CN101825009B - 内燃发动机的排气后处理方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及内燃发动机的排气后处理方法。一种内燃发动机包括流体联接到相应的第一和第二后处理装置的第一和第二组燃烧室。包含辅助加热装置的第三后处理装置流体联接到第一和第二后处理装置的出口。使第一组燃烧室在浓空燃比下工作，并且使第二组燃烧室在稀空燃比下工作。操作辅助加热装置以便将热能传递给排气馈送流。

Description

内燃发动机的排气后处理方法
技术领域
本发明涉及内燃发动机的运转和控制，更具体地涉及选择性地以稀计量比操作的发动机。
背景技术
本节的陈述只是提供与本发明相关的背景信息，可能不构成现有技术。
在稀计量比条件下运转发动机能够提高燃料经济性，但是可能会产生较多的氮氧化物(“NOx”)排放。稀计量比运转的内燃发动机的已知后处理系统包括三元催化转化器，继之以稀燃NOx还原催化剂，也称之为稀燃NOx捕集器(“LNT装置”)，该装置可与其它排气后处理装置配合使用，例如选择性催化还原装置(“SCR装置”)。已知的三元氧化还原催化转化器(“TWC”)在理想计量比的发动机运转期间起到降低发动机排出的碳氢化合物(“HC”)、一氧化碳(“CO”)和NOx排放的作用，在稀燃运转期间，降低HC和CO排放。
4SCR装置包含催化剂，催化剂促进NOx与还原剂—例如氨或尿素的反应从而生成氮气和水。可以将这些还原剂喷入SCR装置上游的排气供入流中，因而需要喷射系统、还原剂储罐和控制策略。储罐需要定期的重新填充并且在冷气候下可能会结冰，因而需要额外的加热器和隔热。此外，发动机运转利用TWC来生成用作还原剂的氨。
用于SCR装置的催化剂包括钛(Ti)上的钒(V)和钨(W)。近来，车辆应用已经开始使包括铁(Fe)或铜(Cu)在内的基体金属与沸石涂层相适应。铜催化剂在较低温度下可有效地操作，但是具有差的热稳定性。铁催化剂在较高温度下可良好地操作，但是具有递减的还原剂储存效率。
对于车辆应用，SCR装置具有200℃至600℃的最佳工作温度范围。这个温度范围会根据催化剂而变化。这个温度范围在较大负荷运转期间或其后缩小。高于600℃的温度会促成还原剂的临界点并且使SCR催化剂劣化，而在低于200℃的温度时NOx的处理效果会降低。
在稀燃发动机运转期间，LNT装置吸附NOx排放物，并且在250℃至450℃的温度范围内最有效地工作，在这个温度范围之上和之下，效力会降低。LNT装置仅在起燃温度(light-off temperature)之上才使所吸附的NOx排放物还原。因此，保持LNT装置和SCR装置高于起燃温度是有利的。
发明内容
一种用于操作能够选择性地在稀计量比下运转的内燃发动机的方法包括将第一后处理装置流体连接到内燃发动机的第一组燃烧室的排气口、以及将第二后处理装置流体连接到内燃发动机的第二组燃烧室的排气口。包含第一辅助加热装置的第三后处理装置流体连接到第一和第二后处理装置的出口。起动发动机，并且使第一组燃烧室在浓空燃比下工作，使第二组燃烧室在稀空燃比下工作，并且操作第一辅助加热装置以将热能传递给排气馈送流。
(1)根据本发明的一个方面，提供一种用于操作能够选择性地在稀计量比下运转的内燃发动机的方法，所述方法包括：将第一后处理装置流体联接到所述内燃发动机的第一组燃烧室的排气口；将第二后处理装置流体联接到所述内燃发动机的第二组燃烧室的排气口；将包含第一辅助加热装置的第三后处理装置流体联接到所述第一和第二后处理装置的出口；起动所述发动机；以及使所述第一组燃烧室在浓空燃比下工作并且使所述第二组燃烧室在稀空燃比下工作，并且操作所述第一辅助加热装置以将热能传递给排气馈送流。
(2)如方案(1)所述的方法还包括：延迟所述第一和第二组燃烧室的点火正时。
(3)如方案(1)所述的方法还包括将包含第二辅助加热装置的第四后处理装置流体联接到所述第三后处理装置的出口。
(4)如方案(1)所述的方法还包括：监测所述第三后处理装置的温度；当所述第三后处理装置的温度超过预定温度阈值时，以化学计量空燃比操作所述第一和第二燃烧室并且停止操作所述第一辅助加热装置。
(5)如方案(1)所述的方法还包括：将所述发动机装配到车辆上；监测车速；以及在车辆减速期间关闭所述发动机。
(6)如方案(1)所述的方法还包括：将所述发动机装配到车辆上；监测车速；以及当车速基本上为零和所述发动机为怠速这两种情况中的一种出现时，关闭所述发动机。
