高温切换期间控制选择性催化还原(SCR)催化剂氨逸出的方法、设备和系统

相关申请的交叉参考

本申请根据35U.S.C.§119要求2012年11月30日提交的美国临时申 请系列第61/731,546号的优先权，并且根据35U.S.C.§120要求2013年3 月15日提交的美国申请系列第13/837492号的优先权，本文以其内容为基 础并将其通过引用全文纳入本文。

背景技术

技术领域

本发明的示例性实施方式涉及在选择性催化还原(SCR)系统中控制氨逸 出的方法、系统和设备。

背景讨论

选择性催化还原(SCR)技术是当今内燃机最常用的NOx还原技术之一， 如在全世界例如美国和欧洲用于道路行驶(on-road)重载和轻载柴油发动机应 用。SCR系统中使用的主要试剂是尿素。一种在SCR系统中所用尿素的一种 形式在美国称为柴油排气流体(DieselExhaustFluid，DEF)并且在欧洲称为 AU32或ADBLUE^TM，两者都是水中含32.5％尿素的水溶液。喷射的尿素在热 和水分存在的情况下分解形成氨和二氧化碳。然后氨在SCR催化剂存在下与 NOx反应以将NOx还原成氮气和水。SCR系统的最优操作可取决于高效控制 策略，其有助于以最小的氨逸出来最小化总体NOx排放。氨逸出是指未反应 的氨排放出SCR系统。可能在SCR催化剂下游需要氨氧化(AMOX)催化剂 来将大多数越过SCR催化剂逸出的氨转化成N₂和其他有害程度较低的化合物 以避免氨从尾管处排放。

氨逸出是SCR催化反应不需要的副产物并且希望能将氨逸出保持在最低 水平。氨在欧洲是受到监管的排放物；在认证周期中，对于道路行驶，平均氨 逸出被要求低于10ppm，而对于非道路行驶，平均氨逸出被要求低于25ppm， 并且预期美国在不久的将来在也进行监管。大多数的SCR催化剂在低温条件 (低于约300℃)下吸附氨，其然后可在SCR催化剂存在下用于NOx还原。 当SCR催化剂基材暴露于高温(超过约350至约400℃)时可解吸氨并且这 可能产生短暂的氨尖峰。短暂的氨尖峰不仅产生增加的氨逸出，但也产生未使 用(浪费)的氨。因此，从监管角度和SCR系统操作效率角度来看，都希望 有方法来避免这种氨逸出。

背景部分中公开的上述信息仅用于增强对本发明技术背景的理解并且 因此可能含有不构成现有技术任意部分的信息或并非现有技术对本领域普 通技术人员的可能启示。

发明内容

本发明的示例性实施方式提供了在选择性催化还原(SCR)系统中控制氨 逸出的方法。

本发明的示例性实施方式也提供了控制内燃机的选择性催化还原(SCR) 系统的设备。

本发明的示例性实施方式也提供了控制选择性催化还原(SCR)催化剂中 氨逸出的系统。

本发明的其他特征将列于以下的说明书中，并且部分会由说明书显见，或 者可由本发明的实践而习得。

一个示例性实施方式公开了在选择性催化还原(SCR)系统中控制氨逸出 的方法。该方法包括检测发动机操作切换事件，增加发动机排气流中NOx浓 度，和降低向排气流加入的还原剂的量。

一个示例性实施方式也公开了配置用于控制内燃机系统的选择性催化还 原(SCR)系统的设备。该设备包含设置为响应发动机操作切换信号使发动机 排气流中NOx浓度增加的NOx增加模块。该设备也包含设置为响应发动机操 作切换信号使发动机排气流中加入的还原剂减少的还原剂控制模块。

一个示例性实施方式也公开了内燃机的选择性催化还原(SCR)系统。该 系统包含设置为产生排气流的内燃机，接收排气流并在还原剂存在下还原排气 流中的NOx排放物的选择性催化还原(SCR)催化剂，设置为检测发动机操 作切换事件并响应该检测产生发动机操作切换信号的切换传感器模块。该系统 包含SCR系统控制器，设置为接收发动机操作切换信号，并且响应发动机操 作切换信号使排气流中NOx增加和往SCR催化剂的还原剂添加减少。

