專利名稱：稀混合氣發(fā)動(dòng)機(jī)基于氧化劑在排放控制裝置中的位置負(fù)載控制no的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及汽車排放控制系統(tǒng)和方法。
背景技術(shù)：
在稀混合氣發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)中，可以使用稀混合氣NOx捕集器來存儲(chǔ)在稀排氣空-燃比的操作條件期間產(chǎn)生的NOx，從而減少排氣管中排放的NOx。然后，當(dāng)NOx捕集器足夠滿時(shí)，例如，可以將排氣空燃比切換為化學(xué)計(jì)量組成或濃混合氣空燃比來清除存儲(chǔ)的NOx，以及存儲(chǔ)的任何其他的氧化劑，如氧。
可以基于各種參數(shù)選擇清除操作期間排氣的空燃比(稱為清除空燃比)來嘗試降低從排氣管中釋放出的未反應(yīng)的NOx的量。在一個(gè)例子中，可以基于溫度和/或存儲(chǔ)在捕集器中的NOx或氧化劑總量選擇清除空燃比。這樣的方法基于集中參數(shù)模型，假設(shè)NOx和任何其他氧化劑(如氧)沿著捕集器的各個(gè)軸(如捕集器的軸向長(zhǎng)度)基本上均勻地分布。
發(fā)明人在此意識(shí)到，這可能帶來一些缺點(diǎn)。具體來說，某些氧化劑(如NOx)沿著捕集器的各個(gè)軸上的存儲(chǔ)可能比其他氧化劑(如氧)更加不均勻。例如，相對(duì)于氧，在捕集器的上游部分比捕集器的下游部分可能有明顯更多的NOx存儲(chǔ)。此外，沿著捕集器軸向長(zhǎng)度的NOx存儲(chǔ)分布也可能在不同的條件下變化。如果使用了具有不均勻的貴金屬負(fù)載的排放控制裝置，那么這些效應(yīng)還會(huì)加重發(fā)明內(nèi)容上述問題中的至少部分可以通過本發(fā)明的排放控制的系統(tǒng)和方法來解決。本發(fā)明的一個(gè)方面是一種用于控制連接到排放控制裝置的稀混合氣發(fā)動(dòng)機(jī)的方法，所述排放控制裝置在稀混合氣操作期間存儲(chǔ)氧化劑，并在化學(xué)計(jì)量組成的混合氣或濃混合氣操作期間用存儲(chǔ)的氧化劑來反應(yīng)，該方法包括估計(jì)存儲(chǔ)在所述裝置中沿著所述裝置的多個(gè)軸向位置的NOx的量；及基于所述估計(jì)調(diào)整操作參數(shù)。
根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，一種發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)，包括排放控制裝置，所述排放控制裝置在稀混合氣操作期間存儲(chǔ)氧化劑，并在化學(xué)計(jì)量組成或濃混合氣操作期間用存儲(chǔ)的氧化劑來反應(yīng)，所述裝置在排氣流通過所述裝置的軸向上具有基本上不均勻的貴金屬負(fù)載；及基于沿著排氣流流經(jīng)所述裝置的軸向上的不同軸向位置處的多種條件，所述裝置用來調(diào)整發(fā)動(dòng)機(jī)的操作參數(shù)。
根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，一種系統(tǒng)，包括用于控制連接到排放控制裝置的稀混合氣發(fā)動(dòng)機(jī)的計(jì)算機(jī)可讀媒體，所述排放控制裝置在稀混合氣操作期間存儲(chǔ)氧化劑，并在化學(xué)計(jì)量組成或濃混合氣操作期間用存儲(chǔ)的氧化劑來反應(yīng)，所述媒體包括用于估計(jì)沿著該裝置的多個(gè)軸向位置存儲(chǔ)在該裝置中的NOx的量的代碼；及用于基于所述估計(jì)調(diào)整操作參數(shù)的代碼。
以此方式，可以通過考慮例如NOx存儲(chǔ)在何處以及存儲(chǔ)多少，來提供改進(jìn)的排放控制。這種方法可以改進(jìn)NOx清除操作，因?yàn)槿缭谝粋€(gè)例子中，可以隨著時(shí)間調(diào)節(jié)提供的還原劑的量或比率來更好地匹配NOx沿著排放控制裝置軸向位置上的分布。如此文詳細(xì)的說明中所述，也可以使用各種其他方法。


圖1為內(nèi)燃機(jī)的例子的示意圖；圖2為具有第一催化NOx存儲(chǔ)與轉(zhuǎn)化區(qū)域和第二催化NOx存儲(chǔ)與轉(zhuǎn)化區(qū)域的NOx捕集器的例子的示意圖；圖3為具有均勻的貴金屬濃度的NOx捕集器和具有可變的貴金屬濃度的NOx捕集器于恒定空速下的NOx存儲(chǔ)與轉(zhuǎn)化效率的圖表；圖4為具有均勻的貴金屬濃度的NOx捕集器和具有可變的貴金屬濃度的NOx捕集器于變化的空速下的NOx存儲(chǔ)與轉(zhuǎn)化效率的圖表；圖5為在捕集器前部比后部具有更高的貴金屬濃度的NOx捕集器、在捕集器前部比后部具有更低的貴金屬濃度的NOx捕集器，以及在前部和后部具有恒定負(fù)載的NOx捕集器于恒定空速下的NOx存儲(chǔ)與轉(zhuǎn)化效率的圖表；圖6為在捕集器前部比后部具有更高的貴金屬濃度的NOx捕集器、在捕集器前部比后部具有更低的貴金屬濃度的NOx捕集器，以及在前部和后部具有恒定負(fù)載的NOx捕集器于變化的空速下的NOx存儲(chǔ)與轉(zhuǎn)化效率的圖表；圖7為具有第一、第二和第三催化NOx存儲(chǔ)與轉(zhuǎn)化區(qū)域的NOx捕集器的例子的示意圖；圖8為具有第一、第二、第三和第四催化NOx存儲(chǔ)與轉(zhuǎn)化區(qū)域的NOx捕集器的例子的示意圖；圖9為示意圖，圖示具有沿著其長(zhǎng)度連續(xù)增加的催化金屬濃度的NOx捕集器的例子；圖10為顯示NOx存儲(chǔ)在裝置上的變化的圖表；
圖11顯示催化劑磚的部分的例子；圖12-13顯示高級(jí)流程圖的例子；圖14展示不同的催化劑負(fù)載的NOx效率的例子。
具體實(shí)施例方式
圖1展示內(nèi)燃機(jī)10的示意圖。發(fā)動(dòng)機(jī)10通常包括多個(gè)汽缸，圖1顯示了其中一個(gè)汽缸，且由發(fā)動(dòng)機(jī)電子控制器12來控制。發(fā)動(dòng)機(jī)10包括燃燒室14和汽缸壁16?；钊?8放置在汽缸壁16內(nèi)并與曲軸20連接，燃燒室14通過相應(yīng)的進(jìn)氣門26和排氣門28與進(jìn)氣歧管22和排氣歧管24相連。排氣氧傳感器30連接到發(fā)動(dòng)機(jī)10的排氣歧管24，排放處理節(jié)40連接到排氣氧傳感器下游的排氣歧管。所述的發(fā)動(dòng)機(jī)可以配置在汽車中使用，例如，客車或多功能車。
