СПОСОБ И СИСТЕМА ДЛЯ ОЧИСТКИ ПОТОКА ВЫХЛОПНЫХ ГАЗОВ

Область техники

Настоящее изобретение относится к способу для очистки потока выходных газов согласно ограничительной части пункта 1 формулы изобретения. Настоящее изобретение относится также к системе очистки выхлопа, предназначенной для очистки потока выхлопных газов согласно ограничительной части пункта 40 формулы изобретения. Изобретение относится также к компьютерной программе и компьютерному программному продукту, которые исполняют способ по изобретению.

Уровень техники

Нижеследующее описание уровня техники изобретения составляет описание уровня техники настоящего изобретения и, следовательно, не обязательно должно представлять известный уровень техники.

В связи с повышенным интересом государственных органов к тому, что касается загрязнения и качества воздуха, в первую очередь, в городских зонах, во многих юрисдикциях были разработаны проекты стандартов и норм на выбросы, относящихся к выбросам двигателей внутреннего сгорания.

Такие стандарты на выбросы часто состоят из требований, определяющих допустимые пределы выбросов отработавших газов из двигателей внутреннего сгорания в составе, например, автотранспортных средств. Например, уровни выбросов оксидов азота NO_x, углеводородов C_xH_y, монооксида углерода CO и частиц PM (сажи) часто регулируются такими стандартами для большинства типов автотранспортных средств. Автотранспортные средства, оборудованные двигателями внутреннего сгорания, обычно, образуют упомянутые выбросы в различной степени. В настоящем документе изобретение будет описано, в основном, для применения в автотранспортных средствах. Однако, изобретения можно использовать, по существу, во всех областях применения, в которых служат двигатели внутреннего сгорания, например, на таких транспортных средствах, как суда или самолеты/вертолеты, где нормы и стандарты на такие применения ограничивают выбросы из двигателей внутреннего сгорания.

С целью соответствия упомянутым стандартам на выбросы, выхлопные газы, возникающие в результате процесса сгорания в двигателе внутреннего сгорания, подвергают обработке (очищают).

Распространенный способ очистки выхлопных газов из двигателя внутреннего сгорания состоит из процесса, так называемой, каталитической очистки, и поэтому автотранспортные средства, оборудованные двигателем внутреннего сгорания, обычно содержат, по меньшей мере, один каталитический нейтрализатор. Имеются каталитические нейтрализаторы разных типов, при этом разные соответствующие типы могут быть подходящими в зависимости от, например, принципа сгорания, стратегий сгорания и/или типов топлива, которые используются в автотранспортных средствах, и/или типов соединений в потоке выхлопных газов, подлежащих очистке. Что касается, по меньшей мере, нитрозных газов (монооксида азота, диоксида азота), называемых ниже оксидами азота NO_x, автотранспортные средства часто содержат каталитический нейтрализатор, при этом в поток выхлопных газов, возникающий вследствие сгорания в двигателе внутреннего сгорания, подается добавка для восстановления оксидов азота NO_x, главным образом, до газообразного азота и водяного пара.

Каталитические нейтрализаторы SCR (избирательного каталитического восстановления) являются каталитическим нейтрализаторами общеупотребительного типа для восстановления упомянутого типа, в основном, для грузовых автомобилей большой грузоподъемности. Каталитические нейтрализаторы SCR обычно используют аммиак NH₃ или композицию, из которой может образоваться/формироваться аммиак, в качестве добавки для снижения концентрации оксидов азота NO_x в выхлопных газах. Добавку впрыскивают в поток выхлопных газов, происходящий из двигателя внутреннего сгорания, перед каталитическим нейтрализатором. Добавка, вводимая в каталитический нейтрализатор, абсорбируется (накапливается) в каталитическом нейтрализаторе в форме аммиака NH₃, так что между оксидами азота NO_x в выхлопных газах и аммиаком NH₃, доступным при посредстве добавки, может происходить окислительно-восстановительная реакция.

Современный двигатель внутреннего сгорания является системой, в которой имеет место взаимодействие и взаимное влияние между двигателем и очисткой выхлопных газов. В частности, существует корреляция между способностью системы очистки выхлопных газов восстанавливать оксиды азота NO_x и эффективностью использования топлива двигателем внутреннего сгорания. Для двигателя внутреннего сгорания, между эффективностью использования топлива/общим кпд двигателя и оксидами азота NO_x, производимыми двигателем, существует корреляция. Упомянутая корреляция означает, что для данной системы, между образуемыми оксидами азота NO_x и эффективностью использования топлива существует положительная корреляция, другими словами, от двигателя, которому разрешается выделять больше оксидов азота NO_x, можно добиться меньшего расхода топлива посредством, например, более оптимального выбора установки момента впрыска, что может дать более высокую полноту сгорания. Аналогично, между массой частиц PM и эффективностью использования топлива часто существует отрицательная корреляция, означающая, что увеличенный выброс массы частиц PM из двигателя связан с повышенным расходом топлива. Данная корреляция является предпосылкой широкого применения систем очистки выхлопных газов, содержащих каталитический нейтрализатор SCR, целью которых является оптимизация двигателя в отношении расхода топлива и выброса частиц в направлении образования сравнительно большего количества оксидов азота NO_x. Затем восстановление упомянутых оксидов азота NO_x выполняется в системе очистки выхлопных газов, которая поэтому может содержать каталитический нейтрализатор SCR. Благодаря интегрированному подходу при проектировании двигателя и системы очистки выхлопных газов, когда двигатель и очистка выхлопных газов дополняют друг друга, можно обеспечить высокую эффективность использования топлива совместно с низкими выбросами как частиц PM, так и оксидов азота NO_x.

Краткое описание изобретения

Эффективность очистки выхлопных газов можно до некоторой степени повысить увеличением объемов субстрата, содержащихся в системах очистки выхлопных газов. В частности, можно снизить потери, обусловленные неравномерным распределением потока выхлопных газов. Однако, увеличенные объемы субстрата непосредственно сказываются на стоимости изготовления и/или производства. Увеличенный объем субстрата приводит также к росту противодавления, что нейтрализует потенциальные выигрыши по расходу топлива вследствие повышенной степени конверсии, обусловленной увеличенным объемом. Поэтому важно иметь возможность оптимального применения системы очистки выхлопных газов, например, благодаря исключению завышения размеров и/или благодаря ограничению разброса систем очистки выхлопных газов по размеру и/или стоимости изготовления.

Действие и рабочие характеристики каталитических нейтрализаторов, в общем, и каталитических нейтрализаторов с восстановительными характеристиками, в частности, зависят, например, от соотношения между диоксидом азота и оксидами азота, то есть, NO₂/NO_x-фракции, в выхлопных газах. Однако, NO₂/NO_x-фракция зависит от ряда других факторов, например, от того, как водитель управляет автотранспортным средством, и/или от текущего режима вождения. Например, NO₂/NO_x-фракция в выхлопных газах может зависеть от крутящего момента, затребованного водителем и/или системой автоматического поддержания скорости, от видимости участка дороги, на котором находится автотранспортное средство, и/или стиля вождения водителя.

Традиционная система очистки выхлопных газов образует, по существу, постоянную фракцию диоксида азота NO₂ в оксидах азота NO_x при данном потоке выхлопных газов и данной температуре. Оптимизация упомянутых компонентов затруднительна, так как данные параметры будут зависеть от того способа, каким используют двигатель, и не подлежат управлению/регулированию. Восстановительные каталитические нейтрализаторы в системе очистки выхлопных газов нуждаются, с одной стороны, в достаточно большой фракции диоксида азота NO₂, при низких температурах выхлопных газов. С другой стороны, их действие ухудшается, если фракция диоксида азота NO₂ становится слишком высокой при оптимальной температуре для окислительного каталитического нейтрализатора DOC (дизельных выхлопов) и для сажевого фильтра DPF (дизельных выхлопов) в системе очистки выхлопных газов. Поэтому современные системы очистки выхлопных газов могут допускать как слишком большие/слишком высокие фракции диоксида азота NO₂, так и слишком малые /слишком низкие фракции диоксида азота NO₂, в зависимости от текущей эксплуатации и/или спецификации на оборудование для соответствующего компонента.

В некоторых условиях, касающихся температуры каталитического нейтрализатора и потока, т.е. для некоторого времени выдержки в каталитическом нейтрализаторе («объемной скорости»), существует риск, что в оксидах азота NO_x получается вредная фракция диоксида азота NO₂. В частности, существует риск, что соотношение NO₂/NO_x превысит значение 50%, что может составлять реальную проблему для очистки выхлопных газов. Поэтому, оптимизация соотношения NO₂/NO_x для критических режимов работы при низких температурах создает, при использовании известных решений, риск образования слишком высокой фракции диоксида азота NO₂ в других рабочих режимах при более высоких температурах. Упомянутая повышенная фракция диоксида азота NO₂ обуславливает повышенное требование к объему каталитического нейтрализатора SCR и/или ограничение количества оксидов азота, выбрасываемых из двигателя, и, соответственно, снижение эффективности использования топлива автотранспортным средством/двигателем. Кроме того, существует риск, что повышенная фракция диоксида азота NO₂ приведет также к образованию веселящего газа N₂O в каталитическом нейтрализаторе избирательного каталитического восстановления, возможно, расположенного дальше в потоке.

Упомянутые риски образования вредной фракции диоксида азота NO₂ существуют также вследствие старения системы. Например, соотношение NO₂/NO_x может принимать сниженные значения после того, как система отработала долгое время, что может сделать необходимым использование спецификации каталитического нейтрализатора, которая приводит к слишком высоким фракциям NO₂/NO_x в несостаренном состоянии, чтобы компенсировать старение.

Существуют также системы очистки выхлопных газов известного уровня техники, содержащие каталитический сажевый фильтр SCRF, известный из заявки WO2014044318. Каталитический сажевый фильтр является фильтром, содержащим каталитическое покрытие, с такой характеристикой, что покрытие можно использовать для восстановления оксидов азота NO_x. Однако, данные системы очистки выхлопных газов известного уровня техники часто испытывают проблемы, связанные с недостаточным окислением сажи в каталитическом фильтре SCRF. Упомянутые проблемы обусловлены, по меньшей мере, частично, тем фактом, что реакции, составляющие восстановление оксидов азота NO_x, происходят быстрее, чем реакции, составляющие окисление сажи. Кроме того, восстанавливающая система в заявке WO2014044318 является сравнительно крупногабаритной по объему, что может приводить к вышеупомянутым проблемам. Второй каталитический нейтрализатор SCR в заявке WO2014044318 также становится относительно неэффективным в данной конфигурации.

