[0001] 领域
[0002] 本公开涉及冷启动排放策略，更特别涉及
发动机冷启动过程中的NO2生成的最大化。
[0003] 背景
[0004] 本文中提供的背景描述是为了一般性陈述本公开的背景环境。目前署名的
发明人的工作（就这一背景部分中描述的而言）以及
说明书中的本来不能被视为提交时的
现有技术的内容既非明示也非暗示地被承认为本公开的现有技术。
[0005] 发动机中的燃烧由压缩空气/
燃料混合物在发动机汽缸中的点火引起。由空气/燃料混合物的燃烧产生的废气被排出到排气系统。可以通过
控制器基于来自位于排气系统中的各种
传感器的
信号调节影响空气/燃料混合物中的空气和燃料量的一个或多个发动机参数。发动机的
温度也影响空气/燃料混合物中的空气和燃料量。例如，在发动机的冷启动过程中，空气/燃料混合物可能更大量富集燃料并随着发动机温度提高而变得较不富集。
[0006] 概述
[0007] 冷启动NO2生成系统包括鉴定对应于二
氧化氮区的一部分三元催化剂（three-way catalyst）的催化剂控
制模块。诊断模块确定二氧化氮区中的温度，燃料
控制模块基于二氧化氮区中的温度调节空气/燃料比。
[0008] 冷启动NO2生成法包括鉴定对应于二氧化氮区的一部分三元催化剂。该方法进一步包括确定二氧化氮区中的温度和基于二氧化氮区中的温度调节空气/燃料比。
[0009] 本发明包含以下方面：
[0010] 1. 系统，其包含：
[0011] 催化剂控制模块，其鉴定对应于二氧化氮区的一部分三元催化剂；
[0012] 诊断模块，其确定该二氧化氮区中的温度；和
[0013] 燃料控制模块，其基于该二氧化氮区中的所述温度调节空气/燃料比。
[0014] 2.
权利要求1的系统，其中该燃料控制模块确定发动机是否以冷启动模式运行，其中当冷却剂温度低于预定温度
阈值时，则发动机以冷启动模式运行。
[0015] 3. 方面2的系统，其中当发动机不以冷启动模式运行时，则该催化剂控制模块鉴定
选择性催化还原系统的状态。
[0016] 4. 方面1的系统，其中该诊断模块确定该三元催化剂中的排气温度。
[0017] 5. 方面4的系统，其中当所述排气温度小于预定温度阈值时，则该燃料控制模块以催化剂升温模式运行发动机。
[0018] 6. 方面4的系统，其中当所述排气温度大于预定温度阈值时，则该燃料控制模块以主动稀燃运行模式运行发动机。
[0019] 7. 方面6的系统，其中当发动机以所述主动稀燃运行模式运行时，则该催化剂控制模块停止使用该三元催化剂。
[0020] 8. 方面1的系统，其中该催化剂控制模块鉴定选择性催化还原系统的状态。
[0021] 9. 方面1的系统，其中该催化剂控制模块鉴定
烃区。
[0022] 10. 方面9的系统，其中该烃区取决于烃含量、废气流量和排气温度。
[0023] 11. 方面1的系统，其中该二氧化氮区将一氧化氮转
化成二氧化氮。
[0024] 12. 方面1的系统，其中当二氧化氮区中的所述温度大于预定温度阈值时，则该燃料控制模块将所述空气/燃料比提高二氧化氮校正因子。
[0025] 13. 方面1的系统，其中当二氧化氮区中的所述温度小于预定温度阈值时，则该燃料控制模块将所述空气/燃料比降低二氧化氮校正因子。
[0026] 14. 方面1的系统，其中该燃料控制模块和该催化剂控制模块控制选择性催化还原系统温度以通过提高或降低所述空气/燃料比来保持选择性催化还原系统中的热活化状态。
[0027] 15. 方面14的系统，其中当该选择性催化还原系统不在所述热活化状态下时，则该诊断模块确定该二氧化氮区中的所述温度。
[0028] 16. 方法，其包括：
[0029] 鉴定对应于该二氧化氮区的一部分三元催化剂；
[0030] 确定该二氧化氮区中的温度；和
[0031] 基于该二氧化氮区中的所述温度调节空气/燃料比。
[0032] 17. 方面16的方法，进一步包括确定发动机是否以冷启动模式运行，其中当冷却剂温度低于预定温度阈值时，则发动机以冷启动模式运行。
