包括储氧催化器的多组分排气处理系统的制作方法

本说明书总体涉及用于经由一个或多个排气后处理装置处理燃烧副产物的方法和系统。

背景技术：

为了跟上越来越严格的车辆排放标准，正在采用具有更复杂组成的多组分排气后处理装置。特别地，联邦法规要求限制内燃发动机的碳氢化合物(hc)、一氧化碳(co)和氮氧化物(nox)排放物。组分催化器不仅可将大多数这些类型的排放物转化成允许的化学副产物，而且每种组分催化器的单独功能可改善其他组分催化器的单独功能。

特别地，已经开发了紧耦合式(cc)三元催化器(twc)以在排放物从发动机缸体到twc通过之后实现三类受管制排放物中的每一种的转化。然而，由于twc仅在预热的发动机温度期间具有足够的功能，因而在冷起动之后立即释放到排气通道中的排放物不可能得到适当管制。为了限制此类排放物，可将另外的催化器放置在远侧车辆车底(underbody，ub)的下游以通过将它们吸附在例如由铂族金属(pgm)改性的沸石中来进一步捕集hc、co和nox排放物。当在车辆操作期间温度预热时，这些捕集材料然后释放所捕集的排放物。ub捕集催化器还可包括twc层，所述twc层然后在这些排放物从捕集层释放之后将它们转化成水、co2、n2以及其他副产物。然而，在排气循环期间，twc层始终需要过量的氧气来氧化hc和co。

用于供应这种过量氧气的方法包括在排气排放控制系统中使用储氧材料。hepburn等人在us8,506,912中示出ni基储氧催化器的一个示例。在另一个示例中，jen等人(us9,403,157)公开了一种含有ni和cu的混合物的储氧催化器。在hepburn和jen的每一者中，储氧催化器提供用于减少来自车辆排气的原本可能在twc中未转化的hc、co和nox排放物的补充氧气容量。

本文的发明人已经意识到上述方法的缺点。特别地，hepburn和jen各自未意识到ni基储氧催化器的补充储氧容量可用于向排气供应氧气并且抑制浓燃料的排气偏移以保护特别容易受到热还原环境影响的下游催化器组分。例如，hepburn和jen各自未意识到包括由pgm改性沸石构成的捕集层的ub捕集催化器可在浓燃料空燃比(afr)和高排气温度下劣化，从而降低ub捕集催化器性能。bergeret等人在“x-raystudyoftheactivation,reduction,andreoxidationofpalladiuminy-typezeolites”j.physchem.，1981，卷55，第411-416页中教导了在550k至780k(277℃至507℃)的氢气中还原时，由于pd金属的形成并烧结成大颗粒而发生不可逆的含pd沸石的失活；随后在相同温度下的氧化处理导致形成类似尺寸的pdo颗粒而不是在沸石离子交换位点处所需的原子分散的pd²⁺。由于pommier等人在“infraredandvolumetricstudyofnoadsorptiononpd-h-zsm-5”，phys.chem.chem.phys.，2001，卷3，第1138-1143页中教导了在沸石离子交换位点处原子分散的pd是有效的nox捕集物，而支撑在沸石上的pdo颗粒则不然，这一点就显得格外重要。由于没有意识到浓燃料afr偏移可导致ub捕集催化器劣化，hepburn和jen必然未能意识到储氧催化器可定位在ub捕集催化器的前面，以抑制浓燃料afr偏移到达ub捕集催化器。另外，jen未意识到燃烧排气流中完全还原的ni基储氧催化器的总氧化可增强同一基材上的下层沸石组分的热损伤。虽然常规hc捕集器中的沸石涂覆有含二氧化铈混合氧化物的twc材料，但是如jen所提出将ni添加到沸石载体中给特别易受热蒸汽环境影响的材料创造了另外的失活路径。如果假设在twc涂层中与ce2o3类似质量的ni添加到沸石，则将1gni氧化成nio(δh＝-240kj/mol)比将1gce2o3氧化成2ceo2(δh＝-380kj/mol)多释出250％的热能。jen未意识到ni基储氧催化器可能通过ni氧化成nio生成的热量而损坏同一单块基材上的担载沸石催化器。