Таким образом, высокое содержание фракций диоксида азота NO₂ в оксидах азота NO_x делает необходимым, чтобы кинетические активности каталитического нейтрализатора SCR ограничивались. Адаптации дозы мочевины, которые происходят во время относительно короткого периода времени, в приведенном случае также подвергаются риску неполучения надлежащих результатов из-за сниженной каталитической эффективности каталитического нейтрализатора SCR.

В общем, это означает, что сложно найти решение для достижения как оптимизированного расхода топлива, так эффективной очистки выхлопных газов. Это означает, что крайне важно наличие возможности использования системы наиболее оптимальным способом в отношении как расхода топлива, так и очистки выхлопных газов. Соответственно, существует потребность в оптимизации действия систем очистки выхлопных газов.

Поэтому, одной целью настоящего изобретения является создание способа и системы, которые могут обеспечить оптимизацию действия современных систем очистки выхлопных газов и, следовательно, высокую эффективность и надежное функционирование в изменяющихся условиях.

Данная цель достигается с помощью вышеупомянутого способа в соответствии с отличительной частью пункта 1 формулы изобретения. Данная цель достигается также с помощью вышеупомянутой системы очистки выхлопных газов в соответствии с отличительной частью пункта 40 формулы изобретения и вышеупомянутых компьютерной программы и компьютерного программного продукта.

В соответствии с настоящим изобретением предлагаются способ и система очистки выхлопных газов для очистки потока выхлопных газов, который образуется в результате сгорания в двигателя внутреннего сгорания, и содержит оксиды азота NO_x. Оксиды азота NO_x содержат монооксид азота NO и диоксид азота NO₂.

Первое окисление соединений, содержащих что-то одно или более из азота, углерода и водорода, в потоке выхлопных газов, выполняется первым окислительным каталитическим нейтрализатором, расположенным в системе очистки выхлопных газов.

Затем выполняется определение значения (NO_{2_1}/NO_{x_1})_det для соотношения между первым количеством диоксида азота NO_{2_1} и первым количеством оксидов азота NO_{x_1}, выходящих из первого окислительного каталитического нейтрализатора и затем достигающими каталитического фильтра.

Первая подача первой добавки в поток выхлопных газов выполняется с помощью первого дозирующего устройства, расположенного после первого окислительного каталитического нейтрализатора. В соответствии с настоящим изобретением, данная первая подача выполняется с активным управлением на основании определяемого значения (NO_{2_1}/NO_{x_1})_det для соотношения.

Затем выполняется первое восстановление, по меньшей мере, первого количества оксидов азота NO_{x_1} с использованием каталитической реакции в каталитическом фильтре, расположенном после первого дозирующего устройства. Данный каталитический фильтр состоит из сажевого фильтра с, по меньшей мере, частично каталитическим покрытием с восстановительными характеристиками. Каталитический фильтр выполнен с возможностью улавливания и окисления сажевых частиц и выполнения первого восстановления первого количества оксидов азота NO_{x_1}. Каталитическая реакция для первого восстановления использует первую добавку и восстановительные характеристики, по меньшей мере, частично каталитического покрытия.

В соответствии с разными вариантами осуществления, активное управление первым восстановлением может выполняться посредством активного управления введением добавки с помощью первого дозирующего устройства.

Кроме того, в соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения, может выполняться активное управление средой выхлопных газов, содержащей, например, температуру для потока выхлопных газов на каталитическом фильтре. В данном случае, среда выхлопных газов может быть, например, окислительной, с достаточной доступностью воздуха, или среда может быть восстановительной, с ограниченной доступностью воздуха. Таким образом, можно управлять впрыском топлива в двигатель, чтобы влиять на среду выхлопных газов.

В соответствии с разными вариантами осуществления настоящего изобретения, активное управление температурой можно выполнять регулировкой соотношения компонентов топливовоздушной смеси (значения лямбда) в двигателе внутреннего сгорания, при этом сниженный расход воздуха повышает температуру, и повышенный расход воздуха снижает температуру. Например, соотношение компонентов топливовоздушной смеси можно изменять изменением режима сгорания двигателя.

Расходом воздуха через систему очистки выхлопных газов и, соответственно, также температурой данной системы можно также управлять посредством управления коробкой передач в автотранспортном средстве, поскольку использование разных шестерен дает, в результате, разные расходы воздуха через систему очистки выхлопных газов.

В общем, настоящее изобретение обеспечивает управление соотношением NO₂/NO_x между количеством диоксида азота NO₂ и количеством оксидов азота NO_x. Таким образом, например, посредством активного управления можно устранить слишком высокие значения упомянутого соотношения. Например, NO₂/NO_x>50% можно исключить, поскольку значение соотношения можно снижать путем активного управления. Значение соотношения NO₂/NO_x можно также повышать, когда значение является слишком низким, например, если NO₂/NO_x<50%.

В соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения, если в системе очистки выхлопных газов, содержащей, в том числе, каталитический фильтр SCRF, расположенный впереди по потоку, и восстановительное каталитическое устройство, расположенное позади по потоку, слишком высока фракция диоксида азота NO₂, то посредством уменьшения подачи первой добавки получают систему очистки выхлопных газов с высокой общей эффективностью в отношении восстановления оксидов азота NO_x и окисления сажи в каталитическом фильтре.

Следовательно, при применении одного варианта осуществления настоящего изобретения можно активно управлять фракцией оксидов азота NO_x, состоящей из диоксида азота NO₂, чему способствует активное управление количеством оксидов азота NO_x перед, по меньшей мере, одним субстратом с окислительным покрытием, например, содержащим благородные металлы, в системе очистки выхлопных газов. Данное управление соотношением NO₂/NO_x может обеспечивать, в результате, кроме повышения каталитической эффективности, например, более высокой конверсии NO_x, также возможность определенного уменьшения выбросов диоксида азота NO₂, который приводит к очень ядовитым и остро пахнущим выбросам. Это может дать преимущества, при потенциальном введении в будущем отдельного законодательного требования, касающегося диоксида азота NO₂, за счет возможности уменьшения выбросов диоксида азота NO₂. Данную возможность можно сравнить, например, с системой по стандарту Евро-VI, в которой на фракцию диоксида азота NO₂, обеспечиваемую при очистке выхлопных газов, нельзя воздействовать непосредственно в самой системе очистки выхлопных газов, так как фракция диоксида азота NO₂ в системе по стандарту Евро-VI образуется в результате применения/работы и не подлежит управлению никаким другим способом.

Другими словами, при применении настоящего изобретения облегчается активное управление уровнем диоксида азота NO₂, что применяется для повышения или снижения уровня диоксида азота NO₂ в режимах вождения, для которых это необходимо. Таким образом, можно создать систему очистки выхлопных газов, которая требует меньше благородного металла и, соответственно, также дешевле при изготовлении.

Путем применения управления в соответствии с настоящим изобретением получают нейтральный к расходу топлива метод повышения скорости реакции по одному или нескольким каталитического нейтрализаторам избирательного каталитического восстановления в системе очистки выхлопных газов, поскольку управление можно выполнять таким образом, чтобы как можно большая доля восстановления имела место на путях реакций как через оксид азота NO, так и через диоксид азота NO₂. Следовательно, путем управления в соответствии с изобретением, фракцию суммарной конверсии оксидов азота NO_x, происходящей по пути быстрой реакции, а именно, по пути «быстрого SCR», при котором восстановление происходит по путям реакций как через оксид азота NO, так и через диоксид азота NO₂, можно повысить активным управлением уровнем диоксида азота NO₂. Соответственно, можно также ослабить требования, относящиеся к объему каталитического нейтрализатора. Дополнительно подробное описание быстрого SCR приведено ниже.

Соотношение NO₂/NO_x может, вследствие старения, принимать меньшие значения, например, после того, как система очистки выхлопных газов отработала в течение какого-то времени. Соответственно, существует риск, что в оксиды азота NO_x может возникать фракция диоксида азота NO₂ вследствие старения/снижения эффективности системы очистки выхлопных газов. Например, соотношение NO₂/NO_x может принимать меньшие значения, когда система очистки выхлопных газов отработала долгое время, что может повлечь необходимость использования спецификации каталитического нейтрализатора, который, в несостаренном/свежем состоянии, дает слишком высокие фракции NO₂/NO_x, чтобы предусмотреть и компенсировать будущее старение/снижения характеристик.

Настоящее изобретение предусматривает возможность предотвращения упомянутой характеристики, которая ухудшилась с течением времени и отрицательно сказывается на системе очистки выхлопных газов, посредством предотвращения слишком низких значений соотношения NO₂/NO_x с помощью активного управления в соответствии с изобретением. Поскольку, когда используют настоящее изобретение, можно работать с более высокими начальными значениями соотношения NO₂/NO_x, то существуют более выгодные условиях для оптимизации эффективности как новых, так и достаточно долго отработавших систем очистки выхлопных газов.

Настоящее изобретение использует тот факт, что на каталитическую активность, получаемую при данной температуре, можно оказывать воздействие, если состав выхлопных газов ухудшается. Посредством регулирования фракции оксидов азота NO_x, которая образует диоксид азота NO₂, можно добиться эффекта от реакций, которые лежат в основе восстановления. Другими словами, на активность восстановительного каталитического нейтрализатора можно влиять регулированием фракции оксидов азота NO_x, состоящей из диоксида азота NO₂. Фракция оксидов азота NO_x, состоящая на 50% из диоксида азота NO₂, приводит, в соответствии с разными вариантами осуществления настоящего изобретения, к наиболее быстрой кинетике и/или оптимальной каталитической эффективности, и поэтому обуславливает минимальные требования к объемам субстрата для каталитического фильтра. Кроме того, управление в соответствии с изобретением с целью получения подходящего значения для фракции оксидов азота NO_x, состоящей из диоксида азота NO₂, означает, что снижаются требования, касающиеся потенциального аммиачного каталитического нейтрализатора SC, расположенного позади по потоку в системе очистки выхлопных газов.

При активном управлении уровнем оксидов азота NO_x, достигающих одного или нескольких субстратов с окислительным покрытием в системе очистки выхлопных газов, которые могут содержаться, например, в окислительном каталитическом нейтрализаторе DOC и/или в каталитическом покрытии, которое также имеет окислительные характеристики в каталитическом фильтре SCRF, регулирование фракции диоксида азота NO₂, достигающей каталитического фильтра и/или восстановительного каталитического устройства, может выполняться, например, когда каталитический фильтр и/или восстановительное каталитическое устройство расположены после окислительного покрытия. Это означает, например, что восстановительное каталитическое устройство обеспечивает цикл, который является более предсказуемым. Это относится, например, к активному управлению, соответствующему увеличению количества оксидов азота NO_x, производимых двигателем, в случаях, когда существует риск, что фракция диоксида азота NO₂ в оксидах азота NO_x может превосходить максимально заданное значение (верхнее пороговое значение).

