CN111527288B - 具有混合动力推进系统的车辆的启动方法 - Google Patents

具有混合动力推进系统的车辆的启动方法 Download PDF

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Abstract

用于对车辆的混合动力推进系统中的选择性催化还原(SCR)模块进行加热的启动方法，所述系统包括以操作方式连接到内燃机的电动机，并且所述内燃机与具有排气通道并且包括所述SCR模块的排气后处理系统流体连通，所述方法包括以下步骤：在对所述发动机具有扭矩限制的启动模式下操作所述发动机，从而允许所述SCR模块转化NOx排放；在所述发动机与所述SCR模块之间的位置处向所述废气供应过剩量的还原制剂；将所述SCR模块加热至工作温度；以及终止所述启动模式，从而终止对所述发动机的所述扭矩限制和所述过剩量的所述还原制剂的供应。

Description

具有混合动力推进系统的车辆的启动方法
技术领域
本发明涉及一种用于对车辆的混合动力推进系统中的选择性催化还原(SCR)模块进行加热的启动方法。此外，本发明涉及一种控制单元，所述控制单元被配置用于执行用于对车辆的混合动力推进系统中的选择性催化还原(SCR)模块进行加热的启动方法。此外，本发明涉及一种车辆，所述车辆包括控制单元，所述控制单元被配置用于执行用于对所述车辆的混合动力推进系统中的选择性催化还原(SCR)模块进行加热的启动方法。本发明还涉及一种用于接收废气的排气后处理系统。
可在诸如卡车、公共汽车和建筑装备的重型车辆中应用本发明。尽管将关于卡车描述本发明，但是本发明不局限于此特定车辆，而是还可以被用在其它类型的车辆中，诸如汽车、公共汽车、建筑装备、工业建筑机械、轮式装载机等。
背景技术
发动机，特别是柴油动力燃烧发动机以及本领域中已知的其它发动机，产生含有若干种空气污染物的废气，所述空气污染物包括一氧化碳(CO)、碳氢化合物(HC)、氮氧化物NO和NO2(NOx)，以及含有碳物质或烟灰的微粒物质(PM)。
然而，汽车市场中的当前法规条件已经导致了在当前车辆中改进燃油经济性并减少排放的需求增加。另外，随着对环境问题和健康危害预防的日益关注，废气排放法规正在变得越来越严格。这些法规条件必须与车辆高性能和快速响应的需求相平衡。
因此，鉴于对环境的保护和对有限的化石能源供应的节约，减少来自柴油机的废气中的氮氧化物(NO和NO2，被称为NOx)和微粒物质(PM)已成为问题。装备有柴油发动机或其它稀薄燃烧发动机的车辆提供了燃料经济性增大的优点，然而，由于废气中的氧含量高，在此类系统中经由常规手段对NOx排放进行催化还原是困难的。
为了减少废气中的NOx量，一些发动机装备有选择性催化还原(SCR)系统，所述SCR系统将NOx和氨(NH3)的混合物转化成氮气(N2)和水(H2O)。
为了确保可以以高效方式执行在这些类型的系统中的催化剂过程，通常需要提供足够高的系统工作温度。然而，在某些环境中，确保提供足够高的工作温度有时会是一种挑战。
特别地，通常存在的一种挑战是在车辆的冷起动时提供足够高的系统工作温度。因此，一些系统可以执行所谓的预热控制。例如，US2010/0126142A1公开了一种应用于混合动力车辆的内燃机排气控制系统的控制方法。所述控制方法包括：当确定了要执行内燃机的预热控制时，计算将流入废气控制催化剂中的废气的温度升高至目标废气温度所需的燃料的目标喷射量。
尽管本领域中采取了行动，但仍然需要进一步改进在包括混合动力推进系统的车辆的冷起动和再起动时减少废气中的NOx量的过程。
当前系统的另一问题是系统的物理尺寸和现代车辆中可用的有限空间，从而致使例如排气后处理系统的包装变得困难。
因此，如果能确保可在不对车辆的排气后处理系统进行实质性改变的情况下，将系统安装在各种类型的车辆中，则将是有益的。
发明内容
本发明的目的是提供一种用于对车辆的选择性催化还原(SCR)模块进行加热的改进的启动方法，所述方法能够减少将SCR模块加热至足够高的工作温度所需要的时间，从而使得能够更快激活用于减少废气中的NOx量的过程。
根据本发明的第一方面，提供了一种用于对车辆的混合动力推进系统中的选择性催化还原(SCR)模块进行加热的启动方法。
所述系统包括以操作方式连接到内燃机的电动机，内燃机产生废气。所述电动机和内燃机可操作来为所述车辆提供动力。所述发动机还与具有排气通道的排气后处理系统(EATS)流体连通。所述EATS包括所述SCR模块。此外，所述SCR模块设置在所述发动机和所述电动机下游的所述排气通道中。
所述方法包括以下步骤：
-在对所述发动机具有扭矩限制的启动模式下操作所述发动机，从而允许所述SCR模块转化NOx排放；
-在所述发动机与所述SCR模块之间的位置处向所述废气供应过剩量的还原制剂，所述还原制剂的过剩量大于用于转化来自所述发动机的NOx排放的还原制剂的所需量；
-将所述SCR模块加热至工作温度T1；
-终止所述启动模式，从而终止对所述发动机的所述转矩限制和所述过剩量的所述还原剂的供应。
通过如上所述的方法的示例实施例，减少在包括内燃机和电动机的混合动力推进系统的冷起动或再起动时的高NOx排放变得可能。特别地，如上所述的方法的操作步骤有助于在用电动机进行电驱动之后减少在内燃机的再起动时的高NOx排放。
通过规定在对发动机具有扭矩限制的启动模式下操作发动机，与正常操作发动机模式相比，发动机在燃料高效的模式下操作，从而允许系统在对SCR模块或附加SCR模块进行加热的情况下，在废气中产生更少量的NOx并产生更低的排气流量。以这种方式，已经被加热的零件足够温暖以转化NOx。
通过规定在发动机与SCR模块之间的位置处向废气供应过剩量的还原制剂，提供高NOx转化率并且在SCR模块入口的任何几何形状中具有足够的还原剂(还原制剂)的机会增大变得可能。通常，过量的还原剂将被吸附并存储在所对应的SCR模块催化剂中。
因此，当将SCR模块加热至工作温度时，据信SCR模块足够温暖，以在减少废气中的NOx量方面以高效的方式操作。因此，通过终止对发动机的扭矩限制和过剩量的还原制剂的供应，来终止混合动力推进系统的启动模式。否则，系统可能以不太高效的方式操作，例如对混合动力车辆中的电池容量造成不必要的负担，或者在没有电池的车辆中限制了加速度和速度。
如将在下文中进一步描述的，可在任何类型的车辆如重型车辆(例如卡车、公共汽车和建筑装备)中安装和使用本发明的示例实施例。
所述方法的示例实施例可以在若干种不同类型的混合动力推进系统中建立。特别地，所述方法的示例实施例可在如下的混合动力推进系统中建立，该系统具有用于减少NOx的排气后处理系统并且包括第一SCR催化剂、第二SCR催化剂以及布置在第一SCR催化剂与第二SCR催化剂之间的涡轮增压器，如将在下面进一步描述的。然而，所述方法同样可用在具有用于减少NOx的排气后处理系统并且仅包括一种SCR催化剂的混合动力系统中。
应当注意的是，工作温度T1可以对应于约170-500摄氏度的温度，更优选地工作温度T1可以对应于约170-400摄氏度的温度，更优选地工作温度可以对应于约250-400摄氏度的温度。另外，在一些示例实施例中，工作温度T1可以对应于大约250-500摄氏度的温度。因此，将SCR模块加热至工作温度T1的步骤可以包括将SCR模块加热至约170-500摄氏度或者加热至上述范围中的任何其它温度的步骤。
