CN103362611A - 提高包括scr催化器的车辆的燃料经济性的***和方法 - Google Patents

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Abstract

提供用于提高包括SCR催化器的车辆的燃料经济性的方法和***。在一个实例中，响应预定性能范围内的所述SCR的性能，减少提供给发动机的EGR量。这些方法和***可以提高车辆燃料经济性，同时实现车辆排气管排放。

Description

提高包括SCR催化器的车辆的燃料经济性的***和方法
技术领域
背景技术
发动机运转可经调节以提高发动机排放或燃料经济性。然而，提高燃料经济性的发动机调节（例如，EGR量和燃料喷射正时）还可以增加发动机排放。在不显著增加燃料消耗的情况下提高排气管排放的一个方法是调节提供给发动机的排气再循环（EGR）量和利用选择性催化还原***（SCR）处理发动机排气。增加提供给发动机的EGR量可以减少发动机进气NOx，而不会显著增加燃料消耗。进一步，定位在发动机排气***的处理排气的SCR可以减少进气NOx，从而提供更低的车辆排气管NOx排放。在这种方式下，通过EGR和经处理装置后排气的组合可以降低排气管NOx。然而，当增加EGR时，发动机的燃料经济性可略微降低。因此，发动机燃料经济性可低于预期。
发明内容
发明人员已经意识到上述劣势，并且已经建立运转发动机的方法，该方法包括：响应存储在SCR催化器中的NH3量和存储在箱中的尿素量调节提供给发动机的EGR量。
通过在SCR催化器效率高时降低提供给发动机的EGR量，可以提高车辆燃料经济性，同时满足理想的排放水平。例如，当存储在SCR催化器内的NH3量大于阈值水平时，SCR催化器的效率可以较高。因此，通过减少EGR可以在燃料效率更高的条件下运转发动机，同时通过高效运转SCR催化器可以使排气管排放维持在阈值水平以下。进一步，当箱未基本上清空时，可以响应箱中的剩余尿素量调节提供给发动机的EGR量。这样的运转可以允许***提高发动机燃料经济性同时限制尿素使用，从而提供理想的尿素箱再填充之间隔。
在另一个实施方式中，运转发动机的方法包括：响应存储在箱中的尿素量调节提供给发动机的EGR量；响应排气***中的沉积物形成估计量限制喷射到SCR催化器上游的排气***的尿素量；以及响应喷射的尿素量限制提供给发动机的EGR量的减少。
在另一个实施方式中，该方法进一步包括还响应存储在SCR催化器内的NH3量调节提供给发动机的EGR量。
在另一个实施方式中，当存储在SCR催化器内的NH3量减少时，增加提供给发动机的EGR量。
在另一个实施方式中，当存储在SCR催化器内的NH3量增加时，减少提供给发动机的EGR量。
在另一个实施方式中，该方法进一步包括当提供给发动机的EGR量减少时提前喷射正时的燃料喷射开始或减少发动机增压。
在另一个实施方式中，该方法进一步包括当存储在箱内的尿素量小于车辆达到预定条件必需的估计尿素量时减少喷射到排气***的尿素量。
在另一个实施方式中，运转发动机的方法包括：响应处于预定性能范围内的SCR催化器性能调节发动机工况，以进入燃料经济性模式；和响应达到阈值水平的SCR催化器性能调节提供给发动机的EGR量。
在另一个实施方式中，在SCR催化器性能达到阈值水平之后，响应存储在SCR催化器内的NH3量、SCR催化器温度、和存储在箱中的尿素量进一步调节EGR量。
在另一个实施方式中，阈值水平是预定效率，并进一步包括，当存储在箱中的尿素量不大于车辆达到预定条件的尿素量时，减少喷射到包括SCR催化器的排气***的尿素量。
在另一个实施方式中，当提供给发动机的EGR量减少时，减少增压或提前燃料喷射正时的开始。
在另一个实施方式中，该方法进一步包括增加喷射到包括SCR催化器排气***的尿素量，其提高SCR催化器效率同时允许车辆达到与箱中尿素量相关的预定条件。
本说明可提供若干优势。具体地，该方法可以减少发动机排放和提高发动机燃料经济性。此外，方法还可以有助于提供理想的尿素箱再填充之间隔。进一步，该方法可以减少当SCR催化器效率较高期间的尿素喷射从而延长尿素箱再填充间隔。
当前描述的以上优势、其他优势、和特征根据下面的详细说明（当单独地或结合附图阅读时）将显而易见。
应当理解，提供以上概述是为了以简要的方式介绍观点选择，其在详细描述中被进一步描述。非意为确定要求保护的主题的关键或必需特征，主题范围仅由所附权利要求限定。而且，要求保护的主题不限于解决本公开的以上或任何部分所述的任何劣势的实施方式。
附图说明
图1示出发动机的示意图；
图2示出SCR催化器转化效率与SCR催化器进气温度的绘图；
图3示出SCR催化器NH3存储水平和EGR增益与时间的绘图；
