用于控制SCR温度的方法和系统与流程

用于控制scr温度的方法和系统
技术领域
1.本技术涉及用于控制内燃发动机的排放系统内的选择性催化还原(scr)温度的方法和系统。


背景技术：

2.内燃发动机可产生co、hc和nox作为燃烧的副产物。这些排气成分可经由三元催化器处理成h2o、n2和co2。然而，为了达到更严格的排气尾管排放法规，可能需要scr催化器。当scr催化器在指定的温度范围内时，scr催化器可将nox转化为n2和h2o。如果scr催化器温度高于第一阈值温度，则scr催化器可释放nh3或者所述scr催化器可将nh3氧化成nox。如果scr催化器温度低于第二阈值温度，则scr可能以较低效率操作。另外，如果scr催化器不包含nh3，则scr催化器可能无法将nox转化为n2和h2o。因此，可能期望在预定温度范围内操作scr催化器。


技术实现要素：

3.本文的发明人已认识到可能与操作scr催化器相关联的挑战并且已开发出一种用于操作选择性催化还原(scr)催化器的方法，所述方法包括：经由将流过第一排气通道的排气和流过第二排气通道的排气混合来控制所述scr催化器的入口处的温度，所述第二排气通道包括冷却翅片，所述第一排气通道不包括冷却翅片。
4.通过将冷却的排气与尚未经由冷却通道冷却的排气混合，可以提供在scr催化器的入口处达到所请求的温度的技术结果。在期望或请求的温度范围内操作scr催化器可以减少来自车辆的排放。另外，可以控制scr催化器的温度以改善scr诊断。
5.本方法可以提供若干优点。具体地，所述方法可以改善scr催化器的操作。此外，该方法可以降低scr催化器劣化的可能性。另外，可应用所述方法来改善针对scr催化器的诊断。
6.当单独地或结合附图来理解时，根据以下具体实施方式，将容易明白本说明书的以上优点和其他优点以及特征。
7.应当理解，提供以上发明内容是为了以简化的形式介绍在具体实施方式中进一步描述的一系列概念。其并不意味着确定所要求保护的主题的关键或必要特征，主题的范围由具体实施方式之后的权利要求唯一地限定。此外，所要求保护的主题不限于解决上文或本公开的任何部分中提及的任何缺点的实施方式。
附图说明
8.图1示出了车辆的发动机系统的示意图。
9.图2和图3示出了控制scr催化器的温度的排气系统的示例；
10.图4示出了用于诊断scr催化器的操作序列；以及
11.图5和图6示出了用于控制scr催化器的温度以及诊断scr催化器的流程图。
具体实施方式
12.以下描述涉及用于控制scr催化器的温度以及诊断scr催化器的系统和方法。在一个示例中，提供两个并联的排气通道，并且可将来自两个并联通道的排气混合以在scr催化器的入口处提供所请求的温度。scr催化器可包括在图1所示类型的车辆中。scr催化器的温度可经由图2和图3所示的排气系统来控制。示出了用于诊断scr催化器的示例性操作序列。图5和图6示出了用于控制scr催化器的温度以及诊断scr催化器的示例性方法。
13.现在转向附图，图1描绘了内燃发动机10的气缸14的示例，所
14.述内燃发动机可以包括在车辆5中。发动机10可以是如下文进一步5描述的可变排量发动机(vde)。发动机10可以至少部分地通过包括
15.控制器12的控制系统和通过来自人类车辆操作员130经由驾驶员需求踏板132的输入来控制。在该示例中，驾驶员需求踏板132包括踏板位置传感器134，所述踏板位置传感器用于生成比例踏板位置信号。
16.发动机10的气缸(在本文中也称为“燃烧室”)14可以包括燃烧室壁0 136，活塞138定位在所述燃烧室壁中。活塞138可以联接到曲轴140，
17.使得活塞的往复运动转换成曲轴的旋转运动。曲轴140可以经由变速器54联接到车辆5的至少一个车轮55，如下面进一步描述的。
18.在一些示例中，车辆5可以是具有可用于一个或多个车轮55的多个扭矩源的混合动力车辆。在其他示例中，车辆5是仅具有发动机5的常规车辆或仅具有电机的电动车辆。在示出的示例中，车辆5包括
19.发动机10和电机52。电机52可以是马达或马达/发电机。当一个或多个离合器56接合时，发动机10的曲轴140和电机52经由变速器
20.54连接到车轮55。在所描绘的示例中，第一离合器56设置在曲轴
21.140与电机52之间，而第二离合器57设置在电机52与变速器54之0间。控制器12可以向每个离合器56的致动器发送信号以接合或脱离
22.离合器，以便将曲轴140与电机52和与其连接的部件连接或断开，和/或将电机52与变速器54和与其连接的部件连接或断开。变速器54可以是齿轮箱、行星齿轮系统或另一种类型的变速器。
23.在起动期间或当发动机10作为空气泵操作时，发动机10可经由5电机52旋转。替代地，在起动期间或当发动机10作为空气泵操作时，
24.起动机马达(未示出)可使发动机10旋转。起动机马达可经由飞轮(未示出)接合曲轴140。
25.动力传动系统可通过各种方式配置，这些方式包括并联、串联或串并联式混合动力车辆。此外，在一些配置中，发动机10和电机52可经由齿轮组而不是离合器联接。在电动车辆示例中，系统电池58可以是牵引电池，该牵引电池将电力输送到电机52以向车轮55提供扭矩。在一些示例中，电机52还可以充当发电机操作以例如在制动操作期间提供电力以对系统电池58充电。应当理解，在包括非电动车辆示例的其他示例中，系统电池58可以是联接到交流发电机46的典型起动、照明、点火(sli)电池。