通常，尽管未严格地要求，但是所述方法还包括对在发动机下游的排气通道中输送的废气执行高压废气再循环(EGR)的步骤。以这种方式，与正常操作发动机模式相比，发动机在甚至更加燃料高效的模式下操作，从而允许系统产生甚至更低的NOx量和更低的排气流量。在早期升温(例如DOC和第一SCR模块的加热)期间较低的NOx量意味着低排放。
另外，在此示例实施例中，终止启动模式、从而终止对发动机的扭矩限制和过剩量的还原制剂的供应的步骤还包括终止高压EGR的步骤。
术语“废气再循环”通常是指在例如柴油机中使用的氮氧化物(NOx)排放减少技术。EGR通过使发动机的废气的一部分再循环回到发动机汽缸来工作。
根据一个示例实施例，终止启动模式的步骤还包括以下步骤：从高压EGR切换到低压EGR，同时从供应过剩量的还原制剂改变为用于转化来自发动机的NOx排放的所需量的还原制剂。以这种方式，以更优的燃料效率进一步改进减少NOx排放的效率变得可能。
作为示例，通过经由低压EGR引导排气通道中的废气的至少一部分来执行从高压EGR切换到低压EGR的步骤。通常，高压EGR需要(在具有最佳燃料效率的加速扭矩区域中)节气门或可变涡轮(二者都降低效率)，由于那样在高效涡轮情况下，进气压力高于涡轮之前的排气压力。由于排气通道中的SCR模块的背压和进气过滤器的背压，低压EGR通常具有正驱动压力。NOx的减少导致还原剂的成本降低，并且通常还导致更小尺寸的SCR模块。
根据一个示例实施例，按扭矩限制而操作发动机的步骤包括以下步骤：如果来自按扭矩限制而操作的发动机的动力量小于用于操作车辆的所需动力量，则由电动机提供附加动力。如上所述，使用电动机来提供额外动力的一个优点是所述方法可降低因对来自发动机的动力需求太高而具有太高的排气流量的风险。
通常，尽管未严格地要求，但是通过控制到发动机的燃料的流量来执行按扭矩限制而操作发动机的步骤。作为示例，通过借助于阀构件控制到发动机的燃料的流量来执行按扭矩限制而操作发动机的步骤。
根据一个示例实施例，在发动机与SCR模块之间的所述位置处将过剩量的还原制剂供应给废气的步骤由喷射器执行。
可以若干种不同的配置提供EATS。在一个示例实施例中，EATS包括柴油氧催化剂(DOC)和附加SCR模块，所述附加SCR模块在柴油微粒过滤器(DPF)上涂布有SCR催化剂。通常，DOC被布置在附加SCR模块的上游，并且通过还原剂混合室(RMC)彼此流体连通。通过使SCR催化剂涂布在DPF上，SCR催化剂与DPF下游的SCR催化剂相比能够更快地升温，同时使NO2保持可用于在DPF中燃烧烟灰。NO2形成在DOC中(2NO+O2->2NO2)并且与烟灰起反应(2NO2+C->2NO+CO2)。通过将第一个SCR模块布置在DPF的上游，没有烟灰燃烧。
此外，通过使RMC布置在DOC与附加SCR模块中间，提供了用于蒸发和混合还原剂的空间/时间。
根据一个示例实施例，在发动机与SCR模块之间的位置处将过剩量的还原制剂供应给废气的步骤中供应的还原制剂的过剩量大于供应给SCR模块的还原制剂的正常量。
根据一个示例实施例，所述系统还包括涡轮增压器，所述涡轮增压器设置在排气通道中，并且在SCR模块的下游且在SCR模块的上游。因此，SCR模块是涡轮前SCR模块，并且附加SCR模块是涡轮后SCR模块。
通常，将SCR模块(涡轮前SCR模块)加热至工作温度的步骤还包括将附加SCR模块(涡轮后SCR模块)加热至对应的工作温度的步骤。
因此，根据一个示例实施例，将SCR模块(涡轮前SCR模块)加热至工作温度T1的步骤还包括将涡轮后SCR模块加热至对应的工作温度。
简而言之，涡轮增压器被适配成通过降低废气的能量水平来降低穿过涡轮增压器的废气的温度。
此外，通过将EATS布置为与内燃机紧密连接，特别地通过将涡轮前SCR模块布置为与发动机紧密连接，当发动机起动(或再起动)时，将涡轮前SCR模块更快速地加热至其工作温度变得可能。另外，通过将涡轮前SCR模块布置在涡轮增压器的涡轮的上游，在当废气穿过涡轮时发生的废气的温度降低之前利用来自发动机的温度变得可能。
此外，通过将涡轮后SCR模块布置在涡轮增压器的下游，促进减少废气中NOx排放的过程变得可能，这在发动机以高负载操作时特别有用，从而产生温度更高的废气。系统的这种配置是有利的，因为在一些场合中，涡轮前SCR模块位置太热而不能提供NOx的完全转化，然而涡轮后SCR模块在对应场合中处于最佳温度中。
作为示例，涡轮前SCR模块中的SCR催化剂是基于CU-沸石的催化剂，并且涡轮后SCR模块中的SCR催化剂是基于钒的催化剂。通常，这是优点，因为基于CU-沸石的催化剂以更好的方式抵抗高温，在涡轮前位置中可能发生高温。基于钒的催化剂可能无法以相同的方式抵抗高温，但是也可能不需要像涡轮前SCR模块那样频繁地再生。
如上所述的SCR模块通常由用作载体的各种陶瓷材料(诸如氧化钛)制成。SCR催化剂，即活性催化组分，通常是碱金属(诸如钒、钼和钨)、沸石或各种贵金属的氧化物。
应当注意的是，SCR模块中的每一个均可以是蜂窝结构。蜂窝形式通常是均匀地施涂在整个陶瓷载体上或涂布在基材上的挤出陶瓷。
根据一个示例实施例，可以将SCR催化剂涂布到蜂窝结构的壁表面上。
根据一个示例实施例，SCR催化剂可以是蜂窝结构的一部分。
SCR催化剂几何形状的另一常见设计是板型。板型SCR催化剂与蜂窝型比具有较低的压降并且不易堵塞和结垢，但是板构造更大且更昂贵。蜂窝构造比板型小，但是具有较高的压降并且更容易堵塞。
应当注意的是，所述SCR催化剂中的任何一种可以是基于沸石的催化剂或钒基催化剂。
钒基(例如V2O5/TiO2)催化剂是有利的，因为这种类型的催化剂不需要NO2用于NOx排放的高效选择性催化还原。在直接在发动机或涡轮增压器出口之后的废气中基本上没有NO2。此外，在误添有高硫燃料(例如＞300ppm S)的情况下，一些基于沸石的SCR催化剂需要升高的温度，例如600摄氏度，以用于去除吸附的硫核素以恢复SCR催化剂性能。
钒基SCR催化剂通常是耐硫的，并且不需要升高的温度用于去除吸附的硫核素。
基于沸石的催化剂由于其宽的活性温度范围、良好的耐热性和有效的NOx还原而是有利的。
根据一个示例实施例，对DOC上游的排气通道中的排气进行执行高压EGR的步骤。
根据一个示例实施例，EATS包括在涡轮增压器的下游的位置处与排气通道流体连通的低压EGR管线。作为示例，低压EGR管线包括EGR冷却器和EGR管线SCR催化剂。如上所述，由于排气通道中的SCR模块的背压和进气过滤器的背压，低压EGR通常具有正驱动压力。NOx的减少导致还原剂的成本降低，并且通常还导致更小尺寸的SCR模块。
根据一个示例实施例，所述方法还包括以下步骤：在低压EGR管线与附加SCR模块(涡轮后SCR模块)之间的位置处向排气通道中的废气供应附加量的还原制剂。所述方法的这个步骤是有利的，因为在最高温度下，还原剂不仅通过转化NOx(4NH3+4NO+O2->4N2+6H2O)被消耗，而且被氧气消耗(4NH3+3O2->2NO+6H2O)。因此在下游，将没有还原剂来转化下游的涡轮后SCR模块中的剩余NO。另外，已经观察到，还原剂穿过涡轮和低压EGR的持续暴露可能损害到诸如涡轮、冷却器和压缩机的部件。通常，在低压EGR管线与附加SCR模块(涡轮后SCR模块)之间的所述位置处向排气通道中的废气供应附加量的还原制剂的步骤由附加喷射器执行。
