CN103348105B - 具有后处理系统的贫燃主动点火发动机和方法 - Google Patents

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Abstract

公开了一种包括贫燃主动点火发动机和后处理系统的发动机系统，和用于操作这种系统的方法。在一典型实施方式中，所述贫燃主动点火发动机包括：发动机本体，该发动机本体包括多个汽缸，适于向所述多个汽缸提供增压空气的进气歧管，排气歧管，主动点火源；以及燃油和空气处理系统，该燃油和空气处理系统提供燃油/增压空气混合物，以使所述多个发动机汽缸中的每一个汽缸中的混合增压空气和燃油的空气与燃油比显著大于理论配比以实现贫燃条件。将废气后处理系统流控连接至所述排气歧管的出口，并且包括氧化还原催化剂，和流控连接至所述氧化还原催化剂并且位于所述氧化还原催化剂的下游的选择性催化还原（SCR）催化剂。

Description

具有后处理系统的贫燃主动点火发动机和方法
技术领域
本发明涉及诸如汽油动力火花点火发动机系统的贫燃主动点火发动机系统，并且更具体地说，涉及贫燃主动点火发动机和排气后处理系统及其操作方法。
背景技术
诸如火花点火汽油机这类的汽车主动点火内燃机继续主导着个人车辆运输。然而，这种类型的发动机具有比柴油机低得多的燃油效率。当前汽油机使用氧化还原催化转换器，例如，三元催化剂（TWC），其限制了针对理论配比条件（即，14.7：1的空气/燃油比）下的操作，以满足氮氧化物（NOx）、碳氢化合物（HC）以及一氧化碳（CO）排放标准。在理论配比空气/汽油混合下，TWC提供NOx被还原成氧和氮的反应功能，CO被氧化成CO2而未燃烧HC被氧化成CO2和H2O的氧化反应。通过对比，贫燃柴油机可以工作在更贫燃的条件下，例如，满载时工作在大约17：1至30：1的空气/燃油比，并且在空闲时按甚至更高的比率工作。然而，如果利用TWC的汽油机在贫燃条件下、理论配比条件之外工作，则氧含量增加以促进氧化反应，而NOx的还原将显著下降。
发明内容
本公开的主旨提供了一种贫燃主动点火发动机系统，和操作贫燃主动点火发动机的方法，其利用包括氧化还原催化剂和选择性催化还原（SCR）催化剂的后处理系统。所述发动机和操作方法提供了一种增加利用主动点火发动机的发动机系统的燃油效率同时满足所需或希望排放标准的方法。
在一个方面，发动机系统包括贫燃主动点火内燃机和后处理系统。所述贫燃主动点火内燃机包括：包括多个汽缸的发动机本体；包括进气歧管的空气处理系统，所述进气歧管被设置为向所述多个汽缸提供增压空气；排气歧管；主动点火源；和燃油喷射系统，所述燃油喷射系统与所述空气处理系统一起被设置为提供来自所述燃油喷射系统的燃油和来自所述进气歧管的增压空气的混合物，以使每一个发动机汽缸中的增压空气/燃油混合物的空气-燃油比显著大于理论配比量以实现贫燃条件；以及与所述排气歧管的出口流控连接的废气后处理系统，所述废气后处理系统包括氧化还原催化剂和与所述氧化还原催化剂流控连接并且位于所述氧化还原催化剂的下游的选择性催化还原（SCR）催化剂。
本公开另一方面提供了一种对包括贫燃主动点火内燃机和后处理系统的发动机系统进行操作的方法，所述内燃机包括：包括多个汽缸的发动机本体；用于向所述多个汽缸提供增压空气的进气歧管；排气歧管；以及用于对每一个汽缸中的增压空气和燃油混合物进行点火的至少一个主动点火源，而所述后处理系统包括氧化还原催化剂和选择性催化还原（SCR）催化剂，该方法包括以下步骤：在高压下将计量量的燃油喷射到所述发动机本体的每一个汽缸中，以与所述汽缸中的增压空气进行混合，使得所混合的增压空气与燃油的空气-燃油比显著大于理论配比量以在燃烧时实现贫燃条件；针对每一个汽缸，通过操作所述至少一个主动点火源，使所述汽缸中的所混合的增压空气和燃油燃烧；以及使从所述燃烧得到的废气流经过所述后处理系统，所述后处理系统包括氧化还原催化剂和选择性催化还原（SCR）催化剂，所述SCR催化剂流控连接至所述氧化还原催化剂并且位于所述氧化还原催化剂的下游。