应理解，前面的一般性描述和以下的详细描述都只是示例和说明性的，并 且意在对要求保护的发明提供进一步解释。

附图简要说明

附图用来帮助进一步理解本发明，纳入说明书中并构成说明书的一部分， 附图显示了本发明的示例性实施方式，与说明书一起用来解释本发明的原理。

图1是具有本发明的一个示例性实施方式的选择性催化还原(SCR)系统 的内燃机的示意框图。

图2是来自SCR系统的数据图，其显示发动机条件切换后的氨逸出和温 度响应延迟。

图3是来自正常操作下的SCR系统的数据图，其显示响应步骤切换发动 机条件的约650ppm的氨(NH₃)峰。

图4是来自本发明的一个示例性实施方式的SCR系统的数据图，显示在 发动机条件切换后短期增加NOx并停止尿素喷射以减少氨逸出。

图5是来自图3和图4中所示SCR系统的数据图，显示在图4所示的本 发明的示例性实施方式中累积还原剂消耗减少。

图6是来自本发明的一个示例性实施方式的SCR系统的数据图，显示氨 逸出随着增加的NOx脉冲而减少。

图7是本发明的一个示例性实施方式的用于控制SCR系统中氨逸出的方 法的流程示意图。

图8是根据一个示例性实施方式设置为检测发动机操作切换，使排向SCR 催化剂的排气流中NOx增加并使排向SCR催化剂的还原剂减少的控制系统的 流程示意图。

说明实施方式的详述

下文将参照附图更完整地描述本发明，附图中给出了示例性实施方式。然 而，权利要求可以以许多不同的方式实施，不应被解读成限定于在此提出的实 施方式。相反，提供这些实施方式使得说明透彻，并能够向本领域技术人员完 全地展示本发明的范围。附图中，层和区域的尺寸和相对尺寸可能为了清楚而 有夸大。附图中相似的附图标记表示相似的元件。

应当理解，当描述一种元件在另一元件“之上”或“连接到”另一元件时 候，该元件可以直接位于另一元件上或直接连接到另一元件，或者可存在插入 元件。相反，当一个元件被称为“直接”在另一元件“之上”或“直接连接到” 另一元件时，不存在插入元件。应理解，对于本发明的目的，“X、Y和Z中 的至少一个”可表示仅X，仅Y，仅Z，或两个或多个项目X、Y和Z的任意 组合(例如，XYZ、XYY、YZ、ZZ)。

图1是具有本发明的一个示例性实施方式的选择性催化还原(SCR)系统 的内燃机的示意框图。内燃机100可以是柴油发动机、汽油发动机等，其排放 排气流。输入控制装置110可向内燃机100输入控制信号以控制内燃机100的 操作。输入控制装置110可检测踏板移动并将踏板移动传输至发动机控制单元 (ECU)111。然后ECU111响应踏板移动控制内燃机100。ECU111可响应 踏板移动或其他检测到的输入基于查找表格或计算通过闭环控制或开环控制 来控制内燃机100。

内燃机100在排气歧管120处排放排气流。排气再循环(EGR)阀130 可将一部分的排气流在入口140处导回内燃机100。图1中也显示摄入空气 (IA)、排气(Ex)、涡轮增压器(Tc)和后冷却机(Ac)。在设置为去除 各种化学化合物和/或颗粒物质的处理系统200后的排气可连接至内燃机100 的排气歧管120。处理系统200之后的排气可包含氧化催化剂(OC)和/或颗 粒物质(PM)过滤器210，和具有SCR催化剂230、还原剂喷射器240、还原 剂源250、还原剂控制阀260以及SCR催化剂控制器270的SCR系统220。在 一些示例性实施方式中，SCR催化剂230可以是具有SCR催化剂功能的颗粒 物质过滤器。处理系统200后的排气也可包含氨氧化(AMOX)催化剂280。 也可在处理系统200之后的排气中采用温度传感器“T”、质量流传感器“m”、 NOx传感器“NOx”和氨传感器“Am”用于由ECU111或SCR催化剂控制器 270进行闭环发动机控制。例如，可在OC和/或PM过滤器210之前，在SCR 催化剂230之前，在SCR催化剂230之后，以及在尾管290处包括温度传感 器“T”。可在OC和/或PM过滤器210之前包括NOx传感器“NOx”。

内燃机100排气流离开内燃机100进入排气系统歧管120。EGR阀130 可将一部分的排气流导回内燃机100。一部分通过EGR130的排气流可进入可 选的OC和/或PM过滤器210。在通过OC和/或PM过滤器210之后，可用在 还原剂喷射器240处向排气流添加的还原剂处理OC和/或PM过滤器210下游 的排气流。然后，夹带有还原剂的排气流通过SCR催化剂230。离开SCR催 化剂230的排气流然后通过可选的AMOX过滤器280并从尾管290排出。