低压EGR管线和喷射器可以与涡轮增压器的涡轮相邻地布置。也就是说，可将低压EGR管线和喷射器放置得尽可能如此靠近涡轮出口，以将来自涡轮出口的湍流用作混合体积，或者靠近催化剂布置混合体积。
在一个示例实施例中，当发动机在启动模式下操作时，SCR模块被操作来转化大于95％的NOx排放，优选地大于98％的NOx排放，更优选地大于99％的NOx排放。
根据本发明的第二方面，提供了一种用于车辆的控制单元，所述控制单元被配置成执行根据示例实施例的和/或如上面关于本发明的第一方面所述的特征的任何一个的方法的步骤中的任何一个。
应该注意的是，控制单元可以包括微处理器、微控制器、可编程数字信号处理器或另一可编程器件。控制单元还可以或替代地包括专用集成电路、可编程门阵列或可编程阵列逻辑、可编程逻辑器件或数字信号处理器。在控制单元包括可编程器件如上述微处理器、微控制器或可编程数字信号处理器时，处理器可以进一步包括控制可编程器件的操作的计算机可执行代码。
第二方面的效果和特征基本上类似于上面关于本发明的第一方面所述的效果和特征。
根据本发明的第三方面，提供了一种内燃机，所述内燃机包括用于控制内燃机的控制单元。控制单元被配置成执行根据示例实施例的和/或如上面关于本发明的第一方面和第二方面所述的特征中的任何一个的方法的步骤。
第三方面的效果和特征基本上类似于上面关于本发明的第一方面和第二方面所述的效果和特征。
根据本发明的第四方面，提供了一种车辆，所述车辆包括内燃机和如上面关于本发明的第二方面所述的控制单元。
根据本发明的第五方面，提供了一种计算机程序，所述计算机程序包括程序代码装置，所述程序代码装置用于当在计算机上运行程序时执行上面关于本发明的第一方面所述的步骤。
根据本发明的第六方面，提供了一种计算机可读介质，所述计算机可读介质承载包括程序装置的计算机程序，所述程序装置用于当在计算机上运行所述程序装置时执行上面关于本发明的第一方面所述的步骤。
第四方面、第五方面和第六方面的效果和特征基本上类似于上面关于本发明的第一方面、第二方面和第三方面所述的效果和特征。
根据本发明的第七方面，提供了一种用于车辆的排气后处理系统，所述排气后处理系统包括：涡轮，所述涡轮设置在排气通道中；涡轮前选择性催化还原SCR模块，所述涡轮前选择性催化还原SCR模块包括基于CU-沸石的催化剂，并且被布置在排气通道中的涡轮的上游；和涡轮后SCR模块，所述涡轮后SCR模块包括基于钒的催化剂，并且被布置在排气通道中的涡轮的下游；由此涡轮被布置成用以降低排气通道中的排气焓。
EATS的此示例实施例的一个优点是系统提供了增强燃料效率。例如，在正常发动机操作期间，可在无需额外加热排气的情况下使布置在涡轮前位置中的基于CU-沸石的催化剂再生。
第七方面的附加效果和特征基本上类似于上面关于本发明的其它方面所述的效果和特征。
根据一个示例实施例，涡轮前SCR模块的基于CU-沸石的催化剂被涂布在柴油微粒过滤器DPF上。
还应当注意的是，当DOC、RCM、喷射器、SCR模块、SCR催化剂和DPF设置在包括涡轮的涡轮增压器的下游时，示例实施例的方法可进一步操作根据上述示例实施例中的任何一个的混合动力推进系统。此外，在这种类型的系统中，DPF通常是与包括SCR催化剂的SCR模块流体连通的单独的部件。
当研究所附权利要求书和以下描述时，本发明的另外的特征和优点将变得显而易见。技术人员认识到，在不脱离本发明的范围的情况下，可以组合本发明的不同特征以创建除在下文中描述的实施例以外的实施例。
附图说明
通过对本发明的示例性实施例的以下说明性和非限制性详细描述，将更好地理解本发明的上述以及附加目的、特征和优点，其中：
图1是形式为卡车的车辆的侧视图，所述卡车包括被适配成根据本发明的示例实施例的方法来操作的混合动力推进系统；
图2是图1的车辆中的混合动力推进系统的示意图；
图3a是根据本发明的示例实施例的方法中的许多操作步骤的流程图；
图3b是根据本发明的另一示例实施例的方法中的许多操作步骤的另一流程图；
图4是被适配成根据本发明的示例实施例的方法来操作的另一混合动力推进系统的示意图；
图5是根据本发明的示例实施例的另一混合动力推进系统的示意图，其可被适配成根据本发明的示例实施例的方法来操作。
参考附图，下面接着作为示例引用的本发明的实施例的更详细描述。
具体实施方式
现在将在下文中参考附图更充分地描述本发明，在附图中示出了本发明的示例性实施例。然而，本发明可以被以许多不同的形式具体化并且不应该被解释为限于本文阐述的实施例；相反，这些实施例是为了透彻和完整而提供的。在整个说明书中，相似的附图标记是指相似的元件。
现在参考附图并且特别地参考图1，示出了包括根据本发明的示例实施例的混合动力推进系统50的车辆100。如下所述，图1中所示的车辆100还包括产生废气的内燃机10和通常的排气后处理系统(EATS)，所述EATS可以包括若干种不同类型的部件。图1中的车辆100以卡车的形式提供。通常，混合动力推进系统50包括内燃机10和EATS。在此示例中EATS被用于柴油类型的内燃机。根据本发明的示例实施例，柴油机旨在用于卡车中。柴油机可以例如包括六个汽缸(未示出)。然而，本发明不限于任何特定数量的汽缸或任何特定类型的汽缸配置。
现在转向图2，描绘了第一示例实施例，其包括电动机8和产生废气的内燃机10的混合动力推进系统50的部分。电动机8以操作方式连接到产生废气的内燃机10。电动机和发动机可操作来为车辆提供动力。此外，发动机与具有排气通道60的排气后处理系统(EATS)20流体连通。内燃机10被构造用以从化学结合能提供机械动力，然而电动机被配置用以将电能转化为机械能/从机械能转化电能。因此，混合动力推进系统被构造用以提供由发动机递送的机械动力和由电动机递送的电能的组合，以递送推进动力。车辆可以是在混合动力车辆的领域中公知的并联型混合动力车辆或串联型混合动力车辆。
应该注意的是，在示例实施例的上下文中，如本文所用的术语“下游”和“上游”是指示相对于废气穿过排气通道60流动的方向的术语。因此，术语“下游”是指通常与废气的流动方向相对应的方向，而术语“上游”通常是指与废气的流动方向相反的方向。作为示例，术语“下游”是指通常与来自内燃机10的废气的流动方向相对应的方向，而术语“上游”通常是指与来自发动机的废气的流动方向相反的方向。废气的流动方向在例如图2中用箭头指示，参见排气通道60。
应该容易领会的是，特别地用于卡车的柴油机的EATS 20被设计用于接收废气。如本文所图示的，排气后处理系统20通常包括用以降低微粒物质的水平的微粒过滤器。还必须减少来自发动机10的NOx排放以符合法规排放标准。因此，这种类型的系统还包括所谓的SCR模块，所述SCR模块包括沿着排气通道安装的SCR催化剂。排气通道60被设计成用以将废气输送通过排气后处理系统。
在图2中图示的混合动力推进系统50的示例实施例中，EATS 20包括第一SCR模块13和第二SCR模块41。SCR模块13和第二SCR模块41中的每一个均设置在排气通道60中。