26.交流发电机46可以被配置为在发动机运行期间经由曲轴140使用发动机扭矩对系统电池58充电。另外，交流发电机46可以基于发动机的一个或多个电气系统(诸如一个或多
个辅助系统，包括暖通空调(hvac)系统、车灯、车载娱乐系统和其他辅助系统)的对应的电气需求来对它们供电。在一个示例中，在交流发电机上汲取的电流可基于驾驶室冷却需求、电池充电要求、其他辅助车辆系统需求和马达扭矩中的每一者而不断改变。电压调节器可以联接到交流发电机46以便基于系统使用要求(包括辅助系统需求)来调节交流发电机的功率输出。
27.发动机10的气缸14可以经由一系列进气通道142和144以及进气歧管146来接收进气。进气歧管146除了与气缸14连通之外，还可以与发动机10的其他气缸连通。进气通道中的一者或多者可以包括一个或多个增压装置，诸如涡轮增压器或机械增压器。例如，图1示出了被配置有涡轮增压器的发动机10，所述涡轮增压器包括布置在进气通道142与144之间的压缩机174以及沿着排气通道135布置的排气涡轮176。当增压装置被配置为涡轮增压器时，可以至少部分地通过排气涡轮176经由轴180来为压缩机174提供动力。然而，在其他示例中，诸如当发动机10设置有机械增压器时，可以通过来自马达或发动机的机械输入来为压缩机174提供动力，并且可以可选地省略排气涡轮176。在另外的其他示例中，发动机10可以设置有电动机械增压器(例如，“电增压器”)，并且压缩机174可以由电动马达驱动。在另外的其他示例中，诸如当发动机10是自然进气式发动机时，发动机10可以不设置有增压装置。
28.包括节流板164的节气门162可以设置在发动机进气通道中以用于改变提供给发动机气缸的进气的流率和/或压力。例如，节气门162可以定位在压缩机174的下游，如图1所示，或者可以替代地设置在压缩机174的上游。节气门162的位置可以经由来自节气门位置传感器的信号传送到控制器12。
29.除了气缸14之外，排气歧管148还可以从发动机10的其他气缸接收排气。排气传感器126被示为联接到排放控制装置178的上游的排气歧管148。排气传感器126可从用于提供排气空燃比(afr)的指示的各种合适的传感器中选择，例如，这些合适的传感器诸如线性氧传感器或uego(通用或宽域排气氧)、双态氧传感器或ego、hego(加热型ego)、nox、hc或co传感器。在图1的示例中，排气传感器126是uego传感器。排放控制装置178可为三元催化器、nox捕集器、各种其他排放控制装置或者它们的组合。在图1的示例中，排放控制装置178可以是三元催化器或氧化催化器。排气歧管148、排放控制装置178、排气传感器126和温度传感器可包括在发动机排气系统11中。
30.发动机10的每个气缸可以包括一个或多个进气门和一个或多个排气门。例如，气缸14被示出为包括位于气缸14的上部区域处的至少一个进气提升阀150和至少一个排气提升阀156。在一些示例中，包括气缸14的发动机10的每个气缸都可以包括位于气缸的上部区域处的至少两个进气提升阀和至少两个排气提升阀。在该示例中，进气门150可以由控制器12通过经由包括一个或多个凸轮151的凸轮致动系统152的凸轮致动来控制。类似地，排气门156可以由控制器12经由包括一个或多个凸轮153的凸轮致动系统154来控制。进气门150和排气门156的位置可以分别由气门位置传感器(未示出)和/或凸轮轴位置传感器155和157来确定。
31.在一些状况期间，控制器12可以改变提供给凸轮致动系统152和154的信号以控制相应的进气门和排气门的打开和关闭。可以同时控制进气门正时和排气门正时，或者可以使用可变进气凸轮正时、可变排气凸轮正时、双独立可变凸轮正时或固定凸轮正时的可能
性中的任一种。每个凸轮致动系统可以包括一个或多个凸轮，并且可以利用可以由控制器12操作来改变气门操作的可变排量发动机(vde)、凸轮廓线变换(cps)、可变凸轮正时(vct)、可变气门正时(vvt)和/或可变气门升程(vvl)系统中的一者或多者。在替代示例中，进气门150和/或排气门156可以通过电动气门致动来控制。例如，气缸14可以替代地包括经由电动气门致动控制的进气门和经由凸轮致动(包括cps和/或vct系统)控制的排气门。在其他示例中，进气门和排气门可以由共同的气门致动器(或致动系统)或可变气门正时致动器(或致动系统)控制。
32.如本文进一步所述，进气门150和排气门156可以在vde模式期间经由电致动摇臂机构来停用。在另一个示例中，进气门150和排气门156可以经由cps机构来停用，在所述cps机构中，没有升程的凸轮凸角用于停用的气门。还可以使用另外的其他气门停用机构，诸如用于电致动气门的机构。在一个示例中，进气门150的停用可以由第一vde致动器(例如，联接到进气门150的第一电致动摇臂机构)控制，而排气门156的停用可以由第二vde致动器(例如，联接到排气门156的第二电致动摇臂机构)控制。在替代示例中，单个vde致动器可以控制气缸的进气门和排气门两者的停用。在另外的其他示例中，单个气缸气门致动器停用多个气缸(进气门和排气门两者)，诸如发动机组中的所有气缸，或者不同的致动器可以控制所有进气门的停用，而另一个不同的致动器控制停用的气缸的所有排气门的停用。应当理解，如果气缸是vde发动机的不可停用的气缸，则气缸可以不具有任何气门停用致动器。每个发动机气缸可以包括本文所述的气门控制机构。在被停用时，进气门和排气门在一个或多个发动机循环保持在关闭位置以便防止流入或流出气缸14。
