用于排气排放物控制的方法和系统
技术领域
本说明书总体涉及用于控制来自配置有低温NOx吸附器的发动机的排气排放物的方法和系统。
背景技术
柴油发动机可以高机械效率和燃烧的比化学计量空燃比(AFR)更稀的空燃比操作。因此，柴油发动机中的排气温度往往显著低于化学计量汽油发动机的排气温度。由于较低的排气温度，在发动机冷起动期间，可需要较长的时间段(例如，大约1分钟至3分钟)，以使排气催化剂预热并起作用(即达到“起燃”温度)。这可导致柴油发动机的冷起动排气排放物中的烃类(HC)、一氧化碳(CO)和氧化氮(NOx)含量更高。
已经开发出各种策略来减少发动机冷起动排气排放物。例如，多个催化剂和捕集器可以不同的配置布置在排气通道中以选择性地处理各种排放物。催化剂和/或捕集器可以一种配置布置，使得一种催化剂的产物可被另一种催化剂用作反应物和/或使得每种催化剂可作用于排气的不同组分。例如，催化剂和/或捕集器可包括在稀排气条件下存储NOx排放物并且在浓再生期间减少所述排放物的稀NOx捕集器，其中排气中的烃类与存储的NOx反应以生成水和氮。另外，为了捕集微粒物质，微粒过滤器可定位在排气系统中位于稀NOx捕集器的上游或下游。一旦微粒过滤器已经捕集阈值量的微粒物质，微粒过滤器就可经由加热微粒过滤器(诸如通过向放热催化剂供应燃料)再生。
本发明人已经确定此类排气处理系统的潜在问题。作为一个示例，稀NOx捕集器可能硫中毒，从而需要在浓排气条件下进行高热量偏移才能释放出所存储的硫。由于微粒过滤器的再生和稀NOx捕集器的脱硫都需要高热量和/或另外的燃料(这可能会增加车辆总体燃料消耗)，因此可能需要致力于协调稀NOx捕集器脱硫和微粒过滤器再生，以节省燃料并限制部件暴露于高温。然而，在微粒过滤器再生期间，供应给微粒过滤器的排气必须具有足够的氧气以维持微粒过滤器中烟灰的燃烧，这与为了使稀NOx捕集器脱硫而需要的浓排气不一致。
发明内容
因此，本发明人提供了至少部分解决以上问题的方法和系统。一种示例性方法包括：响应于估计硫暴露超过阈值而发起低温NOx吸附器(LTNA)的脱硫，所述脱硫包括在整个脱硫过程中维持排气氧水平高于阈值水平时将所述LTNA加热到第一阈值温度。
以此方式，通过利用配置成被加热(例如，经由上游加热机构)的低温NOx吸附器而不是稀NOx捕集器，LTNA可在稀排气条件下经历脱硫。因此，可避免从LTNA中去除硫的浓偏移，这可降低燃料消耗。此外，如果指示或期望的话，微粒过滤器再生可同时进行，因为到达微粒过滤器的排气可具有足够的氧气来维持再生。
应当理解，提供以上发明内容是为了以简化的形式引入将在具体实施方式中进一步描述的一系列概念。这不意味着识别所要求保护主题的关键或基本特征，所述主题的范围由随附于具体实施方式的权利要求唯一地限定。此外，所要求保护的主题不限于解决上文或本公开的任何部分中提及的任何缺点的实现方式。
附图说明
图1示出具有多组分排气处理系统的多缸发动机的示例性气缸的示意图。
图2A至图2F示出排气处理系统的示例性布置。
图3和图4示出用于多组分排气处理系统的示例性方法的流程图。
图5A和图5B示出在执行图3和图4的方法期间可观察到的感兴趣的操作参数的时序图。
具体实施方式
以下描述涉及用于包括低温NOx吸附器(LTNA)的排气处理系统的系统和方法。LTNA在阈值温度以下吸附NOx，并且在阈值温度以上热释放(脱附)NOx，以在主NOx控制系统不正常运行时(例如，在对于正常操作而言过低的温度下)帮助控制NOx。LTNA NOx释放的典型阈值温度可低至200℃或高达400℃。NOx的释放与主NOx控制系统(诸如选择性催化还原(SCR)作为主NOx控制)的操作的开始理想地相匹配。LTNA和SCR装置的示例性系统配置如图1所示。LTNA在SCR装置的上游，SCR装置在烟粒过滤器(例如，柴油微粒过滤器或DPF)的上游。SCR装置可包括喷射器，所述喷射器被配置为喷射还原剂(诸如尿素)，以促进在SCR装置处的NOx排放物的转化。烟粒过滤器可具有燃料喷射器和放热催化剂以协助烟粒氧化，也称为过滤器再生。过滤器可以是催化的或未催化的。通常在排气温度在150-200℃的范围内时向SCR装置注入尿素。这对应于LTNA区段中略高的上游温度，例如200-250℃。因此，如果LTNA在250℃下脱附大部分NOx，则下游SCR装置将准备好将释放的NOx转化为氮气和水。如果由于在低速下长时间行驶而导致车辆的冷起动时段(在接通后和SCR装置操作之前)比预期的长，则在达到释放温度之前，可超过LTNA的NOx存储容量，从而导致NOx泄漏到未预热到其起燃温度的SCR装置。此外，从长远来看，低排气温度操作(诸如车辆的长时间空转)可导致NOx排放物基本不受控制。
根据本文所公开的实施例，除了经由排气的自然加热之外，提供了将LTNA和SCR系统维持在高NOx转化水平的另外的加热方法。补充热量可使用气缸内的后喷射(例如，在压缩冲程之后(诸如在动力冲程或排气冲程期间)的喷射)来生成，但是只有在LTNA能够使通常由后喷射过程产生的多余烃类(HC)氧化的情况下，才可使用后喷射。因此，在一些示例中，本文所公开的排气处理系统包括在LTNA的上游的电加热机构的增加，或者LTNA材料可直接涂覆在电加热器本身上(分别如图2A和图2B所示)。因此，LTNA的加热独立于HC起燃温度，并且可被更好地控制。本文所公开的另一种方法是将燃料喷射到具有高的贵金属负荷和较低的HC起燃温度的专用放热催化剂上(如图2C所示)。本文所公开的又另一种方法是将燃料喷射到电加热催化剂上以进行氧化(如图2D所示)。此外，LTNA可涂覆在具有燃料喷射的电加热器上(如图2E所示)，或者LTNA可在具有燃料喷射的电加热器的下游(如图2F所示)。用于控制LTNA热生成机构的方法在图3和图4中示出，并且在图5A和图5B中示出在执行图3和图4的方法期间感兴趣的操作参数的时序图。
现在参考图1，其示出具有多缸发动机10的一个气缸30的示意图，其中气缸30可被包括在车辆5的发动机系统7中。发动机10可由包括控制器12的控制系统以及由车辆操作员132经由输入装置130的输入至少部分地控制。在此示例中，输入装置130包括加速踏板和用于生成比例踏板位置信号PP的踏板位置传感器134。发动机10的燃烧室(即，气缸)30可包括燃烧室壁32，其中活塞36被定位在燃烧室壁中。活塞36可耦接到曲轴40，使得活塞的往复运动被转换成曲轴的旋转运动。曲轴40可经由中间变速器系统耦接到车辆5的至少一个驱动轮。此外，起动机马达可经由飞轮(未示出)耦接到曲轴40以实现发动机10的起动操作。
燃烧室30可经由进气通道42从进气岐管44接收进气空气并且可经由排气通道48排出燃烧气体。进气岐管44和排气通道48可分别经由进气门52和排气门54而选择性地与燃烧室30连通。在一些实施例中，燃烧室30可包括两个或更多个进气门和/或两个或更多个排气门。
在图1中描绘的示例中，进气门52和排气门54可经由相应的凸轮致动系统51和53通过凸轮致动来控制。凸轮致动系统51和53可各自包括一个或多个凸轮并且可利用凸轮廓线变换(CPS)系统、可变凸轮正时(VCT)系统、可变气门正时(VVT)系统和/或可变气门升程(VVL)系统中的一者或多者，其可由控制器12操作以改变气门操作。进气门52和排气门54的位置可分别由位置传感器55和57确定。在替代实施例中，进气门52和/或排气门54可通过电动气门致动来控制。例如，气缸30可替代地包括经由电动气门致动进行控制的进气门和经由包括CPS系统和/或VCT系统的凸轮致动进行控制的排气门。
在一些实施例中，发动机10的每个气缸都可被配置有用于向其提供燃料的一个或多个燃料喷射器。作为非限制性示例，气缸30被示出为包括一个燃料喷射器66。燃料喷射器66被示出为直接耦接到燃烧室30以用于喷射燃料。还应当明白，气缸30可在燃烧循环期间接收来自多个喷射的燃料。
在一个示例中，发动机10可以是通过压缩点火燃烧空气和柴油燃料的柴油发动机。在其他非限制性实施例中，发动机10可通过压缩点火和/或火花点火来燃烧包括汽油、生物柴油或含乙醇燃料混合物(例如，汽油和乙醇或汽油和甲醇)的不同燃料。
进气通道42可包括具有节流板64的节气门62。在此特定示例中，可由控制器12经由提供给与节气门62一起包括的电动马达或致动器的信号来改变节流板64的位置，此配置通常被称为电子节气门控制(ETC)。以此方式，可操作节气门62以改变提供给燃烧室30以及其他发动机气缸的进气。节流板64的位置可通过节气门位置信号TP提供到控制器12。进气通道42可包括用于向控制器12提供相应的信号MAF和MAP的质量空气流量传感器120和歧管空气压力传感器122。
此外，排气再循环(EGR)系统可经由EGR通道140将排气的期望部分从排气通道48引导到进气歧管44。可通过控制器12经由EGR阀142来改变提供的EGR量。如所描绘，EGR系统还包括可布置在EGR通道140内部，并且可提供排气的压力、温度和浓度中的一者或多者的指示的EGR传感器144。
