[发明专利]两级催化剂再生

说明书

技术领域

本申请的领域涉及在减速事件后的发动机空气/燃料控制，其中切断到发动机的燃料并且空气被泵送通过发动机进入三元催化转化器。

背景技术

汽油发动机配备有三元催化转化器以氧化CO和HC发动机排放并降低NOx排放。氧传感器和反馈控制可以定位在催化剂之前的排气装置中(称为内部燃料环路控制)，然而该系统的这一部分不是本发明的主题。相反，一种响应于位于催化剂后的窄带排气氧传感器的反馈空气/燃料控制通常用于使化学计量空燃比维持在平均水平，从而形成所谓的外部燃料环路控制。当排气稀于化学计量比(例如该传感器检测到过量的氧)时，该传感器将提供较低的电压并且反馈控制器将(经由到达喷射器的开环命令或通过到内环路控制的命令)使输送到发动机的空气/燃料充气富化。如果排气富于化学计量比，则该传感器输出较高的电压并且反馈控制器相应地提供较稀的空气/燃料充气。传感器输出的设定点被设置在大约对应于化学计量比的电压。

在由反馈控制所产生的稀燃料的空气/燃料瞬态中，过量氧将在贵金属催化剂表面上氧化排气流中的CO或HC并且O₂也将存储在催化剂中的氧化铈化合物内。在富燃料瞬态中，HC和CO将减少排气流中经过贵金属催化剂表面的NOx，并且还减少用作O₂存储器的氧化铈。以此方式，空燃比基本保持在化学计量比。CO和HC排放将被氧化并且NOx排放减少符合政府法规。

排放控制在减速事件后是复杂的，在该减速事件期间，切断到发动机汽缸的燃料并且空气泵送通过汽缸(DFSO)。泵送的空气可以使催化剂氧存储饱和。在减速事件后，当发动机汽缸再次燃烧空气和燃料时，在催化剂中可能不会减少NOx发动机排放，因为催化剂充满有氧，并且可能没有存储HC和CO来降低NOx发动机排放。

为了解决现有方法中的这个问题，使发动机在减速事件后以富于化学计量比开环运行(例如没有反馈控制)预定时间，以使催化剂氧存储去饱和。在一个预定时间之后，发动机控制器然后应通过如上所述的跟踪化学计量比的排气氧传感器开始反馈控制。

本文的诸位发明人已经认识到以上方法的许多问题。如果在先前DFSO事件中以富于化学计量比的开环运行完全消耗了存储的氧，那么在随后的反馈控制中，产生HC和CO发动机排放的富瞬态不会在催化剂表面上被氧化，因为没有可供使用的存储氧。此外，如果在开环运行中没有消耗足够的氧，那么在随后的反馈控制中，在稀瞬态期间产生的NOx不会在催化剂表面上被减少。

发明内容

本文的发明人已经通过以下方式解决这些问题，即：在所述减速事件之后以富于化学计量比的发动机空燃比开环运行预定时间，随后在该预定时间之后并且反馈控制所述空燃比以使平均值围绕富于化学计量比的值并且持续预选时间，并且在该预选时间之后反馈控制该空燃比以使平均值逐渐返回到化学计量比。使空燃比逐渐返回到围绕化学计量比的平均值可以基于多次发动机循环例如3次至10次发动机循环，或者可以在规定时间跨度内。预选时间可与预定时间有关。以这种方式，在减速事件后存储的氧没有完全地消耗，这样在由空气/燃料控制导致的富燃瞬态期间HC和CO将会被氧化。并且，以富于化学计量比的值反馈控制将会减少稀燃瞬态的产生以及由此引起的、以其他方式可能不会减少的NOx的产生。反馈控制空燃比以使平均值围绕富于化学计量比的值可以包括在该预选时间期间使该值逐渐改变到化学计量比。

在本公开的另一个方面中，在减速事件后，在定位于催化剂下游的排气氧传感器切换到富燃状态之前以及在存储在该催化剂中的氧完全消耗之前，使该发动机空燃比以恒定的富于化学计量比的空燃比开环运行预定时间，随后在所述预定时间之后响应于该排气氧传感器来反馈控制所述发动机空燃比以使平均值围绕富于化学计量比的值并且持续预选时间，并且然后在所述预选时间之后响应于该下游排气氧传感器来反馈控制该空燃比以使平均值围绕化学计量比。在开环控制后的反馈控制中，传感器切换点被设定在富于化学计量比的值。因此，减少将会在化学计量切换点产生的稀燃瞬态。避免在稀燃瞬态期间会产生的、可能已经穿过包含太多存储氧的催化剂的NOx。等到围绕化学计量传感器设定点的正常反馈控制开始的时候，该催化剂将具有适当平衡的存储氧并且将不会发生NOx排出(breakthrough)。

当单独地或者结合附图参考时，通过以下具体实施方式部分本说明书的以上优点和其他优点以及特征将变得明显。