進(jìn)氣歧管22經(jīng)過節(jié)流板44與節(jié)流閥體42相連。如所示進(jìn)氣歧管22也具有與其相連的燃料噴射器46，用來供應(yīng)與來自控制器12的信號(hào)的脈沖寬度(fpw)成比例的燃料。燃料被供應(yīng)給燃料噴射器46是通過包括燃料箱、燃料泵，及燃料導(dǎo)管(未展示)的常規(guī)的燃料系統(tǒng)(未展示)。發(fā)動(dòng)機(jī)10還包括常規(guī)的無分電器點(diǎn)火系統(tǒng)48，通過火花塞50向燃燒室14提供點(diǎn)火火花以響應(yīng)控制器12。在此所述的實(shí)施形態(tài)中，控制器12是常規(guī)的微計(jì)算機(jī)，包括微處理器單元52、輸入/輸出端口54、電子存儲(chǔ)器芯片56、隨機(jī)存取存儲(chǔ)器58，及常規(guī)的數(shù)據(jù)總線，電子存儲(chǔ)器芯片56在此具體例子中是電子可編程存儲(chǔ)器。
控制器12從連接到發(fā)動(dòng)機(jī)10的傳感器接收各種信號(hào)，除上述那些信號(hào)之外，還包括由連接到節(jié)流閥體42的質(zhì)量空氣流量傳感器60所感應(yīng)的質(zhì)量空氣流量(MAF)值；來自連接到冷卻套管64的溫度傳感器62的發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻液溫度(ECT)；來自連接到進(jìn)氣歧管22的歧管絕對(duì)壓力傳感器66的歧管壓力(MAP)值；來自耦連到節(jié)流板44的節(jié)流閥位置傳感器68的節(jié)流閥位置(TP)值；及來自耦連到曲軸20并指示發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速(N)的霍爾效應(yīng)傳感器70的齒面點(diǎn)火傳感器信號(hào)(PIP)。
排氣通過與排氣歧管24相連的常規(guī)的排氣回流管(EGR)72、EGR閥部件74及EGR開口76被送到進(jìn)氣歧管22。可選地，管72可以是發(fā)動(dòng)機(jī)中連接在排氣歧管24和進(jìn)氣歧管22之間的內(nèi)部的傳送通道。
歧管絕對(duì)壓力傳感器66在閥部件74和開口76之間與EGR管72相連。歧管絕對(duì)壓力傳感器66也與進(jìn)氣岐管22相連。換句話說，排氣從排氣歧管24首先流經(jīng)EGR閥部件74，然后流經(jīng)EGR開口76，到達(dá)進(jìn)氣歧管22。因而可以說EGR閥部件74位于開口76的上游。
歧管絕對(duì)壓力傳感器66向控制器12提供歧管壓力(MAP)值和開口76上的壓力降(DP)。從而使用信號(hào)MAP和DP來計(jì)算EGR流。EGR閥部件74在EGR管72內(nèi)具有控制變區(qū)域限制的閥位置(未展示)，從而控制EGR流。EGR閥部件74可最低限度地限制通過管72的EGR流或完全限制通過管72的EGR流。真空調(diào)節(jié)器78連接到EGR閥部件74。真空調(diào)節(jié)器78通過線80接收來自控制器12的驅(qū)動(dòng)信號(hào)來控制EGR閥部件74的閥位置。在較佳實(shí)施形態(tài)中，EGR閥部件74是真空驅(qū)動(dòng)的閥。然而，對(duì)本領(lǐng)域的技術(shù)人員是顯而易見的，可以使用任何類型的流控制閥，例如，電螺線管動(dòng)力閥或步進(jìn)電機(jī)動(dòng)力閥。注意，也可以使用另一種EGR系統(tǒng)，如那些在EGR控制閥上游具有開口的EGR系統(tǒng)。此外，使用沒有開口的步進(jìn)電機(jī)閥的系統(tǒng)也可采用。
圖2顯示排放處理節(jié)40的一種典型配置的示意圖。排放處理節(jié)40包括三元催化轉(zhuǎn)化器100，及位于催化轉(zhuǎn)化器100下游的NOx捕集器110。排放物首先流經(jīng)催化轉(zhuǎn)化器100，然后流經(jīng)NOx捕集器110。在濃混合氣和化學(xué)計(jì)量組成的混合氣發(fā)動(dòng)機(jī)條件下，碳?xì)浠衔铩O和NOx化合物被三元催化劑100轉(zhuǎn)化為CO2、H2O和N2，從而使這些放熱反應(yīng)與NOx捕集器110分離，并有助于減少NOx捕集器110內(nèi)催化金屬的熱老化。然而，當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)10使用稀空/燃混合氣運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，在排放流中產(chǎn)生的還原劑會(huì)不足，導(dǎo)致在三元催化轉(zhuǎn)化器100中NOx向N2的轉(zhuǎn)化減少。因此，NOx捕集器110包括配置為將NOx轉(zhuǎn)化為NO2的催化金屬，及配置為將NO2作為硝酸鹽吸附的NOx吸附劑。NOx吸附劑通常是堿或堿土金屬氧化物，但也可以是其他適合的化合物。NOx吸附劑在稀混合氣條件下存儲(chǔ)多余的NOx，并在濃混合氣條件下催化存儲(chǔ)的NOx到N2的轉(zhuǎn)化，從而再生NOx捕集器110。
在發(fā)動(dòng)機(jī)高負(fù)載期間，當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)使用化學(xué)計(jì)量組成的(或濃的)空/燃混合氣運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，部分碳?xì)浠衔?、CO和NOx會(huì)到達(dá)NOx捕集器110。這些化合物由NOx捕集器110中的貴金屬位點(diǎn)轉(zhuǎn)化為CO2、H2O和N2會(huì)導(dǎo)致NOx捕集器110的熱老化。如上所述，這些過程的放熱曲線在NOx捕集器前部趨于最大，并沿著NOx捕集器的長(zhǎng)度隨著排放流中HC、CO和NOx的濃度的降低而下降。這往往是老化NOx捕集器前部比NOx捕集器后部更嚴(yán)重。