Посредством настоящего изобретения достигают более эффективного и прогнозируемого восстановления оксидов азота NO_x. В результате, например, адаптации дозы мочевины дают более надежные результаты.

Активное управление в соответствии с настоящим изобретением перспективно в отношении содействия тому, чтобы система очистки выхлопных газов могла выполнять требования к выбросам стандарта Евро-VI на выбросы. Кроме того, управление в соответствии с настоящим изобретением перспективно в отношении содействия тому, чтобы система очистки выхлопных газов могла выполнять требования к выбросам нескольких других существующих и/или будущих стандартов на выбросы.

Это означает, что настоящее изобретение может обеспечивать требуемый/желательный/запрашиваемый эффект, например, требуемое восстановление оксидов азота NO_x в потоке выхлопных газов в многочисленных разных условиях. Тем самым, это может обеспечить, чтобы из система очистки выхлопных газов выделялось требуемое/желательное/запрашиваемое количество оксидов азота NO_x. Соответственно, законодательные требования и/или стандарты на выбросы оксидов азота NO_x из системы очистки выхлопных газов могут выполняться в намного большем числе условий и/или режимов вождения, чем при применении систем известного уровня техники.

Требуемые эффект/восстановление/каталитическое действие, упоминаемые в настоящем документе, могут относиться к максимально допустимому выбросу оксидов азота NO_x, который может базироваться, например, на требованиям к выбросам в стандарте Евро-VI на выбросы или в других существующих и/или будущих стандартах на выбросы.

Посредством настоящего изобретения можно добиться более совершенной оптимизации по топливу для автотранспортного средства, поскольку существует возможность управления двигателем более топливоэкономичным образом, так что достигается более высокий кпд двигателя. Таким образом, при использовании настоящего изобретения можно добиться повышения эффективности и/или снижения выбросов диоксида углерода CO₂.

Настоящее изобретение имеет преимущество также в том, что применены два взаимодействующих дозирующих устройства в комбинации с впрыском восстановителя, например, мочевины, перед каталитическим фильтром и восстановительным устройством, что облегчает и поддерживает смешение и возможное испарение восстановителя, поскольку впрыск восстановителя разделяется между двумя физически отдельными местами. Это снижает риск локального охлаждения восстановителем системы очистки выхлопных газов, что может, теоретически, формировать отложения в местах, в которых впрыскивается восстановитель или позади таких мест по потоку.

Краткое описание чертежей

Изобретение подробно поясняется ниже, вместе с прилагаемыми чертежами, на которых сходные позиции применяются для сходных частей, и на которых:

Фиг. 1 - изображение примерного автотранспортного средства, которое может содержать настоящее изобретение;

Фиг. 2 - блок-схема последовательности операций способа очистки выхлопных газов в соответствии с изобретением;

Фиг. 3 - пример системы очистки выхлопных газов в соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения;

Фиг. 4 - устройство управления, в котором можно реализовать способ в соответствии с настоящим изобретением; и

Фиг. 5 - пример влияния повышенного уровня NO_x.

Описание предпочтительных вариантов осуществления изобретения

Фиг. 1 схематически изображает примерное автотранспортное средство 100, содержащее систему 150 очистки выхлопных газов, которая может быть системой 150 очистки выхлопных газов в соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения. Силовой агрегат содержит двигатель 101 внутреннего сгорания, который обычным образом, посредством выходного вала 102 двигателя 101 внутреннего сгорания, обычно, через маховик, соединен с коробкой 103 передач через сцепление 106.

Двигателем 101 внутреннего сгорания управляют посредством системы управления автотранспортным средством через устройство 115 управления. Аналогично, сцеплением 106 и коробкой 103 передач можно управлять посредством системы управления автотранспортным средством, с помощью одного или более применимых устройств управления (не показанных). Естественно, силовой агрегат автотранспортного средства может также относиться к другому типу, например, типу с обычной автоматической коробкой передач, или типу с гибридным силовым агрегатом и т.п.

Выходной вал 107 коробки 103 передач приводит колеса 113, 114 через главную передачу 108, например, обычный дифференциал и валы 104, 105 привода колес, соединенные с упомянутой главной передачей 108.

Автотранспортное средство 100 содержит также систему 150 обработки выхлопных газов/очистки выхлопных газов для обработки/очистки выбросов отработавших газов, образующихся в результате сгорания в камерах сгорания, которые могут состоять из цилиндров, двигателя 101 внутреннего сгорания. Система 150 очистки выхлопных газов может управляться системой управления автотранспортным средством через устройство 160 управления, которое также может быть соединено с двигателем и/или с устройством 115 управления двигателем.

В соответствии с настоящим изобретением предлагается способ очистки потока выхлопных газов, который образуется в результате сгорания в двигателе внутреннего сгорания и содержит оксиды азота NO_x. Как упоминалось выше, оксиды азота NO_x содержат монооксид азота NO и диоксид азота NO₂. Предлагаемый способ можно пояснить с помощью блок-схемы последовательности операций на Фиг. 2.

На первом этапе 210 способа выполняется первое окисление соединений, содержащих что-то одно или более из азота, углерода и водорода, в потоке выхлопных газов посредством первого окислительного каталитического нейтрализатора, расположенного в системе очистки выхлопных газов.

На втором этапе 220 способа выполняется определение значения (NO_{2_1}/NO_{x_1})_det для соотношения между первым количеством диоксида азота NO_{2_1} и первым количеством оксидов азота NO_{x_1}, выходящих из первого окислительного каталитического нейтрализатора и затем достигающими каталитического фильтра.

На третьем этапе 230 способа выполняется первая подача первой добавки в поток выхлопных газов с помощью первого дозирующего устройства, расположенного после первого окислительного каталитического нейтрализатора. Данная первая подача, в соответствии с настоящим изобретением, активно рассчитывается по определяемому значению (NO_{2_1}/NO_{x_1})_det соотношения.

На четвертом этапе 240 способа выполняется первое восстановление, по меньшей мере, первого количества оксидов азота NO_{x_1} посредством каталитической реакции в каталитическом фильтре, расположенном после первого дозирующего устройства. Данный каталитический фильтр состоит из сажевого фильтра с, по меньшей мере, частично каталитическим покрытием с восстановительными характеристиками и часто называется как SCRF в настоящей заявке. Каталитический фильтр выполнен с возможностью улавливания и окисления сажевых частиц и выполнения первого восстановления первого количества оксидов азота NO_{x_1}. Каталитическая реакция использует первую добавку и восстановительные характеристики, по меньшей мере, частично каталитического покрытия.

Активное управление первой подачей 230 первой добавки, в соответствии с настоящим изобретением, имеет следствием активное управление первым восстановлением 240 первого количества оксидов азота NO_{x_1}, при этом данное восстановление выполняется в каталитическом фильтре.

Упомянутое первое восстановление 240 первого количества оксидов азота NO_{x_1} может достигаться посредством реагирования первой добавки с первым количеством оксидов азота NO_{x_1} на, по меньшей мере, частично каталитическом покрытии в каталитическом фильтре SCRF.

Упомянутое первое восстановление 240 может также достигаться посредством реагирования первого количества диоксида азота NO_{2_1}, которое содержится в первом количестве оксидов азота NO_{x_1}, с твердыми частицами в выхлопных газах при окислении твердых частиц в выхлопных газах в каталитическом фильтре. Активное управление первой подачей 230 первой добавки основано в данном случае на, по меньшей мере, количестве сажи в каталитическом фильтре.

В соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения, способ содержит дополнительный шестой этап 260, на котором выполняется вторая подача второй добавки в поток выхлопных газов 303 с помощью второго дозирующего устройства, расположенного после каталитического фильтра.

На седьмом этапе 270 способа в соответствии с изобретением выполняется второе восстановление второго количества оксидов азота NO_{x_2}, достигающих восстановительного каталитического устройства, расположенного после второго дозирующего устройства. Данное второе восстановление в данном случае использует первую и/или вторую добавки.

Для варианта осуществления настоящего изобретения, который содержит этапы 210, 220, 230, 240, изображенные на Фиг. 2 и описанные выше, и, в некоторых вариантах осуществления, также этапы 260, 270, активное управление первой подачей 230 может выполняться таким образом, что оно приводит к снижению первого восстановления первого количества оксидов азота NO_{x_1}, то есть, посредством уменьшения подачи 230 первой добавки. Упомянутое снижение, в соответствии с одним вариантом осуществления, может выполняться, если определяемое значение (NO_{2_1}/NO_{x_1})_det для соотношения равно или больше, чем верхнее пороговое значение (NO_{2_1}/NO_{x_1})_{threshold_high}, (NO_{2_1}/NO_{x_1})_det≥(NO_{2_1}/NO_{x_1})_{threshold_high}. Снижение может представлять собой, например, перерыв. Упомянутое верхнее пороговое значение (NO_{2_1}/NO_{x_1})_{threshold_high}, например, может иметь значение, которое зависит от представления температуры каталитического фильтра SCRF и/или восстановительного каталитического устройства, расположенного после каталитического фильтра, и может иметь значение, соответствующее 45%, 50%, 60% или >65%. Упомянутые представления одной или нескольких температур могут базироваться, например, на температурах в системе очистки выхлопных газов, измеренных, моделируемых и/или прогнозируемых с использованием, например, одного или нескольких температурных датчиков, описанных в настоящей заявке, которые могут располагаться внутри/около/на, перед и/или после каталитического фильтра и/или восстановительного каталитического устройства.

Таким образом, первое количество оксидов азота NO_{x_1} соответствует первому соотношению NO_{2_1}/NO_{x_1} между первым количеством диоксида азота NO_{2_1} и первым количеством оксидов азота NO_{x_1}, достигающих каталитического фильтра. Первой подачей 230 первой добавки можно в данном случае управлять на основании определяемого значения (NO_{2_1}/NO_{x_1})_det для первого соотношения таким образом, что при восстановлении в каталитическом фильтре и/или в восстановительном каталитическом устройстве можно применить быстрое восстановление. Таким образом, первой подачей 230 можно управлять так, чтобы восстановление в каталитическом фильтре происходило в максимально высокой возможной степени по путям реакций как через оксид азота NO, так и через диоксид азота NO₂.

В соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения, способ содержит также пятый этап 250, на котором выполняется второе окисление соединений, содержащих что-то одно или более из азота, углерода и водорода, в потоке выхлопных газов. Второе окисление 250 может выполняться, в соответствии с одним вариантом осуществления, посредством второго окислительного каталитического нейтрализатора, расположенного после каталитического фильтра. Второе окисление 250 может также выполняться, в соответствии с другим вариантом осуществления, с использованием, по меньшей мере, частично каталитического покрытия, которое содержится в каталитическом фильтре, и тогда каталитическое покрытие имеет, кроме его восстановительных характеристик, еще окислительные характеристики.