33.气缸14可以具有一定压缩比，所述压缩比是活塞138处于下止点(bdc)时的容积与处于上止点(tdc)时的容积之比。在一个示例中，压缩比在9:1至22:1的范围内，这取决于发动机10是被配置为汽油
34.发动机还是柴油发动机。如果使用直接喷射，则由于直接喷射对发动5机爆震的影响，压缩比也可能会增大。
35.发动机10的每个气缸可以包括用于当发动机被配置为燃烧汽油时发起燃烧的火花塞192。然而，当发动机10被配置为燃烧柴油燃料时，可以省略火花塞192。在选择的操作模式下，点火系统190可
36.以响应于来自控制器12的火花提前信号而经由火花塞192向燃烧室0 14提供点火火花。可以基于发动机工况和驾驶员扭矩需求来调整火
37.花正时。例如，可以在最佳扭矩小点火提前角(mbt)正时提供火花以将发动机功率和效率最大化。控制器12可以将发动机工况(包括发动机转速、发动机负荷和排气afr)输入到查找表中，并且输出针对所
38.输入的发动机工况的对应mbt正时。在其他示例中，火花可从mbt5延迟，诸如以便在发动机起动期间加速催化器预热，或以便减少发动
39.机爆震的发生。
40.在一些示例中，发动机10的每个气缸都可以被配置有一个或多个燃料喷射器以用于向其提供燃料。作为非限制性示例，气缸14被
41.示为包括直接燃料喷射器166和进气道燃料喷射器66。燃料喷射器0 166和66可以被配置为输送从燃料系统8接收的燃料。燃料系统8可以包括一个或多个燃料箱、燃料泵和
燃料轨。燃料喷射器166被示为直接联接到气缸14以用于与从控制器12接收的信号的脉冲宽度成比例地直接在其中喷射燃料。进气道燃料喷射器66可以由控制器12以类似的方式控制。通过这种方式，燃料喷射器166提供所谓的燃料5直接喷射(下文也被称为“di”)到气缸14中。虽然图1示出了定位到气
42.缸14一个侧面的燃料喷射器166，但是燃料喷射器166可以可替代地位于活塞的顶部，诸如靠近火花塞192的位置。当使用醇基燃料操作发动机时，由于一些醇基燃料的较低挥发性，这样的位置可以增加混合和燃烧。替代地，喷射器可以位于顶部并靠近进气门以增加混合。燃料可以经由燃料泵和燃料轨从燃料系统8的燃料箱输送到燃料喷射器166和66。此外，燃料箱可以具有向控制器12提供信号的压力传感器。
43.燃料喷射器166和66可以被配置为以不同的相对量从燃料系统8接收不同的燃料作为燃料混合物，并且还被配置为将所述燃料混合物直接喷射到气缸中。例如，燃料喷射器166可以接收醇燃料，而燃料喷射器66可以接收汽油。此外，可以在气缸的单个循环的不同冲程期间将燃料输送到气缸14。例如，直接喷射的燃料可以在前一排气冲程期间、在进气冲程期间和/或在压缩冲程期间至少部分地输送。进气道喷射的燃料可以在接收燃料的气缸的前一循环的进气门关闭之后喷射且直到当前气缸循环的进气门关闭。因此，对于单个燃烧事件(例如，经由火花点火或压缩点火在气缸中燃烧燃料)，可以经由任一个或两个喷射器在每个循环中执行一次或多次燃料喷射。可以在压缩冲程、进气冲程或者它们的任何适当组合期间执行多次di喷射，这被称为分流燃料喷射。
44.控制器12在图1中被示出为微计算机，包括微处理器单元106、输入/输出端口108、用于可执行程序(例如，可执行指令)和校准值的电子存储介质(在该特定示例中被示出为非暂时性只读存储器芯片110)、随机存取存储器112、保活存储器114和数据总线。控制器12可从联接到发动机10的传感器接收各种信号，包括先前讨论的信号，并且另外包括：来自质量空气流量传感器122的进气质量空气流量(maf)的测量值；来自联接到冷却套筒118的温度传感器116的发动机冷却剂温度(ect)；来自联接到曲轴140的霍尔效应传感器120(或其他类型)的曲轴位置信号；来自节气门位置传感器163的节气门位置；来自排气传感器126的信号uego，该信号uego可以由控制器12使用来确定排气的空燃比；经由传感器90的发动机振动；以及来自map传感器124的绝对歧管压力信号(map)。控制器12可根据曲轴位置生成发动机转速信号rpm。来自map传感器124的歧管压力信号map可用于提供对进气歧管中的真空或压力的指示。控制器12可基于发动机冷却剂温度来推断发动机温度。
45.控制器12从图1的各种传感器接收信号，并且采用图1的各种致动器来基于所接收的信号和存储在控制器的存储器上的指令来调整发动机操作。例如，控制器可通过致动气门致动器152和154以停用选定气缸来使发动机转换到在vde模式下操作。此外，控制器12可从人/机器接口115接收输入并向其提供数据。在一个示例中，人/机接口115可以是触摸屏装置、显示器和键盘、电话或其他已知装置。
46.如上所述，图1仅示出了多缸发动机的一个气缸。因此，每个气缸可类似地包括其自身的一组进气门/排气门、燃料喷射器、火花塞等。应当理解，发动机10可以包括任何合适数量的气缸，包括2个、3个、4个、5个、6个、8个、10个、12个或更多个气缸。此外，这些气缸中的每一个可以包括由图1参考气缸14所描述和描绘的各种部件中的一些或所有部件。
47.在选定状况期间，诸如当未请求发动机10的全扭矩能力时，控制器12可以选择停
