CN101493026A - 带有氧和温度控制的排气还原系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于发动机的排气系统。排气系统包括设置成接收排气流并将排气的第一成分转化为第二成分的第一处理装置和位于所述第一处理装置的下游以还原第一成分和第二成分的第二处理装置。排气系统可还包括构造成产生指示排气温度和氧浓度中的一个的信号的传感器；和与所述传感器通讯的控制器。该控制器构造成基于所述信号改变温度和氧浓度中的另一个，使得在由第二处理装置还原之前，第一处理装置将希望量的第一成分转化为第二成分。

Description

带有氧和温度控制的排气还原系统
技术领域
本发明涉及一种排气还原系统，更特别地涉及一种带有氧和温度控制的排气还原系统。
背景技术
内燃机，包括柴油机、汽油机、气体燃料发动机以及本领域已知的其它发动机排出复杂的空气污染混合物。这些空气污染物可包括气态化合物，例如氮氧化物(NOx)。由于日益增长的环境意识，排气排放标准越来越严格，由发动机排放的NOx量可根据发动机类型、发动机尺寸、和/或发动机级别来规定。为了确保满足对这些化合物的规定，某些发动机制造商采用了称为选择性催化还原(SCR)的策略。
SCR是这样一种过程：将气态或液态还原剂(最常见的是尿素)添加到发动机排气流中并将其吸附在催化器上。还原剂与排气中的NOx反应以生成H2O和N2。尽管SCR可能是有效的，但在供给到SCR的NO与NO2的浓度比约为1∶1时最有效。为了实现这种最优的比例，通常在SCR上游设置柴油氧化催化器(DOC)以将NO转化为NO2。
除了便于SCR的还原过程之外，由DOC产生的(即由NO转化为的)NO2也可利于收集的颗粒物质的燃烧。具体地，颗粒捕集器通常用于收集未燃烧的也称为炭黑的颗粒物。随着时间的流逝，颗粒物质积聚在收集器中，如果不检查，则颗粒捕集器可不利地影响发动机的性能。因此，由捕集器收集的颗粒物质必须通过称为再生的过程被周期性地或连续地除去。为再生颗粒捕集器，于捕集器的上游在燃烧设备或氧化催化器中燃烧燃料(通常是柴油或来自发动机的部分燃烧的柴油产物)，导致排气气体温度升高。在这种升高的温度下，柴油机颗粒物质的有机碳元素组分然后被存在于排气中的氧和NO2氧化。如同SCR过程，再生过程的效率会受到排气流中的NO2量的影响。
已知，离开DOC的排气流中含的NO与NO2之比会至少部分地基于通过DOC的排气流量和DOC内的排气温度而改变。通过DOC的排气流量在大多数情况下可几乎完全由发动机的操作决定(即，由燃烧并随后从发动机排出的气体流量决定)。因此，一直通过改变排气温度来控制NO向NO2的转化率。
在2004年10月26日授予Kagenishi的美国专利NO.6807807(’807专利)中说明了实施这种策略的系统。’807专利公开了一种排气净化设备，该设备包括颗粒过滤器、氧化催化器、前氧化催化器、旁通路径和设置在排气路径中的通道切换装置。前氧化催化器相比于氧化催化器布置于更上游处。旁通路径在正常工作期间旁通前氧化催化器的上游侧和下游侧、从而使得整个气流仅通过氧化催化器和颗粒过滤器。在过滤器再生期间，通道切换装置将排气流从旁通路径切换到前氧化催化器。也就是说，当强制地恢复(即再生)过滤器时，通过喷射燃料提高排气温度并使排气通过前氧化催化器、从而使得氧化催化器被充分地加热，并且足够量的NO转化为NO2以最优地再生过滤器。在适当地激活氧化催化器之后，将排气流切换回到通过旁通路径，在存在NO2的情况下完成过滤器的再生。