На шестом этапе 260 способа в соответствии с вариантом осуществления выполняется вторая подача второй добавки в поток выхлопных газов 303 с помощью второго дозирующего устройства, расположенного после каталитического фильтра.

На седьмом этапе 270 способа в соответствии с вариантом осуществления выполняется второе восстановление второго количества оксидов азота NO_{x_2}, достигающих восстановительного каталитического устройства, расположенного после второго дозирующего устройства. В данном случае, упомянутое второе восстановление использует первую и/или вторую добавки.

Для варианта осуществления настоящего изобретения, который содержит этапы 210, 220, 230, 240, 250, изображенные на Фиг. 2 и описанные выше, и, в некоторых вариантах осуществления, также этапы 260, 270, активное управление первой подачей 230 может выполняться таким образом, что оно приводит к уменьшению первого восстановления первого количества оксидов азота NO_x, то есть, посредством уменьшения подачи 230 первой добавки. Упомянутое уменьшение, в соответствии с одним вариантом осуществления, может выполняться, если определяемое значение (NO_{2_1}/NO_{x_1})_det для соотношения равно или больше, чем верхнее пороговое значение (NO_{2_1}/NO_{x_1})_{threshold_high}, (NO_{2_1}/NO_{x_1})_det≥(NO_{2_1}/NO_{x_1})_{threshold_high}. Упомянутое верхнее пороговое значение (NO_{2_1}/NO_{x_1})_{threshold_high} например, может иметь значение, которое зависит от представления температуры каталитического фильтра SCRF и/или восстановительного каталитического устройства, расположенного после каталитического фильтра, и может иметь значение, соответствующее 45%, 50%, 60% или >65%. Упомянутые представления одной или нескольких температур могут базироваться, например, на температурах в системе очистки выхлопных газов, измеренных, моделируемых и/или прогнозируемых с использованием, например, одного или нескольких температурных датчиков, описанных в настоящей заявке, которые могут располагаться внутри/около/на, перед и/или после каталитического фильтра и/или восстановительного каталитического устройства.

Для варианта осуществления настоящего изобретения, который содержит этапы 210, 220, 230, 240, 250, изображенные на Фиг. 2 и описанные выше, и, в некоторых вариантах осуществления, также этапы 260, 270, активное управление первой подачей 230 может также выполняться таким образом, что оно приводит к увеличению первого восстановления первого количества оксидов азота NO_{x_1} в каталитическом фильтре. Увеличением первого восстановления управляют посредством увеличения первой подачи 230 первой добавки, если определяемое значение (NO_{2_1}/NO_{x_1})_det для соотношения меньше, чем или равно нижнему пороговому значению (NO_{2_1}/NO_{x_1})_{threshold_low}, (NO_{2_1}/NO_{x_1})_det≤(NO_{2_1}/NO_{x_1})_{threshold_low}. Нижнее пороговое значение (NO_{2_1}/NO_{x_1})_{threshold_low} может иметь значение, зависящее от представления температуры в каталитическом фильтре и/или восстановительном каталитическом устройстве, расположенном после каталитического фильтра. Например, нижнее пороговое значение (NO_{2_1}/NO_{x_1})_{threshold_low} может иметь значение, представляющее собой 50%, 45%, 30%, 20% или 10%. Упомянутые представления одной или нескольких температур могут базироваться, например, на температурах в системе очистки выхлопных газов, измеренных, моделируемых и/или прогнозируемых с использованием, например, одного или нескольких температурных датчиков, описанных в настоящей заявке, которые могут располагаться внутри/около/на, перед и/или после каталитического фильтра и/или восстановительного каталитического устройства.

Таким образом, первое количество оксидов азота NO_{x_1} соответствует первому соотношению NO_{2_1}/NO_{x_1}, между первым количеством диоксида азота NO_{2_1} и первым количеством оксидов азота NO_{x_1}, достигающих каталитического фильтра. Первой подачей 230 первой добавки можно в данном случае управлять на основании определяемого значения (NO_{2_1}/NO_{x_1})_det для первого соотношения таким образом, что быстрое восстановление можно использовать при восстановлении в каталитическом фильтре и/или в восстановительном каталитическом устройстве, расположенном позади по потоку. Таким образом, первой подачей 230 можно управлять таким образом, чтобы восстановление в каталитическом фильтре происходило до максимально высокой возможной степени по путям реакций как через оксиды азота NO, так и через диоксид азота NO₂.

В соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения, активное управление первой подачей 230 основано также на определяемом значении (NO_{2_2}/NO_{x_2})_det для второго соотношения между вторым количеством вторым количеством диоксида азота NO_{2_2} и вторым количеством оксидов азота NO_{x_2}, достигающих восстановительного каталитического устройства. Активное управление первой подачей 230 первой добавки выполняется в данном случае таким образом, что в каталитическом фильтре выполняется увеличенное первое восстановление первого количества оксидов азота NO_{x_1}, если определяемое значение (NO_{2_2}/NO_{x_2})_det для соотношения меньше, чем или равно нижнему пороговому значению (NO_{2_2}/NO_{x_2})_{threshold_low}, (NO_{2_2}/NO_{x_2})_det≤(NO_{2_2}/NO_{x_2})_{threshold_low}. Упомянутое увеличенное первое восстановление первого количества оксидов азота NO_{x_1} достигается потому, что активное управление подразумевает, что первая подача 230 первой добавки увеличивается.

Нижнее пороговое значение (NO_{2_2}/NO_{x_2})_{threshold_low} может иметь значение, которое зависит от представления температуры каталитического фильтра SCRF и/или восстановительного каталитического устройства, при этом данное значение может соответствовать, например, 50%, 45%, 30%, 20% или 10%. Упомянутые представления одной или нескольких температур могут базироваться, например, на температурах в системе очистки выхлопных газов, измеренных, моделируемых и/или прогнозируемых с использованием, например, одного или нескольких температурных датчиков, описанных в настоящей заявке, которые могут располагаться внутри/около/на, перед и/или после каталитического фильтра и/или восстановительного каталитического устройства.

Увеличенный впрыск первой добавки устраняет больше оксидов азота NO_x, то есть, больше частиц оксидов азота NO_x, что означает повышение значения соотношения NO_{2_2}/NO_{x_2} в восстановительном каталитическом устройстве, что облегчает восстановление посредством, так называемого, быстрого SCR в восстановительном каталитическом устройстве.

В соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения, активное управление первой подачей 230 основано также на определяемом значении (NO_{2_2}/NO_{x_2})_det для второго соотношения между вторым количеством диоксида азота NO_{2_2} и вторым количеством оксидов азота NO_{x_2}, достигающих восстановительного каталитического устройства. Активное управление первой подачей 230 первой добавки выполняется в данном случае таким образом, что в каталитическом фильтре 320 выполняется уменьшенное первое восстановление первого количества оксидов азота NO_{x_1}, если определяемое значение (NO_{2_2}/NO_{x_2})_det для соотношения меньше, чем или равно верхнему пороговому значению (NO_{2_2}/NO_{x_2})_{threshold_high}, (NO_{2_2}/NO_{x_2})_det≤(NO_{2_2}/NO_{x_2})_{threshold_high}. Упомянутое уменьшенное первое восстановление первого количества оксидов азота NO_{x_1} достигается потому, что активное управление означает, что первая подача 230 первой добавки уменьшается.

Верхнее пороговое значение (NO_{2_2}/NO_{x_2})_{threshold_high} может иметь значение, которое зависит от представления температуры в каталитическом фильтре и/или восстановительном каталитическом устройстве, при этом упомянутое значение соответствует 45%, 50%, 60% или >65%. Упомянутые представления одной или нескольких температур могут базироваться, например, на температурах в системе очистки выхлопных газов, измеренных, моделируемых и/или прогнозируемых с использованием, например, одного или нескольких температурных датчиков, описанных в настоящей заявке, которые могут располагаться внутри/около/на, перед и/или после каталитического фильтра и/или восстановительного каталитического устройства.

При применении настоящего изобретения, двигателем внутреннего сгорания можно управлять в соответствии с одним вариантом осуществления, чтобы изменять количество оксидов азота NO_x, выделяемых двигателем, если определяемое значение (NO_{2_1}/NO_{x_1})_det для соотношение не является оптимальным. Значение, которое считается оптимальным, зависит от цели активного управления параметрами сгорания. Данной целью может быть достижение эффективного окисления сажи в каталитическом фильтре. Другой целью может быть достижение эффективного восстановления оксидов азота в каталитическом фильтре.

Доступ к диоксиду азота NO_{2_1} в потоке выхлопных газов на каталитическом фильтре имеет большое значение, частично, для окисления сажи с участием диоксида азота в фильтре и, частично, для восстановления оксидов азота NO_{x_1}. Поэтому, система очистки выхлопных газов в соответствии с настоящим изобретением может обеспечивать достаточное окисление сажи в каталитическом фильтре, благодаря доступности диоксида азота NO_{2_1} после первого окислительного каталитического нейтрализатора. Кроме того, скорость реакции при первом восстановлении в каталитическом фильтре может испытывать влияние соотношения между монооксидом азота NO_{_1} диоксидом азота NO_{2_1} в потоке выхлопных газов, достигающем каталитического фильтра. Более эффективное первое восстановление в каталитическом фильтре можно получить в данном случае благодаря предшествующему окислению оксидов азота NO_{_1} до диоксид азота NO_{2_1} в первом окислительном каталитическом нейтрализаторе, в комбинации с активным управлением, по меньшей мере, одним параметром, относящимся к двигателю внутреннего сгорания, что может давать, например, требуемую стратегию впрыска для двигателя.

При применении управления в соответствии с настоящим изобретением нейтральный к расходу топлива метод повышения скорости реакции по каталитическому фильтру и/или восстановительному каталитическому устройству в системе очистки выхлопных газов, поскольку управление можно выполнять таким образом, чтобы как можно большая доля восстановления имела место на путях реакций как через оксид азота NO, так и через диоксид азота NO₂. Следовательно, путем управления в соответствии с изобретением, фракцию суммарной конверсии оксидов азота NO_x, происходящей по пути быстрой реакции, а именно, по пути «быстрого SCR», при котором восстановление происходит по путям реакций как через оксид азота NO, так и через диоксид азота NO₂, можно повысить активным управлением уровнем диоксида азота NO₂. Соответственно, можно также ослабить требования, относящиеся к объему каталитического нейтрализатора.

Для каталитических нейтрализаторов SCR и, следовательно, также для каталитических фильтров с восстановительными характеристиками, определены, в основном, три типа путей реакций.