用第一或第二气缸组中的一者(在本文中也被称为vde操作模式)。在vde模式期间，可以通过关闭相应的燃料喷射器166和66来停用选定气缸组的气缸。此外，气门150和156可以被停用并在一个或多个完整发动机循环内保持关闭。尽管禁用的气缸的燃料喷射器被关闭，但其余启用的气缸继续执行燃烧，其中对应的燃料喷射器以及进气门和排气门是活动的并且在操作。为了满足扭矩需要，控制器调整进入活动发动机气缸的空气量。因此，为了提供八缸发动机在0.2发动机负荷和特定发动机转速下产生的等效发动机扭矩，与当发动机在所有发动机气缸都活动的情况下操作时的发动机气缸相比，活动发动机气缸可以在更高的压力下操作。这需要更高的歧管压力，从而导致降低泵气损失并提高发动机效率。另外，暴露于燃烧的较小的有效表面积(仅来自活动气缸)减少了发动机热损失，从而提高了发动机的热效率。
48.现在参考图2，示出了包括scr催化器212的排气系统11的详细视图。图2的排气系统11可结合到图1所示的车辆5中。图2的排气系统11可根据图5和图6的方法来操作。
49.排气系统11可包括根据排气流方向230放置在三元催化器178上游的氧传感器126。当蝶阀252处于打开位置时，排气可沿方向220行进通过第一通道201。当蝶阀254处于打开位置时，排气可沿方向222行进通过第二通道202。第一通道201和第二通道202可并联配置。蝶阀252经由轴253联接到蝶阀254。当蝶阀254完全关闭时，蝶阀252可完全打开。当蝶阀254完全打开时，蝶阀252可完全关闭。电动致动器(例如，电动马达)250可同时调整蝶阀252的位置和蝶阀254的位置。
50.第一通道201允许排气以最小的冷却从发动机10传递到scr催化器212。当排气流过第二通道202时，它们可能会显著冷却。第二通道202包括冷却翅片204以从排气中去除热量，而第一通道201不包括冷却翅片。第二通道202还可包括未经涂覆的催化剂载体208(例如，金属或陶瓷载体部件)以增加系统的热惯性。未经涂覆的载体208可位于催化器罐(catalyst can)206中。催化器罐206还可包括翅片204，用于从基板208提取热量，由此冷却流过第二通道202的排气。当蝶阀252和蝶阀254部分打开时，排气可在scr催化器212的入口213处混合。可根据温度传感器210的输出来确定入口213处的温度。可经由氧传感器211确定入口213处的氧浓度。可经由氧传感器214确定scr催化器212下游的氧浓度。控制器12可处理来自传感器126、210、211和214的信号以调整包括蝶阀252和蝶阀254的分流阀255的位置。
51.现在参考图3，示出了包括scr催化器212的第二排气系统11的详细视图。图3的第二排气系统11可结合到图1所示的车辆5中。图3的第二排气系统11可根据图5和图6的方法来操作。图3的第二排气系统11包括图2所示的第一排气系统11的许多部件，因此为了简洁起见，用相同的附图标记表示的部件是相同的部件，并且将不再描述它们。例如，图2所示的三元催化器178与图3所示的三元催化器178相同。新部件将被赋予新的数字标识符，并将对其进行描述。
52.排气系统11包括文氏管230，所述文氏管可被应用来将流过第一通道201和第二通道202的排气混合。可经由调整阀231的位置来调整或控制可与流过第一通道201的排气混合的冷却排气的量。因此，可经由调整阀231的位置来控制scr催化器212的入口213处的温度。在一些示例中，可省略阀231，并且冷排气可根据文氏管230中的开口流到入口。
53.因此，图1至图3的系统提供了一种用于控制发动机排放的系统，所述系统包括：内
燃发动机，所述内燃发动机包括排气系统；选择性催化还原催化器，所述选择性催化还原催化器包括在所述排气系统中；以及控制器，所述控制器包括存储在非暂时性存储器中的可执行指令，所述可执行指令使来自所述内燃发动机的排气流入所述排气系统中的两个通道中的至少一个通道中，所述两个通道并联布置，所述两个通道中的一个通道包括冷却翅片和未经涂覆的催化剂载体，所述两个通道中的另一个通道不包括冷却翅片。所述系统还包括文氏管，所述文氏管被配置为将来自所述两个通道中的所述一个通道和所述两个通道中的另一个通道的排气混合。所述系统还包括用于经由阀调整流过所述两个通道中的所述一个通道的排气流量的附加指令。所述系统还包括分流阀，所述分流阀包括两个蝶阀。所述系统包括其中所述两个蝶阀经由轴联接。所述系统还包括用于响应于所述选择性催化还原催化器的入口处的温度而调整阀的位置的附加指令。所述系统包括：其中所述阀响应于所述选择性催化还原催化器的入口处的温度超过阈值温度而关闭所述两个通道中的所述另一个通道并打开所述两个通道中的所述一个通道。所述系统包括：其中所述阀响应于所述选择性催化还原催化器的所述入口处的所述温度低于第二阈值温度而打开所述两个通道中的所述另一个通道并关闭所述两个通道中的所述一个通道。
54.现在参考图4，示出了针对scr催化器的示例性预测诊断序列。图4的序列可通过图1至图3的系统与图5和图6的方法配合来提供。时间t0至t3的竖直线表示序列中的感兴趣时间。
55.自图4顶部起的第一曲线图是发动机排气λ(例如，发动机空燃比除以化学计量发动机空燃比)相对时间的曲线图。竖直轴线表示发动机排气λ，并且排气λ沿竖直轴线箭头的方向增加。水平轴线表示时间，并且时间从曲线图的左侧向曲线图的右侧增加。迹线402表示发动机排气λ值。
