CN107923296A - 将添加剂第一和第二供给到内燃机排气流的方法和系统 - Google Patents
将添加剂第一和第二供给到内燃机排气流的方法和系统 Download PDFInfo
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Abstract
根据本发明，提供了一种用于处理由内燃机中的燃烧产生并且包括氮氧化物NOX的排气流的方法和排气处理系统。该方法包括对排气处理系统的至少一个未来操作条件的估计，该估计基于车辆的前方路段的表示。执行将第一添加剂第一供给到排气流中，其中第一添加剂至少在第一还原催化装置中对排气流中的第一量的氮氧化物量NOx_1i的第一还原时被使用。执行将第二添加剂第二供给到排气流中，其中第二添加剂至少在第二还原催化装置中对排气流中的第二量的氮氧化物量NOx_2的第二还原时被使用，第二还原催化装置被设置在第一还原催化装置的下游。根据本发明，基于所估计的至少一个未来操作条件以这种方式来控制添加剂的第一供给，使得第一还原催化装置以一段时间经受关于添加剂和第一量的氮氧化物NOx_1的亚化学计量条件。
Description
技术领域
本发明涉及根据权利要求1的前序部分所述的用于排气处理系统的方法。本发明还涉及根据权利要求31的前序部分所述的、被设置用于处理排气流的排气处理系统。本发明还涉及实现根据本发明的方法的计算机程序和计算机程序产品。
背景技术
以下背景描述构成了对本发明的背景技术的描述，因此不是必定构成现有技术。
随着政府对污染和空气质量的关注日益增加，许多地区，主要是在城市地区，已经起草了关于内燃机排放的排放标准和规定。
这样的排放标准通常由对例如车辆中的内燃机的排气排放的可接受限制进行定义的要求组成。例如，氮氧化物NOx、碳氢化合物CxHy、一氧化碳CO和颗粒PM的排放水平通常由大多数类型的车辆的排放标准来调节。配备内燃机的车辆通常会不同程度地产生这种排放。
为了遵守这些排放标准，由内燃机的燃烧引起的排气被处理(净化)。
处理内燃机排气的常见方式包括所谓的催化净化工艺，这就是为什么装备有内燃机的车辆通常包括至少一种催化器。存在不同类型的催化器，其中不同类型的催化器可能是合适的，这取决于例如在车辆中使用的燃烧概念、燃烧策略和/或燃料类型，和/或要在排气流中减少的化合物的类型。关于至少在下文中被称为氮氧化物NOx的亚硝气(一氧化氮，二氧化氮)，车辆通常包括催化器，其中添加剂被供给到由内燃机机中的燃烧产生的排气流中，以便还原氮氧化物NOx，主要是还原成氮气和水蒸气。
SCR(选择性催化还原)催化器是用于此类还原的常用催化器类型，主要用于重型货车。SCR催化器通常使用氨NH3，或可以产生/形成氨的组合物作为添加剂，以减少排气中氮氧化物NOx的量。添加剂被注入由催化器上游的内燃机产生的排气流中。添加到催化器中的添加剂以氨NH3的形式被吸附(储存)在催化器中，使得排气中的氮氧化物NOx与可经由添加剂获得的氨NH3之间可发生氧化还原。
现代内燃机是其中在发动机与排气处理之间存在合作和相互影响的系统。具体而言，排气处理系统的减少氮氧化物NOx的能力与内燃机的燃料效率之间存在相关性。对于内燃机，发动机的燃料效率/总效率与由其产生的氮氧化物NOx之间存在相关性。这种相关性规定，对于给定的系统，所产生的氮氧化物NOx与燃料效率之间存在正相关性，换句话说，被允许排放更多氮氧化物NOx的发动机可以通过以下方式被诱导消耗更少的燃料：例如可以产生更高的燃烧效率的喷射正时的更优选择。类似地，产生的颗粒质量PM和燃料效率之间通常存在负相关，这意味着来自发动机的颗粒质量PM的排放增加与增加的燃料消耗相关联。这种相关性是包括SCR催化器的排气处理系统的广泛使用的背景，其中对于产生的相对较大量的氮氧化物NOx，意图是发动机关于燃料消耗和颗粒排放的优化。然后在排气处理系统中进行这些氮氧化物NOx的还原，其因此也可以包括SCR催化器。通过在发动机和排气处理系统的设计中的综合方法，在发动机和排气处理系统相互补充的情况下，因此高燃料效率、同时颗粒PM以及氮氧化物NOx的低排放可被实现。
发明内容
在一定程度上，排气处理的性能可以通过增加排气处理系统中包括的载体体积来提高。特别地，由于排气流量的不均匀分布而导致的损失可被减小。然而，较大的载体体积会对制造和/或生产成本产生直接影响。由于增大的体积所导致的较高的转化程度，较大的载体体积还导致较大的背压，这抵消了潜在的燃料消耗增益。因此，能够最优化地使用排气处理系统很重要，例如通过避免尺寸过大和/或通过限制排气处理系统在尺寸方面的扩展和/或制造成本。
现有技术的废气处理系统常常存在与设置在系统中的捕集和氧化炭烟颗粒的过滤器(例如颗粒过滤器DPF，至少部分涂覆的颗粒过滤器cDPF或催化过滤器SCRF)中的不充分的炭烟氧化有关的问题。这些问题至少部分取决于氮氧化物NOx还原中包含的反应比炭烟氧化中包含的反应更快的事实。
总的来说，这意味着很难找到解决方案来同时实现最佳的燃料消耗和高效的废气处理。这意味着在燃料消耗和排气处理两方面能够以尽可能优化的方式使用系统变得非常重要。因此需要对排气处理系统中的功能进行优化。
因此，本发明的一个目的是提供一种方法和系统，其可以在变化的条件下提供排气处理系统的功能的优化，并因此提供高性能和良好的功能。
该目的通过根据权利要求1的特征部分的所述方法实现。该目的还通过根据权利要求31的特征部分的所述的排气处理系统，以及所述的计算机程序和计算机程序产品实现。
因此，根据本发明提供了一种用于对由内燃机中的燃烧产生的排气流进行处理的方法和排气处理系统。排气流尤其包括氮氧化物NOx，至少包括一氧化氮NO和二氧化氮NO2。
该方法包括对排气处理系统的至少一个未来操作条件的估计，其中这种估计是基于车辆的前方路段的表示。
执行将第一添加剂第一供给到排气流中，其中至少在排气处理系统的第一还原催化装置中对排气流中的第一量的氮氧化物NOx_1进行第一还原时使用所述第一添加剂。该第一供给可以基于估计的至少一个未来操作条件而被控制。
执行将第二添加剂第二供给到排气流中，其中在排气处理系统的第二还原催化装置中对排气流中的第二量的氮氧化物NOx_2进行第二还原时使用所述第二添加剂，第二还原催化装置被设置在第一还原催化装置的下游。该第二供给也可以基于估计的至少一个未来操作条件而被控制。
据本发明，基于所估计的至少一个未来操作条件来控制添加剂的第一供给，使得第一还原催化装置以一段时间经受关于第一添加剂和第一量的氮氧化物NOx_1的亚化学计量条件。根据本发明的一个实施例，还可基于所估计的至少一个未来操作条件来控制添加剂的第二供给。
因此，本发明通过对将第一添加剂配给到第一剂量装置的第一配给进行主动控制来提供第一还原的主动控制，以及通过对将第二添加剂配给到第二剂量装置的第二配给进行主动控制来提供第二还原的主动控制。
根据本发明，第一添加剂的第一供给和/或第二添加剂的第二供给的主动控制基于所估计的至少一个未来操作条件，所述至少一个未来操作条件又基于关于前方路段的信息。因此，根据本发明，可以进行对未来的操作条件的估计。由于系统知道操作条件将来会是什么样子，所以可以根据这种未来的操作条件来优化第一配给和/或第二配给。这意味着可以主动地配给第一种添加剂，也就是说可以为系统已预测的将出现的操作条件预先配给第一种添加剂。换句话说，添加剂的供给可以例如在上坡之前，下坡之后暂时地增加，或者相似地，增加功率输出，以主动地(预先)满足预测的未来要求。
也可以以这种方式施用第一添加剂，使得第一还原催化装置随着时间，也就是说平均地以受控的方式经受关于第一添加剂和第一量的氮氧化物NOx_1的亚化学计量条件。这是可能的，因为基于估计的未来操作条件的系统将能够预测在某些特殊操作条件下，给予关于第一添加剂和第一量的氮氧化物NOx_1的化学计量或超化学计量条件的配给何时被需要。