尽管在过滤器再生期间在某种程度上有效地控制NO向NO2的转化，但’807专利的排气净化设备复杂、低效并缺乏实用性。也就是说，’807专利的设备要求多个氧化催化器、复杂的旁通以及加热结构。这些构件增加了系统的复杂度以及零件和组装的成本。另外，要将适当量的NO转化为NO2 DOC要求的温度至少部分地取决于DOC可获取的氧的量。例如，如果DOC可得的氧量较低，则将NO正确地转化为NO2需要的温度就较低。相反，如果DOC可得的氧量较高，则正确转化需要的温度就较高。因为’807专利没有考虑这种关系，所以可能存在由气体净化设备提供的温度对于最优转化而言过低或过高(或对于给定的DOC温度，为DOC提供的氧量不适当)的情况。因此，’807专利所公开控制策略虽然可成功应用于再生颗粒捕集器，但当与要求准确的NO与NO2比的SCR装置相结合地实施时便不理想。
本发明的系统解决上述的一个或多个问题。
发明内容
本发明的一个方面涉及一种排气系统。排气系统包括设置成接收排气流并将排气的第一成分转化为第二成分的第一处理装置和位于所述第一处理装置的下游以还原第一成分和第二成分的第二处理装置。排气系统可还包括构造成产生指示排气温度和氧浓度中的一个的信号的传感器；和与所述传感器通讯的控制器。该控制器构造成基于所述信号改变温度和氧浓度中的另一个，使得在由第二处理装置还原之前，第一处理装置将希望量的第一成分转化为第二成分。
本发明的另一个方面涉及一种操作发动机的方法。该方法可包括：燃烧燃料以产生排气流，使排气通过催化器以将排气的第一成分转化为第二成分。该方法可还包括还原第一成分和第二成分。该方法可进一步包括确定进入催化器的排气的温度和氧浓度中的一个，并相应地改变温度和氧浓度中的另一个，使得希望量的第一成分转化为第二成分。
附图说明
图1是一示例性公开的动力系统的示意图解视图；
图2是可由图1的动力系统使用的示例性关系图；以及
图3是另一示例性动力系统的另一示意图解视图。
具体实施方式
图1示出一示例性动力系统10。为本发明的目的，动力系统10被示出并描述为以柴油为燃料的内燃机。然而，可设想动力系统10可以实施成任何其它类型的内燃机，例如汽油发动机或气体燃料发动机。动力系统10可包括具有至少部分地限定多个气缸14的发动机气缸体12、设置在气缸14内的多个活塞组件16。可设想动力系统10可包括任意数量的气缸14，并且气缸14可布置成“直列”型、“V”型或任何其它常规构型。
每个活塞组件16可构造成在下止点(BDC)位置(气缸14内的最低位置)与上止点(TDC)位置(气缸14内的最高位置)之间往复运动。特别是，活塞组件16可通过一连杆(未示出)可枢转地联接在曲轴18上。动力系统10的曲轴18可以可旋转地布置在发动机气缸体12内，并且每个活塞组件16联接到曲轴18、从而使得每个活塞组件16在每个气缸14内的滑动运动都导致曲轴18的旋转。相似地，曲轴18的旋转可导致活塞组件16的滑动运动。随着曲轴18旋转过约180度，活塞组件16可在BDC与TDC之间运动过一个完整的冲程。在一个实施例中，动力系统10可以是四冲程(例如四冲程循环)发动机，其中一个完整的循环包括进气冲程(TDC到BDC)、压缩冲程(BDC到TDC)、做功冲程(TDC到BDC)和排气冲程(BDC到TDC)。还可设想动力系统10可选地实施为两冲程(例如两冲程循环)发动机，其中一个完整的循环包括压缩/排气冲程(BDC到TDC)和做功/排气/进气冲程(TDC到BDC)。
每个气缸14可与一进气门20关联以选择性地限制流体流经相应的进气口22。各进气门20可被致动以运动或“抬起”从而打开相应的进气口22。在具有一对进气口22和一对进气门20的气缸14中，一对进气门20可被单个气门致动器(未示出)或一对气门致动器(未示出)致动。在上述的四个活塞冲程中，在正常工作期间，各进气门20可在部分进气冲程期间打开以允许空气或空气燃料混合物进入各相应的气缸14。
每个气缸14还可与一排气门24关联，该排气门24构造成选择性地关闭相应的排气口26。各排气门24可被抬起以打开相应的排气口26。在具有一对排气口26和一对排气门24的气缸14中，一对排气门24可被单个气门致动器(未示出)或一对气门致动器(未示出)致动。在上述的四个活塞冲程中，在正常工作期间，各排气门24可在部分排气冲程中打开以允许排气通过活塞组件16的运动推出各相应的气缸14。