在本公开又一方面，一种对包括贫燃主动点火内燃机和后处理系统的发动机系统进行操作的方法，该方法包括以下步骤：在发动机工作在理论配比条件期间，使来自所述贫燃主动点火内燃机的废气经过所述后处理系统中的三元催化剂（TWC），以生成氨；以及存储所述氨以在贫燃条件期间进行额外的NOx还原。
附图说明
图1是包括主动点火内燃机和后处理系统的示例性发动机系统1的图。
图2是在主动点火内燃机中使用的示例性后处理系统的图。
图3是在主动点火内燃机中使用的示例性后处理系统的图。
图4是示出用于操作主动点火内燃机的示例性处理流程的图。
图5是示出用于操作主动点火内燃机的示例性处理流程的图。
具体实施方式
下面，结合示例性实施方式对各个方面进行描述，以易于理解本公开。然而，本公开不应被视为受限于这些实施方式。相反地，提供这些实施方式，以使本公开透彻和完整。出于清楚和简洁性的目的，可以不提供对公知功能和构造的描述。
本发明人已经认识到，可以通过利用使用或未使用涡轮增压、增压或其它升压方法的、运行贫燃条件的主动点火内燃机（例如，利用汽油、天然气、乙烯系燃油的发动机）来实现显著燃油经济性增益。如在此使用的，术语“主动点火发动机”描述了这样的发动机，其中，需要一个动作来开始燃烧诸如火花点火（SI）发动机的发动机的汽缸中的增压空气/燃油混合物，而不包括单独经由压缩来燃烧空气/燃油混合物的发动机（例如，CI或柴油机）。如在此使用的，术语“主动点火源”是一种发动机组件，该发动机组件执行燃烧空气/燃油混合物所需的动作，包括但不限于，火花塞、等离子、主动预燃室，以及微引燃（micro-pilot）点火源。根据在此描述的实施方式的主动点火发动机系统利用废气后处理策略，其包括氧化还原催化剂（例如，TWC）或具有氧化还原催化功能的微粒滤清器，和选择性催化还原（SCR）。
SCR催化剂（在此有时称为“SCR”）目前被用于柴油后处理系统中。SCR通常流控（fluidly）连接至柴油氧化催化剂（DOC）并且位于DOC下游，而在SCR与DOC之间设置了柴油微粒滤清器（DPF）。SCR需要还原剂定量加料系统，如柴油排放流体（DEF）定量加料系统，其设置在SCR上游，以将诸如无水NH3、含水NH3，或最通常为诸如尿素氨或尿素的、可转换成NH3的前体（precursor）的还原剂喷射到废气流中。还原剂定量加料系统可以包括：定量加料器、分解反应器，以及混合器。该还原剂被吸收到SCR中的催化剂表面上，在那里，该还原剂被用于将废气流中排放的NOx转换成氮和水，而在尿素的情况下，还转换成二氧化碳。
尿素SCR系统在柴油机中正变得普通起来，以控制贫燃条件下的NOx。同时，递送基础设施已经被开发，以满足对SCR还原剂的不断增加的需求，如在欧洲，尿素分配网络逐渐变得成熟。在北美，尽管尿素基础设施仍保持相对稀少，但同样对于其消费者来说，将尿素SCR系统用于柴油机最终推动尿素可用性方面的增长。而且，因为尿素可以由天然气制造，所以与本公开一致的实施方式可以增加针对汽油的发动机燃油效率（宝贵资源），同时利用天然气资源来扩展汽油机的燃油效率。
本发明人已经认识到，使用与尿素SCR系统耦接的、诸如TWC装置或系统的氧化还原催化剂可以显著扩展可工作范围，并且可以极大地增加主动点火发动机的燃油经济性。还可想象的是，HC收集器（trap）、NOx收集器、微粒滤清器以及其它排放装置可以与随着主动点火发动机实现的SCR系统耦接。然而，在主动点火发动机后处理系统中使用TWC已经杜绝了在这些发动机平台中应用和采用SCR系统。与本公开一致的实施方式致力于解决这些问题，并且考虑到改进汽油机在贫燃条件下的性能和效率。
