CN108625960A - 用于柴油氧化催化剂的方法和系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及用于柴油氧化催化剂的方法和系统，提供了用于柴油氧化催化剂的方法和系统。在一个示例中，所述柴油氧化催化剂包括涂层，所述涂层具有用于与含碳化合物和NOx中的一种或多种反应的不同催化活性部分。所述柴油氧化催化剂位于排气道中的微粒过滤器的上游。

Description

用于柴油氧化催化剂的方法和系统
技术领域
本说明书大体上涉及用于具有贵金属和贱金属化合物的组合的柴油氧化催化剂(DOC)的方法和系统。
背景技术
柴油氧化催化剂(DOC)可以容易地将NO氧化成NO2，用于SCR处的处理或促进微粒过滤器的再生。一种或多种铂族金属(例如，Pt、Pd、Rh等)与DOC的基底耦连并促进NO2的形成，同时提供低起燃温度的附加特征。然而，包括大量铂族金属的DOC在阈值英里数的车辆操作之后可能经历劣化，由此限制其NO2生产能力。
解决NO2生成的其它尝试包含具有某种组成的DOC，所述组成包含一种或多种铂族金属与一种或多种贱金属(base metal)氧化物的组合。由库伯(Cooper)等人在U.S.4,902,487中示出一个示例方法。其中，例如铂的贵金属(例如，铂族金属)涂覆到陶瓷蜂窝基底上。催化剂被配置成在存在O2的情况下将NO催化成NO2。包括贱金属氧化物和/或La/Cs/V2O5中的一种或多种的微粒过滤器位于催化剂下游。因此，微粒过滤器可以在存在由催化剂产生的NO2的情况下实现较低再生温度。
然而，本文的发明人已认识到此类系统的潜在问题。作为一个示例，如果硫酸盐形成成为问题，则可以绕过NO2生成催化剂。因此，使用NO2的微粒过滤器的再生机会减小。
发明内容
在一个示例中，上述问题可以通过用于在催化剂中生成NO2的方法解决，所述催化剂包括具有锆、一种或多种贱金属氧化物、以及贵金属(例如不使硫氧化的钯)的涂层(washcoat)，其中排气流处于较低阈值流速与较高阈值流速之间，并且当排气温度大于阈值温度时，通过NO2促进位于催化剂下游的微粒过滤器的再生。以此方式，基于存储在与排气流速和排气温度对应的查找表中的值来计算NO2生产率，以确定是否可以通过NO2促进微粒过滤器再生。
作为一个示例，可以主动地或被动地再生微粒过滤器。如果微粒过滤器高于阈值氧促进的(facilitated)再生温度，则过滤器足够热以在存在氧的情况下再生(例如，燃尽存储的微粒)。然而，与阈值NO2促进的再生温度(例如，300℃-450℃)相比，阈值氧促进的再生温度相对高(例如，450℃-700℃)。阈值NO2促进的再生温度对应于在存在大于阈值NO2微粒过滤器再生量的NO2量的情况下的再生。NO2的后处理装置生产基于至少排气流速。如果感测到的排气流速大于较低阈值流速，则从后处理装置产生的NO2可以提高微粒过滤器处的再生。以此方式，可以对应于低到中等负载驱动的较低排气温度可以用于结合从后处理装置的NO2产生使微粒过滤器再生，所述后处理装置被配置成保持其在柴油排气环境中的反应性和耐久性。
应理解，提供以上发明内容以便用简化形式介绍在具体实施方式中进一步描述的选择的概念。这并不旨在确认所要求保护的主题的关键或必要特征，所要求保护的主题的范围由所附权利要求唯一限定。此外，所要求保护的主题不限于解决上文提及的或在本发明的任何部分中的任何缺点的实施方式。
附图说明
图1示出发动机的单个汽缸。
图2示出说明通过后处理装置的NO2产生的图示。
图3示出在存在NO2和氧的情况下在微粒过滤器处的碳烟氧化速率之间的比较。
图4示出用于使微粒过滤器再生的方法。
图5示出说明基于图4的方法的发动机运行参数的曲线图。
图6示出说明用于使微粒过滤器再生的具体主动控制的曲线图。
具体实施方式
以下说明涉及用于柴油氧化催化剂(DOC)的系统和方法，所述柴油氧化催化剂包括与一种或多种贱金属氧化物(BMO)催化剂混合的一种或多种铂族金属(PGM)氧化物。在一个示例中，PGM是Pd，其可以允许DOC排除Pt，Pt可以由于其与二氧化硫的反应性而易于降解，而Pd不与二氧化硫反应。混合物的组成可以基于下游排放控制装置组成(例如，微粒过滤器)和发动机(例如，图1中所示的发动机)的排气系统环境中的一个或多个进行调整。微粒过滤器可以被动地或主动地再生。当排气温度足够高时发生被动再生，而不需要在驾驶员需求之外调整发动机运行参数。当调整发动机运行参数以将排气温度增加到足够高的温度时，发生主动再生。因此，主动再生可以降低车辆燃料经济性以增加排气温度。包括PGM和BMO催化剂的混合物的DOC被配置成产生NO2，以提高选择性催化还原(SCR)装置中的微粒过滤器再生和/或NOx处理。DOC可以基于至少排气温度产生变化量的NO2，如通过图2说明的图形所示。如上所述，NO2可以提高微粒过滤器再生。在图3的示例中，与氧微粒过滤器再生温度相比，NO2降低微粒过滤器再生温度。换句话说，通过氧促进的微粒过滤器再生在高于通过NO2促进的微粒过滤器再生的温度下发生。
图4中示出了用于管理微粒过滤器的再生激活和条件的方法。所述方法考虑了排气流速、排气温度、来自DOC的NO2产生和微粒过滤器负载。图5中示出了说明发动机执行所述方法的操作顺序的曲线图。图6中示出了说明发动机执行主动控制以使微粒过滤器再生的操作顺序的曲线图。
继续至图1，示出了可以包含在车辆的推进系统中的发动机系统100中的多缸发动机10的一个汽缸的示意图。发动机10可以至少部分地由包含控制器12的控制系统以及由车辆驾驶员132经由输入装置130进行的的输入来控制。在此示例中，输入装置130包含加速器踏板以及用于产生成比例的踏板位置信号的踏板位置传感器134。发动机10的燃烧室30可以包含由汽缸壁32形成的汽缸，其中活塞36位于汽缸壁32中。活塞36可以耦连到曲轴40，使得活塞的往复运动转变成曲轴的旋转运动。曲轴40可以通过中间变速器系统耦连到车辆的至少一个驱动轮。此外，起动机马达可以经由飞轮耦连到曲轴40以实现发动机10的起动操作。
燃烧室30可以通过进气道42从进气歧管44接收进气并且可以通过排气道48排放燃烧气体。进气歧管44和排气道48可以通过相应进气门52和排气门54选择性地与燃烧室30连通。在一些实施例中，燃烧室30可以包含两个或更多个进气门和/或两个或更多个排气门。
发动机10可以是涡轮增压发动机，其包括机械耦连到涡轮的压缩机。可替换地，发动机10可以是机械增压的，其中压缩机由电机(例如，电池)供电。涡轮的叶片可以随着排气流过涡轮而旋转，这进而可以驱动压缩机。发动机功率输出可以通过将流过压缩机的进气压缩到发动机(例如，增加进气的密度)而增加。在一些示例中，增压空气冷却器可以位于压缩机与发动机之间。增压空气冷却器可以冷却压缩的进气，这进一步增加增压空气的密度，由此增加发动机的功率输出。
在此示例中，进气门52和排气门54可以经由相应凸轮致动系统51和53通过凸轮致动控制。凸轮致动系统51和53可以各自包含一个或多个凸轮，并且可以利用可以由控制器12操作的凸轮廓线变换(CPS)系统、可变凸轮正时(VCT)系统、可变气门正时(VVT)系统和/或可变气门升程(VVL)系统中的一个或多个来改变气门操作。进气门52和排气门54的位置可以分别通过位置传感器55和57确定。在可替代的示例中，进气门52和/或排气门54可以通过电动气门致动控制。例如，汽缸30可以可替代地包含通过电动气门致动控制的进气门以及通过包含CPS和/或VCT系统的凸轮致动控制的排气门。