SCR系统220包含还原剂递送系统，其包含还原剂源250和递送机制， 如还原剂喷射器240。还原剂源250可以是能够留存还原剂，例如氨(NH₃) 或尿素的容器或罐。SCR系统220从还原剂源250通过还原剂控制阀260向递 送机制(还原剂喷射器240)供应还原剂。可由SCR催化剂控制器270控制还 原剂控制阀260。SCR催化剂控制器270可以是ECU111的部分、ECU111中 的模块，或者可以是单独的模块。还原剂喷射器240可位于SCR催化剂230 的上游。喷射器240可选择性控制以在进入SCR催化剂230之前直接向排气 流中递送还原剂。在一些示例性实施方式中，还原剂可以是氨或尿素，后者分 解产生氨。如下文中更详细的描述，在这些实施方式中，氨在SCR催化剂230 存在下与NOx反应以将NOx还原成有害程度较低的排放物，如N₂和H₂O。 SCR催化剂230可以是任意的本领域已知的多种催化剂。例如，在一些实施方 式中，SCR催化剂230是钒基催化剂，并且在其他实施方式中，SCR催化剂 230是沸石基催化剂，如Cu-沸石或Fe-沸石催化剂。在一个示例性实施方式中， 还原剂是尿素水溶液并且SCR催化剂230是沸石基催化剂。

SCR系统的转化效率取决于多个因素，包括使用的催化剂、NOx的量、 输入的NOx中NO:NO₂的比例、排气的温度、喷射的还原剂(尿素)的量、 排气的流动、催化剂块的尺寸、催化剂的量、以及催化剂的氨吸附和解吸。像 沸石那样的一些SCR催化剂在低温下吸附氨时是非常高效的。吸附的氨可用 于之后的NOx还原并且当SCR催化剂经过有利于吸附的条件时可再次补充。 当在排气流中切换至较高的温度时，氨从催化剂上解吸。解吸通常发生在超过 350至400℃。在这种情况中，根据起始和终止温度以及在高温切换之前吸附 的氨的量，可能存在导致排气流中氨尖峰的解吸事件，其进而导致未反应的氨 从SCR催化剂中逃逸。氨通常与NOx以1:1的摩尔比用尽。结果，当存在氨 尖峰时，为了消耗氨，在排气中应该有等量的NOx，不然未反应的氨就从SCR 催化剂中逃逸。SCR的合适操作取决于高效控制策略，其有助于以最小的氨逸 出来最小化总体NOx排放。本文所述和要求保护的方法通过增加预期的氨解 吸期间的NOx浓度来减少预期的解吸事件中的氨逸出。预期的氨解吸期间的 排气流中增加的NOx浓度会使用大多数或全部的解吸(过量)的氨来将NOx 还原成有害程度较低的排放物，如N₂和H₂O。在预期的氨解吸期间排气流中 的NOx浓度没有增加的情况下，解吸的氨会保持未反应并从尾管中排出。

当在排气流切换至较高温度时氨从催化剂上解吸也表明在这一温度切换 阶段期间的尿素喷射可以减少或停止。增加的NOx排放物会与可及的已解吸 的氨发生反应。另一个优势在于，任何用于增加来自发动机的NOx的手段通 常会转化成就染料消耗来考虑的优势。氨逸出是SCR反应中不需要的副产物 并且希望保持在最低水平，因为氨在一些国家是被监管的排放物，并且在认证 周期中，对于道路行驶，平均氨逸出被要求低于10ppm，而对于非道路行驶， 平均氨逸出被要求低于25ppm。本发明描述了示例性实施方式，其中通过合适 的发动机控制和还原剂喷射策略可使氨逸出最小化。本文所述方法的一个优势 在于，其降低了燃料消耗并且结果有助于增加燃料经济性并减少CO₂排放。

最常见的SCR反应如下所示：

6NO+4NH₃→5N₂+6H₂O(1)

4NO+4NH₃+O₂→4N₂+6H₂O(2)

6NO₂+8NH₃→7N₂+12H₂O(3)

2NO₂+4NH₃+O₂→3N₂+6H₂O(4)

NO+NO₂+2NH₃→2N₂+3H₂O(5)