排气系统128包括在排气处理系统70的上游耦接到排气通道48的排气传感器126。排气通道48可接收来自除气缸30之外的发动机10的其他气缸的排气。排气传感器126可以是用于提供排气空燃比(AFR)的指示的任何合适的传感器，诸如线性氧传感器或UEGO(通用或宽域排气氧)、双态氧传感器、或者EGO、HEGO(加热型EGO)、氧化氮(NOx)、烃类(HC)或一氧化碳(CO)传感器。排气处理系统70被示出为沿着排气通道48布置在排气传感器126的下游。
排气处理系统70是多组分系统，并且可包括以特定顺序布置的以优化排气排放物的处理的多个排放物控制装置。例如，排气处理系统70可包括沿着排气通道48设置的柴油氧化催化剂(DOC)80。DOC80可包括配置为将HC和CO氧化以形成二氧化碳(CO2)和水(H2O)的催化剂。DOC 80可包括在包括衬底和包括一种或多种催化材料的有源层的传递装置中。衬底可具有排气通过的多个通路或开口。衬底可以是整块石料或挤制材料，诸如堇青石。可将有源层作为涂层施加到衬底。催化剂材料可包括铂族金属，诸如铂(Pt)和/或钯(Pd)。
低温NOx吸附器(LTNA)82可沿着排气通道48，紧接在DOC 80的下游设置。LTNA82可被配置为基本上在较低的第一温度范围内存储NOx，然后在较高的第二温度范围内释放存储的NOx。例如，LTNA82可在冷起动期间(诸如0-150℃之间)存储NOx，然后一旦排气温度已达到配被置为还原释放的NOx的下游催化剂的操作温度(例如，高于180℃，即选择性催化还原(SCR)催化剂的最低操作温度)，就释放存储的NOx。在一个示例中，较低的第一温度范围可以是0–150℃，并且较高的第二温度范围可以是180–300℃。
LTNA 82可通过吸附和脱附来存储和释放NOx。LTNA 82可存储NOx作为亚硝酸盐或硝酸盐。LTNA 82可以是具有衬底和有源层的传递装置。衬底可具有排气通过的多个通路或开口。衬底可以是整块石料或挤制材料。合适的衬底材料的非限制性示例包括堇青石、钛酸铝和碳化硅。可使用涂层将有源层施加到衬底。有源层可包括沸石材料。合适的沸石材料的非限制性示例包括菱沸石(CHA)、BETA和ZSM-5。沸石材料可包括可与Pd进行离子交换的构架。Pd的使用使LTNA 82在较低温度下能够存储NOx并且在较高温度下释放NOx。
一些配方在LTNA 82中还包含铂(Pt)。例如，Pt可作为另外的涂层(除了包括Pd的涂层之外)被包括，以便降低从LTNA彻底移除所有存储的NOx所需的温度，同时使LTNA的NOx存储容量在较低温度下不受影响。通过缩小LTNA的操作温度范围，可改善LTNA在柴油发动机中通常经受的较低排气温度下的性能。特别地，增加了在预热的车辆操作期间LTNA将彻底清除存储的NOx的可能性，使得能够在下一次冷起动期间存储最大量的NOx。
在一些示例中，可将包括Pt的涂层施加到LTNA 82的有源层。可将LTNA 82中的Pd与Pt的比调整为在1:1至4:1的范围内，或者更高。包括Pt可使LTNA涂层中还原的Pd能够再氧化。此外，Pt可降低彻底移除在LTNA 82中的所有存储的NOx所需的温度。
SCR催化剂86可沿着排气通道48，紧接在LTNA 82的下游进一步设置。SCR催化剂86可包括一种或多种催化剂材料，其中一种或多种催化剂材料可包括一种或多种沸石材料和/或金属氧化物。一种或多种沸石材料还可包括一种或多种金属，包括但不限于铜(Cu)和/或铁(Fe)。一种或多种金属氧化物可包括但不限于铈(Ce)、锆(Zr)、钒(V)、钼(Mo)和/或钨(W)的氧化物。尿素喷射器84(或任何合适的氨源)可设置在SCR催化剂86的上游和LTNA82的下游。SCR催化剂86可利用氨来还原NOx并形成氮(N2)、H2O和CO2。SCR催化剂86可在最小操作温度或起燃温度以上(诸如，在180℃以上)并且在尿素注入已经开始之后是活性的。由于排气通道48中催化剂布置的特定顺序，SCR催化剂86可还原由LTNA 82释放的NOx。在车辆5已经预热之后，LTNA 82被配置为在正常驾驶条件(例如，低至中负荷)下释放大部分或所有存储的NOx，其中排气温度的范围通常为200℃至300℃。因此，LTNA 82可彻底清除存储的NOx并且因此能够在随后的冷起动时存储最大量的NOx。
柴油微粒过滤器(DPF)88可沿着排气通道48，紧接在SCR催化剂86的下游进一步设置。DPF 88可以是催化微粒过滤器，或者裸或无催化微粒过滤器。催化微粒过滤器可包括一种或多种金属和/或金属氧化物，所述一种或多种金属和/或金属氧化物包括但不限于：Pt、Pd、Fe、Cu、锰(Mn)和/或二氧化铈(CeO2)。一种或多种金属和/或金属氧化物除了使由微粒过滤器捕集的微粒物质(PM)氧化之外，还可使HC和CO氧化。
应当明白，虽然所描绘的示例示出耦接在排气通道48中的四个不同的排放物催化装置，但是在其他示例中，可存在更多或更少数量的排放物催化装置。例如，在一些示例中可省略DOC。此外，给定排放物催化装置的多个副本可以所描绘的顺序或以不同的顺序存在。关于所描绘的顺序，组分催化剂的功能可彼此依赖以有效地处理排气排放物。例如，在低温下(诸如在发动机冷起动期间)，SCR催化剂86可能尚未达到最小操作温度。这样，LTNA82可存储NOx排放物。此外，DPF 88可捕获PM并使其氧化。在较高的温度下，DOC 80可使很大一部分的HC排放物氧化，否则这可降低LTNA 82的NOx存储容量。DOC 80还可将NO氧化为NO2，从而进一步保护LTNA 82，如上文所讨论。此外，LTNA 82可将存储的NOx释放到可被SCR催化剂86在下游处理的排气中。DPF 88可继续捕获PM并使其氧化。此外，LTNA 82和DPF 88两者可转化可能仍然未被DOC 80转化的HC排放物的至少一部分。
继续图1，排气处理系统70在相对于多组分催化剂的各个位置处还可包括多个传感器。来自传感器的反馈可在排放物控制期间被使用，诸如以提供在给定排放物控制装置处可能需要的目标燃烧AFR。作为示例，可在DPF再生期间提供比化学计量比浓的AFR。来自传感器的反馈也可用于监测和诊断组分催化剂。多个传感器可包括但不限于：温度传感器、压力传感器和/或排气传感器。
例如，第一传感器90可布置在DOC 80的上游。此外，第二传感器92可布置在DOC 80与LTNA 82之间。传感器90和/或92可包括温度传感器和/或排气传感器。第一传感器90可向控制器12提供关于DOC 80上游的排气流的温度和/或氧气浓度的反馈。第二传感器92可向控制器12提供关于DOC 80与LTNA82之间的排气流的温度和/或氧气浓度的反馈。
除此之外或可替代地，第三传感器94可布置在DOC 80与LTNA82之间。此外，第四传感器96可布置在LTNA82与SCR催化剂86之间。传感器90、92、94和/或96可包括温度传感器和/或排气传感器。在一些示例中，传感器90、92、94和/或96可包括排气传感器，诸如HC、CO或NOx传感器。在另外的示例中，传感器90、92、94和/或96可包括氧传感器。第三传感器94可向控制器12提供关于DOC 80与LTNA82之间的排气流的条件的反馈。第四传感器96可向控制器12提供关于LTNA82与SCR催化剂86之间的排气流的条件的反馈。
图1仅示出多缸发动机的一个气缸30。然而，每个气缸可类似地包括其自己的一组进气门/排气门、燃料喷射器等。
控制器12在图1中被示出为微计算机，所述微计算机包括：微处理器单元102、输入/输出端口104、用于可执行程序和校准值的电子存储介质(在此特定示例中，被示出为只读存储器芯片106)、随机存取存储器108、保活存储器110和数据总线。除了先前讨论的那些信号之外，控制器12可与耦接到发动机10的传感器通信并且因此从耦接到发动机10的传感器接收各种信号，包括：来自质量空气流量传感器120的进气质量空气流量(MAF)的测量值；来自耦接到冷却套筒114的温度传感器112的发动机冷却剂温度(ECT)；来自耦接到曲轴40的霍尔效应传感器118(或其他类型)的表面点火感测信号(PIP)；来自节气门位置传感器的节气门位置(TP)；来自压力传感器122的歧管绝对压力信号MAP；来自传感器90和/或92的排气流的温度；以及来自传感器94和/或96的排气流的条件。发动机转速信号RPM可由控制器12根据信号PIP生成。
存储介质只读存储器芯片106可用非暂时性计算机可读数据进行编程，所述非暂时性计算机可读数据表示可由微处理器单元102执行以用于执行下面描述的例程以及预期但未具体列出的其他变型的指令。在下文中参考图2A至图4描述示例性例程。例如，控制器12可基于使用来自一个或多个传感器90、92、94和/或96的输入的诊断例程，向操作员生成指示一种或多种催化剂(例如，DOC 80、LTNA82)的降解的通知。
图2A至图2F示出布置在发动机的排气通道中的排气处理装置的示例性布置。首先参考图2A，第一示例性排气处理系统200包括布置在排气通道48中位于发动机10的下游的低温NOx吸附器(LTNA)202。LTNA 202可以是LTNA 82的非限制性示例，并且同样地，LTNA82的以上描述同样适用于LTNA 202。系统200包括布置在LTNA 202的下游的SCR装置204。SCR装置204是图1的SCR催化剂86的非限制性示例，并且因此SCR催化剂86的以上描述同样适用于SCR装置204。例如，与SCR催化剂86类似，系统200包括在SCR装置204的上游喷射尿素或其他合适的还原剂的尿素喷射器。