[0033] 18. 方面17的方法， 进一步包括当发动机不以冷启动模式运行时，则鉴定选择性催化还原系统的状态。
[0034] 19. 方面16的方法，进一步包括确定该三元催化剂中的排气温度。
[0035] 20. 方面19的方法，进一步包括当该排气温度小于预定温度阈值时，则以催化剂升温模式运行发动机。
[0036] 21. 方面19的方法，进一步包括当该排气温度大于预定温度阈值时，则以主动稀燃运行模式运行发动机。
[0037] 22. 方面21的方法，进一步包括当该发动机以主动稀燃运行模式运行时，则停止使用该三元催化剂。
[0038] 23. 方面16的方法，进一步包括鉴定选择性催化还原系统的状态。
[0039] 24. 方面16的方法，进一步包括鉴定烃区。
[0040] 25. 方面24的方法，其中该烃区取决于烃含量、废气流量和排气温度。
[0041] 26. 方面16的方法，其中该二氧化氮区将一氧化氮转化成二氧化氮。
[0042] 27. 方面16的方法，进一步包括当该二氧化氮区中的所述温度大于预定温度阈值时，则将该空气/燃料比提高二氧化氮校正因子。
[0043] 28. 方面16的方法，进一步包括当该二氧化氮区中的所述温度小于预定温度阈值时，则将该空气/燃料比降低二氧化氮校正因子。
[0044] 29. 方面16的方法，进一步包括控制选择性催化还原系统温度以通过提高或降低该空气/燃料比来保持选择性催化还原系统中的热活化状态。
[0045] 30. 方面29的方法，进一步包括当选择性催化还原系统不在所述热活化状态下时，则确定该二氧化氮区中的所述温度。
[0046] 本公开的其它应用领域从下文提供的详述中显而易见。应该理解的是，详述和具体
实施例仅用于举例说明而无意限制本公开的范围。
[0048] 从详述和附图中更充分理解本公开，其中：
[0049] 图1是本公开的排气装置（exhaust assembly）的示意图；
[0050] 图2是本公开的排气装置的控制模块的示意图；且
[0051] 图3是本公开的冷启动NO2生成法的操作
流程图的示意图。
[0052] 详述
[0053] 下列描述仅是示例性的并且无论如何无意限制本公开、其应用或用途。为清楚起见，相同标号在附图中用于标识类似元件。本文所用的短语“A、B和C中的至少一项”应被解释为是指使用非排他逻辑“或”的逻辑（A或B或C）。应该理解的是，一方法内的步骤可以以不同顺序实施而不改变本公开的原理。
[0054] 本文所用的术语模块是指属于或包括专用集成
电路（ASIC）；
电子电路；组合
逻辑电路；现场可编程
门阵列（FPGA）；执行代码的处理器（共享、专用或组）；提供所述功能的其它合适的部件；或上述一些或所有的组合，如在片上系统中。术语模块可包括存储由处理器执行的代码的
存储器（共享、专用或组）。
[0055] 如上所用的术语代码可包括
软件、
固件和/或微代码，并可以是指程序、例行程序（routines）、函数、类别和/或对象。如上所用的术语共享是指可以使用单个（共享）处理器执行来自多个模块的一些或所有代码。此外，单个（共享）存储器可存储来自多个模块的一些或所有代码。如上所用的术语组是指可以使用一组处理器或一组执行引擎执行来自单模块的一些或所有代码。例如，处理器的多核和/或多线程可以被视为执行引擎。在各种实施方案中，执行引擎可以跨处理器、跨多处理器和跨多个
位置中的处理器（如在并行处理布置中的多
服务器）分组。此外，可以使用一组存储器存储来自单模块的一些或所有代码。
[0056] 本文所述的装置和方法可以使用由一个或多个处理器执行的一个或多个
计算机程序实施。计算机程序包括存储在非临时性有形计算机可读介质上的处理器可执行指令。计算机程序还可包括存储数据。非临时性有形计算机可读介质的非限制性实例是非易失存储器、磁存储器和光存储器。