(7)根据本发明的另一个方面，提供一种用于控制能够选择性地在稀计量比下运转的车辆内燃发动机的方法，所述方法包括：将后处理系统装配到所述发动机上，所述后处理系统包括流体联接到所述发动机的第一组燃烧室的排气口的第一后处理装置、流体联接到所述发动机的第二组燃烧室的排气口的第二后处理装置、以及流体联接到所述第一和第二后处理装置的出口并且包含第一辅助加热装置的第三后处理装置；选择性地使所述第一组燃烧室在浓空燃比下工作并且使所述第二组燃烧室在稀空燃比下工作；以及选择性地操作所述第一辅助加热装置。
(8)如方案(7)所述的方法还包括将包含第二辅助加热装置的第四后处理装置流体联接到所述第三后处理装置的出口。
(9)如方案(8)所述的方法还包括选择性地在发动机关闭运转状态下操作所述发动机。
(10)如方案(9)所述的方法还包括：检测车辆减速事件；以及在车辆减速事件期间在发动机关闭运转状态下操作所述发动机。
(11)如方案(8)所述的方法还包括：检测车辆减速事件；以及在车辆减速事件期间操作所述第一辅助加热装置和所述第二辅助加热装置中的一个。
(12)如方案(11)所述的方法，其中，所述发动机包括进气歧管和进气节气门；其中，所述后处理系统还包括构造成将从所述第一和第二后处理装置排出的废气再循环至所述进气歧管的外部流道；并且其中，在车辆减速事件期间，所述方法还包括：在减速事件期间将从所述第一和第二后处理装置排出的废气再循环至所述进气歧管，以及关闭所述进气节气门。
(13)如方案(8)所述的方法还包括当所述发动机在怠速下运转时操作所述第一辅助加热装置。
(14)如方案(8)所述的方法还包括：检测车辆减速事件；以及在车辆减速事件期间操作所述第一辅助加热装置。
根据本发明的又一个方面，提供一种用于操作包括能够选择性地在稀计量比下运转的内燃发动机的车辆的方法，所述方法包括：将后处理系统装配到所述发动机上，所述后处理系统包括流体联接到所述发动机的第一组燃烧室的排气口的第一后处理装置、流体联接到所述发动机的第二组燃烧室的排气口的第二后处理装置、以及流体联接到所述第一和第二后处理装置的出口并且包含辅助加热装置的第三后处理装置；选择性地使所述第一组燃烧室在浓空燃比下工作并且使所述第二组燃烧室在稀空燃比下工作；选择性地操作所述辅助加热装置；以及选择性地在发动机开动运转状态与发动机关闭运转状态的一种状态下操作所述发动机。
(16)如方案(15)所述的方法还包括：监测车速；以及当车速为零时，操作所述发动机，使所述第一组燃烧室处于浓空燃比并且使所述第二组燃烧室处于稀空燃比。
(17)如方案(16)所述的方法还包括延迟所述第一和第二组燃烧室内的火花正时。
(18)如方案(15)所述的方法，其中，所述发动机包括进气歧管和进气节气门；其中，所述后处理系统还包括构造成将从所述第一和第二后处理装置排出的废气再循环至所述进气歧管的外部流道；并且其中，在车辆减速事件期间，所述方法还包括：将从所述第一和第二后处理装置排出的废气再循环至所述进气歧管，以及关闭所述进气节气门。
(19)如方案(15)所述的方法还包括：监测车速；以及当车速为零时在发动机关闭运转状态下操作所述发动机。
(20)根据本发明的再一个方面，提供一种用于操作包括具有进气歧管和进气节气门的内燃发动机的车辆的方法，所述发动机能够选择性地在稀计量比下运转，所述方法包括：将后处理系统装配到所述发动机上，所述后处理系统包括流体联接到所述发动机的多个排气口的第一后处理装置、流体联接到所述后处理装置的出口并且包含辅助加热装置的第二后处理装置、以及构造成将从所述第一后处理装置排出的废气再循环至所述进气歧管的外部流道；选择性地操作所述辅助加热装置；选择性地在发动机开动运转状态与发动机关闭运转状态的一种状态下操作所述发动机；在车辆减速事件期间将从所述第一后处理装置排出的废气再循环至所述进气歧管；以及在操作所述辅助加热装置时关闭所述进气节气门。
附图说明
现在将通过举例并参照附图描述一个或多个实施例，附图中：
图1是根据本发明的示例性发动机系统的示意图；
图2是根据本发明的示例性后处理系统的示意图；
图3是流程图，示出了接通事件期间的根据本发明的排气管理；以及
图4-7是根据本发明的数据图表。
具体实施方式
现在参照这些附图，其中这些图示只是为了解释某些特定实施例，而并不是为了对其进行限制，图1和图2示意性地示出了内燃发动机10、附属的控制模块5和排气后处理系统70，这些都是根据本发明的实施例构造的。发动机10可选择性地在多种燃烧模式下运转，包括受控自动点火燃烧模式、均质火花点火燃烧模式以及分层充气火花点火燃烧模式。发动机10可选择性地在化学计量空燃比和稀计量的空燃比下运转。本发明可应用于各种内燃发动机系统和燃烧循环。
