在排气后处理系统中操作被动式氮氧化物吸附器的系统和方法与流程

    专利2025-06-07  12


    本公开涉及基于内燃发动机的系统,特别涉及混合动力系统。


    背景技术:

    0、背景

    1、对于内燃发动机,例如柴油发动机,氮氧化物(nox)化合物可能在排气中排放。为了减少nox排放物,可实施选择性催化还原(scr)工艺,以在催化剂和还原剂的帮助下将nox化合物转化为更中性的化合物,比如双原子氮、水或二氧化碳。催化剂可以包括在排气系统的催化剂室中,比如,例如交通工具或发电单元的排气系统的催化剂室。诸如无水氨、氨水、柴油机尾气处理液(def)或含水尿素的还原剂通常在scr催化剂之前被引入排气流中。为了将还原剂引入排气流中以用于scr过程,scr系统可以通过配给模块配给或以其它方式引入还原剂,该配给模块将还原剂蒸发或喷射到催化剂室上游的排气系统的排气管中。scr系统可以包括一个或更多个传感器来监测排气系统内的状况。


    技术实现思路

    0、概述

    1、在一个方面,一种系统包括用于接收和处理由发动机产生的排气的催化器、位于scr催化器上游并与催化器流体联接的被动式nox吸附器(pna)、位于pna上游的旁通阀和控制器。控制器被配置为确定催化器在减少nox方面的有效性低于阈值水平,响应于确定催化器在减少nox方面的有效性低于阈值,控制旁通阀将排气引导到pna。控制器还被配置为在控制旁通阀将排气引导到pna之后,确定催化器的有效性不再低于阈值水平。控制器还被配置成响应于确定催化器的有效性不再低于阈值,继续控制旁通阀将排气引导到pna,并且在满足pna再生条件之后,控制旁通阀将排气绕过pna引导到催化器。

    2、在另一方面,一种系统,包括:

    3、催化器,其用于接收和处理由发动机产生的排气;

    4、被动式nox吸附器(pna),其位于所述催化器的上游并与所述催化器流体联接;

    5、旁通阀,其位于所述催化器和所述pna的上游;和

    6、控制器,其配置为:

    7、确定所述催化器在减少nox方面的有效性低于阈值水平,

    8、响应于确定所述催化器在减少nox方面的有效性低于所述阈值水平,控制所述旁通阀将排气引导到所述pna,

    9、在控制所述旁通阀将排气引导到所述pna之后,确定所述催化器的有效性不再低于所述阈值水平,以及

    10、响应于确定所述催化器的有效性不再低于所述阈值水平:

    11、继续控制所述旁通阀将排气引导到所述pna;和

    12、在满足pna再生条件之后,控制所述旁通阀将排气绕过所述pna引导到所述催化器。

    13、在一些实施例中,所述控制器还配置成在继续控制所述旁通阀将排气引导到所述pna的同时,增加所述发动机上的负载。

    14、在一些实施例中,通过将发电机与所述发动机机械地接合来增加所述发动机上的所述负载,并利用由所述发电机产生的所得电能来为电池系统充电。

    15、在一些实施例中,基于确定所述催化器的温度低于第一阈值,所述催化器的有效性被确定为低于所述阈值水平。

    16、在一些实施例中,基于确定所述催化器的输出端处的nox低于第一阈值,所述催化器的有效性被确定为低于所述阈值水平。

    17、在一些实施例中,在确定所述催化器的有效性不再低于所述阈值水平之后,在排气被引导经过所述pna过去了预定持续时间时,满足所述pna再生条件。

    18、在一些实施例中,所述控制器还配置成调节所述旁通阀,使得在输入端口处接收的排气在pna管道和旁通管道之间成比例地输出。

    19、在一些实施例中,所述控制器还配置成调节所述旁通阀,使得在输入端口处接收的排气仅输出到pna管道而不输出到旁通管道。

    20、在一些实施例中,所述pna包括nox吸附元件,所述nox吸附元件包括钯、铂、银、沸石、al2o3和含ceo2的材料中的至少一种。

    21、在另一方面,一种系统包括用于接收和处理由发动机产生的排气的催化器、位于催化器上游并与催化器流体联接的pna、位于催化器和pna上游的旁通阀以及控制器。控制器被配置成在控制旁通阀将排气引导到pna的同时检测大于阈值的扭矩需求。控制器还被配置成响应于检测到扭矩需求大于阈值,将与电池系统联接的马达与系统的驱动轴接合,以满足扭矩需求的至少一部分。控制器还被配置成响应于马达与驱动轴的接合不满足所有扭矩需求,将发动机与驱动轴接合以满足扭矩需求的剩余部分。

    22、在一些实施例中,响应于确定所述马达已达到其最大扭矩容量但未满足所有的所述扭矩需求,所述发动机与所述驱动轴接合。

    23、在一些实施例中,所述控制器还被配置成基于所述发动机的当前速度和/或转速将油门位置的变化转化为扭矩需求的变化,并且其中,油门位置传感器向所述控制器提供指示所述油门位置的数据。

    24、在一些实施例中,所述控制器还被配置成响应于当前扭矩和目标扭矩之间的差与将所述当前扭矩改变为所述目标扭矩的时间的比值超过阈值来确定高扭矩需求事件的存在。

    25、在又一个方面,一种用于在排气后处理系统中操作被动式氮氧化物吸附器(pna)的方法包括确定催化器在减少nox方面的有效性低于阈值水平,该催化器用于接收和处理由发动机产生的排气。响应于确定催化器在减少nox方面的有效性低于阈值水平,该方法还包括控制旁通阀将排气引导至pna,pna位于催化器的上游并与催化器和旁通阀流体联接,旁通阀位于催化器和pna的上游。在控制旁通阀将排气引导到pna之后,该方法还包括确定催化器的有效性不再低于阈值水平。响应于确定催化器的有效性不再低于阈值水平,该方法还包括继续控制旁通阀将排气引导到pna,并且在满足pna再生条件之后,控制旁通阀将排气绕过pna引导到催化器。

    26、在一些实施例中,所述方法还包括,在继续控制所述旁通阀将排气引导到所述pna的同时,增加所述发动机上的负载。

    27、在一些实施例中,通过将发电机与所述发动机机械地接合来增加所述发动机上的所述负载,并且所述方法还包括利用由所述发电机产生的所得电能来为电池系统充电。

    28、在一些实施例中,基于确定所述催化器的温度低于第一阈值,所述催化器的有效性被确定为低于所述阈值水平。

    29、在一些实施例中,在确定所述催化器的有效性不再低于所述阈值水平之后,在排气被引导经过所述pna过去了预定持续时间时,满足所述pna再生条件。

    30、在一些实施例中,所述方法还包括:在控制所述旁通阀将排气引导到所述pna的同时,检测大于阈值的扭矩需求;响应于检测到所述扭矩需求大于所述阈值,将与电池系统联接的马达与驱动轴接合,以满足所述扭矩需求的至少一部分;和响应于所述马达与所述驱动轴的接合不满足所有的所述扭矩需求,将所述发动机与所述驱动轴接合以满足所述扭矩需求的剩余部分。

    31、在一些实施例中,响应于确定所述马达已达到其最大扭矩容量但未满足所有的所述扭矩需求,所述发动机与所述驱动轴接合。



    技术特征:

    1.一种系统,包括:

    2.根据权利要求1所述的系统,其中,响应于确定所述马达已达到小于所述扭矩需求的预定扭矩容量,所述发动机与所述驱动轴接合。

    3.根据权利要求1所述的系统,其中,所述控制器还被配置成基于所述发动机的当前速度将油门位置的变化转化为扭矩需求的变化,并且其中,油门位置传感器向所述控制器提供指示所述油门位置的数据。