式(2)表示主要的SCR反应。式(3)至(5)涉及与NO₂的反应。式(5) 被称为“快速SCR反应”并同时涉及NO和NO₂。该反应是NO₂辅助下低温 NOx还原的原因。

氨通常与NOx以1:1的摩尔比用尽(参见上述式(2)和(5))。结果， 当存在氨尖峰时，为了让氨完全反应，在排气中应该存在等量的NOx，没有这 些NOx，则未使用(未反应)的氨逸出。根据一个示例性实施方式，本发明的 方法是为了响应SCR催化剂入口温度的预期升高而增加来自发动机的NOx浓 度。由于预期升高SCR温度的发动机操作条件变化，预期SCR催化剂入口温 度升高。可通过使用发动机控制来增加NOx浓度，例如，降低EGR或调节燃 料喷射正时来将NOx增加至需要的水平。EGR还原的水平和燃料喷射正时调 节将取决于期望的氨解吸。可能释放(解吸)的氨的量可从高效氨储存模型中 计算，该模型可以基于以下因素，包括(但不限于)SCR催化剂的表面覆盖率、 给予(喷射)的还原剂(尿素)的量，并且可通过监测发动机排气条件，例如 质量流、温度和使用的氨的量计算。氨传感器也可使氨储存模型更有效地按瞬 时计算氨储存。

图2显示了从任意低温步骤A到任意高负载/高温步骤B的发动机操作切 换。为合适地表明该方法，显示了稳态发动机操作。该方法的示例性实施方式 也可应用于大多数瞬时发动机操作。图2所示实施例中的步骤A是1500rpm 的发动机速度(曲线“D”)和扭矩/动力需求所消耗的燃料是20kg/h(曲线“C”)， 这导致SCR催化剂入口处约280℃的排出温度(曲线“B”)。观察到这种条件 下的氨逸出为约80ppm(曲线“A”)，并且这取决于SCR催化剂的氨储存容 量和尿素给予策略。切换至步骤B是在1700rpm下(曲线“D”)并且基于增加 的扭矩需求的燃料消耗为65kg/h(曲线“C”)，这导致SCR入口温度升至约 385℃(曲线“B”)。这也产生约650ppm的由解吸诱导的氨尖峰(曲线“A”)。 然后因为大多数在SCR催化剂中储存的氨随着温度升高而释放，氨尖峰消退 并随后基于该特定操作条件的尿素给予策略稳定在约100ppm。可以看到从发 动机速度变化和加燃料的点到SCR催化剂入口处温度升高的点有约50至80 秒(“T”)的时间延迟。这种时间延迟的原因是发动机排气歧管和SCR催化剂入 口之间的距离。其他可能存在的排气组件(例如，柴油氧化催化剂(DOC)、 PM过滤器等)和排气管用作散热器并且作为结果转化成在SCR催化剂入口处 的温度响应时间延迟。本发明利用这种时间延迟来实施策略以有效对冲由发动 机操作条件中的切换产生的解吸诱导的氨尖峰。因此，很少以至没有氨逸出由 于发动机操作切换及产生的温度漂移而出现。

图3显示了在常规操作中发生的事件，其中发动机从阶段A切换到阶段B 并且产生氨逸出。图3显示本方法有效对冲解吸诱导的氨尖峰的情况。图3中， 曲线“A”是氨逸出，曲线“B”是SCR入口温度，曲线“D”是发动机速度， 曲线“E”是尿素消耗，曲线“F”是发动机NOx输出，而曲线“G”是尾管NOx 输出。图4显示了从阶段A到阶段B的相同发动机切换，但是实施本文所述 的增加NOx浓度并降低尿素喷射的公开方法的一个示例性实施方式。图4中， 曲线“H”是氨逸出，曲线“B”是SCR入口温度，曲线“D”是发动机速度， 曲线“E”是尿素消耗，曲线“F”是发动机NOx输出，而曲线“G”是尾管NOx 输出。这种方法的一个示例性实施方式具有以下过程。连续监测发动机操作， 当注意到切换会产生高的SCR催化剂入口温度时实施该过程以增加NOx浓度 (图4中高Nox脉冲或“HNOxP”)，简短地同时减少或停止尿素给予(图4中尿 素喷射停用“UID”)以利用解吸的氨并防止或减少任和氨尖峰。一旦从增加 NOx策略中用尽解吸的氨，该方法可恢复阶段B的发动机条件的正常的尿素 给予策略，并且在解吸的氨已经用尽之后恢复到正常的NOx水平。