在一个实施例中，发动机10连接到传动装置(未示出)，从而将牵引力传递给车辆的动力传动系统(未示出)。传动装置可包括混合传动装置，该混合传动装置带有操作成将牵引转矩传递给动力传动系统的电机。
示例性的发动机10包括多缸直喷式四冲程内燃发动机，带有能够可滑动地在气缸15中移动的往复活塞14，气缸15限定出可变容积燃烧室16。每个活塞14连接到旋转曲轴12，通过该旋转曲轴，将线性往复运动转化成旋转运动。设置有进气系统向进气歧管29提供进气，该进气歧管将空气引导并分配入燃烧室16的进气道。进气系统包括气流管路以及用于监测和控制空气流量的装置。这些进气装置优选地包括质量空气流量传感器32，用于监测质量空气流量和进气温度。节气门34优选为电控装置，其用于响应于来自控制模块5的控制信号(“ETC”)控制进入发动机10的空气流量。进气歧管29中的压力传感器36适合于监测歧管绝对压力和大气压力。外部流道将发动机排出的废气再循环至进气歧管29，该外部流道带有流量控制阀，称之为废气再循环(“EGR”)阀38。控制模块5能够通过控制EGR阀38的开启来控制进入进气歧管29的废气的质量流量。设置有第一组和第二组燃烧室16和16’。第一组燃烧室16具有流体连接到第一排气歧管39的排气门，第二组燃烧室16’具有流体连接到第二排气歧管39’的排气门。当发动机10为V型时，第一和第二组燃烧室16和16’都具有一列燃烧室。当发动机10为直列型时，第一和第二组燃烧室16和16’都具有第一半和第二半燃烧室。
由每个燃烧室的一个或多个进气门20控制从进气歧管29进入每个燃烧室16、16’的空气流量。由每个燃烧室的一个或多个排气门18控制已燃气体从燃烧室16、16’进入第一和第二排气歧管39、39’的流量。优选地，用双凸轮轴控制进、排气门20、18的开启和关闭(如图所示)，该双凸轮轴的旋转与曲轴12的旋转相联系并由其调整。在一个实施例中，发动机10配备有用于控制进气门和排气门的气门升程的装置，称之为可变升程控制(“VLC”)装置。可变升程控制装置能够将气门升程或开启度控制成两个不连续的级中的一个，例如，用于低速、低负荷运转的低升程气门开启度(约4-6mm)，以及用于高速、高负荷运转的高升程气门开启度(约8-10mm)。在一个实施例中，发动机10还配备有用于控制进、排气门20、18的开启和关闭相位(即相对正时)的装置，称之为可变凸轮相位(“VCP”)，从而在除受到两级VLC升程的影响之外控制相位。在一个实施例中，设置有用于发动机进气门20的VCP/VLC系统22和用于发动机排气门的VCP/VLC系统24。VCP/VLC系统22、24由控制模块5控制，并且向控制模块5提供信号反馈，例如通过进气凸轮轴(未示出)和排气凸轮轴(未示出)的凸轮轴旋转位置传感器。进、排气VCP/VLC系统22、24能够对进、排气门18、20的开启和关闭进行控制的权限范围有限。VCP系统具有60°-90°的曲轴旋转的相位权限范围，从而允许控制模块5提前或延迟进、排气门20、18中的一个的开启和关闭。该相位权限范围由VCP的硬件和致动VCP的控制系统规定和限制。采用电液力、液压力和电控力中的一个致动进、排气VCP/VLC系统22、24，由控制模块5进行控制。
发动机10具有燃料喷射系统，该燃料喷射系统包含多个高压燃料喷射器28，每个高压燃料喷射器都适合于响应来自控制模块5的信号将一定量的燃料直接喷入燃烧室16、16’中的一个。从燃料分配系统(未示出)向燃料喷射器28供应高压燃料。
发动机10具有点火系统，通过该点火系统向火花塞26提供点火能量，用于响应来自控制模块5的信号(“IGN”)点燃或助燃每个燃烧室16、16’中的气缸充气。
发动机10配备有各种传感装置，用于监测发动机运转，这些传感装置包括具有输出值(“RPM”)且能够监测曲轴旋转位置-即曲轴转角和转速的曲轴传感器42，在一个实施例中，具有适合于监测燃烧的燃烧传感器30以及具有适合于监测排气的排气传感器40、40’，在一个实施例中，排气传感器是空燃比传感器。燃烧传感器30包含能够监测燃烧参数状态的传感器装置，并且描述成气缸压力传感器，用于监测缸内燃烧压力。由控制模块5监测燃烧传感器30和曲轴传感器42的输出值，从而确定燃烧相位，即燃烧压力相对于每个燃烧循环的每个气缸15的曲轴12的曲轴角的正时。还可由控制模块5监测燃烧传感器30来确定每个燃烧循环的每个气缸15的平均有效压力(“IMEP”)。优选地，发动机10和控制模块5被机械化成在每个气缸点火事件期间监测和确定每个气缸15的IMEP的状态。替换性地，在本发明范围内，其它传感系统可用于监测其它燃烧参数的状态，例如离子传感点火系统和非插入式气缸压力传感器。