技术实现要素：

因此，本文的发明人提供了一种至少部分地解决上述问题的系统。在一个示例中，上述问题可通过一种用于车辆的系统解决，所述系统包括储氧催化器和包含金属改性沸石的车底捕集催化器，所述储氧催化器在所述车辆的排气通道中布置在所述车底捕集催化器的上游。以此方式，储氧催化器可在浓燃料afr条件下释放氧气，从而增加下游车底捕集催化器的afr。这样，可减少由于浓燃料afr和高排气温度导致的金属改性沸石中的金属烧结所引起的车底捕集催化器的劣化。另外，通过将ni基储氧催化器与pgm沸石催化器(分别为cc位置对ub位置)分离，在使下游pgm改性沸石催化器劣化之前，可在排气中消散从ni氧化成nio生成的任何热量。此外，ni基储氧催化器的上游位置可使其能够更早地预热并准备提供氧气以在下游pgm沸石催化器足够热而通过还原环境劣化之前转化浓燃料排气偏移。

在一些示例中，上述系统可包括控制器，所述控制器上存储有计算机可读指令，所述计算机可读指令在被执行时使得控制器能够基于镍基储氧催化器的劣化状态来确定车底捕集催化器的劣化速率，并且响应于劣化速率增加到阈值速率，经由改变发动机转速、车速、燃料喷射、发动机负载和/或发动机扭矩输出来调节浓燃料空燃比偏移持续时间和强度。以此方式，可通过放置镍基储氧催化器和劣化监测系统来降低催化器劣化的程度，从而通过延长多组分排气后处理装置的使用寿命来降低相关费用并进一步限制排气排放物。

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。这并不意味着识别要求保护的主题的关键或本质特征，所述要求保护的主题的范围由详述之后的权利要求书独特限定。此外，要求保护的主题并不限于解决以上或本公开的任何部分中指出的任何缺点的实现方式。

附图说明

图1示出多缸发动机的示例性气缸的示意图，其中三个排放控制催化器联接到催化器监测系统。

图2示出车辆内的示例性排放控制系统的示意图。

图3示出包括浸渍在载体表面上的镍的催化器的示意图。

图4示出排放物内的甲苯浓度随时间的示例性曲线图。

图5示出排放物内的二氧化碳浓度随时间的示例性曲线图。

图6示出用于监测镍储氧催化器的劣化的示例性方法的流程图。

图7示出用于监测车底捕集催化器的劣化的示例性方法的流程图。

图8示出排气的空燃比随时间和可变车速的示例性曲线图。

图9示出排气的温度随时间和可变车速的示例性曲线图。

具体实施方式

以下描述涉及用于布置在车辆车底中的储氧装置的系统和方法。在一个示例中，储氧装置布置在紧耦合式(cc)后处理装置的下游和车底(ub)后处理装置的上游，如图1和图2所示。cc后处理装置可由涂覆在三元催化器(twc)层中的基体材料构成。ub后处理装置可由涂覆在twc层中的基体材料和/或包含用一种或多种铂族金属(pgm)改性的沸石材料的碳氢化合物(hc)和氮氧化物(nox)捕集层构成。储氧装置可由涂覆在包括具有高储氧容量的材料(诸如镍)的催化层中的堇青石基体材料构成，如图3所示，其可保护ub后处理装置中的捕集层以免劣化。

向排气排放控制系统添加使用镍基储氧催化器是对常规组分催化器的补充。ni提供比常规二氧化铈和/或氧化锆更大的储氧容量，从而可在浓燃料空燃比(afr)排气偏移期间经由释放氧气来保护下游催化器以免劣化。理论上，1gni(59g/mol)可提供16.9×10^-3mol氧气。实际上，已证实ni在350℃或更高下经历ni与nio之间的完全还原和氧化。因此，每克ni的可用氧气量可比来自常规储氧材料(诸如ce)的可用氧气量大一个数量级，所述来自常规储氧材料的可用氧气量的最大量为3.6×10^-3mol氧/1g(140g/mol)。

此外，通过在不含与ni反应的材料的载体(诸如堇青石)上利用ni，在ni与反应性材料(诸如氧化铝)之间不存在潜在的负面相互作用。通过在不含反应性氧化铝或其他反应性组分的载体上使用ni基储氧催化器，在车辆老化期间ni的劣化最小。

作为ni作为储氧材料的功效的指示，图8至图9示出由于在排气通道中放置ni基储氧装置而产生的afr和温度的改变。特别地，在ni基储氧装置下游测量的afr波动可指示由于ni基储氧装置的催化活性而引起的排气中氧气量的改变，以及在ni基储氧装置的位置处测量的温度波动可指示ni的并发氧化。

