專利名稱：利用發(fā)動機(jī)排出的碳?xì)浠衔锏挠糜谄腿剂匣鸹c火發(fā)動機(jī)的NOx控制的碳?xì)浠衔?...的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及內(nèi)燃機(jī)的廢氣后處理系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
本部分的陳述僅提供與本發(fā)明相關(guān)的背景信息且可能不構(gòu)成現(xiàn)有技術(shù)。在化學(xué)計量(即理想配比)的稀側(cè)的條件下運(yùn)行內(nèi)燃機(jī)能提高燃料效率，但可能 增加氮氧化物(NOx)排放。這樣的發(fā)動機(jī)包括壓縮點火發(fā)動機(jī)和稀燃火花點火發(fā)動機(jī)。后 處理裝置是已知的，例如，利用處理廢氣流的催化劑和能夠存儲一定量NOx的催化劑(NOx 捕集器，NOx吸收器)。已經(jīng)開發(fā)的發(fā)動機(jī)控制技術(shù)將這些NOx捕集器或NOx吸收器與燃料 高效發(fā)動機(jī)控制策略結(jié)合以提高燃料效率并仍實現(xiàn)可接受的NOx排放水平。一個示例性的 策略包括利用NOx捕集器存儲稀燃料運(yùn)行中的NOx排放物并且然后在富燃料、更高溫度的 發(fā)動機(jī)運(yùn)行狀況中用傳統(tǒng)的三元催化劑將所存儲NOx凈化成氮氣和水。然而，催化劑和NOx 捕集器的有效運(yùn)行都依賴于廢氣的性質(zhì)。這些方法在溫度和發(fā)動機(jī)范圍方面是受限的。選 擇性催化還原裝置(SCR)已知用于利用還原劑額外地處理廢氣流，這擴(kuò)展了后處理系統(tǒng)的 后處理能力。SCR的一個已知構(gòu)造利用氨作為還原劑處理NOx，該氨來自尿素噴射或由三元 催化裝置的正常運(yùn)行中回收。另一個已知構(gòu)造利用了碳?xì)浠衔镞x擇性催化還原裝置 (HC-SCR)，其中未燃燒的碳?xì)浠衔锉挥米鬟€原劑來處理NOx，該碳?xì)浠衔锸菄娚涞綇U氣 流中的或從燃燒室攜帶來的。無論在哪種方法中，還原劑的準(zhǔn)確配量對該裝置的正確運(yùn)行 來說都是重要的。

發(fā)明內(nèi)容
一種用于控制向碳?xì)浠衔镞x擇性催化還原裝置的碳?xì)浠衔镙斔偷姆椒?，該裝 置構(gòu)造成接收來自內(nèi)燃機(jī)的廢氣流，該方法包括監(jiān)測可測量變量項，這些項包括影響該碳 氫化合物選擇性催化還原裝置中轉(zhuǎn)化效率的因素；基于可測量變量范圍確定對該可測量變 量項的分類；基于該分類確定期望碳?xì)浠衔镙斔椭捣秶?；和利用該期望碳?xì)浠衔镙斔?值范圍控制向該碳?xì)浠衔镞x擇性催化還原裝置的碳?xì)浠衔镙斔汀１景l(fā)明提供了以下技術(shù)方案方案1. 一種用于控制向碳?xì)浠衔镞x擇性催化還原裝置的碳?xì)浠衔镙斔偷姆?法，該裝置構(gòu)造成接收來自內(nèi)燃機(jī)的廢氣流，該方法包括監(jiān)測可測量變量項，這些項包括 影響所述碳?xì)浠衔镞x擇性催化還原裝置中轉(zhuǎn)化效率的因素；基于可測量變量范圍確定所 述可測量變量項的分類；基于所述分類確定期望碳?xì)浠衔镙斔椭捣秶缓屠盟銎谕?碳?xì)浠衔镙斔椭捣秶刂葡蛩鎏細(xì)浠衔镞x擇性催化還原裝置的所述碳?xì)浠衔镙?送。方案2.如方案1所述的方法，其中所述可測量變量范圍都通過統(tǒng)計分析被標(biāo)定，所述統(tǒng)計分析基于維持期望轉(zhuǎn)化效率辨識所述期望碳?xì)浠衔镙斔椭捣秶械南鄳?yīng)趨勢。方案3.如方案1所述的方法，其中所述可測量變量項包括在所述碳?xì)浠衔镞x擇 性催化還原裝置內(nèi)的催化劑的溫度、進(jìn)入所述碳?xì)浠衔镞x擇性催化還原裝置的NOx量、 流過所述碳?xì)浠衔镞x擇性催化還原裝置的廢氣的空間速度、和進(jìn)入所述碳?xì)浠衔镞x擇 性催化還原裝置的分子氧的量。方案4.如方案1所述的方法，其中所述可測量變量范圍包括所述可測量變量項的 每一個的高范圍和低范圍。方案5.如方案1所述的方法，其中利用所述期望碳?xì)浠衔镙斔椭捣秶刂扑?碳?xì)浠衔镙斔桶ㄔ谒鎏細(xì)浠衔镞x擇性催化還原裝置上游噴射燃料。方案6.如方案1所述的方法，其中利用所述期望碳?xì)浠衔镙斔椭捣秶刂扑?碳?xì)浠衔镙斔桶刂葡蛩鰞?nèi)燃機(jī)燃燒室內(nèi)的燃料噴射，以產(chǎn)生具有化學(xué)計量的濃側(cè) 的空/燃比的廢氣流。方案7.如方案6所述的方法，其中控制向所述內(nèi)燃機(jī)燃燒室內(nèi)的燃料噴射包括執(zhí) 行多重燃料噴射以產(chǎn)生具有化學(xué)計量的濃側(cè)的空/燃比的廢氣流。方案8.如方案6所述的方法，其中控制向所述內(nèi)燃機(jī)燃燒室內(nèi)的燃料噴射包括調(diào) 整燃料噴射正時以產(chǎn)生具有化學(xué)計量的濃側(cè)的空/燃比的廢氣流。方案9.如方案1所述的方法，其中利用所述期望碳?xì)浠衔镙斔椭捣秶刂扑?碳?xì)浠衔镙斔桶刂苹鸹ㄕ龝r以產(chǎn)生具有化學(xué)計量的濃側(cè)的空/燃比的廢氣流。方案10.如方案1所述的方法，其中向所述碳?xì)浠衔镞x擇性催化還原裝置的所 述碳?xì)浠衔镙斔褪撬銎谕細(xì)浠衔镙斔椭捣秶淖畹椭?。方?1.用于控制向碳?xì)浠衔镞x擇性催化還原裝置的碳?xì)浠衔镙斔偷脑O(shè)備， 該裝置構(gòu)造成接收來自內(nèi)燃機(jī)的廢氣流，所述設(shè)備包括所述碳?xì)浠衔镞x擇性催化還原 裝置；燃料輸送系統(tǒng)，其控制輸送到所述碳?xì)浠衔镞x擇性催化還原裝置的碳?xì)浠衔锏?量；和控制模塊，該控制模塊監(jiān)測可測量變量項，這些項包括影響所述碳?xì)浠衔镞x擇性催 化還原裝置中轉(zhuǎn)化效率的因素；基于可測量變量范圍確定所述可測量變量項的分類；基于 所述分類確定所述期望碳?xì)浠衔镙斔椭捣秶?；和利用所述期望碳?xì)浠衔镙斔椭捣秶?制所述燃料輸送系統(tǒng)。方案12.如方案11所述的設(shè)備，其中所述可測量變量范圍都通過統(tǒng)計分析被標(biāo) 定，所述統(tǒng)計分析基于維持期望轉(zhuǎn)化效率辨識所述期望碳?xì)浠衔镙斔椭捣秶械南鄳?yīng)趨 勢。方案13.如方案11所述的設(shè)備，其中所述可測量變量項包括在所述碳?xì)浠衔?選擇性催化還原裝置內(nèi)的催化劑的溫度、進(jìn)入所述碳?xì)浠衔镞x擇性催化還原裝置的NOx 量、流過所述碳?xì)浠衔镞x擇性催化還原裝置的廢氣的空間速度、和進(jìn)入所述碳?xì)浠衔?選擇性催化還原裝置的分子氧的量。方案14.如方案11所述的設(shè)備，其中所述可測量變量范圍包括所述可測量變量項 的每一個的高范圍和低范圍。方案15.如方案11所述的設(shè)備，其中利用所述期望碳?xì)浠衔镙斔椭捣秶刂扑?述碳?xì)浠衔镙斔桶ㄔ谒鎏細(xì)浠衔镞x擇性催化還原裝置上游噴射燃料。