图4是示出基于与尿素沉淀物相关的尿素流速限制的示例性尿素沉积物形成区域和EGR组分限制的绘图；
图5是用于提高具有SCR催化器的车辆的燃料经济性的方法的示例性流程图；
图6是具有包括SCR催化器的发动机的示例性车辆。
具体实施方式
本发明涉及提高具有SCR催化器的车辆的燃料经济性。图1示出增压柴油发动机的一个实例，其中当SCR催化器在高效运转区域运转时，图5的方法可以调节发动机工况，从而减少燃料消耗。图2示出示例性SCR催化器转化效率绘图，其确定在发动机运转期间可以减少发动机燃料消耗的温度范围。图3示出可以响应SCR NH3存储调节EGR的方式的实例。在一些实例中，限制通向排气***的尿素流，从而降低如图4中所示的沉积物形成的可能性。图5中提供用于减少包括SCR催化器的发动机的发动机燃料消耗的方法。最后，图6中示出其中可以应用图5的方法的示例性车辆。
参考图1，内燃机10由电子发动机控制器12控制，该内燃机10包括多个汽缸，图1中示出其中一个汽缸。发动机10包括燃烧室30和气缸壁32，活塞36定位在气缸壁32上并连接曲轴40。显示燃烧室30通过分别的进气门52和排气门54与进气歧管44和排气歧管48连通。每个进气门和排气门可以通过进气凸轮51和排气凸轮53运转。进气凸轮51的位置可以由进气凸轮传感器55确定。排气凸轮53的位置可以由排气凸轮传感器57确定。
显示燃料喷射器66定位为将燃料直接喷射到燃烧室30中，本领域的技术人员称之为直接喷射。燃料喷射器66与来自控制器12的信号脉宽FPW成比例地输送燃料。燃料通过燃料***被输送至燃料喷射器66，该燃料***包括燃料箱（未示出）、燃料泵（未示出）、燃料泵控制阀（未示出）、和燃料轨（未示出）。此外，计量阀可以定位在燃料轨中或接近燃料轨，用于闭环燃料控制。泵计量阀还可以调节流至燃料泵的燃料流，因而减少抽吸到高压燃料泵的燃料。
显示进气歧管44与任选的电子节气门62连通，电子节气门62调节节流板64的位置，以便于控制来自进气增压室46的气流。压缩机162提取来自进气口（air intake）42的空气，供给增压室46。排气旋转涡轮机164通过机轴161耦接至压缩机162。在一些实例中，可以提供增压空气冷却器。压缩机速度可以通过调节可变叶片控制72的位置或压缩机旁路阀158而得到调节。在可选的实例中，废气门74可替代可变叶片控制72，或除可变叶片控制72之外再应用废气门74。可变叶片控制72调节可变几何涡轮叶片的位置。当叶片处于打开位置时，排气可以穿过涡轮机164，几乎不提供使涡轮机164旋转的能量。当叶片处于关闭位置时，排气可以穿过涡轮机164，并提供增加的力给涡轮机164。或者，废气门74允许排气流过涡轮机164，从而减少提供给涡轮机的能量。压缩机旁路阀158允许在压缩机162出口的压缩空气返回到压缩机162的入口。在这种方式下，可以降低压缩机162的效率，从而影响压缩机162的流量和减少进气歧管压力。
当活塞36接近上止点压缩冲程使得燃料自动点火时，燃烧室30中开始燃烧。在一些实例中，宽域排气氧（UEGO）传感器126可以耦接至排放装置70上游的排气歧管48。进一步，在一些实例中，UEGO传感器可以是同时具有NOx和氧感应元件的NOx传感器。NOx传感器127采样SCR70下游的排气管NOx。
在较低发动机温度下，电热塞68可以将电能转换成热能，从而提高燃烧室30内的温度。通过提高燃烧室30的温度，可以更容易通过压缩点火汽缸空气-燃料混合物。
在一个实例中，排放装置70可以包括SCR催化器砖。在另一个实例中，可以使用多种排放控制装置，其中每种排放控制装置均具有多个砖。在一个实例中，排放装置70可以包括氧化催化器。在其他实例中，排放装置可以包括在选择性催化还原（SCR）后的稀NOx捕集器、和/或柴油微粒过滤器（DPF）。尿素可以通过尿素喷射器90喷射到SCR催化器70的上游。尿素喷射器90从尿素箱91接收尿素。水平传感器93感测存储在尿素箱91中的尿素量。
排气再循环（EGR）可以通过EGR阀80提供给发动机。EGR阀80是三通阀，其关闭或允许排气从排放装置70下游流到压缩机162上游的发动机进气***的位置。在可选的实例中，EGR可以从涡轮机164的上游流到进气歧管44。EGR可以绕过EGR冷却器85，或可选地，EGR可以通过流过EGR冷却器85进行冷却。在其他实例中，可以提供高压和低压EGR***。