另外，包括twc层和/或hc和nox捕集层的下游催化器(诸如上文所述的ub后处理装置)显着地受益于储氧材料(诸如ni)的存在。通过捕集材料(诸如pgm改性沸石)的烧结，在浓afr偏移和/或高排气温度期间可能发生此类ub后处理装置的加速劣化。ub后处理装置的使用寿命的缩短导致产生更多未经处理的排气排放物，特别是在上游催化活性降低的时间期间，诸如紧随车辆冷起动之后。

作为说明，图4至图5示出由于在ub后处理装置的上游放置ni基储氧装置而引起的hc和二氧化碳(co2)排放物的改变。特别地，与在上游不使用ni基储氧装置的ub后处理装置相比，由于在排气流中热化学劣化(换句话讲，老化)之前在ub后处理装置的上游包含ni基储氧装置，显示了沸石中的活性金属位点减少储存的未转化hc排放物的释放(图4)并且增加转化成co2的储存的hc排放物的释放(图5)。

虽然ni基储氧催化器的存在可防止或延迟下游ub后处理装置的劣化，但是可能希望监测ni基储氧催化器和ub后处理装置两者的劣化以便通知操作员潜在的劣化或者如果预测到或确认劣化，则采取缓解措施。对ub后处理装置的监测可考虑ni基储氧催化器的状态。催化器劣化的指示可基于排气通道的氧气含量、温度和/或燃料组成。然后，控制器可解释这些数据以确定ni基储氧催化器或其他下游催化器(诸如基于沸石的捕集催化器)的劣化程度。然后，监测系统可对发动机操作参数进行调节和/或向操作员提供一个或多个催化器的状态指示。

在图6中示出用于在车辆使用过程中监测ni基储氧催化器的劣化的方法。图7示出用于在车辆使用过程中取决于上游ni基储氧催化器的劣化来监测ub后处理装置的劣化的方法。来自图6方法的反馈可通知关于上游ni基储氧催化器的劣化而进行ub后处理装置监测。然后，ub后处理装置监测可基于ni基储氧催化器的劣化状态来调整ub后处理装置的监测，例如通过在确定储氧催化器劣化时加速ub后处理装置的估计的劣化。

图1至图3通过各种部件的相对定位示出了示例性配置。至少在一个示例中，如果被示出为彼此直接接触或直接联接，那么这类元件可分别称为直接接触或直接联接。类似地，至少在一个示例中，被示出为彼此相连或邻近的元件可分别彼此相连或邻近。作为一个示例，彼此共面接触铺设的部件可称为处于共面接触。作为另一个示例，在至少一个示例中，被定位成与彼此分开且在其间仅有空间而没有其他部件的元件称为是这样的。作为又一个示例，被示出为在彼此上方/下方、在彼此的相反侧、或在彼此的左侧/右侧的元件可称为相对于彼此是这样的。另外，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”，而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/下方可以是相对于附图的垂直轴线的并且用来描述附图的元件相对于彼此的定位。这样，在一个示例中，被示出为在其他元件上方的元件是在垂直方向上定位在其他元件上方。作为又一个示例，附图中描绘的元件的形状可称为具有那些形状(例如，诸如是环形的、笔直的、平面的、弯曲的、修圆的、倒角的、成角度的等)。另外，在至少一个示例中，被示出为与彼此相交的元件可称为交叉元件或与彼此相交。另外，在一个示例中，被示出为在另一个元件内或被示出为在另一个元件外部的元件可称为是这样的。应当理解，被称为“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。

图1描绘车辆5的发动机系统7所包括的内燃发动机10的气缸的示例。发动机10可至少部分地由包括控制器12的控制系统以及经由输入装置132来自车辆操作员130的输入控制。在此示例中，输入装置132包括加速踏板和用于产生比例踏板位置信号pp的踏板位置传感器134。发动机10的气缸14(在本文中可称为燃烧室)可包括燃烧室壁136，活塞138定位在其中。活塞138可联接到曲轴140，使得活塞的往复运动得以转换成曲轴的旋转运动。曲轴140可经由传动系统联接到载客车辆的至少一个驱动轮。此外，起动机马达(未示出)可经由飞轮联接到曲轴140以实现发动机10的起动操作。

气缸14可经由一系列进气通道142、144和146接收进气。除了气缸14之外，进气通道146还可以与发动机10的其他气缸连通。图1示出配置有涡轮增压器175的发动机10，所述涡轮增压器175包括布置在进气通道142与144之间的压缩机174以及沿排气通道148布置的排气涡轮176。压缩机174可至少部分地由排气涡轮176经由轴180提供动力。包括节流板164的节气门162可沿着发动机的进气通道设置，以用于改变提供给发动机气缸的进气的流率和/或压力。例如，节气门162可定位在压缩机174的下游，如图1所示；或者可替代地，可设置在压缩机174的上游。