另外，图2中的系统50包括涡轮增压器23。该涡轮增压器也设置在排气通道60中。特别地，涡轮增压器23设置在排气通道中，并且在第一SCR模块13的下游，且在第二SCR模块41的上游。因此，SCR模块41是涡轮后SCR模块，并且附加SCR模块13是涡轮前SCR模块。应当注意的是，在图2中的示例实施例的以下描述中，可以将第一SCR模块13和第二SCR模块41分别表示为第一SCR模块13或涡轮前SCR模块13，和第二SCR模块41或涡轮后SCR模块14。通过在系统50中相对于涡轮增压器将第一SCR模块13布置为涡轮前SCR模块，并且将第二SCR模块41布置为涡轮后SCR模块41，允许实现减少NOx排放的改进的过程，并且可比其它可用系统更快地启动。简而言之，涡轮增压器被适配成用以通过降低废气的能量水平来降低穿过涡轮增压器的废气的温度。此外，通过将EATS布置为与内燃机紧密连接，特别地通过将涡轮前SCR模块布置为与发动机紧密连接，当发动机起动(或再起动)时，将涡轮前SCR模块更快速地加热至其工作温度变得可能。另外，通过将涡轮前SCR模块布置在涡轮增压器的涡轮的上游，在当废气穿过涡轮时发生的废气的温度降低之前，利用来自发动机的温度变得可能。此外，通过将涡轮后SCR模块布置在涡轮增压器的下游，减少废气中的NOx排放的过程的改善变得可能，这在发动机以高负载操作时特别有用，从而产生温度更高的废气。
因此，如图2中所图示的根据示例实施例的系统50包括涡轮增压器23，所述涡轮增压器设置在排气通道60中，并且在SCR模块13的下游，且在附加SCR模块41的上游。涡轮增压器23包括涡轮23a。以这种方式，涡轮增压器被构造成用以使经由排气通道60供应给涡轮的废气膨胀。特别地，涡轮增压器被构造成用以使经由排气通道60供应给涡轮的加压废气膨胀，并且提取排气能量中的一些能量。
如图2中所图示的，包括涡轮23a的涡轮增压器23经由涡轮增压器轴22以操作方式连接到压缩机21。涡轮增压器是公知部件，并且通常是涡轮驱动增压式装置，其通过迫使额外空气进入发动机的燃烧室(由图2中的发动机10中的圆圈图示)来提高内燃机的效率和动力输出。压缩机因此由涡轮经由涡轮增压器轴22提供动力。涡轮23a由来自发动机的废气驱动。涡轮因此被构造成用以通过使用废气并且经由涡轮增压器轴22操作压缩机21。
压缩机21设置在进气通道62中，如下文进一步所述。
SCR模块13和41中的每一个均被适配成执行用于减少NOx排放的选择性催化还原(SCR)，将在下面对此进一步描述。因此，分别地，SCR模块13包括SCR催化剂13a，并且SCR模块41包括SCR催化剂41a。作为示例，涡轮前SCR模块13中的SCR催化剂13a是基于CU-沸石的催化剂。另外，作为示例，涡轮后SCR模块41中的SCR催化剂是基于钒的催化剂。
SCR模块41可进一步包括降噪消声器和/或废热回收热交换器。换句话说，SCR催化剂41a被集成在降噪消声器(未示出)中。此外或替换地，SCR催化剂41a被集成在废热回收热交换器(未示出)中。
然而，针对SCR模块13和41以及催化剂13a和41a的其它选项也是可想象到的。选择性催化还原是借助于SCR催化剂将NOx转化成氮气(N2)和水(H2O)的手段。还原剂(通常是尿素水)借助于还原剂喷射器连同SCR模块一起添加到废气流，并且在水解时转化为氨，该氨可以被吸附到SCR催化剂上。可以基于铁或铜的沸石类型的形式提供每个SCR模块。在其它示例实施例中，可以以基于钒的类型的形式提供每一个SCR模块。
在喷射器处对还原剂的喷射速率的控制可以基于还原剂剂量模型，所述还原剂剂量模型可以使用不同的参数作为输入信号，诸如由温度传感器提供的进入对应SCR模块的废气的温度。如将在下面进一步描述的，图2中的系统包括第一喷射器15和任选地第二喷射器35。
此外，在此示例实施例中，系统50的EATS 20包括柴油氧催化剂(DOC)12。另外，系统50的EATS 20包括柴油微粒过滤器(DPF)13b。在此示例实施例中，涡轮前SCR模块13具有涂布在柴油微粒过滤器(DPF)13b上的SCR催化剂13a。
如图2中所示，DOC 12被布置在涡轮前SCR模块13的上游。
EATS还包括还原剂混合室(RMC)14，所述RMC给出用于蒸发并混合还原剂的空间/时间。DOC 12和涡轮前SCR模块13经由RMC 14彼此流体连通，如图2中所图示的。换句话说，DOC 12被布置在涡轮前SCR模块13的上游并且通过RMC 14彼此流体连通。
如上所述，并且如图2中所图示的，排气后处理系统20的示例实施例包括第一还原剂喷射器15，所述第一还原剂喷射器用于在涡轮前SCR模块13的上游的位置处向废气(即排气通道60)供应含氨还原剂，诸如尿素。特别地，用于将还原剂供应给排气(即排气通道60)的喷射器15被构造成用以将还原剂供应给RMC 14。换句话说，还原剂喷射器被适配成在涡轮前SCR模块13的上游的位置处向RMC 14供应还原剂。此外，在这种类型的系统中，第一还原剂喷射器15被控制成用以向排气通道供应过剩量的还原制剂，所述量通常大于被要求供应给涡轮前SCR模块13以用于转化NOx排放的还原制剂的正常量，将在下面对此进一步描述。
任选地，排气后处理系统20的示例实施例还包括第二还原剂喷射器35，所述第二还原剂喷射器用于在涡轮后SCR模块41的上游和低压EGR管线(分支)36的下游的位置处向废气(即排气通道60)供应含氨还原剂，诸如尿素。
低压EGR管线和喷射器应该与涡轮出口相邻地布置。也就是说，可将低压EGR管线和喷射器放置得尽可能如此靠近涡轮出口，以将来自涡轮出口的湍流用作混合体积，或者靠近催化剂布置混合体积。
此外，在这种类型的系统中，第二还原剂喷射器35被控制成用以将一定量的还原制剂供应给涡轮后SCR模块41，也将在下面对此进一步描述。
此外，如上所述，图2中的排气后处理系统20包括DPF 13b，所述DPF 13b被布置在第一喷射器15的下游，然而DOC 12被布置在DPF13b的上游。
取决于所用燃料的类型，产生或多或少的烟灰和微粒物质。柴油燃料例如产生更多的烟灰，因此常常需要DPF以用于满足法律排放要求，然而诸如天然气或二甲醚的燃料通常产生少量的烟灰，从而可以消除对微粒过滤器的需要。
换句话说，DOC，有时也称作氧化催化剂，通常位于SCR模块13的上游和DPF的上游。DOC用来使碳氢化合物和一氧化碳氧化成二氧化碳和水。氧化催化剂还提高了排气温度。
再次转向SCR模块13和41中的每一个的功能，应当注意的是，SCR模块13和41中的每一个均被适配成用以执行用于降低NOx排放的选择性催化还原(SCR)。用于降低NOx排放的SCR在汽车行业内广泛使用，其中最常见的技术使用尿素(NH2CONH2)作为氨(NH3)的前体，以用于NOx排放的催化去除。特别地，SCR是借助于催化剂将氮氧化物(也称为NOx)转化成双原子氮气N2和水H2O的手段。气态还原剂(通常是无水氨、氨水或尿素)被添加到废气流，并且被吸附到催化剂上。当使用尿素作为还原剂时，二氧化碳CO2是反应产物。本发明不限于尿素作为含氨还原剂，而是可以替换地使用在SCR应用中当前使用的其它还原剂类型，例如氨水。