燃料喷射器69被示为直接耦连到燃烧室30，以便与从控制器12接收到的信号的脉冲宽度成比例地直接将燃料喷射到其中。以此方式，燃料喷射器69向燃烧室30提供所谓的直接燃料喷射。例如，燃料喷射器可以安装在燃烧室的侧面或燃烧室的顶部中。燃料可以由燃料系统(未示出)传送到燃料喷射器69，所述燃料系统包含燃料箱、燃料泵和燃料轨。在一些示例中，燃烧室30可以可替代地或另外包含布置在进气歧管44中的燃料喷射器，所述燃料喷射器配置为向燃烧室30上游的进气端口中提供所谓的进气道燃料喷射。
进气道42可以包含节气门62，所述节气门具有节气门板64。在此具体示例中，节气门板64的位置可以经由信号通过控制器12改变，所述信号提供到包含节气门62的电动马达或致动器，这种配置通常称为电子节气门控制(ETC)。以此方式，可以操作节气门62以改变提供到燃烧室30以及其它发动机汽缸中的进气。可以通过节气门位置信号将节气门板64的位置提供到控制器12。进气道42可以包含用于感测进入发动机10的空气量的质量空气流量传感器120以及歧管空气压力传感器122。
排气传感器126被示为根据排气流的方向耦连到后处理装置70上游的排气道48。传感器126可以是用于提供排气空燃比的指示的任何合适的传感器，例如，线性氧传感器或UEGO(通用或宽域排气氧)传感器、双态氧传感器或EGO传感器、HEGO(加热型EGO)传感器、NOx传感器、HC传感器或CO传感器。在一个示例中，上游排气传感器126是UEGO，其被配置成提供与排气中存在的氧量成比例的输出，例如电压信号。控制器12通过氧传感器传递函数将氧传感器输出转换成排气空燃比。
后处理装置70被示为沿着排放控制装置72上游的排气道48布置。在一个示例中，后处理装置70是柴油氧化催化剂(DOC)。后处理装置70物理地耦连到排气道，使得来自发动机的排气在流过排气道48的其余部分之前(例如，在流入排放控制装置72中之前)流过所述装置。换句话说，催化剂沿着其外周密闭地密封到排气道的排气管。因此，催化剂接收经过排放控制装置72之前的排气道的排气。
后处理装置70可以包含基底，所述基底具有用于使排气流过其中的位于基底中的流通通路。在一个示例中，基底是由堇青石组成的蜂窝状物。具有载体和一种或多种贱金属的涂层可以被涂覆到基底上。在一个示例中，载体包含氧化锆(ZrO2)。贱金属可以包含Co、Cu、Ce、Mn、Ni、Fe、Mn、Mo和W。作为示例，涂层包含贱金属氧化物(BMO)中的一种或多种的15至75重量百分比(wt％)的剂量水平。例如，涂层可以分别包含20wt％的Mn、7.5wt％的Cu以及15wt％的Ce。基于车辆的排气环境选择贱金属氧化物。因此，响应于车辆的排气环境而调整BMO的类型和量。例如，Co和Cu是所列举的贱金属氧化物中最耐硫且最不受HC抑制的。与其它所列举的贱金属氧化物相比，W、Mo和Ce在较低温度下产生NO2，从而允许在较低温度(例如，200℃)下经由NO2的微粒过滤器的被动再生。Mn显示产生NO2的最大NO氧化电势。排气环境可以至少取决于周围环境和驾驶员行为。例如，如果驾驶员通常在寒冷的环境(例如，密歇根州底特律市)中驾驶，则经销商可以向驾驶员出售包括后处理装置70的车辆，所述后处理装置具有与位于温暖环境(例如，加利福尼亚州洛杉矶市)中的车辆相比更大量的W、Mo或Ce。可替换地，如果驾驶员从温暖气候移动到寒冷气候，则原始的后处理装置可以由新的后处理装置替代，所述新的后处理装置包括由于较冷气候而配置用于较冷排气温度的贱金属氧化物的不同组成。在一个示例中，排气环境可以是稀排气环境，并且使用的贱金属氧化物可以包含Mn2O3、CuO和CeO2中的一个或多个。可替换地，BMO设计的混合物可以用于平衡在可能影响车辆的标称工况的宽范围的环境条件中的操作。
涂层可以进一步包括另外涂覆到其上的Pd涂层。因此，基底包含多种催化材料，该催化材料包含一种或多种贱金属氧化物和Pd。在一个示例中，催化剂的Pd部分位于前轴向区域中的BMO部分的上游(例如，上游部分70A)。可替换地，Pd部分可以位于装置70的顶部部分上。换句话说，与下游部分70B相比，上游部分70A可以包括更大量的Pd催化剂(例如，PdO)。通过这样做，在到达可能在BMO上发生NO的氧化的下游部分70B之前，氧化碳氢化合物。Pd催化剂的wt％可以在0.5到3的范围内。在一个示例中，涂层中Pd的wt％恰好是2。此外，涂层中BMO的wt％恰好是50。
排放控制装置72被示为沿着排气传感器126和后处理装置70下游的排气道48布置。装置72可以是三元催化剂(TWC)、NOx捕集器、柴油氧化催化剂(DOC)、选择性催化还原(SCR)装置、微粒过滤器(PF)、各种其它排放控制装置、或其组合。在一些示例中，在发动机10的操作期间，排放控制装置72可以通过在特定空燃比内操作发动机的至少一个汽缸而被周期性地重置。此处，排放控制装置72是微粒过滤器。
NO2可以提高微粒过滤器再生和/或氮氧化物(NOx)排放的选择性催化还原。在一个示例中，在存在高NO2的情况下，在低到中等负载驱动条件期间，可以在低排气温度下进行微粒过滤器再生。例如，在存在大于阈值NO2促进的再生量的NO2量的情况下，300℃至400℃的排气温度可以足以启动微粒过滤器再生。如果当NO2量小于阈值NO2促进的量时发生再生，则通过氧和排气温度促进的再生可以高于600℃以启动氧促进的再生。
选择性催化还原(SCR)装置74被示为位于微粒过滤器72的下游。因此，在流过SCR装置74之前，排气流过微粒过滤器72。SCR装置74可以通过SCR装置74的还原剂涂层表面还原NO2和其它化合物。以此方式，喷射器(未示出)可以位于微粒过滤器72与SCR装置74之间并且被配置成允许还原剂进入SCR装置74上游的排气道中。本领域技术人员将了解，可以在不脱离本发明的范围的情况下实现DOC 70、微粒过滤器72和SCR 74的其它组合。例如，一个组合可以包含SCR装置上游的第一DOC，所述SCR装置在第二DOC的上游，并且第二DOC在微粒过滤器的上游。第一DOC和第二DOC可以基本上相同。可替换地，第一DOC和第二DOC可以包括不同组合和/或BMO量。此外，SCR和微粒过滤器的定位可以被反转，使得微粒过滤器在SCR的上游。
排气再循环(EGR)系统140可以通过EGR通路152将排气的所需部分从排气道48传送到进气歧管44，EGR通路152从排气道48的在排气传感器126与后处理装置70之间的位置分支出来。提供到进气歧管44的EGR量可以通过EGR阀144由控制器12改变。在一些条件下，EGR系统140可以用于调节燃烧室内的空气燃料混合物的温度，因此提供在一些燃烧模式期间控制点火正时的方法。
控制器12被示为微型计算机，其包含微处理器单元102、输入/输出端口104、在此具体示例中示为只读存储器芯片106(例如，非暂时性存储器)的用于可执行程序和校准值的电子存储介质、随机存取存储器108、不失效存储器110和数据总线。除了先前论述的那些信号之外，控制器12还可以从耦连到发动机10的传感器接收各种信号，包含来自质量空气流量传感器120的进气质量空气流量(MAF)的测量值；来自耦连到冷却套管114的温度传感器112的发动机冷却剂温度(ECT)；来自感测曲轴40的位置的霍尔效应传感器118(或其它类型)的发动机位置信号；来自节气门位置传感器65的节气门位置；以及来自传感器122的歧管绝对压力(MAP)信号。可以通过控制器12从曲轴位置传感器118产生发动机转速信号。歧管压力信号还提供进气歧管44中的真空或压力的指示。应注意，可以使用上述传感器的各种组合，例如，不具有MAP传感器的MAF传感器，或反之亦然。在发动机操作期间，可以从MAP传感器122的输出以及发动机转速推断出发动机扭矩。此外，该传感器以及检测到的发动机转速可以是用于估计进入汽缸中的充气(包含空气)的基础。在一个示例中，还用作发动机转速传感器的曲轴位置传感器118可以在曲轴的每次旋转中产生预定数目的等间隔脉冲。