从图4可见，增加的NOx(“HNOxP”)消耗了如图3所示本来浪费(未反 应)的氨。图3和图4之间看到的差异是氨尖峰的减少和相关氨逸出的减少。 即，在发动机从阶段A切换到阶段B后的氨尖峰已经从约650ppm(曲线“A”) 降低至约210ppm(曲线“H”)。比较图3和图4也可以看出，由于所采用的 策略(即，增加发动机排出的NOx和减少或停止尿素给予)，尾管NOx(曲线 “G”)不受显著影响。如图3和图4中的示例所证明，可通过优化增加NOx 并减少或停止还原剂(尿素)给予的步骤以完全消除尾管NOx增加的方式更 高效地利用发动机控制。图3和图4所示操作持续期间的总体NOx转化率超 过99％。

图5显示了两种情况(曲线“I”中正常操作，例如图3所示，以及曲线 “J”中基于所公开过程的示例性实施方式的操作，例如图4所示)之间的累 积尿素消耗比较。可以看到本文所公开的过程由于基于预期的高温切换简短地 减少或停止尿素给予产生降低的尿素消耗。在实施例测试的短期间中两种情况 之间的燃料消耗没有显示差异，但是基于增加NOx浓度并减少尿素喷射的所 公开策略，在发动机的整个寿命内会有总体燃料消耗益处。考虑到美国和欧洲 的大多数柴油发动机依赖SCR催化剂还原NOx，所述方法产生的车船全部寿 命内尿素和燃料经济性益处将是显著的。

图6显示了基于本文所公开方法的示例性实施方式的不同NOx脉冲情况 中氨逸出尖峰的减少。看到氨尖峰的幅度和相关氨逸出随着向发动机向SCR 催化剂排出的NOx浓度(NOx脉冲)的增加而减少。最高氨峰是其中没有应 用有效对冲解吸诱导的氨尖峰的方法的情况(图3)，图6中曲线“A”具有由 “A[NOx]”表示的NOx浓度。下一较低氨峰是用增加的发动机排出NOx浓度 和减少的尿素喷射实施所公开方法的示例性实施方式的情况，如图4所示(曲 线“H”)。最低氨峰是如本文所述，用增加的发动机排出NOx浓度和减少的 尿素喷射实施所公开方法的示例性实施方式的第二种情况(曲线“K”)，但第 二种情况包括的发动机排向SCR催化剂的NOx浓度“K[NOx]”高于图4所示 的第一种情况“H[NOx]”。第二种情况排向SCR催化剂的NOx浓度比第一种 情况更高，产生更低的氨尖峰和相关氨逸出。

图7显示了上述减少或消除SCR催化剂中氨逸出的所公开方法700的示 例性实施方式的示例流程图。返回参考图1，SCR系统220可实施所公开方法 700的示例性实施方式以减少或消除SCR催化剂230中的氨逸出。在操作710 中，以连续方式监测发动机100条件。发动机控制单元(ECU)111或SCR催 化剂控制器270可进行监测发动机100条件，如操作710中的时间、rpm、发 动机空气摄入、发动机温度、燃料流速、排出温度、排气质量流速、排气流中 的NOx浓度等。在操作720中，决定是否预期发动机高温事件产生SCR催化 剂230处的高温排气流。可通过由传感器110检测踏板移动或其他操作者控制 输入来预期发动机高温事件。可通过检测由ECU111控制的发动机100条件变 化来预期发动机高温事件。例如，可由发动机100定时提前或延迟、增加或降 低发动机100扭矩、向发动机100的燃料流改变等来预期该事件。高温事件也 可在SCR系统上游存在活性再生颗粒过滤器的情况中由烟炱烧除来预期或由 其他会升高排气温度的事件来预期。

