間間隔內在至少一個氣缸中燃燒濃空氣/燃料混合物，以輸出排氣， 所述排氣具有相對於燃燒稀空氣/燃料混合物而言升高水平的CO和小於最小閾值百分比 的HC的百分比增加；聯接在柴油發動機下遊的柴油氧化催化劑，所述柴油氧化催化劑接收來自於柴油發動 機的排氣且氧化C0，以獲得放熱反應，所述放熱反應將流經柴油氧化催化劑的排氣溫度增 加大於閾值溫度水平；和聯接在柴油氧化催化劑下遊的SCR催化劑，所述SCR催化劑接收大於閾值溫度水平的 排氣且還原排氣中的N0X。
2.根據權利要求1所述的排氣後處理系統，其中，通過將兩個引導燃料脈衝噴射到所 述至少一個氣缸中、然後在發動機曲軸處於上止點位置時將主燃料脈衝噴射到所述至少一 個氣缸中、且然後將後燃料脈衝噴射到所述至少一個氣缸中，在所述至少一個氣缸中獲得 濃空氣/燃料混合物。
3.根據權利要求1所述的排氣後處理系統，其中，閾值溫度水平是300°C。
4.根據權利要求1所述的排氣後處理系統，還包括設置在氧化催化劑和SCR催化劑之間的第一溫度傳感器，所述第一溫度傳感器產生第 一溫度信號，第一溫度信號表示離開柴油氧化催化劑的排氣溫度水平，第一溫度傳感器與 控制器操作性地通信；設置在SCR催化劑下遊的第二溫度傳感器，所述第二溫度傳感器產生第二溫度信號， 第二溫度信號表示離開SCR催化劑的排氣溫度水平，第二溫度傳感器與控制器操作性地通 信；以及所述控制器還配置成基於第一和第二溫度信號致使柴油發動機停止在所述至少一個 氣缸中燃燒濃空氣/燃料混合物。
5.根據權利要求1所述的排氣後處理系統，還包括聯接在SCR催化劑下遊的的顆粒過 濾器，所述顆粒過濾器配置成捕獲排氣中的顆粒物質。
6.根據權利要求1所述的排氣後處理系統，其中，所述至少一個氣缸包括柴油發動機 的多個氣缸。
7.根據權利要求1所述的排氣後處理系統，其中，預定時間間隔是在發動機啟動之後 70-125 秒。
8.根據權利要求1所述的排氣後處理系統，其中，最小閾值百分比是1%。
9.一種使用排氣後處理系統來增加SCR催化劑溫度以還原來自於柴油發動機的排氣 中的NOx的方法，所述系統具有控制器、柴油氧化催化劑、以及SCR催化劑，所述柴油氧化催 化劑聯接在柴油發動機的下遊，SCR催化劑聯接在柴油氧化催化劑的下遊，所述方法包括使用所述控制器生成至少一個控制信號，以在柴油發動機啟動之後致使柴油發動機在 預定時間間隔內在至少一個氣缸中燃燒濃空氣/燃料混合物，以輸出排氣，所述排氣包括 相對於燃燒稀空氣/燃料混合物而言升高水平的CO和小於最小閾值百分比的HC的百分比 增加；在柴油氧化催化劑中接收來自於柴油發動機的排氣且在柴油氧化催化劑中氧化CO以獲得放熱反應，所述放熱反應將流經柴油氧化催化劑的排氣溫度增加大於閾值溫度水平； 以及在SCR催化劑中接收大於閾值溫度水平的排氣且使用SCR催化劑還原排氣中的N0X。
10.根據權利要求9所述的方法，其中，生成至少一個控制信號以致使柴油發動機在所 述至少一個氣缸中燃燒濃空氣/燃料混合物包括生成第一和第二控制信號以將兩個引導燃料脈衝噴射到所述至少一個氣缸中； 生成第三控制信號以在發動機曲軸處於上止點位置時將主燃料脈衝噴射到所述至少 一個氣缸中；以及生成第四控制信號以將後燃料脈衝噴射到所述至少一個氣缸中。
全文摘要
本發明涉及用於柴油發動機的排氣後處理系統及方法。提供一種用於柴油發動機的排氣後處理系統。所述系統包括操作性地聯接到發動機的控制器，所述控制器在發動機啟動之後致使發動機在預定時間間隔內在至少一個氣缸中燃燒濃空氣/燃料混合物，以輸出排氣，所述排氣包括相對於燃燒稀空氣/燃料混合物而言升高水平的CO和小於最小閾值百分比的HC的百分比增加。所述系統還包括柴油氧化催化劑，所述柴油氧化催化劑接收排氣且氧化CO，以獲得放熱反應，所述放熱反應將流經氧化催化劑的排氣溫度增加大於閾值溫度水平。所述系統還包括SCR催化劑，所述SCR催化劑接收排氣且還原排氣中的NOX。
文檔編號B01D53/94GK102121412SQ20101059398
公開日2011年7月13日 申請日期2010年12月17日 優先權日2009年12月18日
發明者E. 索爾布裡格 C., N. 亞納基夫 O. 申請人:通用汽車環球科技運作有限責任公司