Один из упомянутых путей реакций часто называется «стандартным SCR». На данном пути оксиды азота NO_x состоят, главным образом, из монооксида азота NO, так что путь реакции можно записать следующей формулой:

(i)

Другой из упомянутых путей реакций соответствует быстрой кинетике и часто называется «быстрым SCR»/«быстрым восстановлением». На данном пути, как монооксид азота NO, так и диоксид азота NO₂ существуют в равных фракциях в оксидах азота NO_x, так что путь реакции можно записать следующей формулой:

(ii)

Другой из упомянутых путей реакций соответствует медленной кинетике и часто называется «медленным SCR»/«медленным восстановлением». На данном пути только диоксид азота NO₂ имеется в наличии для реакции, поскольку весь монооксид азота уже восстановлен, и путь реакции можно записать следующей формулой:

(iii)

При замедленной кинетике по вышеприведенной формуле (iii) существует также риск выработки веселящего газа N₂O по следующим путям реакций:

(iv)

(v)

Скорость реакции восстановления (как предполагает название) тесно связана с путями реакций. Общее восстановление всегда будет комбинацией приведенных путей реакций и, вероятно, также нескольких дополнительных реакций. Таким образом, реакции в каталитическом нейтрализаторе SCR происходят по вышеприведенным путям реакций, которые имеют разные скорости.

Для температур выхлопных газов выше приблизительно 280°C, правильно подобранный каталитический нейтрализатор SCR/SCRF будет быстро работать по пути реакции «стандартное SCR» (i). Следовательно, при данных повышенных температурах отсутствует сильная зависимость от/влияние фракции диоксида азота NO₂.

Однако, при сниженных температурах, слишком низкие фракции диоксида азота NO₂ обуславливают низкую кинетическую активность и, соответственно, неэффективный каталитический процесс. Как упоминалось выше, существует риск образования веселящего газа N₂O в компоненте, расположенном позади по потоку, при этом риск особенно велик, например, каталитических нейтрализаторов на основе благородных металлов, например, для аммиачного каталитического нейтрализатора SC и/или окислительного каталитического нейтрализатора DOC. Таким образом, при применении настоящего изобретения, целесообразно иметь возможность управления фракцией диоксида азота NO_{2_1}, NO_{2_2} в оксидах азота NO_{x_1}, NO_{x_2}, чтобы имело место превышение минимального подходящего значения (NO_{2_1}/NO_{x_1})_{threshold_low}, (NO_{2_2}/NO_{x_2})_{threshold_low} и недостижение максимального подходящего значения (NO_{2_1}/NO_{x_1})_{threshold_high}, (NO_{2_2}/NO_{x_2})_{threshold_high}, когда оксиды азота доходят до, соответственно, каталитического фильтра SCRF и восстановительного каталитического устройства.

Состояние термодинамического равновесия между оксидами азота NO и диоксидом азота NO_{_1}, NO_{_2} и диоксидом азота NO_{2_1,} NO_{2_2} означает проблематичность управления фракцией диоксида азота NO_{2_1,} NO_{2_2} в оксидах азота NO_{x_1,} NO_{x_2} в широком диапазоне температур. Геометрия, количества и/или распределение благородного металла, а также отложения сажи являются некоторыми из параметров, влияющих на значение соотношение NO_{2_1}/NO_{x_1}, NO_{2_2}/NO_{x_2}, которое получается после окислительных субстратов в системе очистки выхлопных газов, то есть, например, после первого окислительного каталитического нейтрализатора.

Настоящее изобретение использует обнаруженный факт, что в современных дизельных двигателях открываются дополнительные возможности управления фракцией диоксида азота NO₂ в оксидах азота NO_x. В данном случае, настоящее изобретение использует возможность управления уровнем оксидов азота NO_x в двигателе. Это возможно потому, что фракция диоксида азота NO₂ в оксидах азота NO_x зависит от уровня оксидов азота NO_x.

Таким образом, для систем очистки выхлопных газов, содержащих компонент с покрытием из благородного металла, например, окислительный каталитический нейтрализатор DOC, расположенный перед каталитическим фильтром SCRF, можно управлять первым соотношением NO_{2_1}/NO_{x_1} для потока выхлопных газов, достигающих каталитического фильтра SCRF или других компонентов, расположенных позади по потоку.

Чтобы компенсировать ограниченное наличие тепла, при, например, холодных запусках и работе с низкой нагрузкой, желательно использовать, так называемое, быстрое восстановление/SCR («быстрое SCR»). При быстром восстановлении/SCR, управление восстановлением должно обеспечить максимально высокую возможную степень восстановления по путям реакций как через оксид азота NO, так и через диоксид азота NO₂. Таким образом, при быстром восстановлении/SCR, реакция использует равные части оксида азота NO и диоксида азота NO₂, что означает, что оптимальное значение молярного отношения NO₂/NO_x может быть, например, близким к 50%. Посредством настоящего изобретения, молярным отношением NO₂/NO_x можно управлять, чтобы быть ближе к данному оптимальному значению, чем в случае, если бы управление в соответствии с настоящим изобретением не использовалось. Следовательно, при применении настоящего изобретения обеспечивается более эффективное и прогнозируемое восстановление оксидов азота NO_x. В результате, например, адаптации дозировки мочевины дают более надежные результаты.

Как упоминалось выше, каталитический фильтр SCRF использует добавку при восстановлении оксидов азота NO_{x_1} в выхлопных газах. Добавка впрыскивается в поток выхлопных газов, происходящий из двигателя внутреннего сгорания, перед каталитическим нейтрализатором и абсорбируется (осаждается) в каталитическом покрытии с восстановительными характеристиками, так что между оксидами азота NO_{x_1} в выхлопных газах и добавкой может происходить реакция восстановления-окисления.

Активное управление первой подачей 230 первой добавки может быть основано, например, на степени покрытия/степени заполнения добавкой каталитического фильтра.

Активное управление первой подачей 230 первой добавки может быть основано, например, на, по меньшей мере, одной каталитической характеристике каталитического фильтра SCRF.

Активное управление первой подачей 230 первой добавки может быть основано также, например, на температуре каталитического фильтра и/или восстановительного каталитического устройства.

Первое количество оксидов азота NO_{x_1}, достигающих каталитического фильтра, может, в соответствии с одним вариантом осуществления, соответствовать первому соотношению NO_{2_1}/NO_{x_1} между первым количеством диоксида азота NO_{2_1} и первым количеством оксидов азота NO_{x_1}, достигающих каталитического фильтра SCRF. Значение (NO_{2_1}/NO_{x_1})_det для данного первого соотношения NO_{2_1}/NO_{x_1} может определяться, например, в форме измеренного, моделируемого и/или прогнозируемого значения. Прогнозируемые значения могут определяться, например, на основании представления участка дороги впереди автотранспортного средства, при этом представление может базироваться, например, на информации о местоположении, например, информации GPS и картографических данных.

Второе количество оксидов азота NO_{x_2}, достигающих восстановительного каталитического устройства, может, в соответствии с одним вариантом осуществления, соответствовать второму соотношению NO_{2_2}/NO_{x_2} между вторым количеством диоксида азота NO_{2_2} и вторым количеством оксидов азота NO_{x_2}, достигающих восстановительного каталитического устройства. Значение (NO_{2_2}/NO_{x_2})_det может определяться для второго соотношения NO_{2_2}/NO_{x_2}, например, в форме измеренного, моделируемого и/или прогнозируемого значения. Прогнозируемое значение может базироваться, как упоминалось выше, например, на информации GPS и картографических данных.

В соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения, активное управление первой подачей 230 первой добавки также основано на определяемом значении (NO_{2_2}/NO_{x_2})_det для второго соотношения между вторым количеством диоксида азота NO_{2_2} и вторым количеством оксидов азота NO_{x_2}, достигающих восстановительного каталитического устройства. Таким образом, управление первой подачей 230 может выполняться таким образом, чтобы восстановление в восстановительном каталитическом устройстве происходило в максимально высокой возможной степени по путям реакций как через оксид азота NO, так и через диоксид азота NO₂. При быстром восстановлении, реакция использует равные части монооксида азота NO и диоксида азота NO₂, что означает, что оптимальное значение молярного отношения NO₂/NO_x почти равно 50%.

При этом, данное активное управление первой подачей 230 может обеспечивать снижение значения NO_{2_2}/NO_{x_2} для данного второго соотношения, поскольку второе количество оксидов азота NO_{x_2}, достигающих второго устройства, увеличивается. Это можно обеспечить посредством выполнения активного управления первой подачей таким образом, чтобы первая подача уменьшалась, вследствие чего первое восстановление первого количества оксидов азота NO_{x_1} в каталитическом фильтре уменьшается. Тем самым, обеспечивается увеличение второго количества оксидов азота NO_{x_2}. Другими словами, активное управление означает, что высокое определяемое значение (NO_{2_2}/NO_{x_2})_det для второго соотношения приводит к подаче меньшего количества добавки, чем подается в результате низкого определяемого значения (NO_{2_2}/NO_{x_2})_det для второго соотношения.

Это можно также описать как уменьшение первой подачи 230 добавки, если определяемое значение (NO_{2_2}/NO_{x_2})_det для второго соотношения выше, чем верхнее пороговое значение (NO_{2_2}/NO_{x_2})_{threshold_high}, (NO_{2_2}/NO_{x_2})_det>(NO_{2_2}/NO_{x_2})_{threshold_high}.

Данное верхнее пороговое значение (NO_{2_2}/NO_{x_2})_{threshold_high} может иметь значение, которое зависит от каталитических характеристик каталитического фильтра SCRF и/или от каталитических характеристик восстановительного каталитического устройства. Верхнее пороговое значение (NO_{2_2}/NO_{x_2})_{threshold_high} может также иметь значение, которое зависит от типа каталитического нейтрализатора каталитического фильтра SCRF и/или восстановительного каталитического устройства. Верхнее пороговое значение (NO_{2_2}/NO_{x_2})_{threshold_high} может также иметь значение, которое зависит от интервала температур, в пределах которого активны каталитический фильтр и/или восстановительное каталитическое устройство. Верхнее пороговое значение (NO_{2_2}/NO_{x_2})_{threshold_high} может также иметь значение, которое зависит от уровня покрытия добавкой каталитического фильтра и/или восстановительного каталитического устройства. Верхнее пороговое значение (NO_{2_2}/NO_{x_2})_{threshold_high} может также иметь значение, которое зависит от температуры на каталитическом фильтре и/или восстановительном каталитическом устройстве.