图1示出了根据示例性实施方式的发动机系统1。系统1包括：可以是汽油发动机机的主动点火内燃机10，和从发动机下游流控连接至废气流的后处理系统12。主动点火内燃机10包括：具有多个汽缸的发动机本体13，用于向发动机本体13的汽缸提供增压空气（charge air）的进气歧管14，以及用于引导来自发动机本体13的汽缸的废气的排气歧管16。每一个汽缸都具有诸如火花塞（未示出）的主动点火源，其根据与汽缸中活塞位置相对的角和曲轴角速度来点火汽缸中充填的空气燃油混合物，以使在接近压缩冲程结束时在燃烧室中出现火花。进气歧管14和排气歧管16连接至发动机本体13，但为方便例示其它系统部件，而描绘为与图1中的发动机分离。
主动点火内燃机10包括能量转换装置，其将来自废气流的能量转换成压缩环境空气以吸入增压空气的能量。在图1描绘的实施方式中，能量转换装置是包括流控连接至排气歧管16的涡轮机18的涡轮增压器，以使穿过涡轮机18的废气转动涡轮机，但是也可以使用增压器或其它能量转换装置。涡轮机18例如可以是废气门（WG）或可变几何形状（VG）型涡轮机，并且连接至诸如轴的机械轴节19，其转动压缩机20以压缩空气来吸入增压空气。退出压缩机20的压缩空气可以通过串联设置在压缩机20的出口与发动机13的空气进气歧管14之间的增压空气冷却器（CAC）22来冷却。增压空气冷却器22具有流控连接至压缩机20的出口的入口和流控连接至进气歧管14的出口。CAC 22可以按常规方式设置，以冷却从压缩机20的出口经由节气门24向进气歧管14流动的空气，该节气门基于所请求或所设置的转矩或功率来控制被冷却空气的流动。节气门24与随着以上描述的涉及增压空气的其它组件中的任一个一起作为主动点火内燃机10的空气处理系统的部件。
排气歧管16具有用于向混合器26提供废气再循环（EGR）气体的出口，在混合器26中，被冷却的吸入压缩空气和EGR气体在被提供给进气歧管之前进行混合。EGR气体可以在经过EGR冷却器28时被冷却，并且进入混合器的EGR气体的量可以通过EGR阀30来控制，尽管EGR气体的任何部分或全部可以基于与工作点相关联的EGR温度而经由旁路通道（未示出）绕过冷却器28。EGR冷却器28可以利用液体冷却剂（例如，水）和/或空气，以从再循环废气去除热。
图1中描绘的控制器32（例如其可以是电子控制单元（ECU）或电子控制模块（ECM））监视并控制主动点火内燃机10、后处理系统12，以及车辆的其它部件的性能。控制器32可以是一个单元或共同地执行主动点火内燃机10和后处理系统12的这些监视和控制功能多个控制单元。
控制器32可以与冷却剂系统分离地设置，并且经由一个或更多个数据和/或电力路径与系统电通信。该控制模块还可以利用传感器（如压力、温度传感器）来监视系统组件，并且确定这些系统是否适当地起作用。控制模块可以基于多个输入来生成控制信号，这些输入包括由传感器提供的信息和用户输入，或许包括例如存储在与控制模块集成或分离的数据库或存储器中的其它信息。这些输入由控制器32利用各种算法、模块、存储数据，以及其它输入来处理，以更新存储数据和/或生成输出值和/或命令。
控制器32可以包括一个或更多个处理器（如微处理器），和存储在诸如存储器的计算机可读介质上的采用软件或例程形式的模块，其可通过控制器32的该一个或更多个处理器执行。在另选实施方式中，控制模块的多个模块可以包括用于执行该处理的一些或全部或部分的电子电路，包括模拟和/或数字电路。
这些模块可以包括软件、电子电路以及基于组件的微处理器的组合。控制模块可以接收指示发动机性能和废气成分的数据，包括但不限于发动机位置传感器数据、发动机速度传感器数据、车辆速度数据、排气质量流传感器数据、燃油消耗率数据、来自遍及汽油机10、排气后处理系统12的压力传感器数据和温度传感器数据、有关请求功率的数据，以及其它数据。接着，控制器32可以根据发动机负荷或其它条件，生成控制信号并且输出这些信号来控制高压燃油系统（未示出）的燃油喷射器，以将计量量的燃油直接喷射到发动机汽缸中或者间接地喷射（例如，喷射到进气歧管14中），以在贫燃条件、理论配比条件，或富集条件内操作，同时实现希望或所需的废气排放。