方案16.如方案11所述的設(shè)備，其中利用所述期望碳?xì)浠衔镙斔椭捣秶刂扑鎏細(xì)浠衔镙斔桶刂葡蛩鰞?nèi)燃機(jī)燃燒室內(nèi)的燃料噴射，以產(chǎn)生具有化學(xué)計量的濃 側(cè)的空/燃比的廢氣流。方案17.如方案16所述的設(shè)備，其中控制向所述內(nèi)燃機(jī)燃燒室內(nèi)的燃料噴射包括 執(zhí)行多重燃料噴射以產(chǎn)生具有化學(xué)計量的濃側(cè)的空/燃比的廢氣流。方案18.如方案16所述的設(shè)備，其中控制向所述內(nèi)燃機(jī)燃燒室內(nèi)的燃料噴射包括 調(diào)整燃料噴射正時以產(chǎn)生具有化學(xué)計量的濃側(cè)的空/燃比的廢氣流。方案19.如方案11所述的設(shè)備，其中利用所述期望碳?xì)浠衔镙斔椭捣秶刂扑?述碳?xì)浠衔镙斔桶刂苹鸹ㄕ龝r以產(chǎn)生具有化學(xué)計量的濃側(cè)的空/燃比的廢氣流。方案20.如方案11所述的設(shè)備，其中向所述碳?xì)浠衔镞x擇性催化還原裝置的所 述碳?xì)浠衔镙斔褪撬銎谕細(xì)浠衔镙斔椭捣秶淖畹椭怠７桨?1.用于控制向碳?xì)浠衔镞x擇性催化還原裝置的碳?xì)浠衔镙斔偷姆椒ǎ?該裝置構(gòu)造成接收來自內(nèi)燃機(jī)的廢氣流，該方法包括在示例性的碳?xì)浠衔镞x擇性催化還原裝置中重復(fù)地測試可測量變量項，這些可 測量變量項包括a)在所述碳?xì)浠衔镞x擇性催化還原裝置內(nèi)的催化劑的溫度、b)進(jìn)入所 述碳?xì)浠衔镞x擇性催化還原裝置的NOx量、c)流過所述碳?xì)浠衔镞x擇性催化還原裝置 的所述廢氣的空間速度、和d)進(jìn)入所述碳?xì)浠衔镞x擇性催化還原裝置的分子氧的量；在每次測試中監(jiān)測期望在所述碳?xì)浠衔镞x擇性催化還原裝置中出現(xiàn)的相應(yīng)的 碳?xì)浠衔锪?；通過隨機(jī)分析確定所述可測量變量項中每一個的斷點，所述斷點描述期望相應(yīng)于 所述可測量變量項的變化而出現(xiàn)的所述碳?xì)浠衔锪康内厔葑兓焕盟鰯帱c為所述可測量變量項中每一個確定可測量變量范圍；和利用所述可測量變量范圍基于所述可測量變量項的測量值控制在類似可操作的 碳?xì)浠衔镞x擇性催化還原裝置中的碳?xì)浠衔镙斔汀?br>

現(xiàn)在將參照附圖通過舉例的方式描述一個或更多實施例，其中圖1是根據(jù)本發(fā)明的示例性發(fā)動機(jī)系統(tǒng)的示意圖；圖2示意性地圖示了根據(jù)本發(fā)明的包括碳?xì)浠衔锱淞磕K的示例性后處理系 統(tǒng)；圖3用曲線圖描繪了根據(jù)本發(fā)明的描述催化劑床溫度與NOx轉(zhuǎn)化效率的關(guān)系的示 例性測試數(shù)據(jù)；圖4用曲線圖描繪了根據(jù)本發(fā)明的描述空間速度與NOx轉(zhuǎn)化效率的關(guān)系的示例性 測試數(shù)據(jù)；圖5用曲線圖描繪了根據(jù)本發(fā)明的描述存在分子氧與NOx轉(zhuǎn)化效率的關(guān)系的示例 性測試數(shù)據(jù)；圖6用曲線圖描繪了根據(jù)本發(fā)明的描述存在的碳?xì)浠衔锖痛嬖诘腘Ox的比率與 NOx轉(zhuǎn)化效率的關(guān)系的示例性測試數(shù)據(jù)；圖7用曲線圖描繪了根據(jù)本發(fā)明的描述針對多個不同碳?xì)浠衔锶剂系奶細(xì)浠?合物和NOx的比率與NOx轉(zhuǎn)化效率的關(guān)系的示例性測試數(shù)據(jù)；
圖8-13示意性地圖示了根據(jù)本發(fā)明的廢氣后處理系統(tǒng)的額外示例性構(gòu)造；圖14用曲線圖描繪了根據(jù)本發(fā)明的后處理系統(tǒng)的操作，其通過隨機(jī)分析描述了 對影響NOx轉(zhuǎn)化效率的多個相互關(guān)聯(lián)的變量的操作；圖15描繪了根據(jù)本發(fā)明的示例性查詢表，該表描述了可測量的變量范圍和相應(yīng) 的期望碳?xì)浠衔锱懦鲋捣秶?；和圖16示出了根據(jù)本發(fā)明的用于管理來自發(fā)動機(jī)的廢氣供給流的控制方案。
具體實施例方式現(xiàn)在參照附圖，其中這些附圖僅為圖示特定示例性實施例的目的而并非是為了限 定這些實施例，圖1示意性地示出了已經(jīng)根據(jù)本發(fā)明的實施例裝配好的內(nèi)燃機(jī)10、附屬的 控制模塊5、和廢氣后處理系統(tǒng)70。內(nèi)燃機(jī)10可選擇性地在多個燃燒模式下運(yùn)行，這些模 式包括受控自燃燃燒模式、均勻火花點火燃燒模式和分層進(jìn)氣火花點火燃燒模式。內(nèi)燃機(jī) 10選擇性地以化學(xué)計量空/燃比和以主要地位于化學(xué)計量的稀側(cè)的空/燃比運(yùn)行。本發(fā)明 可應(yīng)用于各種內(nèi)燃機(jī)系統(tǒng)和燃燒循環(huán)。示例性內(nèi)燃機(jī)10包括多缸直噴四沖程內(nèi)燃機(jī)，其具有在氣缸15內(nèi)可滑動移動的 往復(fù)活塞14，氣缸15限定體積可變的燃燒室16。每個活塞14連接到旋轉(zhuǎn)曲軸12，通過旋 轉(zhuǎn)曲軸12，活塞14的線性往復(fù)運(yùn)動轉(zhuǎn)變?yōu)樾D(zhuǎn)運(yùn)動。進(jìn)氣系統(tǒng)將進(jìn)氣空氣提供給進(jìn)氣歧管 29，進(jìn)氣歧管29將空氣導(dǎo)引并分配到通往每個燃燒室16的進(jìn)氣管中。進(jìn)氣系統(tǒng)包括氣流 管道系統(tǒng)和用于監(jiān)測并控制空氣流動的裝置。進(jìn)氣裝置優(yōu)選地包括用于監(jiān)測質(zhì)量空氣流量 和進(jìn)氣空氣溫度的質(zhì)量型空氣流量傳感器32。節(jié)氣門34優(yōu)選地包括電控裝置，電控裝置響 應(yīng)于來自控制模塊5的控制信號(ETC)控制到達(dá)內(nèi)燃機(jī)10的空氣流量。歧管中的壓力傳 感器36適于監(jiān)測歧管的絕對壓力和大氣壓力。外部流動通道使來自發(fā)動機(jī)廢氣口的廢氣 再循環(huán)至進(jìn)氣歧管，該外部流動通道具有稱之為廢氣再循環(huán)(EGR)閥38的流量控制閥?？?制模塊5可操作以通過控制EGR閥38的開度來控制進(jìn)入進(jìn)氣歧管29的廢氣的質(zhì)量流量。從進(jìn)氣歧管29進(jìn)入到每個燃燒室16中的空氣流量由一個或多個進(jìn)氣門20控制。 從每個燃燒室16進(jìn)入廢氣歧管39的燃燒后氣體的流量由一個或多個廢氣門18控制。進(jìn) 氣門20和廢氣門18的打開和關(guān)閉優(yōu)選地利用雙凸輪軸(如圖所示)來控制，雙凸輪軸的 旋轉(zhuǎn)與曲軸12的旋轉(zhuǎn)相聯(lián)系并由曲軸12的旋轉(zhuǎn)表征。