优选地，控制模块5是通用数字计算机，其包括微处理器或中央处理器、存储介质、高速时钟、模拟-数字和数字-模拟转换电路、输入/输出电路和装置以及适当的信号调节和缓冲电路，所述存储介质包括非易失性存储器和随机存取存储器，所述非易失性存储器包括只读存储器和电可编程只读存储器。控制模块具有一组控制算法，这些控制算法包含存储在非易失性存储器中的常驻程序指令和标准并且执行这些控制算法能够提供各个计算机的相应功能。优选地，在预设循环期间执行这些算法。由中央处理器执行这些算法并且能够监测来自上述传感装置的输入并且使用预设标准执行控制和诊断程序以控制致动器的工作。在发动机正在工作和车辆运行期间，按规则间隔—例如每3.125、6.25、12.5、25和100毫秒执行这些循环。替换性地，可响应于事件的发生来执行这些算法。
在工作中，控制模块5监测来自上述传感器的输入以确定发动机参数的状态。控制模块5适合于接收来自驾驶员的输入信号(例如节气门踏板位置和刹车踏板位置)，以确定驾驶员转矩请求，以及来自表征发动机转速、进气温度、冷却液温度和其它周围条件的传感器的输入信号。
控制模块5执行存储在其中的代码来控制上述致动器从而形成发动机充气，包括控制如此配置在发动机上的节气门的位置、点火正时、燃料喷射量和正时、EGR阀位置以控制再循环废气流量以及进气门和/或排气门正时和相位。在一个实施例中，气门正时和相位包括NVO和排气门再开启升程(在排气再呼吸策略中)。控制模块5能够在车辆正在运行期间开启和关闭发动机，并且能够通过控制燃料和点火和气门的停用来选择性地停用一部分燃烧室或一部分气门。控制模块5根据来自传感器40、40’的反馈来控制空燃比，包括将第一组燃烧室16控制成第一空燃比以及将第二组燃烧室16’控制成不同的第二空燃比。
后处理系统70流体连接到发动机10并且信号性地连接到控制模块5。示例性的排气后处理系统70包含第一和第二三元催化转化器(“TWC”)80、80’，它们优选为紧联接安装到发动机10上。第一TWC 80经由第一排气歧管39联接到发动机10上，第二TWC 80’经由第二排气歧管39’联接到发动机10上。第一、第二TWC 80、80’的出口流体性地合并并且连接到紧联接到第一催化装置60(“1ST”)电加热转化器(“EHC”)90。第一催化装置60优选为稀燃NOx吸附器(“LNT装置”)。替换性地，它可以是催化稀燃NOx吸附装置、选择性催化还原装置(“SCR装置”)以及三元催化转化器中的任何一种。在一个实施例中，排气后处理系统70包含处于第一催化装置60下游的第二催化装置60’(“2ND”)。第二催化装置60’优选为SCR装置。替换性地，它可以是催化稀燃NOx吸附装置、LNT装置和附加TWC中的任何一种。在一个实施例中，在第二催化装置60’的上游与第一催化装置60的下游插入第二EHC 90’。
能够监测排气馈送流组分的传感器(未示出)插入排气后处理系统70的最佳位置，并且信号性地连接到控制模块5。这些传感器可监测空燃比、排气馈送流温度以及NOx、NH3、氧及其它组分浓度中的一个。温度传感器包含适合于监测第一、第二TWC 80、80’和第一、第二催化装置60、60’中的一个的温度的传感器。每个传感器产生由控制模块5监测的输出信号，用于发动机10和后处理系统70的控制和诊断。
LNT装置吸附排气馈送流中的NOx，吸附量是基于排气馈送流的温度、流率和空燃比以及已经吸附在其上的NOx量。LNT装置优选为包含载体，载体具有含有催化活性物质(未示出)的涂层。载体优选为包含由堇青石形成的整体式组件，孔隙度优选为62-96孔/平方厘米(400-600孔/平方英寸)，壁厚为0.003至0.007英寸。载体的这些孔构成流道，排气流过这些流道并且接触涂层的催化活性物质从而实现NOx和排气馈送流的其它组分的吸附和脱附。涂层包含碱金属和碱土金属化合物，例如Ba和K，能够存储发动机稀燃运转期间生成的NOx。涂层还包含催化活性物质，例如包含Pt、Pd和Rh的铂族金属(PGM)和添加剂(例如Ce、Zr、La)。在发动机浓燃运转情况下，此时，有过量的还原剂，例如排气馈送流中的CO、H2、HC，存储在LNT装置上的NOx不稳定并且分解以释放出所存储的NOx。释放出的NOx在存在过量还原剂的情况下在PGM催化剂位上进行还原。在一个实施例中，Ba和K的负载量在5-25wt％的范围内，PGM负载量范围：Pt为30-120g/ft3、Pd为5-50g/ft3以及Rh为3-20g/ft3。需要用铂来将NO氧化成NO2，在一个实施例中，生成硝酸盐作为发动机排出的NOx的必要步骤包含＞90％的NO。LNT装置的工作温度窗口在250℃到500℃的范围内。