通过使用两个还原步骤，第一还原催化装置的第一还原和第二还原催化器的第二还原，同样有助于以这种方式，即以一段时间具有相对低的覆盖率的能力来配给添加剂的能力。通过使用两个还原步骤，第一还原不需要除去所有的氮氧化物NOx，因为第二还原可以在排气流中的氮氧化物NOx的残留物被排放到大气中之前将其消除。因此，第一添加剂供给和/或第二添加剂供给可以以这样的方式控制，使得第一还原和第二还原组合产生需要的/期望的/要求的总催化功能，从而获得用于排气处理系统的期望的氮氧化物NOx的转化程度。根据本发明对配给的主动控制的使用导致对于具有两个还原步骤的系统而言意想不到的巨大优点，因为在这种情况下在第一还原时的亚化学计量条件可以保持相当长的时间，同时高性能可以通过共同使用两个还原步骤来实现。
然而，在某些特定的操作模式/操作条件下，必须中断亚化学计量条件，以提供可接受的排气净化。由于根据本发明执行的对未来的操作条件的估计，这些特殊的操作条件可以预先被识别，也就是说在它们出现之前被识别，从而可以非常精确地调节添加剂的主动配给，两者在时间和数量方面，要符合这些特殊操作条件的要求。因此，关于前方路段的信息被用于优化对第一添加剂和/或第二添加剂的供应的主动控制，以便在特殊操作条件之前和/或之中提供精确和平衡的配给。由于当使用本发明时可以获得对特殊操作条件的良好控制以及相应的配给的调节，所以还可执行第一添加剂以一段时间的相对较低的供给。换言之，在特殊操作条件之间的时段中，一段时间的氨/氮氧化物比率(ANR；氨比NOx比率)的低值可以被用于第一还原催化装置。这尤其需要被设置在排气处理系统中的过滤器中发生充足的基于NO2的炭烟氧化，过滤器用于捕获和氧化炭烟颗粒，例如颗粒过滤器DPF，至少部分涂覆的颗粒过滤器cDPF，或催化过滤器SCRF。结果，过滤器中的炭烟氧化可以被控制。
因此，根据本发明，以这样的方式控制第一剂量物质的第一供给，使得随着时间的推移配给相对少量的添加剂，这意味着在第一还原催化装置中的氮氧化物NOx的还原时，排气流中并非所有可用的二氧化氮NO2均被消耗。换句话说，第一添加剂的第一供给以这样的方式控制被控制，使得二氧化氮NO2通常可用于过滤器中的炭烟氧化。
如上所述，添加剂的第一供给和第一还原催化装置与第二添加剂的第二供给和第二还原催化装置相结合的使用有助于这种第一添加剂的不足的配给。在第一还原催化装置中以及在第二还原催化装置中还原氮氧化物的双重可能性意味着并非第一还原催化装置中所有的二氧化氮NO2必须被连续地除去。过量的二氧化氮NO2可用于氧化已经储存在过滤器中的炭烟。
因此，根据本发明的排气处理系统的配置由于其具有还原氮氧化物NOx的双重可能性而有助于改善催化过滤器SCRF中的炭烟氧化。这确保了获得足够的基于NO2的炭烟氧化。
根据本发明的一个实施例，也可以基于未来的操作条件进行配给，使得用于第一还原催化装置和/或第二还原催化装置的添加剂的填充/覆盖程度最大化而没有添加剂的滑逸/残留分别出现在第一还原催化装置和第二还原催化装置的下游。
另外，根据本发明的特定实施例，可以基于估计的未来操作条件来执行对排气环境的主动控制，排气环境包括例如第一还原催化装置处的排气流的温度。例如，排气环境在本文中可能是氧化的，对空气有良好的通路，或者可能是还原的，对空气的通路较差。因此可以将燃料喷射到发动机中来影响排气环境。
根据本发明的不同实施例，温度的主动控制可通过调节内燃机中的空气/燃料比(拉姆达值)来控制，其中减小的空气流量使温度增加，增加的空气流量温度降低。空气/燃料比例如可以通过改变发动机的燃烧模式而被改变。
由于使用不同的齿轮导致不同的空气流过排气处理系统，因此流过排气处理系统的空气流量并且相应地排气处理系统的温度也可以通过基于未来的操作条件控制车辆中的齿轮箱来控制。
根据一个实施例，本发明基于未来的操作条件提供对废气流中的二氧化氮NO2的量和氮氧化物NOx的量之间的比率NO2/NOx的控制。因此，例如，可以通过主动控制来避免过高的比率值，其中例如可以避免NO2/NOx>50％，因为可以主动控制该比率的值以降低该比率。当NO2/NOx值过低，例如，如果NO2/NOx<50％时，也可以增加该值。
本发明还具有以下优点：两个配合剂量装置组合用于第一和第二还原催化装置上游的还原剂(例如尿素)的剂量，其缓解并有助于还原剂的混合和潜在蒸发，因为还原剂的注入在两个物理分离的位置之间被分开。这降低了还原剂局部冷却排气处理系统、可能在还原剂被喷射的位置处或在这些位置的下游形成沉积物的风险。
附图说明
下面将结合附图更详细地说明本发明，其中相似的标记用于相似的零件，其中：
图1示出可以包括本发明的示例性车辆，
图2示出根据本发明的排气处理的方法的流程图
图3示出根据本发明一个实施例的排气处理系统的示例，
图4示出其中可以实施根据本发明的方法的控制装置，
图5示出增加的NOx水平的影响的示例。
具体实施方式
图1示意性地示出了包括排气处理系统150的示例车辆100，排气处理系统150可以是根据本发明一个实施例的排气处理系统150。动力传动系包括内燃机101，在一种常规方式中，内燃机101经由内燃机101上的输出轴102，通常经由飞轮，经由离合器106连接至变速箱103。
内燃机101经由控制装置115被车辆的控制系统控制。同样，离合器106和变速箱103可以在一个或多个适用的控制装置(未示出)的帮助下由车辆的控制系统控制。当然，车辆的动力传动系也可以是另一种类型，例如具有传统自动变速箱的类型，具有混合动力传动系的类型等等。
来自变速箱103的输出轴107经由最终传动108(例如常规差速器)以及连接到最终传动108的驱动轴104，105，来驱动轮113，114。
车辆100还包括用于处理/净化由内燃机101的燃烧室(可由气缸构成)中的燃烧产生的排气排放物的排气处理系统/排气净化系统150。排气处理系统150可以经由控制装置160被车辆的控制系统控制，其中控制装置160也可连接到发动机，和/或连接到发动机控制装置115。
根据本发明，提供了一种用于处理由内燃机中的燃烧产生并且包括氮氧化物NOx的排气流的方法。如上所述，氮氧化物NOx包括一氧化氮NO和二氧化氮NO2。该方法可以用图2中的流程图来说明。
在该方法的第一步骤210中，基于车辆100前方路段的表示来估计排气处理系统的至少一个未来操作条件。
在该方法的第二步骤220中，将第一添加剂第一供给到排气流中，其中至少在第三步骤230中，在排气处理系统中的第一还原催化装置中，在排气流中的第一量的氮氧化物NOx_1的第一还原时使用这种添加剂。可以基于所估计的至少一个未来操作条件来控制该第一供给。
在该方法的第四步骤240中，将第二添加剂第二供给到排气流中，其中，在第五步骤250中，在设置在第一还原催化装置下游的第二还原催化装置中，在排气流中的第二量的氮氧化物NOx_2的第二还原时使用该添加剂。根据一个实施例，也可基于所估计的至少一个未来操作条件来控制该添加剂的第二供给。
根据本发明，基于所估计的至少一个未来操作条件来控制添加剂的第一供给，使得第一还原催化装置以一段时间经受关于第一添加剂和和第一量的氮氧化物NOx_1的亚化学计量条件。还可基于所估计的至少一个未来操作条件来控制添加剂的第二供给，使得可确保排气处理系统中需要的总催化功能。
根据本发明的一个实施例，第一添加剂和/或第二添加剂的第一供给和/或第二供给的这种主动控制被执行，使得在排气处理系统中的过滤器中可以发生充分的基于NO2的炭烟氧化，这意味着过滤器中的炭烟氧化可以受到控制。这是因为第一添加剂随着时间的第一供给相对较小，也就是说供给的添加剂少于消除第一还原催化装置中的所有二氧化氮NO2所需的添加剂。
根据本发明，通过为第一还原催化装置以较低平均化学计量来控制系统的可能性，炭烟氧化被改善。
根据本发明的一个实施例，关于第一添加剂和第一量的氮氧化物NOx_1的亚化学计量条件以一段时间对应于氨/氮氧化物比率(ANR；氨比NOx比率)随着时间的推移而低于1，也就是说ANR<1。换句话说，通过使用本发明，平均而言，与去除第一还原催化装置中的排气流中所有二氧化氮NO2所需要的第一添加剂的数量的相比，更少量的第一添加剂以一段时间被供给。然而，对于根据本发明的排气处理系统，由于第二添加剂的第二供给和第二还原催化装置被设置在排气处理系统中第一还原催化装置的下游，所以这种配给(administration)是可能的。在第一和第二还原催化装置中还原氮氧化物的双重可能性意味着只要残留的二氧化氮NO2可以在设置在下游的第二还原催化装置中被还原，则不需要在第一还原催化装置中消除所有的二氧化氮NO2。然后过滤器中过量的二氧化氮NO2可用于氧化存储在其中的炭烟。应该指出的是，对于现有技术的排气处理系统，例如Euro VI系统，这种对添加剂的配给是完全不可能实现的，因为未还原数量的二氧化氮接着将被排放到大气中。