56.自图4顶部起的第二曲线图是定位在三元催化器上游的排气氧传感器的输出相对时间的曲线图。竖直轴线表示排气氧传感器输出，并且当迹线404更接近水平轴线时，排气氧传感器输出指示稀状况。当迹线404更接近竖直轴线箭头时，排气氧传感器输出指示富状况。水平轴线表示时间，并且时间从曲线图的左侧向曲线图的右侧增加。迹线404表示排气氧传感器输出电压。
57.自图4顶部起的第三曲线图是加热型排气氧传感器电压相对时间的曲线图。竖直轴线表示加热型排气氧传感器输出电压，并且当迹线406和/或408更接近水平轴线时，排气氧传感器输出指示稀状况。当迹线406和/或407更接近竖直轴线箭头时，加热型排气氧传感器输出指示富状况。水平轴线表示时间，并且时间从曲线图的左侧向曲线图的右侧增加。迹线406表示排气系统中定位在scr催化器下游的传感器的加热型排气氧传感器输出电压。迹线408表示排气系统中定位在scr催化器上游的传感器的加热型排气氧传感器输出电压。
58.自图4顶部起的第四曲线图是nox传感器输出的输出相对时间的曲线图。竖直轴线表示nox传感器输出，并且nox传感器输出沿竖直轴线箭头的方向增加。水平轴线表示时间，并且时间从曲线图的左侧向曲线图的右侧增加。迹线410表示排气系统中定位在scr催化器下游的nox传感器的输出。迹线412表示排气系统中定位在scr催化器上游的nox传感器的输出。
59.自图4顶部起的第五曲线图是scr温度相对时间的曲线图。竖直轴线表示scr温度。水平轴线表示时间，并且时间从曲线图的左侧向曲线图的右侧增加。迹线414表示scr温度。
60.在时间t0，排气λ值接近一，并且定位在三元催化器上游的排气氧(ego)传感器的电压指示富(例如，大于0.45伏的电压)。定位在scr催化器上游和下游的排气氧传感器指示富，并且nox传感器输出指示排气系统中的nox正在下降。scr温度高于300℃。
61.在时间t1，排气λ从富变为稀，并且定位在三元催化器上游的排气氧传感器转换到稀。此后不久，定位在scr催化器上游和下游的排气氧传感器指示稀，并且nox传感器输出指示在scr催化器温度接近550℃时正在从scr催化器释放nh3。
62.在时间t1和时间t2之间，排气λ从稀变为富，并且定位在三元催化器上游的排气氧传感器转换到富。定位在scr催化器上游和下游的排气氧传感器指示稀，并且nox传感器输出继续指示正在从scr催化器释放nh3。
63.在时间t2，排气λ继续指示富，并且定位在三元催化器上游的排气氧传感器继续指示富。随着nh3从scr催化器释放，位于scr催化器下游的排气氧传感器从指示稀状况转换到指示富状况。位于scr催化器上游的排气氧传感器指示稀状况。下游排气氧传感器在上游排气氧传感器之前从稀转换到富可被称为hego反转(inversion)，并且hego反转可指示正在从scr催化器释放nh3。下游nox传感器继续指示nh3从scr催化器的释放并且流入scr催化器的nh3为低。与时间t1处的scr温度相比，scr温度降低。
64.在时间t3，排气λ继续指示富，并且定位在三元催化器上游的排气氧传感器继续指示富。位于scr催化器下游的排气氧传感器继续指示富状况。位于scr催化器上游的排气氧传感器的输出从指示稀状况转换到指示富状况。下游nox传感器指示nh3从scr催化器的释放减少，并且流入scr催化器的nh3为低。scr温度继续处于接近其在时间t2时的水平的水平。
65.以这种方式，nh3可存储到scr催化器并在需要时释放，使得可以确定scr催化器是否可如预期的那样存储nh3。scr催化器的存储容量可通过下游氧传感器在上游氧传感器指示富之前转换到指示富来确认。
66.现在参考图5，示出了用于控制scr催化器的入口处的温度的方法。方法500可提高scr催化器效率并降低scr劣化的可能性。方法500可包括在图1至图3的系统中并且可与所述系统协作。方法500的至少各部分可作为存储在非暂时性存储器中的可执行指令被结合到图1至图3的系统中。另外，方法500的其他部分可经由控制器变换物理世界中的装置和致动器的操作状态来执行。控制器可采用本文所述的致动器和传感器来调整scr催化器的入口处的温度。此外，方法500可根据传感器输入来确定选择的控制参数。
67.在502处，方法500判断scr催化器入口温度或scr催化器的入口处的温度是否大于第一阈值温度(例如，450℃)。方法500可感测scr催化器的入口处的温度以判断scr催化器入口温度是否大于第一阈值温度。如果方法500判断scr催化器入口温度大于第一阈值温度，则答案为是并且方法500前进到504。否则，答案为否并且方法500前进到520。
68.在520处，方法500完全打开分流阀，使得分流阀允许排气流过第一排气通道而不流过第二排气通道。以这种方式，完全打开分流阀允许未冷却的排气直接从三元催化器流到scr催化器，而排气没有流过排气可被冷却的第二排气通道。方法500前进到退出。
69.在504处，方法500至少部分地关闭分流阀以使排气从第一排气通道转向第二排气通道。在一个示例中，可根据所请求的scr催化器入口温度与实际scr催化器入口温度之间的温度差来调整分流阀的位置。通过部分地关闭分流阀，蝶阀部分地关闭以减少通过第一
排气通道的排气流。部分地关闭分流阀也部分地打开蝶阀以增加通过冷却排气的第二排气通道的排气流。流过第一通道的排气和流过第二通道的排气可恰好在排气进入scr催化器之前混合，由此降低scr催化器的入口处的温度。
70.替代地，如果排气系统包括文氏管而不是分流阀，则方法500可打开阀，使得文氏管可从第二通道汲取排气以与通过第一通道的排气混合。混合的排气温度可降低scr催化器入口处的温度。方法500前进到506。