如图1所示，来自主动点火内燃机10的涡轮机18的废气被提供给包括TWC 34的排气后处理系统12，尽管可以使用另一氧化还原催化剂或其它氧化催化剂（例如，起燃（light-off）催化剂）。后处理系统12包括：可选SCR旁路阀35、包括SCR 38的第一通道36、绕过第一通道36的第二通道42，以及排气管通道44。由排放定量加料器40计量的排放流体可以是尿素或氨水溶液，或者能够还原废气流中的NOx的另一还原剂。可选旁路阀35经由控制器32被控制，以通过流控连接至SCR 38和排放流体定量加料器40的第一通道36来提供废气，或者通过绕过SCR催化剂38和排放流体定量加料器40并与排气管通道44组合的通道42来提供废气。在一个实施方式中，致动器（未示出）控制旁路阀35经由控制器32打开的程度，以将从TWC 34提供的废气流的预定部分量转移到第二（旁路）通道42中。
在操作期间，控制器32接收针对发动机速度和转矩（或加燃油）的请求，并且根据传感器反馈和存储的数据（如发动机工作表或图）来确定发动机系统1的工作模式。控制器32包括用于响应于发动机系统10在各种工作模式下的排气输出，通过控制SCR 38的操作来控制NOx的还原的模块。例如，在公路驾驶条件或稳态条件下工作的发动机可以被视为处于巡航模式，其中，发动机系统10按大致贫燃条件工作。在城市驾驶条件（频繁停止和启动）下工作的发动机将经历过渡工作模式。发动机首次启动后，进入预热模式，在该模式下，温度不足以使SCR催化剂38发生作用。后处理系统12和汽油机10的操作通常根据模式而不同，并且可以在单一模式内显著改变。
在巡航模式或者在另一贫燃工作条件期间，后处理TWC 34与SCR催化剂38流控连接，例如，经由阀35的操作或其它流体连接。在这种工作模式下，TWC 34充当SCR 38的氧化催化剂，以将一部分NOx转换至适当的摩尔比，即，NO2与NO之比，以在SCR 38中实现高NOx转换。TWC 34还可以包括NOx存储能力，以在加热SCR 38的催化剂之后释放NOx。例如，TWC 34可以包括NOx收集器或NOx吸收器系统，如利用碱金属氧化物系统，以存储NOx较短时段。
控制器32监视汽油机10的多个条件和对于功率的请求，并且适于响应于所监视的条件和/或对于功率的请求而向汽油机10的燃油喷射系统传送信号。如果与所请求的功率相关联的发动机负载小于预定阈值，则该信号使得节气门24沿更接近打开的位置移动，以增大增压空气的量，使得发动机在贫燃条件下工作。如果与所请求的功率相关联的发动机负载大于或等于预定阈值，则该信号使得节气门24沿更接近关闭的位置移动，以减少空气的量，使得发动机大致在理论配比条件下工作。
阀35经由控制器32被控制并且从氧化催化剂下游流控连接，所述阀可控制以随着所述发动机在所述贫燃条件下工作，在所述轻负载下，将废气路由通过SCR，而随着发动机在所述理论配比条件下工作，路由废气以绕过SCR。
在预热模式下，当汽油机10首次启动时，因不够高的温度而不能立即获得贫燃条件来运行SCR 38。这时，在接通SCR 38之前，TWC 34可以被用于存储NOx，并且在发动机加速期间使用传统TWC功能，直到获取巡航条件或针对SCR系统的有利工作条件为止。还可以使用氧化催化剂（例如，起燃催化剂）来存储NOx，或者具有氧化或TWC转换功能的微粒滤清器。汽油机10针对初始启动利用TWC在贫燃条件下工作，接着在巡航时转变至SCR 38，而一旦发动机系统1预热，它就在其它轻负载条件下工作。基于氨或尿素的SCR系统具有在氧化条件下降低NOx的能力，其不可以利用TWC。