內(nèi)燃機(jī)10配備有用于控制進(jìn)氣門 和廢氣門的氣門升程的裝置，稱之為可變升程控制(后面稱作VLC)裝置。可變升程控制裝 置可操作以根據(jù)兩個不同步級之一的控制氣門升程或開度，這兩個不同的步級例如是，用 于低速、低負(fù)荷發(fā)動機(jī)運(yùn)行的低升程氣門開度(大約4-6mm)和用于高速、高負(fù)荷發(fā)動機(jī)運(yùn) 行的高升程氣門開度(大約8-10mm)。內(nèi)燃機(jī)還配備有用于控制進(jìn)氣門20和廢氣門18的 打開和關(guān)閉的相位調(diào)節(jié)(即，相對正時)的裝置，稱之為可變凸輪相位調(diào)節(jié)(VCP)，用于控制 超出由兩步級VLC升程實現(xiàn)的相位調(diào)節(jié)以外的相位調(diào)節(jié)。有用于進(jìn)氣門20的VCP/VLC系 統(tǒng)22和用于發(fā)動機(jī)廢氣門18的VCP/VLC系統(tǒng)24。VCP/VLC系統(tǒng)22和24由控制模塊5控 制，并例如通過用于進(jìn)氣凸輪軸和廢氣凸輪軸的凸輪軸旋轉(zhuǎn)位置傳感器將信號反饋提供給 控制模塊5。進(jìn)氣VCP/VLC系統(tǒng)22和廢氣VCP/VLC系統(tǒng)24在控制進(jìn)氣門18和廢氣門20的打 開和關(guān)閉方面能力范圍有限。VCP系統(tǒng)可以具有大約60° -90°的凸輪軸旋轉(zhuǎn)的相位調(diào)節(jié)能力范圍，因而準(zhǔn)許控制模塊5提前或延遲進(jìn)氣門20和廢氣門18中的一個的打開和關(guān)閉。 相位調(diào)節(jié)能力范圍由VCP的硬件和致動VCP的控制系統(tǒng)來定義和限制?？梢允褂糜煽刂颇?塊5控制的電液壓控制力、液壓控制力和電控制力來致動進(jìn)氣VCP/VLC系統(tǒng)22和廢氣VCP/ VLC系統(tǒng)24。內(nèi)燃機(jī)10包括燃料噴射系統(tǒng)，后者包括多個高壓燃料噴射器28，每個高壓燃料噴 射器28均適于響應(yīng)于來自控制模塊5的信號將大量燃料直接噴射到一個燃燒室16中。從 燃料分配系統(tǒng)向燃料噴射器28提供增壓燃料。內(nèi)燃機(jī)10包括火花點火系統(tǒng)，火花點火系統(tǒng)響應(yīng)于來自控制模塊5的信號(IGN) 將火花能量提供給火花塞26，火花塞26用于用于點火或有助于點燃每個燃燒室16中的氣 缸充氣。內(nèi)燃機(jī)10配備有各種感測裝置，用于監(jiān)測發(fā)動機(jī)運(yùn)行，包括曲柄傳感器42，其具 有輸出(RPM)并可操作以監(jiān)測曲軸旋轉(zhuǎn)位置，即曲柄角和速度，感測裝置包括曲軸旋轉(zhuǎn)速 度傳感器42、適于監(jiān)測燃燒的燃燒傳感器30和適于監(jiān)測廢氣的廢氣傳感器40，通常是空/ 燃比傳感器。燃燒傳感器30包括可操作以監(jiān)測燃燒參數(shù)的狀態(tài)的傳感器裝置，并示出為可 操作以監(jiān)測氣缸內(nèi)燃燒壓力的氣缸壓力傳感器。燃燒傳感器30和曲柄傳感器42的輸出由 控制模塊5監(jiān)測，控制模塊5在每個燃燒周期內(nèi)確定每個氣缸15的燃燒相位，即相對于曲 軸12的曲柄角的燃燒壓力正時。燃燒傳感器30還可以由控制模塊5監(jiān)測，從而在每個燃燒 周期內(nèi)確定每個氣缸15的平均有效壓力(IMEP)。優(yōu)選地，使發(fā)動機(jī)10和控制模塊5機(jī)械 化從而在每個氣缸發(fā)火事件期間監(jiān)測并確定每個發(fā)動機(jī)氣缸15的IMEP的狀態(tài)?？蛇x地， 在本發(fā)明的范圍內(nèi)，可以使用其他感測裝置來監(jiān)測其他燃燒參數(shù)的狀態(tài)，例如，離子傳感點 火系統(tǒng)和非插入式氣缸壓力傳感器?？刂颇K5執(zhí)行存儲在其中的算法代碼，從而控制上述致動器，以控制發(fā)動機(jī)操 作，包括節(jié)氣門位置、火花正時、燃料噴射質(zhì)量和正時、進(jìn)氣門和/排氣門正時和相位，以及 EGR閥位置以控制再循環(huán)廢氣的流量。氣門正時和相位包括(在排氣再吸入策略下的)排 氣門重新打開的負(fù)氣門重疊(NVO)和升程。控制模塊5適于從操作員接收輸入信號(例如 從油門踏板位置和制動踏板位置)，以確定操作員扭矩請求，并從傳感器接收指示發(fā)動機(jī)速 度、進(jìn)氣空氣溫度、冷卻劑溫度和其他環(huán)境條件的輸入信號?？刂颇K5優(yōu)選為通用數(shù)字計算機(jī)，通用數(shù)字計算機(jī)通常包括微處理器或中央處 理單元、存儲介質(zhì)、高速時鐘、模數(shù)和數(shù)模電路、輸入/輸出電路和裝置以及適當(dāng)?shù)男盘栒{(diào) 節(jié)和緩沖電路，存儲介質(zhì)包括非易失性存儲器和隨機(jī)存取存儲器，非易失性存儲器包括只 讀存儲器和電可編程只讀存儲器。控制模塊具有一組控制算法，包括存儲在非易失性存儲 器中且被執(zhí)行以提供期望功能的常駐程序指令和標(biāo)定。算法優(yōu)選地在預(yù)設(shè)的循環(huán)周期期間 執(zhí)行。算法由中央處理單元執(zhí)行，并可操作以使用預(yù)設(shè)的標(biāo)定來監(jiān)測來自上述感測裝置的 輸入并執(zhí)行控制和診斷例程，以控制致動器的運(yùn)行。循環(huán)周期可以在正在進(jìn)行的發(fā)動機(jī)和 車輛運(yùn)行期間以規(guī)則的間隔例如每3. 125毫秒、6. 25毫秒、12. 5毫秒、25毫秒和100毫秒執(zhí) 行?；蛘?，算法可以響應(yīng)于事件的發(fā)生而被執(zhí)行。在操作中，控制模塊5監(jiān)測來自上述傳感器的輸入從而確定發(fā)動機(jī)參數(shù)的狀態(tài)。 控制模塊5執(zhí)行存儲在其中的算法代碼以控制前述的制動器從而形成氣缸充氣，包括控制 內(nèi)燃機(jī)上配置的節(jié)氣門位置、火花點火正時、燃料噴射質(zhì)量和正時、EGR閥位置以控制再循環(huán)廢氣的流量、以及進(jìn)氣門和/或排氣門正時和相位?？刂颇K5可操作以在正在進(jìn)行的 車輛操作期間使內(nèi)燃機(jī)起動和關(guān)閉，并可操作以通過控制燃料和火花和氣門的停用來選擇 性地停用燃燒室的一部分或氣門的一部分。后處理系統(tǒng)70流體地連接到廢氣歧管39并且與控制模塊5信號通信地連接且可 操作地連接。示例性的后處理系統(tǒng)70包括HC-SCR裝置。排氣后處理系統(tǒng)70可包括催化劑 裝置和/或捕集裝置的組合，其可操作以氧化、吸收、釋放、還原和燃燒廢氣供給流的成分。 催化劑裝置可包括一個或多個三元催化劑轉(zhuǎn)化器(TWC)和SCR裝置。捕集裝置可包括一個 或多個在催化劑裝置的下游的NOx吸收器(LNT)裝置。