图1中控制器12显示为常规的微型计算机，其包括：微处理器单元102、输入/输出端口104、只读存储器106、随机存取存储器108、保活存储器110、和常规的数据总线。显示控制器12除了先前讨论的那些信号之外还从耦接至发动机10的传感器接收多种信号，包括：来自耦接至冷却套114的温度传感器112的发动机冷却剂温度（ECT）；耦接至加速器踏板130、用于感测脚部132调节的加速器位置的位置传感器134；来自耦接至进气歧管44的压力传感器121的发动机歧管压力（MAP）测量；来自压力传感器122的增压压力；来自氧传感器126的排气氧浓度；来自感测曲轴40位置的霍尔效应传感器118的发动机位置传感器；来自传感器120（例如，热线式空气流量计）的进入发动机的空气质量的测量；和来自传感器58的节气门位置的测量。还可以感测大气压力（传感器未示出），以便于控制器12进行处理。在当前描述的优选方面中，曲轴每旋转一次，发动机位置传感器118就生成预定数量的等间隔脉冲，根据这些脉冲可以确定发动机速度（RPM）。
在运转期间，发动机10内的每个汽缸一般经历四冲程循环：该循环包括进气冲程、压缩冲程、膨胀冲程、和排气冲程。通常在进气冲程期间，排气门54关闭，并且进气门52打开。空气通过进气歧管44被引入燃烧室30，并且活塞36移动到汽缸底部，从而增加燃烧室30内的体积。本领域的技术人员一般将活塞36接近汽缸底部并在其冲程终点（例如，当燃烧室30处于其最大体积时）的位置称为下止点（BDC）。在压缩冲程期间，进气门52和排气门54关闭。活塞36朝着汽缸盖移动，从而压缩燃烧室30内的空气。本领域的技术人员一般将活塞36处于其冲程终点并且最接近汽缸盖的点（例如，当燃烧室30处于其最小体积时）称为上止点（TDC）。在下文中称为喷射的过程中，燃料被引入燃烧室。在一些实例中，在单个汽缸循环期间燃料可多次被喷射到汽缸。在下文中称为点火的过程中，喷射的燃料通过压缩点火被点燃，导致燃烧。在膨胀冲程期间，膨胀的气体推动活塞36朝着BDC返回。曲轴40将活塞移动转换成旋转轴的旋转扭矩。最后，在排气冲程期间，排气门54打开，将燃烧后的空气-燃料混合物释放到排气歧管48，并且活塞返回到TDC。
注意，以上仅仅作为实例描述，并且进气门和排气门打开和/或关闭正时可以改变，从而提供正气门重叠或负气门重叠、延迟进气门关闭、或多种其他实例。进一步，在一些实例中，可以使用双冲程循环，而不是四冲程循环。
参考图2，示出SCR催化器转化效率相对于SCR催化器进气温度的绘图；绘图200表示图1的排放装置70的NOx转化效率的实例。Y轴表示以百分比表示的NOx转化效率。X轴表示以摄氏度表示的SCR进气温度。
SCR效率曲线202显示，排放控制装置70在150°C以下的温度具有低NOx转化效率。例如，在150°C下NOx转化效率是大约百分之40，并且进气温度越低NOx转化效率越低。在大约185°C，NOx转化效率迅速增加并达到大约百分之90，如垂直标记204所示。在185°C以上，排放控制装置70的NOx转化效率缓慢增加，并接近百分之100的效率。接近390°C，NOx转化效率降回到大约百分之90，如垂直标记206所示。随着SCR进气温度继续增加，NOx转化效率继续下降。在这个实例中，垂直标记204和206之间的区域可以是预定SCR催化器运转区域，其中调节发动机参数，从而提高发动机燃料经济性。
因此，可以观察到，可预期在提供理想效率水平（例如，百分之90或以上）的温度范围内运转SCR。当SCR在高效区域运转时，可以减少发动机燃料消耗，并且仍提供期望的排气管排放水平（例如，经处理并排放到大气的发动机排气排放）。通过减少提供给发动机的EGR量，可以提高发动机燃料经济性，同时通过在较高效率区域运转的排放控制装置将较高水平的发动机给气（engine feed gas）（例如，发动机出气（engine out gas））排放转化。此外，可以提前喷射正时和/或点火正时，从而进一步减少排放控制装置在较高效率区域运转情况下的发动机燃料消耗。
现参考图3，示出SCR催化器NH3存储量和EGR增益相对于时间的绘图。具体地，绘图300示出如何可响应SCR催化器内存储的NH3量调节提供给发动机的EGR量的两个实例。
第一Y轴表示存储在SCR内的NH3量。存储的NH3量在Y轴箭头方向增加。第二Y轴表示EGR增益。EGR增益在Y轴箭头方向增加。X轴表示时间，并且时间从图3的左侧向图3的右侧增加。
在一个实例中，EGR增益表示用于内插在存储于单独平台中的基本EGR量与FE模式EGR量之间的乘数。例如，基本EGR量可以是30%，而FE模式EGR量是23%。将基本EGR从FE模式EGR中减去，然后乘以EGR增益。结果加和基本EGR，修正EGR量。可以类似地调整燃料喷射正时、燃料压力、增压、和其他参数。