71.在506处，方法500判断scr催化器入口温度或scr催化器的入口处的温度是否大于第一阈值温度(例如，450℃)。如果方法500判断scr催化器入口温度大于第一阈值温度，则答案为是并且方法500返回到504。否则，答案为否并且方法500前进到508。
72.在508处，方法500调整分流阀的位置，以保持scr催化器入口处的温度落在所请求的温度范围(例如，200℃至400℃)内。所请求的温度可根据发动机转速和驾驶员需求扭矩进行调整。
73.替代地，如果排气系统包括文氏管而不是分流阀，则方法500可打开或关闭阀，使得文氏管可从第二通道汲取不同量的排气，以与通过第一通道的排气混合。混合的排气温度可降低scr催化器入口处的温度。方法500前进到510。
74.在510处，方法500判断scr催化器入口温度或scr催化器的入口处的温度是否大于第二阈值温度(例如，150℃)。如果方法500判断scr催化器入口温度大于第二阈值温度，则答案为是并且方法500返回到508。否则，答案为否并且方法500返回到502。因此，方法500可在scr催化器入口温度无法经由使排气流过第二通道使得可在scr催化器的入口处实现较高的温度来得到满足的状况期间返回到502。
75.以这种方式，方法500可控制scr催化器的入口处的温度。方法500可经由分流阀或经由可调节流过文氏管的流量的阀来控制scr催化器的入口处的温度。
76.现在参考图6，示出了一种用于诊断scr催化器的方法。方法600可提供关于scr催化器是否如可预期的那样操作的指示。具体地，方法600可提供scr催化器是否可存储nh3以用于将nox转化为h2o和n2的指示。方法600可包括在图1至图3的系统中并且可与所述系统协作。方法600的至少各部分可作为存储在非暂时性存储器中的可执行指令被结合到图1至图3的系统中。另外，方法600的其他部分可经由控制器变换物理世界中的装置和致动器的操作状态来执行。控制器可采用本文描述的致动器和传感器来诊断scr催化器的操作。此外，方法600可根据传感器输入来确定选择的控制参数。
77.在602处，方法600判断scr催化器中是否存储大于阈值量的nh3。在一个示例中，模型可提供对存储在scr催化器中的nh3的量的估计。如果方法600判断存储在scr催化器中的nh3的量大于阈值，则答案为是，并且方法600前进到604。否则，答案为否，并且方法600前进到620。
78.在620处，方法600至少部分地关闭分流阀，使得排气的至少一部分被冷却，并且使得冷却的排气与未冷却的排气混合，以降低scr催化器的入口处的温度。降低scr催化器入口处的温度可允许scr存储更大量的nh3。替代地，如果排气系统包括文氏管，则控制进入文氏管的冷却排气的流量的阀可至少部分地打开以混合进入scr催化器的排气，由此增加scr催化器中nh3的存储容量。方法600前进到退出。
79.在604处，方法600判断是否存在升高scr催化器温度的条件。在一个示例中，当阈
值量的nh3存储在scr催化器中时，可以存在升高scr催化器温度的条件。另外，用于升高scr催化器温度的条件可包括发动机在高于阈值负荷(例如，0.5)的负荷和高于阈值转速(例如，2000rpm)的发动机转速下操作。如果方法600判断存在升高scr催化器温度的条件，则答案为是，并且方法600前进到606。否则，答案为否并且方法600返回到604。如果车辆停用或者如果车辆在其他选定条件下操作，则方法600也可以退出。
80.在606处，方法600至少部分地打开分流阀以允许尚未通过第二排气通道的附加排气进入scr催化器。附加排气可升高scr催化器的温度，使得可释放存储在scr催化器中的nh3。替代地，如果排气系统包括文氏管，则可关闭控制进入scr催化器的冷却排气流量的阀。方法600前进到608。
81.在608处，方法600判断scr催化器的入口处的温度是否大于阈值温度。如果是，则答案为是，并且方法600前进到610。否则，答案为否，并且方法600返回到602，使得可进一步打开分流阀。
82.在610处，方法600调整分流阀的位置，以保持scr催化器入口处的所请求的温度(例如，300℃)。所请求的温度可根据发动机转速和驾驶员需求扭矩进行调整。
83.替代地，如果排气系统包括文氏管而不是分流阀，则方法600可打开或关闭阀，使得文氏管可从第二通道汲取不同量的排气，以与通过第一通道的排气混合。混合的排气温度可降低scr催化器入口处的温度。方法600前进到612。
84.在612处，方法600以更稀的空燃比操作发动机。在一个示例中，方法600可在燃料切断模式下操作发动机，其中不向发动机供应燃料并且发动机旋转并将新鲜空气输送到scr催化器。替代地，方法600可使发动机的空燃比变稀。方法600前进到614。
85.在614处，方法600监测在scr催化器上游的氧传感器的状态和在scr催化器下游的氧传感器的状态。在发动机的空燃比变稀之后，可监测氧传感器达预定时间量。如果下游氧传感器在上游氧传感器从稀转换到富之前由于nh3的释放而指示富状况，则方法600判断存在hego反转，并且方法600前进到618。否则，答案为否并且方法600前进到616。
86.在618处，方法600指示scr催化器未劣化，因为scr催化器已存储nh3。方法600前进到退出。