因为主动点火发动机中的贫燃条件（如与柴油机类似的那些条件）（例如，大约20：1的空气与燃油比）可以升高主动点火发动机10的组件内和废气流的温度，所以发动机系统1的部件可能被损坏，或者可能造成汽油机10或后处理系统12的低效操作。这种高温贫燃条件增加了发动机爆震的敏感性。在一实施方式中，轻负载下的爆震受到进气口或汽缸中直接喷射燃油（例如，汽油）的控制，而在高负载下，使用高速率的冷却EGR和/或水或酒精喷射来抑制爆震。在一实施方式中，控制器32可以确定何时会出现爆震条件，并且在主动点火发动机10的进气歧管侧利用爆震抑制剂（KS）定量加料器，以抑制发动机的爆震和/或扩展可工作范围。
如图1所示，KS定量加料器46按足以在上述贫燃条件下操作时降低发动机工作温度的量，将物质喷射到增压空气气体中，例如，喷射到从压缩机20输出的压缩空气中，喷射到混合器26中的压缩增压空气和EGR混合物中，喷射到进气口14中的汽油和/或压缩增压空气中，和/或喷射到发动机本体13的汽缸中（例如，从汽缸盖）。例如，KS定量加料器46可以将诸如酒精（乙醇或其他醇类）、水、过量汽油，和/或高级EGR的流体喷射到吸入增压中，以抑制爆震并且控制和调节组件温度。
EGR控制还可以帮助在汽油机系统10的贫燃操作期间进行温度控制。如上指出，图1示出了可以被控制以调节朝着发动机的进气侧的EGR气体的流速的示例性EGR阀30。在一实施方式中，EGR阀30可以基于工作条件、请求功率，以及目标温度，经由计算机控制致动器来调节，以向混合器26提供适当速率的EGR气体，并由此在高升压下提供足够高的EGR速率，同时运行贫汽油，以保持工作在目标温度或目标温度以下。
为进一步帮助控制温度，EGR气体可以由EGR冷却器28来冷却。另外，KS定量加料器46可以被设置成，在将增压提供给发动机12的汽缸之前，将醇和/或水或其他爆震降低流体喷射到进气中。在贫燃条件可以造成问题的转变（如加速）期间，监视汽油机10和车辆的其它部件的性能的控制器32（例如，EPU/ECM）可以提供更高速率的EGR和或补充燃油，以降低爆震并保持可接受操作。
图2示出了根据一示例性实施方式的后处理系统120。后处理系统120可以接收来自流控连接在该后处理系统的上游的主动点火内燃机（例如，来自如图1所示涡轮机18）的废气流。后处理系统120除了包括代替TWC部件的、包含TWC功能的颗粒物过滤器（PMF）50以外，其它基本和上面参照图1描述的后处理系统12相同。过量燃油（例如，汽油）可以在基本稳定状态和空闲条件下燃烧。例如，在理论配比条件下。在利用高能量点火和直接喷射达到催化剂系统中的温度（在该温度下，SCR催化剂38有效还原了NOx）之后，主动点火发动机10可以与通常所需要TWC相比更贫燃地运行。
图3示出了根据一示例性实施方式的后处理系统220。后处理系统220可以流控连接以接收来自图1所示汽油机10的废气流，并且除了包括横跨TWC 34的旁路通道62之外，其余和上面参照图1描述的后处理系统12相同。旁路阀65可以经由控制器32控制，以使废气流从旁路阀65的一个出口流过将旁路阀65流控连接至TWC34的通道66，或者从旁路阀65的第二出口流过绕过TWC 34并且与废气流通道68流控连接的通道62，该废气流通道68流控连接了TWC 34和SCR旁路阀35。在这个实施方式中，控制旁路阀65打开程度的致动器（未示出）可以经由控制器32操作，以将朝着TWC 34的从涡轮机18提供的全部或少量废气流转移传递到旁路通道62中。因为发动机在绕过TWC的同时将贫燃运行而在没有绕过期间，发动机将按理论配比比率运行，所以这可以导致显著的燃油节省。在可能遭遇爆震限制的暂时操作期间，存在通过其它燃油或切换回至TWC 34来降低温度的选项。