除气缸14之外，排气通道148还可接收来自发动机10的其他气缸的排气。排气传感器128被示出为在排放控制装置178的上游(并且在第一催化器184和第二催化器182的上游)联接到排气通道148。传感器128可从适用于提供排气空燃比(afr)指示的各种传感器之中选择，所述各种传感器诸如例如线性氧传感器或uego(通用或宽域排气氧传感器)、双态氧传感器或ego(如所描绘的)、hego(加热型ego)、hc、co或nox传感器。排放控制装置178可以是三元催化器(twc)、hc捕集器、nox捕集器、各种其他排放控制装置或其组合。

在一个示例中，排放控制装置178布置在远侧车辆车底(ub)中。相比较地，此位置可在紧耦合式(cc)催化器位置(诸如第一催化器184的位置)的下游。以此方式，第一催化器184布置在排放控制装置178的上游。在一个示例中，第一催化器184可以是twc、微粒过滤器(pf)、nox柴油氧化催化器等、或其组合。

第二催化器182可布置在第一催化器184与排放控制装置178之间的位置中。以此方式，第二催化器182布置在第一催化器184的下游和排放控制装置178的上游。第二催化器182可距排放控制装置178比第一催化器184更近。在一个示例中，第二催化器182可以是twc、储氧催化器或其组合。在一个示例中，第二催化器182可以是ni基储氧催化器。

cc位置与远侧车辆ub位置之间的差异可包括与发动机的距离，其中cc位置比远侧车辆ub位置更靠近发动机。也就是说，cc紧耦合式位置中的部件位于远侧车辆ub位置中的部件的上游。另外地或可替代地，如将参考图2更详细描述的，cc位置中的部件所经历的排气温度可高于远侧车辆ub位置中的部件所经历的温度。

第一氧传感器187可布置在第一催化器184与第二催化器182之间。第二氧传感器186可布置在第二催化器182与排放控制装置178之间。第一氧传感器187可向控制器12提供有关第一催化器184与第二催化器182之间的排气流中所存在的氧气量的反馈。第二氧传感器186可向控制器12提供有关第二催化器182与排放控制装置178之间的排气流中所存在的氧气量的反馈。在一些示例中，来自氧传感器186和/或187的反馈可由控制器12使用以检测第二催化器182的劣化并且向操作员通知任何检测到的劣化。例如，第二催化器182可以是储氧催化器，所述储氧催化器在劣化时可比在全容量下运作时允许更多的氧气在稀afr偏移期间穿过排气通道148。然后，当来自第一氧传感器187和第二氧传感器186的反馈指示第二催化器182捕获的氧气少于第二催化器182全容量运作时可预期的氧气时，控制器12可确定存在劣化。另外，控制器12可向操作员生成指示第二催化器182劣化的通知。将参照图6更详细地描述这个过程的实施例。

传感器188可布置在第二催化器182与排放控制装置178之间。传感器188可包括温度传感器和/或排气传感器。在一些示例中，传感器188可包括排气传感器，诸如hc、co或nox传感器。传感器188可向控制器12提供有关第二催化器182与排放控制装置178之间的排气流的条件的反馈。在一些示例中，来自控制器12的反馈可用于通知操作员排放控制装置178的劣化。例如，排放控制装置178可包括ub捕集催化器，所述ub捕集催化器在劣化时可比在全容量下运作时允许更多的hc、co和/或nox排放物穿过排气通道148，并且第二催化器182在全容量下运作时可进一步保护排放控制装置178以免劣化。另外，可执行监测方法以确定第二催化器182是否劣化。然后，当来自传感器188的另外的反馈指示与第二催化器182和排放控制装置178各自在全容量下运作时可预期的hc、co和/或nox排放物相比，排放控制装置178捕获并转化更少的hc、co和/或nox排放物时，控制器12可确定存在劣化。然后，控制器12可向操作员生成指示排放控制装置178劣化的通知。将参照图7更详细地描述这个过程的实施例。

发动机10的每个气缸可包括一个或多个进气门和一个或多个排气门。例如，气缸14被示出为包括位于气缸14的上部区域处的至少一个进气提升阀150和至少一个排气提升阀156。在一些示例中，包括气缸14的发动机10的每个气缸可包括至少两个进气提升阀和至少两个位于气缸的上部区域的排气提升阀。