各进气门20、排气门24可以任何常规的方式操作，从而以循环的方式从关闭位置或阻挡流动的位置移动到打开位置或允许流动的位置。例如，进气门20、排气门24可通过由曲轴18旋转驱动的凸轮(未示出)、通过液压致动器(未示出)、通过电子致动器(未示出)或以任何其它方式被抬起。在动力系统10的正常工作期间，进气门20、排气门24可以以与活塞组件16的运动相关的预定周期被抬起。然而可设想，可变气门致动器28可与进气门20和/或排气门24中的一个或多个关联以在可选工作模式期间选择性地中断气门的周期性运动。特别地，进气门20和/或排气门24中的一个或多个可被可变气门致动器28选择性地打开、保持打开、关闭、保持关闭以执行改变进入和/或通过动力系统10的流体的空燃比(A/F)的工作模式。
例如，可变气门致动器28可改变在进气冲程期间的进气门20的开启正时和/或在上述的排气冲程期间的排气门24的关闭正时以执行内部排气再循环(EGR)工作模式，其中排气可被再次引回动力系统10以用于下一次燃烧。通过将排气再次引回发动机，可使在任一循环中引入发动机的氧(O2)更少，而引入的CO2和H2O更多。进入动力系统10的O2更少可能导致产生的NOx更少以及离开动力系统10的排气中的O2更少。CO2和H2O更多可能导致系统的热容更大，因此排气温度更低。或者，如果已经执行了内部EGR，则可控制可变气门致动器28以减少再循环的排气量。排气再循环的减少可导致排气中的O2浓度更高并且温度更高。
在另一实施例中，可变气门致动器28可保持进气门20一直打开到压缩冲程的一部分，以执行Miller循环工作模式，其中气缸14中的O2的一部分沿相反的方向被推出进气口22，而不是被燃烧。由于Miller循环而减少的被燃烧的O2量可减少产生的NOx并导致排气中的O2浓度更低并且温度更高。或者，如果已经执行了Miller循环，则可控制可变气门致动器28以减少被推出气缸14的O2量，从而增加离开动力系统10的排气的O2浓度并且降低温度。可设想，如需要，可变气门致动器28可执行本领域中已知的其它或可选的工作模式来改变流过动力系统10的流体的A/F和/或量。
进气系统30可与动力系统10关联，并包括调节压缩空气并通过进气口22及进气门20向气缸14中导入压缩空气的部件。例如，进气系统30可包括位于一个或多个压缩机34下游的空气冷却器32。可连接压缩机34以压缩进入空气，所述进入空气被引导过冷却器32并被冷却器32冷却。节气门36可位于压缩机34的上游以选择性地调节(即限制)进入空气流入动力系统10。该限制可降低动力系统10的A/F和/或通过动力系统的流体总量，致使进入和离开动力系统10的O2更少并且排气温度更高。可设想，进气系统30可包括不同于或附加于上述部件的部件，例如过滤部件、压缩机旁通部件、选择性地控制空气冷却器32的相关恒温装置、以及其它已知的部件。
排气系统38也可与动力系统10关联，并包括调节排气并将来自气缸14的排气导入大气的部件。例如，排气系统38可包括由离开的排气驱动的一个或多个涡轮机40、串联设置并流体连接在涡轮机40下游的第一处理装置42和第二处理装置44、以及构造成将来自第二处理装置44的被处理排气导入大气的排气出口46。可设想排气系统38可包括不同于或附加于上述部件的部件，例如旁通部件、排气加热器、制动装置、消音装置、另外的处理装置、以及其它已知的部件。
涡轮机40可设置成接收经由排气口26离开动力系统10的排气。涡轮机40可通过一公共轴48连接到进气系统30的一个或多个压缩机34以形成涡轮增压器。随着离开动力系统10热排气通过涡轮机40并膨胀推动叶片(未示出)，涡轮机40可旋转并驱动相连的压缩机34以压缩进入的空气。