現(xiàn)有的對(duì)由于熱老化而使得NOx存儲(chǔ)容量減少的解決方案包括使用更大的NOx捕集器，和/或在NOx捕集器中使用更高的催化金屬濃度。然而，這樣的解決方案會(huì)增加捕集器的成本。現(xiàn)有的幫助防止熱老化的解決方案也包括在NOx前面設(shè)置緊連著的催化轉(zhuǎn)化器，以在濃混合氣和化學(xué)計(jì)量組成的混合氣操作期間，在NOx轉(zhuǎn)化器上游并與其隔開的位置上執(zhí)行碳?xì)浠衔?、CO和NOx的轉(zhuǎn)化。然而，與NOx捕集器聯(lián)合使用于配置為使用稀空燃混合氣運(yùn)轉(zhuǎn)的發(fā)動(dòng)機(jī)中的所述緊連著的催化劑通常體積較小。因此，在高負(fù)載情形的時(shí)候部分碳?xì)浠衔铩O和NOx仍然可以到達(dá)NOx捕集器，從而使NOx捕集器熱老化。
為了克服這些問題，NOx捕集器110包括多個(gè)具有不同金屬催化劑濃度的催化NOx存儲(chǔ)與轉(zhuǎn)化區(qū)域。在具體實(shí)施例中，設(shè)于NOx捕集器110上游位置的催化NOx存儲(chǔ)區(qū)域比位于NOx捕集器110下游位置的催化NOx存儲(chǔ)區(qū)域具有更低的催化金屬濃度。例如，在圖2所示實(shí)施形態(tài)中，NOx捕集器110包括具有第一、較低催化金屬濃度的第一催化NOx存儲(chǔ)與轉(zhuǎn)化區(qū)域112，及具有第二、較高的催化金屬濃度的第二催化NOx存儲(chǔ)與轉(zhuǎn)化區(qū)域114，其中第二催化NOx存儲(chǔ)與轉(zhuǎn)化區(qū)域位于第一催化NOx存儲(chǔ)與轉(zhuǎn)化區(qū)域的下游。
在此使用的術(shù)語“上游”和“下游”指排放流經(jīng)NOx捕集器110的方向；排放在流經(jīng)NOx捕集器110“下游”區(qū)域之前流經(jīng)NOx捕集器110的“上游”區(qū)域。在此使用的術(shù)語“金屬催化劑”或“催化金屬”指用于將NOx轉(zhuǎn)化為NO2的金屬，而不是用于將NOx作為硝酸鹽存儲(chǔ)的金屬氧化物。適合的金屬催化劑的例子包括，但不限于，鉑、鈀、銠及它們的組合。
如下面更詳細(xì)的說明所述，已發(fā)現(xiàn)具有不同催化金屬濃度的區(qū)域的NOx捕集器與具有相等體積和相等催化金屬總量且分散在捕集器中的催化金屬濃度基本一致的NOx捕集器相比，通常具有更高的NOx存儲(chǔ)與轉(zhuǎn)化容量。此外，還發(fā)現(xiàn)在上游區(qū)域具有相對(duì)于下游區(qū)域更低的催化金屬濃度的NOx捕集器，通常具有更高的NOx存儲(chǔ)與轉(zhuǎn)化容量并對(duì)由于熱老化容量降低具有更高的抵抗力。使用此布置，較高負(fù)載的區(qū)域得到保護(hù)，使免遭NOx捕集器中催化金屬位點(diǎn)上的碳?xì)浠衔?、CO和NOx轉(zhuǎn)化導(dǎo)致的熱老化過程時(shí)的多數(shù)放熱反應(yīng)，而較高負(fù)載的區(qū)域有助于在發(fā)生部分老化之后在較低的溫度下提供良好的NOx存儲(chǔ)性能。
應(yīng)說明一下，和NOx捕集器相反，某些已知的三元催化劑系統(tǒng)具有交錯(cuò)或分區(qū)的貴金屬分布。然而，在這些系統(tǒng)中，較高負(fù)載的區(qū)域通常是催化劑系統(tǒng)的上游部分，其用于改進(jìn)系統(tǒng)的活化性能。因此，貴金屬在NOx捕集器110的布置中，較高負(fù)載的部分位于后部的情形，是意想不到和獨(dú)特的。
第一催化NOx存儲(chǔ)與轉(zhuǎn)化區(qū)域112和第二催化NOx存儲(chǔ)與轉(zhuǎn)化區(qū)域114每個(gè)都可以具有任何適合的催化金屬濃度。例如，在某些實(shí)施形態(tài)中，第一催化NOx存儲(chǔ)與轉(zhuǎn)化區(qū)域112可以具有約在10至60克/立方英尺(gpcf)范圍內(nèi)的催化金屬濃度，而第二催化NOx存儲(chǔ)與轉(zhuǎn)化區(qū)域114可以具有約在50至150gpcf(克/立方英尺)范圍內(nèi)的催化金屬濃度。在另外的實(shí)施形態(tài)中，第一催化NOx存儲(chǔ)與轉(zhuǎn)化區(qū)域112可以具有約在1.0至2.2克/升范圍內(nèi)的催化金屬濃度，而第二催化NOx存儲(chǔ)與轉(zhuǎn)化區(qū)域114可以具有約在1.8至5.2克/升范圍內(nèi)的催化金屬濃度。在一種具體實(shí)施形態(tài)中，第一催化NOx存儲(chǔ)與轉(zhuǎn)化區(qū)域具有約1.8克/升的催化金屬濃度，而第二催化NOx存儲(chǔ)與轉(zhuǎn)化區(qū)域具有約4.8克/升的催化金屬濃度。應(yīng)理解，這些范圍只是示意性的，且第一和第二催化NOx存儲(chǔ)與轉(zhuǎn)化區(qū)域112和114也可以具有這些范圍之外的催化金屬濃度。
第一催化NOx存儲(chǔ)與轉(zhuǎn)化區(qū)域112和第二催化NOx存儲(chǔ)與轉(zhuǎn)化區(qū)域114相對(duì)于彼此及相對(duì)于發(fā)動(dòng)機(jī)10中的其他組件可以具有任何適當(dāng)?shù)目臻g關(guān)系。例如，第一催化NOx存儲(chǔ)與轉(zhuǎn)化區(qū)域112和第二催化NOx存儲(chǔ)與轉(zhuǎn)化區(qū)域114可以容納在單個(gè)外殼116內(nèi)，或可以容納在以包含了排放流的導(dǎo)管(未展示)流體連接的各自的外殼內(nèi)。在某些實(shí)施形態(tài)中，可以通過將不同的催化金屬濃度載于單個(gè)支撐結(jié)構(gòu)的不同部分上的方式，在該支撐結(jié)構(gòu)上形成第一催化NOx存儲(chǔ)與轉(zhuǎn)化區(qū)域112和第二催化NOx存儲(chǔ)與轉(zhuǎn)化區(qū)域114，而在另外的實(shí)施形態(tài)中，可以在物理上分開的支撐結(jié)構(gòu)上形成第一和第二催化NOx存儲(chǔ)與轉(zhuǎn)化區(qū)域。類似地，三元催化劑100可以和NOx捕集器110一起容納在相同的外殼內(nèi)，或可以容納在不同的外殼118內(nèi)，如圖2所示，并通過導(dǎo)管120連接到NOx捕集器110。