示例性的HC-SCR催化劑可包括氧化鋁催化劑、銀-氧化鋁(Ag/Al203)催化劑、 鋇-和鈉-氧化釔沸石催化劑、離子交換基金屬沸石催化劑(例如，CU-ZSM5)和鉬族金屬 催化劑(例如，PVAl2O3)。在一個實施例中，包括銀基催化劑的HC-SCR裝置含有以氧化鋁 為載體的在2和3重量％之間的Ag20。將所選的HC-SCR催化劑與合適的載體涂料混合以 浸漬在具有流通特點(例如，蜂巢構(gòu)造)的陶瓷或金屬基質(zhì)上?；|(zhì)包括由具有約62-96 孔/平方厘米(400-600孔/平方英寸)的孔密度和約3到7密耳壁厚的堇青石形成的陶 瓷或金屬整料?；|(zhì)的孔包括流動通道，廢氣流過這些流動通道而接觸催化活性材料。浸 漬后的基質(zhì)組裝在具有入口和出口的不銹鋼金屬組件中，從而形成HC-SCR裝置。HC-SCR裝 置具有適應(yīng)其所應(yīng)用的特定發(fā)動機(jī)和車輛的物理特點，包括大小、體積、空間速度和流動限 制。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，根據(jù)下面的等式描述的過程，HC-SCR裝置在富氧條件下還 原NOx排放物。HC+02+N0X — N2+C02+H20[1]圖2示意性地圖示了根據(jù)本發(fā)明的包括HC-SCR裝置構(gòu)造的示例性后處理系統(tǒng)。 后處理系統(tǒng)70包括TWC48、HC-SCR裝置60、上游NOx傳感器50、上游氧傳感器66、下游NOx 傳感器52、SCR催化劑溫度傳感器65，和燃料配量模塊61并且后處理系統(tǒng)70與控制模塊5 聯(lián)通。如本領(lǐng)域已知的，TWC48執(zhí)行數(shù)個為對廢氣流的后處理所必需的催化功能。HC-SCR 裝置60利用燃料作為反應(yīng)劑來將NOx還原成無污染分子。上游NOx傳感器50檢測并確定 進(jìn)入后處理系統(tǒng)70的廢氣流中的NOx的量。雖然上游NOx傳感器50圖示為用于確定進(jìn)入 后處理系統(tǒng)的NOx的量的示例性裝置，但應(yīng)當(dāng)理解的是，也可以用其它裝置，例如通過位于 TWC48和HC-SCR裝置60之間的NOx傳感器，確定進(jìn)入系統(tǒng)的NOx的量從而用于評估HC-SCR 中的轉(zhuǎn)化效率。根據(jù)示例性實施例本發(fā)明，總體討論了描述進(jìn)入后處理系統(tǒng)的NOx的傳感 器輸入，但應(yīng)當(dāng)理解的是，根據(jù)上游傳感器的設(shè)置，輸入可實際上描述進(jìn)入后處理系統(tǒng)的一 部分的NOx含量。HC-SCR裝置60通過本領(lǐng)域已知的方法利用碳?xì)浠衔飳Ox轉(zhuǎn)化成無 污染的分子。溫度傳感器65被描述成位于HC-SCR裝置60內(nèi)以提供該裝置內(nèi)的催化劑床 的溫度，即催化劑床溫度。應(yīng)當(dāng)理解的是，后處理系統(tǒng)70中其它位置上的溫度傳感器，結(jié) 合指示該裝置中的熱傳導(dǎo)和該裝置內(nèi)發(fā)生的反應(yīng)的其它度量，可被用于估計催化劑的最終 溫度。燃料配量模塊61被描述成在HC-SCR裝置60上游的位置上。直接將燃料噴射到進(jìn) 入HC-SCR裝置60的廢氣流中。然而，所描述的優(yōu)選方法利用了混合器裝置62。燃料配量 模塊61將燃料噴射到混合器裝置62上，然后廢氣流攜帶該燃料并將其基本均勻地分布到 HC-SCR裝置60內(nèi)部上的催化劑表面上。燃料配量模塊61是用于將碳?xì)浠衔镙斔蛣雍筇?理系統(tǒng)的示例性裝置。然而，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，可以采用燃料輸送系統(tǒng)的許多實施例以將碳?xì)浠衔镙斔偷綇U氣供給流。在另一示例性實施例中，可調(diào)整燃燒循環(huán)參數(shù)以在 廢氣流中產(chǎn)生更多的未燃燒碳?xì)浠衔?。下游NOx傳感器52檢測并確定離開后處理系統(tǒng) 70的廢氣流中的NOx的量。控制模塊5包括為處理與后處理系統(tǒng)70相關(guān)的輸入所要求的 程序并控制在系統(tǒng)中的NOx處理中的參數(shù)。通過將NOx傳感器放置在后處理裝置的之前和之后，可估計裝置在轉(zhuǎn)化NOx方面 的效率。上面所描述的示例性后處理系統(tǒng)描述在所分析的后處理裝置的上游測得的廢氣流 的測量NOx含量或估計NOx含量?？梢詫M(jìn)入后處理系統(tǒng)的NOx的在任何時間的測量描 述為x(t)。上面所描述的示例性后處理系統(tǒng)描述了在所分析的后處理裝置的下游測得的廢 氣流的測量NOx含量或估計NOx含量?？梢詫﹄x開后處理系統(tǒng)的NOx的在任何時間的測 量描述為y(t)。下式給出了在任何給定時間的轉(zhuǎn)化效率 應(yīng)當(dāng)理解的是，該等式提供了在任意瞬時的轉(zhuǎn)化效率。這樣的瞬時測量或計算容 易產(chǎn)生基于信號噪聲的誤差。應(yīng)用低通濾波器的方法是本領(lǐng)域已知的。對x(t)或y(t)的 積分分別獲得描述在一時間段上的進(jìn)入或離開后處理系統(tǒng)的實際NOx的量。過濾了 x(t) 和y(t)中的異常測量值的用于確定積分轉(zhuǎn)化效率的示例性等式可描述如下 以這種方法，進(jìn)入和離開后處理系統(tǒng)的NOx的測量值或估計值可用于確定后處理 系統(tǒng)70的估計的實際轉(zhuǎn)化效率或計算的實際轉(zhuǎn)化效率。示例性內(nèi)燃機(jī)10能在化學(xué)計量關(guān)系、化學(xué)計量的稀側(cè)和化學(xué)計量的濃側(cè)運(yùn)行。在 內(nèi)燃機(jī)運(yùn)行過程中，內(nèi)燃機(jī)10產(chǎn)生包含固定組成成分的廢氣供給流，該廢氣供給流將被后 處理系統(tǒng)轉(zhuǎn)化，該廢氣流包括碳?xì)浠衔?HC)、一氧化碳(CO)、氮氧化物(NOx)和微粒物質(zhì) (PM)，和其它。以化學(xué)計量的濃側(cè)和稀側(cè)運(yùn)行內(nèi)燃機(jī)10產(chǎn)生變化的組成成分的比例。以化學(xué)計量的濃側(cè)運(yùn)行內(nèi)燃機(jī)10可包括在每個壓縮沖程過程中向燃燒室16內(nèi)噴 射第一燃料脈動。基于為運(yùn)行示例性內(nèi)燃機(jī)10以滿足操作者扭矩要求和其它載荷要求的 足夠的量來確定在第一燃料脈動過程中噴射的燃料質(zhì)量。在燃燒循環(huán)過程中可向燃燒室16 接著噴射一個或多個燃料脈動，從而產(chǎn)生具有為化學(xué)計量的濃側(cè)的空/燃比的廢氣流，使 得能在廢氣流中獲得的HC被用作還原劑。替代地或額外地，如圖2所示，為類似地效果用 燃料配量模塊61將燃料直接噴入廢氣流，使HC可利用作為還原劑。另一實施例包括調(diào)整 火花正時或燃料噴射正時以實現(xiàn)燃燒室16內(nèi)的局部燃燒。局部燃燒使得能在廢氣流中獲 得HC，借此產(chǎn)生具有為化學(xué)計量的濃側(cè)的空/燃比的廢氣流。HC-SCR裝置60的運(yùn)行依靠由該裝置內(nèi)的催化劑促進(jìn)的反應(yīng)。該反應(yīng)的轉(zhuǎn)化效率 依賴于多個變量。例如，該裝置內(nèi)的溫度必須在使該反應(yīng)發(fā)生的可操作范圍內(nèi)，并且在可操 作范圍內(nèi)的溫度可使該反應(yīng)的效率更高或更低。類似地，氣體移動通過該裝置的空間速度 影響該反應(yīng)的效率。更高的空間速度降低了廢氣可操作地接近催化劑的時間，通?？臻g速 度越高效率越低。另外，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解的是，該反應(yīng)的高效運(yùn)行要求存在對該反 應(yīng)來說適當(dāng)量的成分物質(zhì)。