如果在720出决定未预期发动机高温事件，则该系统返回监测发动机100 条件。如果在720处的决定是肯定的，则在操作730中，该系统确定从发动机 切换事件直至高温排气到达SCR催化剂230造成氨从SCR催化剂床释放的时 间延迟。在操作730中，该系统还基于时间延迟确定来减少或停止还原剂(尿 素)给予。基于确定的时间延迟SCR催化剂控制器270可使还原剂控制阀260 减少或关闭通向还原剂喷射器240的还原剂，或者SCR催化剂控制器270可 直接控制还原剂喷射器240以减少或停止还原剂递送。在操作730中，SCR系 统220还基于时间延迟确定和预期的氨释放增加排气流中的NOx浓度(NOx 增加或NOx脉冲)。ECU111或SCR催化剂控制器270可使排气再循环(EGR) 阀130将NOx增加递送至排气流和SCR催化剂入口。在其他示例性实施方式 中，例如，在非EGR系统中，可通过燃料递送压力、空气压力、背压调节等 递送NOx增加。可由ECU111或SCR催化剂控制器270控制这类压力调节。 在操作370中，该系统估计预期氨尖峰的持续时间。例如，在图3中，氨尖峰 的持续时间是约300至500秒。ECU111或SCR控制器270可基于标称的还 原剂给予和SCR催化剂表面上的氨储存量使用模型、计算、查找表等估计预 期氨尖峰的持续时间。通过考虑参数如排气物质流速，SCR催化剂温度和氨与 NOx的比例来估计氨储存量。来自温度、NOx和质量流速传感器的反馈可用 于计算、模型或查找表以评估SCR催化剂表面上的氨储存以估计氨尖峰的持 续时间。

在操作740处决定SCR催化剂床中释放氨的持续时间是否结束。如果740 处的决定是否定的，继续减少或停止的还原剂(尿素)给予并且在750处继续 增加排向SCR催化剂230的排气流中NOx浓度，即，氨逸出减少策略继续。 在另一方面，如果740处的决定是肯定的，则在760处恢复正常操作。即，恢 复发动机100的非瞬时操作条件的正常还原剂给予速率并恢复排向SCR催化 剂230的排气流中正常的NOx浓度。

图8显示了SCR催化剂控制器270的示例性实施方式的示意图。按照本 发明的示例性实施方式，SCR催化剂控制器270可以是独立单元或可包含于 ECU111。SCR催化剂控制器270可包含正常操作模块800、用于接收输入信 号的输入模块810、用于产生延迟的减少或停止还原剂给予和增加NOx(NOx 增加或NOx脉冲)的时间延迟模块820、用于使NOx增加的增加NOx模块 830、用于减少或停止还原剂的还原剂减少或停止模块840、以及用于在一段时 间之后高温排气切换已度过时向正常操作模块800发射信号以恢复还原剂给予 和NOx水平的时间持续模块850。

在非瞬时发动机条件期间，正常操作模块800在排向SCR催化剂230的 排气流中产生正常的NOx浓度水平和正常的还原剂给予水平。正常操作模块 800可对EGR阀130和还原剂控制阀260进行控制以利用SCR催化剂230中 的氨还原NOx排放物。

SCR催化剂控制器270可包含输入模块810来接收表示高温发动机操作 切换将要发生、与接收的输入信号同时发生、或已由接收的输入信号引发的输 入信号。预期发动机操作切换事件产生流经SCR催化剂230的排气流中的高 温切换事件。输入模块810可接收来自输入传感器110的输入信号。输入传感 器110可检测操作者的输入，如踏板移动，或ECU111信号，如发动机定时提 前或延迟、增加或降低扭矩或表示预期高温发动机切换的其他相似事件。输入 模块810在来自高温发动机操作切换事件的高温排气流到达SCR催化剂230 之前接收输入信号。输入模块810确定预期高温发动机切换事件并且预期结果 是流经SCR催化剂230的排气流的高温切换。输入模块810向时间延迟模块 820传递预期的高温排气切换信号。

时间延迟模块820确定直至预期的高温切换发动机事件产生到达SCR催 化剂230的高温切换排气流的时间延迟。时间延迟模块820可包含基于发动机 100和排气系统技术参数的模型和公式824和/或查找表822以确定高温切换排 气流到达SCR催化剂230时的时间延迟。时间延迟模块820也可接收来自质 量流传感器“m”和排气温度传感器“T”的排气质量流和排气温度反馈。