如514和526中所描述，基本EGR量和FR EGR量可以基于发动机速度、发动机负载、和发动机冷却剂温度。注意，基本EGR量可以随发动机速度、负载、和温度改变，以便将多种不同的EGR量提供给处于多种不同发动机速度、负载、和温度的发动机。EGR增益可以是在0和1之间的值。在一个实例中，EGR增益具有小于1的值，此时SCR催化器NH3存储量大于预定SCR存储量，在此预期SCR催化器效率大于阈值效率。当SCR催化器存储量从NH3的阈值量减少时，EGR乘数可以朝着1增加。因此，如果SCR催化器没有在预定范围内运转——在此SCR存储量大于预定阈值，那么发动机可以以基本EGR量运转。
曲线302表示SCR催化器内存储的NH3量。SCR催化器内存储的NH3量还对应于所使用的SCR NH3存储容量的百分比。曲线302显示存储在SCR催化器内随着时间增加而减少的NH3量。当NH3将NOx转化成N2和H2O而消耗时，存储在SCR内的NH3量可减少。
曲线304和306示例用于调节EGR增益的两个不同的时间表。曲线304使EGR增益随着存储在SCR催化器内的NH3量减少而增加。曲线304使EGR增益随着存储在SCR催化器内的NH3量增加而减少。因此，当SCR催化器在高效区域运转、存储在SCR内的NH3量增加时，EGR增益使输送到发动机的EGR量减少。进一步，当SCR催化器在高效区域运转、存储在SCR内的NH3量减少时，EGR增益使输送到发动机的EGR量增加。显示曲线304随着存储的NH3减少而线性增加。然而，如需，EGR增益可以是非线性的。
曲线306显示当存储在SCR的NH3量处于或小于水平线310所示的预定NH3存储量时的EGR增益的阶梯式变化。例如，当存储在SCR催化器中的NH3量小于阈值时，EGR增益可从值0.8变至1。进一步，如上所述，可以响应所已使用的NH3存储容量百分比或相反地未使用的NH3存储容量百分比调节EGR增益。可以根据工况调节由水平线310表示的预定NH3量，以使EGR增益在不同于图3所示的水平上改变。
现参考图4，示出尿素沉积物形成区域和EGR组分限制基于尿素沉积物形成的示例性绘图。关于图4描述的方法可以应用于图5的方法。
绘图400示出了沉积物可以由喷射尿素形成于排气***中的示例性区域403。在一个实例中，可以确定，当尿素流速超过在指定的发动机排气流速和温度下的阈值流速时，沉积物开始形成在排气***中。曲线402是沉积物在尿素喷射到排气***时开始在排气***中形成的示例性界限。在这个实例中，曲线402表示当排气质量流速较低时在较低尿素流速下尿素沉积物开始形成。随着排气质量流速增加，尿素流速一定也增加，从而沉积物在排气***中形成。当尿素流速达到412表示的阈值水平时，沉积物在排气***中形成。因此，即使排气质量流速继续增加，尿素沉积仍继续形成。
在一些实例中，尿素流速可以限制为小于412所示的水平，以使尿素沉积物不在排气***中形成。在这种方式下，可以响应可在排气***中形成的沉积物量限制尿素量。
曲线404表示可以提供给发动机的EGR量。曲线404可以表示以恒定发动机速度提供的EGR量。进一步，应当认识到，404的形状仅为示例，而非意图以任何方式限制或窄化描述。显示曲线404在低排气质量流速下处于低水平，表明在较低发动机速度和负载下极少EGR流至发动机。曲线404增加并表明，随着发动机流量增加，额外的EGR被提供给发动机。然而，当增加排气质量流量不再有助于防止尿素沉积时EGR量达到410所示的极限。因此，响应这样的尿素流速来限制EGR量：在其以上沉积物可以在排气***中形成。换句话说，响应排气***中尿素沉积物的形成来限制EGR量和尿素流速。
现参考图5，示出用于提高具有SCR催化器的车辆的燃料经济性的方法的示例性流程图。图5的方法可以通过存储在如图1中所示的控制器的非暂时性存储器中的指令执行。当尿素存储箱非空时，图5的方法可以调节提供给排气***的尿素。
在502，方法500确定工况。工况可以包括但不限于发动机速度、发动机负载、SCR温度、存储在箱中的尿素量、存储在SCR催化器中的NH3量。发动机速度和负载以及其他感测发动机变量可以基于来自传感器的电压或电流输出确定。在一个实例中，可以确定存储在SCR催化器内的NH3量，如标题为“METHOD FOR CORRECTING ANESTIMATE OF NH3STORED WITHIN A SELECTIVE CATALYSTREDUCTION SYSTEM”的美国专利申请号13/071,252中所述，其内容以参考方式被引入本文，用于所有目的和意图。在确定发动机工况后，方法500进行到504。
在504，方法500确定基线尿素使用和再填充间隔。基线尿素再填充间隔可以预先确定并存储在存储器中。在一个实例中，基线尿素再填充间隔等同于使用单箱燃料的发动机运转时间或车辆行驶距离。在另一个实例中，基线尿素再填充间隔等同于适于换油/机油更换间隔的发动机运转时间或车辆行驶距离。例如，换油间隔可以确定为6000公里（KM）。同样地，基线尿素再填充间隔是6000公里。如需，可以基于尿素箱体积和其他变量提供其他基线尿素再填充间隔。