涡轮机40可实施为可变几何涡轮机(VGT)。VGT是各种几何可调以得到不同的纵横比(aspect ratio)从而可在一工作条件范围下向气缸14供给足够的增压压力的涡轮增压器。在一个实施例中，涡轮机40可包括可由致动器50移动的叶片。当这些叶片移动时，叶片间的流动面积可改变，从而改变涡轮增压器的纵横比。在另一实施例中，涡轮机40可以具有可由致动器50调节的喷嘴环。在涡轮增压器工作期间，喷嘴环的取向可被调节以改变通过涡轮机40的喷嘴部(未示出)的流动面积。
当涡轮机40的流动面积改变时，涡轮增压器的性能也改变。例如，随着流动面积减小，穿过涡轮机40的排气的流量可能成比例地降低，而由压缩机34产生的进气压力和/或流动可升高。相反，随着涡轮机40的流动面积增大，通过涡轮机40的排气的流量可成比例地增加，而由压缩机34产生的进气压力和/或流动可降低。进入动力系统10的空气的压力和/或流量的增加可导致进入和离开动力系统的O2量的增加和/或动力系统10内的燃烧温度的降低。
可设想废气旁通阀(未示出)或减压阀也可附加地或可选地与压缩机34和/或涡轮机40关联。如需要，废气旁通阀和/或减压阀可以或可选地由致动器50操作以影响通过动力系统10的流体的A/F和/或量。因此，致动器50——无论与涡轮机40的可变流动面积、废气旁通阀、减压阀还是其它装置相关——可起到改变通过动力系统10的流体的A/F和/或量、因此而改变离开动力系统10的排气的O2浓度和温度的作用。
第一处理装置42可与第二处理装置44协同作用以调节来自动力系统10的排气流。特别地，第一处理装置42可实施成一构造为将排气流中的第一成分转化为第二成分的催化器，该第二成分更易于在第二处理装置44中调节。在一个示例中，第一处理装置42可以是例如柴油氧化催化器(DOC)的催化器。作为DOC，第一处理装置42可包括涂覆有例如稀有金属材料的有孔陶瓷蜂窝体结构或金属丝网载体，该稀有金属催化化学反应以改变排气的成分。例如，第一处理装置42可包括铂或钒以便于将NO转化为NO2。
第一处理装置42的转化效率和/或转化率可与进入第一处理装置42的排气的O2含量以及温度相关。也就是说，对于给定的排气中的O2浓度，一特定的温度可促使希望量的NO(在一示例中为总NOx的约50％)通过热力平衡转化为NO2。相似地，对于一给定的排气温度，特定的O2浓度会促使希望的转化。这种关系可由图2的映射图表示。具体地，图2的映射图中的一非线性的曲线100可表示希望的离开第一处理装置42的NO与NO2的比浓度(在一示例中约为1∶1)，以及促进希望转化所要求的对应排气温度和O2浓度。由曲线100可见，当将O2浓度保持在约4-20％的范围内而将温度相应地保持在约375-425℃的范围内(即动力系统10沿曲线100工作)时，可维持希望的NO与NO2的比浓度。
第二处理装置44可接收来自第一处理装置42的排气以将排气的成分还原成无害气体。特别地，第二处理装置44可实施成选择性催化还原(SCR)装置。作为SCR装置，第二处理装置44可包括位于还原剂喷射器44b下游的催化剂载体44a。气态或液态的还原剂——最常见是尿素(NH3)——可在催化剂载体44a上游被喷射入或进入排气中。随着还原剂被吸到催化剂载体44a的表面，还原剂可与排气气体中的NOx(NO和NO2)反应以形成水(H2O)和元素氮(N2)。由第二处理装置44进行的还原过程在供给到第二处理装置44的NO与NO2的比浓度约为1∶1时可以是最有效的。
可设想，如需要，外EGR回路51也可与动力系统10关联以将排气的一部分从排气系统38再引回进气系统30。EGR回路51可在涡轮机40下游的位置处连接到排气系统38，并在压缩机34上游的位置处连接到进气系统30。在一个实施例中，节气门36可执行双重功能，调节进入动力系统10的进气流以及排气流。在另一实施例中，可在EGR回路51中设置一专用的排气门(未示出)以控制通往进气系统30的排气流量。除通过降低进入动力系统10的O2浓度以减少NOx的形成外，排气再循环还可降低离开动力系统10并通过第一和第二处理装置42和44的排气的温度和O2浓度。
