[发明专利]用于排气后处理系统的加速升温的冷起动发动机负载

说明书

技术领域

本发明大体上涉及排气后处理系统。更具体地说，本发明涉及机 动车排气后处理系统的加速升温方法。

背景技术

几乎所有传统机动车辆，例如现今的汽车，都包括排气后处理系 统，以减少由内燃机的操作产生的副产物。大多数排气后处理系统包 括用于对排气排放物进行还原氧化的催化转化器以及用于衰减由废 气排放过程产生的噪音的消音器组件或类似装置。催化转化器通常置 于车辆的发动机排气歧管与消音器之间，但是可也集成至消音器组件 中。

催化转化器通常包括大体为陶瓷蜂窝或不锈钢箔蜂窝类型的单 块基板。该单块基板涂覆有包含贵金属(例如铂、钯或铑)的催化剂。 贵金属的作用是将排气中的有害或其它对环境不友好的成分(例如碳 氢化合物(HC)、一氧化碳(CO)和氮氧化物(NO_x))转化成二 氧化碳(CO₂)、水(H₂O)和氮(N)。常常采用“涂层”使催化转 化器更有效。涂层，最常见的是硅石和氧化铝的混合物，被添加到基 板上并形成表面积远大于平坦芯表面的粗糙不规则表面。该不规则表 面使得单块基板具有更大的整体表面积，并因此使其具有用于安置活 性贵金属的更多场所。

借助选择性催化还原(SCR)也可减少来自内燃机尤其是压燃式 柴油机的NO_x排放物。SCR是指利用引入至水解催化转化器上游的排 气系统中的水还原剂将NO_x排放物转化成二价的氮(N₂)和水(H₂O)。 SCR所用的还原剂通常为气态氨(NH₃)、水溶液中的氨或者水溶液 中的尿素。对于后者来说，尿素作为氨载体，并借助于计量系统被注 入排气系统中。尿素通过水解被转化成氨，而氨随后在催化转化器中 还原氮氧化物。

一些排放控制装置(例如SCR系统、催化转化器以及相关联的排 气氧含量(EGO)及NO_x传感器)要求最小的操作温度来按期望运转。 例如，在SCR中利用含水尿素溶液的其中一个局限，即，其会冻结。 若尿素溶液冻结，则将不能以期望方式发挥还原剂作用，也不会自由 流向还原场所。因此，利用管线加热器来加热含水尿素。此外，催化 转化器内部的催化剂涂层需要最小“活性”温度以进行有效操作。因 此，在发动机冷起动期间产生总量可观的排气管碳氢排放物。在此期 间，由于排放物还原催化剂未达到可维持显著催化剂活性(也称为催 化剂“起燃”)的温度，所以大部分排放物还原催化剂是无效的。

发明内容

本发明的方法适用于在催化剂升温期间调节发动机负载以加速 加热排气后处理系统并因而减少催化剂起燃时间。这样，显著减少发 动机冷起动期间总的排气管氮氧化物排放。

根据本发明的一个实施例，该方法包括：监测催化剂的当前温度； 确定当前催化剂温度是否低于预定最小催化剂温度；以及若当前催化 剂温度低于预定最小催化剂温度，则增大当前发动机负载。根据本发 明，通过启动还原剂箱加热装置或还原剂管线加热装置或启动二者来 增大当前发动机负载。在冷起动期间，利用例如尿素箱和管线加热器 调节发动机负载要考虑到对催化转化器升温周期的精密标定。

根据该特定实施例的一个方面，所述方法还包括计算使当前催化 剂温度升高至所述预定最小催化剂温度所需的最小发动机负载。因 而，若当前催化剂温度小于所述预定最小催化剂温度，则使当前发动 机负载增大至等于所述最小发动机负载。

根据另一方面，所述方法还包括计算感应最小发动机负载所必需 的最小交流发电机负载，所述最小发动机负载是使当前催化剂温度升 高至所述预定最小催化剂温度所必需的。在这种情况下，指令还原剂 箱加热装置、还原剂管线加热装置或二者产生所述最小交流发电机负 载。理想的是，所述方法于是还包括计算产生所述最小交流发电机负 载所需的还原剂箱加热装置和还原剂管线加热装置的最小电汲取 (electric draw)。

作为该实施例另一方面的一部分，所述方法还包括确定当前发动 机负载是否低于所述最小发动机负载。就此而言，若当前催化剂温度 低于所述预定最小催化剂温度并且当前发动机负载低于所述最小发 动机负载，则增大当前发动机负载。

根据另一方面，所述最小发动机负载和预定最小催化剂温度参数 均至少部分基于当前发动机负载和速度。