方法500还在504确定基线尿素使用间隔。在一个实例中，基于经过指定的车辆行驶距离或发动机运转时间使用的尿素量确定基线尿素使用间隔。例如，根据启动尿素喷射器的时间量和将尿素提供给喷射器的压力可以确定喷射到排气***的尿素量。尿素喷射器传递函数（transfer function）描述当在给定压力下将尿素提供给喷射器时通过尿素喷射器的流速。尿素流速乘以尿素流速经过的时间量，确定喷射的尿素量。行驶距离或发动机运转时间量除以喷射到排气***的尿素量，提供基线尿素使用速率。尿素使用速率可基于指定的车辆行驶距离或发动机运转时间取平均值，提供平均基线尿素使用速率。通过将存储在尿素箱中的尿素量与平均尿素使用速率相乘，可以确定基线尿素使用间隔。因此，基线尿素使用间隔是尿素存储箱中的尿素可预期提供的发动机运转时间或车辆行驶距离。在发动机运转期间可以周期性地确定和更新基线尿素使用间隔。在确定尿素使用和再填充间隔之后，方法500进行到506。
在506，方法500判断允许进入燃料经济性增加模式的条件是否存在。在一个实例中，当耦接至发动机的SCR在SCR效率大于阈值水平的预定范围内运转时，可以提供进入燃料经济性增加模式的许可。基于SCR温度可以估计SCR催化器效率。因此，如图2中所示，当SCR温度在185°C和390°C之间时——此时预定SCR效率是百分之90，可以提供进入燃料经济性模式的许可。在这种方式下，基于与SCR效率相关联的SCR温度，可以提供进入燃料经济性模式的许可。在其他实例中，当定位在SCR前方和后方的NOx传感器指示SCR效率大于阈值效率（例如，95%效率）时，可以提供进入燃料经济性模式的许可。例如，如果定位在SCR上游的NOx传感器指示1.0克/秒的NOx而下游的NOx传感器指示0.045克/秒的NOx时，可以确定允许进入燃料经济性模式。如果允许进入燃料经济性模式，那么回答为“是”，并且方法500进行到520。如果在当前条件不允许进入燃料经济性模式，那么回答为“否”，并且方法500进行到510。
在510，方法500判断工况是否接近允许进入燃料经济性模式的条件。在一个实例中，当SCR效率在期望的SCR效率的预定阈值范围内时，可以判断工况接近允许进入燃料经济性模式的条件。根据SCR温度或定位在SCR上游和下游的NOx传感器可以估计SCR效率。在其他实例中，将实现进入燃料经济性模式的条件所消耗的能量量与如果发动机在燃料经济性模式下运转预定时间量可以节省的能量量相比较。例如，可以将SCR温度和效率增加到预定水平所需的后喷射燃料估计量（例如，在动力冲程或在排气冲程中的燃料喷射后期）与通过以较低EGR量运转发动机预定时间量所节省的燃料量相比较。增加SCR温度所需的燃料量和在以较低EGR量运转发动机时所节省的燃料量可以凭经验确定，并且存储在存储器中。在一个实例中，将为使SCR催化器提高一定温度（例如，5°C）所喷射的燃料量与当SCR处于高效转化状态（例如，SCR温度大于阈值温度）预定时间量（例如，1分钟）时通过减少EGR量所节省的燃料量相比较。如果方法500判断需要0.1升燃料将SCR温度增加到SCR以阈值效率运转的温度，并且在SCR催化器以阈值效率运转时通过以减少的EGR运转发动机一分钟可以节省0.15升的燃料，那么方法500将提供后喷射燃料，从而提高SCR温度，然后减少EGR量，以节省0.05升燃料。如果方法500判断工况接近允许进入燃料经济性模式的条件，那么回答为“是”，并且方法500进行到512。否则，答案为“否”，并且方法500进行到514。
在512，方法500调节发动机运转，以实现允许进入燃料经济性模式的条件。在一个实例中，可以增加后内部燃烧（例如，后期喷射的燃料是动力冲程或在排气冲程）燃料量，从而调节发动机运转，以使SCR将实现允许发动机达到和进入燃料经济性增加模式的条件。在其他实例中，可以延迟燃料喷射正时或减少增压，以便增加排气温度，因而提高SCR转化效率。在调节发动机运转以实现燃料经济性增加模式之后，方法500进行到结束。
在514，方法500确定基本EGR量、燃料喷射正时、和增压量。在一些实例中，方法500还可以确定基本点火提前（base sparkadvance）。在一个实例中，包括基本EGR量、基本燃料喷射正时、燃料喷射压力、和基本增压量的参数可以凭经验确定，并且存储在存储器中。可以响应发动机速度和扭矩需求通过索引表或函数从存储器检索参数。在一个实例中，扭矩需求可以基于加速器踏板的位置。通过调节EGR阀、燃料喷射器正时、燃料计量阀位置、燃料轨压力阀控制压力、和涡轮增压器叶片、或废气门，以表输出的水平提供EGR量、燃料喷射压力、燃料喷射正时（例如，先导（pilot）燃料喷射量、先导燃料喷射正时、在汽缸循环期间每次燃料喷射的燃料量）和增压。在确定基本EGR量、燃料压力、燃料喷射正时、和增压量之后，方法500进行到516。