时间延迟模块820确定当排气流中增加的NOx浓度到达SCR催化剂230 的时间与预期的排气流高温切换基本同时的第一时间段。时间延迟模块820确 定当排气流中减少或没有还原剂到达SCR催化剂230的时间与预期的排气流 高温切换基本同时的第二时间段。第一时间段和第二时间段可以是相同的，第 二时间段可以大于第一时间段，或者第一时间段可以大于第二时间段。通常， 排气流中NOx浓度的增加(NOx增加)沿排气管系统的传输会比还原剂更远， 还原剂通常在靠近SCR230入口处喷射。因此，第二时间段通常会略大于第一 时间段。第一时间段可以大于1毫秒，例如，约0.05s、约1s、约2s、约4s、 约6s、约8s、约10s、约20s、约30s、约40s、约50s、约60s、约70s、 约80s、约90s、约100s、约200s或约300s。第一时间段的范围可以是约 0.1s至约200s、约2s至约100s、约10s至约75s、或约0.001s至约5s。 第二时间段可以大于约1毫秒，例如，大于约0.05s、大于约1s，例如约2s、 约4s、约6s、约8s、约10s、约20s、约30s、约40s、约50s、约60s、 约70s、约80s、约90s、约100s、约200s、约300s或甚至约400s。第二 时间段的范围可以是约0.01s至约300s、约1s至约300s、约2s至约200s、 约2s至约100s、或约10s至约75s。

时间延迟模块820在第一时间段结束时向增加NOx模块830发送NOx增 加信号。时间延迟模块820在第二时间段结束时向还原剂减少或停止模块840 发送还原剂减少或停止信号。

在第一时间段结束时接收NOx增加信号之后，增加NOx模块830使EGR 阀130增加排气流中的NOx浓度，例如，增加NOx模块830发送必要的信号 以调节EGR阀130。在第二时间段结束时接收还原剂减少或停止信号之后，还 原剂减少或停止模块840使还原剂控制阀260减少或停止还原剂给予，例如， 还原剂减少或停止模块840发送必要的信号即调节还原剂控制阀260。根据另 一个示例性实施方式，增加NOx模块830可使ECU111增加排气流中的NOx 浓度。ECU111可使NOx浓度在排气流中升高或可控制ERG阀130以增加排 气流中的NOx浓度。

时间持续模块850确定氨从SCR催化剂床释放的持续时间是否结束。时 间持续模块850可使用查找表852、模型854、计算856等来确定氨从SCR催 化剂床释放的持续时间是否结束。时间持续模块850可接收对来自还原剂控制 阀260的氨给予史、来自气体质量流传感器“m”的排气质量流速、来自温度 传感器“T”的排气流温度、来自ECU111或传感器的排出流NOx水平和/或 其他发动机100性能数据的反馈以确定氨从SCR催化剂床释放的持续时间是 否结束。持续时间可取决于待与增加的NOx发生反应的从SCR催化剂床释放 的氨的量。即，持续时间取决于待中和的氨的量。在确定从SCR催化剂床释 放氨的持续时间结束之后，时间持续模块850使SCR系统220控制回到正常 操作模块800。例如，图6显示了该持续时间可以是约200s至约500s。时间 持续模块850可确定第一持续时间，在该持续时间之后，时间持续模块850使 增加NOx模块830停止流向排气流和SCR催化剂入口的增加的NOx流。时间 持续模块850可确定第二持续时间，在该持续时间之后，时间持续模块850使 还原剂减少或停止模块840向排气流和SCR催化剂入口恢复正常还原剂给予 递送。第一持续时间和第二持续时间可基于氨从SCR催化剂床释放的持续时 间是否基本结束或接近结束。

时间持续模块850可基于排气流中正常NOx浓度到达SCR催化剂230与 从SCR催化剂床释放的氨的量已被中和基本上同时发生的时候来确定第一持 续时间。时间持续模块850可基于排气流中正常还原剂浓度到达SCR催化剂 230与从SCR催化剂床释放的氨的量已被中和基本上同时发生的时候来确定第 二持续时间。第一持续时间和第二持续时间可以是相同的，第二持续时间可以 大于第一持续时间，或者第一持续时间可以大于第二持续时间。通常，排气流 中正常NOx浓度的恢复沿排气管系统的传输会比还原剂更远，还原剂通常在 靠近SCR230入口处喷射。因此，第二持续时间通常会略大于第一持续时间。 图4显示了第一持续时间约20至100秒和第二持续时间约70至100秒的示例。 然而，第一持续时间和第二持续时间并不限于这些值。例如，第一持续时间可 大于1秒，例如，大于约5s、约10s、约20s、约40s、约60s、约80s、约 100s、约200s、约300s、约400s或大于约500s。第一持续时间的范围可以 是约10s至约200s、约20s至约100s、约40s至约90s、或约50s至约80s。 第二持续时间可以大于约1秒，例如，大于约5s、大于约10s，例如，第二持 续时间可以是约2s、约4s、约6s、约8s、约10s、约20s、约30s、约40s、 约50s、约60s、约70s、约80s、约90s、约100s、约200s、约300s或约 400s。第二持续时间的范围可以是约1s至约300s、约10s至约250s、约20 s至约200s、约30s至约100s、或约40s至约80s。