存储介质只读存储器106可以用计算机可读数据编程，所述计算机可读数据表示可由处理器102执行以用于执行下文描述的方法以及预期但未具体列出的其它变体的非暂时性指令。
控制器12从图1的各个传感器接收信号并且采用图1的各个致动器来基于存储在控制器的存储器上的接收到的信号和指令而调整发动机操作。在一个示例中，排气传感器126可以感测排气背压和排气温度中的一个或多个。控制器12可以基于感测到的排气背压确定微粒过滤器72的负载以及确定是否需要再生。如果排气温度未足够高到使再生被动地发生，则控制器12可以启动主动加热控制以增加排气温度。例如，增加排气温度可以包含调整燃料喷射器69的致动器，以调整燃烧之后的燃料喷射量，从而增加排气温度。另外或可替换地，EGR阀144可以移动到更加关闭的位置以减少流动到汽缸30的EGR量，由此增加排气温度。在一些示例中，另外或可替换地，燃料喷射器，例如燃料喷射器69或位于排气道48中的汽缸30下游的不同燃料喷射器，可以喷射燃料以在后处理装置70上方提供放热，从而主动地加热PF 72。
如本领域技术人员将了解的，下文在流程图中描述的特定例程可以表示任何数目的处理策略中的一个或多个，例如，事件驱动的、中断驱动的、多任务的、多线程的等。因此，所说明的各种动作或功能可以按所说明的顺序执行、并行地执行或在一些情况下省略。同样，处理的顺序不是实现所述特征和优点所必须要求的，而是为了便于说明和描述。尽管未明确地说明，但是可以取决于所使用的特定策略重复地执行所说明的动作或功能中的一个或多个。此外，这些附图形象地表示将被编程到控制器12中的计算机可读存储介质中以通过控制器结合发动机硬件执行的代码，如图1中所说明的。
因此，系统可以包括：催化剂，其位于发动机驱动的车辆的排气道中，其中催化剂包括涂层，所述涂层具有氧化锆载体、一种或多种贱金属氧化物和至少一种贵金属；微粒过滤器，其相对于排气流的方向位于催化剂下游的排气道的位置中；以及控制器，其具有存储于其上的计算机可读指令，所述计算机可读指令使控制器能够通过主动控制主动地使微粒过滤器再生，所述主动控制被配置成将排气温度增加到高于阈值温度的温度，并且将排气流速调整到较高阈值排气流速与较低阈值排气流速之间的速率。在一个示例中，阈值温度是阈值NO2促进的再生温度，并且阈值NO2促进的再生温度低于阈值氧促进的再生温度。在存在大于阈值量的NO2的NO2的情况下，阈值NO2促进的再生温度基于微粒过滤器的再生温度，并且其中在存在小于阈值量的NO2的NO2量的情况下，阈值氧促进的再生温度基于微粒过滤器的再生温度。催化剂物理地耦连到排气道，并且其中来自发动机的排气在流入微粒过滤器中之前流过催化剂。选择性催化还原装置位于微粒过滤器的下游。
现在转向图2，图2示出了说明后处理装置(例如，图1的后处理装置70)相对于温度的NO2输出的图形200。如上所述，后处理装置70是具有基底的DOC，所述基底涂覆有Pd和一种或多种贱金属氧化物。因此，图形200说明了来自特定DOC的NO2输出。在一个示例中，DOC包括涂层，所述涂层具有氧化锆(例如，ZrO2)、氧化钯(例如，PdO)和一组贱金属氧化物，该贱金属氧化物包含氧化锰(例如，Mn2O3)、氧化铈(例如，CeO2)和氧化铜(例如，CuO)。包含在涂层中的每种贱金属氧化物的wt％在1至30的范围中，并且涂层中的PdO的wt％在0.5至3的范围中。
在一个示例中，DOC 70包括由用涂层处理的堇青石组成的蜂窝基底。涂层中进一步包含ZrO2、PdO、CuO、CeO2和Mn2O3。在一个示例中，贱金属氧化物和PdO被涂敷在不同的涂层中。例如，首先涂敷包括贱金属氧化物的涂层，并且然后涂敷包括PdO的涂层，或反之亦然。这可以将催化剂分层，并且基于排气系统条件向DOC提供增加的反应性。以此方式，DOC基本上不与二氧化硫(SO2)反应。例如，PdO可以氧化CO和碳氢化合物，并且贱金属氧化物可以氧化NO，但是这两种催化剂都不能氧化SO2，由此延长了DOC的寿命。
温度从图的左侧到右侧增加。在一个示例中，温度对应于排气温度。可替换地，温度对应于后处理装置温度。另外，后处理装置NO2输出被描绘为车辆的总NO2输出的百分数，其中总NO2输出基于发动机NO2输出和后处理装置NO2输出的总和。例如，如果后处理装置NO2输出基本上等于60％，则发动机NO2输出基本上等于40％。以此方式，后处理装置NO2输出的减少并不对应于后处理装置中整体NO2产生的减少。也就是说，总NO2输出是一个比率，并且随着温度增大，发动机燃烧温度也可以增大，由此导致增加的发动机NO2输出以及增加的后处理装置NO2输出。然而，随着温度增大，发动机NO2输出可以以比后处理装置NO2输出更快的速率增加。
尽管未在图形200上示出，但是后处理装置NO2产生进一步取决于排气流速。具体来说，当排气流速在较低阈值流速与较高阈值流速之间的范围内时，后处理装置产生更高量的NO2。因此，低于较低阈值流速的排气流速太慢，并且可以对应于过低的排气温度(例如，150℃)。可替换地，低排气流速和低排气温度可以对应于低发动机NOx输出，这限制了后处理装置处的NO2产生。此外，高于较高阈值流速的排气流速太快，并且可以对应于过高的排气温度(例如，600℃)。在所示的排气温度范围的这些极端处，后处理装置NO2输出被减少。高于热力学极限(例如，高于600℃)的高排气温度和高排气流速减小了后处理装置产生NO2的效率。
后处理装置NO2输出210开始在200℃之前从相对低的NO2输出增加。例如，在180℃之前，后处理装置NO2输出小于总输出的10％。这可以对应于过低以至于不能启动微粒过滤器(例如，图1的微粒过滤器72)的再生的NO2量。当排气温度增大超过200℃时，后处理装置NO2输出210产生总NO2输出的较大部分。在类似于260℃到360℃之间，后处理装置NO2输出210基本上等于或大于50％。也就是说，从260℃到360℃，后处理装置产生至少总NO2输出的一半。当温度从360℃增大时，后处理装置NO2输出小于50％，这表示后处理装置开始产生小于总NO2输出的一半。然而，如上所述，从后处理装置产生的NO2输出的实际量可以仍继续增加。在一个示例中，通过后处理装置产生的实际NO2量在400℃处最高。如下文将描述的，来自后处理装置的NO2输出可以对应于微粒过滤器的碳烟氧化速率和/或再生速率。
现在转向图3，图形300描绘了基于通过NO2或氧促进的再生的碳烟氧化速率。在一个示例中，通过NO2启动的再生包含排气NO2量大于阈值NO2促进的再生量。例如，阈值量对应于NO2输出与碳的比率。碳氢化合物初始地氧化成CO，并且随后通过NO2氧化成CO2。因此，每摩尔碳氢化合物(例如，HC)消耗至少两摩尔(例如，等值)的NO2。这可以在等式1和2中看到：
(1)NO2+C→NO+CO
(2)NO2+CO→NO+CO2
因此，通过氧促进的再生包含排气NO2量小于阈值NO2促进的再生量。如下文将关于图形300描述的，NO2可以提高微粒过滤器上的碳烟的氧化，使得在存在大于阈值NO2促进的再生量的NO2量的情况下，氧化存储在微粒过滤器上的碳烟所需的温度被显著降低。