可以示出測試結(jié)果以描述包括上述變量在內(nèi)的各種變量與轉(zhuǎn)化效率的關(guān)系。圖3 用曲線圖描繪了根據(jù)本發(fā)明的描述催化劑床溫度與NOx轉(zhuǎn)化效率之間的關(guān)系的示例性測 試數(shù)據(jù)。溫度由位于距離HC-SCR裝置60中的催化劑的前面2. 5cm的傳感器監(jiān)測。如在100 秒和200秒之間、在800秒和900秒之間和在900秒和1000秒之間所能明顯看出的，SCR溫 度的升高對應(yīng)于轉(zhuǎn)化效率的急劇下降，該轉(zhuǎn)化效率的急劇下降例如由耗盡來自HC-SCR裝 置60的還原劑的高溫廢氣引起。轉(zhuǎn)化效率也受燃燒模式轉(zhuǎn)變影響。例如，轉(zhuǎn)變到均勻化學(xué) 計量發(fā)動機(jī)運(yùn)行降低了用于轉(zhuǎn)化的可利用的氧，因此轉(zhuǎn)化效率降低。圖4用曲線圖描繪了根據(jù)本發(fā)明的描述空間速度與NOx轉(zhuǎn)化效率的關(guān)系的示例性 測試數(shù)據(jù)。如本領(lǐng)域技術(shù)人員所認(rèn)識的，可以基于所監(jiān)測的進(jìn)入內(nèi)燃機(jī)10的進(jìn)氣空氣質(zhì)量 確定后處理系統(tǒng)中的空間速度。如上所述，描述廢氣流移動通過該裝置的速度的空間速度 直接影響NOx轉(zhuǎn)化效率。廢氣在催化劑區(qū)域要求一定時間用于使還原反應(yīng)發(fā)生。即使在該 裝置中的其它條件都是理想的情況下，過快地迫使廢氣通過該裝置也將不能與催化劑充分 相互作用以進(jìn)行期望的反應(yīng)。如圖4的數(shù)據(jù)所描述的，超過某一閾值的空間速度可直接與 NOx轉(zhuǎn)化效率的急劇下降相關(guān)。圖5用曲線圖描繪了根據(jù)本發(fā)明的分子氧的存在與NOx轉(zhuǎn)化效率的關(guān)系的示例性 測試數(shù)據(jù)。如上所述，該反應(yīng)所要求的物質(zhì)必須是足量的才能實現(xiàn)高的NOx轉(zhuǎn)化效率。如 圖5所示，氧的存在度的顯著降低導(dǎo)致NOx轉(zhuǎn)化效率的降低。同樣地，要求存在足量的還原 劑。圖6用曲線圖描繪了根據(jù)本發(fā)明的存在的碳?xì)浠衔锖痛嬖诘腘Ox之間的比率與 NOx轉(zhuǎn)化效率的關(guān)系的示例性測試數(shù)據(jù)。如上所述，反應(yīng)所要求的物質(zhì)必須是足量的才能實 現(xiàn)高的NOx轉(zhuǎn)化效率。如圖6中所示，該比率的顯著降低導(dǎo)致NOx轉(zhuǎn)化效率的降低。圖7用曲線圖描繪了根據(jù)本發(fā)明的描述對于數(shù)個不同碳?xì)浠衔锶剂蟻碚f的碳 氫化合物與NOx之間的比率與NOx轉(zhuǎn)化效率的關(guān)系的示例性測試數(shù)據(jù)。示例性測試包括穩(wěn) 態(tài)時在多個發(fā)動機(jī)速度和發(fā)動機(jī)負(fù)荷點處對稀燃火花點火直噴測試構(gòu)造的測試。測試構(gòu)造 包括還原劑噴射系統(tǒng)，該系統(tǒng)被構(gòu)造成向廢氣供給流中噴射可控的還原劑量。圖示了 E85、 變性乙醇和汽油的測試結(jié)果。當(dāng)該比率低于某一值時，每種燃料都顯示了 NOx轉(zhuǎn)化效率的 急劇降低。如圖7所示，還原劑與NOx比率的越高，轉(zhuǎn)化效率增加的越少。圖8-13示意性地圖示了根據(jù)本發(fā)明的后處理系統(tǒng)70能采用的多個示例性構(gòu)造。 圖8示意性地圖示了廢氣后處理系統(tǒng)70的一種構(gòu)造，后處理系統(tǒng)70具有流體連接到廢氣 歧管39且流體連接在TWC48上游的HC-SCR裝置60。圖9示意性地圖示了廢氣后處理系統(tǒng)70的第二種構(gòu)造，后處理系統(tǒng)70包括流體 連接到廢氣歧管39的第一 TWC48，包括旁通管51和旁通閥49。HC-SCR裝置60流體連接在 TWC48的下游和第二 TWC48’的上游。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解的是，作為選擇，旁通閥49 可連接在第一 TWC48的上游以控制通過第一 TWC48的廢氣供給流或者通過旁通管51將廢 氣供給流繞過第一 TWC48轉(zhuǎn)向。圖10示意性地圖示了廢氣后處理系統(tǒng)70的第三構(gòu)造，該第三構(gòu)造包括在廢氣后 處理系統(tǒng)70的第二構(gòu)造的基礎(chǔ)上還包括位于第二 TWC48’下游的LNT裝置69。圖11示意性地圖示了廢氣后處理系統(tǒng)70的第四構(gòu)造，第四構(gòu)造包括在廢氣后處 理系統(tǒng)70的第三構(gòu)造基礎(chǔ)上還包括位于旁通管51上的熱交換器68。
圖12示意性地圖示了廢氣后處理系統(tǒng)70的第五構(gòu)造，該第五構(gòu)造包括在排氣后 處理系統(tǒng)70的第一構(gòu)造的基礎(chǔ)上還包括流體連接到廢氣歧管39的旁通管51和旁通閥49。 本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解的是，作為選擇，旁通閥49可連接到HC-SCR裝置60的上游以控 制通過HC-SCR裝置60的廢氣供給流或通過旁通管51將廢氣供給流轉(zhuǎn)向繞過HC-SCR裝置 60。圖13示意性地圖示了廢氣后處理系統(tǒng)70的第六構(gòu)造，該第六構(gòu)造包括在廢氣后 處理系統(tǒng)70的第五構(gòu)造的基礎(chǔ)上還包括位于HC-SCR裝置60上游的熱交換器68。如上所述，多個因素影響將NOx轉(zhuǎn)化成其它物質(zhì)的HC-SCR的NOx轉(zhuǎn)化效率。為最 優(yōu)化轉(zhuǎn)化或?qū)崿F(xiàn)足夠高效的轉(zhuǎn)化所需要的因素的其中一個是向HC-SCR裝置輸送適當(dāng)量的 碳?xì)浠衔?