系统200还包括在SCR装置204的下游的微粒过滤器(PF)208。PF 208是图1的DPF88的非限制性示例，并且因此，上文相对于图1提供的DPF 88的描述同样适用于PF 208。系统200还包括PF 208上游的催化剂206。催化剂206可以是被配置为由于在催化剂中发生的放热反应而生成热量的放热催化剂。当燃料被喷射到催化剂206或其上游时，可发生放热反应。
如将在下面更详细地描述的，图2A至图2F所示的每个系统都包括在LTNA处或其上游加热排气以便确保SCR装置204迅速达到起燃温度，而同时从LTNA释放存储的NOx的机构。在系统200中，电加热器201被定位在LTNA的上游。电加热器201可以是在电流被供应到加热器时温度增加的电阻加热器或其他合适的加热器。控制器(例如，图1的控制器12)可操作地耦接到电加热器201，并且被配置为控制到电加热器的电流供应。
系统200包括布置在排气通道48中的多个传感器。多个传感器包括：定位在电加热器201的上游的第一传感器203、定位在电加热器201的下游并且在LTNA 202的上游的第二传感器205、定位在LTNA 202的下游并且在SCR装置204的上游的第三传感器207、定位在SCR装置204的下游并且在催化剂206的上游的第四传感器209、定位在催化剂206的下游并且在PF 208的上游的第五传感器211、以及定位在PF 208的下游的第六传感器213。多个传感器中的每一个可以是温度传感器。其他传感器也可被定位在排气通道48中，诸如NOx传感器(例如，被定位在电加热器201的上游、LTNA的出口处以及PF的出口处的NOx传感器)和压力传感器(例如，被定位在PF入口处和PF出口处的压力传感器)。控制器可操作地耦接到每个传感器，并且被配置为从每个传感器获得信号，以便监测排气温度、PF负荷、NOx生成/泄漏等。
图2B示出另一个示例性系统210。与系统200类似，系统210包括：定位在排气通道中位于发动机10的下游的SCR装置204、放热催化剂206和PF 208、以及多个传感器。系统210包括被定位在发动机10的下游和SCR装置204的上游的电加热LTNA 212。电加热LTNA 212包括涂覆有具有上文相对于LTNA 82所描述的LTNA性能的材料的加热元件(例如电阻加热元件)。控制器(例如，图1的控制器12)可操作地耦接到电加热LTNA 212，并且被配置为控制到电加热LTNA 212的电流供应。第二传感器205可被定位来测量电加热LTNA212的温度。
图2C示出另一个示例性系统220。与系统200类似，系统220包括：定位在排气通道中位于发动机10的下游的SCR装置204、放热催化剂206和PF 208、以及多个传感器。系统220包括被定位在发动机10的下游和SCR装置204的上游的LTNA 222。LTNA 222是LTNA 82的非限制性示例。系统220还包括被定位在LTNA 222的上游的放热催化剂221。放热催化剂221可在由(例如，由定位在放热催化剂221的上游的喷射器喷射的)燃料在催化剂中反应引起的放热反应期间生成热量。放热催化剂221可具有高的贵金属负荷和较低的HC起燃温度。控制器(例如，图1的控制器12)可操作地耦接到放热催化剂221的上游耦接的燃料喷射器，并且被配置为控制由喷射器喷射的燃料的正时和量。第一传感器203可被定位成测量燃料喷射器处或其上游的排气温度，并且第二传感器205可被定位成测量放热催化剂的下游的温度。
图2D示出另一个示例性系统230。与系统200类似，系统230包括：定位在排气通道中位于发动机10的下游的SCR装置204、放热催化剂206和PF 208、以及多个传感器。系统230包括被定位在发动机10的下游和SCR装置204的上游的LTNA 232。LTNA 232是LTNA 82的非限制性示例。系统230还包括被定位在LTNA 232的上游的电加热催化剂231。电加热催化剂231既可经由电加热机构生成热量，并且也可在由(例如，由定位在电加热催化剂231的上游的喷射器喷射的)燃料在电加热催化剂中反应引起的放热反应期间生成热量。控制器(例如，图1的控制器12)可操作地耦接到电加热催化剂231，并且被配置为控制到电加热催化剂231的电流供应。同样，控制器可操作地耦接到定位在电加热催化剂231的上游的燃料喷射器，并且被配置为控制由喷射器喷射的燃料的正时和量。第一传感器203可被定位成测量燃料喷射器处或其上游的排气温度，并且第二传感器205可被定位成测量电加热催化剂的下游的温度。
图2E示出另一个示例性系统240。与系统200类似，系统240包括：定位在排气通道中位于发动机10的下游的SCR装置204、放热催化剂206以及PF 208。系统240包括被定位在发动机10的下游和SCR装置204的上游的电加热LTNA 242。电加热LTNA 242包括涂覆有具有上文相对于LTNA 82所描述的LTNA性能的材料的加热元件(例如电阻加热元件)。电加热LTNA 242既可经由电加热机构生成热量，并且也可在由(例如，由定位在电加热LTNA的上游的喷射器喷射的)燃料在电加热LTNA中反应引起的放热反应期间生成热量。控制器(例如，图1的控制器12)可操作地耦接到电加热LTNA 242，并且被配置为控制到电加热LTNA的电流供应。同样，控制器可操作地耦接到定位在电加热LTNA的上游的燃料喷射器，并且被配置为控制由喷射器喷射的燃料的正时和量。第一传感器203可被定位成测量燃料喷射器处或其上游的排气温度，并且第二传感器205可被定位成测量在电加热LTNA处的温度。
图2F示出另一个示例性系统250。与系统200类似，系统250包括：定位在排气通道中位于发动机10的下游的SCR装置204、放热催化剂206和PF 208、以及多个传感器。系统250包括被定位在发动机10的下游和SCR装置204的上游的LTNA 252。LTNA 252是LTNA 82的非限制性示例。电加热器251被定位在LTNA 252的上游。电加热器251可以是在电流被供应到加热器时温度增加的电阻加热器或其他合适的加热器。除此之外，可经由由在电加热器251的上游的喷射器喷射的燃料的反应，在电加热器251上生成热量。控制器(例如，图1的控制器12)可操作地耦接到电加热器251，并且被配置为控制到电加热器的电流供应。同样，控制器可操作地耦接到定位在电加热器的上游的燃料喷射器，并且被配置为控制由喷射器喷射的燃料的正时和量。第一传感器203可被定位成测量燃料喷射器处或其上游的排气温度，并且第二传感器205可被定位成测量在电加热器处或在电加热器的下游和LTNA的上游的温度。
因此，图2A至图2F示出可包括在车辆的排气系统中的示例性排气处理系统。图2A至图2F所示的每个示例性排气处理系统包括LTNA和在LTNA处或其上游加热排气的一个或多个机构。LTNA被配置为在相对冷的排气温度期间存储排气中的NOx并在较高的温度处(例如，在200℃或250℃处)释放存储的NOx，然后在其中NOx被下游SCR装置转化。然而，在一些条件(诸如冷起动后长时间的低负荷发动机操作)期间，LTNA可变得被NOx饱和，从而致使一些NOx在下游SCR装置已预热到其起燃温度之前越过LTNA泄漏，这可致使未处理的NOx释放到大气。因此，可控制在LTNA处或其上游的排气的加热，使得在LTNA被NOx饱和之前，使下游SCR装置达到其起燃温度。在微粒过滤器再生和LTNA的去硫化期间，也可利用LTNA处或其上游的一个或多个热生成机构以快速加热LTNA和排气。
上文相对于图2A至图2F描述的系统可被控制并监测以确保热生成机构的长期功能性。多个传感器被包括以监测包括NOx还原、热生成和热损耗的这些功能。在一些示例中，包括至少两个NOx传感器以监测LTNA NOx吸附/脱附和NOx排气尾管排放物，尽管发动机排出的NOx可由发动机NOx模型代替。使用至少两个压力传感器或差压传感器来监测过滤器烟粒负荷。排气温度传感器(RTD或类似装置)用于监测：燃料喷射器位置处的排气温度；电加热器和/或电加热催化剂温度和用于将有效燃料喷射到EHC上的温度(起燃温度，Tlo＝150℃并且优选地在Tlo＝200℃时)；有效尿素水喷射的阈值温度，Tth＝150℃并且优选地在Tth＝180℃时；EHC和LTNA区段生成的放热(例如，由第三传感器测量的LTNA的下游的温度减去由第一传感器测量的发动机排出的温度)；需要过滤器再生时有效燃料喷射的阈值温度，所述阈值温度>350℃并且优选地>400℃；需要过滤器再生时由放热催化剂(Ex)生成的放热，目标温度>600℃并且优选地>650℃；以及过滤器再生期间的微粒过滤器出口温度，目标温度<700℃并且优选地<750℃。