在某些工作条件期间，可能不希望或不必绕过TWC 34，因为TWC 34可以产生NH3。结果，在理论配比工作期间，可以存储由TWC 34制造的NH3。接着所存储的NH3可以作出贡献来还原NOx。在一实施方式中，TWC可以在理论配比条件下，在工作期间生成NH3，并且可以将NH3存储起来，以供贫燃条件下的额外NOx还原。其它实施方式可以利用旁路通道62作为横跨TWC 34，以避免释放存储在SCR 38上的NH3或NOx。
参照图4，下面对操作主动点火内燃机的示例性方法140进行描述。方法140以处理142开始，其中，在高压下将计量量的燃油喷射到发动机的每一个发动机汽缸中，以与从发动机的进气歧管向每一个发动机汽缸中提供的增压空气进行混合，使得每一个汽缸中的混合增压空气与燃油的空气与燃油比显著大于理论配比量，以实现贫燃条件。在处理144中，针对每一个汽缸，通过操作针对该汽缸的主动点火源而使汽缸中的混合增压空气和燃油进行燃烧。点火的定时是活塞在汽缸中的位置和曲轴的相对位置的函数，并且可以按不同工作点而不同。在处理146中，来自燃烧的废气流被提供给发动机的排气歧管，并且流过后处理系统，该后处理系统包括氧化还原催化剂和位于该氧化还原催化剂下游的选择性催化还原（SCR）催化剂。为扩展主动点火发动机的可工作范围并且保护系统组件不受高温影响，该方法还可以包括以下步骤：按足以在所述贫燃条件期间降低发动机工作温度的量将爆震抑制剂喷射到增压中。虽然处理140中未示出，但操作主动点火发动机的方法可以包括以下步骤：如果希望更高密度的增压，则例如利用涡轮增压器或增压器转换来自排气歧管的废气流的能量，以压缩环境空气。
图5是根据本公开另一方面的、操作包括贫燃主动点火内燃机和后处理系统的发动机系统的示例性方法150的图。更具体地说，方法150利用了在氧化还原催化剂中通过存储该还原剂供以备后用而生成的还原剂的优点。在处理152开始，在发动机在理论配比条件下的工作期间，使来自贫燃主动点火内燃机的废气流过后处理系统中的三元催化剂（TWC）以生成氨。接下来，处理154存储在TWC中生成的氨，供贫燃条件期间的附加NOx还原。例如，该废气可以流入TWC下游的SCR催化剂中，在那里发生了所述氨存储。
连接有SCR系统的贫燃主动点火发动机的实施方式可以按多种应用来实现，包括混合油电系统，以实现比当前系统更大的燃油效率，同时满足希望或所需级别的排放。
本领域技术人员应当明白，在不脱离本公开的范围的情况下，可以对在此描述的具有后处理系统架构的贫燃主动点火发动机进行各种改变和修改。

Claims (19)

1.一种发动机系统，所述发动机系统包括：
贫燃主动点火内燃机，所述贫燃主动点火内燃机包括：
包括多个汽缸的发动机本体；
包括进气歧管的空气处理系统，所述进气歧管被设置为向所述多个汽缸提供增压空气；
排气歧管；
主动点火源；和
燃油喷射系统，所述燃油喷射系统与所述空气处理系统一起被设置为提供来自所述燃油喷射系统的燃油和来自所述进气歧管的增压空气的混合物，以使每一个发动机汽缸中的增压空气/燃油混合物的空气-燃油比大于理论配比量以实现贫燃条件，其中，所述燃油喷射系统被配置为按足以在发动机负载小于预定阈值时降低在所述贫燃条件下发动机工作温度的量，将燃油喷射到所述进气歧管和所述发动机汽缸中的至少一个中；
与所述排气歧管的出口流控连接的废气后处理系统，所述废气后处理系统包括氧化还原催化剂和与所述氧化还原催化剂流控连接并且位于所述氧化还原催化剂的下游的选择性催化还原(SCR)催化剂，
设置在所述发动机本体的进气侧的爆震抑制剂定量加料器，所述爆震抑制剂定量加料器被设置为当发动机负载大于所述预定阈值时按足以降低在所述贫燃条件下发动机工作温度的量将爆震抑制剂喷射到所述增压空气中，其中，所述爆震抑制剂包括废气再循环气体、酒精和水中的至少一种；