控制系统52也可与动力系统10关联，并包括构造成调节第一处理装置42内的排气的O2浓度和/或温度以促进第二处理装置44的操作的部件。具体地，控制系统52可包括一构造成确定流出动力系统10的排气中的O2浓度及温度之一的传感器54、一构造成影响排气的O2浓度及温度中的另一个的流体调节器56、以及一与传感器54和流体调节器56通讯的控制器58。控制器58可构造成响应于从传感器54接收的输入控制流体调节器56的操作。例如，基于检测到的O2浓度，可调节排气温度以促使希望量的NO转化为NO2。或者，基于检测到的排气温度，可调节O2浓度以促使希望的转化。可设想，如需要，可同时地检测和/或调节O2浓度和温度以实现希望的NO与NO2比。
传感器54可实施成构造成产生指示O2存在(即，量、相对百分比，比率等)的信号的成分传感器。如果实施为物理传感器，则传感器54可位于第一处理装置42的上游或第一处理装置42内。传感器54可产生指示此测量的信号并将该信号发送给控制器58。
替代或另外地，传感器54可实施为一温度传感器，其设置成产生指示进入第一处理装置42或在第一处理装置42内的排气温度的信号。传感器54可产生指示温度测量的信号并将该信号发送给控制器58。
如需要，可设想传感器54可实施为虚拟传感器而不是物理传感器。虚拟传感器可以是基于动力系统10和/或第一处理装置42的一个或多个已知或检测到的操作参数的模型驱动估算。例如基于已知的操作速度、负荷、进气温度、增压压力和/或动力系统10的其它温度，可参照一模型来确定进入第一处理装置42的排气的O2浓度或排气温度。结果是，如需要，由传感器54传给控制器58的信号可基于计算或估算的值而不是直接测量结果。
还可设想，如需要也可以监测影响NO转化为NO2的其它参数。例如，动力系统10产生的CO和OH可不利地影响第一处理装置42的操作。具体地，第一处理装置42的催化器除了与NO反应外还可与CO和OH反应。并且，当第一处理装置42被CO和OH占先时，其将NO转化为NO2的能力可能降低。因此，监测所产生的CO和OH(和/或影响第一处理装置42性能的其它成分)并相应地调节第一处理装置42的操作可能是重要的。为此目的，传感器54或其它传感器(未示出)可用于产生指示CO、OH和/或由动力系统10产生的其它排气成分的浓度的信号，并将这些信号发送给控制器58。
流体调节器56可与动力系统10、进气系统30、排气系统38和/或EGR回路51中的一个或多个部件关联以控制进入动力系统10的流体的A/F和/或量，从而控制离开动力系统10的排气温度和/或O2浓度。通过改变动力系统10的A/F，可调节离开动力系统的O2量。通过改变通过动力系统10的流体的量，可调节排气温度。例如，流体调节器56可与节气门36关联以调节进入动力系统10的空气和/或排气流动、与可变气门致动器28关联以调节工作模式而影响在动力系统10内燃烧的空气量和/或燃烧过程的温度、和/或与致动器50关联以调节涡轮增压器的工作。响应于来自控制器58的信号，流体调节器56可选择性地增加或降低通过第一处理装置42的排气温度和/或O2浓度。可设想，如需要，流体调节器56可与节气门36、可变气门致动器28和/或致动器50集成一体。
控制器58可实施成单个微处理器或多个微处理器，其包括用于响应于从传感器54接收的信号来控制流体调节器56的操作的装置。可将许多商售的微处理器构造成执行控制器58的功能。应当意识到，控制器58可容易地实施成一能够控制多个动力系统功能和操作模式的常规动力系统微处理器。各种其它已知的线路可与控制器58关联，包括供电线路、信号调制线路、电磁驱动器线路、通讯线路和其它适当的线路。
控制器58可操作流体调节器56，使得第二处理装置44接收到希望量的第一成分和第二成分。具体地，为了提高第二处理装置44的还原效率，控制器58可操作流体调节器56以使离开第一处理装置42的NO与NO2的比尽可能接近1∶1而没有不利地影响动力系统10的工作。例如，基于从传感器54接收的信号以及图2的关系映射，控制器58可选择性地增大或减小第一处理装置42内的排气温度和/或O2浓度以增加或减少NO向NO2的转化。