[0057] 当使发动机以稀燃运行模式（例如其中存在较多氧气和较少燃料）时，发动机的燃料效率提高。在化学计量模式下运行时（例如其中存在等摩尔的燃料和氧），特别在发动机冷启动过程中，三元催化剂运行以减少排放物中的一氧化氮（NO）。可以延迟稀燃运行（例如延迟至少200秒）直至选择性催化还原（SCR）系统的温度达到温度阈值，其中可以活化SCR系统以减少在稀燃运行下的NO。
[0058] 本公开的冷启动NO2生成系统通过在三元催化剂内提供NO2生成区以将一氧化氮（NO）转化成二氧化氮（NO2）来减少延迟并将NO2存储在SCR系统中。相应地，NO2生成区与用于氧化烃的烃（HC）氧化区分开。HC氧化区与NO2生成区分开，因为HC的存在阻碍NO2生成。NO2生成延迟至所有HC氧化，直到形成足够NO2以存储在SCR系统中才发生稀燃运行。
[0059] NO2根据下式氧化以生成
硝酸铵（
氨，NH4NO3）：
[0060]
[0061] 硝酸铵存储在SCR系统中。SCR系统使用硝酸铵以与在发动机稀燃运行过程中流经排气系统的排放气体中的NO反应。在SCR系统热活化时，SCR系统将使用单独由三元催化剂生成的氨(NH3)还原硝酸铵。在SCR系统热活化后，不要求三元催化剂的NO2生成区（和整个三元催化剂）生成NO2，并且由于不再利用三元催化剂，燃料效率提高。本公开的冷启动NO2生成系统利用发动机中的空气/燃料比控制催化剂的温度，以使该温度热到足以热活化SCR系统和停止使用三元催化剂，从而允许发动机稀燃运行。
[0062] 参照图1，本公开的排气装置10包括三元催化剂12。三元催化剂12包括烃(HC)氧化区14和二氧化氮(NO2)生成区16。排气装置10进一步包括多个SCR系统18-1, …, 18-n（统称为SCR系统18）、温度传感器22-1, …, 22-n（统称为温度传感器22）、混合器28和氮氧化物(NOx)传感器30-1, …, 30-n（统称为NOx传感器30）。排气装置10机械连接至发动机34并接收燃烧产生的废气。控制模块36从各温度传感器22和NOx传感器30接收信号并向三元催化剂12和SCR系统18传送指令。
[0063] 发动机34中的排气装置10中存在的HC量决定HC氧化区14和NO2生成区16的尺寸。在生成NO2之前氧化HC，因为HC在低得多的温度下氧化。在已从该系统中除去HC时，NO2生成区16可开始由排放气体中的NO生成NO2。当使用活性脲喷射以向SCR系统18供应NH3时，可以在排气装置10中使用混合器28。位于各SCR系统18前的NOx传感器30确定排放气体中的NO量。位于各SCR系统18前的温度传感器22确定进入SCR系统18的排放气体的温度。
[0064] 现在参照图2，控制模块36包括催化剂控制模块38、诊断模块40和燃料控制模块42。诊断模块40从NOx传感器30和温度传感器22接收信号以确定排气装置10内的气体的NO含量和温度。诊断模块40比较冷却剂的温度与第一预定温度阈值（例如仅300℃）以确定催化剂运行是否最佳。当冷却剂的温度大于第一预定温度阈值时，催化剂运行最佳。诊断模块
40向催化剂控制模块38提供指示催化剂运行是否最佳的信号。
[0065] 诊断模块40比较三元催化剂12的温度与第二预定温度阈值并向燃料控制模块42发送指示三元催化剂12的温度大于还是小于第二预定温度阈值的信号。第二预定温度阈值可基于NO向NO2转化的最佳温度，这取决于所用催化剂的类型和排气系统的特定特征。仅举例说明，当使用
钙钛矿催化剂时，第二预定温度阈值可以为275℃和325℃。当使用不同类型的NO2生成催化剂时，最佳温度可变。诊断模块40进一步比较NO2生成区16的温度与第三预定温度阈值并将结果传达给燃料控制模块42。可以根据排气装置10的特性与三元催化剂12的第二预定温度阈值类似地设定NO2生成区16的第三预定温度阈值。仅举例说明，该温度阈值可以为275℃至325℃。
[0066] 第一、第二和第三预定温度阈值可以如本公开中所述相互相等，或当改变发动机和废气参数时，第一、第二和第三预定温度阈值可以相对于彼此是不同的数值或数值范围。仅举例说明，当非