进气门150可由控制器12经由致动器152进行控制。类似地，排气门156可由控制器12经由致动器154进行控制。在一些条件期间，控制器12可以使提供到致动器152和154的信号发生变化以控制相应的进气门和排气门的打开和闭合。进气门150和排气门156的位置可由相应的气门位置传感器(未示出)确定。气门致动器可以是电动气门致动型的或凸轮致动型的或其组合。可同时控制进气门正时和排气门正时，或者可使用可变进气凸轮正时、可变排气凸轮正时、双可变凸轮正时或固定凸轮正时的可能性中的任一者。每个凸轮致动系统可包括一个或多个凸轮，并且可利用可由控制器12操作以改变气门操作的凸轮廓线变换(cps)、可变凸轮正时(vct)、可变气门正时(vvt)和/或可变气门升程(vvl)系统中的一者或多者。例如，气缸14可替代地可包括经由电动气门致动控制的进气门和经由凸轮致动控制(包括cps和/或vct)的排气门。在其他示例中，进气门和排气门可由共同的气门致动器(或致动系统)或可变气门正时致动器(或致动系统)来控制。

气缸14可具有一定压缩比，所述压缩比是活塞138处于下止点时的容积与处于上止点时的容积之比。在一个示例中，压缩比在9:1至10:1的范围内。然而，在其中使用不同燃料的一些示例中，可以增大压缩比。例如，当使用辛烷值较高的燃料或具有较高蒸发潜焓的燃料时，可能发生这种情况。如果使用直接喷射，因其对发动机爆震的影响，压缩比也可能会增大。

在一些示例中，发动机10的每个气缸可包括用于启动燃烧的火花塞192。在选定操作模式下，点火系统190可响应于来自控制器12的火花提前信号sa而经由火花塞192向气缸14提供点火火花。然而，在一些实施例中，可省略火花塞192，诸如在发动机10可通过自动点火或通过喷射燃料(一些柴油发动机可能就是这种情况)来启动燃烧的情况下。

在一些示例中，发动机10的每个气缸可以被配置成具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14被示为包括两个燃料喷射器166和170。燃料喷射器166和170可以被配置成输送从燃料系统8接收的燃料。燃料系统8可以包括一个或多个燃料箱、燃料泵和燃料轨。燃料喷射器166被示出为直接联接到气缸14，以用于通过电子驱动器168与从控制器12接收的信号fpw-1的脉冲宽度成比例地将燃料直接喷射到其中。以此方式，燃料喷射器166提供所谓的燃料到燃烧气缸14中的直接喷射。虽然图1示出定位在气缸14一侧的喷射器166，但是喷射器166可替代地可位于活塞的顶上，诸如接近火花塞192的位置。当以醇基燃料操作发动机时，由于一些醇基燃料的较低挥发性，这种位置可改善混合和燃烧。可替代地，喷射器可位于进气门的顶上和附近以改善混合。燃料可经由高压燃料泵和燃料轨从燃料系统8的燃料箱输送到燃料喷射器166。此外，燃料箱可具有向控制器12提供信号的压力传感器。

在提供所谓的向气缸14上游的进气道的进气道燃料喷射的配置中，燃料喷射器170被示为布置在进气通道146中而不是在气缸14中。燃料喷射器170可以通过电子驱动器171与从控制器12接收的信号fpw-2的脉冲宽度成比例地喷射从燃料系统8接收的燃料。应当注意，两个燃料喷射系统可使用单个驱动器168或171，或者可使用多个驱动器，例如驱动器168用于燃料喷射器166和驱动器171用于燃料喷射器170，如所描绘的。

在替代性示例中，燃料喷射器166和170中的每一者可被配置为用于将燃料直接喷射到气缸14中的直接燃料喷射器。在另一个示例中，燃料喷射器166和170中的每一者可被配置为用于在进气门150的上游喷射燃料的进气道燃料喷射器。在又一些示例中，气缸14可包括仅单个燃料喷射器，所述单个燃料喷射器被配置为以不同的相对量从燃料系统接收不同的燃料作为燃料混合物，并且进一步被配置为作为直接燃料喷射器将此燃料混合物直接喷射到气缸中，或者作为进气道燃料喷射器在进气门的上游喷射此燃料混合物。