在516，方法500调节通向发动机排气***的尿素喷射流速，以满足发动机/车辆排放需求，同时以基本EGR、喷射正时、增压量运转发动机。在一个实例中，尿素流速凭经验确定，并且存储在存储器的表中。通过当前的发动机速度和扭矩需求值或响应基本EGR速率、喷射正时、和增压量，可以索引尿素流速表。尿素流速表中的值被指令至尿素喷射器和尿素泵。尿素喷射器开启时间和尿素泵喷射压力通过传递函数进行调节，该传递函数使尿素流速与喷射器在时间与尿素压力上关联起来。然后，运转尿素喷射器和尿素泵，从而提供期望的尿素流速。在调节尿素流量之后，方法500进行到518。
在518，方法500输出基本EGR、燃料喷射压力、燃料喷射正时、和增压量。考虑到排气***和进气歧管之间的压力，通过将EGR阀的位置调节到提供期望EGR量的位置来提供基本EGR量。在其他实例中，通过改变进气门和排气门之间的气门开启时间重叠量，可以调节EGR量。例如，通过减少进气门和排气门之间的气门开启时间量可以减少EGR量。通过在汽缸循环期间使得燃料喷射在较早的曲轴位置开始，来调节燃料喷射器正时。燃料压力可以通过调节燃料泵计量阀或燃料轨压力控制阀进行调节。增压量可以通过调节涡轮增压器排气门的位置、调节涡轮增压器叶片位置、或调节旁路阀的位置进行调节。在调节EGR、燃料喷射正时、和增压之后，方法500进行到结束。
在520，方法500判断存储在尿素存储箱中的尿素量是否大于达到尿素再填充间隔的尿素估计量。例如，如果在504确定尿素再填充间隔是500KM，方法500从504中确定的基线尿素再填充间隔减去基线尿素使用间隔。如果结果是负值，可以确定发动机/车辆的尿素箱中存储过量尿素，以满足尿素再填充间隔。如果结果是正值，可以确定存储在尿素箱中的尿素少于满足尿素再填充间隔所需。如果方法500判断存储在尿素箱中的尿素量大于发动机/车辆实现再填充间隔的量，那么回答为“是”，并且方法500进行到526。否则，回答为“否”，并且方法500进行到522。
在522，方法500减少喷射到SCR上游的排气***的尿素量。响应SCR的效率可以减少喷射的尿素量。SCR效率可以通过SCR温度或基于定位在SCR上游的NOx传感器输出和定位在SCR下游的NOx传感器输出之差进行估计。例如，如果SCR NOx转化效率高于提供预期车辆排放水平的NOx转化效率，那么减少喷射的尿素量。在一些实例中，当SCR NOx转化效率超过提供预期车辆排放水平的NOx转化效率加上额外的NOx转化效率因子的和时，可以减少喷射的尿素量。喷射的尿素量可以成比例地减少或作为大于阈值NOx效率的NOx转化效率的函数减少。在减少喷射到SCR上游的排气***的尿素量之后，方法500进行到524。
在524，方法500输出基本EGR、基本燃料喷射压力、基本燃料喷射正时、和基本增压量。如514中所述输出基本EGR、燃料喷射正时、和增压。在输出基本EGR、基本燃料喷射压力、基本燃料喷射正时、和基本增压之后，方法500进行到结束。
在526，方法500确定燃料经济性（FE）模式EGR量、燃料喷射正时、和增压量。在一些实例中，方法500还可以确定燃料经济性基本点火提前。包括FE模式EGR量、FE模式燃料喷射正时、FE模式燃料喷射压力、和FE模式增压量的参数凭经验确定，并且存储在类似于514所述表的存储器的第二组表中。然而，与在514的表输出相比，在526的表提供增加的FE。可以响应发动机速度和扭矩需求通过索引表或函数从存储器中检索参数。通过调节EGR阀、燃料计量阀位置、燃料轨压力阀控制压力、喷射器正时、和涡轮增压器叶片或废气门，以表输出的水平提供EGR量、燃料喷射压力、燃料喷射正时（例如，先导燃料喷射量、先导燃料喷射正时、在汽缸循环期间每次燃料喷射的燃料量）、和增压。在确定FE模式EGR量、FE模式燃料压力、FE模式燃料喷射正时、和FE模式增压量之后，方法500进行到528。
在528，方法500响应允许达到尿素再填充间隔的水平增加尿素喷射量。例如，如果基线尿素使用间隔基于平均尿素使用速率是500KM，并且尿素再填充间隔基于车辆已行驶距离或发动机运转时间是300KM，那么可以增加尿素喷射量，以使尿素使用间隔驱向尿素再填充间隔。在一个实例中，尿素喷射量与尿素使用间隔和尿素再填充间隔之差成比例地增加。尿素使用间隔和再填充间隔在车辆行驶循环过程中可以更新。当尿素箱充满并随着尿素喷射减少直到尿素箱再填充时，再填充间隔处于最大值。尿素使用间隔还可以在车辆行驶循环过程中随着平均尿素使用速率和尿素使用速率改变而更新数次。在增加尿素喷射量之后，方法500进行到530。