NOx还原反应随着废气分别行进穿过SCR模块13和41的SCR催化剂13a和41a中的每一个。在进入SCR模块之前，氨或其它还原剂(诸如尿素)如上所述地由喷射器喷射，并且与气体混合。使用无水氨或氨水进行选择性催化还原过程的化学计量反应的化学反应式为：
4NO+4NH3+O2→4N2+6H2O
2NO2+4NH3+O2→3N2+6H2O
NO+NO2+2NH3→2N2+3H2O
具有若干次级反应：
2SO2+O2→2SO3
2NH3+SO3+H2O→(NH4)2SO4
NH3+SO3+H2O→NH4HSO4
2NH3+NO+NO2+O2+H2O->2NH4NO3
4NH3+3O2->2N2+6H2O
4NH3+5O2->4NO+6H2O
尿素代替无水氨或氨水的反应为：
4NO+2(NH2)2CO+O2→4N2+4H2O+2CO2
尽管在图中未显式地示出，但是应当注意的是，SCR模块13和41中的每一个均提供有出口和用于接收废气的入口。入口和出口对应于排气通道60中的废气流。
关于还原剂(还原制剂)，应当注意的是，还原剂可以是含氨还原剂，诸如尿素。尿素通常溶于水中并且由处理液体的喷射器喷射。
然而，所述喷射器中的每一个均可供应气态含氨还原剂或液体含氨还原剂，诸如尿素水。每一个气态喷射器均通常连接到公共或对应的气态氨供应装置(未示出)，其可被以若干种方式实现。例如，可提供保持加压氨气的一个或多个气瓶，并将其联接到所述喷射器中的每一个，使得可以紧接在冷起动或类似条件后在每一个SCR模块(和SCR催化剂)的上游喷射气态氨。
气瓶的更换和处理也相对容易。根据一个替代实施例，可以提供贮存容器，所述贮存容器被构造成用以存储碱土金属氯化物盐，其充当所述气态氨的来源。容器优选地由电线等加热，从而促进气态氨的释放。在固体贮存介质(诸如碱土金属氯化物盐)中输送氨产生令人满意的安全性，和对氨来源的处理，并且释放气态氨仅需要少量热。根据又一替代方案，气态氨供应装置可以包括保持溶于诸如水的溶剂中的氨溶液的贮存容器。
喷射器中的每一个均可由金属管形成，所述金属管穿过排气后处理系统20的排气通道60的侧壁，并且在排气通道内展出排出开口，使得可借助于金属管将来自所述气态氨供应装置的气态氨供应给排气通道内的废气流。
另外，应当注意的是，如上所述，当系统50被安装并在操作中时，SCR模块中的每一个均能够接收由喷射器喷射到排气后处理系统中的NH3。
再次转向SCR模块，SCR模块中的每一个均是蜂窝结构。该蜂窝结构包括用于通过SCR模块输送气流的多个通道(未示出)。尽管未严格地要求，但是在此示例中SCR催化剂被涂布到蜂窝结构的每一个壁表面上，从而环绕(或限定)SCR模块中的气体通道。壁表面通常对应于通道的内表面。换句话说，SCR催化剂被布置为使得活性组分能够与废气的内含物(即还原制剂)以化学方式相互作用。为此，SCR催化剂是蜂窝结构的一部分。如上所述，SCR催化剂可以例如是基于沸石的催化剂。替代地，SCR催化剂可以是基于钒的催化剂。
关于内燃机10，应当注意的是，根据下述示例实施例的操作，可按扭矩限制而操作发动机。如图2中所描绘的，通常通过借助于阀构件52控制到发动机的燃料的流量来执行扭矩限制。阀构件可例如由控制单元85操作。阀构件52可以是若干不同的常规阀中的任何一种，例如单向阀、止回阀、液压阀、气动阀、电磁阀等。将在下面关于图3等进一步描述发动机的操作。
此外，混合动力推进系统50任选地但严格来说不必要包括高压废气再循环(EGR)功能。作为示例，高压废气再循环可由EGR冷却器11提供。如图2中所描绘的，EGR冷却器以操作方式连接到排气通道60。此外，EGR冷却器11被构造成用以冷却来自排气通道60的废气，所述废气也可能与来自进气通道62的空气(诸如压缩空气)混合。EGR冷却器11以操作方式连接到冷却器2，以便经由冷却剂通道64接收冷却剂。
因此，用于高压EGR的EGR冷却器11经由如图2中所图示的第二连接11a或者以任何其它可能的方式与排气通道60和进气通道62流体连通。
作为示例，对在DOC 12上游的排气通道60中的废气执行高压EGR。换句话说，当系统包括DOC 12时，如上所述，对在DOC 12的上游的排气通道中的废气执行高压EGR。因此，高压EGR的使用减少了通过DOC 12和涂布SCR催化剂的DPF 13的排气流量。
另外，在此示例实施例中，混合动力推进系统50任选地但是严格来说不必要包括在涡轮增压器23的下游的位置处与排气通道60流体连通的低压EGR管线36。低压EGR的一个目的是为了确保NOx水平在EATS中处于较低的水平，从而使得能实现更小尺寸的SCR模块。低压EGR管线包括EGR冷却器31。任选地，EGR管线可包括SCR催化剂32，在下文中被表示为EGR管线SCR催化剂32，尤其是允许还原剂将主要由喷射器15喷射。SCR催化剂可以包括如上关于其它SCR催化剂13a和41a所提及的任何特征、材料和功能。
此外，如上所述，如图2中所图示的混合动力系统包括喷射器35。喷射器35通常被构造成用以在低压EGR管线36与SCR模块41之间的位置处向排气通道60中的废气供应附加量的还原制剂。
低压EGR管线36在涡轮之后的排气通道60与压缩机21之前的进气通道62之间延伸。
再次参考图2，如上所述，混合动力推进系统50任选地还包括进气通道62。进气通道具有用于将新鲜空气接收到进气通道的进气开口63。进气通道62被构造成用以向内燃机10提供空气。在进气通道中，还设有如上所述的压缩机21和如本领域中公知的增压空气冷却器38。如图2中所图示的，增压空气冷却器38设置在压缩机21的下游。
此外，混合动力推进系统50任选地包括冷却剂流体通道64。冷却剂流体通道64是闭环流体介质回路，用于容纳并使冷却剂(诸如流体介质，例如水、空气或气体或它们的组合)循环。冷却剂流体通道64通常从散热器2延伸到系统50的各种部件。作为示例，冷却剂流体通道64从散热器2延伸到泵单元4、发动机10、用于低压EGR的EGR冷却器31、用于高压EGR的EGR冷却器11，并且延伸到恒温器3。换句话说，散热器2与泵单元4、发动机10、用于低压EGR的EGR冷却器31、用于高压EGR的EGR冷却器11和恒温器3中的任一个流体连通，如图2中所图示。还应当注意的是，这些部件中的每一个部件均设置在冷却剂流体通道64中，即散热器2、泵单元64、发动机10、用于低压EGR的EGR冷却器31、用于高压EGR的EGR冷却器11和恒温器3设置在通道64中。
因此，散热器2能够向泵单元4、发动机10、用于低压EGR的EGR的冷却器31、用于高压EGR的EGR冷却器11和恒温器3中的任何一个供应冷却剂流体介质。经由散热器并借助于冷却剂流体介质冷却这些类型的部件的构造是本领域中公知的，因此在此不再描述。
再次转向排气通道60和废气从发动机10到EATS 20的输送，通常从发动机10的汽缸收集废气并且将其引入到DOC 12中。随后，废气穿过还原剂混合室14。在RMC 14中，还原剂的一部分由喷射器15喷射并混合，使得在SCR模块13中可通过SCR催化剂13a使NOx还原。如上所述，催化剂13a被涂布在微粒过滤器上。此后，如上所述，加压废气在涡轮增压器23中膨胀。然后废气在排气通道60中被导向具有SCR催化剂41a的涡轮后SCR模块41。通常，尽管未严格地要求，但是涡轮后SCR模块41包括带降噪的消声器和形式为氨泄漏催化剂的SCR催化剂41a。任选地，如上所述，还设置有带走涡轮增压器23的下游的废气的低压EGR。如上所述，低压EGR管线可任选地设置有SCR催化剂32和冷却器31。