控制器58可以以开环方式或闭环方式改变第一处理装置42内的排气温度和/或O2浓度。具体地，基于来自传感器54的信号及动力系统10和/或第一处理装置42的已知操作参数，控制器58可参照存储在其存储器中的关系映射并确定通过第一处理装置的希望排气温度和/或O2浓度，其使得离开第一处理装置42的NO与NO2之比接近1∶1。由同一映射或其它的映射，控制器58可确定对节气门36、可变气门致动器28和/或致动器50的改变——所述改变导致希望的O2浓度和/或温度，然后操作流体调节器56以影响所述改变。可选地，控制器58可增量式地影响对节气门36、可变气门致动器28和/或致动器50的改变，直至来自传感器54的信号表示实际的O2浓度和/或温度沿曲线100分布(参考图1)，并实现希望的从NO到NO2的转化。
图3示出动力系统10的一可选实施例。与图1的实施例相似，图3的动力系统10可实施成具有进气系统30和排气系统38的发动机。然而，与图1的实施例不同，图3的排气系统38可包括另外的部件。例如，排气系统38可包括炭黑过滤器，如柴油机颗粒过滤器(DPF)、连续再生捕集器(CRT)、催化连续再生捕集器(CCRT)或设置成从离开动力系统10的排气流中除去炭黑的其它类似装置。炭黑过滤器60可位于第一处理装置42的上游或下游。
炭黑过滤器60的工作可能影响第一处理装置42和/或第二处理装置44的操作。也就是说，如果炭黑过滤器60因为颗粒物质过载，则由第二处理装置44接收的NO2的量会受到不利的影响，即使第一处理装置42可正确地将NO转化为NO2。为顾及这种情况，需要监测炭黑过滤器60的负荷并且需要相应地调节第一处理装置42的操作。为此目的，另一传感器62可与炭黑过滤器60关联。
传感器62可实施为用于确定炭黑过滤器60中积聚的颗粒量的任何类型的传感器。例如，传感器62可实施为压力传感器或一对压力传感器、温度传感器、模型驱动的虚拟传感器、RF传感器或本领域已知的任何其它类型的传感器。传感器62可产生一发送到控制器58的指示颗粒积聚的信号，控制器58可相应地调节第一处理装置42的操作(即，将更大量或更少量的NO转化为NO2)。
工业实用性
本发明的排气系统可适用于任何具有处理装置的动力系统，其中当装置接收到特定比例的排气成分时所述装置的性能得到提高。尽管适用于大量的处理装置，但在与受益于1∶1的NO与NO2比的选择性催化还原(SCR)装置关联时本发明的排气系统可以是特别有利的。所公开的系统通过选择性地调节进入位于上游的柴油氧化催化器(DOC)的排气温度和/或O2浓度来提供促进还原的NO与NO2比。下面说明动力系统10工作。
参照图1，空气和燃料可被压缩并迫入动力系统10的燃烧室中以用于随后的燃烧。燃料可被喷射入动力系统10的燃烧室中，与其中的压缩空气相混合，并由动力系统10燃烧以产生机械功输出以及热气体排气流。排气流可包含由气态物质构成的复杂的空气污染混合物，所述混合物可包括氮氧化物(NOx)。随着含有NOx的排气流从燃烧室导至第一处理装置42，NO可被转化为NO2。
为改进第二处理装置44的操作，控制器58可调节经过第一处理装置42的排气温度和/或O2浓度。特别地，响应于从传感器54接收的指示(第一处理装置42上游或第一处理装置42内的)排气流的O2浓度或温度的信号，控制器58可操作调节器56以增加或减少通过动力系统10的流体的A/F和/或量。A/F的增加可导致更多的O2进入第一处理装置42，而流体量的增加可导致排气温度的降低。相反，A/F的降低可导致更少的O2，而流体量的减少可导致更高的排气温度。当进入第一处理装置42的排气温度和/或O2浓度与图2的关系映射中的曲线100大致一致时，通过热力平衡，希望量的NO转化为NO2。