温度低于250℃时，NO氧化成NO2的氧化动力太低以致不能有效地氧化排气馈送流中的NO，在发动机浓燃运转下，NOx还原动力太低以致不能在发动机正在运转期间及时地使NOx存储位再生。温度高于500℃时，在发动机稀燃运转情况下，NOx分子变得不稳定，使得LNT装置不能存储足量的NOx分子。因此，保持LNT装置在工作温度窗口内是充分达到排放目标的NOx还原所必需的。在发动机稀燃运转期间，涂层吸附NOx分子，在产生浓排气馈送流的发动机运转期间，脱附并还原NOx分子。控制模块5选择性地控制发动机10处于浓空燃比一段时间。浓燃运转的时间段是根据从LNT装置脱附所吸附的NOx所需的耗费时间，取决于LNT装置的大小及其它因素。在有PGM和Ce、Zr涂层成分的情况下，在发动机化学计量运转条件下，LNT装置用作三元催化剂。
示例性的SCR装置包含覆有分子筛涂层和催化活性基体金属的载体。载体优选为包含由堇青石形成的陶瓷载体，孔隙度为62至96孔/平方厘米(400-600孔/平方英寸)，壁厚为0.003至0.007英寸。载体的这些孔构成流道，排气流过这些流道以接触催化活性物质从而实现NH3的吸附。载体浸渍有分子筛涂层。分子筛涂层还包含催化活性基体金属，例如铁(Fe)、铜(Cu)、钴(Co)、镍(Ni)。替换性地，钛(Ti)上的钒基和/或钨(W)成分可用作催化剂。
SCR装置可存储能够与NOx分子反应的无水NH3。在SCR装置60和62中，催化剂吸附NH3，所吸附的NH3选择性且催化性地与NOx反应以生成氮气和水。下列方程式描述了在第一、第二SCR装置60、62中与NH3的主要反应：
4NO+4NH3+O2→4N2+6H2O      [1]
3NO2+4NH3→3.5N2+6H2O      [2]
2NO+2NO2+4NH3→4N2+6H2O    [3]多个次要反应会同时发生，并且会根据所用燃料的类型而变化。
第一、第二EHC 90、90’是电加热构造，在工作时，它们将电能转化成热能从而向排气馈送流传热。在一个实施例中，EHC 90含有催化反应物质，例如Pt，从而氧化排气馈送流中的未燃HC。优选地，EHC 90是金属整体式结构，密度为约56cpscm(孔/平方厘米)。在一个实施例中，EHC 90的体积为0.3升。从EHC 90传递给排气馈送流的热量优选为可控的，并且根据排气馈送流和/或LNT装置60的状况而变化，这将在下文更详细地论述。本领域技术人员将会认识到，EHC 90可从多个来源获取电能，例如，电池或车辆交流发电机系统(未示出)。控制模块5通过控制向EHC 90的供电而操作EHC 90。
在延长的发动机关闭期间之后，后处理系统70的一个或多个元件会低于最小温度阈值，例如在发动机冷起动和紧接着发动机冷起动的期间。图3示出了冷起动期间用于管理从发动机10出来的排气馈送流的第一控制策略300，直到第一催化装置60达到最小阈值温度。优选地，控制策略300作为控制模块5中的一个或多个算法执行。控制策略300包括检测接通事件(310)。优选地，由置于第一催化装置60附近且信号性地连接到控制模块5的温度传感器(未示出)监测第一催化装置60的温度(320)，判定该温度是否大于最小温度阈值(330)。当第一催化装置60的温度小于最小阈值温度时，启动EHC 90的工作(“启用EHC”)，并且启动λ分段燃料喷射策略(“启用λ分段”)(340)。继续监测第一催化装置60的温度(320)并且与最小温度阈值相比较(330)。当第一催化装置60的温度大于最小温度阈值时，停止EHC 90的工作(“停用EHC”)，并且停止λ分段燃料喷射策略(“启用λ分段”)(350)。
λ分段燃料喷射策略包含发动机控制策略，发动机控制策略包括控制向第一组燃烧室16的燃料喷射以在浓空燃比下运转，并且控制向第二组燃烧室16’的燃料喷射以在稀空燃比下运转。双脉冲延迟点火(“TPRS”)技术包含λ分段燃料喷射策略和点火延迟技术。λ分段燃料喷射策略包括管理来自第一、第二燃烧室16、16’的功率输出。分段喷射策略包括在每个燃烧循环一优选为在每个压缩冲程期间向第一燃烧室16喷射两个燃料脉冲。第一燃料脉冲期间的燃料喷射量是根据足以运转示例性发动机10以满足驾驶员转矩请求和其它负载需求的量来确定的。在燃烧循环期间，随后向燃烧室16喷射一个或多个后续燃料脉冲，从而生成浓排气馈送流。优选地，连同分段燃料喷射策略一起使用点火延迟技术以控制喷射燃料所产生的功率。延迟火花放电使得一部分燃料处于未燃状态并且作为排气排出燃烧室16，其会变成进入排气后处理系统的排气馈送流。优选地，第二燃烧室16’是稀燃运转，而第一燃烧室16是浓燃运转。优选地，在第一、第二TWC 80、80’达到最小温度阈值之后启用λ分段燃料喷射策略。优选地，该最小温度阈值基于第一、第二TWC 80、80’的起燃温度。