从所述氧化还原催化剂的上游流控连接的第一阀，所述第一阀能够控制以在所述贫燃条件下使所述废气的至少一部分绕过所述氧化还原催化剂；以及
从所述选择性催化还原催化剂的上游流控连接的第二阀，所述第二阀能够控制以在所述理论配比工作条件下使所述废气绕过所述选择性催化还原催化剂。
2.根据权利要求1所述的发动机系统，所述发动机系统还包括能量转换装置，所述能量转换装置与所述排气歧管的出口流控连接，并且被设置为对来自所述排气歧管的废气流的能量进行转换，以压缩环境空气用于所述增压空气。
3.根据权利要求2所述的发动机系统，其中，所述能量转换装置是涡轮增压器，所述涡轮增压器包括涡轮机和压缩机，所述涡轮机与所述排气歧管的出口流控连接并且被设置为通过来自所述排气歧管的废气流而转动，所述压缩机与所述涡轮机机械联接并且被设置成通过所述涡轮机的转动而提供经过压缩的环境空气。
4.根据权利要求1所述的发动机系统，其中，所述燃油喷射系统是直接喷射系统或进气口燃油喷射系统中的一种。
5.根据权利要求1所述的发动机系统，其中，所述氧化还原催化剂是三元催化剂。
6.根据权利要求1所述的发动机系统，所述发动机系统还包括微粒滤清器，其中，所述氧化还原催化剂与所述微粒滤清器是一体的。
7.根据权利要求1所述的发动机系统，所述发动机系统还包括控制器，所述控制器监视功率请求和所述内燃机的多个条件，并且被设置为响应于所监视的条件和/或所述功率请求而向所述燃油喷射系统传送信号，所述信号指示当发动机负载小于预定阈值时喷射一定量的燃油，使得所述内燃机以贫燃条件工作，并且所述信号指示当发动机负载大于所述预定阈值时喷射一定量的燃油，使得所述发动机以理论配比条件工作。
8.根据权利要求7所述的发动机系统，其中，所述废气后处理系统包括从所述氧化还原催化剂的下游流控连接的阀，所述阀能够控制以在所述贫燃条件下使所述废气经过所述SCR，并且在所述理论配比工作条件下使所述废气绕过所述SCR。
9.一种对包括贫燃主动点火内燃机和后处理系统的发动机系统进行操作的方法，所述内燃机包括：包括多个汽缸的发动机本体；用于向所述多个汽缸提供增压空气的进气歧管；排气歧管；以及用于对每一个汽缸中的增压空气和燃油混合物进行点火的至少一个主动点火源，而所述后处理系统包括氧化还原催化剂和选择性催化还原(SCR)催化剂，该方法包括以下步骤：
在高压下将计量量的燃油喷射到所述发动机本体的每一个汽缸中，以与所述汽缸中的增压空气进行混合，使得所混合的增压空气与燃油的空气-燃油比大于理论配比量以在燃烧时实现贫燃条件；
按足以在发动机负载小于预定阈值时降低在所述贫燃条件下发动机工作温度的量，将燃油喷射到所述进气歧管和所述发动机汽缸中的至少一个中；
按足以在发动机负载大于所述阈值时降低在所述贫燃条件下发动机工作温度的量将爆震抑制剂喷射到所述增压空气中，其中，所述爆震抑制剂包括废气再循环气体、酒精和水中的至少一种；
针对每一个汽缸，通过操作所述至少一个主动点火源，使所述汽缸中的所混合的增压空气和燃油燃烧；
使从所述燃烧得到的废气流经过所述后处理系统，所述后处理系统包括所述氧化还原催化剂和所述选择性催化还原(SCR)催化剂，所述SCR催化剂流控连接至所述氧化还原催化剂并且位于所述氧化还原催化剂的下游；以及
如果所述发动机在所述贫燃条件下工作，则经由位于所述氧化还原催化剂上游的第一阀使所述废气的至少一部分绕过所述氧化还原催化剂；以及
如果所述发动机在所述理论配比条件下工作，则经由位于所述选择性催化还原催化剂上游的第二阀使所述废气绕过所述选择性催化还原催化剂。
10.根据权利要求9所述的对包括贫燃主动点火内燃机和后处理系统的发动机系统进行操作的方法，所述方法还包括以下步骤：转换所述废气流的能量，以压缩环境空气用于所述增压空气。
11.根据权利要求9所述的对包括贫燃主动点火内燃机和后处理系统的发动机系统进行操作的方法，其中，喷射爆震抑制剂的步骤包括以下步骤：监视功率请求和发动机的多个条件，并且确定当前或所请求的工作条件是否为工作温度将导致发动机爆震的所述贫燃条件。