以这种方式，还原剂混合室14可能不一定提供最佳混合，因为涡轮增压器23中的涡轮将提供所谓的完美混合。另外，涂布SCR的DPF可以据此不一定被确定尺寸以减少整个工作区域上的NOx排放。
关于图2描述的系统的一个优点是当发动机起动(或再起动)时将涡轮前SCR模块更快地加热至其工作温度变得可能。另外，通过将涡轮前SCR模块布置在涡轮增压器的涡轮的上游，在当废气穿过涡轮时发生的废气的温度降低之前，利用来自发动机的温度变得可能。
此外，通过将涡轮后SCR模块布置在涡轮增压器的下游，减少废气中的NOx排放的过程的改善变得可能，这在发动机以高负载操作时特别有用，从而产生温度更高的废气。
现在转向混合动力推进系统50的操作，在图3a中的流程图中描绘了被适配成操作根据本发明的混合动力推进系统的方法的序列的一个示例实施例。
如将在下面进一步描述的方法可操作包括上面关于图1和图2描述的示例实施例中的任何一个的系统。特别地，提供了用于对车辆1的混合动力推进系统50中的选择性催化还原SCR模块41进行加热的启动方法200的示例实施例。
如上面例如关于图1和图2所提及的，系统50包括电动机8和产生废气的内燃机10。电动机以操作方式连接到产生废气的内燃机。电动机和内燃机可操作来为车辆提供动力。发动机还与排气后处理系统(EATS)20流体连通。另外，在此示例中，EATS 20包括排气通道60和SCR模块13，同时SCR模块13设置在发动机10和电动机8的下游的排气通道60中。
为了操作这种类型的系统，方法包括以下步骤：
-在对发动机具有扭矩限制的启动模式下操作210发动机，从而允许SCR模块13转化NOx排放；
-在发动机10与SCR模块13之间的位置处向废气供应230过剩量的还原制剂，还原制剂的过剩量大于用于转化来自发动机的NOx排放的还原制剂的所需量；
-将SCR模块13加热240至工作温度T1；
-终止250启动模式，从而终止对发动机的扭矩限制和过剩量的还原制剂的供应。
终止启动模式的步骤可以取决于系统的类型、车辆的类型和设施的类型而包括一个或若干个附加的步骤。作为示例，终止启动模式的步骤是通过从供应过剩量的还原制剂改变为用于转化来自发动机的NOx排放的所需量的还原制剂来执行的。也就是说，在步骤230中供应的还原制剂的过剩量通常大于在包括仅一个SCR模块的EATS中向SCR模块13供应的还原制剂的量。特别地，在步骤230中供应的还原制剂的过剩量通常大于供应给SCR模块以用于在发动机的正常操作期间转化来自发动机的NOx排放的还原制剂的正常量。在这种上下文中，术语还原制剂的正常量通常是指足以转化NOx排放的还原制剂的量。也就是说，参考如上所述的化学式，由喷射器供应给SCR模块的NH3的数量基本上等于NOx的数量。
应当注意的是，SCR模块13和SCR模块41可被以各种方式操作，并且被操作来以各种幅度转化NOx排放。仅作为示例，当在启动模式下操作发动机时，SCR模块13被操作来转化大于95％的NOx排放。优选地，SCR模块13被操作来转化大于98％的NOx排放。更优选地，SCR模块13被操作来转化大于99％的NOx排放。
通常，通过控制到发动机的燃料的流量，来执行按扭矩限制而操作发动机的步骤210。可以借助于阀构件(未示出)执行这个。阀构件可以例如由控制单元85操作。
在一些场合中，车辆的发动机可能无法提供足够的动力来以适当的方式操作车辆，例如当车辆是重型车辆，并且发动机在上坡地形中操作或者经受高加速需求时。
在这些类型的场合中，如上所述，按扭矩限制而操作发动机的步骤210包括附加步骤：如果来自按扭矩限制而操作的发动机的动力量小于用于操作车辆的所需的动力量，则由电动机8提供附加动力。通常，这通过在给定场合下车辆的操作速度低于期望速度来指示，由此请求更多的动力。
如在图3a中的流程图中通过虚线框220所指示的，方法任选地包括对在发动机10的下游的排气通道中输送的废气执行高压废气再循环EGR的步骤220。因此，在方法的此变型中，步骤250因此还包括终止高压EGR。应当注意的是，此步骤仅是任选的，而不是严格必需的。作为示例，高压EGR用于维持穿过EATS 20的废气的低水平，同时有助于维持NOx的浓度的低水平。应当注意的是，维持穿过EATS 20的废气的低水平的其它方式也是可能的，例如通过停用一个或若干个汽缸。
在此变型中，当方法包括任选步骤220时，终止启动模式的步骤250通常还包括步骤252：从高压EGR切换到低压EGR，同时从供应过剩量的还原制剂改变为用于转化来自发动机的NOx排放的所需量的还原制剂。
可取决于系统的类型、车辆的类型和实现方式的类型而以若干种不同的方式执行操作步骤252。作为示例，通过经由低压EGR 31引导排气通道60中的废气的至少一部分来执行从高压EGR切换到低压EGR的步骤252。
关于步骤230，应当注意的是，如上所述，此步骤通常由喷射器执行。特别地，在发动机10与SCR模块13之间的位置处将过剩量的还原制剂供应给废气的步骤230由喷射器15执行。取决于发动机、车辆和设施的类型，喷射器也可以由控制单元85或者以任何其它可想象到的方式控制。
关于步骤240，应当注意的是，工作温度T1可以对应于约170-500摄氏度的温度，更优选地工作温度T1可以对应于约170-400摄氏度的温度，更优选地工作温度温度T1可以对应于约250-400摄氏度的温度。另外，在一些示例实施例中，工作温度T1可以对应于约250-500摄氏度的温度。
因此，将SCR模块13加热240至工作温度T1的步骤可以包括将SCR模块13加热至约170-500摄氏度的步骤。
另外，步骤240任选地包括将SCR模块41加热至对应的工作温度的步骤。作为示例，步骤240包括将SCR模块41加热至约170-500摄氏度的步骤。应当注意的是，SCR模块41的工作温度可以对应于约170-500摄氏度的温度，更优选地SCR模块41的工作温度可以对应于约170-400摄氏度的温度，更优选地SCR模块41的工作温度可以对应于约250-400摄氏度的温度。另外，在一些示例实施例中，SCR模块41的工作温度可以对应于约250-500摄氏度的温度。
取决于系统的类型和车辆的类型，SCR模块13的工作温度和SCR模块41的工作温度可以是相等的或者可以不同。
因此，将SCR模块41加热至工作温度T1的步骤可以包括将SCR模块41加热至约170-500摄氏度或上述范围中的任何其它温度的步骤。
因此，在此示例中，步骤240任选地包括将SCR模块41加热至工作温度T2的步骤。
如上所述，EATS 20包括柴油氧催化剂DOC 12和在柴油微粒过滤器DPF 13b上涂布有SCR催化剂13a的SCR模块13。另外，DOC 12通常被布置在SCR模块13的上游，并且通过还原剂混合室RMC 14彼此流体连通。上面关于图2描述了包括这些部件的EATS的一个示例。在包括SCR模块13的系统中，在步骤230中供应的还原制剂的过剩量通常大于供应给SCR模块13的还原制剂的正常量。