控制器58也可响应于离开动力系统10的排气流中CO和/或OH的浓度和/或炭黑过滤器60内的颗粒积聚来调节第一处理装置42的操作。具体地，基于来自传感器62和/或其它传感器的信号，控制器58可调节进入第一处理装置42的温度和/或O2量以相应地提高或降低其效率。
本文公开的排气系统可具有多种优点。特别地，因为所公开的排气系统可利用单个氧化催化器，因此可以是简单、可靠并相对经济的。另外，因为所公开的排气系统可利用已有的部件来调节排气的O2浓度和/或温度而不明显地影响相关动力系统的燃料消耗，所以可保持动力系统的效率。另外，尽管说明中提出所公开的系统可与SCR装置结合应用，但所述系统也可以与很多不同的处理装置一起应用。
本领域的技术人员应当意识到，在不背离本发明的范围的情况下可对所公开的系统做出各种不同的修改和变型。通过考虑说明书以及对所公开的系统的实践，对本领域的技术人员而言，其它实施例是显而易见的。例如，尽管本文中说明和示出了一些对排气的O2浓度和温度有影响的装置，也可以应用或可选地应用其它装置和系统，包括但不限于：构造成为增加排气的O2浓度或影响排气温度的目的而将气体(例如空气)导入排气流中的辅助进气装置、用于增加动力系统10的背压并从而影响O2浓度水平和/或排气温度的排气制动装置、位于进气系统30和/或排气系统38内的直接加热或冷却装置、以及本领域已知的其它装置。说明书和示例都应认为仅是示例性的，而本发明的真实范围由以下的权利要求及其等效方案限定。

Claims (10)

1.一种排气系统，包括：
第一处理装置，其设置成接收排气流并将排气的第一成分转化为第二成分；
第二处理装置，其位于所述第一处理装置的下游以还原所述第一成分和第二成分；
传感器，其构造成产生指示排气温度和氧浓度中的一个的信号；和
控制器，其与所述传感器通讯并构造成基于所述信号改变温度和氧浓度中的另一个，使得在由所述第二处理装置还原之前，所述第一处理装置将希望量的第一成分转化为第二成分。
2.根据权利要求1所述的排气系统，其特征在于，所述传感器是位于所述第一处理装置上游的氧传感器。
3.根据权利要求1所述的排气系统，其特征在于，所述传感器是设置成检测所述第一处理装置中排气温度的温度传感器。
4.根据权利要求1所述的排气系统，其特征在于，
所述第一成分和第二成分是氮氧化物；
所述希望量是NO与NO2之比；以及
所述比是约1∶1。
5.根据权利要求1所述的排气系统，其特征在于，所述控制器包括存储在存储器中的将排气的温度和氧浓度与所述希望量相关联的映射。
6.根据权利要求5所述的排气系统，其特征在于，所述控制器基于所述映射改变所述温度和氧浓度中的另一个，使得在进入所述第一处理装置内的排气中维持约为4-20％O2的氧浓度和约为375-425℃的温度。
7.一种操作发动机的方法，包括以下步骤：
燃烧燃料以产生排气流；
使排气通过催化器以将排气的第一成分转化为第二成分；
还原所述第一成分和第二成分；
确定进入所述催化器的排气的温度和氧浓度中的一个；以及
相应地改变温度和氧浓度中的另一个，使得希望量的第一成分转化为第二成分。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，
所述第一成分和第二成分是氮氧化物；
所述希望量是NO与NO2之比；以及
所述比是约1∶1。
9.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述改变温度和氧浓度中的另一个的步骤包括调节进入发动机的流体的空燃比和量中的至少一个。
10.一种动力系统，包括：
发动机，其构造成燃烧燃料并产生排气流；
通道，其构造成将排气从发动机导至大气；以及
根据权利要求1-6中任一项所述的排气系统，其构造成对通过所述通道的排气进行处理。
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