正常操作模块800恢复发动机100的正常非瞬时操作条件的正常还原剂给 予和正常排气流NOx水平。例如，SCR催化剂床可在正常发动机100条件期 间再吸附氨。

因此，本发明的示例性实施方式防止装配了SCR的汽车的尾管中的氨尖 峰并且结果是车辆在对氨监管的地区为氨合规。

本发明的示例性实施方式也通过消耗SCR催化剂上否则会被浪费的氨改 善了还原剂消耗并优化还原剂控制策略。

由于进行步骤以在期望的氨解吸期间增加排气流的NOx浓度使NOx可与 解吸的氨发生反应，本发明的示例性实施方式也直接减少了燃料消耗并增加功 率输出。

本发明的示例性实施方式使用短暂的高NOx脉冲作为避免氨逸出的方式 并且这也有助于每次采用高NOx脉冲时在上游柴油颗粒物质(PM)过滤器中 燃烧烟炱。

本发明的示例性实施方式也使高NOx脉冲与释放的氨发生反应并且结果 在尾管NOx上没有明显的缺陷且总NOx转化效率不受影响。

因此，通过采用本发明的示例性实施方式，可减少或完全消除氨氧化 (AMOX)催化剂。

本说明书中所述的一些功能单元已经标记为模块以强调它们的实施独立 性。例如，可以硬件回路实施模块，该硬件回路包含自定义超大规模集成电路 (VLSIcircuit)或门阵列，现成的半导体如逻辑芯片、晶体管或其他离散组件。 模块可在可编程的硬件装置中实施，如场可编程门阵列、可编程阵列逻辑、可 编程逻辑装置等。模块也可用阀、活塞、齿轮、连接元件和弹簧等实施。

模块也可在软件中实施，由各种类型的处理器执行。可执行代码的可鉴定 模块可例如包括一种或多种计算机指令的物理或逻辑块，例如，其可以组织成 目标、过程或功能。无论如何，所标识模块的可执行件不需要在物理上放在一 起，但是可包括储存在不同位置的不同指令，其在逻辑上结合在一起时，可包 括模块并实现该模块的所述目的。

可执行代码的模块可以是单个指令，或许多指令，并且甚至可分布在几个 不同的代码区上，不同的程序中，和跨多个存储装置。相似地，本文中操作数 据可在模块内标识并显示，并且可以任意合适的方式体现并组织在任意合适类 型的数据结构中。操作数据可以收集成单个数据组，或可分布到包含不同储存 装置的不同位置。

本说明书中引用的示例性实施方式以及本说明书中的类似语言可能但不 必然指代相同的实施方式。此外，参考示例性实施方式的本文所述对象的所述 特征、结构或特点可能以任意合适方式在一个或多个示例性实施方式中结合。 在说明书中，提供了多个具体细节，如控制、结构、算法、编程、软件模块、 用户选择、网络处理、数据库查询、数据库结构、硬件模块、硬件回路、硬件 芯片等的示例，以提供对主题内容的实施方式的透彻理解。但是相关领域的技 术人员会认识到，主题内容的实施可无需一个或多个具体细节或经由其他方 法、组件材料等实施。在其他情况下，已知结构、材料或操作未显示或详细描 述以避免使所述主题内容方面模糊不清。

上述的示意性流程图和方法示意图通常示作逻辑流程图。同样，描述的顺 序和标记的步骤表示代表性实施方式。可想到在功能、逻辑或作用上与示意图 中所示方法的一个或多个步骤或其部分等同的其他步骤和方法。另外，所用形 式和符号是提供用以解释示意图的逻辑步骤并且应理解为不限制图示方法的 范围。虽然，在示意图中可能采用了多种箭头类型和线类型，它们被理解为不 限制响应方法的范围。事实上，一些箭头和其他连接可用来仅仅表示方法的逻 辑流。例如，箭头可表示所述方法所罗列步骤之间未指明的持续时间的等待或 监测期。另外，具体方法出现的顺序可能或可能不严格遵循所示相应步骤的顺 序。

对本领域技术人员而言显而易见的是，可对本发明进行各种修改和变动而 不偏离本发明的精神或范围。因此，本发明应涵盖对本发明的这些修改和变动， 只要这些修改和变动在所附权利要求及其等同方案的范围之内。