[发明专利]一种操作具有LNT和SCR后处理装置的柴油发动机系统的方法

说明书

本发明涉及操作具有LNT和SCR后处理装置的柴油发动机系统的方法。公开了在稀燃和富燃模式下运转发动机(10)的方法，其中所述发动机(10)在提前喷射富燃模式中运转以在LNT(11)中产生氨，从而存储在位于LNT(11)下游的SCR(13)中。在SCR(13)中，存储的氨与自LNT(11)滑脱的NOx反应以当发动机(10)在稀燃模式中运转时生成双原子的氮气。提前喷射富燃模式的利用降低了当发动机(10)富运转时产生的碳烟量，从而允许发动机(10)在提前富燃模式中运转的时间周期比使用常规的富燃运转的时间周期更长。更长周期的富运转提供了在LNT(11)中使用较少的PGM材料的潜力，同时提供了机会以产生在随后的稀燃运转中需要作为SCR(13)中的还原剂使用的更多的氨。

技术领域

本发明涉及减少柴油发动机的排放物，尤其涉及操作具有稀NOx捕集器(LNT)和选择性催化还原(SCR)的后处理装置的柴油发动机系统的方法。

背景技术

采用两种方法以减少柴油发动机运转过程中形成的NOx排放物。稀NOx捕集器(LNT)使用铂族金属(PGM)以吸收碱土氧化物材料上的NOx气体。在富燃操作过程中所述LNT也可以产生氨(NH3)。包括诸如NH3的还原剂的选择性催化还原装置(SCR)在含氧环境中还原NOx。NH3的外部来源，例如尿素溶液罐，可以与SCR一起使用。

一种方法是采用串联的LNT和SCR。在使用分层的柴油稀燃(稀) 的发动机的主要操作过程中，NOx排放物由LNT作为硝酸盐吸附。然而，发动机可以通过定期使用分层的柴油富燃(富)而运转以吹扫存储的硝酸盐。所述LNT可在该阶段中产生NH3，该NH3可以被SCR 吸附以减少下一稀运转过程中的NOx。这种组合降低了对外部NH3来源的需求。

本发明人认识到此装置在富燃阶段中运行产生的一些问题。在富燃阶段运行超过数秒钟产生的碳烟充满柴油微粒过滤器(DPF)。用于再生DPF的600-650℃的高排气温度恶化了发动机的燃料消耗。在富燃阶段运行仅数秒钟可能需要LNT上的高PGM负载，这增加了成本。这也限制了可产生的NH3的量并影响SCR装置下游的性能。

发明内容

为了至少部分地解决这些问题，一个示例包括在富燃模式与稀燃模式之间进行转换的方法，其中富燃模式通过使用提前喷射富燃模式 (REI)进行操作，比如预混合的进气压缩点火PCCI。此方法可以进一步使用提前喷射稀燃(LEI)用于稀燃模式。以这种方式，可以提高 LNT和SCR装置的效率。

在另一示例中包括操作具有串联设置以接收来自发动机的排气的 LNT和SCR后处理装置的柴油发动机系统的方法，其中所述方法包括在稀燃和富燃模式中运转所述发动机，基于LNT和SCR的操作要求在稀燃模式和富燃模式之间转换，以使来自发动机的NOx排放物最少，并在发动机以富燃模式运转时使用提前喷射富燃模式。

在另一示例中，示例发动机控制方法包括：

在第一分层稀燃模式中运转所述发动机；

在第二氨生成模式中运转所述发动机，重复分层稀燃以及分层富燃；以及