根据本发明的各种实施例，第一添加剂和/或第二添加剂的供给以种方式被控制，使得第一还原催化装置的一段时间的ANR比对应于ANR<0.5，ANR<0.6，ANR<0.7，或ANR<0.8。
根据一个实施例，一段时间的ANR比的值可以取决于第一还原催化装置的一个或多个特性，例如一个或多个催化特性、催化剂类型、温度区间，在该区间内第一还原催化装置被激活、和/或第一还原催化装置的氨的覆盖程度。
根据本发明的一个实施例，第一添加剂的第一供给220的控制以这样的方式进行，使得除了在用于内燃机的特定有时限的特殊操作条件下，第一还原催化装置经受亚化学计量ANR比率。换句话说，第一还原催化装置在大部分操作期间经受亚化学计量条件，但是该控制还允许第一还原催化装置在特定的明确且短暂的时间段经受化学计量和/或超化学计量(overstoichiometric)条件。当ANR比率的一段时间的平均值被确定时，由于亚化学计量ANR条件占优势的时间明显长于有时限的特殊操作条件，因此这种控制导致一段时间的亚化学计量ANR比率。
有时限的特殊操作条件在时间上被限制，使得可以避免排气处理系统中的过滤器(例如未涂覆或涂覆的颗粒过滤器DPF/cDPF或催化过滤器SCRF)中的炭烟累积超过炭烟阈值Sth。这是可能的，因为除了有时限的特殊操作条件占优势时，可用于促进过滤器DPF/cDPF/SCRF中的炭烟颗粒的氧化的二氧化氮NO2在过滤器中可用。
有时限的特殊操作条件可以包括例如内燃机的瞬态操作条件，其可以例如伴随增加的功率输出和/或冷启动出现。对于这种有时限的特殊操作条件，第一量的氮氧化物NOx_1的第一还原230可被赋予比排气处理系统中的炭烟颗粒的氧化更高的优先级。根据一个实施例，与瞬态操作条件、增加的功率输出和/或冷启动有关的有时限的特殊操作条件包括刚好在瞬态操作条件、增加的功率输出和/或冷启动发生之前的时间段，其意味着可以主动地进行添加剂的配给以满足未来的要求。刚好在瞬态操作条件、增加的功率输出和/或冷启动发生之前的时间段，在此可以具有便于在瞬态操作条件、增加的功率输出和/或冷启动发生之前完成主动配给的持续时间。
因此，例如，与加速，上坡或其它类似的有时限的操作条件相关，催化过滤器中的二氧化氮NO2可被允许在过滤器中减少。同样地，催化过滤器中的二氧化氮NO2可以被允许在与冷启动有关的有限时间段期间在过滤器中减少。
根据本发明的一个实施例，第一添加剂的第一供给220和/或第二添加剂的第二供给240被控制成增加到可能出现添加剂沉淀物的风险的水平，例如，尿素块形式的残留物。
第一添加剂的第一供给220和/或第二添加剂的第二供给240被控制为减量，之后第一添加剂和/或第二添加剂的残留物可通过排气流中的热量被消除。根据一个实施例，这种供给的减少等同于供给中断，在此期间没有添加剂通过第一和/或第二剂量装置被供给到排气流。在减少第一供给和/或第二供给之后，仅在可为排气处理系统提供需要的/期望的/要求的总催化功能的情况下，才执行第一供给和/或第二供给的减少。这确保了从排气处理系统排放需要的/期望的/要求的数量/水平的氮氧化物NOx。如本文所用，催化功能是指与例如氮氧化物NOx的转化程度相当的功能。需要的催化功能在此可以取决于当前测量的、建模的和/或预测的操作条件，该操作条件基于例如与前方路段有关的，关于内燃机、排气流和/或排气处理系统的信息。因此，氮氧化物和/或添加剂的残留物可以以安全和受控的方式被消除。
本文涉及的作用/还原/催化功能可以与氮氧化物NOx的最大允许排放有关，其可以基于例如Euro VI排放标准中的排放要求或者其他现有的和/或未来的排放标准。
通过使用该实施例，例如可以允许更大量的添加剂的供给，因为排气处理系统整体满足排放要求时潜在的沉淀物/残留物可以被自然地加热掉。第一还原催化装置和第二还原催化装置不需要单独地并且在所有的操作模式中被设置成关闭剂量装置中的一个，因为对添加剂供给的智能控制仅在其依然为排气处理系统提供可接受的性能时才进行降低。
如上所述，基于在车辆100前方路段的表示来为排气处理系统估计(210)至少一个未来操作条件。该表示包括与前方路段有关的信息，例如，涉及路段的地形，曲率，交通状况，交通密度，道路工程，路况和/或限速。与前方路段有关的信息还可以包括关于路段上的天气的信息，诸如关于风，温度和/或雨/雪的信息。例如，估计210可以在不同时间(例如每秒)以及在具有预定长度/水平线的路段上执行。因此，根据本发明的方法可以基于对当前值的第一添加剂和/或第二添加剂供给的控制，从而可以提供非常精确的供给控制。
估计所基于的前方路段上的信息可以例如通过以下来获得，诸如GPS信息(全球定位系统信息)的定位信息，从一个或多个GNSS(全球导航卫星系统)、GLONASS、Galileo和Compass获得的信息，或从使用光学传感器的相对定位系统获得的信息，地图信息和/或地形信息，天气报告，在不同车辆之间通信的信息以及通过无线通信(例如无线电)传送的信息。关于前方车辆的信息也可以包括在关于前方路段的认知中，从而例如可以使用雷达和/或相机设备来确定关于前方路段的信息和本车辆的位置。
根据下面描述的各种实施例，未来操作条件的估计210可以包括关于排气处理系统的一个或多个操作条件的估计，该操作条件与诸如例如温度，转换程度，质量流量，炭烟累积，添加剂的覆盖程度，添加剂的残留物以及排气流/排气处理系统中二氧化碳水平有关，以及与发动机的功率输出有关。然后可以基于这些估计的操作条件来控制添加剂的第一供给和/或第二供给，以对将添加剂配给到排气流中进行优化。
根据本发明的一个实施例，针对前方路段估计用于第一还原催化装置和/或第二还原催化装置的至少一个未来温度。
根据本发明的一个实施例，针对前方路段估计用于第一还原催化装置和/或第二还原催化装置的至少一个未来添加剂转化程度。
根据本发明的一个实施例，针对前方路段估计通过排气处理系统的排气流的至少一个未来质量流量。
根据本发明的一个实施例，还针对前方路段对排气处理系统中设置在第一还原催化装置下游的颗粒过滤器DPF/cDPF中的至少一个未来炭烟累积进行估计。通常，颗粒过滤器DPF/cDPF中的炭烟随时间积累，其中这种时间通常相对较长。然而，在特定操作条件下，炭烟可能会更快地聚集，也就是说积累时间相对较短。
根据本发明的一个实施例，第一还原催化装置包括催化过滤器SCRF，其中催化过滤器SCRF包括具有还原特性的至少部分催化涂层。在此，针对前方路段估计催化过滤器SCRF中的至少一个未来炭烟积累。而且，催化过滤器SCRF中的炭烟随时间累积，使得该持续时间的长度可以取决于当前的操作条件。
根据本发明的一个实施例，针对前方路段估计用于第一还原催化装置和/或第二还原催化装置的至少一个未来的添加剂覆盖程度。
根据本发明的一个实施例，针对前方路段估计英语第一还原催化装置和/或第二还原催化装置的至少一个未来添加剂的残留物。
根据本发明的一个实施例，包括排气流中的氮，碳和氢中的一种或多种的化合物的第一氧化在第一还原230之前。在本文中，对前方路段中到达第一还原催化装置的第一量的二氧化氮N2_1与第一量的氮氧化物Nx_1之间的比率估计至少一个未来值(N2_1/Nx_1)est。根据本发明的一个实施例，第一添加剂的第一供给220也基于二氧化氮和氮氧化物之间的配额N2_1/Nx_1的未来分布而被控制，也就是说，例如基于对该第一比率的估计值(N2_1/Nx_1)est。第一添加剂的第一供给220在本文中可以基于对第一比率的估计值(N2_1/Nx_1)est被控制，使得尽可能通过在氮氧化物NO和二氧化氮NO2上的反应路径在第一还原催化装置和/或第二还原催化装置中发生还原。