87.在616处，方法600指示scr催化器劣化，因为scr催化器似乎未存储nh3。方法600前进到退出。方法600还可采取缓解动作。例如，发动机可被限制为在发动机nox产生可能较低(例如，较低负荷、较少火花提前等)的条件下操作，使得排气尾管nox排放可能较低。方法600前进到退出。
88.以这种方式，方法600可诊断scr催化器的操作以确定scr催化器是否可存储nh3。如果scr催化器缺乏nh3存储容量，则可经由人/机接口提供scr催化器劣化(例如，未按预期执行)的指示，使得可以维修车辆。
89.图5和图6的方法提供了一种用于操作选择性催化还原(scr)催化器的方法，所述方法包括：经由将流过第一排气通道的排气和流过第二排气通道的排气混合来控制所述scr催化器的入口处的温度，所述第二排气通道包括冷却翅片，所述第一排气通道不包括冷却翅片。所述方法还包括经由调整分流阀的位置来调整所述入口处的所述温度，所述分流阀包括联接第一阀板和第二阀板的轴。所述方法还包括将流过所述第二排气通道的排气冷却到比流过所述第一排气通道的排气更大的程度。所述方法还包括调整发动机空燃比，以
使下游氧传感器在上游氧传感器从指示稀转换到指示富之前从指示稀转换到指示富。所述方法包括：其中响应于执行scr催化器诊断的请求来调整所述发动机空燃比。所述方法包括：其中调整所述scr催化器的所述入口处的所述温度以增加存储在所述scr催化器中的nh3的量。所述方法还包括经由调整流过文氏管的空气流量来调整所述入口处的所述温度。
90.图5和图6的方法提供了一种用于操作选择性催化还原(scr)催化器的方法，所述方法包括：经由将流过第一排气通道的排气和流过第二排气通道的排气混合来控制所述scr催化器的入口处的温度；以及响应于对诊断所述scr催化器的请求，在经由控制所述scr催化器的所述入口处的所述温度来将nh3存储在所述scr催化器中之后使供应至发动机的空气-燃料混合物变稀。所述方法还包括响应于第一氧传感器的状态变化和第二氧传感器的状态变化而指示所述scr催化的劣化。所述方法包括：其中所述第一氧传感器定位在所述scr催化器的上游，并且其中所述第二氧传感器定位在所述scr催化器的下游。所述方法包括其中所述状态变化是从稀排气到富排气的指示。所述方法包括：其中经由分流阀控制所述温度。
91.应当注意，本文所包括的示例性控制和估计程序可以与各种发动机和/或车辆系统配置一起使用。本文所公开的控制方法和程序可以作为可执行指令存储在非暂时性存储器中，并且可以由包括控制器的控制系统结合各种传感器、致动器和其他发动机硬件来执行。本文所述的具体程序可表示任何数量的处理策略(诸如事件驱动的、中断驱动的、多任务、多线程等)中的一者或多者。因此，示出的各种动作、操作和/或功能可按示出的顺序执行、并行执行，或者在一些情况下被省略。同样地，处理次序不一定是达成本文所述的示例性示例的特征和优点所必需的，而是为了便于说明和描述而提供的。可根据所使用的特定策略而重复地执行示出的动作、操作和/或功能中的一者或多者。此外，所述动作、操作和/或功能可以以图形表示被编程到发动机控制系统中的计算机可读存储介质的非暂时性存储器中的代码，其中所述动作通过结合电子控制器执行包括各种发动机硬件部件的系统中的指令来执行。
92.应当理解，本文所公开的配置和程序本质上是示例性的，并且这些具体示例不应被视为具有限制含义，因为众多变型是可能的。例如，以上技术可应用于v型6缸、直列4缸、直列6缸、v型12缸、对置4缸和其他发动机类型。本公开的主题包括本文公开的各种系统和配置以及其他特征、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。
93.所附权利要求特别地指出被视为新颖和非显而易见的某些组合和子组合。这些权利要求可指代“一个”要素或“第一”要素或其等同物。这些权利要求应理解为包括一个或多个此类要素的结合，既不要求也不排除两个或更多个此类要素。所公开特征、功能、元件和/或性质的其他组合和子组合可通过修正本权利要求或通过在此申请或相关申请中呈现新的权利要求来要求保护。此类权利要求与原始权利要求相比无论在范围上更宽、更窄、等同或不同，也都被视为包括在本公开的主题内。
94.根据本发明，一种用于操作选择性催化还原(scr)催化器的方法包括：经由将流过第一排气通道的排气和流过第二排气通道的排气混合来控制所述scr催化器的入口处的温度，所述第二排气通道包括冷却翅片，所述第一排气通道不包括冷却翅片。
95.在本发明的一个方面，所述方法包括经由调整分流阀的位置来调整所述入口处的所述温度，所述分流阀包括联接第一阀板和第二阀板的轴。
96.在本发明的一个方面，所述方法包括将流过所述第二排气通道的排气冷却到比流过所述第一排气通道的排气更大的程度，所述第三排气通道包括用于增加所述第四排气通道内的热惯性的部件。
97.在本发明的一个方面，所述方法包括调整发动机空燃比，以使下游氧传感器在上游氧传感器从指示稀转换到指示富之前从指示稀转换到指示富。
98.在本发明的一个方面，响应于执行scr催化器诊断的请求来调整所述发动机空燃比。
99.在本发明的一个方面，调整所述scr催化器的所述入口处的所述温度以增加存储在所述scr催化器中的nh3的量。
100.在本发明的一个方面，所述方法包括经由调整流过文氏管的空气流量来调整所述入口处的所述温度。