，該碳?xì)浠衔锟梢允亲鳛榘l(fā)動機(jī)排出排放物的廢氣流的成分或可以由該后處 理系統(tǒng)中的燃料噴射裝置通過主動配量提供。對碳?xì)浠衔镙斔偷目刂菩枰獙\(yùn)行期望的 反應(yīng)所要求的碳?xì)浠衔锏倪m當(dāng)量進(jìn)行估計。輸送的碳?xì)浠衔锾伲瑫沟闷谕姆磻?yīng) 缺料，導(dǎo)致該裝置的NOx轉(zhuǎn)化效率降低。輸送的碳?xì)浠衔锾鄷速M(fèi)燃料并在某種條件 下也能導(dǎo)致降低的NOx轉(zhuǎn)化效率。可以利用在HC-SCR裝置內(nèi)發(fā)生的反應(yīng)過程的計算機(jī)處理模型來實時控制碳?xì)浠?合物輸送，該模型包括實時輸入影響在裝置內(nèi)NOx轉(zhuǎn)化效率的所有關(guān)鍵因素和在適當(dāng)?shù)奶?理器上運(yùn)行。然而，與運(yùn)行如此復(fù)雜的模型、實時預(yù)測燃燒室或后處理系統(tǒng)中的燃料噴射量 相關(guān)的計算負(fù)載可能不是令人滿意的。但是，已知的是用統(tǒng)計建模的方法根據(jù)系統(tǒng)運(yùn)行的 總分類來估計系統(tǒng)的行為。通過對示例性系統(tǒng)運(yùn)行的標(biāo)定或分析，可以基于對所監(jiān)測的系 統(tǒng)輸入的快速分類或歸類進(jìn)行對系統(tǒng)運(yùn)行的統(tǒng)計預(yù)測。這樣的預(yù)測結(jié)果可被用于限制受 控變量或?qū)崟r計算針對在控制該變量方面特別有用的輸入，而不需要利用完整的計算模 型。公開了一種用于對向碳?xì)浠衔镞x擇性催化還原裝置的碳?xì)浠衔镙斔瓦M(jìn)行控制的方 法，其中實時監(jiān)測操作輸入，根據(jù)標(biāo)定的統(tǒng)計過程模型將這些輸入分類以預(yù)測期望的碳?xì)?化合物輸送。通過識別嚴(yán)重影響HC-SCR裝置的NOx轉(zhuǎn)化效率的變量，可在包括示例性HC-SCR 裝置的示例性實驗系統(tǒng)上測試這些變量以統(tǒng)計預(yù)測類似可操作的系統(tǒng)的運(yùn)行。例如，如上 所述，在示例性系統(tǒng)測試中已經(jīng)將催化劑床溫度、裝置內(nèi)的空間速度和適當(dāng)量分子氧、NOx 及碳?xì)浠衔锏拇嬖诙却_認(rèn)為控制變量，該示例性系統(tǒng)利用銀基催化劑用汽油作為還原劑 還原NOx。這些控制變量聯(lián)合影響該模型的輸出，即NOx轉(zhuǎn)化效率。催化劑床溫度、空間速 度、和氧及NOx的存在度是所公開的統(tǒng)計模型的預(yù)測輸入。該模型的輸出，即NOx轉(zhuǎn)化效率， 是通過該模型要優(yōu)化的量。優(yōu)化對任何可選擇輸入的變化以盡可能實現(xiàn)最高的輸出或NOx 轉(zhuǎn)化效率。其余的變量，即碳?xì)浠衔锏拇嬖诙然蛳騂C-SCR裝置60的碳?xì)浠衔镙斔?，?這樣的量通過對統(tǒng)計模型的操作選擇上述量以實現(xiàn)期望的NOx轉(zhuǎn)化效率。該變量，即對要 向HC-SCR輸送的碳?xì)浠衔锏妮斔?，將被輸出為一個可能產(chǎn)生期望的轉(zhuǎn)化效率的值的范 圍且該范圍可被描述為期望碳?xì)浠衔镙斔椭捣秶９_了通過統(tǒng)計模型選擇期望碳?xì)浠衔镙斔椭捣秶氖纠苑椒?。圖14示意 性地描述了根據(jù)本發(fā)明的根據(jù)統(tǒng)計分析，尤其是通過隨機(jī)分析，繪制的示例性測試值。隨機(jī) 分析是本領(lǐng)域已知的方法，其中用測試值和預(yù)計值繪制某一項的變化性，并且在95%確定 性范圍內(nèi)繪制對于該項的變化的后續(xù)重復(fù)操作中的輸出。在該具體曲線圖中，以單個的較大曲線圖的形式繪制對于被測控制變量的隨機(jī)曲線圖，這些曲線示了不同變量對最終 單個NOx轉(zhuǎn)化效率的用統(tǒng)計方法預(yù)測的影響，該單個NOx轉(zhuǎn)化效率在曲線圖上由水平線描 述。繪制了針對催化劑床溫度、空間速度、和氧、NOx及碳?xì)浠衔锏拇嬖诙鹊闹档姆秶?。?豎直線描繪當(dāng)前操作點出的每個變量值。保持任何其它變量穩(wěn)定，可以預(yù)測針對單個變量 的NOx轉(zhuǎn)化效率的結(jié)果值。為每個變量預(yù)測中心線預(yù)測和95%帶。中心線的形式描述了 數(shù)據(jù)是通過實驗方法測得的(實線)還是基于實驗測試的區(qū)域預(yù)測的(點劃線)。例如給 定曲線圖中所表示的當(dāng)前O2濃度并保持所有其它變量穩(wěn)定，O2濃度的降低會可預(yù)測地產(chǎn)生 NOx轉(zhuǎn)化效率的降低。如用圖14所描述的隨機(jī)分析提供了預(yù)測地描述HC-SCR裝置運(yùn)行的能力，該分析 利用一組可測量變量來預(yù)測單個輸入變量的最優(yōu)輸送以實現(xiàn)最大NOx轉(zhuǎn)化效率。在圖14的 示例中，要求接近100%的轉(zhuǎn)化效率并測量對所描述值來說的其它變量，由于引入的HC導(dǎo) 致而Cl或碳存在度的最佳范圍可被選擇為約在5000和12000ppm之間。通過相對于碳?xì)?化合物輸送的期望范圍繪制可測量變量的變化范圍，可通過重復(fù)的方式預(yù)測上述結(jié)果。通 過匯集通過選擇的運(yùn)行范圍得到的上述結(jié)果，可將期望的碳?xì)浠衔镙斔椭捣秶糜诳刂?向HC-SCR60的HC引入，從而實現(xiàn)期望的NOx轉(zhuǎn)化效率。如上所述，引入要被噴射的特定量HC的燃燒控制或向HC-SCR60引入特定量HC的 HC噴射控制都是實時計算，要求在測量和期望HC項的輸出之間的短延遲時間。然而，提取 影響NOx轉(zhuǎn)化效率的變量的值并且通過計算機(jī)模型實時地產(chǎn)生期望HC數(shù)量的計算機(jī)模型 運(yùn)行的計算代價過大。作為替代可使用隨機(jī)分析的分析來描述可測量輸入值的范圍的特 征，這些范圍建立期望碳?xì)浠衔镙斔椭档目深A(yù)測特性。分析HC-SCR運(yùn)行的隨機(jī)預(yù)測的示 例性方法包括每次在值范圍上調(diào)整一個可測量變量項，檢查每次重復(fù)對期望碳?xì)浠衔镙?送值的影響，和識別數(shù)據(jù)的斷點，其中可測量變量項中在斷點以上的值導(dǎo)致在一個范圍內(nèi) 的期望碳?xì)浠衔镙斔椭?，而可測量變量項中在斷點以下的值導(dǎo)致在一個不同范圍內(nèi)的期 望碳?xì)浠衔镙斔椭?。然后該斷點可被用于限定可測量變量范圍。例如，可用識別的斷點 將空間速度分類成高范圍和低范圍，其中在每個范圍內(nèi)的測得空間速度值都能被用于預(yù)測 相應(yīng)的期望碳?xì)浠衔镙斔椭捣秶奶匦?。通過特征化那些被確認(rèn)為對轉(zhuǎn)化效率影響最大 的因素的可測量變量項并將其分類成可測量變量范圍，對可測量變量項的操作測量可被用 于統(tǒng)計地預(yù)測期望碳?xì)浠衔镙斔椭捣秶?。