根据本发明的一个实施例，包括排气流中的氮，碳和氢中的一种或多种的化合物的第二氧化在第二还原250之前。在本文中，对前方路段中到达第二还原催化装置的第二量的二氧化氮N2_2与第二量的氮氧化物Nx_2之间的比率估计至少一个未来值(N2_2/Nx_2)est。根据本发明的一个实施例，到达还原催化装置的第二量的氮氧化物NOx_2可对应于到达还原催化装置的第二量的二氧化氮NO2_2和第二量的氮氧化物NOx_2之间的第二比率NO2_2/NOx_2。例如，基于关于前方路段的信息，可以在此处对该第二比率NO2_2/NOx_2来估计值(NO2_2/NOx_2)est。根据本发明的一个实施例，第一添加剂的第一供给220也基于该估计值(NO2_2/NOx_2)est而被控制。由于到达第二装置的第二量的氮氧化物NOx_2增加，因此第一供给装置220的这种主动控制可为该第二比率实现值NO2_2/NOx_2的减小。这可以通过以下方法实现：以这样的方式实施第一供给的主动控制，使得第一供给减少，其中催化过滤器中的第一量的氮氧化物NOx_1的第一还原减少。
根据本发明的一个实施例，估计内燃机的至少一个未来功率输出，其中基于前方路段中的该估计的功率输出来估计未来的操作条件。
根据本发明的各种实施例，因此该方法包括包含排气流中的氮，碳和氢中的一种或多种的化合物的第一氧化和/或第二氧化。第一氧化可以通过设置在第一剂量装置上游的第一氧化催化器进行。根据一个实施方式，第二氧化可以通过设置在催化过滤器下游的第二氧化催化器来进行。根据另一个实施方式，第二氧化还可以通过包括在催化过滤器中的至少部分催化涂层来进行，其中催化涂层除了其还原特性之外，还具有氧化特性。
第一氧化催化器和/或第二氧化催化器可以为装配在排气处理系统下游的部件例如过滤器和/或还原催化装置产生热量。
根据本发明的一个实施例，内燃机机被控制成主动地产生热量，其可以用于对第一氧化催化器和第一还原催化装置中的至少一个进行加热。因此，由于氮氧化物NOx的转化率取决于温度，所以第一还原催化装置可以达到用于未来氮氧化物NOx转化的期望的预定性能。
根据本发明的不同实施例，第一添加剂的第一供给220的控制220也可以基于用于第一还原催化装置和第二还原催化装置中的一个或多个的一个或多个特性和/或操作条件来执行。
类似地，第二添加剂的第二供给的控制240也可以基于用于第一还原催化装置和第二还原催化装置中的一个或多个的一个或多个特性和/或操作条件来执行。
用于还原催化装置的这些特性可以与以下有关：第一还原催化装置和/或第二还原催化装置的催化还原特性、第一还原催化装置和/或第二还原催化装置的催化剂类型、其中第一还原催化装置和/或第二还原催化装置被激活的温度区间，和/或第一还原催化装置和/或第二还原催化装置的氨的覆盖。
各个还原催化装置的上述操作条件可能与还原催化装置的温度和/或还原催化装置的温度趋势有关。
根据本发明的一个实施例，当需要时，对到达第一还原催化装置的第一量的二氧化氮NO2_1与第一量的氮氧化物NOx_1之间的第一比率NO2_1/NOx_1进行调节，因为该第一量的氮氧化物NOx_1的主动控制通过发动机和/或燃烧措施来执行。因此，在本文中第一量的氮氧化物NOx_1受到内燃机的主动控制的影响，以便例如基于对该第一比率的估计的未来值(NO2_1/NOx_1)est来给出第一比率NO2_1/NOx_1合适的值。在本文中，如果对该比率的估计值(NO2_1/NOx_1)est不是最优的，则因此可以控制内燃机改变由其排放的氮氧化物NOx_1的量。被认为是最优的值取决于对燃烧参数主动控制的目标。这样的目标可以是在催化过滤器中实现有效的炭烟氧化。另一目标可以是在催化过滤器中实现氮氧化物的有效还原。
本领域技术人员将认识到，根据本发明的用于处理排气流的方法也可以在计算机程序中实现，该计算机程序在计算机中被执行时将使计算机执行该方法。计算机程序通常包括计算机程序产品403的一部分，其中计算机程序产品包括其上存储计算机程序的合适的非易失性/永久性/持久性/耐久性数字存储介质。非易失性/永久性/持久性/耐久性计算机可读介质包括适当的存储器，例如ROM(只读存储器)，PROM(可编程只读存储器)，EPROM(可擦除PROM)，闪存，EEPROM(电可擦除PROM)，硬盘装置等。
图4示意性地示出了控制装置400。控制装置400包括计算装置401，其可以基本上包括合适类型的处理器或微型计算机，例如，用于数字信号处理的电路(数字信号处理器，DSP)或具有预定专用功能的电路(专用集成电路ASIC)。计算装置401连接到安装在控制装置400中的存储单元402，为计算装置401提供例如存储的程序代码，和/或计算装置401为了能够执行计算而需要的存储的数据。计算装置401也被设置为将计算的中间或最终结果存储在存储器装置402中。
此外，控制装置400配备有分别用于接收和发送输入和输出信号的装置411，412，413，414。这些输入和输出信号可以包括波形、脉冲或其他属性，其可以被装置411，413检测为用于接收输入信号的信息，并且可以被转换成可以由计算装置401处理的信号。然后将这些信号提供给计算装置401。发送输出信号的装置412，414被设置为将来自计算单元401的计算结果转换成输出信号以传送到车辆控制系统的其他部分，和/或信号预期的部件(一个或多个)，例如第一和/或第二剂量装置。
与用于接收和发送输入和输出信号的装置的每一连接可以包括下述中的一个或多个：电缆；数据总线，诸如CAN(控制器局域网)总线、MOST(面向媒体的系统传输)总线或任何其他总线配置；或无线连接。
本领域技术人员将认识到，上述计算机可以包括计算装置401，并且上述存储器可以包括存储装置402。
通常，现代车辆中的控制系统包括通信总线系统，通信总线系统包括连接多个电子控制装置(ECU)或控制器以及位于车辆上的不同部件的一条或多条通信总线。这样的控制系统可以包括大量的控制装置，并且特定功能的责任可以分布在多于一个的控制装置中。所示类型的车辆通常包括比图4中所示的控制装置多得多的控制装置，这对于本领域技术人员来说是众所周知的。
在显示的实施例中，本发明被实现在控制装置400中。然而，本发明也可以在车辆中已经存在的一个或多个其它控制装置中或者本发明专用的控制装置中被全部或部分地实现。
在此处，并且在这个文件中，装置通常被描述为被设置执行根据本发明的方法中的步骤。这也包括这些单元被适配和/或设置为执行这些方法步骤，例如，当相应的单元被激活/用于实现相应的方法步骤时，这些单元可以对应于例如程序代码的形式的不同的指令组，其被输入到处理器并被处理器使用。
图3示意性地示出了根据本发明的一个方面的排气处理系统350，该系统经由排气管道302连接到内燃机301。在发动机301的燃烧时产生的排气，即排气流303(用箭头表示)被引导通过设置在排气处理系统350中的第一剂量装置371，以便在排气流303到达第一还原催化装置331之前将第一添加剂的第一供给220提供到排气流303中。在第一供给220被供给到排气流303的第一添加剂，在通过第一还原催化装置331的第一量的氮氧化物NOx_1的第一还原230时被使用。
根据本发明的一个实施例，可以包括基本上任何合适的水解涂层的第一水解催化器和/或第一混合器可以被设置为与第一剂量装置371连接。然后第一水解催化器和/或第一混合器被用于提高尿素分解成氨的速度，和/或将添加剂与排放物混合，和/或使添加剂汽化。
第一还原催化装置331被设置在第一剂量装置371的下游，并且可以包括以下之一：
-第一选择性催化还原催化器SCR1；
-第一选择性催化还原催化器SCR1，在下游集成有第一滑逸催化器SC1，其中第一滑逸催化器SC1被设置为氧化添加剂的残余物，和/或辅助第一选择性催化还原催化器SCR1额外还原排气流303中的氮氧化物NOx；和
-第一选择性催化还原催化器SCR1，其后方下游是单独的第一滑逸催化器SC1，其中第一滑逸催化器SC1被设置为氧化添加剂的残余物，和/或辅助第一选择性催化还原催化器SCR1额外还原排气流303中的氮氧化物NOx；
-第一滑逸催化器SC1，其被设置成氧化添加剂残余物和/或对所述排气流(303)中的氮氧化物NOx执行还原；和