当使用λ分段燃料喷射策略运转发动机10时，一部分浓排气馈送流流过第一TWC 80，从而在EHC 90中与流过第二TWC 80’的稀入流反应，由此升高进入第一催化装置60的排气馈送流的温度，促使第一催化装置60的温度升高。
在接通事件期间(310)，控制策略300监测第一催化装置60的温度。使用λ分段燃料喷射策略运转发动机10，直到第一催化装置60的温度大于最小温度阈值(330)。当第一催化装置60的温度大于最小温度阈值时，控制策略300停止向EHC 90的供电，并且停止λ分段燃料喷射策略(350)。当第一催化装置60的温度不大于最小温度阈值时，EHC 90和λ分段燃料喷射策略保持启用(340)。替换性地，控制策略300可使用各自的最小温度阈值来分别停用λ分段燃料喷射策略和EHC 90。例如，控制策略300在第一最小温度阈值时停止λ分段燃料喷射策略，然后在第二最小温度阈值时停用EHC 90。
当后处理系统70含有第二催化装置60’和第二EHC 90’时，控制策略300使用置于第二催化装置60’附近的温度传感器(未示出)监测第二催化装置60’的温度。控制策略300判定第二催化装置60’的温度是否大于最小温度阈值。当第二催化装置60’的温度大于最小阈值温度时，控制策略300停止向第一、第二EHC 90、90’的供电，并且停止λ分段燃料喷射策略。替换性地，控制策略300可使用第一、第二EHC 90、90’各自的最小温度阈值来停用λ分段燃料喷射策略、向第一EHC 90的供电。
替换性地，在冷起动和发动机运转事件期间，在后处理系统70大于最小温度阈值之前，在发动机怠速状况和/或车辆减速期间，控制模块5会关闭发动机10，即发动机关闭方法。本文所用的术语“发动机关闭”是指发动机10不供给燃料并且没有转动或泵送空气(例如停用气门)的发动机运转状况。根据监测到的驾驶员转矩请求或根据监测到的车速判定车辆减速。发动机10的关闭阻止了从第一、第二催化装置60、60’向排气馈送流的热传递，这会在发动机怠速和车辆减速期间出现，归因于通过第一、第二催化装置60、60’的气流，由此使得对第一、第二催化装置60、60’的冷却最小化。在车辆减速期间，从开始减速到车辆从静止位置加速为止，发动机10关闭，例如在动力系包含能够在发动机不运转的情况下产生推进功率的混合动力系统的时候。
在达到最小温度阈值之后，可执行多种方法来保持后处理系统70的多个装置的温度高于最小温度阈值。
保持后处理系统70的温度的第一种方法包括λ分段燃料喷射策略，该策略包括以高于化学计量的空燃比向第一组燃烧室16供应燃料并且以低于化学计量的空燃比向第二组燃烧室16’供应燃料。优选地，设定高于和低于化学计量的空燃变量从而使发动机总空燃比为化学计量的。从浓燃气缸列16出来的未燃燃料和CO排放物与从稀燃气缸列16’出来的过量氧气流过TWC 80并且在第一催化装置60上游混合在一起。第一催化装置60氧化未燃燃料和CO排放物，由此放热并且升高第一催化装置60的温度。优选地，在发动机怠速状况、车辆减速期间和/或在车辆基本上静止时，采用λ分段燃料喷射策略。
保持后处理系统70的温度的第二种方法包括操作EHC 90以便电加热排气馈送流。在发动机怠速状况、车辆减速期间和/或在车辆基本上静止时，向EHC90供电。EHC 90能够在TWC 80达到催化剂起燃温度之前加热排气馈送流。连同λ分段燃料喷射策略一起使用EHC 90。如果使用λ分段燃料喷射策略，EHC90的操作会促进从第一、第二组燃烧室16、16’流出的排气馈送流中的化学反应。化学反应会放热，由此升高第一催化装置60的温度。当后处理系统70含有第二催化装置60’和第二EHC 90’时，可额外地使用第二EHC 90’来加热进入第二催化装置60’的排气馈送流。
保持后处理系统70的温度的第三种方法包括在发动机怠速状况下、在静止位置处和/或在车辆减速期间关闭发动机10。发动机10的关闭使得从后处理系统70的催化装置向排气馈送流的热传递最小化，在发动机怠速和车辆减速状况期间，排气馈送流具有较低温度，由此使冷却最小化。在车辆减速期间，从开始减速到车辆从基本上静止位置加速为止，发动机10关闭。发动机关闭方法还对燃料经济性有利。
上述方法可单独或联合使用。第一种最佳方法包括，在车辆处于静止位置时使用发动机关闭方法，在减速期间到车辆从静止位置加速为止使用发动机关闭方法。可选地，在发动机怠速期间，操作λ分段燃料喷射策略和/或EHC 90。可选地，在减速期间使用EHC 90。可选地，在节气门34关闭且EGR阀38基本上全开的减速期间操作EHC 90。