在气缸的单个循环期间，燃料可由两个喷射器输送到气缸。例如，每个喷射器可输送在气缸14中燃烧的总燃料喷射的一部分。另外，从每个喷射器输送的燃料的分配和/或相对量可随工况(诸如发动机负载、爆震和排气温度)而变化，诸如本文在以下所描述。进气道喷射的燃料可在打开进气门事件、闭合进气门事件(例如，基本上在进气冲程之前)期间，以及在打开和闭合的进气门操作期间输送。类似地，例如，可在进气冲程期间输送直接喷射的燃料，也可部分地在先前排气冲程期间、在进气冲程期间以及部分地在压缩冲程期间输送直接喷射的燃料。因此，即使对于单个燃烧事件，喷射的燃料可以是在不同的正时从进气道喷射器和直接喷射器喷射的。另外，对于单个燃烧事件，在每个循环中可对所输送的燃料执行多次喷射。可以在压缩冲程、进气冲程或其任何适当的组合期间执行多次喷射。

在本文中，可更详细地描述进气门150的操作。例如，进气门150可从完全打开位置移动到完全闭合位置，或者移动到它们之间的任何位置。对于所有相等的条件(例如，节气门位置、车速、压力等)，完全打开位置与进气门150的任何其他位置相比允许来自进气通道146的更多空气进入气缸14。相反地，完全闭合位置可阻止来自进气通道146的空气进入气缸14，和/或与进气门150的任何其他位置相比可允许最少量的空气进入气缸14。因此，完全打开位置与完全闭合位置之间的位置可允许变化量的空气在进气通道146与气缸14之间流动。在一个示例中，使进气门150移动到与其初始位置相比更加打开的位置允许更多的空气从进气通道146流动到气缸14。

燃料喷射器166和170可以具有不同的特性。这些不同的特性包括大小差异，例如，一个喷射器与另一个相比可具有更大的喷射孔。其他差异包括但不限于：不同的喷洒角度、不同的操作温度、不同的靶向、不同的喷射正时、不同的喷洒特性、不同的位置等。此外，根据所喷射燃料在喷射器170和166之间的分配比，可获得不同的效果。

燃料系统8中的燃料箱可容纳不同燃料类型的燃料，诸如具有不同燃料品质和不同燃料组成的燃料。差异可包括不同的醇含量、不同的水含量、不同的辛烷值、不同的蒸发热、不同的燃料混合物和/或其组合等。具有不同的蒸发热的燃料的一个示例可包括作为第一燃料类型的具有更低蒸发热的汽油和作为第二燃料类型的具有更高蒸发热的乙醇。在另一个示例中，发动机可使用汽油作为第一燃料类型并使用含醇燃料混合物诸如e85(它是大约85％的乙醇和15％的汽油或m85(它是大约85％的甲醇和15％的汽油)作为第二燃料类型。其他可行物质包括水、甲醇、醇和水的混合物、水和甲醇的混合物、醇的混合物等。

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106、输入/输出端口108、用于可执行程序和校准值的电子存储介质(在此具体示例中，被示出为用于存储可执行指令的非暂时性只读存储器芯片110)、随机存取存储器112、保活存储器114和数据总线。除先前讨论的那些信号之外，控制器12还可从联接到发动机10的传感器接收各种信号，所述各种信号包括：来自质量空气流量传感器122的进气质量空气流量(maf)的测量结果；来自联接到冷却套筒118的温度传感器116的发动机冷却剂温度(ect)；来自联接到曲轴140的霍尔效应传感器120(或其他类型的传感器)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)；以及来自传感器124的歧管绝对压力信号(map)。发动机转速信号rpm可由控制器12根据信号pip生成。来自歧管压力传感器的歧管压力信号map可用于提供进气歧管中的真空或压力的指示。控制器12可以基于发动机冷却剂温度推断发动机温度。

如上所描述，图1仅示出多缸发动机的一个气缸。这样，每个气缸可类似地包括其自己的一组进气门/排气门、一个或多个燃料喷射器、火花塞等。应当理解，发动机10可包括任何合适数目的气缸，包括2个、3个、4个、5个、6个、8个、10个、12个或更多个气缸。另外，这些气缸中的每一个可包括通过图1参考气缸14描述和描绘的各种部件中的一些或全部。