图形300包含NO2氧化速率曲线310和氧的氧化速率曲线320。NO2氧化速率曲线310基于由大于阈值NO2促进的再生量的NO2量启动的再生而描绘微粒过滤器上的碳烟氧化速率。氧的氧化速率曲线320基于由氧启动的再生而描绘微粒过滤器上的碳烟氧化速率。
如图所示，暴露于更大量NO2(例如，NO2量大于阈值NO2促进的再生量)的再生可以在比暴露于较少量NO2(例如，NO2量小于阈值NO2促进的再生量)的再生更低的温度下开始。具体来说，在200℃下NO2氧化速率增加到零以上，并且在340℃下氧的氧化速率增加到零以上。在类似于400℃下，NO2氧化速率达到最高值32。在类似于570℃下，氧的氧化速率达到最高值35。因此，尽管在较低排气温度下执行氧化，但是NO2促进的再生具有类似于氧促进的再生的碳烟氧化速率。
因此，图形300说明了通过NO2和氧促进的微粒过滤器再生。由于NO2促进的再生的较低温度，因此微粒过滤器的主动再生可以消耗比氧促进的微粒过滤器再生更少的燃料。因此，如下文将描述的，当通过NO2而不是氧促进时，为增加主动再生的排气温度所进行的调整的范围较小并且消耗较少燃料。
上述催化剂在本文中可以与存储在控制器上的方法一起使用，所述控制器具有在执行时使控制器能够执行所述方法的计算机可读指令。所述方法包括在催化剂中生成NO2，所述催化剂包括具有锆、一种或多种贱金属氧化物以及贵金属的涂层，其中排气流处于较低阈值流速与较高阈值流速之间，并且当排气温度高于阈值温度时，通过NO2促进位于催化剂下游的微粒过滤器的再生。生成NO2包含使排气流过该催化剂，并且其中排气以较高排气阈值与较低排气阈值之间的排气流速流动，并且其中排气温度高于200℃。阈值温度是阈值NO2促进的再生温度，并且其中阈值NO2促进的再生温度基于微粒过滤器暴露于能够促进微粒过滤器的再生的NO2量。当通过发动机和催化剂产生的NO2量大于阈值NO2再生量时，通过NO2促进再生。
当微粒过滤器负载大于阈值负载时，可以确定微粒过滤器需要再生。然而，如果排气温度低于阈值温度，则再生包含启动主动控制，以调整发动机运行参数，从而增加排气温度。主动控制包含减小EGR流速、增加燃料喷射压力、增加燃料喷射体积、减小空燃比、增加歧管压力以及延迟燃料喷射中的一个或多个。
现在转向图4，图4示出了用于使图1的微粒过滤器72再生的方法400。用于执行方法400的指令可以基于存储在控制器的存储器上的指令以及结合从发动机系统的传感器(例如，上文参考图1所描述的传感器)接收的信号由控制器执行。控制器可以采用发动机系统的发动机致动器来根据下文所描述的方法调整发动机运行。
在402处，方法400包含确定、估计和/或测量当前发动机运行参数。当前发动机运行参数可以包含：发动机温度、发动机转速、歧管压力、环境湿度、节气门位置、发动机负载、EGR流速、排气温度和/或空燃比。
在404处，方法400包含估计微粒过滤器负载。在一个示例中，基于可以通过图1的排气传感器126感测到的排气背压中的一个或多个来估计微粒过滤器负载。可替换地，直接在微粒过滤器上游和下游的排气压力差可以对应于微粒过滤器负载。当背压和/或所述差增加时，估计的微粒过滤器负载增加。因此，当过滤器渐增地装载碳烟时，阻碍了排气流过过滤器，由此增加了排气背压。在另一示例中，可以基于自从先前再生以来从发动机释放的估计的微粒量来估计微粒过滤器负载。因此，先前的再生设定基线负载，并且将估计的微粒量添加到基线负载以提供微粒过滤器负载。估计的微粒量基于存储在查找表中的值，所述查找表具有对应于发动机微粒输出的多个输入。该输入可以包含发动机负载、发动机温度、节气门位置、车辆速度、环境湿度和空燃比。例如，当发动机负载增加、节气门位置增加、车辆速度增加、环境湿度增加以及空燃比减小时，估计的发动机微粒输出增加。可替换地，可以基于自从先前再生以来驱动的英里数来估计微粒过滤器负载，其中英里数可以直接对应于微粒负载。
应了解，先前再生可以是完全或部分再生。完全再生将微粒过滤器重置到某负载，在该负载中，基本为零的微粒被存储在过滤器上。部分再生将微粒过滤器负载减少到大于零但小于再生之前的负载的某一负载。如果由于不再满足再生条件而在结束之前停止再生，则再生可以是部分的。无论如何，再生将微粒过滤器负载恢复到较低负载。
在406处，方法400包含确定PF负载是否小于阈值负载。在一个示例中，如果直接在微粒过滤器上游测量到的压力(例如，背压)(例如，排气背压)大于阈值压力，则PF负载被确定为大于阈值负载。换句话说，当PF负载大于阈值微粒过滤器负载时，阻止通过过滤器的排气流并且排气背压增加到大于阈值压力的压力。如果PF负载小于阈值负载，则方法400前进到408以保持当前发动机运行参数，并且不使微粒过滤器再生。以此方式，排气以足够的速率流经过滤器，并且不会将排气背压增加到能够抑制发动机性能的压力。
在一些示例中，如下文所描述的，如果排气温度足够热以被动地使微粒过滤器再生，则方法400可以响应于PF负载小于阈值负载而使微粒过滤器再生。另外或可替换地，如下文所描述的，该方法可以主动地使微粒过滤器再生，其中主动再生的持续时间基于估计的微粒过滤器负载。因此，当估计的微粒过滤器负载增加时，主动再生的持续时间增加。以此方式，在一些示例中，确定PF负载小于阈值负载可能不会防止微粒过滤器再生，并且该方法可以继续。
如果PF负载不小于阈值负载，则该方法前进到410以估计PF温度。在一个示例中，在402处确定的排气温度可以用于估计PF温度。可替换地，温度传感器可以被集成到微粒过滤器中，该温度传感器可以直接感测微粒过滤器的温度。
在412处，方法400包含确定PF温度是否高于阈值氧促进的再生温度。如上文所描述的，阈值氧促进的再生温度基于能够在存在氧的情况下燃烧存储于其上的微粒的微粒过滤器的温度以及小于阈值NO2促进的再生量的NO2量。在一个示例中，阈值再生温度是550℃。因此，如果PF温度高于阈值氧促进的再生温度，则方法400前进到414以被动地使微粒过滤器再生并且不调整发动机运行参数。因此，满足驾驶员需求的当前发动机运行参数足以满足被动再生条件，并且微粒过滤器上的微粒可以在存在热排气和氧的情况下燃烧。
如果PF温度不高于阈值再生温度，则方法400前进到416以测量排气流速。在一个示例中，图1的排气传感器126被配置成测量排气流速。因此，流动到后处理装置70和微粒过滤器72的排气流速基本上等于排气流速与EGR流速之间的差。可替换地，排气流速传感器可以位于排气道48与EGR通路152之间的交叉点的下游。因此，排气流速传感器直接感测流动到后处理装置70和微粒过滤器72的排气流速。
在另一示例中，可以基于一个或多个发动机工况计算排气流速。例如，通过容积效率、吸入的歧管空气、EGR速率估计、燃料供给条件、排气组成和温度来计算排气体积流量。排气体积流量除以排气道的截面，以确定排气流速。当温度增加时，排气流速增加。另外，当排气组成包含更大量的更高摩尔质量化合物时，排气流速增加。
在418处，方法400包含确定排气流速是否小于较低阈值流速。较低阈值流速对应于一个或多个发动机运行参数(例如，发动机负载)，所述发动机运行参数可以产生足够量的NO，该足够量的NO可以在后处理装置处氧化以产生足够量的NO2以用于微粒过滤器再生。这在本文中可以称为阈值NO2促进的再生。如上文关于等式1和2描述的，用于微粒过滤器再生的足够量的NO2基本等于针对每个化学计量当量C的两个化学计量当量NO2。如果排气流速小于较低阈值流速，则方法400前进到420以启动主动控制，从而增加排气流量。这可以包含提高每分钟发动机转数(RPM)、减小EGR流速、增加进气、增加燃料供给、减少缸内冷却、等等。缸内冷却可以包含至少缸内喷水。增加的燃料供给可以包含增加主喷射(primaryinjection)和/或后喷射(post-injection)，其中主喷射在燃烧之前发生，并且后喷射在燃烧之后以及排气之前发生。方法400继续监控排气流速，直至该流速不再小于较低阈值流速为止。