第一催化NOx存儲(chǔ)與轉(zhuǎn)化區(qū)域112和第二催化NOx存儲(chǔ)與轉(zhuǎn)化區(qū)域114相對(duì)于彼此可以具有任何適當(dāng)?shù)某叽绾?或體積。例如，當(dāng)在一個(gè)支撐結(jié)構(gòu)上形成第一催化NOx存儲(chǔ)區(qū)域112和第二催化NOx存儲(chǔ)區(qū)域114時(shí)，每個(gè)催化NOx存儲(chǔ)與轉(zhuǎn)化區(qū)域都可以占據(jù)NOx捕集器的體積、表面積，或其他尺寸和/或容量值的大約二分之一。或者，第一或第二催化NOx存儲(chǔ)與轉(zhuǎn)化區(qū)域可以占據(jù)少于或多于NOx捕集器的體積、表面積，或其他尺寸和/或容量值的二分之一。例如，第一或第二催化NOx存儲(chǔ)與轉(zhuǎn)化區(qū)域可以占據(jù)NOx捕集器體積、表面積等等的1/2，1/3，1/4，1/5，1/6，等等，或大于、小于和在這些分?jǐn)?shù)之間的值。當(dāng)在分離的支撐結(jié)構(gòu)(未展示)上形成第一催化NOx存儲(chǔ)與轉(zhuǎn)化區(qū)域112和第二催化NOx存儲(chǔ)與轉(zhuǎn)化區(qū)域114時(shí)，支撐結(jié)構(gòu)可以具有類似的或不同的尺寸、體積、表面積等等。
試驗(yàn)結(jié)果圖3為圖表，展示在均勻負(fù)載70gpcf Pt/Rh(鉑/銠)的NOx捕集器的一英寸芯和成分相同且其中前半部分負(fù)載40gpcf Pt/Rh而后半部分負(fù)載100gpcf Pt/Rh的兩個(gè)半英寸芯(“40/100系統(tǒng)”)的NOx存儲(chǔ)與轉(zhuǎn)化效率之間進(jìn)行比較的試驗(yàn)結(jié)果。在60秒稀混合氣/5秒濃混合氣的循環(huán)中做出測(cè)量。這些測(cè)試在25000hr-1的恒定空速下執(zhí)行。在測(cè)試之前，每個(gè)NOx捕集器樣品在根據(jù)預(yù)定的例程以1000℃的最高溫度在老化的_″三元催化劑之后在脈沖火焰燃燒反應(yīng)器上以800℃的入口溫度老化50小時(shí)。對(duì)40/100系統(tǒng)，單獨(dú)老化40gpcf和100gpcf的1″芯，然后在100gpcf部件的后半部分前面測(cè)試40gpcf部件的前半部分。
如圖3所示，負(fù)載于400℃及以下，40/100系統(tǒng)優(yōu)于均勻負(fù)載的70gpcf負(fù)載，此情形貴金屬濃度對(duì)NOx存儲(chǔ)性能具有顯著影響。然而，在大約450至500℃的范圍內(nèi)，貴金屬濃度具有較少的影響時(shí)，兩個(gè)系統(tǒng)的性能很接近。
如上所述，圖3中的測(cè)試在25000hr-1的恒定空速下執(zhí)行。然而，在汽車上，排放流過NOx捕集器110的流量通常隨著溫度增加而增加。因此，用隨著溫度變化的流量進(jìn)行測(cè)試來確定NOx捕集器110的性能。1.8g/升Pt/Rh，4.8g/升Pt/Rh，及3.3g/升Pt/Rh的樣品根據(jù)預(yù)定的例程用最高1000℃的溫度老化了50小時(shí)，而在老化過程中沒有三元催化劑在前面。在測(cè)量這些樣品的NOx轉(zhuǎn)化效率期間，流量是隨著溫度升高而增加，因此隨著溫度從200℃升高到600℃，空速?gòu)?0,000hr-1線性地增加到50,000hr-1。在4.8g/L樣本的后_″部的前面測(cè)試1.8g/L樣本的前_″部，并將其與具有3.3g/L負(fù)載包含了相同的貴金屬總量的1″樣本的性能進(jìn)行比較。圖4表明，1.8+4.8g/L組合在所有的溫度上都優(yōu)于均勻的3.3g/L負(fù)載。
已發(fā)現(xiàn)當(dāng)具有較高催化金屬濃度的催化NOx存儲(chǔ)與轉(zhuǎn)化區(qū)域114放置在具有較低催化金屬濃度的催化NOx存儲(chǔ)與轉(zhuǎn)化區(qū)域112之后時(shí)，催化金屬的耐久性(即，對(duì)熱老化的抵抗力)提高。由于這樣的布置，具有較高催化金屬濃度的區(qū)域114在化學(xué)計(jì)量組合的混合氣或濃混合氣操作期間得到保護(hù)，免于催化金屬上的碳?xì)浠衔?、CO和NOx的反應(yīng)所導(dǎo)致的大部分的熱老化，而具有較高催化金屬濃度的區(qū)域114有助于在老化之后在較低的溫度下提供良好的NOx存儲(chǔ)性能。
圖5將圖3的40/100系統(tǒng)與其上游催化NOx存儲(chǔ)與轉(zhuǎn)化區(qū)域(100gpcf)具有比下游催化NOx存儲(chǔ)與轉(zhuǎn)化區(qū)域(40gpcf)更高的催化金屬濃度的100/40系統(tǒng)的性能作比較。在恒定的空速下進(jìn)行測(cè)量。如所示，40/100系統(tǒng)在300℃和350℃優(yōu)于100/40系統(tǒng)。在較低溫度上的這種提高歸功于在后面的位置上被老化的100gpcf區(qū)域的低溫性能的更好的保持力。100/40系統(tǒng)的表現(xiàn)與在這些溫度下的均勻的70gpcf系統(tǒng)相似，這歸因于100gpcf區(qū)域在前面的位置上已被老化了更多這一事實(shí)。
圖6將圖4的1.8+4.8g/L系統(tǒng)與對(duì)應(yīng)的4.8+1.8g/L系統(tǒng)(即，其中上游催化NOx存儲(chǔ)與轉(zhuǎn)化區(qū)域具有4.8g/L的催化金屬濃度，而下游催化NOx存儲(chǔ)與轉(zhuǎn)化區(qū)域具有1.8g/L的催化金屬濃度)的結(jié)果作比較。在線性增加的空速下進(jìn)行圖6的測(cè)量。又，如所示，在捕集器下游部分具有較高的催化金屬濃度的NOx捕集器優(yōu)于在捕集器上游部分具有較高催化金屬濃度的系統(tǒng)。應(yīng)注意，1.8/4.8和4.8/1.8NOx捕集器兩者都優(yōu)于均勻負(fù)載的NOx捕集器。
雖然圖2所述的NOx捕集器實(shí)施例包括兩個(gè)催化NOx存儲(chǔ)與轉(zhuǎn)化區(qū)域，但應(yīng)理解，在此揭示的概念可以擴(kuò)展到包含兩個(gè)以上具有不同催化金屬濃度的催化NOx存儲(chǔ)與轉(zhuǎn)化區(qū)域的NOx捕集器。例如，圖7在210概括地展示了包含三個(gè)催化NOx存儲(chǔ)與轉(zhuǎn)化區(qū)域212、214和216的例子的NOx捕集器。催化NOx存儲(chǔ)與轉(zhuǎn)化區(qū)域212具有比催化NOx存儲(chǔ)與轉(zhuǎn)化區(qū)域214更低的催化金屬濃度，而區(qū)域214具有比區(qū)域216更低的催化金屬濃度。類似地，圖8在310概括地展示了包含四個(gè)催化NOx存儲(chǔ)與轉(zhuǎn)化區(qū)域312、314、316和318的例子的NOx捕集器。催化NOx存儲(chǔ)與轉(zhuǎn)化區(qū)域312具有比區(qū)域314更低的催化金屬濃度，而區(qū)域314具有比區(qū)域316更低的催化金屬濃度，依次地區(qū)域316又具有比區(qū)域318更低的催化金屬濃度。此外，如果需要的話NOx捕集器可以包含五個(gè)、六個(gè)、七個(gè)或更多不同的催化金屬區(qū)域。此外，如圖9中的410所示，金屬催化劑濃度可以按連續(xù)方式沿著NOx捕集器的長(zhǎng)度增加，而不是具有離散的區(qū)域。此外，也可以使用圖2和7-9中未展示出的催化金屬濃度變化。例如，金屬催化劑濃度可以沿著排放流流過NOx捕集器的方向按指數(shù)或?qū)?shù)方式增加，或可以按任何其他非線性方式增加。