Верхнее пороговое значение (NO_{2_2}/NO_{x_2})_{threshold_high} может, например, иметь значение в интервале (NO_{2_2}/NO_{x_2})_{threshold_high}>50%, предпочтительно, в интервале 50%<(NO_{2_2}/NO_{x_2})_{threshold_high}≤85% и, более предпочтительно, в интервале 60%<(NO_{2_2}/NO_{x_2})_{threshold_high}≤75%.

В соответствии с другим вариантом осуществления настоящего изобретения, активное управление первой подачей 230 обеспечивает повышение значения NO_{2_2}/NO_{x_2} для второго соотношения. Данное повышение обеспечивается, поскольку второе количество оксидов азота NO_{x_2} уменьшается. В данном случае, повышение значения NO_{2_2}/NO_{x_2} для второго соотношения может обеспечиваться посредством выполнения активного управления первой подачей таким образом, чтобы первое восстановление увеличивалось в каталитическом фильтре. Данное увеличенное восстановление в каталитическом фильтре приводит к уменьшению второго количества оксидов азота NO_{x_2}. Другими словами, упомянутая первая подача 230 может выполняться на основании определяемого значения (NO_{2_2}/NO_{x_2})_det для второго соотношения таким образом, что низкое определяемое значение (NO_{2_2}/NO_{x_2})_det имеет следствием подачу большего количества добавки, чем подается в результате высокого определяемого значения (NO_{2_2}/NO_{x_2})_det.

Это можно также описать как увеличение первой подачи 230, если определяемое значение (NO_{2_2}/NO_{x_2})_det для второго соотношения меньше, чем или равно нижнему пороговому значению (NO_{2_2}/NO_{x_2})_{threshold_low}, (NO_{2_2}/NO_{x_2})_det≤(NO_{2_2}/NO_{x_2})_low. Данное нижнее пороговое значение (NO_{2_2}/NO_{x_2})_{threshold_low} может иметь значение, которое зависит от каталитических характеристик каталитического фильтра и/или восстановительного каталитического устройства. Нижнее пороговое значение (NO_{2_2}/NO_{x_2})_{threshold_low} может также иметь значение, которое зависит от типа каталитического нейтрализатора для каталитического фильтра и/или восстановительного каталитического устройства. Нижнее пороговое значение (NO_{2_2}/NO_{x_2})_{threshold_low} может также иметь значение, которое зависит от интервала температур, в пределах которого активны каталитический фильтр и/или восстановительное каталитическое устройство. Нижнее пороговое значение (NO_{2_2}/NO_{x_2})_{threshold_low} может также иметь значение, которое зависит от уровня покрытия добавкой для каталитического фильтра и/или восстановительного каталитического устройства. Нижнее пороговое значение (NO_{2_2}/NO_{x_2})_{threshold_low} может также иметь значение, которое зависит от уровня покрытия добавкой для каталитического фильтра и/или восстановительного каталитического устройства. Нижнее пороговое значение (NO_{2_2}/NO_{x_2})_{threshold_low} может также иметь значение, которое зависит от температуры на каталитическом фильтре и/или восстановительном каталитическом устройстве. Нижнее пороговое значение (NO_{2_2}/NO_{x_2})_{threshold_low} может принимать значения, например, в интервале, (NO_{2_2}/NO_{x_2})_{threshold_low}<50%, предпочтительно в интервале 10%≤(NO_{2_2}/NO_{x_2})_{threshold_low}≤40%, и, более предпочтительно, в интервале 20%≤(NO_{2_2}/NO_{x_2})_{threshold_low}≤60%.

Как упоминалось выше, второе количество оксидов азота NO_{x_2} соответствует второму соотношению NO_{2_2}/NO_{x_2} между вторым количеством диоксида азота NO_{2_2} и вторым количеством оксидов азота NO_{x_2}, достигающих восстановительного каталитического устройства.

Определяемые значения (NO_{2_1}/NO_{x_1})_det, (NO_{2_2}/NO_{x_2})_det могут состоять, например, из прогнозируемых, моделируемых и/или измеренных значений, при этом прогнозируемые значения могут определяться, например, на основании представления участка дороги впереди.

Специалисту в данной области техники будет понятно, что способ очистки потока выхлопных газов в соответствии с настоящим изобретением можно также реализовать в компьютерной программе, которая, при выполнении в компьютере, будет предписывать компьютеру задание выполнять способ. Компьютерная программа обычно состоит из части компьютерного программного продукта 403, при этом компьютерный программный продукт содержит подходящий энергонезависимый/долговременный/постоянный/долговечный носитель цифровых данных, на котором хранится компьютерная программа. Упомянутый энергонезависимый/долговременный/постоянный/долговечный компьютерно-читаемый носитель состоит из подходящей памяти, например: ROM (постоянной памяти), PROM (программируемой постоянной памяти), EPROM (стираемой PROM), флэш-памяти, EEPROM (электрически стираемой PROM), накопителя на жестком диске и т.п.

Фиг. 4 схематически представляет устройство 400 управления. Устройство 400 управления содержит вычислительное устройство 401, которое может состоять, по существу, из процессора или микрокомпьютера подходящего типа, например, схемы для цифровой обработки сигналов (цифрового сигнального процессора, DSP) или схемы с предварительно заданной конкретной функцией (специализированной интегральной схемы, ASIC). Вычислительное устройство 401 соединено с блоком 402 памяти, установленным в устройстве 400 управления, снабжающим вычислительное устройство 401, например, хранящимся программным кодом и/или хранящимися данными, которые требуются вычислительному устройству 401, чтобы иметь возможность выполнять вычисления. Вычислительное устройство 401 настроено также на сохранение промежуточных или конечных результатов вычислений в запоминающем устройстве 402.

Устройство 400 управления дополнительно оборудовано устройствами 411, 412, 413, 414 для приема и передачи входных и выходных сигналов, соответственно. Упомянутые входные и выходные сигналы могут содержать формы сигналов, импульсы или другие характерные элементы, которые могут обнаруживаться как информация посредством устройств 411, 413 для приема входных сигналов и могут преобразовываться в сигналы, которые могут обрабатываться вычислительным устройством 401. Затем, упомянутые сигналы подаются в вычислительное устройство 401. Устройства 412, 414 для передачи выходных сигналов выполнены с возможностью преобразования результата вычислений из вычислительного устройства 401 в выходные сигналы для передачи в другие части системы управления автотранспортным средством и/или компонент(ы), для которых предназначены сигналы, например, в первое и/или второе дозирующие устройства.

Каждое из соединений с устройствами для приема и передачи входных и выходных сигналов может состоять из чего-то одного или нескольких из кабеля; шины данных, например, шины CAN (локальной сети контроллеров), шины MOST (передачи данных мультимедийных систем) или шины любой другой конфигурации; или из беспроводного соединения.

Специалисту в данной области техники будет понятно, что вышеупомянутый компьютер может состоять из вычислительного устройства 401, и что вышеупомянутая память может состоять из запоминающего устройства 402.

В общем, системы управления в современных автотранспортных средствах состоят из системы коммуникационных шин, состоящей из одной или нескольких коммуникационных шин для соединения нескольких электронных устройств управления (ECU) или контроллеров и разных компонентов, расположенных на автотранспортном средстве. Данная система управления может содержать большое число устройств управления, и ответственность за выполнение конкретной функции может распределяться среди, по меньшей мере, двух устройств управления. Следовательно, автотранспортные средства показанного типа часто содержат значительно больше устройств управления, чем показано на Фиг. 4, что достаточно известно специалисту в рассматриваемой технологической области.

Настоящее изобретение в представленном варианте осуществления реализовано в устройстве 400 управления. Однако, изобретение можно также полностью или частично реализовать в одном или нескольких других устройствах управления, существующих в автотранспортном средстве, или в устройстве управления, специально предназначенном для настоящего изобретения.

В данном случае и в настоящем документе устройства управления часто описываются как выполненные с возможностью выполнения этапов способа в соответствии с изобретением. Это описание включает в себя также то, что устройства выполнены и/или настроены с возможностью выполнения приведенных этапов способа. Например, данные устройства управления могут соответствовать разным группам команд, например, в форме программного кода, который подается в процессор и используется им, когда соответствующее устройство управления действует/применяется для исполнения соответствующих этапов способа.

Фиг. 3 схематически представляет систему 350 очистки выхлопных газов в соответствии с одним аспектом настоящего изобретения, при этом упомянутая система связана с двигателем 301 внутреннего сгорания через выхлопной трубопровод 302. Выхлопные газы, образуемые при сгорании в двигателе 301, и поток 303 выхлопных газов (обозначенный стрелками) направляются в первый окислительный каталитический нейтрализатор 310, который предназначен для окисления 210 соединений, содержащих что-то одно или более из азота, углерода и водорода, в потоке 303 выхлопных газов.

Поток 303 выхлопных газов направляется мимо первого дозирующего устройства 371, расположенного в системе 350 очистки выхлопных газов, для обеспечения первой подачи 230 первой добавки в поток 303 выхлопных газов до того, как упомянутый поток достигает каталитического фильтра 320. Первая добавка, подаваемая в поток 303 выхлопных газов с первой подачей 230, используется при первом восстановлении 240 первого количества оксидов азота NO_{x_1} посредством каталитического фильтра 320.

В соответствии с одним вариантом осуществления изобретения, в связи с первым дозирующим устройством 371 могут располагаться первый гидролизный каталитический нейтрализатор, который может состоять, по существу, из любого подходящего гидролизного покрытия, и/или первый смеситель. В таком случае, первый гидролизный каталитический нейтрализатор и/или первый смеситель используются для повышения скорости разложения мочевины в аммиак и/или для смешения добавки с выбросами, и/или для испарения добавки.

Каталитический фильтр 320 расположен после первого дозирующего устройства 371 и состоит из сажевого фильтра с, по меньшей мере, частично каталитическим покрытием с восстановительными характеристиками, который предназначен для улавливания и окисления твердых частиц в выхлопных газах для выполнения первого восстановления 240 первого количества оксидов азота NO_{x_1}, достигающих каталитического фильтра 320. Каталитическая реакция в каталитическом фильтре 320 использует первую добавку при первом восстановлении.

Система 350 очистки выхлопных газов в соответствии с настоящим изобретением содержит также устройство 380 управления, выполненное с возможностью обеспечения определения 220 значения (NO_{2_1}/NO_{x_1})_det для соотношения между первым количеством диоксида азота NO_{2_1} и первым количеством оксидов азота NO_{x_1}, выходящих из первого окислительного каталитического нейтрализатора 310 и, следовательно, достигающих каталитического фильтра 320. Устройство 380 управления выполнено также с возможностью обеспечения активного управления 230 первым дозирующим устройством 371, которое расположено после первого окислительного каталитического нейтрализатора 310 и перед каталитическим фильтром 320, чтобы выполнять первую подачу 230 первой добавки в поток 303 выхлопных газов, на основании определяемого значения (NO_{2_1}/NO_{x_1})_det для соотношения.

В соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения, система 350 очистки выхлопных газов содержит также второе дозирующее устройство 372, расположенное после каталитического фильтра 320, то есть, перед восстановительным каталитическим устройством 330, чтобы обеспечивать вторую подачу 260 второй добавки в поток 303 выхлопных газов. В данном варианте осуществления применяется вторая добавка, которая подается в поток выхлопных газов посредством второго дозирующего устройства 372 во время второго восстановления 270 в восстановительном каталитическом устройстве 330.

Система 350 очистки выхлопных газов содержит также, в соответствии с одним вариантом осуществления, по меньшей мере, одно устройство 374 управления дозированием, выполненное с возможностью управления, по меньшей мере, одной из первой подачи 230 и второй подачи 260.

Другими словами, устройство 374 управления дозированием управляет одним или несколькими из первого дозирующего устройства 371 и второго дозирующего устройства 372 и/или насосами или аналогичными устройствами, которые питают упомянутые дозирующие устройства 371, 372 добавкой. В соответствии с одним вариантом осуществления, управление упомянутым дозированием выполняется таким образом, чтобы посредством первого дозирующего устройства 371 подавалось достаточное количество добавки в поток выхлопных газов, чтобы обеспечивать активное управление первым восстановлением в каталитическом фильтре 320.

Посредством применения системы 350 очистки выхлопных газов в соответствии с настоящим изобретением, активное управление уровнем диоксида азота NO₂ можно использовать для повышения или снижения уровня диоксида азота NO₂ в таких режимах вождения, для которых это необходимо. Таким образом, возможно создание системы очистки выхлопных газов, которая требует меньше благородного металла и, соответственно, дешевле в изготовлении.

При применении управления в соответствии с настоящим изобретением, обеспечивается нейтральный к расходу топлива метод повышения скорости реакций восстановления в системе очистки выхлопных газов, поскольку управление можно выполнять таким образом, чтобы как можно большая доля восстановления происходила по путям реакций как через оксид азота NO, так и через диоксид азота NO₂.

Нагрузка на восстановительные каталитические нейтрализаторы повышается для некоторых вариантов осуществления вследствие повышенного уровня оксидов азота NO_x. Однако, каталитические нейтрализаторы, которые выполняют восстановление оксидов азота NO_x, будут иметь достаточные условия для работы с упомянутой нагрузкой, поскольку повышение происходит, главным образом, приблизительно, при температуре выхлопных газов около 260-340°C, при которой каталитические нейтрализаторы имеют достаточно высокие рабочие характеристики.

Посредством настоящего изобретения достигают более эффективное и прогнозируемое восстановление оксидов азота NO_x. Это означает, что, например, управление дозированием добавки может обеспечивать более надежные результаты.

В соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения, по меньшей мере, частично каталитическое покрытие, которое содержится в каталитическом фильтре, может иметь как восстановительные характеристики, так и окислительные характеристики.

В соответствии с другим вариантом осуществления настоящего изобретения, система очистки выхлопных газов может содержать второй окислительный каталитический нейтрализатор 311, расположенный после каталитического фильтра 320, чтобы выполнять второе окисление 250 соединений, содержащих что-то одно или более из азота, углерода и водорода, в потоке 303 выхлопных газов. Поэтому, в данном случае, после второго окислительного каталитического нейтрализатора 311 в потоке может находиться второе дозирующее устройство 372, выполненное с возможностью обеспечения второй подачи 260 второй добавки в поток 303 выхлопных газов, при этом упомянутая вторая добавка используется при втором восстановлении 270 в восстановительном каталитическом устройстве 330, расположенном после второго дозирующего устройства 372.

Первый окислительный каталитический нейтрализатор DOC₁ 310 и/или второй окислительный каталитический нейтрализатор DOC₂ 311, по меньшей мере, частично покрыт каталитическим окислительным покрытием, при этом данное окислительное покрытие может содержать, по меньшей мере, один благородный металл, например, платину.

Система 350 очистки выхлопных газов может содержать, в соответствии с одним вариантом осуществления, по меньшей мере, один внешний инжектор, впрыскивающий углеводороды РС в первый 310 и/или второй 311 окислительный каталитический нейтрализатор.

В данном случае, двигатель также можно рассматривать как инжектор, впрыскивающий углеводороды в первый 310 и/или второй 311 окислительные каталитические нейтрализаторы, при этом углеводороды HC можно использовать для генерации тепла.

Посредством активного управления уровнем оксидов азота NO_x, достигающих, по меньшей мере, одного субстрата с окислительным покрытием, который может содержаться, например, в первом DOC₁, во втором DOC₂ и/или в каталитическом фильтре SCRF 320, можно обеспечивать регулирование фракции диоксида азота NO₂, достигающего восстановительного каталитического устройства, расположенного позади по потоку. Это означает, что восстановительное каталитическое устройство обеспечивает цикл, который является более предсказуемым. Например, увеличение количества оксидов азота NO_x, производимых двигателем, может быть желательно в таких случаях, когда ожидается, что существует риск превышения фракцией диоксида азота NO₂ максимального желательного значения. В качестве примера, на Фиг. 5 показан эффект, получаемый для фракции диоксида азота NO₂ при повышении уровня оксидов азота NO_x от низкого значения, например, 300 ч/млн, до более высокого значения, например, 1400 ч/млн. Как показано на Фиг., значение для соотношения NO₂/NO_x на DOC и/или DPF снижается от приблизительно 70% до уровня между 50% и 60%, когда уровень оксидов азота NO_x повышается от 300 до 1400 ч/млн. Данное снижение значения соотношения NO₂/NO_x заметно улучшает условия для «быстрого SCR», как описано выше.

Нагрузка на каталитический фильтр SCRF и/или восстановительное каталитическое устройство повышается в результате повышения уровня оксидов азота NO_x. Поскольку повышение происходит, главным образом, приблизительно, при температуре выхлопных газов около 260-340°C, при которой существует риск, что, по меньшей мере, один окислительный субстрат производит NO₂/NO_x>50%, то каталитический фильтр 320 и/или восстановительное каталитическое устройство 330 будут иметь достаточные условия для работы с упомянутой нагрузкой. При упомянутых температурах, то есть, при 260-340°C, каталитический фильтр 320 и/или восстановительное каталитическое устройство 330, в зависимости от соответствующих спецификаций, будут иметь достаточно высокие рабочие характеристики. Кроме того, при данных температурах существуют достаточно хорошие условия для испарения восстановителя.

В качестве неограничивающего примера, управление в данном случае может выполняться таким образом, что впрыск первой добавки очень редко соответствует конверсии NO_x, превышающей значение для двукратного соотношения между фракцией диоксида азота NO₂ и фракцией оксидов азота NO_x, то есть, что доза первой добавки соответствует конверсии NO_x меньше, чем (NO₂/NO_x)×2. Если, например, NO₂/NO_x=30%, то управление дозированием первой добавки можно выполнять, чтобы соответствовать конверсии NO_x, меньшей, чем 60% (2×30%=60%), например, конверсии NO_x, равной приблизительно 50%, что будет гарантировать быструю скорость реакции по каталитическому фильтру 320 и остаток 5% диоксида азота NO₂ для окисления сажи с участием NO₂ посредством каталитического фильтра 320.

В соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения, первая и/или вторая добавки содержат аммиак NH₃ или мочевину, из которой может образовываться/формироваться/высвобождаться аммиак. Упомянутая добавка может состоять, например, из материала AdBlue. Первая и вторая добавки могут одинакового типа или могут быть разнотипными.

В соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения, система 350 очистки выхлопных газов содержит систему 370 для подачи добавки, которая содержит, по меньшей мере, один насос 373, выполненный с возможностью питания первого 371 и второго 372 дозирующих устройств добавкой, то есть, например, аммиаком или мочевиной.

Один пример такой системы 370 для подачи добавки схематически изображен на Фиг. 3, при этом система содержит первое дозирующее устройство 371 и второе дозирующее устройство 372, которые расположены перед каталитическим фильтром 320 и перед восстановительным каталитическим устройством 330, соответственно. Первое и второе дозирующие устройства 371, 372, часто состоящие из дозирующих форсунок, впрыскивающих добавку в поток 303 выхлопных газов и смешивающих с ним данную добавку, питаются добавкой с помощью, по меньшей мере, одного насоса 373 по трубопроводам 375 для добавки. По меньшей мере, один насос 373 получает добавку из одного или нескольких баков 376 для добавки по одному или нескольким трубопроводам 377 между баком/баками 376 и, по меньшей мере, одним насосом 373. Следует понимать, что добавка может быть в жидкой форме и/или газообразной форме. Когда добавка имеет жидкую форму, насос 373 является жидкостным насосом, и один или несколько баков 376 являются баками для жидкостей. Когда добавка имеет газообразную форму, насос 373 является газовым насосом, и один или несколько баков 376 являются баками для газа. Если используются как газообразные, так и жидкие добавки, то подготавливается несколько баков и насосов, при этом, по меньшей мере, один бак и один насос предназначены для подачи жидкой добавки, и, по меньшей мере, один бак и один насос предназначены для подачи газообразной добавки.

В соответствии с одним вариантом осуществления изобретения, по меньшей мере, один насос 373 содержит общий насос, который питает как первое 371, так и второе 372 дозирующие устройства первой и второй добавками, соответственно. В соответствии с другим вариантом осуществления изобретения, по меньшей мере, один насос содержит первый и второй насосы, которые питают первое 371 и второе 372 дозирующие устройства, соответственно, первой и второй добавками, соответственно. Конкретное действие системы 370 для подачи добавки подробно описано для технологии известного уровня, и поэтому, в настоящей заявке не излагаются какие-либо дополнительные детали точного способа впрыска добавки. В общем, однако, температура в точке впрыска/на каталитическом нейтрализаторе SCR должна быть выше нижней пороговой температуры, чтобы исключить осаждения и образование нежелательных побочных продуктов, например, нитрата аммония NH₄NO₃. Примерное значение такой нижней пороговой температуры может быть, приблизительно, 200°C. В соответствии с одним вариантом осуществления изобретения, система 370 для подачи добавки содержит устройство 374 управления дозированием, выполненное с возможностью управления, по меньшей мере, одним насосом 373 таким образом, чтобы заявка подавалась в поток выхлопных газов. Устройство 374 управления дозированием содержит, в соответствии с одним вариантом осуществления, первое устройство 378 управления насосом, выполненное с возможностью управления, по меньшей мере, одним насосом 373 таким образом, чтобы первая доза первой добавки подавалась в поток 303 выхлопных газов посредством первого дозирующего устройства 371. Устройство 374 управления дозированием содержит также второе устройство 379 управления насосом, выполненное с возможностью управления, по меньшей мере, одним насосом 373 таким образом, чтобы вторая доза второй добавки подавалась в поток 303 выхлопных газов посредством второго дозирующего устройства 372.