在一些示例中，车辆5可以是具有对一个或多个车轮55可用的多个扭矩源的混合动力车辆。在其他示例中，车辆5是仅具有发动机的常规车辆。在示出的示例中，车辆5包括发动机10和电机52。电机52可以是马达或马达/发电机。当一个或多个离合器56接合时，发动机10的曲轴140和电机52经由变速器54连接到车轮55。在所描绘的示例中，第一离合器56设置在曲轴140与电机52之间，并且第二离合器56设置在电机52与变速器54之间。控制器12可以向每个离合器56的致动器发送信号以接合或分离离合器，以便将曲轴140与电机52和与其连接的部件连接或断开、和/或将电机52与变速器54和与其连接的部件连接或断开。变速器54可以是齿轮箱、行星齿轮系统或另一种类型的变速器。动力传动系统可以各种方式配置，包括并联、串联或串并联混合动力车辆。

电机52从牵引用电池58接收电力以向车轮55提供扭矩。电机52还可作为发电机操作，以例如在制动操作期间提供电力从而对电池58充电。

控制器12接收来自图1的各种传感器的信号，并且采用图1的各种致动器，以基于所接收信号和存储在控制器的存储器上的指令来调整发动机操作。例如，基于第二催化器182和/或排放控制装置178的确定的劣化来调整发动机操作参数可包括调整燃料喷射器170和/或喷射器166，调整节气门162等。

现在转到图2，其示出图1的车辆5。这样，先前介绍的部件可在随后的附图中类似地编号。车辆5包括发动机10，所述发动机10经由排气通道148流体联接到第一催化器184、第二催化器182和排放控制装置178。如上所述，第一催化器184可布置在紧耦合(cc)位置中，排放控制装置178可布置在远侧车辆车底(ub)中，并且第二催化器182可布置在第一催化器184与排放控制装置178之间。

第一催化器184可在排气通道148中定位在发动机10下游的紧耦合距离处，诸如在发动机10下游的13-33cm的范围内。位于第一催化器184下游的排放控制装置178可以在第一催化器184下游的合适距离(诸如25cm或更大的距离)处。第一催化器184和排放控制装置178可各自包括三元催化器(twc)层。在排气通道148内位于第一催化器184的下游和排放控制装置178的上游的第二催化器182可放置在第一催化器184与排放控制装置178之间的任何位置处。

排放控制装置178可经历比第一催化器184所经历的温度低的排气温度。作为一个示例，第一催化器184可经历介于840℃至880℃之间的排气温度，而排放控制装置178可经历介于740℃至840℃之间的排气温度。这一温度差可导致第一催化器184比排放控制装置178更快地劣化。这样，在第一催化器184可能发生劣化的阈值英里数之后，车辆5可更多地依赖于排放控制装置178来处理和/或捕集hc和/或nox排放物，特别是在冷起动条件期间。阈值英里数可基于车辆所行驶的英里数(例如，150,000英里)，车辆所行驶的英里数可与大到不再足以将排放物减少到所需量的第一催化器184的催化活性降低相关联。因此，第一催化器184的劣化可包括达到使得第一催化器184无法将排气排放物处理到所需量的程度的催化活性降低。

排放控制装置178可包括hc和/或nox捕集器，其中捕集器可包含多孔沸石，所述多孔沸石具有可涂覆到沸石上或可浸渍在沸石中的一种或多种贵过渡金属或贱过渡金属。在一些示例中，捕集器可包括吸附材料，所述吸附材料可以是相对酸性的，以储存来自发动机的hc和水的排放物。作为一个示例，捕集器吸附材料可包含si与al2的比小于40的硅铝酸盐沸石。另外地或可替代地，捕集器还可包含有助于hc和水的吸附和转化的一种或多种金属。例如，沸石可包含骨架、交换或浸渍的金属，其中所述金属提供酸性或水吸附特征，即使沸石骨架的si/al2大于40也是如此，否则对水将具有有限的亲和力或无亲和力。在一些示例中，沸石可包含小于40的si与al2的比以及被配置为有助于水吸附的一种或多种金属。si与al2的比可在5与40之间。在一些实施例中，si与al2的比可在5与20之间。在一些实施例中，si与al2的比可在5与10之间。

捕集器沸石可包含具有20至100g/ft³的贵重金属(preciousgroupmetals，pgm)的涂层，其中pgm的组成的绝大部分是pd。在一些实施例中，涂层可包含20至70g/ft³的pgm。在一些实施例中，涂层可包含30至60g/ft³的pgm。在一个示例中，存在恰好50g/ft³的pgm。pgm可包含大于50％的pd。在一些实施例中，另外地或可替代地，pgm包含在50％至100％之间的pd。在一些实施例中，另外地或可替代地，pgm包含在70％至100％之间的pd。另外地或可替代地，在一些实施例中，pgm包含在85％至95％之间的pd。在一个示例中，pgm涂层中存在至少94％的pd。