-催化过滤器SCRF，其包括颗粒过滤器，颗粒过滤器包括具有还原特性的至少部分催化涂层，该催化过滤器SCRF被设置用于捕获和氧化炭烟颗粒并且对到达催化过滤器320的第一量的氮氧化物NOx执行第一还原230。
排气处理系统350还包括第二剂量装置372，第二剂量装置372被设置在第一还原催化装置331的下游，即第二还原催化装置332的上游，以便将第二添加剂的第二供给240提供到排气流303。在第二还原催化装置332中的第二还原250期间使用第二剂量装置372供给到排气流的第二添加剂。
第二还原催化装置332包括以下之一：
-第二选择性催化还原催化器SCR2；
-第二选择性催化还原催化器SCR2，在下游集成有第二滑逸催化器SC2，其中第二滑逸催化器SC2被设置为氧化添加剂的残余物，和/或辅助第二选择性催化还原催化器SCR2额外还原排气流303中的氮氧化物NOx；和
-第二选择性催化还原催化器SCR2，其后方下游是第二滑逸催化器SC2，其中第二滑逸催化器SC2被设置为氧化添加剂的残余物，和/或辅助第二选择性催化还原催化器SCR2额外还原排气流303中的氮氧化物NOx；
-第二滑逸催化器SC2，其被设置成氧化添加剂残余物和/或对排气流(303)中的氮氧化物NOx执行还原。
根据本发明的一个实施例，排气处理系统350可以包括设置在第一还原催化装置331的下游和第二还原催化装置332的上游的颗粒过滤器DPF 320，以捕获和氧化炭烟颗粒。
根据本发明的另一实施例的排气处理系统350还可以包括至少部分地包括催化氧化涂层的颗粒过滤器cDPF 320，该颗粒过滤器cDPF 320被设置在第一还原催化装置331的下游和第二还原催化装置332的上游，并且其被设置成捕获并氧化炭烟颗粒，并且氧化氮氧化物NO和不完全氧化的碳化合物中的一种或多种。
可以注意到，当根据上述实施例的第一还原催化装置331包括催化过滤器时，根据一个实施例，在排气处理系统350中不需要设置另外的微粒过滤器DPF/cDPF 320，因为催化过滤器SCRF在这种情况下捕获和氧化炭烟颗粒。
根据一个实施例，排气处理系统350还包括设置在第一剂量装置371上游的第一氧化催化器311，以便氧化包括排气流303中的氮、碳和氢中的一种或多种的化合物。
根据一个实施例，排气处理系统350还包括被设置在第二剂量装置372上游的第二氧化催化器312，以便氧化排气流303中的氮氧化物NO和不完全氧化的碳化合物中的一种或多种。当过滤器320是未涂覆颗粒过滤器DPF时，在排气处理系统中第二氧化催化器312被有利地使用。
第一氧化催化器311和/或第二氧化催化器312至少部分地涂覆有催化氧化涂层，其中该氧化涂层可以包括至少一种贵金属，例如铂。
可以注意到，当颗粒过滤器320至少部分地涂覆有催化氧化涂层cDPF时，根据一个实施例，在排气处理系统350中不需要设置第二氧化催化器312。
根据本发明的排气处理系统350还包括控制装置380，如上所述，该控制装置380被设置成基于车辆100前方路段的表示来为排气处理系统350估计210至少一个未来操作条件。如上所述，控制装置380还被设置成基于所估计的至少一个未来操作条件来控制第一添加剂的第一供给220，使得第一还原催化装置331以一段时间经受关于第一添加剂和第一量的氮氧化物NOx_1的亚化学计量条件。根据本发明的一个实施例，控制装置可以被设置为还基于所估计的至少一个未来操作条件来控制第二供给240，由此第一还原催化装置和第二还原催化装置的所需的总催化功能可以得到保证。
控制装置380被设置为基于车辆100前方路段的表示来为排气处理系统估计210至少一个未来操作条件。该表示包括与前方路段有关的信息，例如涉及路段的地形、曲率、交通状况、交通密度、道路工程、道路状况、天气状况和/或速度限制。
可以例如通过定位信息或者从使用光学传感器的相对定位系统获得的信息、地图信息和/或地形图信息、天气报告、在不同的车辆之间通信的信息，以及通过诸如无线电的无线通信所传递的信息来获得关于估计所基于的前方路段的信息。关于前方车辆的信息也可以包括在关于前方路段的认知中，使得例如可以使用雷达和/或相机设备来确定关于前方路段的信息和本车的位置。
根据上述各实施例，对未来操作条件的估计210可以包括为排气处理系统估计一个或多个操作条件，操作条件与诸如以下的参数有关：排放物/排气处理系统中的温度、转换程度、质量流量、炭烟积累、添加剂的覆盖度，添加剂的残留物以及二氧化碳水平，以及与发动机的功率输出有关。然后对添加剂的第一供给和/或第二供给的控制可以基于这些估计的操作条件，以对将添加剂配给到排气流中进行优化。
如上所述，控制装置380被设置成控制第一添加剂的第一供给220，使得除了在特定时间有限的特殊操作条件下，第一还原催化装置331经受亚化学计量条件。这意味着，在车辆/内燃机正常操作时，当使用根据本发明的排气处理系统时，过滤器中炭烟颗粒的氧化可以被赋予比氮氧化物NOx的第一氧化230更高的优先级，因为对氮氧化物NOx的另外的可能的还原以第一还原催化装置的下游的第二还原催化装置的形式在系统中可用。
根据一个实施例，排气处理系统350还包括至少一个剂量控制装置374，其被设置为控制第一供给装置220和第二供给装置240中的至少一个。
换句话说，剂量控制装置374控制第一剂量装置371和第二剂量装置372中的一个或多个，和/或向这些剂量装置371，372供给添加剂的泵或类似装置。根据一个实施例，该剂量被控制为使得足够量的添加剂经由第一剂量装置371被供给到排气流中，以便实现对第一还原催化装置中的第一还原230的主动控制。
通过使用根据本发明的排气处理系统350，对二氧化氮NO2水平的主动控制来可以被用于增加或降低在这些驾驶模式下二氧化氮NO2的水平，为此，这是必要的。因此，可以创建需要更少的贵金属并且因此制造成本更低的排气处理系统。
通过使用根据本发明的控制，获得了增加排气处理系统中的还原反应速度的燃料消耗中立方式，因为可以这种方式实施该控制，使得经由氮氧化物NO和二氧化氮NO2上的反应路径发生尽可能大比例的还原。
通过主动控制到达具有氧化涂层的载体的氮氧化物NOx的水平，其中氧化涂层例如可以被包括在第一氧化催化器DOC中、第二氧化催化器DOC和/或cDPF中，可以获得对到达设置在下游的第二选择性催化还原催化器的二氧化氮NO2的比例的调节。这意味着第二选择性催化还原催化器提供更可预测的周转。例如，在预期存在二氧化氮NO2的比例超过最大期望值的风险的那些情况下，由发动机产生的氮氧化物NOx的量的增加可能是期望的。作为示例，图5示出氮氧化物NOx水平从低值(例如300ppm)增加到更高值(例如1400ppm)时对二氧化氮NO2的比例的影响。如图所示，当氮氧化物NOx的水平从300ppm增加到1400ppm时，在DOC和/或DPF处的NO2/NOx比率的值从大约70％下降到50％和60％之间。比率NO2/NOx的值的这种降低显着改善了“快速SCR”的条件。
第一和/或第二装置上的负载由于氮氧化物NOx的水平增加而增加。由于增加主要发生在大约260-340℃的近似排气温度下，在该温度下存在产生NO2/NOx>50％的至少一种氧化载体的风险，第一331还原催化装置和/或第二332还原催化装置将具有处理该负载的良好条件。在这些温度下，即在260-340℃下，取决于各自的规格的第一还原催化装置331和/或第二还原催化装置332具有相当好的性能。另外，在这些温度下具有相当好的蒸发还原剂的条件。
根据本发明的一个实施例，第一添加剂和/或第二添加剂包括氨NH3或尿素，氨可以从其生成/形成/释放。这种添加剂可以包括例如由AdBlue。第一添加剂和第二添加剂可以是相同的类型，或者可以是不同的类型。
根据本发明的一个实施例，排气处理系统350包括用于供给添加剂的系统370，其包括至少一个泵373，泵373被设置为向第一装置371和第二装置372供给添加剂，即例如氨或尿素。