图1和图2A至图2F示出具有各种部件的相对定位的示例性配置。如果被示出为直接彼此接触或直接耦接，则至少在一个示例中，此类元件可分别称为直接接触或直接耦接。类似地，至少在一个示例中，被示出为彼此邻接或相邻的元件可分别是彼此邻接或相邻的。作为示例，彼此共面接触放置的部件可称为共面接触。作为另一个示例，彼此间隔开地定位使得在其间仅具有一定空间而没有其他部件的元件在至少一个示例中可称为如此。作为又另一个示例，被示出为在彼此上方/下方、在彼此相对侧处或在彼此左侧/右侧的元件相对于彼此可称为如此。此外，如图所示，在至少一个示例中，最顶部元件或元件的最顶点可称为部件的“顶部”，并且最底部元件或元件的最底点可称为部件的“底部”。如本文所使用，顶部/底部、上部/下部、上方/下方可相对于图的竖直轴线而言，并且用于描述图的元件相对于彼此的定位。因此，在一个示例中，被示出为在其他元件上方的元件竖直地定位在其他元件上方。作为又另一个示例，图内部所描绘元件的形状可称为具有这些形状(例如，诸如是圆形的、笔直的、平面的、弯曲的、倒圆的、倒角的、成角度等)。此外，在至少一个示例中，被示出为彼此相交的元件可称为相交元件或彼此相交。再进一步地，在一个示例中，被示出为在另一个元件内部或被示出为在另一个元件外部的元件可称为如此。应当明白，称为“基本上类似和/或相同”的一个或多个部件根据制造公差(例如，在1-5％的偏差内)而彼此不同。
现在参考图3，其示出用于多组分排气处理系统的示例性方法300。排气处理系统可包括：柴油氧化催化剂(DOC)、低温氧化氮(NOx)吸附器(LTNA)、选择性催化还原(SCR)装置和/或柴油微粒过滤器(DPF)。DOC、LTNA、SCR装置和DPF可分别是图1的DOC 80、LTNA 82、SCR催化剂86和DPF 88和/或图2A至图2F的LTNA、SCR装置和PF。用于执行方法300和本文所包括的另外的方法的指令可由控制器基于存储在控制器的存储器上的指令并结合从发动机系统的传感器接收的信号来执行，所述传感器诸如上文参考图1和/或图2A至图2F描述的传感器。例如，传感器90、92、94和/或96和/或传感器203、205、207、209、211和/或213可将反馈供应到发动机系统7的控制器12。此外，根据下面所描述的方法，控制器可采用发动机系统的发动机致动器来调整发动机操作。
在302处，方法300确定是否满足冷起动条件。控制器可获得一个或多个发动机操作参数(诸如发动机温度、发动机转速和/或排气空燃比(AFR))的测量值和/或对其进行估计，并且基于所估计的条件来推断发动机冷起动。可响应于发动机启动请求(诸如接通事件、发动机起动按钮的启用、远程起动或自动生成的起动发动机的命令(例如，如果车辆是混合动力车辆，则响应于超出马达的能力的操作员扭矩需求))来确认发动机起动。响应于发动机起动时发动机温度低于阈值(诸如发动机处于发动机起动时的环境温度)，可满足冷起动条件。在另一个示例中，阈值温度可以是发动机温度，所述发动机温度对应于等于排气催化剂的起燃温度的排气温度。参考图1的排气系统，其中多个排气催化剂耦接到排气通道，阈值温度可以是每个排气催化剂的起燃温度的函数。例如，阈值温度可以是排气催化剂的一个或多个起燃温度的最小值或最大值。作为另一个示例，阈值温度可以是排气催化剂的一个或多个起燃温度的统计或加权平均值。还可基于环境温度低于阈值温度来推断冷起动条件。
如果满足冷起动条件，例如如果发动机温度低于阈值，则方法300进行到304，使排气流动穿过排气通道。使排气流动穿过排气通道可包括使排气流动穿过排气处理系统的组分催化剂。排气处理系统的催化剂的布置可使得排气流动穿过DOC、随后的LTNA、随后的SCR催化剂、随后的DPF，尽管可采用排气处理系统的催化剂的其他布置(例如，可省略DOC)。冷起动后，排气处理系统中的一种或多种催化剂可立即不是活性的。例如，DOC可以是失活的，并且可不执行HC氧化。作为另一个示例，SCR催化剂可以是失活的并且可不执行NOx还原。
使排气流动穿过排气通道可包括在306处将NOx存储在LTNA处。如上文相对于图1所解释的，LTNA可被配置为在低于阈值温度(例如180℃、200℃或250℃)的温度下存储NOx。在流动穿过LTNA后，排气可流动穿过失活SCR装置。此外，在308处，使排气流动可包括将微粒物质存储在微粒过滤器(PF)处。例如，在通过失活SCR装置后，排气可流动穿过可捕集微粒物质(PM)的PF。在流动穿过催化组分后，排气可流动穿过排气尾管而被释放。通过将催化组分布置在排气通道中，其中LTNA布置在SCR装置的上游，即使在SCR装置失活时的条件期间，也可解决冷起动排放物。
在310处，将LTNA加热到至少第一阈值温度(T1)。可加热LTNA，使得LTNA的出口(例如，从LTNA流动出来的排气)达到或超过第一阈值温度。可基于从定位在LTNA的下游的温度传感器(诸如图2A至图2F的第三传感器207)输出的信号来确定LTNA的出口处的温度。第一阈值温度可等于或大于下游SCR装置的起燃温度，诸如150-180℃。LTNA的加热方式可基于排气处理系统的特定布置，并且尤其是一个或多个加热机构存在于排气处理系统中的特定布置。例如，如在312处所指示，加热LTNA可包括启用电加热器(EH)或电加热催化剂(EHC)或电加热LTNA的电加热元件。例如，参考图2A，电加热器201可被启用以加热LTNA 202。在其他示例中，可启用图2B的电加热LTNA 212的加热元件，可启用图2D的电加热催化剂231，可启用图2E的电加热LTNA 242的元件，或者可启用图2F的电加热器251。此外，除此之外或可替代地，加热LTNA可包括在LTNA的上游喷射燃料，如在314处所指示。例如，当排气处理系统包括LTNA的上游的燃料喷射器(诸如图2C的系统220、图2D的系统230、图2D的系统240或图2F的系统250)时，可喷射燃料，使得燃料可在下游催化剂/反应器(诸如放热催化剂221、EHC231等)中引起放热反应。
例如，参考图2D，当在冷起动期间对LTNA232进行加热时，EHC 231可被启用直到EHC 231达到预定温度(例如，如由第二传感器205所测量的温度)。一旦EHC 231达到预定温度，就可经由EHC的上游的喷射器开始燃料喷射。燃料可在EHC 231中反应，从而进一步增大进入LTNA并传递到下游SCR装置的排气的温度。燃料喷射可开始的预定温度可以是可发起燃料在EHC处的反应的EHC处的温度(例如，如由第二传感器205所测量的温度)，诸如150-200℃。
在316处，方法300确定LTNA出口是否已经达到第一阈值温度(T1)。如果LTNA出口尚未达到第一阈值温度，则方法300循环回到304，并且在加热LTNA的同时使排气通过电加热器启用、燃料喷射或两者继续流动穿过排气通道。因为LTNA仍在第一阈值温度以下，所以NOx继续存储在LTNA处。
如果在316处确定LTNA出口温度已经达到第一阈值温度，则方法300进行到318，使排气流动穿过排气通道，其中排气温度处于第一阈值温度或高于所述第一阈值温度。在318处使排气流动穿过排气通道可包括从LTNA释放NOx，如在320处所指示。由于LTNA的温度较高，先前存储在LTNA中的NOx可开始从LTNA释放，其中释放的NOx行进到下游SCR装置。因此，并且因为SCR装置现在处于其起燃温度，所以将尿素(或其他还原剂)喷射到SCR装置，如在322处所指示。然后，SCR装置可转化释放的NOx，如在324处所指示。此外，PM继续存储在PF中，如在326处所指示。在一些示例中，LTNA可被配置为在SCR装置处于其起燃温度之后释放NOx，以确保SCR装置能够转化最终从LTNA释放的NOx。
一旦LTNA出口温度已经达到第一阈值温度并且已开始向SCR装置喷射还原剂，就可停止LTNA的加热，或者可继续加热直到发动机排出的排气温度足够高，以在不另外加热的情况下保持SCR装置的活动。在一个示例中，一旦满足第一阈值温度，就可停止LTNA的加热，但是如果LTNA出口温度下降到低于第一阈值温度，则可再次开始LTNA的加热。在一些示例中，可继续LTNA的加热直到LTNA加热机构的上游的排气温度(例如，如由第一传感器203测量的温度)达到高于第一阈值温度的预定温度(以考虑穿过LTNA和排气通道的热损耗)，诸如200-250℃。
在328处，如所指示的，发起LTNA的去硫化(脱硫)和/或微粒过滤器的再生，这将在下面相对于图4更详细地解释。简而言之，当微粒过滤器上的烟粒负荷达到阈值烟粒负荷时，可发起PF再生。PF再生可包括加热微粒过滤器以发起存储在微粒过滤器上的微粒的燃烧。当LTNA的估计硫负荷/硫暴露大于阈值硫负荷/暴露时，可发起LTNA的脱硫。LTNA的脱硫可包括加热LTNA以发起从LTNA释放存储的硫。在PF再生和LTNA脱硫两者中，可使用上文描述的一个或多个加热机构来加热LTNA，并且至少在一些示例中，可协调LTNA脱硫和PF再生以减少LTNA的不必要的加热。然后方法300返回。