钙钛矿催化剂用于NO向NO2的转化时，第二预定温度阈值可以是与第一和第三预定温度阈值不同的值。
[0067] 催化剂控制模块38从诊断模块40接收指示催化剂运行是否最佳的信号。当催化剂运行最佳时，催化剂控制模块38确定SCR系统18是否热活化。当催化剂运行不到最佳时，催化剂控制模块38确定HC氧化区14和NO2生成区16。HC氧化区14的确定取决于该系统中的HC量、废气流量（exhaust flow）和温度。仅举例说明，当排气系统中存在较多HC时，则HC氧化区14较大以容纳氧化排气装置10中的HC所需的催化剂体积。催化剂控制模块38通过从三元催化剂12总体积中减去HC氧化区14体积来确定NO2生成区16。NO2生成区16是使用催化剂（例如钙钛矿）将NO转化成NO2之处。该催化剂促进O2和NO反应以形成NO2。
[0068] 燃料控制模块42从诊断模块40接收三元催化剂12温度是否大于第一预定温度阈值的第一信号。燃料控制模块42活化发动机34的稀燃运行并向催化剂控制模块38传送信号以指令三元催化剂12停止使用。燃料控制模块42从诊断模块40接收指示NO2生成区16温度大于还是小于第三预定温度阈值的第二信号。当NO2生成区16温度大于第三预定温度阈值时，则燃料控制模块42将空气/燃料(A/F)比（例如发动机运行变更富燃）降低NO2校正因子（reduces the air/fuel (A/F) ratio by an NO2 correction factor）。该NO2校正因子由燃料控制模块42确定并取决于NO2生成区16的温度与第三预定温度阈值之差。当NO2生成区16的温度小于第三预定温度阈值时，则燃料控制模块42将A/F比（例如发动机运行变得更稀燃）提高NO2校正因子。
[0069] 参照图 3，冷启动NO2生成方法110在112开始并确定冷却剂温度是否小于第一预定温度阈值。如果为假，方法110继续至118，如果为真，方法110继续至114以确定SCR系统18是否热活化。
[0070] 在118，鉴定HC氧化区14，以及在120，鉴定NO2生成区16。在122，方法110测定三元催化剂12中的排气温度是否大于第二预定温度阈值。如果为真，方法110继续至126。如果为假，方法110以124处的催化剂升温继续，并在118和120，再确定HC氧化区14和NO2生成区16。在122处再评估温度以确定三元催化剂12中的排气温度是否大于第二预定温度阈值。
[0071] 在126，活化稀燃运行并停止使用三元催化剂12。在128，方法110确定NO2生成区16的温度是否大于第三预定温度阈值。如果为真，在130处通过增大NO2校正因子提高空气/燃料比。校正因子取决于NO2生成区的温度与第三预定温度阈值之差。如果为假，在132处通过减去NO2校正因子降低空气/燃料比。
[0072] 在114，方法110通过由温度传感器信号22评估温度输入来确定SCR系统18是否热活化。仅举例说明，当来自温度传感器信号22的读数指示大于200℃的排气温度，则热活化SCR系统18。如果为真，方法110结束且排气装置10继续正常运行。如果为假，方法110在128评估NO2生成区16的温度是否大于第三预定温度阈值。重复128、130、132和114处的程序直至SCR系统18变热活化且方法110结束。
[0073] 在方法110结束后，排气装置10重新采用正常运行条件。方法110的结束基本意味着排气装置10不再以冷启动模式运行。例如，三元催化剂12不再用于剩余发动机运行条件。三元催化剂12可以仅在冷启动程序过程中工作。此外，SCR系统18通过使用存储在SCR系统
18中的硝酸铵或使用喷入的脲与氨（NH3）反应来继续转化NOx，以使发动机稀燃运行并实现更高燃料效率，而不牺牲排放
质量。
[0074] 可以以各种形式实施本公开的宽泛教导。因此，尽管本公开包括特定实例，但本公开的真实范围不应受此限制，因为技术人员在研究附图、说明书和下列权利要求时容易看出其它
修改。