101.根据本发明，提供了一种用于控制发动机排放的系统，所述系统具有：内燃发动机，所述内燃发动机包括排气系统；选择性催化还原催化器，所述选择性催化还原催化器包括在所述排气系统中；以及控制器，所述控制器包括存储在非暂时性存储器中的可执行指令，所述可执行指令使来自所述内燃发动机的排气流入所述排气系统中的两个通道中的至少一个通道中，所述两个通道并联布置，所述两个通道中的一个通道包括冷却翅片和未经涂覆的催化剂载体，所述两个通道中的另一个通道不包括冷却翅片。
102.根据实施例，本发明的特征还在于文氏管，所述文氏管被配置为将来自所述两个通道中的所述一个通道和所述两个通道中的所述另一个通道的排气混合。
103.根据实施例，本发明的特征还在于用于经由阀调整流过所述两个通道中的所述一个通道的排气流量的附加指令。
104.根据实施例，本发明的特征还在于分流阀，所述分流阀包括两个蝶阀。
105.根据实施例，所述两个蝶阀经由轴联接。
106.根据实施例，本发明的特征还在于用于响应于所述选择性催化还原催化器的入口处的温度而调整阀的位置的附加指令。
107.根据实施例，所述阀响应于所述选择性催化还原催化器的入口处的温度超过阈值温度而关闭所述两个通道中的所述另一个通道并打开所述两个通道中的所述一个通道。
108.根据实施例，所述阀响应于所述选择性催化还原催化器的所述入口处的所述温度低于第二阈值温度而打开所述两个通道中的所述另一个通道并关闭所述两个通道中的所述一个通道。
109.根据本发明，一种用于操作选择性催化还原(scr)催化器的方法包括：经由将流过第一排气通道的排气和流过第二排气通道的排气混合来控制所述scr催化器的入口处的温度；以及响应于对诊断所述scr催化器的请求，在经由控制所述scr催化器的所述入口处的所述温度来将nh3存储在所述scr催化器中之后使供应至发动机的空气-燃料混合物变稀。
110.在本发明的一个方面，所述方法包括响应于第一氧传感器的状态变化和第二氧传感器的状态变化而指示所述scr催化器的劣化。
111.在本发明的一个方面，所述第一氧传感器定位在所述scr催化器的上游，并且其中所述第二氧传感器定位在所述scr催化器的下游。
112.在本发明的一个方面，所述状态变化是从稀排气到富排气的指示。
113.在本发明的一个方面，经由分流阀控制所述温度。

技术特征：
1.一种用于操作选择性催化还原(scr)催化器的方法，所述方法包括：经由将流过第一排气通道的排气和流过第二排气通道的排气混合来控制所述scr催化器的入口处的温度，所述第二排气通道包括冷却翅片，所述第一排气通道不包括冷却翅片。2.如权利要求1所述的方法，其还包括经由调整分流阀的位置来调整所述入口处的所述温度，所述分流阀包括联接第一阀板和第二阀板的轴。3.如权利要求1所述的方法，其还包括将流过所述第二排气通道的排气冷却到比流过所述第一排气通道的排气更大的程度，所述第三排气通道包括用于增加所述第四排气通道内的热惯性的部件。4.如权利要求1所述的方法，其还包括调整发动机空燃比，以使下游氧传感器在上游氧传感器从指示稀转换到指示富之前从指示稀转换到指示富。5.如权利要求4所述的方法，其中响应于执行scr催化器诊断的请求来调整所述发动机空燃比。6.如权利要求5所述的方法，其中调整所述scr催化器的所述入口处的所述温度以增加存储在所述scr催化器中的nh3的量。7.如权利要求1所述的方法，其还包括经由调整流过文氏管的空气流量来调整所述入口处的所述温度。8.一种用于控制发动机排放的系统，所述系统包括：内燃发动机，所述内燃发动机包括排气系统；选择性催化还原催化器，所述选择性催化还原催化器包括在所述排气系统中；以及控制器，所述控制器包括存储在非暂时性存储器中的可执行指令，所述可执行指令使来自所述内燃发动机的排气流入所述排气系统中的两个通道中的至少一个通道中，所述两个通道并联布置，所述两个通道中的一个通道包括冷却翅片和未经涂覆的催化剂载体，所述两个通道中的另一个通道不包括冷却翅片。9.如权利要求8所述的系统，其还包括文氏管，所述文氏管被配置为将来自所述两个通道中的所述一个通道和所述两个通道中的所述另一个通道的排气混合。10.如权利要求9所述的系统，其还包括用于经由阀调整流过所述两个通道中的所述一个通道的排气流量的附加指令。11.如权利要求8所述的系统，其还包括分流阀，所述分流阀包括两个蝶阀。12.如权利要求11所述的系统，其中所述两个蝶阀经由轴联接。13.如权利要求8所述的系统，其还包括用于响应于所述选择性催化还原催化器的入口处的温度而调整阀的位置的附加指令。14.如权利要求13所述的系统，其中所述阀响应于所述选择性催化还原催化器的入口处的温度超过阈值温度而关闭所述两个通道中的所述另一个通道并打开所述两个通道中的所述一个通道。15.如权利要求14所述的系统，其中所述阀响应于所述选择性催化还原催化器的所述入口处的所述温度低于第二阈值温度而打开所述两个通道中的所述另一个通道并关闭所述两个通道中的所述一个通道。

技术总结
本公开提供了“用于控制SCR温度的方法和系统”。公开了用于控制选择性催化还原催化器的温度的方法和系统。在一个示例中，调整包括经由轴联接在一起的两个蝶阀的分流阀以控制所述选择性催化还原催化器的入口处的温度，使得所述选择性催化还原催化器可高效地操作。得所述选择性催化还原催化器可高效地操作。得所述选择性催化还原催化器可高效地操作。


技术研发人员：迈克尔
受保护的技术使用者：福特全球技术公司
技术研发日：2022.12.16
技术公布日：2023/7/6