图4是示出用于执行微粒过滤器再生和/或LTNA去硫化(称为脱硫)的方法400的流程图。方法400可作为方法300的一部分执行(例如，一旦已经达到SCR起燃温度，可监测PF烟粒负荷和LTNA硫暴露)和/或可与方法300并行执行。因此，方法400可针对多组分排气处理系统。排气处理系统可包括：柴油氧化催化剂(DOC)、低温氧化氮(NOx)吸附器(LTNA)、选择性催化还原(SCR)装置和/或柴油微粒过滤器(DPF)。DOC、LTNA、SCR装置和DPF可分别是图1的DOC 80、LTNA82、SCR催化剂86和DPF 88和/或图2A至图2F的LTNA、SCR装置和DPF。控制器可基于存储在控制器的存储器上的指令并结合从发动机系统的传感器(诸如上文参考图1和/或图2A至图2F描述的传感器)接收的信号执行用于执行方法400的指令。例如，传感器90、92、94和/或96和/或传感器203、205、207、209、211和/或213可将反馈供应到发动机系统7的控制器12。此外，根据下面所描述的方法，控制器可采用发动机系统的发动机致动器来调整发动机操作。
在402处，确定微粒过滤器上的烟粒负荷，并且确定LTNA的硫暴露。可基于在微粒过滤器上的压降来确定微粒过滤器上的烟粒负荷，所述微粒过滤器上的压降可基于来自定位在排气通道中的一个或多个压力传感器的输出来确定。用于确定烟粒负荷的其他方法是可能的，诸如基于发动机操作参数的烟粒模型。可基于供应给发动机的燃料的已知或估计的硫含量(其可基于操作车辆的地理区域，因为燃料硫含量可在地理上变化或者基于燃料硫含量的“最坏情况”)以及其他发动机操作参数(诸如发动机的燃料供应率)来确定LTNA的硫暴露。
在404处，方法400确定微粒过滤器烟粒负荷是否高于烟粒负荷阈值。烟粒负荷阈值可以是由烟粒负荷引起的背压开始对发动机性能产生负面影响(例如，增加的背压可降低发动机效率，从而导致燃料消耗增加)的烟粒负荷和/或指示微粒过滤器再生的烟粒负荷。在一个示例中，可基于在微粒过滤器上的压降来确定烟粒负荷，并且如果压降达到阈值压降，则可推断出微粒过滤器上的烟粒负荷已经达到阈值烟粒负荷。
如果烟粒负荷高于烟粒阈值，则方法400进行到406以执行微粒过滤器再生，以便燃尽微粒过滤器中所积聚的烟粒。执行微粒过滤器再生可包括加热通过LTNA的排气，使得LTNA出口处的温度达到或超过第二阈值温度(T2)。在一个示例中，第二阈值温度可以是500℃。
可使用上文相对于图2A至图2F描述的加热机构中的一个或多个来加热LTNA。例如，电加热器可被启用和/或燃料可被喷射到催化剂/反应器，以便生成用于在LTNA处或其上游加热排气的放热。作为特定示例，参考图2D，可启用电加热催化剂(例如，以将EHC加热到足以致使燃料燃烧的温度)，并且可在电加热催化剂的上游喷射燃料。燃料可在EHC上燃烧，从而将LTNA出口温度增大到第二阈值温度。除此之外，在一些示例中，加热LTNA可包括调整发动机的一个或多个气缸的燃料喷射正时，以包括近后喷射事件(这可将LTNA入口温度增大到至少200℃)和/或可在EHC中反应的次后喷射事件(这可补充或代替排气中燃料喷射)，例如以将LTNA出口温度增大到第二阈值温度。当活塞接近气缸的上止点(TDC)时，近后燃料喷射可在临近动力冲程的开始被输送到气缸。当活塞接近气缸下止点(BDC)时，次后燃料喷射可在临近动力冲程的结束被输送到气缸。在一些示例中，次后燃料喷射可包括在动力冲程的后半段期间输送的燃料喷射，而近后燃料喷射可包括在动力行程的前半段期间输送的燃料喷射。然而，应当明白在其他示例中，可经由其他指标来表征近后喷射和次后喷射。例如，次后喷射可包括不显著增加由发动机产生的扭矩的一个或多个燃料喷射事件，而近后喷射可包括显著增加由发动机产生的扭矩的一个或多个燃料喷射事件。近燃料喷射和/或次燃料喷射可实现为经由至少部分的放热反应来升高排气的温度。
如上文所描述，通过加热LTNA以在PF再生时发起，任何仍然可能存储在LTNA中的NOx都将被脱附，并且因此LTNA在下一次冷起动时将处于其最大容量。经由电机构对LTNA进行加热减少后喷射燃料可发生的烃类泄漏。然而，气缸中的后喷射燃料可比排气中喷射更完全燃烧。
执行PF再生还包括将微粒过滤器入口处的排气加热到为至少第三阈值温度(T3)的温度，同时将PF出口保持在小于第四阈值温度(T4)的温度。PF入口处的排气可通过将燃料喷射到定位在微粒过滤器的上游的放热催化剂(例如，图2A至图2F的放热催化剂206)而被加热。可经由从第五传感器211输出的信号来监测PF入口处的温度，并且可经由从第六传感器213输出的信号来监测PF出口处的温度。在一些示例中，仅在放热催化剂的上游的温度(例如，如由第四传感器209测量的温度)达到预定温度(诸如350℃或更高)时，才可将燃料喷射到放热催化剂。至少在一些示例中，第三阈值温度可以是600-650℃并且第四阈值温度可以是700℃。可调整燃料喷射量和/或燃料喷射事件的频率以将PF维持在上文描述的温度。在一些示例中，还可调整LTNA的加热以将PF维持在上文描述的温度。
执行PF再生还可包括在PF再生期间维持稀空燃比(AFR)，如在412处所指示。例如，在PF再生期间，排气氧水平可保持>1％并且优选地高于2％，以便供应足够的与燃料反应的氧气以加热微粒过滤器。在一些示例中，可将氧传感器定位在微粒过滤器的下游，并且可控制到发动机的燃料喷射量以将微粒过滤器的下游的氧水平维持在1-2％或更高。除此之外，稀AFR可减少发动机燃料消耗并维持发动机性能。
在414处，方法400确定微粒过滤器的烟粒负荷是否处于目标烟粒负荷或低于目标烟粒负荷。目标烟粒负荷可基本上无可检测到的烟粒负荷(例如，零压降或说明微粒过滤器的结构的其他小的压降，但指示微粒过滤器中几乎没有或没有微粒物质被存储)或其他合适的烟粒负荷。如果烟粒负荷尚未达到目标烟粒负荷，则方法400返回到406并继续执行微粒过滤器再生。如果烟粒负荷已经达到目标烟粒负荷，则方法400进行到416，并且停止加热微粒过滤器和LTNA(如果LTNA仍在加热)以结束再生。方法400然后返回。
返回到404，如果确定烟粒负荷不高于烟粒阈值，则方法400进行到418以确定硫暴露是否高于硫阈值。在一个示例中，硫阈值可以是2.5g/L或降低LTNA存储NOx的能力的其他硫量。2.5g/L的暴露可导致LTNA的NOx吸附分数减小至约80％，并且因此，可期望在此暴露水平下进行脱硫以避免NOx吸附功能的进一步降低。在一些示例中，硫阈值可基于用于在LTNA中NOx存储和释放的效率目标。如果硫暴露不高于硫阈值，则方法400进行回到402，并继续监测PF的烟粒负荷和LTNA的硫暴露。如果硫暴露大于硫阈值，则方法400进行到420以执行LTNA脱硫。执行LTNA脱硫包括加热LTNA(例如，加热LTNA处/通过LTNA的排气)，使得LTNA出口温度增大到第五阈值温度(T5)。第五阈值温度可以是750℃，或者致使从LTNA释放硫的其他温度。
可使用上文相对于图2A至图2F描述的加热机构中的一个或多个来加热LTNA。例如，电加热器可被启用和/或燃料可被喷射到催化剂/反应器，以便生成用于在LTNA处或其上游加热排气的放热。作为特定示例，参考图2D，可启用电加热催化剂(例如，以将EHC加热到足以致使燃料燃烧的温度)，并且可在电加热催化剂的上游喷射燃料。燃料可在EHC上燃烧，从而将LTNA出口温度增大到第五阈值温度。除此之外，在一些示例中，加热LTNA可包括调整到发动机的一个或多个气缸的燃料喷射，以包括近后喷射事件(这可将LTNA入口温度增大到至少200℃)和/或可供应在EHC中反应的燃料的次后喷射事件(这可补充或代替排气中燃料喷射)，例如以将LTNA出口温度增大到第五阈值温度。
执行LTNA脱硫还可包括在LTNA脱硫期间维持稀空燃比(AFR)，如在424处所指示。例如，在LTNA脱硫期间，排气氧水平可保持>1％并且优选地高于2％，以便供应足够的与燃料反应的氧气以加热LTNA。除此之外，稀AFR可减少发动机燃料消耗并维持发动机性能。所述LTNA的组合物可允许在贫燃条件期间进行硫释放。例如，基于Ce和/或Ba的常规稀NOx捕集器(LTN)形成比基于沸石的LTNA(如本文所描述)上的那些更稳定的硫酸盐。硫酸铈和硫酸钡在贫燃条件下可分解，但需要可破坏表面积并可能使衬底变形的非常高的温度。富燃条件下的硫酸铈和硫酸钡分解可在更合理的温度下发生，而不破坏LNT。从LTNA中移除硫并不需要高温，因为LTNA中存储的亚硫酸盐/硫酸盐不稳定，并且可在贫燃条件下安全地执行硫酸盐/亚硫酸盐的移除。
在426处，方法400可选地包括将PF入口处的排气加热以发起微粒过滤器的再生。如上文所解释，在LTNA脱硫期间，离开LTNA的排气可相对热(例如750℃)。根据排气处理系统的配置，流动穿过微粒过滤器的排气可保留足够的热量以致使发生微粒过滤器再生。然而，在一些示例中，即使未基于微粒过滤器的当前烟粒负荷指示微粒过滤器再生，也可期望利用由LTNA脱硫生成的多余热量来同时使微粒过滤器再生。例如，通过利用从LTNA脱硫的排气中已经存在的热量来使微粒过滤器再生，可通过延迟下一次微粒过滤器再生来降低燃料消耗。因此，如果期望微粒过滤器再生(例如，如果微粒过滤器未处于阈值烟粒负荷，但具有足够的烟粒(诸如阈值烟粒负荷的一半)以保持再生)，又如果在微粒过滤器处的温度低于发起/保持再生所需要的温度(例如，穿过排气处理系统的热损耗导致微粒过滤器温度低于上文描述的第三阈值温度，或者LTNA脱硫在微粒过滤器再生完成之前终止)，可通过将燃料喷射到微粒过滤器的放热催化剂来提供微粒过滤器的补充加热。通过这样做，可在LTNA脱硫期间使微粒过滤器再生，这可减少执行微粒过滤器再生所需要的燃料量。