在530，方法500限制喷射到排气***的尿素量。基于可在排气***中形成的沉积物限制进入排气的尿素流速。在一个实例中，基于排气流速和排气温度限制进入排气的尿素流速。例如，凭经验确定的减少排气***内的尿素沉积物的尿素流速是凭经验确定，并且存储在存储器的表中。排气质量流量和排气温度索引表，并且输出尿素流速极限。通过尿素流速极限限制指令的尿素流速。在由于尿素沉积物而限制尿素流速之后，方法500进行到532。
在532，响应存储在SCR催化器中的NH3量和/或SCR催化器温度，方法500确定EGR量、尿素喷射量、燃料喷射正时、和增压调节。在一个实例中，基于关于图3显示和说明的存储在SCR催化器内的NH3量，调节提供给发动机的EGR量。进一步，基于SCR温度的函数或因子调节EGR量。特别地，响应存储在SCR催化器中的NH3量和/或SCR催化器温度调节EGR增量（gain term）。从FE模式EGR表中减去基本EGR量表的输出，并将结果与EGR增量相乘，然后加和到基本EGR量。例如，在基本EGR量为30%、FE模式EGR为25%、和EGR增益为0.75，并且随着存储在SCR内的NH3量增加而增加的情况下，输出EGR量是(25-30)*0.75+30=26.5。存储NH3的SCR的EGR增量的值小于1，或大于SCR的阈值NH3存储容量，，并且当存储在SCR中的NH3减少到SCR的阈值NH3存储容量以下时，EGR增量接近数值1。
相似地，响应存储在SCR的NH3量和SCR温度，调节燃料压力、燃料喷射正时、和增压量的增量。喷射器正时增量随着存储在SCR中的NH3量增加而增加，从而提前喷射正时开始，而喷射器正时增量随着存储在SCR中的NH3量减少而减少，从而延迟喷射正时开始。例如，作为存储在SCR内的增加的NH3的函数提前燃料喷射正时开始。在一个实例中，存储在SCR内的NH3的每个预定百分比增量使燃料喷射量提前曲轴度（crankshaft degree）。增压增益随着存储在SCR内的NH3量增加而减少，从而降低增压，并且增压增益随着存储在SCR内的NH3量减少而增加，从而提高增压。在火花点火发动机中，随着存储在SCR中的NH3量增加，可以朝向MBT提前火花正时。
尿素喷射量与发动机NOx输出增加成比例地增加。例如，发动机NOx输出可以通过传感器126确定，并且尿素喷射量可以与发动机NOx增加成比例地增加。当EGR量增加时，尿素喷射量还可以与NOx减少量成比例地减少。在调节发动机EGR量、燃料压力、发动机燃料喷射正时、和增压之后，方法500进行到534。
在EGR量减少的一个实例中，通过调节燃料喷射器正时增加喷射到先导燃料喷射的燃料量。进一步，可随着EGR量减少而减少喷射正时的先导燃料喷射开始。更进一步，可随着提供给发动机的EGR量减少而减少增压量和燃料压力。
在另一个实例中，代替内插在基本表和FE模式表之间，当存储在SCR中的NH3小于阈值水平或阈值量时应用基本表。当存储在SCR中的NH3大于阈值水平或阈值量时应用FE模式表。该运转通过与图3中306相似的曲线提供。
在534，方法500调节发动机EGR量、喷射正时、尿素喷射量、燃料压力、和增压，从而提高发动机和车辆燃料经济性。通过如518中所述调节阀门位置或凸轮正时可以减少发动机EGR量。进一步，相对于曲轴位置提前燃料喷射正时的开始。还通过如518中所述调节涡轮增压器的叶片位置或压缩机旁路阀门降低增压。降低增压使排气温度增加，而提前喷射正时使排气温度降低。因此，通过减少增压压力可以抵消或平衡喷射正时的燃料喷射开始。在调节EGR量、燃料喷射正时、和增压之后，方法500结束。通过增加喷射持续时间和/或尿素喷射压力可以增加喷射的尿素量，并且增加发动机输出NOx。
因此，图5的方法提供用于运转发动机，包括：响应存储在SCR催化器中的NH3量和存储在箱的尿素量调节提供给发动机的EGR量。该方法包括如下情况：调节EGR量包括在存储在箱中的尿素量超过车辆达到与箱中尿素量相关的预定条件所需的估计尿素量时减少提供给发动机的EGR量。在这种方式下，在SCR较高效的SCR条件下可以增加发动机燃料经济性。
该方法还包括定条件是箱再填充事件的情况。该方法进一步包括预定条件是换油间隔结束的情况。该方法还包括如下情况：调节EGR量包括在存储在SCR催化器的NH3量大于阈值量时减少提供给发动机的EGR量。该方法还包括如下情况：调节EGR量包括在存储在SCR催化器的NH3量小于阈值量时增加提供给发动机的EGR量。该方法还包括如下情况：只有当SCR催化器的温度在预定范围内时才响应存储在SCR催化器内的NH3量调节提供给发动机的EGR量。该方法进一步包括响应存储在SCR催化器内的NH3量和存储在箱中的尿素量调节增压或燃料喷射开始正时。