如果排气流速不小于较低阈值流速，则方法400前进到422以确定排气流速是否大于较高阈值流速。在一个示例中，较高阈值流速基本上等于排气的最高流速，其中在后处理装置中为排气提供足够时间量来产生用于微粒过滤器再生的期望的NO2量。因此，如果排气流速大于较高阈值流速，则排气太快并且方法400前进到424以使微粒过滤器主动再生。主动再生微粒过滤器包含侵入性地调整发动机运行参数以增加排气温度，从而将微粒过滤器加热到高于阈值再生温度的温度。在一个示例中，调整可以包含通过延迟的燃料喷射或增加的燃料喷射体积增加燃料喷射。因此，排气温度得到充分增加，并且氧可以促进微粒过滤器的再生。
如果排气流速小于较低阈值流速，则排气流速在较低阈值流速与较高阈值流速之间，并且方法400前进到426以启动主动加热控制，从而在存在NO2的情况下提高再生。主动加热控制可以基本上类似于在424处描述的主动再生期间进行的调整。然而，当再生通过氧被促进时，主动加热控制可能比对应于主动再生的调整更有效。例如，在存在高水平NO2的情况下(例如NO2量大于阈值NO2促进的再生量)用于使微粒过滤器再生的温度范围基本上等于300℃至450℃。此温度范围还可以称为阈值NO2促进的再生温度。当在此温度范围中操作时，后处理装置可以产生车辆总NO2输出的25％至65％。用于通过O2使微粒过滤器再生的温度范围基本上等于500℃至600℃。因此，在存在低NO2的情况下(例如，NO2量小于阈值NO2促进的再生量)主动再生期间的调整比在存在高NO2的情况下主动再生期间的调整消耗更大量的燃料。
在428处，方法400包含确定是否仍满足微粒过滤器再生条件。例如，如果排气流速下降到较低阈值流速以下或上升到较高阈值流速以上，则不再满足用于通过NO2再生的再生条件。另外，如果微粒过滤器完全再生(例如，基本上燃尽存储在过滤器上的所有碳烟)，则不再满足再生条件。另外或可替换地，如果发动机组件达到阈值温度并且要求较冷的发动机运行温度，则不再满足条件。因此，可以停用一个或多个调整以缓解发动机组件的劣化。如果排气温度下降到过低而无法继续再生的温度(例如，低于300℃)，则这可以终止再生。
如果仍满足微粒过滤器再生条件，则方法400前进到430以继续通过主动控制再生。再生继续监控再生条件，直到不再满足所述再生条件为止。如果不再满足再生，则方法400前进到432以禁用主动加热控制并停止再生。以此方式，再生可以是完全再生或部分再生，在部分再生中，在再生期间不再满足条件，从而迫使再生终止。
因此，用于发动机驱动的车辆的方法包括：在第一模式期间使微粒过滤器再生而不调整发动机运行参数；在第二模式期间通过将发动机运行参数调整到第一幅值来通过氧促进微粒过滤器再生；以及在第三模式期间通过将发动机运行参数调整到第二幅值来通过NO2促进微粒过滤器，其中NO2通过位于微粒过滤器上游的至少柴油氧化催化剂产生，其中柴油氧化催化剂包括具有氧化锆载体的涂层，其中涂层进一步包括至少氧化锰和钯催化剂；其中第一幅值大于第二幅值。
在第一模式期间，当排气温度高于阈值氧促进的再生温度、过滤器处的NO2量小于阈值再生量、并且排气流速在较高阈值流速与较低阈值流速之间的范围之外时，再生通过氧被动地促进。可替换地，在第一模式期间，当排气温度高于阈值NO2促进的再生温度、过滤器处的NO2量大于阈值NO2再生量、并且排气流速在较高阈值流速与较低阈值流速之间的范围内时，再生通过NO2被动地促进。
在第二模式期间的微粒过滤器再生包含启动主动控制，所述主动控制被配置成将发动机运行参数调整第一幅值，其中第一幅值对应于将排气温度增加到高于阈值氧促进的再生温度的温度，并且其中阈值氧促进的再生温度等于600℃，并且其中微粒过滤器处的NO2量小于阈值NO2再生量。
在第三模式期间的微粒过滤器再生包含启动主动控制，所述主动控制被配置成将发动机运行参数调整第二幅值，其中第二幅值对应于将排气温度增加到高于阈值NO2促进的再生温度的温度，并且其中阈值NO2促进的再生温度等于450℃，并且其中微粒过滤器处的NO2量大于阈值NO2再生量。阈值NO2再生量对应于足以提高存储在微粒过滤器上的碳烟的燃烧的NO2量。
催化剂沿着其外周被密闭地密封到排气道的排气管。因此，催化剂接收经过微粒过滤器之前的排气道的排气。
现在转向图5，图5示出了用于控制位于具有氮氧化物释放能力的DOC(例如，图1的后处理装置70)下游的微粒过滤器的主动再生的曲线500。在一个示例中，操作序列基于图4的方法400的操作，包含来自图1的发动机系统100的组件。然而，为简便起见，曲线500不包含被动再生条件。曲线500包含排气温度(线510)、阈值NO2促进的再生温度(虚线512)、以及阈值氧促进的再生温度(虚线514)。曲线500进一步包含排气流速(线520)、较低阈值排气流速(虚线522)、较高阈值排气流速(虚线524)、主动控制(线530)、释放的NO2量(线540)、阈值NO2再生量(虚线542)、微粒过滤器负载(线550)、阈值微粒负载(虚线552)。在一个示例中，PF负载表示图1的PF 72上的PF负载。同样，释放的NO2表示从后处理装置70释放的NO2量。时间从图的左侧到右侧增加。
在t1之前，排气温度相对较低(通过线510示出)并且低于阈值NO2促进的再生温度(通过虚线512示出)。如图所示以及如上所述，阈值NO2促进的再生温度低于阈值氧促进的再生温度(通过虚线514示出)。排气流(通过线520示出)小于较低阈值流速(通过虚线522示出)，所述较低阈值流速小于较高阈值流速(通过虚线524示出)。主动控制关闭(通过线530示出)。在所示的示例中，主动控制是描述为打开或关闭的二元函数，然而，如上所述以及如下文更详细地描述的，主动控制可以提供不同程度的再生提高调整。由于排气流小于较低阈值流速，因此释放的NO2相对较低并且小于阈值NO2再生量。PF负载向阈值PF负载增加(分别通过线550和虚线552示出)。以此方式，由于排气温度以及因此微粒过滤器温度太低，因此在t1之前不发生再生。
在t1处，微粒过滤器负载超过阈值PF负载，从而指示再生需求。作为响应，激活主动控制。由于释放的NO2小于阈值NO2再生量，因此主动控制调整发动机工况，以将排气温度增加到阈值氧促进的再生温度。因此，排气温度开始增加。另外，由于排气温度增加，因此排气流速开始增加。
在t1之后以及在t2之前，主动控制保持激活。在一个示例中，主动控制包含在一个示例中增加后喷射量(例如，在燃烧之后以及在排气之前的燃料喷射)。排气温度增加到阈值NO2以及氧促进的再生温度以上。排气流保持低于较低阈值流速。释放的NO2始终相对低并且低于阈值NO2再生量。
在t2处，主动控制激活并且排气温度高于阈值氧促进的再生温度。因此，启动微粒过滤器再生，并且微粒过滤器负载开始向着阈值PF负载降低。释放的NO2和排气流速保持相对低。
在t2之后以及在t3之前，再生继续。PF负载继续向着阈值PF负载降低。由于主动控制保持打开，因此排气温度保持高于阈值氧促进的再生温度。排气流速和释放的NO2保持相对低。
在t3处，PF负载下降到低于阈值PF负载，并且因此，一旦PF负载下降到足够低的量，则在t3之后立即停用主动控制。双箭头532示出主动控制用于氧促进的再生的持续时间。排气温度开始降低。排气流和释放的NO2保持相对低。