在428处，方法400确定自LTNA出口达到第五阈值温度以来是否已经过预设定时间量。预设定时间量可以是用于释放存储的硫的足够时间，并且在一些示例中可以是1-2分钟。如果尚未经过预设定时间量，则方法400返回到420并且继续执行LTNA脱硫。如果已经过预设定时间量，则方法400进行到430，停止加热LTNA以便结束脱硫。然后，方法400返回。
因此，方法400提供了根据微粒过滤器烟粒负荷和LTNA硫暴露而执行微粒过滤器再生和/或LTNA去硫化(脱硫)的方法。硫是催化剂毒物，并且可阻塞活性位点，从而降低催化剂效率。硫还可占据吸附位点。对于诸如LTNA等的技术，硫的吸附可降低NOx的存储容量。因此，可执行脱硫以周期性地从LTNA中移除硫并且改善其NOx容量和NOx捕获效率。移除硫还可改善任何下游部件(包括SCR装置)的功能性。
如上文所描述，本文所公开的LTNA处于具有在高温下利用主动再生的微粒过滤器的气体处理系统中，并且从LTNA中移除硫也涉及高温。因此，上文描述的方法400结合用于节省燃料的再生/硫移除策略。在一些示例中，如果已知发动机中所消耗的燃料是高硫燃料，则可根据需要优先考虑利用过滤器再生从LTNA移除硫。如果燃料是低硫燃料，则可优先考虑过滤器中的烟粒氧化，因为它比脱硫更频繁发生。
LTNA的NOx存储功能和脱硫过程是在贫燃条件下执行的，这与常规的含钡LNT需要富燃条件以安全地移除硫而不破坏LNT不同。LTNA的脱硫过程可能比过滤器再生的发生频率低得多，这取决于燃料硫水平。LTNA脱硫可与过滤器再生对齐，或者不取决于过滤器中烟粒的水平。过滤器再生也可独立于脱硫事件进行，并且经由下游燃料喷射器和放热催化剂的使用在整个系统中分阶进行。脱硫和过滤器再生的协同结合可潜在地导致燃料和CO2的节省。
图5A和图5B示出示出在执行例如图3的方法300和图4的方法400期间可观察到的感兴趣的参数的示例性时序图。时序图的第一部分500在图5A中示出，并且时序图的第二部分550在图5B中示出。图5A和图5B中的每一者包括十个曲线图。从顶部开始的第一曲线图是发动机负荷随时间变化的曲线图(由曲线502示出)，其中沿着y轴描绘发动机负荷(例如，其中发动机负荷的值沿y轴从无负荷增加到最大额定负荷)，并且沿着x轴描绘时间。从顶部开始的第二曲线图是发动机温度随时间变化的曲线图(由曲线504示出)，其中沿着y轴描绘发动机温度(其中发动机温度的值相对于环境温度沿着y轴增加)，并且沿着x轴描绘时间。可基于来自发动机温度传感器(诸如图1的传感器112)的输出来确定发动机温度。从顶部开始的第三曲线图是电加热器状态(诸如，图2D的电加热催化剂231的加热元件的状态)随时间变化的曲线图(由曲线506示出)，其中沿着y轴描绘加热器状态(其中虽然加热器状态被启用或停用，但是应当明白，可在无热量与最大热量之间调制加热器的输出)，并且沿着x轴描绘时间。从顶部开始的第四曲线图是LTNA燃料喷射随时间变化的曲线图(由曲线508示出)，其中沿着y轴描绘LTNA燃料喷射状态(其中虽然LTNA燃料喷射被启用或停用，但是应当明白，可在无燃料与最大燃料量之间调制喷射的燃料量以及LTNA燃料喷射事件的频率)，并且沿着x轴描绘时间。
从顶部开始的第五曲线图是LTNA温度随时间变化的曲线图(由曲线510示出，所述曲线510描绘由第三传感器207测量的LTNA出口温度)，其中沿着y轴描绘LTNA温度(其中LTNA温度的值沿着y轴增大，如图所示)，并且沿着x轴描绘时间。作为参考，由曲线512示出发动机排出的排气温度(例如，如由第一传感器203在LTNA的上游测量的温度)。从顶部开始的第六曲线图是SCR还原剂喷射随时间变化的曲线图(由曲线514示出)，其中沿着y轴描绘SCR还原剂喷射状态(其中虽然SCR还原剂喷射被启用或停用，但是应当明白，可在无还原剂和最大还原剂量之间调制喷射的还原剂的量)，并且沿着x轴描绘时间。应当进一步注意，一旦启用SCR还原剂喷射，就可根据需要提供还原剂以保持NOx转化，并且不一定在图5A和图5B所示出的所有时间点处提供还原剂(例如，启用SCR还原剂喷射指示当被指示时可喷射还原剂)。
从顶部开始的第七曲线图是PF燃料喷射随时间变化的曲线图(由曲线516示出)，其中沿着y轴描绘PF燃料喷射状态(其中虽然启用或停用PF燃料喷射，但是应当明白，可在无燃料和最大燃料量之间调制喷射的燃料的量，并且还可调制燃料喷射的频率)，并且沿着x轴描绘时间。从顶部开始的第八曲线图是PF温度随时间变化的曲线图(由曲线518和曲线519示出，所述曲线518描绘由第六传感器213测量的PF出口温度，所述曲线519描绘由第五传感器211测量的PF入口温度)，其中沿着y轴描绘PF温度(其中PF温度的值沿着y轴增大，如图所示)，并且沿着x轴描绘时间。作为参考，曲线520被包括，所述曲线520示出SCR装置的下游和PF放热催化剂的上游的温度(例如，如由第四传感器209所测量的温度)。从顶部开始的第九曲线图是发动机空燃比随时间变化的曲线图(由曲线522示出)，其中沿着y轴描绘空燃比(其中空燃比的值相对于如由短划线示出的化学计量比被描绘)，并且沿着x轴描绘时间。第十曲线图是LTNANOx存储随时间变化的曲线图(由曲线524示出)，其中沿着y轴描绘LTNANOx存储(其中LTNANOx存储的值沿着y轴从空(其中几乎没有或很少的NOx存储在LTNA中)到满(其中LTNA的所有NOx存储位点由NOx充满)增加，并且沿着x轴描绘时间。图5A和图5B所示的曲线图是时间对齐的，并且感兴趣的时间点用短划竖直线标记。
首先参考图5A，在时间t1之前，发起发动机起动(例如，车辆操作员执行接通事件)，并且发动机负荷开始增加。在时间t1之前，发动机温度等于环境温度，并且因此发动机起动被分类为发动机冷起动。在时间t1之前，停用电加热器(例如，电加热催化剂231、电加热LTNA242或电加热器251)，停用到在LTNA上游或在LTNA处的排气的燃料喷射，LTNA温度(LTNA出口处的温度)等于环境温度，停用SCR还原剂喷射，停用PF燃料喷射，PF出口温度等于环境温度，由于发动机是压缩点火、稀燃发动机(例如，被配置为燃烧柴油燃料)，空燃比稀(发动机曲柄转动至少一次并且到发动机的燃料喷射已经开始)，并且LTNA为空(例如，未存储可察觉的NOx)。
在时间t1处，启用电加热器，并且由于发动机操作期间生成的热量，因此LTNA温度开始以大于发动机排出的排气温度(如曲线512所示出，所述排气温度缓慢增加)的速率增加。同样，PF温度开始增加，其中PF出口温度以与SCR装置的下游的温度相同的速率增加。因为微粒过滤器在LTNA的下游，所以电加热器对LTNA的加热也加热微粒过滤器。由于排气温度相对较冷(例如LTNA出口温度低于180℃)，停用SCR还原剂喷射，因为SCR装置不足够温暖以转化NOx。此外，如由LTNANOx存储量增加所示出，排气中的NOx被存储在LTNA中。发动机负荷保持相对稳定且低，并且因此发动机温度缓慢增加。
在时间t2处，LTNA入口温度达到预限定温度，在所述预限定温度下(诸如180℃)可开始喷射排气燃料喷射。(尽管在图5A中未示出LTNA入口温度，但由于在LTNA上的热量损失，LTNA入口温度可高于LTNA出口温度)。响应于LTNA入口温度达到预限定温度，在时间t2处启用LTNA燃料喷射(例如，燃料喷射到在LTNA上游/在电加热器处的排气)。喷射的燃料在排气系统的组分(诸如电加热催化剂)中反应，并且致使LTNA在温度上进一步增加。因此，在t2与t3之间，LTNA出口温度继续增加并且处于比发动机排出的排气温度更高的温度。LTNA温度以及下游部件(例如SCR装置)的温度仍然太低而不能在SCR装置处进行有效的NOx转化，并且因此停用SCR还原剂喷射。NOx继续存储在LTNA中，并且如此LTNANOx存储量继续增加。可在时间t2处停用电加热器。
在时间t3处，LTNA出口温度达到第一阈值温度，本文为250℃。在第一阈值温度下，离开LTNA的排气温度很热，足以将SCR装置加热到起燃温度，并且因此在时间t3处开始SCR还原剂喷射。存储在LTNA中的NOx可开始释放并且行进到进行NOx的转化的下游SCR装置。因此，如曲线524所示出，在时间t3处，LTNANOx存储量开始减少。
从曲线512可明白，在时间t3处，发动机排出的排气温度仍然朝着第一阈值温度增加。因此，与单独依靠发动机生成的排气热量相比，通过加热LTNA，SCR装置可更迅速地达到其起燃温度。因此，在图5A中示出的冷发动机条件下的长时间低负荷操作期间，可降低或避免一旦LTNA满载NOx时可发生的越过LTNA的NOx泄漏。例如，在时间t3处，LTNANOx存储接近完全负荷；如果SCR装置的起燃延长，则LTNA可达到完全NOx存储容量，并且NOx可已经被释放到大气。相反，因为SCR装置更迅速地达到起燃温度，所以在SCR喷射开始的同时且在LTNA达到完全NOx存储容量之前，NOx从LTNA中释放。继续LTNA燃料喷射直到时间t4，在此时间点处发动机排出的排气温度达到第一阈值温度。