在一个实例中，图5的方法还提供用于运转发动机的方法，该方法包括：响应存储在箱中的尿素量调节提供给发动机的EGR量；响应排气***中的沉积物估计量限制喷射到SCR催化器上游的排气***的尿素量；以及响应喷射的尿素量限制提供给发动机的EGR量的减少。该方法还包括如下情况：沉积物由喷射的尿素量形成和沉积物估计量基于发动机排气质量流速和排气温度。
在一些实例中，该方法进一步包括还响应存储在SCR催化器内的NH3量调节提供给发动机的EGR量的情况。该方法还包括在存储在SCR催化器内的NH3量减少时增加提供给发动机的EGR量的情况。因此，图5的方法利用选定条件下的高效SCR运转。该方法包括在存储在SCR催化器内的NH3量增加时减少提供给发动机的EGR量的情况。该方法进一步包括在提供给发动机的EGR量减少时提前喷射正时的燃料喷射开始或减少发动机增压。该方法进一步包括在存储在箱内的尿素量小于车辆达到预定条件所需的估计尿素量时减少喷射到排气***的尿素量。
在另一个实例中，图5的方法提供用于运转发动机，其包括：响应处于性能预定范围内的SCR催化器性能调节发动机工况，以进入燃料经济性模式；和响应达到阈值水平的SCR催化器性能调节提供给发动机的EGR量。在这种方式下，在高效SCR运转过程中可以增加发动机燃料经济性。
该方法包括如下情况：在SCR催化器性能达到阈值水平之后，响应存储在SCR催化器内的NH3量、SCR催化器温度、和存储在箱中的尿素量进一步调节EGR量。该方法还包括阈值水平是预定效率的情况，进一步包括在存储在箱中的尿素量不大于车辆达到预定条件的尿素量时减少喷射到包括SCR催化器的排气***的尿素量。该方法还包括在提供给发动机的EGR量减少时减少增压或提前燃料喷射正时开始的情况。该方法进一步包括增加喷射到包括SCR催化器的使SCR催化器效率提高的排气***的尿素量，同时允许车辆达到与箱中尿素量相关的预定条件。
现参考图6，提供EGR量得到调节的车辆。车辆600包括发动机10和SCR70。发动机10可以在不同的驾驶条件下驱动车辆600在公路上行驶。当发动机10运转时，SCR70处理来自发动机10的排气。
本领域的普通技术人员将理解，图5中描述的方法可以表示任意种处理策略中的一种或多种，例如事件驱动的、中断驱动的、多任务的、多线程的等等。同样地，所示的不同步骤或功能可以按照所示顺序执行、并行执行、或在某些情况中省略。同样地，处理顺序不一定是实现本文中所描述的目的、特征和优势所要求的，而是为了方便示出和描述而提供。尽管未明确示出，但是本领域的普通技术人员将认识到，取决于所使用的具体策略可以重复执行示例步骤、方法、或功能中的一个或多个。
本文概述了说明。本领域的技术人员对说明书的阅读将想到多种改变和改进，而没有脱离本说明的精神和范围。例如，以天然气、汽油、柴油、或替代燃料配置运转的单缸、I2、I3、I4、I5、V6、V8、V10、V12和V16发动机可以利用本说明而优化。

Claims (10)

1.一种运转发动机的方法，所述方法包括：
响应存储在SCR催化器中的NH3量和存储在箱中的尿素量调节提供给发动机的EGR量。
2.根据权利要求1所述的方法，其中调节所述EGR量包括当存储在所述箱中的所述尿素量超过车辆达到与所述箱中尿素量相关的预定条件所期望的估计尿素量时减少提供给所述发动机的所述EGR量。
3.根据权利要求2所述的方法，其中所述预定条件是燃料箱再填充事件。
4.根据权利要求2所述的方法，其中所述预定条件是换油间隔结束。
5.根据权利要求1所述的方法，其中调节所述EGR量包括当存储在所述SCR催化器的NH3量大于阈值量时减少提供给所述发动机的所述EGR量。
6.根据权利要求1所述的方法，其中调节所述EGR量包括当存储在所述SCR催化器的NH3量小于阈值量时增加提供给所述发动机的所述EGR量。
7.根据权利要求1所述的方法，其中只有当所述SCR催化器的温度在预定范围内时才响应存储在所述SCR催化器内的NH3量调节提供给所述发动机的所述EGR量。
8.根据权利要求1所述的方法，进一步包括响应存储在所述SCR催化器内的所述NH3量和存储在所述箱中的所述尿素量调节燃料喷射开始正时或增压量。
9.一种运转发动机的方法，所述方法包括：
响应存储在箱中的尿素量调节提供给发动机的EGR量；
响应在排气***中形成的沉积物估计量限制喷射到SCR催化器上游的所述排气***的尿素量；和
响应喷射的尿素量限制提供给发动机的所述EGR量的减少。
10.根据权利要求9所述的方法，其中所述沉积物由喷射的所述量的尿素形成，并且其中沉积物估计量基于发动机排气质量流速和排气温度。
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