另一种最佳方法包括，在节气门34关闭且EGR阀38基本上全开的减速期间操作EHC 90，在处于基本上静止位置即零速时使用发动机关闭方法。
图4-7示出了在标准新欧洲驾驶循环(“NEDC”)期间操作示例性动力系统来控制排气馈送流温度和后处理系统70的温度的结果，该系统包含配备有EHC 90和作为第一催化装置60的LNT装置的后处理系统70。
图4示出的结果含有LNT装置温度(“温度，℃”)，在直到NEDC开始之后的近117秒处出现第三发动机怠速阶段的发动机运转期间，EHC 90操作以加热排气馈送流。图4还示出了质量空气流率(“质量流率，g/s”)，表征在NEDC期间流过LNT装置的排气馈送流。所描述的第一种方法包括操作EHC 90直到第三怠速阶段，并且在第三发动机怠速阶段期间使用λ分段燃料喷射策略。EHC90操作以加热排气馈送流并且使来自浓燃和稀燃气缸列的排放物进行化学反应。图4中的第二种方法包括操作EHC 90加热排气馈送流直到第三发动机怠速阶段，以及在第三发动机怠速阶段期间的发动机关闭方法。EHC 90操作以加热排气馈送流，发动机关闭方法阻止了从LNT装置中的较热催化剂向较冷排气馈送流的热传递，这在发动机怠速期间会存在。基线温度也示出在图4中。基线温度表征着在NEDC期间，在不操作EHC 90、λ分段燃料喷射策略或发动机关闭方法的情况下LNT装置在发动机正常运转期间的温度。在一个实施例中，连同λ分段燃料喷射策略或发动机关闭方法一起操作EHC 90会在NEDC的近80秒处达到300℃的温度。基线温度表明，在一个实施例中，在不操作EHC 90、λ分段燃料喷射策略或发动机关闭方法的情况下，LNT装置会在NEDC的近345秒处达到300℃的温度。
图5示出的结果含有NEDC期间使用两种方法的LNT装置的温度(“温度，℃”)。第一种方法包括在车速(“车速，km/hr”)基本上为零即静止时使用λ分段燃料喷射策略(“λ分段”)。LNT装置氧化未燃燃料，放热且升高LNT装置的温度。第二种方法包括，在一个实施例中，在NEDC中，在怠速运转期间，操作EHC 90(“EHC”)以加热排气馈送流。图5表明，在一个实施例中，在车速基本上为零时使用λ分段燃料喷射策略，在进入NEDC近200秒处达到300℃，而在一个实施例中，操作EHC 90在近110秒处达到300℃。在一个实施例中，基线方法在进入NEDC近325秒处达到300℃。
图6示出的结果含有NEDC期间使用三种方法的LNT装置的温度(“温度，℃”)和车速(“车速，km/hr”)。图6所示第一种方法包括在发动机怠速状况期间操作EHC 90以加热排气馈送流。在一个实施例中，第一种方法在进入NEDC近115秒处达到300℃。图6所示的第二种方法包括在发动机减速期间操作EHC。在一个实施例中，第二种方法在进入NEDC近105秒处达到300℃。图6所示的第三种方法包括在发动机减速期间和发动机怠速状况期间操作EHC 90。在一个实施例中，第三种方法在进入NEDC近115秒处达到300℃并且在大部分NEDC期间保持大于300℃。
图7示出了NEDC期间使用两种方法的LNT装置的温度(“温度，℃”)和车速(“车速，km/hr”)。第一种方法包括在发动机10怠速之后使用发动机关闭方法。在一个实施例中，该方法在进入NEDC近200秒处达到250℃，并且在一个实施例中，在进入NEDC近450秒处达到300℃。第二种方法包括在发动机10怠速时以及减速期间使用发动机关闭方法。在一个实施例中，该方法在进入NEDC近225秒处达到250℃，并且在一个实施例中，在进入NEDC近450秒处达到300℃。其中含有基线温度。该基线表征着在不关闭发动机10的情况下，LNT装置在发动机正常运转期间的温度。该基线表明，在一个实施例中，在进入NEDC近200秒处达到250℃，并且在一个实施例中，在进入NEDC近450秒处达到300℃。
本领域技术人员将会意识到，可以在带有三元催化转化器的后处理系统上执行除上文所描述的λ分段燃料喷射策略之外的方法。优选地，该三元催化转化器紧密联接到发动机10。
本发明已经描述了某些优选实施例及其改型。在阅读并理解说明书的基础上，可以想到其它更多的改型和替代例。因此，意味着本发明不受作为实施本发明的最佳模式而公开的特定实施例(多个实施例)的限制，相反，本发明将包括落入所附权利要求范围内的所有实施例。

Claims (12)

1.一种用于操作能够选择性地在稀计量比下运转的内燃发动机的方法，所述方法包括：