在时间t4与t5之间，在稳定的中至高负荷下继续发动机操作，并且因此，离开发动机的排气的温度足够将SCR装置维持在起燃温度。因此，电加热器保持停用，并且LTNA燃料喷射保持停用。然而，如果LTNA出口温度下降到低于第一阈值温度，则可启用电加热器和/或LTNA燃料喷射，以维持LTNA出口温度高于第一阈值温度。当LTNA出口温度高于第一阈值温度时，NOx不存储在LTNA中，并且LTNA保持(NOx)为空。
在时间t5处，由于微粒过滤器上的烟粒负荷超过烟粒阈值而命令微粒过滤器再生。为了执行微粒过滤器再生，加热进入微粒过滤器的排气，以便将微粒过滤器温度增加到再生温度，在所述再生温度下可燃尽存储的微粒物质(例如烟粒)。为了加热排气，可使用LTNA热生成机构以避免到发动机气缸中的后喷射，所述到发动机气缸中的后喷射可导致燃料润湿气缸壁，燃料稀释发动机油并且引起其他问题。因此，在时间t5处，再次启用LTNA燃料喷射。因此，LTNA出口温度以及包括微粒过滤器的下游部件的温度增加。如图所示，从时间t5到t6，PF出口温度、PF入口温度和上游温度(由曲线520示出)以相同的速率增加。因为在LTNA处的排气温度仍高于NOx释放温度，所以NOx不存储在LTNA中，并且如曲线524所示出，LTNANOx的存储量保持为空。尽管图5A示出在时间t5处开始微粒过滤器再生之前，LTNANOx的存储量为空，但是在一些示例中，即使LTNA在处于其NOx释放温度或高于其NOx释放温度时操作，也可在LTNA中存储少量的NOx。因此，如本文所使用的，空可包括基本上空的，诸如90％或更大的NOx存储容量。
在时间t6处，LTNA出口温度达到第二阈值温度(如图所示，500℃)。在一些示例中，在t5与t6之间执行的LTNA的加热可导致LTNA中任何残留的NOx被脱附，从而导致LTNA被完全排空(例如，NOx存储容量为100％)。同样在时间t3处，由于放热催化剂的上游的温度达到预限定温度(本文为350℃)而开始到微粒过滤器的放热催化剂的燃料喷射，并且因此在时间t6处，启用PF燃料喷射。PF燃料喷射致使在微粒过滤器的放热催化剂处的热量生成，并且因此微粒过滤器的温度从t6到t7有所增加，如曲线518和曲线519所示出。相比之下，如曲线520所示出，放热催化剂的上游排气的温度跟循LTNA的温度(例如，不增加超过500℃)。图5A示出在时间t7处停用LTNA燃料喷射，但是在一些示例中，对于一些或全部微粒过滤器再生，可继续LTNA燃料喷射。
在时间t7处，停用LTNA燃料喷射，并且因此在时间t7之后，LTNA出口温度开始降低，SCR装置的下游温度和放热催化剂的上游温度也开始降低。在时间t6与t8之间，控制PF燃料喷射，以便维持PF入口温度(由曲线519示出)高于第三阈值温度(例如650℃)，并且维持PF出口温度(由曲线518所示出)低于第四阈值温度(例如700℃)。在时间t8处，微粒过滤器的烟粒负荷达到目标烟粒负荷，并且因此停用PF燃料喷射。在PF再生期间(例如，从时间t5-时间t8)，发动机空燃比维持为稀(例如，大于化学计量空燃比)，并且NOx不存储在LTNA中。此外，由于微粒过滤器中发生燃烧，PF出口温度可高于PF入口温度。
接下来参考图5B，虽然为了连续性，时间点t5-t8包括在图5B中，但是时序图继续超过时间t8。时间t8后，PF温度继续降低，而所有其他曲线图保持稳定。在时间t9处，响应于LTNA的估计硫暴露达到阈值硫暴露，发起LTNA脱硫。为了执行脱硫，对LTNA进行加热。因此，在时间t9处，LTNA燃料喷射被启用并且LTNA出口温度(由曲线510示出)增加。
在时间t10处，LTNA出口温度达到作为释放LTNA中硫的温度的第五阈值温度(如图所示，750℃)。保持启用LTNA燃料喷射并且可调整LTNA燃料喷射(例如，喷射量和/或频率)以将LTNA出口温度维持在第五阈值温度。在时间t10之后的预定量的时间(例如，1-2分钟)后，在时间t11处，停用LTNA燃料喷射。随着LTNA脱硫完成，LTNA出口温度在时间t11后开始降低。在脱硫期间(诸如从时间t9至时间t11)，发动机空燃比维持为稀，并且在LTNA处的排气中存在氧气的阈值量。在脱硫期间，NOx不存储在LTNA中。
从曲线518可明白，在脱硫期间，微粒过滤器温度也增加到足够高以保持微粒过滤器的再生的温度。在一些示例中，在脱硫期间，可启用PF燃料喷射以确保微粒过滤器达到和/或停留在第四阈值温度(所述第四阈值温度足够高以保持微粒过滤器再生)处，使得发生完全的微粒过滤器再生。因此，如图5B所示，在完成LTNA脱硫时而停止LTNA燃料喷射时的时间t11处，启用PF燃料喷射以将(在微粒过滤器的入口和出口两者处的)PF温度维持在上文描述的用于再生的温度范围内，直到停用PF燃料喷射的时间t12。然而，在一些示例中，不能保证在PF放热催化剂处进行另外的燃料喷射(例如，微粒上的烟粒负荷可能太低而不能执行再生，或者微粒过滤器处的温度可能足够高以保持再生而无需在PF放热催化剂处的补充燃料喷射)。
在发动机冷起动操作模式期间加热LTNA的技术效果是下游SCR装置的更快加热以及NOx排放物的更快还原。在贫燃条件期间执行LTNA的脱硫的技术效果是燃料消耗的降低以及下游微粒过滤器的可能的同时再生。
一个示例提供一种方法，其包括：响应于估计硫暴露超过阈值而发起低温NOx吸附器(LTNA)的脱硫，所述脱硫包括在整个脱硫过程中维持排气氧水平高于阈值水平时将所述LTNA加热到第一阈值温度。在所述方法的第一示例中，所述方法还包括：响应于微粒过滤器上的烟粒负荷超过阈值烟粒负荷而发起微粒过滤器再生，所述微粒过滤器再生包括在维持所述排气氧水平高于所述阈值水平时将所述LTNA加热到低于所述第一阈值温度的第二阈值温度，并且将所述微粒过滤器加热到第三阈值温度。在所述方法的第二示例中，其可选地包括所述第一示例，加热所述LTNA包括：在第一定时处将燃料喷射到发动机的一个或多个气缸或者将燃料喷射到位于所述LTNA的上游的电加热催化剂。在所述方法的第三示例中，其可选地包括所述第一示例和所述第二示例中的一者或两者，加热所述LTNA还包括：在所述第一定时处将燃料喷射到所述一个或多个气缸或者将燃料喷射到所述电加热催化剂之前，在不同于所述第一定时的第二定时处将燃料喷射到所述一个或多个气缸。在所述方法的第四示例中，其可选地包括所述第一示例至所述第三示例中的一者或多者或每一者，所述第一阈值温度为750℃并且所述第二阈值温度为500℃，并且其中所述第三阈值温度在650-700℃的范围内。在所述方法的第五示例中，其可选地包括所述第一示例至所述第四示例中的一者或多者或每一者，所以方法还包括：使来自所述LTNA的排气流动到定位在所述LTNA的下游的微粒过滤器。在所述方法的第六示例中，其可选地包括所述第一示例至所述第五示例中的一者或多者或每一者，所以方法还包括：在所述LTNA的所述脱硫期间，并且响应于在流动到所述微粒过滤器的所述排气低于第三阈值温度时使所述微粒过滤器再生的指示，将所述微粒过滤器加热到所述第三阈值温度以执行所述微粒过滤器的所述再生。
一个示例提供了一种系统，其包括：定位在排气通道中位于发动机的下游的低温NOx吸附器(LTNA)；LTNA加热器；定位在所述排气通道中位于所述LTNA的下游的温度传感器。所述控制器将指令存储在非暂时性存储器中，所述指令能够由处理器执行以：响应于估计硫暴露超过阈值而发起所述LTNA的脱硫，所述脱硫包括在整个脱硫过程中维持排气氧水平高于阈值水平时利用所述LTNA加热器将所述LTNA加热到如由所述温度传感器测量的第一阈值温度。在所述系统的第一示例中，所述LTNA加热器包括定位在所述LTNA的上游的电加热器，并且所述指令能够执行来启用所述电加热器以加热所述LTNA。在所述系统的第二示例中，其可选地包括所述第一示例，所述LTNA加热器包括电加热器，所述LTNA包括涂覆在所述LTNA加热器的加热元件上的催化材料，并且所述指令能够执行来启用所述LTNA加热器的所述加热元件以加热所述LTNA。在所述系统的第三示例中，其可选地包括所述第一示例和所述第二示例中的一者或两者，所述LTNA加热器包括定位在所述LTNA的上游的放热催化剂或电加热催化剂。在所述系统的第四示例中，其可选地包括所述第一示例至所述第三示例中的一者或两者或每一者，所述LTNA加热器还包括定位在所述放热催化剂或所述电加热催化剂的上游的燃料喷射器，并且所述指令能够执行来启用所述燃料喷射器以加热所述LTNA。在所述系统的第五示例中，其可选地包括所述第一示例至所述第四示例中的一者或两者或每一者，所述系统还包括定位在所述LTNA的下游的微粒过滤器，并且所述指令能够执行来响应于所述微粒过滤器上的烟粒负荷超过阈值烟粒负荷而发起所述微粒过滤器的再生，所述微粒过滤器再生包括在维持所述排气氧水平高于所述阈值水平时利用所述LTNA加热器将所述LTNA加热到低于所述第一阈值温度的第二阈值温度，并且将所述微粒过滤器加热到第三阈值温度。
