本发明专利技术涉及在被动选择性催化还原系统的三效催化剂中生成氨的技术。一种用于控制动力系的方法，包括：选择性地启动氨生成循环，包括：基于燃烧室内的ＮＯＸ生成量，在主燃烧事件之前将燃料喷射到燃烧室中至稀于化学计量比的范围内的标定空气燃料比；基于浓于化学计量比的范围内的总体空气燃料比，在主燃烧事件之后将燃料喷射到动力系中并引起氢分子的生成；和使用氢生成催化剂来重整所喷射的燃料；以及在发动机和选择性催化还原装置之间使用催化剂装置来生成氨。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及内燃机中N0X排放物的后处理的控制。
技术介绍
该部分的内容仅提供与本专利技术有关的背景信息，且可能不构成现有技术。 排放物控制是发动机设计和发动机控制中的一种重要因素。氮的氧化物N0X是已 知的燃烧副产物。N0X通过发动机进气空气中存在的氮和氧分子在高的燃烧温度下分裂而 生成，NOy生成速率与燃烧过程具有已知的关系，例如，较高的NOx生成速率与较高的燃烧温 度和空气分子较长时间暴露于较高温度相关联。在燃烧过程中生成的N0X的还原和排气后 处理系统中的N0X管理在车辆设计中是优先考虑的。 —旦在燃烧室中生成，N0X分子能够在后处理装置的广泛范畴内的本领域已知的 示例性装置中转化回到氮和氧分子。然而，本领域技术人员将理解，后处理装置很大程度上 取决于操作状况，例如由排气流温度决定的装置操作温度和发动机空气/燃料比。此外， 后处理装置包括由于随着时间的使用和暴露于高温而易于损坏或降级的材料，例如催化剂 床。 现代发动机控制方法采用各种各样的操作方案来优化燃烧。在燃料效率方面优化 燃烧的一些操作方案包括在燃烧室内的稀的、局部或分层燃烧，以减小实现需要气缸输出 的功所需的燃料装料并例如通过以未节流状况操作来增加发动机效率，从而减少空气进气 泵送损失。虽然燃烧室内的温度能够在燃烧包内变得足够高，以生成大量的N0y，但是燃烧 室的总体能量输出，尤其是通过排气流从发动机排出的热能，可能从正常值极大地减小。这 种状况对于排气后处理方案是有挑战的，因为前述后处理装置通常需要由排气流温度决定 的升高的操作温度，以恰当地操作来处理N0X排放物。 例如，已知后处理装置使用化学反应来处理排气流。 一种示例性装置包括选择性 催化还原装置(SCR)。 SCR装置的已知使用采用从尿素注入获得的氨来处理NOp存储在 SCR内的催化剂床上的氨与N0X(优选以NO和N02的期望比例)反应，并产生有利的反应来 处理N0X。 一个示例性实施例包括优选1比1的NO和N02比，且称为快速SCR反应。已知在 柴油应用中操作SCR上游的柴油氧化催化剂(DOC)将NO转化为N(^，用于SCR中的优选处 理。排气后处理的持续改进需要关于排气流中N0X排放的准确信息，以实现有效N0X还原， 例如基于监测的N0X排放计量合适的尿素量。 还已知用于处理排气流的其它后处理装置。具体地，在汽油应用中使用三效催化 剂(TWC)。稀N(^捕获器(N(^捕获器)使用能够存储一定量N(^的催化剂，且已经开发发动 机控制技术将这些N0X捕获器或N0X吸附器与燃料有效的发动机控制方案组合以改进燃料 效率且同时仍实现可接受水平的N0X排放。 一种示例性方案包括使用稀N0X捕获器来存储 燃料稀操作期间的N0X排放且然后在燃料浓的高温发动机操作状况期间用常规三效催化剂 将所存储的NOJ争化为氮气和水。柴油颗粒过滤器(DPF)捕获柴油应用中的碳烟和颗粒物 质，且所捕获的材料在高温再生事件中被周期性地净化。 动力系中的尿素注入可能是有问题的。尿素存储和补充可能难以保持。在通常区 域中的正常变化气候状况下，尿素易于冻结。
技术实现思路
动力系包括具有燃烧室的内燃机和具有选择性催化还原装置的后处理系统，所述 选择性催化还原装置使用氨作为还原剂。一种用于控制动力系的方法，包括选择性地启动 氨生成循环，包括基于燃烧室内的N0X生成量，在主燃烧事件之前将燃料喷射到燃烧室中 至稀于化学计量比的范围内的标定空气燃料比；基于浓于化学计量比的范围内的总体空气 燃料比，在主燃烧事件之后将燃料喷射到动力系中并引起氢分子的生成；和使用氢生成催 化剂来重整所喷射的燃料；以及在发动机和选择性催化还原装置之间使用催化剂装置来生 成氨。