Первая и вторая добавки обычно состоят из добавки одинакового типа, например, мочевины. Однако, в соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения, первая добавка и вторая добавка могут быть разнотипными, например, мочевиной и аммиаком, что означает, что дозирование в каждый(ое) из каталитического фильтра 320 и восстановительного каталитического устройства 330 и, соответственно, также действие каждого из каталитического фильтра 320 и восстановительного каталитического устройства 330 также можно оптимизировать применительно к типу добавки. Если используют разнотипные добавки, то бак 376 содержит несколько составляющих баков, которые содержат добавки разных соответствующих типов. Для подачи разнотипных добавок в первое дозирующее устройство 371 и второе дозирующее устройство 372 можно использовать один или несколько насосов 373. Как упоминалось выше, один или несколько баков и один или несколько насосов доработаны соответственно состоянию добавки, то есть, соответственно тому, является ли добавка газообразной или жидкой.

Таким образом, управление одним или несколькими насосами 373 выполняется устройством 374 управления дозированием, которое формирует управляющие сигналы для управления подачей добавки таким образом, чтобы в поток 303 выхлопных газов впрыскивалось требуемое количество с помощью первого 371 и второго 372 дозирующих устройств, соответственно, перед каталитическим фильтром 320 и восстановительным каталитическим устройством 330, соответственно. В более подробном изложении, первое устройство 378 управления насосом выполнено с возможностью управления либо общим насосом, либо насосом, предназначенным для первого дозирующего устройства 371, таким образом, чтобы выполнялось управление первой дозой для подачи в поток 303 выхлопных газов посредством первого дозирующего устройства 371. Второе устройство 379 управления насосом выполнено с возможностью управления либо общим насосом, либо насосом, предназначенным для второго дозирующего устройства 372, таким образом, чтобы выполнялось управление второй дозой для подачи в поток 303 выхлопных газов посредством второго дозирующего устройства 372.

По меньшей мере, одно устройство 374 управления, как показано на Фиг., содержит отдельно обозначенные блоки 378, 379. Данные блоки 378, 379 могут быть логически отдельными, но физически реализованными в одном и том же блоке, или они могут быть логически и физически совместно расположенными/выполненными. Например, данные блоки 378, 379 могут соответствовать командам разных групп, например, в форме программного кода, который подается в процессор и используется им, когда соответствующий блок действует/применяется для исполнения соответствующих этапов способа.

Система 350 очистки выхлопных газов может быть также оборудована одним или несколькими датчиками, например, одним или несколькими датчиками NO_x, NO₂ и/или температурными датчиками 361, 362, 363, 364, 365, расположенными, например, перед возможным окислительным каталитическим нейтрализатором 310, расположенным перед каталитическим фильтром, на впуске в каталитический фильтр 320, на выпуске из каталитического фильтра 320, на впуске в восстановительное каталитическое устройство 330 и/или на выпуске из восстановительного каталитического устройства 330, для определения оксидов азота, диоксида азота и/или температур в системе очистки выхлопных газов. Температурные датчики 361, 362, 363, 364, 365 могут, как показано на Фиг. 3, располагаться перед и/или после компонентов 310, 320, 330 в системе 350 очистки выхлопных газов. Температурные датчики также могут располагаться в/около/на одном или более из компонентов 310, 320, 330 в системе 350 очистки выхлопных газов.

Устройство 380 управления может быть выполнено с возможностью подачи управляющих сигналов и/или сигналов, соответствующих результатам измерений, выполняемых одним или несколькими датчиками NO_x, NO₂ и/или температурными датчиками 361, 362, 363, 364, 365, в, по меньшей мере, одно устройство 374 управления дозированием. По меньшей мере, одно устройство 374 управления дозированием выполняет управление подачей дозируемого вещества, соответственно, на основании упомянутых управляющих сигналов и/или измерительных сигналов, так что обеспечивается вышеупомянутое активное управление первым эффектом.

Устройство 380 управления может быть также выполнено с возможностью подачи управляющих сигналов и/или сигналов, соответствующих результатам измерений, выполняемых одним или несколькими датчиками NO_x, NO₂ и/или температурными датчиками 361, 362, 363, 364, 365, в двигатель внутреннего сгорания 301 и/или устройство управления двигателем. Двигатель 301 внутреннего сгорания и/или устройство управления двигателем выполняет управление двигателем, соответственно, на основании упомянутых управляющих сигналов и/или измерительных сигналов, так что вышеупомянутое активное управление первым эффектом также обеспечивается посредством управления температурой и/или средой выхлопных газов.

Способ в соответствии с настоящим изобретением может быть реализован в, по существу, всех системах очистки выхлопных газов, содержащих вышеописанный каталитический фильтр 320, вышеописанное восстановительное каталитическое устройство 330 и активное управление дозой/подачей добавки. Каждый(ое) из каталитического фильтра 320 и восстановительного каталитического устройства 330 могут располагаться несколькими способами и иметь несколько разных характеристик/функций.

В соответствии с разными вариантами осуществления настоящего изобретения, восстановительное каталитическое устройство 330 содержит что-то одно из группы, состоящей из:

- каталитического нейтрализатора SCR избирательного каталитического восстановления;

- каталитического нейтрализатора SCR избирательного каталитического восстановления с последующим позади по потоку аммиачным каталитическим нейтрализатором SC, при этом аммиачный каталитический нейтрализатор SC выполнен с возможностью окисления остатка добавки и/или поддержки каталитического нейтрализатора SCR избирательного каталитического восстановления посредством дополнительного восстановления оксидов азота NO_x в потоке 303 выхлопных газов; и

- аммиачного каталитического нейтрализатора SC, который предназначен, в первую очередь, для восстановления оксидов азота NO_x и, во вторую очередь, для окисления добавки в потоке 303 выхлопных газов.

В настоящем документе термин каталитический нейтрализатор SCR избирательного каталитического восстановления означает традиционный каталитический нейтрализатор SCR (избирательного каталитического восстановления). Каталитические нейтрализаторы SCR обычно используют добавку, часто, аммиак NH₃ или композицию, из которой может образовываться/формироваться аммиак, которая используется для восстановления оксидов азота NO_x в выхлопных газах. Добавка впрыскивается в поток выхлопных газов, происходящий из двигателя внутреннего сгорания, перед каталитическим нейтрализатором, как описано выше. Добавка, вводимая в каталитический нейтрализатор, абсорбируется (накапливается) в каталитическом нейтрализаторе в форме аммиака NH₃, так что между оксидами азота NO_x в выхлопных газах и аммиаком NH₃, доступным при посредстве добавки, может происходить окислительно-восстановительная реакция.

Аммиачный каталитический нейтрализатор SC в контексте настоящего документа означает каталитический нейтрализатор, который выполнен с возможностью окисления добавки и/или поддержки каталитического нейтрализатора SCR избирательного каталитического восстановления посредством восстановления оксидов азота NO_x в упомянутом потоке 303 выхлопных газов.

Следовательно, аммиачный каталитический нейтрализатор SC является каталитическим нейтрализатором, который выполнен с возможностью окисления добавки в потоке выхлопных газов, и который выполнен с возможностью восстановления остатков оксидов азота NO_x в потоке выхлопных газов. В более подробном изложении, данный аммиачный каталитический нейтрализатор SC выполнен с возможностью, в первую очередь, восстановления оксидов азота NO_x и, во вторую очередь, окисления добавки. Другими словами, аммиачный каталитический нейтрализатор SC может нейтрализовать проскакивающие остатки как добавки, так и оксидов азота NO_x. Можно также описать, что аммиачный каталитический нейтрализатор SC является расширенным аммиачным каталитическим нейтрализатором ASC, который предназначен также для восстановления оксидов азота NO_x в потоке выхлопных газов, так что получается универсальный многофункциональный аммиачный каталитический нейтрализатор SC, нейтрализующий проскоки нескольких типов, то есть данный каталитический нейтрализатор нейтрализует как добавку, так и оксиды азота NO_x. В соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения, по меньшей мере, следующие реакции, например, могут выполняться в многофункциональном аммиачном каталитическом нейтрализаторе SC, который как восстанавливает оксиды азота NO_x, так и окисляет добавку:

NH₃+O₂ → N₂ (vi)

и

NO_x+NH₃ → N₂+H₂0 (vii)

В данном случае, реакция по уравнению vi обеспечивает окисление добавки, например, остатков добавки, которые могут содержать аммиак. Реакция по уравнению vii приводит к восстановлению оксидов азота NO_x.

Соответственно, добавка, например, остатки аммиака NH₃, изоциановая кислота HNCO, мочевина или что-то подобное, может окисляться. Упомянутые остатки добавки, то есть, аммиак NH₃, HNCO, мочевина или что-то подобное, могут в данном случае служить для окисления оксидов азота NO_x.

Для получения данных характеристик, то есть, для получения многофункционального аммиачного каталитического нейтрализатора, аммиачный каталитический нейтрализатор может в соответствии с одним вариантом осуществления содержать одно или несколько веществ, содержащихся в платиновых металлах (PGM; металлы платиновой группы), то есть, какой-то один или несколько из иридия, осмия, палладия, платины, родия и рутения. Аммиачный каталитический нейтрализатор может также содержать одно или несколько других веществ, которые придают аммиачному каталитическому нейтрализатору такие же характеристики, как у металлов платиновой группы. Аммиачный каталитический нейтрализатор может также содержать покрытие, восстанавливающее NO_x, при этом покрытие может содержать, например, Cu- или Fe-содержащий цеолит или ванадий. В данном случае, цеолит может активироваться активным металлом, например, медью (Cu) или железом (Fe).

Система в соответствии с настоящим изобретением может быть выполнена с возможностью выполнения всех вариантов осуществления способа, описанных выше и в формуле изобретения, при этом система для соответствующего варианта осуществления обеспечивает вышеописанные преимущества для соответствующего варианта осуществления.

Специалисту в данной области техники будет также понятно, что вышеописанную систему можно модифицировать соответственно разным вариантам осуществления способа по изобретению. Кроме того, изобретение относится к автотранспортному средству 100, например, грузовику или автобусу, содержащему, по меньшей мере, одну систему для очистки потока выхлопных газов.

Настоящее изобретение не ограничено вышеописанными вариантами осуществления изобретения, а относится ко всем вариантам осуществления в пределах объема прилагаемых независимых пунктов формулы изобретения и содержит все упомянутые варианты осуществления.