将第一后处理装置流体联接到所述内燃发动机的第一组燃烧室的排气口；
将第二后处理装置流体联接到所述内燃发动机的第二组燃烧室的排气口；
将包含第一辅助加热装置的第三后处理装置流体联接到所述第一和第二后处理装置的出口；
起动所述发动机；
在所述第一和第二后处理装置达到最小温度阈值之后启用λ分段燃料喷射策略，该λ分段燃料喷射策略包括使所述第一组燃烧室在浓空燃比下工作并且使所述第二组燃烧室在稀空燃比下工作，并且操作所述第一辅助加热装置以将热能传递给排气馈送流，其中该最小温度阈值基于所述第一和第二后处理装置的起燃温度，以及
延迟所述第一和第二组燃烧室的点火正时，
所述方法还包括：
将所述发动机装配到车辆上；
监测车速；以及
在车辆减速期间关闭所述发动机。
2.如权利要求1所述的方法，还包括将包含第二辅助加热装置的第四后处理装置流体联接到所述第三后处理装置的出口。
3.如权利要求1所述的方法，还包括：
监测所述第三后处理装置的温度；
当所述第三后处理装置的温度超过预定温度阈值时，以化学计量空燃比操作所述第一和第二燃烧室并且停止操作所述第一辅助加热装置。
4.如权利要求1所述的方法，还包括：
当车速基本上为零和所述发动机为怠速这两种情况中的一种出现时，关闭所述发动机。
5.一种用于控制能够选择性地在稀计量比下运转的车辆内燃发动机的方法，所述方法包括：
将后处理系统装配到所述发动机上，所述后处理系统包括流体联接到所述发动机的第一组燃烧室的排气口的第一后处理装置、流体联接到所述发动机的第二组燃烧室的排气口的第二后处理装置、以及流体联接到所述第一和第二后处理装置的出口并且包含第一辅助加热装置的第三后处理装置；
在所述第一和第二后处理装置达到最小温度阈值之后启用λ分段燃料喷射策略，该λ分段燃料喷射策略包括选择性地使所述第一组燃烧室在浓空燃比下工作并且使所述第二组燃烧室在稀空燃比下工作，其中该最小温度阈值基于所述第一和第二后处理装置的起燃温度；
选择性地操作所述第一辅助加热装置，以及
延迟所述第一和第二组燃烧室的点火正时，
所述方法还包括选择性地在发动机关闭运转状态下操作所述发动机，
所述方法还包括：
检测车辆减速事件；以及
在车辆减速事件期间在发动机关闭运转状态下操作所述发动机。
6.如权利要求5所述的方法，还包括将包含第二辅助加热装置的第四后处理装置流体联接到所述第三后处理装置的出口。
7.如权利要求6所述的方法，还包括：
在车辆减速事件期间操作所述第一辅助加热装置和所述第二辅助加热装置中的一个。
8.如权利要求7所述的方法：
其中，所述发动机包括进气歧管和进气节气门；
其中，所述后处理系统还包括构造成将从所述第一和第二后处理装置排出的废气再循环至所述进气歧管的外部流道；并且
其中，在车辆减速事件期间，所述方法还包括：
在减速事件期间将从所述第一和第二后处理装置排出的废气再循环至所述进气歧管，以及
关闭所述进气节气门。
9.如权利要求6所述的方法，还包括当所述发动机在怠速下运转时操作所述第一辅助加热装置。
10.如权利要求6所述的方法，还包括：
在车辆减速事件期间操作所述第一辅助加热装置。
11.一种用于操作包括能够选择性地在稀计量比下运转的内燃发动机的车辆的方法，所述方法包括：
将后处理系统装配到所述发动机上，所述后处理系统包括流体联接到所述发动机的第一组燃烧室的排气口的第一后处理装置、流体联接到所述发动机的第二组燃烧室的排气口的第二后处理装置、以及流体联接到所述第一和第二后处理装置的出口并且包含辅助加热装置的第三后处理装置；
在所述第一和第二后处理装置达到最小温度阈值之后启用λ分段燃料喷射策略，该λ分段燃料喷射策略包括选择性地使所述第一组燃烧室在浓空燃比下工作并且使所述第二组燃烧室在稀空燃比下工作，其中该最小温度阈值基于所述第一和第二后处理装置的起燃温度；
选择性地操作所述辅助加热装置；
选择性地在发动机开动运转状态与发动机关闭运转状态的一种状态下操作所述发动机，以及
延迟所述第一和第二组燃烧室的点火正时，
所述方法还包括：
监测车速；以及
当车速为零时，操作所述发动机以使所述第一组燃烧室处于浓空燃比并且使所述第二组燃烧室处于稀空燃比，或者在发动机关闭运转状态下操作所述发动机。
12.如权利要求11所述的方法：
其中，所述发动机包括进气歧管和进气节气门；
其中，所述后处理系统还包括构造成将从所述第一和第二后处理装置排出的废气再循环至所述进气歧管的外部流道；并且
其中，在车辆减速事件期间，所述方法还包括：
将从所述第一和第二后处理装置排出的废气再循环至所述进气歧管，以及
关闭所述进气节气门。
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