在图3中示意性地示出了这种用于供给添加剂的系统370的一个示例，其中该系统包括分别被设置在第一装置331的上游和第二装置332的上游的第一剂量装置371和第二剂量装置372。第一剂量装置和第二剂量装置371，372通常包括将添加剂配给到排气流303并将这种添加剂与排气流303混合的剂量喷嘴，第一剂量装置和第二剂量装置371，372通过至少一个泵373经由用于添加剂的导管375来供给添加剂。该至少一个泵373经由罐376和至少一个泵373之间的一个或多个导管377从一个或多个用于添加剂的罐376来获得添加剂。应当认识到，添加剂可以是液体形式的和/或气体形式。在添加剂是液体形式的情况下，泵373是液体泵，并且一个或多个罐376是液体罐。在添加剂为气态的情况下，泵373是气体泵，并且一个或多个罐376是气罐。如果使用气态和液态添加剂，则设置多个罐和泵，其中设置至少一个罐和一个泵以供给液态添加剂，并且设置至少一个罐和一个泵以供给气态添加剂。
根据本发明的一个实施例，至少一个泵373包括联合泵，其分别向第一371剂量装置和第二372剂量装置两者供给第一添加剂和第二添加剂。根据本发明的另一个实施例，所述至少一个泵包括第一泵和第二泵，第一泵和第二泵分别向第一添加装置371和第二添加装置372分别输送第一添加剂和第二添加剂。添加剂系统370的具体功能在现有技术中已有很好的描述，因此在此不再详细描述添加剂注入的确切方法。然而，通常注入/SCR-催化剂点的温度应该高于较低的临界温度，以避免沉淀物和诸如硝酸铵NH4NO3的不需要的副产物的形成。用于这样的较低阈值温度的值的示例可以是大约180℃。根据本发明的一个实施例，用于供给添加剂的系统370包括剂量控制装置374，该剂量控制装置374被设置成以这样的方式控制至少一个泵373，使得添加剂被供给到排气流。根据一个实施例，剂量控制装置374点包括第一泵控制装置378，第一泵控制装置378被设置成控制至少一个泵373，以这种方式第一剂量的第一添加剂经由第一剂量装置371被供给到排气流303。剂量控制装置374还包括第二泵控制装置379，第二泵控制装置379被设置成控制至少一个泵373，以这种方式第二剂量的第二添加剂经由第二剂量装置372被供给到排气流303。
第一添加剂和第二添加剂通常由相同类型的添加剂组成，例如尿素。然而，根据本发明的一个实施例，第一添加剂和第二添加剂可以是不同的类型，例如尿素和氨，这意味着对于第一装置331和第二装置332中的每一个的剂量、并且因此第一装置331和第二装置332中的每一个的功能也可相对于添加剂的类型优化。如果使用不同类型的添加剂，则罐376包括几个子罐，其包括不同的相应类型的添加剂。一个或多个泵373可用于将不同类型的添加剂供给到第一剂量装置371和第二剂量装置372。如上所述，根据添加剂的状态，也就是说根据添加剂是气态还是液态，来调节一个或多个罐以及一个或多个泵。
因此一个或多个泵373由剂量控制装置374控制，剂量控制装置374产生用于控制添加剂的供给的控制信号，使得期望的量分别借助于第一371剂量装置和第二372剂量装置被喷射到排气流303中，第一371剂量装置和第二372剂量装置分别在第一331还原催化装置和第二332还原催化装置的上游。更详细地，第一泵控制装置378被设置成控制联合泵或第一剂量装置371专用泵，使得第一剂量被控制成经由第一剂量装置被供给到排气流303。第二泵控制装置379被设置成控制联合泵或第二剂量装置372专用泵，使得第二剂量被控制为经由第二剂量装置372被供给到排气流303。
至少一个控制装置374在图中被绘制为包括单独标记的单元378，379。这些单元378，379可以在逻辑上分离，但在物理上实施在相同的单元中，或者它们可以同时在逻辑上和物理上联合地设置/实现。例如，这些单元378，379可以对应于不同的指令组，例如以程序代码的形式，当各个单元被激活/用于实现各个方法步骤时，程序代码被输入到处理器并被处理器使用。
排气处理系统350还可以配备有一个或多个传感器，诸如设置一个或多个NOX-，NO2-和/或温度传感器361，362，363，364，365，其被设置在可能设置在第一还原催化装置的上游的氧化催化器311的上游、第一还原催化装置331的入口处、第一还原催化装置331的出口处、第二氧化催化器332的入口处，和/或第二还原催化装置332的出口处，用于确定排气处理系统中的氮氧化物，二氧化氮和/或温度。因此在排气处理系统350中，温度传感器361，362，363，364，365可以被设置在本文中所描述的部件311，331，320，312，332中的一个或多个的上游和/或下游。在排气处理系统350中，温度传感器也可被设置的一个或多个部件311，331，320，312，332中的一个或多个中/处/上。
控制装置380可以被设置为例如通过执行程序代码形式的指令来执行方法步骤，其中该程序代码被输入到处理器并由处理器使用以执行相应的方法步骤。
控制装置380可以被设置为将控制信号，和/或与由一个或多个NOx-，NO2-和/或温度传感器361，362，363，364，365执行的测量相对应的信号提供到至少一个剂量控制装置374。此后，至少一个剂量控制装置374基于在这样的控制信号和/或测量信号上供给剂量物质的控制，从而获得上述主动控制。
控制装置380还可以被设置为将与由一个或多个NOx-，NO2-和/或温度传感器361，362，363，364执行的测量相对应的控制信号和/或信号提供给内燃机301和/或发动机控制装置。此后，内燃机301和/或发动机控制装置将发动机的控制基于这些控制信号和/或测量信号，从而通过控制温度和/或排气环境来获得上述对第一影响的主动控制。
根据本发明的方法可以在包括上述第一还原催化装置331、上述第二还原催化装置332，和主动控制添加剂的配给/供给的基本上所有的排气处理系统中被实施。第一还原催化装置331和第二还原催化装置332中的每一个可以以多种方式被设置并且具有多个不同的特性/功能。
在本文中，选择性催化还原催化器SCR指传统的SCR催化器(选择性催化还原)。SCR催化器使用添加剂，通常为氨NH3，或者可以产生/形成氨的组合物，其用于还原排气中的氮氧化物NOx。如上所述，添加剂在催化器上游注入由内燃机产生的排气流中。添加到催化器中的添加剂以氨NH3的形式被吸附(储存)在催化器中，使得排气中的氮氧化物NOx与通过添加剂可获得的氨NH3之间可能发生氧化还原反应。
本文中使用的滑逸催化器SC是指被设置为氧化添加剂，和/或辅助选择性催化还原催化器SCR还原所述排气流303中氮氧化物NOx的催化器。
因此，滑逸催化器SC是被设置成能够氧化排气流中的添加剂，并被设置成能够减少排气流中的氮氧化物NOx的残余物的催化器。更详细地，这样的滑逸催化器SC主要被设置成减少氮氧化物NOx，其次为氧化添加剂。换句话说，滑逸催化器SC可以处理添加剂和氮氧化物NOx的滑逸残余物。这也可以被描述为滑逸催化器SC是扩展的氨滑逸催化器ASC，其也被设置用于还原排气流中的氮氧化物NOx，从而获得一般的多功能滑逸催化器SC，处理几种类型的滑逸，意味着其处理添加剂和氮氧化物NOx二者。
为了获得这些特征，也就是说为了获得多功能的滑逸催化器，根据一个实施方式，滑逸催化器可以包括一个或多个包括在铂族金属(PGM；铂族金属)中的物质，也就是铱，锇，钯，铂，铑和钌中的一种或几种。滑逸催化器还可以包括一种或几种其他物质，其赋予滑逸催化器与铂族金属相似的特性。滑逸催化器还可以包括NOx-还原涂层，其中涂层可以例如包括Cu-或Fe-沸石或钒。这里沸石可以用活性金属例如铜(Cu)或铁(Fe)被活化。
对于第二332还原催化装置，这些催化特性可以基于其暴露或将要暴露于的环境来选择。此外，第一331催化装置和第二332催化装置的催化剂特性可以被调节，使得它们可以被允许彼此合作地运行。第二332还原催化装置还可以包括一种或几种提供催化特性的物质。例如，过渡金属如钒和/或钨可以被用在例如在包括V2O5/WO3/TiO2的催化器中。例如铁和/或铜的金属也可以包括在第一331和/或第二332还原催化装置中，例如在沸石基催化剂中。
根据本发明的一个实施例，第一还原催化装置因此包括铜。根据如上所述的本发明的实施例，第二还原催化装置包括钒。此外，根据本发明的一个实施例，在第一还原催化装置之前没有任何氧化催化器，也就是说第一还原催化装置构成排气处理系统中的第一活性组分。这些实施例在与排气处理系统中的催化器的硫酸盐化作用相关的其他实施例中具有很多优势。