雖然如圖2和7-9的實(shí)施例描述的NOx捕集器在捕集器的上游區(qū)域具有更低的催化金屬濃度而在捕集器的下游區(qū)域具有更高的催化金屬濃度，但應(yīng)理解，上游區(qū)域也可以具有比下游區(qū)域更高的催化金屬濃度。雖然這種配置對(duì)熱老化的抵抗力可能不象上游區(qū)域具有更低的催化金屬濃度的配置那樣強(qiáng)，但圖5和6中所示的試驗(yàn)結(jié)果表明，這樣的配置仍然可以提供比具有均勻的催化金屬負(fù)載的NOx捕集器更好的NOx存儲(chǔ)與轉(zhuǎn)化性能。
控制系統(tǒng)和方法此外，應(yīng)理解，在此揭示的反應(yīng)條件本質(zhì)上是示意性的，且這些具體實(shí)施形態(tài)不應(yīng)視為具有限制含義，因?yàn)榇罅康淖兓际强赡艿?。本發(fā)明的主旨包括各種催化金屬濃度、分區(qū)配置、NOx捕集器設(shè)計(jì)，以及與在此揭示的NOx捕集器有關(guān)的其他方面的所有新穎的和非顯而易見的組合和子組合。本申請(qǐng)的權(quán)利要求只是特別指出被視為新穎和非顯而易見的特定的組合及子組合。這些權(quán)利要求可能提到“一”要素或“第一”要素或其等同。這樣的權(quán)利要求應(yīng)被理解為包括一個(gè)或多個(gè)這樣的要素，而并不要求或排除兩個(gè)或多個(gè)這樣的要素。催化金屬濃度、分區(qū)配置、NOx捕集器設(shè)計(jì)的其他組合及子組合，和/或其他特征、功能、要素，和/或?qū)傩钥梢酝ㄟ^在本申請(qǐng)或相關(guān)申請(qǐng)中提出新的權(quán)利要求來要求其權(quán)利。這樣的權(quán)利要求，無論是更寬、更窄、等同或不同于原始權(quán)利要求的范圍，也被視為包括在本發(fā)明的主旨之內(nèi)。
現(xiàn)參考圖10-14，描述了考慮氧化劑(如NOx)的軸向負(fù)載的改進(jìn)的控制系統(tǒng)和方法。在一個(gè)具體例子中，可以在稀混合氣工作期間估計(jì)捕集器中的NOx的軸向負(fù)載，然后在濃混合氣清除期間調(diào)整提供給捕集器的額外的還原劑的比率。
如上所述，可以基于各種參數(shù)調(diào)整在清除操作期間排氣的空-燃比率(稱為清除空-燃比)，以嘗試減少?gòu)呐艢夤苤嗅尫懦龅奈捶磻?yīng)的NOx的量及由于過度清除造成的HC/CO排放。這些參數(shù)可以包括溫度、自清除開始以后的時(shí)間、排氣質(zhì)量流量，及存儲(chǔ)在捕集器中的NOx或氧化劑的總量。然而，如此所述，簡(jiǎn)單地依賴存儲(chǔ)的組分(如NOx)的總量可能會(huì)導(dǎo)致不合適的還原劑供給。參考圖10對(duì)此進(jìn)行更加全面的描述。
圖10展示沿著催化劑磚(catalyst brick)可如何對(duì)NOx進(jìn)行軸向分布的兩個(gè)例子。例A具有較高的假設(shè)為均勻分布的NOx存儲(chǔ)總量，而例B具有較低的假設(shè)為均勻分布的NOx存儲(chǔ)總量(兩個(gè)例子展示相同的可用NOx位點(diǎn)總數(shù)量)。
在NOx清除期間，還原劑波陣面(wave-front)可以視為沿著排放控制裝置的軸向長(zhǎng)度移動(dòng)，如下面參考圖11更詳細(xì)地描述的那樣。例如，當(dāng)向捕集器提供還原劑時(shí)，還原劑首先遇到存儲(chǔ)在前部表面附近的NOx。然后，隨著提供更多的還原劑，還原劑逐漸移過催化劑的軸向長(zhǎng)度，與存儲(chǔ)的氧化劑反應(yīng)，直到出現(xiàn)突破(這時(shí)清除可以終止)。以此方式，發(fā)生在催化劑上游部分中的反應(yīng)影響催化劑下游部分中的反應(yīng)(和可用的反應(yīng)物)，從催化劑的前部到后部也是如此。
因此，回到圖10，在任何給定位置，如x，如果所供給的還原劑的量是基于假設(shè)的均勻分布的量，則可能有過多的還原劑(x2)(或過大的流量，或過大的質(zhì)量流量等等)或過少的還原劑(x1)。只有還原劑波陣面處于當(dāng)均勻分布假設(shè)與存儲(chǔ)量(在x3)匹配時(shí)的點(diǎn)時(shí)，才是合適的可用還原劑的量。
因此，雖然存儲(chǔ)的氧化劑的總量或百分比總量在確定還原劑的適當(dāng)?shù)牧繒r(shí)可能是有用的值，但是在一種方法中，也可以使用氧化劑的軸向負(fù)載來調(diào)整空-燃比(或還原劑的流量)，從而可以獲得改進(jìn)的曲線。換句話說，通過確定NOx沿催化劑位置(如，軸向長(zhǎng)度)的存儲(chǔ)分布，至少部分地基于NOx存儲(chǔ)分布信息(可以是測(cè)量出的、估計(jì)的或兩者的組合)調(diào)整發(fā)動(dòng)機(jī)空燃比(和/或空氣流、燃料流等等)是可能的。
現(xiàn)參考圖11，其展示了可以劃分(如，可以是在需要時(shí)為了評(píng)估目的的劃分，或物理上的劃分)為多個(gè)部分的催化劑磚1110的例子。在此例中，所示的幾個(gè)示例部分(A-E)起始于催化劑磚的前部表面。雖然此例展示的是一個(gè)催化劑磚，但可以同樣地將其應(yīng)用于任何數(shù)量的催化劑磚或排放控制裝置，或催化劑磚的一部分或排放控制裝置的一部分。