在t3之后以及在t4之前，排气温度降低到低于阈值氧和NO2促进的再生温度的温度。然而，PF负载继续降低。这可以归因于“自燃”，其中在不存在热排气温度的情况下，过滤器上的碳烟已被点燃并且继续燃烧。因此，PF负载继续降低到相对低的量。由于不需要再生，因此主动控制保持停用。排气流速开始向较低阈值流速略微增加。释放的NO2保持相对低。
在t4处，排气温度相对低并且基本上等于在t1之前的排气温度。排气流增加到超过较低阈值流速，同时保持小于较高阈值流速。因此，释放的NO2开始增加。PF负载开始向着阈值PF负载增加。由于不存在再生需求，因此主动控制保持停用。
在t4之后以及在t5之前，排气流速继续增加，同时保持在较低阈值流速与较高阈值流速之间。因此，释放的NO2继续向阈值NO2再生量增加。PF负载继续向阈值PF负载增加。主动控制保持关闭并且排气温度保持充分低。
在t5处，PF负载增加到高于阈值PF负载的负载。偶然地，从后处理装置释放的NO2超过阈值NO2再生量。另外，排气流速保持在较低阈值排气流速与较高阈值排气流速之间。因此，激活主动控制以将排气温度从相对低温增加到阈值NO2促进的再生温度。
在t5之后以及在t6之前，排气向阈值NO2促进的再生温度增加。因此，尽管排气流处于较低阈值排气流速与较高阈值排气流速之间，并且释放的NO2大于阈值NO2再生量，但是由NO2促进的再生尚未发生。PF负载继续增加。
在t6处，排气温度超过阈值NO2促进的再生温度。结合释放的NO2大于阈值NO2再生量，这启动了PF再生。因此，PF负载向着阈值PF负载降低。排气流保持在较低阈值流速与较高阈值流速之间，并且主动控制保持打开。
在一些示例中，在由NO2促进的再生期间的主动控制进一步包含调整排气流速。例如，如果排气流速小于较低阈值流速，则主动控制包含增加每分钟发动机转数，以增加排气流。可替换地，如果排气流速大于较高阈值流速，则主动控制包含减少每分钟发动机转数和/或增加EGR。应了解，主动控制可以包含调整其它发动机运行参数，以实现在较低阈值排气流速与较高阈值排气流速之间的期望的排气流速。
在t6之后以及在t7之前，PF负载继续向阈值PF负载降低。释放的NO2保持大于阈值NO2促进的再生量。排气温度保持高于阈值NO2促进的再生温度。排气流保持在较低阈值流速与较高阈值流速之间。主动控制保持激活，以确保排气温度保持高于阈值NO2促进的再生温度。
在t7处，PF负载下降到小于阈值PF负载的负载，并且作为响应，一旦PF负载下降到足够低的量，则在t7之后立即停用主动控制。双箭头534指示主动控制用于NO2促进的再生的持续时间。如所示，双箭头534比双箭头532短。以此方式，在NO2促进的再生期间的主动控制比在氧促进的再生期间的主动控制消耗更少燃料。这可以归因于与氧促进的再生相比，NO2促进的再生的较低阈值温度。释放的NO2保持大于阈值NO2促进的再生量。排气流保持在较高阈值流速与较低阈值流速之间。排气温度开始向阈值NO2促进的再生温度降低。
在t7之后，排气温度降低到低于阈值NO2促进的再生温度的温度。排气流保持在较低阈值排气流速与较高阈值排气流速之间。主动控制关闭。释放的NO2保持大于阈值NO2促进的再生量。微粒过滤器上的碳烟继续燃烧，并且PF负载向相对低的PF负载降低。
现在转向图6，图6示出用于控制位于具有氮氧化物释放能力的DOC(例如，如图1的后处理装置70)下游的微粒过滤器的主动再生的曲线600。在一个示例中，操作序列基于图4的方法400的操作，包含来自图1的发动机系统100的组件。然而，为简便起见，曲线600不包含被动再生条件。曲线600包含排气温度(线610)、阈值NO2促进的再生温度(虚线612)，以及阈值氧促进的再生温度(虚线614)。曲线600进一步包含释放的NO2量(线620)、阈值NO2再生量(虚线622)、微粒过滤器负载(线630)、阈值微粒负载(虚线632)、总燃料供给(线640)，以及驾驶员需求燃料供给(虚线642)。在一个示例中，PF负载表示图1的PF 72上的PF负载。总燃料供给表示基于驾驶员需求和主动控制的组合的燃料供给量。因此，当主动控制关闭时，总燃料供给和驾驶员需求燃料供给基本相等。时间从图的左侧到右侧增加。
阈值再生量622在曲线600中描绘为动态值，而图5的曲线500的阈值再生量542是静态的。为了简单起见，曲线500不描绘燃料供给的量，因此，阈值再生量542被描绘为固定值。然而，基于释放到排气道(例如，图1的排气道48)中的含碳化合物的化学计量当量，阈值NO2再生量622表示阈值NO2再生量。
在t1之前，排气温度相对低。具体来说，排气温度(线610)低于阈值NO2促进的再生温度(线612)，阈值NO2促进的再生温度低于阈值氧促进的再生温度(线614)。释放的NO2(线620)小于阈值NO2再生量。PF负载(线630)向阈值微粒负载(线632)增加。总燃料供给(线640)基本等于驾驶员需求燃料供给(线642)。以此方式，燃料供给基于节气门位置，所述节气门位置基于加速器位置(例如，驾驶员需求)。因此，主动控制关闭。
在t1处，PF负载大于阈值微粒负载。因此，在PF上游测量到的背压大于阈值背压，其中阈值背压可以基于能够减少发动机功率输出的压力。然而，排气温度保持低于阈值NO2以及氧促进的再生温度。由于释放的NO2小于阈值NO2再生量，因此启动的主动控制被配置成增加燃料供给，以将排气温度增加到高于阈值氧促进的再生温度的温度。因此，总燃料供给增加到大于驾驶员需求的燃料供给。这可以包含富运行(例如，空燃比小于1)。可替换地，如上所述，主动控制可以激活位于发动机下游以及后处理装置上游的排气道中的燃料喷射器。来自燃料喷射器的燃料供给可以基于当前排气温度与期望的排气温度之间的差，其中当所述差增加时，燃料供给增加。
在t1之后以及在t2之前，总燃料供给增加，这引起阈值NO2再生量相应地增加以及排气温度增加到高于阈值氧促进的再生温度的温度。在t2处，启动再生并且PF负载降低。主动控制保持打开，并且总燃料供给大于驾驶员需求燃料供给。
在t2之后以及在t3之前，再生继续并且PF负载降低到小于阈值微粒负载的负载。因此，在PF上游测量到的背压小于阈值背压。在t3处，停用主动控制，并且总燃料供给减少回到驾驶员需求燃料供给。阈值NO2再生量向着释放的NO2减少。微粒过滤器负载由于自燃而继续降低。
在t3之后以及在t4之前，PF负载小于阈值微粒负载并且相对低。释放的NO2小于阈值NO2再生量。排气温度相对低并且低于阈值NO2以及氧再生温度。总燃料供给减少并且基本等于驾驶员需求燃料供给。因此，停用主动控制。
在t4处，PF负载不再自燃。因此，PF负载开始向阈值PF负载阈值增加。在t4之后以及在t5之前，PF负载继续增加。排气温度保持相对低。释放的NO2增加到大于阈值NO2再生量的NO2量。在一个示例中，由于流动到发动机的EGR减少，因此释放的NO2增加。总燃料供给基本等于驾驶员需求燃料供给。
在t5处，PF负载大于阈值PF负载。因此，需要再生。然而，排气温度低于阈值NO2以及氧促进的再生温度。因此，激活主动控制。然而，由于释放的NO2大于阈值NO2再生量，因此启动的主动控制侵入性较小。因此，执行再生所期望的温度增加小于t1处的温度增加。在t5之后以及在t6之前，总燃料供给增加。然而，增加的幅值小于t1与t2之间的增量。因此，当释放的NO2大于阈值NO2再生量时，启动PF的主动再生比当释放的NO2小于阈值NO2再生量时的主动再生保存更多燃料。排气温度增加，并且高于阈值NO2再生温度且低于阈值氧再生温度。