附图说明现在将参考附图以示例的方式描述一个或更多实施例，在附图中 图1是示出了根据本专利技术的内燃机、控制模块和排气后处理系统的示意图； 图2示意性地示出了根据本专利技术的包括尿素定量构造的示例性后处理系统； 图3以图表形式示出了根据本专利技术的发动机的示例性操作和在各种空气燃料比 内得到的排气流内的多种化学化合物(包括氨)的生成； 图4以图表形式示出了根据本专利技术的发动机操作和在各种空气燃料比内得到的 排气流内的多种化学化合物(包括氨)的生成的附加示例； 图5示出了根据本专利技术的引入第一化学反应器的样品反应混合物的表； 图6以图表形式示出了根据本专利技术的在空气燃料比和反应温度范围内的氨生成水平； 图7以图表形式示出了根据本专利技术的由第一化学反应器使用标准反应混合物和 修改反应混合物生成的氨水平与温度的关系； 图8以图表形式示出了根据本专利技术的由第一化学反应器使用标准反应混合物和 修改反应混合物生成的氨水平与温度的关系； 图9以图表形式示出了根据本专利技术的四种不同示例性发动机控制方案和在一组 固定操作状况下得到的发动机排放； 图10以图表形式示出了根据本专利技术的后处理系统中催化剂的示例性布置，以完 成供SCR装置使用的氨的生成； 图11以图表形式示出了根据本专利技术的示例性试验结果，包括在第二次喷射内的 氢分子生成量； 图12和13以图表形式示出了根据本专利技术的改变E012的关于氢生成量和每单位 燃料累计增加的氢生成量的示例性结果； 图12示出了在两种不同测量总体AFR值下的氢和NO生成量； 图13示出了在两种不同AFR值下的每单位燃料累计增加的氢生成量； 图14以图表形式示出了根据本专利技术的对于固定总体AFR在不同第二次喷射量内的氢生成量、NO生成量和每单位燃料累计增加的氢生成量的示例性结果；5 图15和16以图表形式示出了根据本专利技术的在两种发动机负载下改变单次喷射燃烧中的AFR的示例性效果，描述了发动机负载对氢生成量、N0X生成量和每单位燃料累计增加的氢生成量的影响； 图15示出了根据发动机负载变化的氢和N0X生成量； 图16示出了根据发动机负载的氢生成量和变化； 图17-21以图表形式示出了根据本专利技术的不同的示例性实施例，其中，本文所述的催化剂可以设置在后处理系统中； 图17示出了五级催化剂的布置，包括具有分别在过滤器的入口和出口通道上涂层的级1和级2催化剂的颗粒过滤器装置； 图18示出了五级催化剂的布置，级1和级2催化剂涂层在单个装置内的单个元件上； 图19示出了五级催化剂的布置，其中，级1催化剂布置在颗粒过滤器直接后面且在单个装置内； 图20示出了类似于图19的布置，除了级l催化剂位于颗粒过滤器内(例如，作为装置内的表面涂层)之外； 图21示出了五级催化剂的布置，其中，执行SCR作用的级3催化剂位于颗粒过滤器内； 图22示意性地示出了根据本专利技术的用于发动机控制模块中且确定N0X生成估计值的示例性NOx模型模块； 图23以图表形式示出了根据本专利技术的示例性燃烧质量分数曲线； 图24以图表形式示出了根据本专利技术的相对于在燃烧过程中的曲轴角绘出的示例性气缸压力； 图25示出了根据本专利技术的能够在燃烧室内估计的对于描述燃烧过程重要的多个不同温度； 图26是根据本专利技术描述在一组给定状况下多个输入对N0X排放物的标准化影响的示例性建模结果的图表显示；禾口 图27以图表形式示出了根据本专利技术的产生NOx生成估计值、使用神经网络内的模型来产生N0X生成估计值且包括动态模型模块以补偿动态发动机和车本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种用于控制动力系的方法，所述动力系包括具有燃烧室的内燃机和具有选择性催化还原装置的后处理系统，所述选择性催化还原装置使用氨作为还原剂，所述方法包括：选择性地启动氨生成循环，包括：基于燃烧室内的ＮＯ↓［Ｘ］生成量，在主燃烧事件之前将燃料喷射到燃烧室中至稀于化学计量比的范围内的标定空气燃料比；基于浓于化学计量比的范围内的总体空气燃料比，在主燃烧事件之后将燃料喷射到动力系中并引起氢分子的生成；和使用氢生成催化剂来重整所喷射的燃料；以及在发动机和选择性催化还原装置之间使用催化剂装置来生成氨。
【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：PM纳特，K纳拉亚纳斯瓦米，KL佩里，DJ克利里，JD史密斯，W李，CH金，
申请(专利权)人：通用汽车环球科技运作公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]
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