這些部分通過水平線(和斜填充影線)在概念上表示存儲(chǔ)在不同位置/部分的氧化劑(如，NOx加上氧)的量。同時(shí)，圖中還顯示了還原劑波陣面在示例設(shè)置的示例位置。這說明了對(duì)于給定的波陣面位置，如何使可用于與存儲(chǔ)的氧化劑反應(yīng)的還原劑的量、能夠與存儲(chǔ)在將要面對(duì)的部分(如，在此例中為部分C)中的存儲(chǔ)量相匹配。換句話說，當(dāng)波陣面經(jīng)過前一個(gè)部分時(shí)(部分B)，可以調(diào)整排氣空燃比(和/或質(zhì)量流量，或排氣組分)以在通過部分B時(shí)包含更多還原劑，然后波陣面通過部分C。此外，當(dāng)波陣面到達(dá)部分D時(shí)，正好有較少的還原劑可用。并且，當(dāng)波陣面到達(dá)部分E時(shí)，理論上已沒有可用的還原劑。
因此，可以在上游(如，在發(fā)動(dòng)機(jī)排氣，或催化劑磚810上游的排氣中)調(diào)整排氣空燃比(和/或質(zhì)量流速，或排氣組分)從而當(dāng)波陣面到達(dá)E時(shí)，例如，空燃比已回到化學(xué)計(jì)量組成的混合氣或稀混合氣，及波陣面的空燃比是化學(xué)計(jì)量組成的混合氣或稀混合氣。還應(yīng)注意，由于傳輸延時(shí)以及根據(jù)在特定部分上游可能發(fā)生反應(yīng)，可以在想要的波陣面還原劑的量設(shè)置之前調(diào)整排氣空燃比，。可以按閉環(huán)方式根據(jù)來自位于稀混合氣NOx捕集器磚之間或之內(nèi)的傳感器的空燃信息反饋，修改/修正想要的空燃比分布。注意，存在用來調(diào)整提供給該裝置的還原劑的量和/或比率的各種方法，其包括改變空燃比、改變排氣質(zhì)量流、改變噴入排氣中的還原劑的量，或其他。
此方法，或任何其他在此所示的方法，都可以應(yīng)用于在各種位置和尺寸的排放控制裝置或催化劑磚，包括并聯(lián)或串聯(lián)的裝置。例如，在這樣的情況下，如果存在多個(gè)位于獨(dú)立箱體中的NOx捕集器的話，可以基于每個(gè)箱體執(zhí)行對(duì)軸向負(fù)載的估計(jì)和對(duì)應(yīng)的清除控制。
現(xiàn)參考圖12，圖示是用于執(zhí)行軸向NOx和/或氧分布的確定的流程圖。在此具體例子中，描述了假設(shè)氧為均勻分布時(shí)用于估計(jì)NOx的軸向負(fù)載的例程。然而，如果需要的話，這也可以擴(kuò)展到包括氧及其他氧化劑的軸向分布。然后在發(fā)動(dòng)機(jī)操作期間產(chǎn)生在線可用的估計(jì)參數(shù)，以在控制操作(如清除期間的發(fā)動(dòng)機(jī)或排氣空燃比)中和在確定裝置性能降級(jí)(如發(fā)動(dòng)機(jī)或催化劑劣化)中有利使用。
首先，在步驟1210，例程為了估計(jì)目的將催化劑劃分為多個(gè)部分。各部分的尺寸可以是恒量或沿著長(zhǎng)度改變，以在更多存儲(chǔ)或反應(yīng)活動(dòng)發(fā)生時(shí)提供更高的分辨力。同時(shí)，也可以在所有的條件下使用固定數(shù)量和尺寸的部分，如此可以跳過步驟1210?；蛘?，各部分的數(shù)量或尺寸可以基于其他操作條件變化，這些操作條件如裝置溫度、發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)以來的時(shí)間、催化劑劣化，和/或其他。
然后，在步驟1212中，對(duì)每個(gè)部分，例程估計(jì)進(jìn)入的還原劑、進(jìn)入的氧化劑、存儲(chǔ)的氧化劑、釋放的氧化劑、流出的還原劑，和/或流出的氧化劑。注意，對(duì)多數(shù)上游部分，可以基于排氣內(nèi)容、或發(fā)動(dòng)機(jī)輸出組分來估計(jì)組分。為此估計(jì)的輸入可以包括每個(gè)部分的溫度、部分的尺寸、部分(沿排氣流長(zhǎng)度)的軸向位置、每個(gè)部分的劣化(如老化和/或硫磺污染和去除)、每個(gè)部分的貴金屬負(fù)載，它們的組合，及其他。此外，此估計(jì)可考慮空速對(duì)氧化劑(如NOx)的存儲(chǔ)/清除的影響。
最后，在步驟1214，例程使用部分估計(jì)來調(diào)整各種發(fā)動(dòng)機(jī)和/或排氣參數(shù)。例如，例程可以使用部分估計(jì)來確定何時(shí)終止稀混合氣操作并清除存儲(chǔ)的氧化劑、在NOx清除期間選擇空燃比，如清除期間的空燃比分布，和/或估計(jì)何時(shí)終止?jié)饣旌蠚馇宄僮鳌?br> 在一個(gè)例子中，估計(jì)可以包括對(duì)每個(gè)部分確定所需要進(jìn)入的還原劑的量，以致當(dāng)實(shí)際的還原劑到達(dá)該部分時(shí)，有正確的進(jìn)入的還原劑的量可用于存儲(chǔ)在該位置的NOx和氧的量(并考慮對(duì)下游部分或排氣管排放的任何影響)。然后，此所需的進(jìn)入還原劑的量可以用于確定排氣中在時(shí)間上的所需空燃比分布，以及其他的參數(shù)，如所需的排氣溫度、所需的排氣質(zhì)量流量，及其他。
現(xiàn)參考圖13，其中描述了基于在排放控制裝置中的軸向信息來控制發(fā)動(dòng)機(jī)操作的例程。具體來說，在步驟1310中，例程監(jiān)視存儲(chǔ)在該裝置中的NOx的量，及NOx存儲(chǔ)沿催化劑長(zhǎng)度的分布。例如，可以使用上述估計(jì)。也可以使用來自上游和/或下游排氣傳感器的更多的附加信息來監(jiān)視沿催化劑長(zhǎng)度的NOx存儲(chǔ)量和位置。例如，可以使用排放控制裝置上游、下游或其中的NOx和/或氧傳感器來改進(jìn)任何對(duì)氧化劑存儲(chǔ)量和/位置的確定。
然后，在步驟1312中，例程確定存儲(chǔ)的量/位置評(píng)價(jià)是否觸發(fā)從稀混合氣到化學(xué)計(jì)量組成的混合氣或濃混合氣的臨時(shí)空燃比變化，以便清除存儲(chǔ)的氧化劑，如NOx。例如，可以使用存儲(chǔ)在不同軸向位置的NOx的加權(quán)平均來觸發(fā)這樣的操作。在另外的實(shí)施形態(tài)中，可以使用下游的NOx傳感器確定每段距離的排放量來觸發(fā)這樣的操作。
接下來，當(dāng)對(duì)步驟1312的回答為是時(shí)，例程進(jìn)入步驟1314。或者，例程繼續(xù)保持或返回稀混合氣或化學(xué)計(jì)量組成的混合氣的操作。在步驟1314中，例程基于存儲(chǔ)的NOx、存儲(chǔ)位置，和/或還原劑波陣面的軸向位置、裝置溫度(或溫度沿軸向長(zhǎng)度的分布)或它們的組合，選擇所需的排氣空燃比值。可以使用來自位于稀混合氣NOx捕集器磚之間或內(nèi)部的傳感器的空燃信息反饋，按閉環(huán)方式修改/修正所需的空燃比分布。然后可以使用所需的空燃比來調(diào)整發(fā)動(dòng)機(jī)操作(如，燃料噴射、空氣流量等等)，以提供所需的空燃比。