在t6处，再生开始并且PF负载开始降低。总燃料供给保持高于驾驶员需求燃料供给。排气温度保持足够热，以在存在大于阈值NO2促进的再生量的NO2量的情况下再生。在t6之后以及在t7之前，PF负载降低到小于阈值微粒负载的负载。因此，停用主动控制，并且总燃料供给向着驾驶员需求燃料供给减少。释放的NO2保持相对高并且大于阈值NO2促进的再生量。排气温度保持在高于阈值NO2再生温度的温度。
在t7处，在总燃料供给减少时，排气温度降低。PF负载继续降低。释放的NO2保持大于阈值NO2促进的再生量。在t7之后，排气温度低于阈值NO2再生温度。然而，PF负载由于自燃而继续降低。总燃料供给减少到基本等于驾驶员需求燃料供给。同样，阈值NO2促进的再生量减少。
以此方式，后处理装置被配置成降低微粒过滤器的再生温度，由此减少在期望主动控制时的燃料消耗。装置包括涂层，所述涂层具有载体、一种或多种贵金属以及一种或多种贱金属。贵金属和贱金属可以允许装置尽管暴露于二氧化硫却保持反应性，同时增加NO氧化效率。组合贱金属和贵金属的技术效果是增加装置的寿命，同时还提高装置的反应性。通过这样做，在存在足够NO2的情况下再生温度降低，这可以增加燃料经济性并且为车辆驾驶员节省资金。
方法的示例包括在催化剂中生成NO2，所述催化剂包括具有锆、一种或多种贱金属氧化物、以及贵金属的涂层，其中排气流处于较低阈值流速与较高阈值流速之间，并且当排气温度高于阈值温度时，通过NO2促进位于催化剂下游的微粒过滤器的再生。所述方法的第一示例进一步包含：其中阈值温度是阈值NO2促进的再生温度，并且其中阈值NO2促进的再生温度基于微粒过滤器暴露于能够促进微粒过滤器的再生的NO2量。任选地包含第一示例的所述方法的第二示例进一步包括：其中响应于排气温度低于阈值温度而使微粒过滤器再生包含启动主动控制以调整发动机运行参数，从而增加排气温度。任选地包含第一和/或第二示例的所述方法的第三示例进一步包含：其中主动控制包含减小EGR流速、增加燃料喷射压力、增加燃料喷射体积、减小空燃比、增加歧管压力以及延迟燃料喷射中的一个或多个。任选地包含第一到第三示例中的一个或多个的所述方法的第四示例进一步包含：其中当由发动机和催化剂产生的NO2量大于阈值NO2再生量时，由NO2促进再生。任选地包含第一到第四示例中的一个或多个的所述方法的第五示例进一步包含：其中贱金属氧化物在涂层的30wt％(重量百分比)至70wt％的范围中。任选地包含第一到第五示例中的一个或多个的所述方法的第六示例进一步包含：其中生成NO2包含使排气流过催化剂，并且其中排气以较高排气阈值与较低排气阈值之间的排气流速流动，并且其中排气温度高于200℃。
示例系统包括：催化剂，其位于发动机驱动的车辆的排气道中，其中催化剂包括涂层，所述涂层具有氧化锆载体、一种或多种贱金属氧化物和至少一种贵金属；微粒过滤器，其相对于排气流的方向位于催化剂下游的排气道的位置中；以及控制器，其具有存储于其上的计算机可读指令，所述计算机可读指令使控制器能够通过调整致动器以将排气温度增加到高于阈值温度的温度以及将排气流速调整到较高阈值排气流速与较低阈值排气流速之间的速率而主动地再生微粒过滤器。所述系统的第一示例进一步包含：其中阈值温度是阈值NO2促进的再生温度，并且其中阈值NO2促进的再生温度低于阈值氧促进的再生温度。任选地包含第一示例的所述系统的第二示例进一步包含：其中阈值NO2促进的再生温度基于在存在大于阈值NO2量的NO2的情况下微粒过滤器的再生温度而确定，并且其中阈值氧促进的再生温度基于在存在小于NO2阈值量的NO2量的情况下微粒过滤器的再生温度。任选地包含第一和/或第二示例的所述系统的第三示例进一步包含：其中催化剂物理地耦连到排气道，并且其中来自发动机的排气在流入微粒过滤器中之前流过催化剂。任选地包含第一到第三示例中的一个或多个的所述系统的第四示例进一步包含：其中选择性催化还原装置位于微粒过滤器的下游。
用于发动机驱动的车辆的方法的示例包括：在第一模式期间使微粒过滤器再生，而不调整发动机运行参数；在第二模式期间通过将发动机运行参数调整到第一幅值而通过氧促进微粒过滤器再生；以及在第三模式期间通过将发动机运行参数调整到第二幅值而通过NO2促进微粒过滤器，其中NO2通过位于微粒过滤器上游的至少柴油氧化催化剂产生，其中柴油氧化催化剂包括具有氧化锆基底以及至少氧化锰和钯催化剂的涂层；其中第一幅值大于第二幅值。所述方法的第一示例进一步包含：其中当在第一模式期间，排气温度高于阈值氧促进的再生温度、过滤器处的NO2量小于阈值再生量、并且排气流速在较高阈值流速与较低阈值流速之间的范围之外时，再生通过氧被动地促进。任选地包含第一示例的所述方法的第二示例进一步包含：其中当在第一模式期间，排气温度高于阈值NO2促进的再生温度、过滤器处的NO2量大于阈值NO2再生量、并且排气流速在较高阈值流速与较低阈值流速之间的范围内时，再生通过NO2被动地促进。任选包含第一和/或第二示例的所述方法的第三示例进一步包含：其中在第二模式期间的微粒过滤器再生包含启动主动控制，所述主动控制被配置成将发动机运行参数调整第一幅值，其中第一幅值对应于将排气温度增加到高于阈值氧促进的再生温度的温度，并且其中阈值氧促进的再生温度等于600℃，并且其中微粒过滤器处的NO2量小于阈值NO2再生量。任选包含第一到第三示例中的一个或多个的所述方法的第四示例进一步包含：其中在第三模式期间的微粒过滤器再生包含启动主动控制，所述主动控制被配置成将发动机运行参数调整第二幅值，其中第二幅值对应于将排气温度增加到高于阈值NO2促进的再生温度的温度，并且其中阈值NO2促进的再生温度等于350℃，并且其中微粒过滤器处的NO2量大于阈值NO2再生量。任选地包含第一到第四示例中的一个或多个的所述方法的第五示例进一步包含：其中阈值NO2再生量对应于足以提高存储在微粒过滤器上的碳烟的燃烧的NO2量。任选地包含第一到第五示例中的一个或多个的所述方法的第六示例进一步包含：其中将催化剂沿着其外周密闭地密封到排气道的排气管。任选地包含第一到第六示例中的一个或多个的所述方法的第七示例进一步包含：其中催化剂接收经过微粒过滤器之前的排气道的排气。
用于处理从柴油燃烧产生的排放物的方法的示例包括使柴油燃烧排气经过具有涂层的柴油氧化催化剂上方，所述涂层包括氧化锆、氧化钯和至少一种贱金属氧化物，所述涂层涂覆在基底的表面上，并且其中氧化钯是涂层的0.5wt％至3wt％。所述方法的第一示例进一步包含：其中氧化锆是ZrO2。任选地包含第一示例的所述方法的第二示例进一步包含：其中氧化钯是PdO。任选地包含第一和/或第二示例的所述方法的第三示例进一步包含：其中至少一种贱金属氧化物包含Mn2O3、CeO2和CuO中的一个或多个。任选地包含第一到第三示例中的一个或多个的所述方法的第四示例进一步包含：其中至少一种贱金属氧化物在涂层中的重量百分数是15至75。任选地包含第一到第四示例中的一个或多个的所述方法的第五示例进一步包含：其中柴油氧化催化剂相对于排气流的方向在微粒过滤器的上游。任选地包含第一到第五示例中的一个或多个的所述方法的第六示例进一步包含：其中微粒过滤器在选择性催化还原装置的上游。任选地包含第一到第六示例中的一个或多个的所述方法的第七示例进一步包含：其中柴油氧化催化剂是相对于排气流的方向在第二柴油氧化催化剂上游的第一柴油氧化催化剂，并且其中选择性催化还原装置位于第一柴油氧化催化剂与第二柴油氧化催化剂之间，并且其中微粒过滤器位于第二柴油氧化催化剂的下游。任选地包含第一到第七示例中的一个或多个的所述方法的第八示例进一步包含：其中第一和第二柴油氧化催化剂相同。任选地包含第一到第八示例中的一个或多个的所述方法的第九示例进一步包含：其中第一柴油氧化催化剂包括与第二柴油氧化催化剂不同类型的贱金属氧化物。