上述過程可用于描述與一個項的變化對應(yīng)的期望碳?xì)浠衔镙斔椭捣秶?。然而?多個項都可被確認(rèn)為HC-SCR運(yùn)行的影響因素并且都可被追蹤為可測量變量項。對可測量 變量項的每一個的重復(fù)分析和這些項的每一個中所識別的斷點都可被用于描述不同項的 相互依賴性。例如，如果O2濃度是在低范圍內(nèi)而空間速度也在低范圍內(nèi)，那么可以預(yù)測期望 碳?xì)浠衔镙斔椭翟诘谝环秶鷥?nèi)。然而，如果相反空間速度在其高范圍內(nèi)，那么可以預(yù)測期 望碳?xì)浠衔镙斔椭翟诘诙秶鷥?nèi)。以這種方法，能對那些被確認(rèn)為對HC-SCR運(yùn)行影響最 大的因素的多個可測量變量項的變化進(jìn)行繪圖或制圖，使得對這些可測量變量項的實時測 量的分類可被用于基于這些可測量變量項的相互依賴性預(yù)測期望碳?xì)浠衔镙斔椭捣秶??？蓽y量變量范圍可以是固定范圍，在所有比較過程中所識別的斷點保持為單個 值。本實施例具有簡單的優(yōu)點，其中將實時測量結(jié)果分類成可測量變量范圍可以并行地進(jìn) 行。在另一種情況中，如果一個可測量變量項的斷點依賴于另一項的值或?qū)α硪豁椀闹得舾?，那么該有依賴性的項的特定范圍可根?jù)第一、獨立項的測量而確定。如上所述，可用識別的斷點將可測量變量項分成可測量變量范圍。如上所述，這些 范圍可以將可測量變量項的可能值分成包括高范圍和低范圍的兩個范圍?？商鎿Q地，基于 數(shù)據(jù)的特性或?qū)ζ谕細(xì)浠衔镙斔椭捣秶母?xì)分辨率的要求，可以在數(shù)據(jù)中識別多個 斷點。例如，空間速度可被分成三個范圍而溫度可被分成四個。應(yīng)當(dāng)理解的是，范圍數(shù)量的 每一次增加都產(chǎn)生更多個待標(biāo)定和待追蹤的可測量變量范圍組合?？梢愿鶕?jù)可測量變量范 圍監(jiān)測并分類可測量變量項的實時測量結(jié)果。圖15描繪了根據(jù)本發(fā)明的描述可測量變量范圍和相應(yīng)的期望碳?xì)浠衔镙斔椭?范圍的示例性查詢表。該示例性查詢表包括以列布置的四類可測量變量項和另外一列的期 望碳?xì)浠衔镙斔椭捣秶?還原劑/NOx)?？蓽y量變量項的分類對應(yīng)于上述的可測量變量 范圍。在該示例性查詢表中，每一類可測量變量項由高范圍和低范圍表示?；谌绫疚纳?述的可測量變量范圍確定可測量變量項的分類。這些類可測量變量項的每一行對應(yīng)一個期 望碳?xì)浠衔镙斔椭捣秶?。每一行包括這些可測量變量項的每一個的分類并且每一行包括 一組不同的這些可測量變量項的分類。催化劑床溫度項(T)表示在第一列內(nèi)。進(jìn)入后處理 系統(tǒng)70的NOx分子由第二列中的NOx分子項表示。空間速度項(SV)表示在第三列中。廢 氣供給流中存在的氧分子(O2)由第四列中的氧分子項表示。每一行的期望碳?xì)浠衔镙?送值范圍表示在第五列中。圖15描述了查詢表，用于所描述方法的標(biāo)定值可被記錄在該查詢表中并且能用 于查詢。應(yīng)當(dāng)理解的是，可以將多個查詢表用于各種運(yùn)行范圍。而且，應(yīng)當(dāng)理解的是，各種范 圍的特性和所得到的輸出值都可用編程關(guān)系或函數(shù)關(guān)系取得并被利用，而無需查詢表。能 想像利用所公開的方法的許多過程實施例，而本發(fā)明并不意在受限于本文描述的具體實施 例。在一個實施例中，可測量變量項被分成兩個可測量變量范圍。催化劑床溫度項的 第一可測量變量范圍包括在0°c和290°C之間的溫度。催化劑床溫度項的第二可測量變量 范圍包括在290°C和更高溫度之間的溫度。NOx分子項的第一可測量變量范圍包括廢氣供 給流中的在0和300ppm之間的NOx分子。NOx分子項的第二可測量變量范圍包括在300ppm 和更高值之間的NOx分子?？臻g速度項的第一可測量變量范圍包括0和8000/hr之間?？?間速度項的第二可測量變量范圍包括在8000/hr和更高值之間。氧分子項的第一可測量變 量范圍包括廢氣供給流中的在0%和11%之間的氧濃度。氧分子項的第二可測量變量范圍 包括在11%和100%之間的氧濃度。圖16示出了根據(jù)本發(fā)明的用于在正在進(jìn)行的發(fā)動機(jī)運(yùn)行期間管理來自內(nèi)燃機(jī)10 的廢氣供給流的控制方案300。圖16中圖示了控制方案300，并且在本文中控制方案300被 描述為包括獨立的要素。這樣的圖示是為了容易描述且應(yīng)當(dāng)認(rèn)識到的是，由這些要素執(zhí)行 的功能可被結(jié)合在一個或多個裝置中，例如由軟件、硬件和/或?qū)Ｓ眉呻娐穼嵤＠纾?控制方案300可作為控制模塊5中的一個或多個算法而被執(zhí)行?？刂品桨?00包括在框 303中監(jiān)測可測量變量項。如本文以上所述，可測量變量項包括催化劑床溫度、空間速度、廢 氣供給流中出現(xiàn)的氧分子、和廢氣供給流中出現(xiàn)的NOx分子?？刂品桨?00還包括確定可測量變量項在可測量變量范圍內(nèi)的分類，根據(jù)框306、 309,312和315中的斷點通過統(tǒng)計分析對這些可測量變量范圍進(jìn)行標(biāo)定。
在選擇可測量變量項中每一個的分類后，控制方案300在框318內(nèi)確定期望碳?xì)?化合物輸送值范圍?；诳蓽y量變量項的分類確定期望碳?xì)浠衔镙斔椭捣秶?。期望碳?xì)?化合物輸送值范圍是相應(yīng)于可測量變量項中每一個的分類的預(yù)定值范圍。在一個實施例 中，通過在查詢表中定位可測量變量項的分類來確定期望碳?xì)浠衔镙斔椭捣秶?。期望?氫化合物輸送值范圍是與可測量變量項的分類相關(guān)的值范圍。例如，例如圖15中描述的 示例性查詢表，催化劑床溫度項的低分類、空間速度項的低分類、氧分子項的低分類、和NOx 分子項的低分類相應(yīng)于29到88的期望Cl/NOx比率碳?xì)浠衔镏捣秶Ｔ诖_定期望Cl/NOx比率碳?xì)浠衔镏捣秶?，控制方?00在框321中確定在向 HC-SCR裝置60輸送碳?xì)浠衔锏倪@一范圍內(nèi)的燃料量。上述方法描述了確定期望的碳?xì)?化合物輸送值范圍，該范圍描述了在相關(guān)的HC-SCR內(nèi)可以實現(xiàn)期望的NOx轉(zhuǎn)化效率的范 圍。該范圍內(nèi)的值可通過實驗、經(jīng)驗獲得，或通過建?；蜻m于準(zhǔn)確地預(yù)測HC-SCR運(yùn)行和HC 輸送對其它受影響系統(tǒng)的作用的其它技術(shù)來預(yù)測，并且同一系統(tǒng)對于不同設(shè)置、條件或運(yùn) 行范圍可以采用多個標(biāo)定曲線。為了最大化燃料效率，一個示例性標(biāo)準(zhǔn)可以包括選擇期望 碳?xì)浠衔镙斔椭捣秶械淖钚〉腍C值。根據(jù)本領(lǐng)域已知的方法，可以附加地或替換地應(yīng) 用其它標(biāo)準(zhǔn)。