由于第一还原催化装置包括涂层，该涂层包括用铜活化的沸石，所以获得了有吸引力的性能，其中催化剂的起燃点较低，这意味着第一还原催化器不需要在上游设置的氧化催化器之后。由于第一还原催化装置包括铜，所以如果在第一还原催化装置的上游不设置氧化催化器，则可以在第一还原催化装置中获得较少的硫酸盐化。这是因为氮氧化物NOx主要包括氮氧化物NO，而硫氧化物SOx主要包括用于该配置的SO2二氧化硫。对于该配置，第一还原催化装置处的排气环境也可以意味着实现第一还原催化装置的脱硫所需的温度可以保持在相对较低的水平。此外，在这种不存在被设置在上游的氧化催化器的配置下，第一还原催化器的选择性相对于笑气N2O变得更有利，也就是说更低。
由于第二还原催化装置包括钒，因此第二还原催化装置基本不存在硫酸盐化问题，而不管是否氧化先于第二还原催化装置，第二还原催化装置例如由位于上游的颗粒过滤器cDPF提供、利用氧化涂层或通过放置在上游的氧化催化器被至少部分地涂覆。由于氮氧化物NO和二氧化氮NO2都存在于排气流中，随着之后可以使用所谓的快速SCR，第二还原催化器也可以提供改进的性能。
根据本发明的系统可以被设置成执行上问和权利要求中所描述的所有方法实施例，其中用于相应实施例的系统为相应实施例实现上述优点。
本领域技术人员也将认识到，可以根据依据本发明的方法的不同实施例来修改上述系统。此外，本发明涉及一种包括至少一个用于处理排气流的系统的机动车辆100，例如卡车或公共汽车。
本发明不限于上述本发明的实施例，而是涉及并包括在所附独立权利要求的范围内的所有实施例。
Claims (39)
1.一种用于排气处理系统(350)的方法，所述排气处理系统(350)被设置成处理由车辆(100)中的内燃机(101)中的燃烧产生的排气流(303)，该方法特征在于：
-基于所述车辆(100)的前方路段的表示，估计(210)所述排气处理系统(350)的至少一个未来操作条件；以及
-将第一添加剂第一供给(220)到所述排气流(303)，所述第一添加剂至少在第一还原催化装置(331)中对所述排气流(303)中的第一量的氮氧化物NOx_1的第一还原(230)时被使用；
-将第二添加剂第二供给(240)到所述排气流(303)，所述第二添加剂对第二还原催化装置(332)中对所述排气流中的第二量的氮氧化物NOx_2的第二还原(250)时被使用，所述第二还原催化装置被设置在所述第一还原催化装置的下游，其中，
-基于所估计的至少一个未来操作条件来控制所述第一供给(220)，使得所述第一还原催化装置(331)关于所述第一添加剂和所述第一量的氮氧化物NOx_1以一段时间经受亚化学计量条件。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，至少一个未来操作条件的所述估计(210)包括所述第一还原催化装置(331)和/或所述第二还原催化装置(332)的未来温度的估计。
3.根据权利要求1-2中任一项所述的方法，其中，至少一个未来操作条件的所述估计(210)包括对用于所述第一还原催化装置(331)和/或所述第二还原催化装置(332)的添加剂的未来转化程度的估计。
4.根据权利要求1-3中任一项所述的方法，其中，至少一个未来操作条件的所述估计(210)包括对通过所述排气处理系统(350)的所述排气流(303)的未来质量流量的估计。
5.根据权利要求1-4中的任一项所述的方法，其中，所述至少一个未来操作条件的所述估计(210)包括对颗粒过滤器DPF/cDPF(320)中的未来炭烟沉积物的估计，所述颗粒过滤器DPF/cDPF(320)被设置在所述排气处理系统(350)中的所述第一还原催化装置(331)的下游。
6.根据权利要求1-4中的任一项所述的方法，其中，
-所述第一还原催化装置(331)包括催化过滤器SCRF(331)，其中，所述催化过滤器SCRF(331)包括具有还原特性的至少部分催化涂层；和
-所述至少一个未来操作条件的所述估计(210)包括对所述催化过滤器SCRF(331)中的未来炭烟沉积物的估计。
7.根据权利要求1-6中任一项所述的方法，其中，至少一个未来操作条件的所述估计(210)包括对用于所述第一还原催化装置(331)和/或所述第二还原催化装置(332)的添加剂的未来覆盖程度的估计。
8.根据权利要求1-7中任一项所述的方法，其中，至少一个未来操作条件的所述估计(210)包括对用于所述第一还原催化装置(331)和/或所述第二还原催化装置(332)的添加剂的未来残余物的估计。
9.根据权利要求1-8中的任一项所述的方法，其中，
-在所述第一还原(230)之前对所述排气流中包括氮、碳和氢中的一种或多种的化合物进行第一氧化；和
-对所述至少一个未来操作条件的所述估计(210)包括对到达所述第一还原催化装置(331)的第一量的二氧化氮NO2_1和第一量的氮氧化物NOx_1之间的比率的未来值(NO2_1/NOx_1)的估计。
10.根据权利要求1-9中任一项所述的方法，其中：
-在所述第二还原(250)之前对所述排气流中包括氮、碳和氢中的一种或多种的化合物进行第二氧化；和
-对所述至少一个未来操作条件的所述估计(210)包括对到达所述第二还原催化装置(332)的第二量的二氧化氮NO2_2和第二量的氮氧化物NOx_2之间的比率的未来值(NO2_2/NOx_2)的估计。
11.根据权利要求1-10中的任一项所述的方法，其中，所述至少一个未来操作条件的所述估计(210)包括对所述内燃机(301)的未来功率输出的估计，其中，所述未来操作条件基于所述功率输出而被估计。
12.根据权利要求1-11中任一项所述的方法，其中，在所述车辆(100)的所述前方路段的所述表示包括关于以下中的一种或多种的信息：
-所述路段的地形；
-所述路段的曲率；
-所述路段的交通状况；
-所述路段的道路工程；
-所述路段的天气情况；
-所述路段的路况；以及
-所述路段的速度限制。
13.根据权利要求1-12中任一项所述的方法，其中，所述路段的所述表示是基于以下中的一种或多种来确定的：
-定位信息；
-传感器信息；
-其他车辆提供的信息；以及
-地图信息。
14.根据权利要求1-13中任一项所述的方法，其中，关于所述第一添加剂和所述第一量的氮氧化物NOx_1的所述亚化学计量条件以一段时间对应于氨/氮氧化物比率(ANR；氨比NOx比率)，所述氨/氮氧化物比率以一段时间具有低于1的值；ANR<1。
15.根据权利要求14所述的方法，其中，所述氨/氮氧化物比率ANR以一段时间对应于以下组中的值：
ANR<0.5；
ANR<0.6；
ANR<0.7；以及
ANR<0.8。
16.根据权利要求1-15中任一项所述的方法，其中，关于所述第一添加剂和所述第一量的氮氧化物NOx_1的一段时间的所述亚化学计量条件取决于所述第一还原催化装置(331)的一个或多个特性。
17.根据权利要求1-16中任一项所述的方法，其中，所述第一添加剂的所述第一供给(220)的所述控制以种方式被执行，使得除了在用于所述内燃机(301)的时间有限的特殊操作条件占优势的情况下，所述第一还原催化装置(331)经受所述亚化学计量条件。
18.根据权利要求17所述的方法，其中，所述时间有限的特殊操作条件包括用于所述内燃机(301)的瞬态操作条件。
19.根据权利要求17-18中任一项所述的方法，其中，由于除了当所述时间有限的特殊操作条件占优势时，可被用于促进所述颗粒过滤器DPF/cDPF(320)中炭烟颗粒的氧化的二氧化氮NO2在所述颗粒过滤器DPF/cDPF(320)中是可用的，所以所述时间有限的特殊操作条件在时间上被如此限制，使得可以基本上避免所述排气处理系统(350)中的颗粒过滤器DPF/cDPF(320)的炭烟积累超过炭烟阈值Sth。
20.根据权利要求17-18中任一项所述的方法，其中，由于除了所述时间有限的特殊操作条件占优势的情况下，可被用于促进所述催化过滤器(331)中的炭烟颗粒的氧化的二氧化氮NO2在所述催化过滤器(331)中是可用的，所以所述时间有限的特殊操作条件在时间上被如此限制，使得可以基本上避免所述排气处理系统(350)中的催化过滤器SCRF(331)中的炭烟积累超过炭烟阈值Sth。