另外，如上所述，在至少一个示例实施例中，系统50包括涡轮增压器23，所述涡轮增压器设置在排气通道中，并且在附加SCR模块13的下游且在SCR模块41的上游。因此，SCR模块41是涡轮后SCR模块，并且SCR模块13是涡轮前SCR模块。
作为示例，涡轮前SCR模块中的SCR催化剂13a是基于CU-沸石的催化剂。另外，作为示例，涡轮后SCR模块中的SCR催化剂是基于钒的催化剂。
现在转到关于图3b描述的方法的示例实施例，其中方法附加地包括对在发动机下游的排气通道中输送的废气执行高压废气再循环EGR的步骤220，方法任选地还包括对DOC12的上游的排气通道中的废气执行高压EGR的步骤。换句话说，当系统包括DOC 12时，如上所述，对DOC 12的上游的排气通道中的废气执行高压EGR的步骤220。
此外，如上所述，当EATS 20包括在涡轮增压器的下游的位置处与排气通道60流体连通的低压EGR管线36时，低压EGR管线包括EGR冷却器31和任选地EGR管线SCR催化剂32。在EATS 20的这种类型的变型中，方法任选地还包括步骤232：通过附加喷射器35，在低压EGR管线36与SCR模块41之间的位置处向排气通道60中的废气供应附加量的还原制剂，这图示在图3b中的方法中。
虽然上面关于图3a和图3b描述的方法(以及所对应的步骤和序列)特别适合于包括第一SCR催化剂、第二SCR催化剂和布置在二者之间的涡轮增压器的混合动力推进系统，但是方法可以同样地可用在仅包括一种SCR催化剂的混合动力推进系统中。在图4中图示了这种类型的系统的一个示例。
简而言之，除了涡轮前SCR模块的布置之外，图4中的系统还任选地包括如关于图2所描述的特征、功能、示例和/或效果中的任何一个。此外，涡轮后SCR模块113现在包括与先前涡轮前SCR模块(在图2中用附图标记13表示)类似的部件。也就是说，在图4中，涡轮后SCR模块113包括涂布在柴油微粒过滤器DPF 113b上的SCR催化剂113a。此外，柴油氧催化剂DOC12被布置在SCR模块113的上游，所述SCR模块113具有涂布在DPF 13b上的SCR催化剂。另外，DOC12通常被布置在涡轮增压器23与SCR模块113中间。因此，DOC被布置在涡轮增压器的下游。在此示例中，SCR模块113与RMC 14流体连通。此外，在此示例中，由喷射器15向涡轮后SCR模块113供应过剩量的还原制剂。
为了操作这种类型的系统，方法包括以下步骤：
-在对发动机具有扭矩限制的启动模式下操作210发动机，从而允许SCR模块113转化NOx排放；
-在发动机10与SCR模块113之间的位置处向废气供应230过剩量的还原制剂，还原制剂的过剩量大于用于转化来自发动机的NOx排放的还原制剂的所需量；
-将SCR模块113加热240至工作温度T1；
-终止250启动模式，从而终止对发动机的扭矩限制和过剩量的还原制剂的供应。
除了关于图4的方法利用SCR模块113操作EATS以外，方法还可以包括如关于图3a和图3b所描述的其它特征和步骤中的任何一个。应该容易领会的是，除非上面显式地陈述，否则图4中的系统的细节以及该系统的各个特征与上面关于图1和图2描述的细节和特征基本上相同。
现在转向图5，描绘了根据本发明的用于车辆的EATS的另一示例实施例。图5中的EATS 20b可以包括如关于图2中的系统所描述的任何特征、示例和功能，只要在图5中的系统与图2中的系统之间没有矛盾即可。关于图5描述的EATS可被包括在如关于图1和图2所描述的车辆的混合动力推进系统中，或者包括在任何其它类型的混合动力推进系统中。特别地，关于图5描述的EATS 20b包括：涡轮23a，所述涡轮设置在排气通道60中；涡轮前选择性催化还原SCR模块13，所述涡轮前选择性催化还原SCR模块包括基于CU-沸石的催化剂，并且被布置在排气通道中的涡轮增压器的上游；和涡轮后SCR模块41，所述涡轮后SCR模块包括基于钒的催化剂。
包括基于钒的催化剂的涡轮后SCR模块41被布置在排气通道60中的涡轮23a的下游。
以这种方式，涡轮13被布置成用以减少排气通道中的排气能量。涡轮连接到压缩机、涡轮增压器(如在图2中一样)，但是也可以连接到曲轴(未示出)或者连接到用于在推进系统50中使用的发电机(未示出)。
简而言之，如上所述，涡轮增压器被适配成用以通过降低废气的能量水平来降低穿过涡轮增压器的废气的温度。
此外，通过将EATS布置为与内燃机紧密连接，特别地通过将涡轮前SCR模块布置为与发动机紧密连接，当发动机起动(或再起动)时，将涡轮前SCR模块更快速地加热至其工作温度变得可能。另外，通过将涡轮前SCR模块布置在涡轮增压器的涡轮的上游，在当废气穿过涡轮时发生的废气的温度降低之前利用来自发动机的温度变得可能。
此外，通过将涡轮后SCR模块布置在涡轮增压器的下游，减少废气中的NOx排放的过程的改善变得可能，这在发动机以高负载操作时特别有用，从而产生温度更高的废气。
如上所述，前涡轮SCR模块13的基于CU-沸石的催化剂被涂布在柴油微粒过滤器DPF 13b上。作为示例，基于CU-沸石的催化剂通常形式为CHA、SSZ13、SSZ45、SAPO、LTA等，其中Cu或CU和Fe为阳离子。
此外，应当注意的是，主焓降低呈排气温度的形式。另外，随着温度的增加，温度降低通常也增加。
应该容易领会的是，除非上面显式地陈述，否则图5中的系统的细节以及系统的各个特征与上面关于图1和图2描述的细节和特征基本上相同。另外，可根据关于图3a和图3b描述的方法的示例实施例中的任何一个来操作如关于图5描述的系统。因此，为了操作这种类型的系统，方法包括以下步骤：
-在对发动机具有扭矩限制的启动模式下操作210发动机，从而允许SCR模块213转化NOx排放；
-在发动机10与SCR模块213之间的位置处向废气供应230过剩量的还原制剂，还原制剂的过剩量大于用于转化来自发动机的NOx排放的还原制剂的所需量；
-将SCR模块13加热240至工作温度T1并且将SCR模块41加热至工作温度T2；
-终止250启动模式，从而终止对发动机的扭矩限制和过剩量的还原制剂的供应。
如上面关于图3a和图3b以及任何其它示例实施例所描述的，根据示例实施例的方法通常由控制单元85控制。因此，混合动力推进系统包括用于根据如本文所述的各种方法来控制系统的控制单元85。特别地，控制单元85被配置成用以执行根据如上所述的示例实施例中的任何一个的方法的步骤中的任何一个。
本发明的示例实施例还涉及包括混合动力推进系统50和控制单元85的车辆。另外，应当注意的是，本发明的示例实施例中的任何一个可以包括计算机程序，所述计算机程序包括程序代码装置，所述程序代码装置用于当在计算机上运行程序时如上所述执行本发明的方法步骤。因此，本发明的示例实施例中的任何一个可以提供有计算机可读介质，所述计算机可读介质承载计算机程序，所述计算机程序包括用于当在计算机上运行程序产品时如上所述执行本发明的方法步骤的程序代码装置。
归因于本发明，由于在车辆的混合动力系统的EATS中减少NOx排放的更快且更高效的过程，提供了许多改善NOx排放控制的方法和系统。
