[发明专利]在发动机中没有使用氧化进行发动机排气NOx控制的方法

说明书

技术领域

本发明涉及内燃发动机中的NO_x排放物的后处理的控制。

背景技术

这一部分的陈述仅提供与本发明相关的背景技术信息，并且可能不构成现有技术。

氮的氧化物NO_x是燃烧的已知副产物。NO_x由存在于在高温燃烧中分离出的发动机进气中的氮和氧分子而产生，NO_x产生的速率包括与燃烧过程的已知关系，例如，NO_x产生的较高速率与较高的燃烧温度和空气分子对较高温度的较长时间的暴露相关联。

NO_x分子一旦在燃烧室中产生，就可以在后处理装置的较宽泛类别内在本领域中已知的示例性装置中转化回为氮和氧分子。然而，本领域普通技术人员将认识到，后处理设备很大程度上依赖于运行条件，例如由废气流温度和发动机空气/燃料比驱动的装置运行温度。另外，后处理装置包括易于由于随时间和对高温的暴露而损害或劣化的材料，例如催化剂床。

发动机控制方法可以利用不同的运行策略，以使燃烧最优化。在燃料效率方面使燃烧最优化的一些运行策略包括燃烧室内的贫燃烧、局部燃烧或分层燃烧，从而减少用于实现气缸所需的功输出所必要的燃料充量，并且例如通过在无节流条件下运行、减小空气进气泵送损失来提高发动机效率。尽管燃烧室中的温度在燃烧壳可以达到足够高，从而产生显著量的NO_x，但是燃烧室的总体能量输出，特别地，通过废气流从发动机排出的热能量，会从标称值显著地减小。因为后处理装置频繁地需要由废气流温度驱动的升高运行温度来适当地操作以处理NO_x排放物，所以这些条件会对排气后处理策略带来挑战。

后处理装置是已知的，例如利用化学反应来处理废气流的后处理装置。一种示例性装置包括选择性催化还原装置（SCR）。SCR装置的已知用途利用源自脲喷射的氨来处理NO_x。在SCR内的催化剂床上储存的氨与优选地以NO和NO₂的期望比例的NO_x反应，并产生有利的反应来处理NO_x。一个示例性实施例包括优选的一对一的NO₂与NO摩尔比，并且被公知为快速的SCR反应。已知的是，操作NO_x处理催化剂，例如柴油应用中的SCR上游的柴油氧化催化剂（DOC），以将NO转化为NO₂，以便于SCR的更好的处理。排气后处理的继续改进需要与废气流中的NO_x排放物有关的精确信息，以实现有效的NO_x还原，例如基于监测的NO_x排放物配给适当量的脲。

用于处理废气流的其它后处理装置也是已知的。在汽油应用中尤其使用诸如三效催化剂（TWC）的NO_x处理催化剂。贫NO_x阱（NO_x阱）利用能够储存一些量的NO_x的催化剂，并且已经开发出发动机控制技术来将这些NO_x阱或NO_x吸附剂与燃料有效的发动机控制策略结合，以提高燃料效率，并且还实现可接受水平的NO_x排放物。一种示例性策略包括在燃料贫操作期间使用贫NO_x阱来储存NO_x排放物，然后在燃料富的、较高温度的发动机运行条件期间利用传统的三效催化剂将储存的NO_x净化为氮和水。然而，当三效催化剂的温度太低而不能将废气供给流NO转化为NO₂时，在较低温度的发动机运行条件下使用传统的三效催化剂储存NO_x将NO_x储存限制到利用NO_x阱的废气供给流NO₂。柴油颗粒过滤器（DPF）在柴油应用中捕获烟和颗粒物质，并且在高温再生事件中定期地净化捕获的材料。高排气NO₂/NO分数有助于此净化。