在確定用于碳?xì)浠衔镙斔偷娜剂狭亢?，控制方?00可實現(xiàn)對HC-SCR裝置 60的碳?xì)浠衔镙斔?。如上所述，向HC-SCR裝置60的碳?xì)浠衔镙斔涂捎上蛉紵覂?nèi)噴 射和/或向廢氣流內(nèi)噴射來實現(xiàn)。上述方法描述了手動標(biāo)定過程，其中示例性測試系統(tǒng)用于通過可測量變量項中每 一個的變化來評估運(yùn)行。然后所得的可測量變量范圍被用作在使用類似可操作的HC-SCR 裝置的系統(tǒng)中的預(yù)設(shè)范圍。然而，應(yīng)當(dāng)理解的是，通過自適應(yīng)系統(tǒng)，諸如采用機(jī)器學(xué)習(xí)算法 或模糊邏輯的系統(tǒng)，系統(tǒng)可被構(gòu)造成測試可測量變量范圍和相應(yīng)的期望碳?xì)浠衔镙斔椭?范圍并使這些范圍適應(yīng)車輛的運(yùn)行，包括由NOx傳感器或其它評估NOx轉(zhuǎn)化效率的方法確 定的特定HC-SCR運(yùn)行且包括補(bǔ)償老化效應(yīng)或損壞的系統(tǒng)部件。本發(fā)明描述了一些優(yōu)選實施例和對這些實施例的變型。通過閱讀和理解說明書， 可以對其它實施例進(jìn)行進(jìn)一步的變型和修改。因此，本意是本發(fā)明并不限定于以被認(rèn)為是 執(zhí)行本發(fā)明的最優(yōu)模式公開的具體實施例，而本發(fā)明將包括落入所附權(quán)利要求范圍內(nèi)的所 有實施例。
權(quán)利要求
一種用于控制向碳?xì)浠衔镞x擇性催化還原裝置的碳?xì)浠衔镙斔偷姆椒ǎ撗b置構(gòu)造成接收來自內(nèi)燃機(jī)的廢氣流，該方法包括監(jiān)測可測量變量項，這些項包括影響所述碳?xì)浠衔镞x擇性催化還原裝置中轉(zhuǎn)化效率的因素；基于可測量變量范圍確定所述可測量變量項的分類；基于所述分類確定期望碳?xì)浠衔镙斔椭捣秶?；和利用所述期望碳?xì)浠衔镙斔椭捣秶刂葡蛩鎏細(xì)浠衔镞x擇性催化還原裝置的所述碳?xì)浠衔镙斔汀?br> 2.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述可測量變量范圍都通過統(tǒng)計分析被標(biāo)定，所述 統(tǒng)計分析基于維持期望轉(zhuǎn)化效率辨識所述期望碳?xì)浠衔镙斔椭捣秶械南鄳?yīng)趨勢。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述可測量變量項包括在所述碳?xì)浠衔镞x擇性催 化還原裝置內(nèi)的催化劑的溫度、進(jìn)入所述碳?xì)浠衔镞x擇性催化還原裝置的NOx量、流過 所述碳?xì)浠衔镞x擇性催化還原裝置的廢氣的空間速度、和進(jìn)入所述碳?xì)浠衔镞x擇性催 化還原裝置的分子氧的量。
4.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述可測量變量范圍包括所述可測量變量項的每一 個的高范圍和低范圍。
5.如權(quán)利要求1所述的方法，其中利用所述期望碳?xì)浠衔镙斔椭捣秶刂扑鎏細(xì)?化合物輸送包括在所述碳?xì)浠衔镞x擇性催化還原裝置上游噴射燃料。
6.如權(quán)利要求1所述的方法，其中利用所述期望碳?xì)浠衔镙斔椭捣秶刂扑鎏細(xì)?化合物輸送包括控制向所述內(nèi)燃機(jī)燃燒室內(nèi)的燃料噴射，以產(chǎn)生具有化學(xué)計量的濃側(cè)的空 /燃比的廢氣流。
7.如權(quán)利要求6所述的方法，其中控制向所述內(nèi)燃機(jī)燃燒室內(nèi)的燃料噴射包括執(zhí)行多 重燃料噴射以產(chǎn)生具有化學(xué)計量的濃側(cè)的空/燃比的廢氣流。
8.如權(quán)利要求6所述的方法，其中控制向所述內(nèi)燃機(jī)燃燒室內(nèi)的燃料噴射包括調(diào)整燃 料噴射正時以產(chǎn)生具有化學(xué)計量的濃側(cè)的空/燃比的廢氣流。
9.用于控制向碳?xì)浠衔镞x擇性催化還原裝置的碳?xì)浠衔镙斔偷脑O(shè)備，該裝置構(gòu)造 成接收來自內(nèi)燃機(jī)的廢氣流，所述設(shè)備包括所述碳?xì)浠衔镞x擇性催化還原裝置；燃料輸送系統(tǒng)，其控制輸送到所述碳?xì)浠衔镞x擇性催化還原裝置的碳?xì)浠衔锏?量；禾口控制模塊該控制模塊監(jiān)測可測量變量項，這些項包括影響所述碳?xì)浠衔镞x擇性催化還原裝置 中轉(zhuǎn)化效率的因素；基于可測量變量范圍確定所述可測量變量項的分類；基于所述分類確定所述期望碳?xì)浠衔镙斔椭捣秶?；和利用所述期望碳?xì)浠衔镙斔椭捣秶刂扑鋈剂陷斔拖到y(tǒng)。
10.用于控制向碳?xì)浠衔镞x擇性催化還原裝置的碳?xì)浠衔镙斔偷姆椒?，該裝置構(gòu) 造成接收來自內(nèi)燃機(jī)的廢氣流，該方法包括在示例性的碳?xì)浠衔镞x擇性催化還原裝置中重復(fù)地測試可測量變量項，這些可測量變量項包括a)在所述碳?xì)浠衔镞x擇性催化還原裝置內(nèi)的催化劑的溫度、b)進(jìn)入所述碳 氫化合物選擇性催化還原裝置的NOx量、c)流過所述碳?xì)浠衔镞x擇性催化還原裝置的所 述廢氣的空間速度、和d)進(jìn)入所述碳?xì)浠衔镞x擇性催化還原裝置的分子氧的量；在每次測試中監(jiān)測期望在所述碳?xì)浠衔镞x擇性催化還原裝置中出現(xiàn)的相應(yīng)的碳?xì)?化合物量；通過隨機(jī)分析確定所述可測量變量項中每一個的斷點，所述斷點描述期望相應(yīng)于所述 可測量變量項的變化而出現(xiàn)的所述碳?xì)浠衔锪康内厔葑兓焕盟鰯帱c為所述可測量變量項中每一個確定可測量變量范圍；和 利用所述可測量變量范圍基于所述可測量變量項的測量值控制在類似可操作的碳?xì)?化合物選擇性催化還原裝置中的碳?xì)浠衔镙斔汀?br> 全文摘要
本發(fā)明涉及利用發(fā)動機(jī)排出的碳?xì)浠衔锏挠糜谄腿剂匣鸹c火發(fā)動機(jī)的NOx控制的碳?xì)浠衔镞x擇性催化還原。一種用于控制向碳?xì)浠衔镞x擇性催化還原裝置的碳?xì)浠衔镙斔偷姆椒?，該裝置構(gòu)造成接收來自內(nèi)燃機(jī)的廢氣流，該方法包括監(jiān)測可測量變量項，這些項包括影響所述碳?xì)浠衔镞x擇性催化還原裝置中轉(zhuǎn)化效率的因素；基于可測量變量范圍確定對所述可測量變量項的分類；基于所述分類確定期望碳?xì)浠衔镙斔椭捣秶?；和利用所述期望碳?xì)浠衔镙斔椭捣秶刂葡蛩鎏細(xì)浠衔镞x擇性催化還原裝置的所述碳?xì)浠衔镙斔汀?br> 文檔編號F01N9/00GK101892892SQ20101018664
公開日2010年11月24日 申請日期2010年5月19日 優(yōu)先權(quán)日2009年5月19日
發(fā)明者K·L·佩里, N·D·布林克曼, P·M·納特, T·M·斯隆 申請人:通用汽車環(huán)球科技運(yùn)作公司