然后，例程從步驟1314進(jìn)入步驟1316，通過監(jiān)視還原劑波陣面的位置和波陣面處的還原劑的量確定NOx清除是否完全。這可以使用上述估計(jì)以及來自排放控制裝置上游、下游或其中的排氣傳感器的信息做出。例如，如果氧傳感器位于給定的軸向位置，則它可以基于測(cè)量得到的氧濃度檢測(cè)還原劑波陣面的移動(dòng)。在一個(gè)例子中，當(dāng)檢測(cè)到缺乏氧(例如，在某閾值之外)時(shí)，可以確定還原劑波陣面的位置。
如果清除不完全，則例程返回步驟1314。如果清除完全(如，波陣面已到達(dá)選擇的具有給定強(qiáng)度的軸向位置)，則例程進(jìn)入步驟1318以回到稀混合氣(或化學(xué)計(jì)量組成的混合氣)操作。
以此方式，例程可以使用存儲(chǔ)的NOx的量和存儲(chǔ)的位置來控制發(fā)動(dòng)機(jī)和/或汽車操作的各個(gè)方面。例如，可以使用此信息來確定何時(shí)清除催化劑、用多長(zhǎng)時(shí)間清除催化劑，及排氣在不同的時(shí)間段的濃度水平和/或用于清除催化劑的還原劑質(zhì)量流量。此外，可以使用此信息來獲得對(duì)催化劑性能下降的改進(jìn)的估計(jì)，及改進(jìn)脫硫控制、溫度控制，或其他。
現(xiàn)在更詳細(xì)地描述操作方法和系統(tǒng)配置之間的幾種交互作用。例如，在本發(fā)明的控制策略中處理的兩個(gè)問題是利用排放控制裝置中(如，稀混合氣NOx捕集器)的貴金屬分區(qū)的能力，及利用較高負(fù)載和較低負(fù)載區(qū)域之間潛在的不同溫度窗口的能力。
如上所述，因?yàn)檠卮呋瘎┐u長(zhǎng)度的至少一部分上的負(fù)載(如，Pt負(fù)載)可以不均勻，沿著該催化劑磚長(zhǎng)度的NOx存儲(chǔ)容量也可以不均勻(其中位點(diǎn)的數(shù)量可以均勻也可以不均勻，因?yàn)槿萘恳部梢匀Q于貴金屬)。因此，在一個(gè)例子中，對(duì)NOx捕集器行為的估計(jì)可以將催化劑磚明確劃分為至少兩個(gè)區(qū)域，一個(gè)具有較低的每單位體積位點(diǎn)密度，而另一個(gè)具有較高的每單位體積位點(diǎn)密度?；蛘?，可以將模型劃分為兩個(gè)以上的區(qū)域，以解決沿催化劑磚長(zhǎng)度發(fā)生的有差別的老化。例如，催化劑的前部可能比催化劑的后部劣化更快。
因此，白金族金屬(PGM)分區(qū)的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是它允許增加老化部分的容量，由于起初在催化劑磚后部設(shè)置了更多位點(diǎn)放置。捕集器的容量作為位置的函數(shù)可以使用下面形式的方程式來調(diào)整Cap(z)＝Cap0(z)*exp(-k*t)其中Cap是作為軸向位置z的函數(shù)的容量，Cap0是作為軸向位置z的函數(shù)的初始容量，t是時(shí)間，而k表示作為溫度和/或空燃比的函數(shù)的劣化相對(duì)比率?？梢哉{(diào)整此模型來確保作為位置的函數(shù)的容量總和等于通過傳感器或其他方法測(cè)量的催化劑磚總?cè)萘?。這允許對(duì)存儲(chǔ)在催化劑磚中的NOx的量作為時(shí)間和位置的函數(shù)進(jìn)行精確預(yù)測(cè)，然后可以將其用在控制策略(如，確定所需空燃比、所需催化劑溫度等等)中來改進(jìn)性能。
然而，請(qǐng)注意，即使NOx捕集器負(fù)載可以在軸向上有變化，氧存儲(chǔ)仍然可以沿著一特定的催化劑均勻分布(或可以假設(shè)如此)。換句話說，對(duì)特定的催化劑磚(具有特定的氧存儲(chǔ)貴金屬負(fù)載)，即使NOx存儲(chǔ)在軸向上改變，也可以假設(shè)氧存儲(chǔ)是均勻地分布在該催化劑磚上。然而，不同的催化劑磚可以有不同的、取決于給定催化劑磚上的總負(fù)載的氧存儲(chǔ)容量。或者，也可以包括催化劑不同部分中氧存儲(chǔ)的變化，其中氧存儲(chǔ)容量隨著PGM負(fù)載而增加。
使用沿著長(zhǎng)度具有變化的負(fù)載的裝置的另一個(gè)潛在優(yōu)點(diǎn)是更靠前的區(qū)域的氧存儲(chǔ)容量可以少于更靠后的區(qū)域的氧存儲(chǔ)容量。具體來說，在較高溫度的稀混合氣條件下，更高的PGM負(fù)載可以催化硝酸鹽的分解。因此，在較高溫度操作期間，在靠前的區(qū)域中會(huì)比靠后的區(qū)域存儲(chǔ)更多的NOx。因?yàn)橛捎诟偷腜GM使得在靠前的區(qū)域中存在更少的氧存儲(chǔ)容量，所以清除靠前的區(qū)域所需的還原劑更少了(因?yàn)楦俚倪€原劑被用來和氧發(fā)生反應(yīng))。換句話說，對(duì)比更高PGM被存儲(chǔ)在更靠前的區(qū)域中(且更多的NOx存儲(chǔ)在后部)的情形(這情形需要首先清除在更靠前的區(qū)域中的更高的氧量)，可能需要較少的還原劑總量來清除給定量的NOx。以此方式，可以實(shí)現(xiàn)更加高效的清除，及更好的燃料經(jīng)濟(jì)性。
可以使用于本發(fā)明的第二個(gè)控制特征可以利用高負(fù)載和低負(fù)載區(qū)域之間潛在的不同溫度窗口。圖14展示了具有四種不同的PGM負(fù)載的四個(gè)裝置老化之后在標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)室中試驗(yàn)的功效。如圖14所示，具有更高PGM負(fù)載的裝置在較低的溫度上有更好的性能，而具有更低PGM負(fù)載的捕集器在較高的溫度上有更好的性能。再次，這些效應(yīng)和交互作用都可以包括在上述的控制和估計(jì)方法中，可以將排放控制裝置沿著軸向劃分為離散的部分，從而使有能力解決任何性能區(qū)別，例如可以從催化劑中釋放NOx的溫度(這可能取決于局部溫度、空燃比、PGM負(fù)載，及存儲(chǔ)的NOx量)。由于這些因素中的一個(gè)或多個(gè)會(huì)作為位置的函數(shù)改變，可以充分利用NOx捕集器軸向上的離散模型。
權(quán)利要求