12.根据权利要求9所述的对包括贫燃主动点火内燃机和后处理系统的发动机系统进行操作的方法，其中，直接喷射系统或进气口燃油喷射系统中的一种喷射计量量的燃油。
13.根据权利要求9所述的对包括贫燃主动点火内燃机和后处理系统的发动机系统进行操作的方法，其中，所述氧化还原催化剂是三元催化剂。
14.根据权利要求9所述的对包括贫燃主动点火内燃机和后处理系统的发动机系统进行操作的方法，所述方法还包括以下步骤：在所述后处理系统中从所述废气流中过滤微粒物质。
15.根据权利要求9所述的对包括贫燃主动点火内燃机和后处理系统的发动机系统进行操作的方法，所述方法还包括以下步骤：
监视功率请求和所述发动机的多个条件；
向燃油喷射系统传送喷射所述计量量的燃油的信号，所述信号基于所监视的条件和/或所述功率请求；以及
如果发动机负载小于预定阈值，则在所述信号中指示喷射一定量的燃油，使得所述内燃机工作在贫燃条件下；而
如果发动机负载大于或等于所述预定阈值，则在所述信号中指示喷射一定量的燃油，使得所述内燃机工作在理论配比条件下。
16.根据权利要求15所述的对包括贫燃主动点火内燃机和后处理系统的发动机系统进行操作的方法，所述方法还包括以下步骤：
如果所述内燃机工作在所述贫燃条件下，则使所述废气经过所述SCR催化剂；而
如果所述内燃机工作在所述理论配比条件下，则使所述废气绕过所述SCR催化剂。
17.根据权利要求9所述的对包括贫燃主动点火内燃机和后处理系统的发动机系统进行操作的方法，所述方法还包括以下步骤：
在所述贫燃主动点火内燃机在理论配比条件下工作期间，经由通过所述氧化还原催化剂的所述废气的至少一些来产生NH3。
18.一种发动机系统，所述发动机系统包括：
贫燃主动点火内燃机，所述贫燃主动点火内燃机包括：
包括多个汽缸的发动机本体；
包括进气歧管的空气处理系统，所述进气歧管被设置为向所述多个汽缸提供增压空气；
排气歧管；
主动点火源；和
燃油喷射系统，所述燃油喷射系统与所述空气处理系统一起被设置为提供来自所述燃油喷射系统的燃油和来自所述进气歧管的增压空气的混合物，以使每一个发动机汽缸中的增压空气/燃油混合物的空气-燃油比大于理论配比量以实现贫燃条件，其中，所述燃油喷射系统被配置为按足以在发动机负载小于预定阈值时降低在所述贫燃条件下发动机工作温度的量，将燃油喷射到所述进气歧管和所述发动机汽缸中的至少一个中；
与所述排气歧管的出口流控连接的废气后处理系统，所述废气后处理系统包括氧化还原催化剂和与所述氧化还原催化剂流控连接并且位于所述氧化还原催化剂的下游的选择性催化还原(SCR)催化剂；
设置在所述发动机本体的进气侧的废气再循环装置，所述废气再循环装置被配置为按足以在发动机负载大于所述预定阈值时降低在所述贫燃条件下发动机工作温度的量将再循环废气喷射到所述增压空气中；
从所述氧化还原催化剂的上游流控连接的第一阀，所述第一阀能够控制以在所述贫燃条件下使所述废气的至少一部分绕过所述氧化还原催化剂；以及
从所述选择性催化还原催化剂的上游流控连接的第二阀，所述第二阀能够控制以在所述理论配比工作条件下使所述废气绕过所述选择性催化还原催化剂。
19.根据权利要求18所述的发动机系统，其中所述废气再循环装置被配置为执行由以下动作构成的组中的动作：A)将再循环废气喷射到从压缩机输出的压缩空气中；
B)将再循环废气喷射到混合器中，所述混合器被配置为将冷却的吸入压缩空气和再循环废气进行混合，
C)将再循环废气喷射到所述进气歧管中，所述进气歧管具有汽油和压缩增压空气中的一种；
D)将再循环废气喷射到所述发动机本体的所述多个汽缸中。
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