包括具有蜂窝形状的堇青石基底、具有ZrO2、PdO以及一种或多种贱金属氧化物的涂层的柴油氧化催化剂的示例被施加到所述基底，其中PdO部分相对于排气流的方向在涂覆在基底上的贱金属氧化物的上游，贱金属氧化物包括Mn2O3、CeO2和CuO，其中贱金属氧化物的重量百分数在15％至75％之间。催化剂的第一示例进一步包含：其中涂层包括重量百分数恰好为2的PdO，并且Mn2O3、CeO2和CuO的重量百分数恰好是50。
柴油发动机的示例包括容纳微粒过滤器和选择性催化还原装置上游的柴油氧化催化剂的排气道，所述柴油氧化催化剂包括涂覆有涂层的基底，所述涂层具有ZrO2、PdO和多种贱金属氧化物，其中PdO被施加到基底的上游部分并且多种贱金属氧化物相对于排气流的方向被施加到基底的下游部分。柴油发动机的第一示例进一步包含：其中上游部分被配置成氧化含碳化合物，并且其中下游部分被配置成氧化氮氧化物。任选地包含第一示例的柴油发动机的第二示例进一步包含：其中柴油氧化催化剂固定地位于排气道中。任选地包含第一和/或第二示例的柴油发动机的第三示例进一步包含：其中柴油氧化催化剂在微粒过滤器的上游，使得排气在到达微粒过滤器之前流过柴油氧化催化剂。任选地包含第一到第三示例中的一个或多个的柴油发动机的第四示例进一步包含：其中多种贱金属氧化物包含Co、Cu、Ce、Mn、Ni、Fe、Mo和W的氧化物。任选地包含第一到第四示例中的一个或多个的柴油发动机的第五示例进一步包含：其中多种贱金属氧化物包含恰好三种贱金属氧化物，其包含Mn2O3、CeO2和CuO。任选地包含第一到第五示例中的一个或多个的所述柴油发动机的第六示例进一步包含：其中柴油氧化催化剂位于EGR通路的下游。任选地包含第一到第六示例中的一个或多个的所述柴油发动机的第七示例进一步包含：其中柴油氧化催化剂在上游，并且下游部分共面接触。
应注意，本文所包含的示例控制和估计例程可以与各种发动机和/或车辆系统配置一起使用。本文所公开的控制方法和例程可以存储为非暂时性存储器中的可执行指令并且可以由控制系统执行，所述控制系统包含与各种传感器、致动器和其它发动机硬件组合的控制器。本文中描述的特定例程可以表示任何数目的处理策略中的一个或多个，例如，事件驱动的、中断驱动的、多任务的、多线程的、等等。因此，所说明的各种动作、操作和/或功能可以按所说明的顺序执行、并行地执行或在一些情况下省略。同样，处理的顺序不是实现本文中描述的示例实施例的特征和优点所必须要求的，而是为了便于说明和描述而提供。可以取决于所使用的特定策略重复地执行所说明的动作、操作和/或功能中的一个或多个。此外，所描述的动作、操作和/或功能可以图形方式表示将编程到发动机控制系统中的计算机可读存储介质的非暂时性存储器中的代码，其中所描述的动作通过执行系统中的指令来实施，所述系统包含与电子控制器组合的各种发动机硬件组件。
应了解，本文所公开的配置和例程本质上是示例性的，并且这些具体实施例不应被视为具有限制性意义，因为各种变化都是可能的。例如，以上技术可以应用于V-8、V-6、I-4、I-6、V-12、对置4缸以及其它发动机类型。本发明的主题包含本文中所公开的各种系统和配置以及其它特征、功能和/或特性的所有新颖和非显而易见的组合和子组合。
所附权利要求特别指出了被认为是新颖和非显而易见的某些组合和子组合。这些权利要求可能提及“一个”元件或“第一”元件或其等价物。此类权利要求应理解为包含一个或多个此类元件的结合，既不要求也不排除两个或多于两个此类元件。可以通过修改本权利要求书或通过在本申请或相关申请中提出新的权利要求而主张所公开的特征、功能、元件和/或特性的其它组合和子组合。无论与原始权利要求的范围相比更宽、更窄、相同或不同，此类权利要求均被认为包含在本发明的主题内。

Claims (15)

1.一种方法，其包括：
在包括涂层的催化剂中生成NO2，所述涂层具有锆、一种或多种贱金属氧化物、以及贵金属，其中排气流在较低阈值流速与较高阈值流速之间；以及
当排气温度高于阈值温度时，通过NO2促进位于所述催化剂下游的微粒过滤器的再生。
2.根据权利要求1所述的方法，其中所述阈值温度是阈值NO2促进的再生温度，并且其中所述阈值NO2促进的再生温度基于所述微粒过滤器暴露于能够促进所述微粒过滤器的再生的NO2量。
3.根据权利要求1所述的方法，其中响应于所述排气温度低于所述阈值温度而使所述微粒过滤器再生包含启动主动控制以调整发动机运行参数，从而增加所述排气温度。
4.根据权利要求3所述的方法，其中所述主动控制包含减小EGR流速、增加燃料喷射压力、增加燃料喷射体积、减小空燃比、增加歧管压力以及延迟燃料喷射中的一个或多个。
5.根据权利要求1所述的方法，其中当通过发动机和所述催化剂产生的NO2量大于阈值NO2再生量时，通过NO2促进所述再生。
6.根据权利要求1所述的方法，其中所述贱金属氧化物在所述涂层的15％至75％重量百分比的范围中。
7.根据权利要求1所述的方法，其中生成NO2包含使排气流过所述催化剂，并且其中所述排气以较高排气阈值与较低排气阈值之间的排气流速流动，并且其中所述排气温度高于200℃。
8.一种系统，其包括：
催化剂，所述催化剂位于发动机驱动的车辆的排气道中，其中所述催化剂包括具有氧化锆载体、一种或多种贱金属氧化物和至少一种贵金属的涂层；
微粒过滤器，所述微粒过滤器相对于排气流的方向位于所述催化剂下游的所述排气道的位置中；以及
控制器，所述控制器具有存储于其上的计算机可读指令，所述计算机可读指令使所述控制器能够：
通过调整致动器以将排气温度增加到高于阈值温度的温度并且将排气流速调整到较高阈值排气流速与较低阈值排气流速之间的速率而主动地再生所述微粒过滤器。
9.根据权利要求8所述的系统，其中所述阈值温度是阈值NO2促进的再生温度，并且其中所述阈值NO2促进的再生温度低于阈值氧促进的再生温度。
10.根据权利要求9所述的系统，其中所述阈值NO2促进的再生温度基于在存在大于阈值NO2量的NO2的情况下所述微粒过滤器的再生温度而确定，并且其中所述阈值氧促进的再生温度基于在存在小于所述阈值NO2量的NO2量的情况下所述微粒过滤器的再生温度。
11.根据权利要求8所述的系统，其中所述催化剂物理地耦连到所述排气道，并且其中来自所述发动机的排气在流入所述微粒过滤器中之前流过所述催化剂。
12.根据权利要求8所述的系统，其进一步包括位于所述微粒过滤器下游的选择性催化还原装置。
13.根据权利要求8所述的系统，其中所述控制器进一步包括用于执行以下操作的指令：在第一模式期间使所述微粒过滤器再生而不调整发动机运行参数；在第二模式期间通过将发动机运行参数调整到第一幅值而通过氧促进微粒过滤器再生；以及在第三模式期间通过将发动机运行参数调整到第二幅值而通过NO2促进所述微粒过滤器，其中所述NO2至少通过位于所述微粒过滤器上游的催化剂而产生，其中所述催化剂包括具有氧化锆基底以及至少氧化锰和钯催化剂的涂层；其中所述第一幅值大于所述第二幅值。
14.根据权利要求13所述的系统，其中所述催化剂接收经过所述微粒过滤器之前的所述排气道的排气。
15.根据权利要求13所述的系统，其中所述催化剂沿着其外周被密闭地密封到排气道的排气管。
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