一个示例提供了一种方法，其包括：在冷起动模式下操作，所述冷起动模式包括：将排气NOx存储在低温NOx吸附器(LTNA)中，加热所述LTNA直到LTNA出口温度达到第一阈值温度，然后在下游选择性催化剂还原(SCR)装置中转化释放的NOx；以及在脱硫模式下操作，所述脱硫模式包括：加热所述LTNA直到所述LTNA出口温度达到高于所述第一阈值温度的第二阈值温度，从所述LTNA释放存储的硫，并且在所述SCR装置中转化排气NOx，在所述脱硫模式下操作时维持排气氧水平高于阈值水平。在所述方法的第一示例中，在所述冷起动模式下操作时加热所述LTNA包括：启用所述LTNA的上游的电加热催化剂(EHC)直到在所述EHC处的温度达到第三阈值温度，然后向所述EHC供应燃料直到所述LTNA出口温度达到所述第一阈值温度。在所述方法的第二示例中，其可选地包括所述第一示例，在所述脱硫模式下操作时加热所述LTNA包括：向所述EHC供应燃料直到所述LTNA出口温度达到所述第二阈值温度。在所述方法的第三示例中，其可选地包括所述第一示例和所述第二示例中的一者或两者，所述第一阈值温度在150-180℃的范围内，所述第二阈值温度为750℃，并且所述第三阈值温度在150-200℃的范围内。在所述方法的第四示例中，其可选地包括所述第一示例至所述第三示例中的一者或两者或每一者，在所述冷起动模式下操作包括在低于阈值温度的发动机温度下操作，并且其中在所述脱硫模式下操作包括在高于所述阈值温度的发动机温度下操作，并且所述LTNA的估计硫暴露高于阈值硫暴露。在所述方法的第五示例中，其可选地包括所述第一示例至所述第四示例中的一者或两者或每一者，所述方法还包括：响应于微粒过滤器上的烟粒负荷超过阈值烟粒负荷而发起微粒过滤器再生，所述微粒过滤器再生包括在维持所述排气氧水平高于所述阈值水平时将所述LTNA加热到低于所述第二阈值温度的第四阈值温度，并且将所述微粒过滤器加热到第五阈值温度。在所述方法的第六示例中，其可选地包括所述第一示例至所述第五示例中的一者或两者或每一者，加热所述微粒过滤器包括：向定位在所述微粒过滤器的上游的放热催化剂的入口供应燃料。
注意，本文所包括的示例控制和估计例程可以与各种发动机和/或车辆系统配置一起使用。本文所公开的控制方法和例程可以作为可执行指令存储在非暂时性存储器中，并且可以由包括控制器的控制系统结合各种传感器、致动器和其他发动机硬件来执行。本文所描述的具体例程可以表示任何数量的处理策略(诸如事件驱动的、中断驱动的、多任务的、多线程的处理策略等)中的一种或多种。因此，所示出的各种动作、操作和/或功能可以按照所示出的顺序执行、并行地执行，或者在一些情况下被省略。同样地，处理次序不一定是实现本文所描述的示例实施例的特征和优点所必需的，而是为了便于说明和描述而提供的。所示出的动作、操作和/或功能中的一种或多种可以根据所使用的特定策略来重复地执行。此外，所描述的动作、操作和/或功能可以图形地表示将被编程到发动机控制系统中的计算机可读存储介质的非暂时性存储器中的代码，其中所描述的动作通过结合电子控制器在包括各种发动机硬件部件的系统中执行指令而实行。
将了解，本文所公开的配置和例程本质上是示例性的，并且这些具体实施例不应被视为具有限制意义，因为许多变型是可能的。例如，以上技术可以应用于V型6缸、直列4缸、直列6缸、V型12缸、对置4缸和其他发动机类型。本公开的主题包括本文所公开的各种系统和配置以及其他特征、功能和/或性质的所有新颖和非明显的组合和子组合。
如本文所使用，除非另有指定，否则术语“约”被解释为意味着范围的±5％。
所附权利要求特别地指出被视为新颖和非明显的特定组合和子组合。这些权利要求可以提及“一个”要素或“第一”要素或其等效物。此类权利要求应理解为包括一个或多个此类要素的引入，从而既不要求也不排除两个或更多个此类要素。通过修正本权利要求书或通过在此申请或相关申请中呈现新权利要求书来要求保护所公开的特征、功能、元件和/或性质的其他组合和子组合。此类权利要求与原权利要求相比无论在范围上更宽、更窄、等同或不同都被认为包括在本公开的主题内。
根据本发明，提供了一种方法，其具有：响应于估计硫暴露超过阈值而发起低温NOx吸附器(LTNA)的脱硫，所述脱硫包括在整个脱硫过程中维持排气氧水平高于阈值水平时将所述LTNA加热到第一阈值温度。
根据一个实施例，本发明的特征进一步在于，响应于微粒过滤器上的烟粒负荷超过阈值烟粒负荷而发起微粒过滤器再生，所述微粒过滤器再生包括在维持所述排气氧水平高于所述阈值水平时将所述LTNA加热到低于所述第一阈值温度的第二阈值温度，并且将所述微粒过滤器加热到第三阈值温度。
根据一个实施例，加热所述LTNA包括：在第一定时处将燃料喷射到发动机的一个或多个气缸或者将燃料喷射到位于所述LTNA的上游的电加热催化剂。
根据一个实施例，加热所述LTNA还包括：在所述第一定时处将燃料喷射到所述一个或多个气缸或者将燃料喷射到所述电加热催化剂之前，在不同于所述第一定时的第二定时处将燃料喷射到所述一个或多个气缸。
根据一个实施例，所述第一阈值温度为750℃并且所述第二阈值温度为500℃，并且其中所述第三阈值温度在650-700℃的范围内。
根据一个实施例，本发明的特征进一步在于，使来自所述LTNA的排气流动到定位在所述LTNA的下游的微粒过滤器。
根据一个实施例，本发明的特征进一步在于，在所述LTNA的所述脱硫期间，并且响应于在流动到所述微粒过滤器的所述排气低于第三阈值温度时使所述微粒过滤器再生的指示，将所述微粒过滤器加热到所述第三阈值温度以执行所述微粒过滤器的所述再生。
根据本发明，提供了一种系统，其具有：定位在排气通道中位于发动机的下游的低温NOx吸附器(LTNA)；LTNA加热器；定位在所述排气通道中位于所述LTNA的下游的温度传感器；以及将指令存储在非暂时性存储器中的控制器，所述指令能够由处理器执行以：响应于估计硫暴露超过阈值而发起所述LTNA的脱硫，所述脱硫包括在所述整个脱硫过程中维持排气氧水平高于阈值水平时利用所述LTNA加热器将所述LTNA加热到如由所述温度传感器测量的第一阈值温度。
根据一个实施例，所述LTNA加热器包括定位在所述LTNA的上游的电加热器，并且其中所述指令能够执行来启用所述电加热器以加热所述LTNA。
根据一个实施例，所述LTNA加热器包括电加热器，所述LTNA包括涂覆在所述LTNA加热器的加热元件上的催化材料，并且其中所述指令能够执行来启用所述LTNA加热器的所述加热元件以加热所述LTNA。
根据一个实施例，所述LTNA加热器包括定位在所述LTNA的上游的放热催化剂或电加热催化剂。
根据一个实施例，所述LTNA加热器还包括定位在所述放热催化剂或所述电加热催化剂的上游的燃料喷射器，并且其中所述指令能够执行来启用所述燃料喷射器以加热所述LTNA。
根据一个实施例，本发明的特征进一步在于定位在所述LTNA的下游的微粒过滤器，并且其中所述指令能够执行来响应于所述微粒过滤器上的烟粒负荷超过阈值烟粒负荷而发起所述微粒过滤器的再生，所述微粒过滤器再生包括在维持所述排气氧水平高于所述阈值水平时利用所述LTNA加热器将所述LTNA加热到低于所述第一阈值温度的第二阈值温度，并且将所述微粒过滤器加热到第三阈值温度。
根据本发明，提供了一种方法，其具有：在冷起动模式下操作，所述冷起动模式包括：将排气NOx存储在低温NOx吸附器(LTNA)中，加热所述LTNA直到LTNA出口温度达到第一阈值温度，然后在下游选择性催化剂还原(SCR)装置中转化释放的NOx；以及在脱硫模式下操作，所述脱硫模式包括：加热所述LTNA直到所述LTNA出口温度达到高于所述第一阈值温度的第二阈值温度，从所述LTNA释放存储的硫，并且在所述SCR装置中转化排气NOx，在所述脱硫模式下操作时维持排气氧水平高于阈值水平。
根据一个实施例，在所述冷起动模式下操作时加热所述LTNA包括：启用所述LTNA的上游的电加热催化剂(EHC)直到在所述EHC处的温度达到第三阈值温度，然后向所述EHC供应燃料直到所述LTNA出口温度达到所述第一阈值温度。
根据一个实施例，在所述脱硫模式下操作时加热所述LTNA包括：向所述EHC供应燃料直到所述LTNA出口温度达到所述第二阈值温度。
根据一个实施例，所述第一阈值温度在150-180℃的范围内，所述第二阈值温度为750℃，并且所述第三阈值温度在150-200℃的范围内。
根据一个实施例，在所述冷起动模式下操作包括在低于阈值温度的发动机温度下操作，并且其中在所述脱硫模式下操作包括在高于所述阈值温度的发动机温度下操作，并且所述LTNA的估计硫暴露高于阈值硫暴露。
根据一个实施例，本发明的特征进一步在于，响应于微粒过滤器上的烟粒负荷超过阈值烟粒负荷而发起微粒过滤器再生，所述微粒过滤器再生包括在维持所述排气氧水平高于所述阈值水平时将所述LTNA加热到低于所述第二阈值温度的第四阈值温度，并且将所述微粒过滤器加热到第五阈值温度。
根据一个实施例，加热所述微粒过滤器包括：向定位在所述微粒过滤器的上游的放热催化剂的入口供应燃料。