应当理解的是，本发明不限于上述和附图中图示的实施例；相反，技术人员将认识到，可以在所附权利要求的范围内做出许多变化和修改。
例如，通过高压EGR减少排气流量的步骤可以利用节气门或通过停用一个或若干个发动机汽缸来补充。甚至可能的是，通过高压EGR减少排气流量的步骤可以更换为使用节气门或通过停用一个或若干个发动机汽缸。
作为示例，除了DOC 12、RCM 14、喷射器15、SCR模块13、SCR催化剂13a和DPF 13b设置在包括涡轮23、23a的涡轮增压器的下游以外，示例实施例的方法还可进一步操作如关于图2所描述的混合动力系统。此外，在这种类型的系统，中DPF 13b是与包括SCR催化剂13a的SCR模块流体连通的单独的部件。

Claims (19)

1.一种用于对车辆的混合动力推进系统中的选择性催化还原模块进行加热的启动方法，所述系统包括以操作方式连接到内燃机的电动机，所述内燃机产生废气，所述电动机和所述内燃机能够操作来为所述车辆提供动力，并且所述内燃机与排气后处理系统流体连通，所述排气后处理系统具有排气通道，并且包括所述选择性催化还原模块，所述选择性催化还原模块设置在所述内燃机和所述电动机的下游的所述排气通道中，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
-在对所述内燃机具有扭矩限制的启动模式下操作所述内燃机，从而允许所述选择性催化还原模块转化NOx排放；
-对在所述内燃机下游的所述排气通道中输送的废气执行高压废气再循环的步骤，同时终止所述启动模式的步骤还包括终止所述高压废气再循环；
-在所述内燃机与所述选择性催化还原模块之间的位置处向所述废气供应过剩量的还原制剂，所述还原制剂的过剩量大于用于转化来自所述内燃机的所述NOx排放的还原制剂的所需量；
-将所述选择性催化还原模块加热至工作温度；
-终止所述启动模式，从而终止对所述内燃机的所述扭矩限制和所述过剩量的所述还原制剂的供应，所述终止所述启动模式的步骤包括如下步骤：从所述高压废气再循环切换到低压废气再循环，同时从供应所述过剩量的所述还原制剂改变为用于转化来自所述内燃机的NOx排放的所述所需量的还原制剂。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，通过经由所述低压废气再循环引导所述排气通道中的废气的至少一部分来执行从所述高压废气再循环切换到所述低压废气再循环的步骤。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，利用所述扭矩限制而操作所述内燃机的步骤包括如下步骤：如果来自利用所述扭矩限制而操作的所述内燃机的动力量小于用于操作所述车辆的所需动力量，则由所述电动机提供附加动力。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，通过控制到所述内燃机的燃料的流量，来执行利用所述扭矩限制而操作所述内燃机的步骤。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述排气后处理系统包括柴油氧催化剂和所述选择性催化还原模块，所述选择性催化还原模块在柴油微粒过滤器上涂布有选择性催化还原催化剂，所述柴油氧催化剂被布置在所述选择性催化还原模块的上游并且通过还原剂混合室彼此流体连通。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述系统还包括涡轮增压器，所述涡轮增压器设置在所述排气通道中并且在所述选择性催化还原模块的下游且在附加选择性催化还原模块的上游，因此所述选择性催化还原模块是涡轮前选择性催化还原模块，并且所述附加选择性催化还原模块是涡轮后选择性催化还原模块。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，将所述选择性催化还原模块加热至工作温度的步骤还包括将所述涡轮后选择性催化还原模块加热至对应的工作温度。
8.根据权利要求6或7所述的方法，其特征在于，所述涡轮前选择性催化还原模块中的所述选择性催化还原催化剂是基于CU-沸石的催化剂，并且所述涡轮后选择性催化还原模块中的选择性催化还原催化剂是钒基催化剂。
9.根据权利要求6或7所述的方法，其特征在于，所述排气后处理系统包括在所述涡轮增压器下游的位置处与所述排气通道流体连通的低压废气再循环管线，所述低压废气再循环管线包括废气再循环冷却器和废气再循环管线选择性催化还原催化剂。
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，还包括如下步骤：在所述低压废气再循环管线与所述涡轮后选择性催化还原模块之间的位置处，向所述排气通道中的废气供应附加量的还原制剂。
11.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，对所述柴油氧催化剂上游的所述排气通道中的废气进行执行所述高压废气再循环的步骤。
12.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，当在所述启动模式下操作所述内燃机时，所述选择性催化还原模块被操作来转化大于95％的所述NOx排放。
13.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，所述选择性催化还原模块被操作来转化大于98％的所述NOx排放。
14.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，所述选择性催化还原模块被操作来转化大于99％的所述NOx排放。
15.一种用于车辆的控制单元，所述控制单元被配置成用以执行根据权利要求1-14中任一项所述的方法的步骤。
16.一种车辆，所述车辆包括根据权利要求15所述的控制单元。
17.一种用于车辆的排气后处理系统，所述排气后处理系统包括：
-包括涡轮的涡轮增压器，所述涡轮设置在排气通道中；
-涡轮前选择性催化还原模块，所述涡轮前选择性催化还原模块包括基于CU-沸石的催化剂，并且被布置在所述排气通道中的所述涡轮的上游；和
-涡轮后选择性催化还原模块，所述涡轮后选择性催化还原模块包括钒基催化剂，并且被布置在所述排气通道中的所述涡轮的下游；由此所述涡轮被布置成用以降低所述排气通道中的排气焓；
-在所述涡轮增压器下游的位置处与所述排气通道流体连通的低压废气再循环(EGR)管线，所述低压废气再循环管线包括废气再循环冷却器和废气再循环管线选择性催化还原催化剂，其中，在所述低压废气再循环管线与所述涡轮后选择性催化还原模块之间的位置处，向所述排气通道中的废气供应附加量的还原制剂。
18.根据权利要求17所述的排气后处理系统，其中，所述涡轮前选择性催化还原模块的基于CU-沸石的催化剂被涂布在柴油微粒过滤器上。
19.一种计算机可读介质，所述计算机可读介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时用于实现根据权利要求1-14中任一项所述的方法的步骤。
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