    4.根据权利要求1所述的系统,其中,所述控制器还被配置成响应于当前扭矩和目标扭矩之间的差与将所述当前扭矩改变为所述目标扭矩的时间的比值超过阈值来确定高扭矩需求事件的存在。

    5.根据权利要求4所述的系统,其中,所述目标扭矩是基于当前发动机速度、所述当前扭矩或功率需求中的至少一个确定的。

    6.根据权利要求4所述的系统,其中,所述控制器还被配置成在所述高扭矩需求事件期间在接合所述发动机和接合所述马达之间交替,以防止浓的空气-燃料混合物。

    7.根据权利要求1所述的系统,其中,使所述马达与所述系统的所述驱动轴接合以满足所述扭矩需求的所述至少一部分包括增加从所述电池系统提供给所述马达的电功率。

    8.一种方法,包括:

    9.根据权利要求8所述的方法,其中,响应于确定所述马达已达到小于所述扭矩需求的预定扭矩容量,所述发动机与所述驱动轴接合。

    10.根据权利要求8所述的方法,还包括基于所述发动机的当前速度,将至少一个油门位置的变化转化为扭矩需求的至少一个变化。

    11.根据权利要求10所述的方法,还包括从油门位置传感器接收关于所述至少一个油门位置的数据。

    12.根据权利要求8所述的方法,还包括响应于当前扭矩和目标扭矩之间的差相对于将所述当前扭矩改变为所述目标扭矩的时间的比值超过阈值来确定高扭矩需求事件的存在。

    13.根据权利要求12所述的方法,其中,基于当前发动机速度、所述当前扭矩或功率需求中的至少一个确定所述目标扭矩。

    14.根据权利要求12所述的方法,还包括在所述高扭矩需求事件期间在接合所述发动机和接合所述马达之间交替。

    15.根据权利要求8所述的方法,其中,使所述马达与所述系统的所述驱动轴接合以满足所述扭矩需求的所述至少一部分包括增加从所述电池系统提供给所述马达的电功率。

    16.一种系统,包括:

    17.根据权利要求16所述的系统,其中,所述控制器还被配置成基于所述发动机的当前速度将至少一个油门位置的变化转化为扭矩需求的变化,并且其中,油门位置传感器向所述控制器提供指示所述至少一个油门位置的数据。

    18.根据权利要求16所述的系统,其中,所述控制器还被配置成响应于当前扭矩和目标扭矩之间的差与将所述当前扭矩改变为所述目标扭矩的时间的比值超过阈值来确定高扭矩需求事件的存在。

    19.根据权利要求18所述的系统,其中,所述目标扭矩是基于当前发动机速度、所述当前扭矩或功率需求中的至少一个确定的。

    20.根据权利要求16所述的系统,其中,使所述马达接合以满足所述扭矩需求的所述至少一部分包括增加从所述电池系统提供给所述马达的电功率。


    技术总结
    本申请涉及在排气后处理系统中操作被动式氮氧化物吸附器的系统和方法。一种系统,包括用于接收和处理由发动机产生的排气的催化器、位于催化器的上游的被动式NOx吸附器(PNA)、位于催化器和PNA的上游的旁通阀以及控制器。控制器被配置为:在控制旁通阀将排气引导到PNA的同时,检测大于阈值的扭矩需求;响应于检测到扭矩需求大于阈值,将与电池系统联接的马达与系统的驱动轴接合,以满足扭矩需求的至少一部分;响应于马达与驱动轴的接合不满足所有的扭矩需求,将发动机与驱动轴接合以满足扭矩需求的剩余部分。

    技术研发人员:罗金勇,宋晓波,金兴,大卫·施密特,邱露,丽莎·A·奥思-法瑞尔,袁颖,马尼克·纳鲁拉,拉尔斯·K·亨利逊
    受保护的技术使用者:康明斯公司
    技术研发日:
    技术公布日:2024/4/29
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