21.根据权利要求17-20中的任一项所述的方法，其中，所述时间有限的特殊操作条件包括操作模式，对于所述操作模式，所述第一量的氮氧化物NOx_1的所述第一还原(230)被赋予比所述排气处理系统(350)中的炭烟颗粒的氧化更高的优先级。
22.根据权利要求17-21中的任一项所述的方法，其中，所述时间有限的特殊操作条件包括以下中的一种或多种：
-与增加的功率输出相关的操作条件；以及
-与冷启动相关的操作条件。
23.根据权利要求17-22中任一项所述的方法，其中，对所述第一供给(220)的所述控制取决于所述第一还原催化装置(331)的一个或多个特性，所述特性涉及以下组中的一种或多种：
-所述第一还原催化装置(331)的催化特性；
-所述第一还原催化装置(331)的催化剂类型；
-温度区间，在所述温度区间内，所述第一还原催化装置(331)是被激活；
-所述第一还原催化装置(331)的氨的覆盖水平。
24.根据权利要求1-23中任一项所述的方法，其中，所述第一添加剂的所述第一供给(220)和所述第二添加剂的所述第二供给(240)中的至少一个被控制成增加到一定水平，在该水平处存在出现所述添加剂的沉淀的风险。
25.根据权利要求1-24中任一项所述的方法，其中，所述第一添加剂的所述第一供给(220)和所述第二添加剂的所述第二供给(240)中的至少一个被控制成减少，随其后所述第一和第二添加剂中的至少一个的残留物通过所述排气流中的热量被消除，其中，所述供给的所述减少被执行，如果在所述减少之后可提供执行所述方法的所述排气处理系统(350)的所需的总催化功能。
26.根据权利要求25所述的方法，其中，所述所需的催化功能取决于所述内燃机(301)的当前测量的、模拟的和/或预测的操作条件。
27.根据权利要求25-26中任一项所述的方法，其中，所述供给的所述减少构成所述供给的中断。
28.根据权利要求1-27中任一项所述的方法，其中，还基于所述估计的至少一个未来操作条件来控制所述第二供给(240)，使得所述第一还原(230)和所述第二还原(250)共同提供所需的总催化功能。
29.一种包括程序代码的计算机程序，当所述程序代码在计算机中被执行时，所述计算机程序使得所述计算机执行根据权利要求1-28中任一项所述的方法。
30.一种包括计算机可读介质和根据权利要求29所述的计算机程序的计算机程序产品，所述计算机程序被包括在所述计算机可读介质中。
31.一种排气处理系统(350)，其被设置用于处理由车辆(100)中的内燃机(101)中的燃烧产生的排气流(303)；其特征在于：
-控制装置(380)，其被设置成基于所述车辆(100)的前方路段的表示来估计(210)所述排气处理系统(350)的至少一个未来操作条件；
-第一剂量装置(371)，其被设置成执行第一添加剂向所述排气流(303)中的第一供给(220)，所述第一添加剂至少在第一还原催化装置(331)中对所述排气流(303)中的第一量的氮氧化物NOx_1的第一还原(230)时被使用；
-第二剂量装置(372)，其被设置成执行第二添加剂向所述排气流(303)中的第二供给(240)，所述第二添加剂至少在第二还原催化装置(332)中对所述排气流(303)中的第二量的氮氧化物NOx_2的第二还原(250)时被使用，所述第二还原催化装置(332)被设置在所述第一还原催化装置的下游，其中
-所述控制装置(380)被设置为基于对所述至少一个未来操作状况的所述估计以这种方式来控制所述第一供给(220)，使得所述第一还原催化装置(331)随着时间经受关于所述第一添加剂和所述第一量的氮氧化物NOx_1的亚化学计量条件。
32.根据权利要求31所述的排气处理系统(350)，还包括以下中的一种或多种：
-第一氧化催化器(311)，其被设置在所述第一剂量装置(371)的上游，以便氧化所述排气流(303)中的包括氮、碳和氢中的一种或多种的化合物；和
-第二氧化催化器(312)，其被设置在所述第二剂量装置(372)的上游，以便氧化所述排气流(303)中的氧化氮NO和不完全氧化的碳化合物中的一种或多种。
33.根据权利要求31-32中任一项所述的排气处理系统(350)，其中，所述第一还原催化装置(331)包括以下组中的一种：
-第一选择性催化还原催化器(SCR1)；
-第一选择性催化还原催化器(SCR1)，其与第一滑逸催化器(SC1)集成在下游，其中，所述第一滑逸催化器(SC1)被设置为氧化添加剂的残余物，和/或辅助所述第一选择性催化还原催化器(SCR1)对所述排气流(303)中的氮氧化物NOx进行另外还原；以及
-第一选择性催化还原催化器(SCR1)，其后方下游是单独的第一滑逸催化器(SC1)，其中，所述第一滑逸催化器(SC1)被设置为氧化添加剂的残余物，和/或辅助所述第一选择性催化还原催化器(SCR1)对所述排气流(303)中的氮氧化物NOx进行另外还原；
-第一滑逸催化器(SC1)，其被设置成氧化添加剂的残余物和/或对所述排气流(303)中的氮氧化物NOx执行还原；和
-催化过滤器(SCRF)，其包括颗粒过滤器，所述颗粒过滤器包括具有还原特性的至少部分催化涂层。
34.根据权利要求31-33中任一项所述的排气处理系统(350)，其中所述第二还原催化装置(332)包括以下组中的一个：
-第二选择性催化还原催化器(SCR2)；
-第二选择性催化还原催化器(SCR2)，其与第二滑逸催化器(SC2)集成在下游，其中，所述第二滑逸催化器(SC2)被设置为氧化添加剂的残余物，和/或辅助所述第二选择性催化还原催化器(SCR2)对所述排气流(303)中的氮氧化物NOX进行另外还原；和
-第二选择性催化还原催化器(SCR2)，其后方下游是单独的第二滑逸催化器(SC2)，其中，所述第二滑逸催化器(SC2)被设置成氧化添加剂的残余物，和/或辅助所述第二选择性催化还原催化器(SCR2)对所述排气流(303)中的氮氧化物NOX进行另外还原；和
-第二滑逸催化器(SC2)，其被设置成氧化添加剂的残余物和/或对排气流(303)中的氮氧化物NOx执行还原。
35.根据权利要求31-34中任一项所述的排气处理系统(350)，还包括以下之一：
-颗粒过滤器DPF(320)，其被设置在所述第一还原催化装置(331)的下游和所述第二还原催化装置(332)的上游，以捕获和氧化炭烟颗粒；和
-颗粒过滤器cDPF(320)，至少部分地包括催化氧化涂层，所述颗粒过滤器被设置在所述第一还原催化装置(331)的下游和所述第二还原催化装置(332)的上游，并且其被设置成捕获和氧化炭烟颗粒，并氧化所述排气流(303)中的氮氧化物NO和不完全氧化的碳化合物中的一种或多种。
36.根据权利要求31-35中任一项所述的排气处理系统(350)，其中，所述控制装置(380)被设置成在对所述至少一个未来操作条件的估计(210)中包括对所述内燃机(301)的未来功率输出的估计，其中，基于所述功率输出来估计所述未来操作条件。
37.根据权利要求31-36中任一项所述的排气处理系统(350)，其中，所述车辆(100)的所述前方路段的所述表示包括关于以下中的一种或多种的信息：
-所述路段的地形；
-所述路段的曲率；
-所述路段的交通状况；
-所述路段的道路工程；
-所述路段的天气情况；
-所述路段的路况；以及
-所述路段的速度限制。
38.根据权利要求31-37中任一项所述的排气处理系统(350)，其中，所述路段的所述表示基于以下中的一种或多种来确定：
-定位信息；
-传感器信息；
-其他车辆提供的信息；以及
-地图信息。
39.根据权利要求31-38中任一项所述的排气处理系统(350)，其中，所述控制装置(380)被设置成基于所述估计的至少一个未来操作条件以这种方式控制所述第二供给(240)，使得所述第一还原(230)和所述第二还原(250)共同提供所需的总催化功能。
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