1.一種用于控制連接到排放控制裝置的稀混合氣發(fā)動(dòng)機(jī)的方法，所述排放控制裝置在稀混合氣操作期間存儲(chǔ)氧化劑，并在化學(xué)計(jì)量組成的混合氣或濃混合氣操作期間用存儲(chǔ)的氧化劑來反應(yīng)，所述方法包括估計(jì)存儲(chǔ)在所述裝置中沿著所述裝置的多個(gè)軸向位置的NOX的量；及基于所述估計(jì)調(diào)整操作參數(shù)。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述操作參數(shù)是化學(xué)計(jì)量組成或濃排氣空-燃比。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述估計(jì)在稀混合氣發(fā)動(dòng)機(jī)操作期間執(zhí)行，且所述發(fā)動(dòng)機(jī)操作參數(shù)是指在所述稀混合氣發(fā)動(dòng)機(jī)操作隨后的操作期間被執(zhí)行的化學(xué)計(jì)量組成的或濃的空-燃比。
4.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，在稀混合氣操作期間更新所述估計(jì)。
5.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，在濃混合氣操作期間更新所述估計(jì)。
6.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述操作參數(shù)是發(fā)動(dòng)機(jī)空-燃比。
7.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述操作參數(shù)是提供給所述捕集器的還原劑的比率。
8.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述排放控制裝置在沿著裝置的至少一個(gè)長(zhǎng)度上具有可變的貴金屬負(fù)載。
9.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述排放控制裝置是稀混合氣NOX捕集器。
10.一種發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)，包括排放控制裝置，所述排放控制裝置在稀混合氣操作期間存儲(chǔ)氧化劑，并在化學(xué)計(jì)量組成或濃混合氣操作期間用存儲(chǔ)的氧化劑來反應(yīng)，所述裝置在排氣流通過所述裝置的軸向上具有基本上不均勻的貴金屬負(fù)載；及基于沿著排氣流流經(jīng)所述裝置的軸向上的不同軸向位置處的多種條件，所述裝置用來調(diào)整發(fā)動(dòng)機(jī)的操作參數(shù)。
11.如權(quán)利要求10所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述排放控制裝置是稀混合氣NOX捕集器，所述操作參數(shù)包括空燃比，所述多種條件包括存儲(chǔ)在排氣流通過所述裝置的軸向上的不同軸向位置處的NOX的量。
12.如權(quán)利要求10所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述排放控制裝置是稀混合氣NOX捕集器，所述操作參數(shù)包括還原劑在排氣流中的量，所述多種條件包括存儲(chǔ)在沿著排氣流流經(jīng)所述裝置的軸向上的不同軸向位置處的NOX的量。
13.如權(quán)利要求10所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述排放控制裝置是稀混合氣NOX捕集器，所述操作參數(shù)包括排氣流的空燃比，所述多種條件包括存儲(chǔ)在沿著排氣流流經(jīng)所述裝置的軸向上的不同軸向位置處的NOX的量。
14.一種系統(tǒng)，包括用于控制連接到排放控制裝置的稀混合氣發(fā)動(dòng)機(jī)的計(jì)算機(jī)可讀媒體，所述排放控制裝置在稀混合氣操作期間存儲(chǔ)氧化劑，并在化學(xué)計(jì)量組成或濃混合氣操作期間用存儲(chǔ)的氧化劑來反應(yīng)，所述媒體包括用于估計(jì)沿著該裝置的多個(gè)軸向位置存儲(chǔ)在該裝置中的NOX的量的代碼；及用于基于所述估計(jì)調(diào)整操作參數(shù)的代碼。
15.如權(quán)利要求14所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述操作參數(shù)是化學(xué)計(jì)量組成的或濃的排氣空-燃比。
16.如權(quán)利要求14所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述用于估計(jì)的代碼在稀混合氣發(fā)動(dòng)機(jī)操作期間執(zhí)行，且所述發(fā)動(dòng)機(jī)操作參數(shù)是在所述稀混合氣發(fā)動(dòng)機(jī)操作隨后的操作期間被執(zhí)行的化學(xué)計(jì)量組成的或濃的空-燃比。
17.如權(quán)利要求14所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述操作參數(shù)是發(fā)動(dòng)機(jī)空-燃比。
18.如權(quán)利要求14所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述排放控制裝置在所述裝置的至少一個(gè)長(zhǎng)度上具有可變的貴金屬負(fù)載。
19.如權(quán)利要求14所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述排放控制裝置是稀混合氣NOX捕集器。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于控制連接到排放控制裝置的稀混合氣發(fā)動(dòng)機(jī)的方法，所述排放控制裝置在稀混合氣操作期間存儲(chǔ)氧化劑，并在化學(xué)計(jì)量組成的混合氣或濃混合氣操作期間用存儲(chǔ)的氧化劑來反應(yīng)，該方法包括估計(jì)沿著該裝置的多個(gè)軸向位置存儲(chǔ)在該裝置中的NO
文檔編號(hào)F01N3/28GK1896468SQ20051011950
公開日2007年1月17日 申請(qǐng)日期2005年11月1日 優(yōu)先權(quán)日2004年11月9日
發(fā)明者戈皮昌德拉·蘇尼拉, 小克里斯汀·T·格拉爾斯基, 夏恩·埃爾沃特, 格蘭特·艾倫·英格拉姆 申請(qǐng)人:福特環(huán)球技術(shù)公司