排放控制装置178可包括twc，其中twc可包括高负载和分散性的催化活性材料，包括但不限于rh、pd、cu和ag中的一种或多种。虽然在稀(柴油)排气应用中，沸石中的离子pd储存nox，但是在化学计量(汽油)排气应用中，rh可比pd更为优选，因为不同于rh，还原的pd优先吸附co而非nox。这些金属可经由将涂层喷涂到排放控制装置178的沸石上、沸石离子交换和/或浸渍来引入。这些催化活性材料可能够形成化学吸附的nox，诸如亚硝酰基物质(例如，pd-no)或解离的物质(例如，rh-n和rh-o)。催化活性材料可在达到nox的催化还原温度时释放和/或解吸nox化合物。在一个示例中，催化还原温度为200℃。因此，nox结合远侧ub位置中的亚化学计量排气中所存在的还原剂(即，co、hc)被还原成n2。换句话讲，nox化合物可在还原之后从twc释放出来。在一个示例中，直到nox被还原成n2，它才从twc释放出来。

在一个示例中，排放控制装置178可包含涂覆有twc材料的被动nox吸附剂(pna)和分布在吸附剂和twc涂层上的50g/ft³的pgm(pd/rh)。所述twc可包含150g/ft³pgm(pd/rh)。排放控制装置178的pna可起作用来捕获排气流中的水，从而使得twc能够捕获nox。

在一些实施例中，排放控制装置178可包括如上所述的2-7g/in³的沸石捕集材料、1-4g/in³的twc材料、0.01wt％至10wt％的贱过渡金属和1-200g/ft³的铂族金属，其中贱过渡金属和/或铂族金属可帮助hc和/或nox捕集。在一个示例中，排放控制装置178可恰好包括4.5g/in³的沸石材料、2.5g/in³的twc材料、1wt％的贱过渡金属和100g/ft³的铂族金属，其中贱过渡金属和/或铂族金属可帮助hc和/或nox捕集。在排放控制装置178内，twc材料可与捕集材料基本相同或不同。例如，twc材料可包括氢氧化钡，而捕集材料可不包括氢氧化钡。氢氧化钡可促进nox吸附而同时使hc氧化能力劣化。关于贵金属，捕集材料可包含更大比例的pd和/或pt，而twc材料可包含更大比例的rh。因此，两者之间的差异可基于可与twc材料相关联的捕获nox的有利性以及可与捕集材料相关联的氧化hc的有利性而产生。

在一个示例中，第一催化器184和第二催化器182可彼此直接联接(例如，没有居间的排气通道节段)。对于两个单独涂覆的单块基材，第一催化器184的出口和第二催化器182的入口可共面接触。可替代地，第一催化器184和第二催化器182可区域涂覆在同一单块基材上，其中构成第一催化器184的材料在前区域中并且构成第二催化器182的材料在后区域中。在其他示例中，第一催化器184和第二催化器182可通过例如居间的排气通道节段间隔开。

在一个示例中，第二催化器182和排放控制装置178可彼此直接联接(例如，没有居间的排气通道节段)。对于两个单独涂覆的单块基材，第二催化器182的出口和排放控制装置178的入口可共面接触。可替代地，第二催化器182和排放控制装置178可区域涂覆在同一单块基材上，其中构成第二催化器182的材料在前区域中并且构成排放控制装置178的材料在后区域中。在其他示例中，第二催化器182和排放控制装置178可通过例如居间的排气通道节段间隔开。

在一个示例中，如图所示，第一氧传感器187可布置在第一催化器184与第二催化器182之间。可替代地，第一催化器184与第二催化器182之间可布置有间隙，其中第一氧传感器187可布置在间隙中。

在一个示例中，如图所示，第二氧传感器186可布置在第二催化器182与排放控制装置178之间。可替代地，在第二催化器182与排放控制装置178之间可不存在所示出的间隙，其中第二氧传感器186可布置在第二催化器182和排放控制装置178之间。

在一个示例中，车辆5还可包括布置在第二催化器182下游和排放控制装置178上游的传感器188，其中传感器188可包括温度传感器和/或排气传感器，诸如hc、co或nox传感器。

在一个示例中，可基于来自氧传感器186、187和传感器188中的一者或多者的反馈来调整发动机操作参数。例如，如果经由催化器监测反馈回路确定排放控制装置178劣化超过阈值，并且传感器188包括指示劣化的排放控制装置178处于浓燃料条件下的排气传感器，那么可调整发动机操作参数以使得能够比排放控制装置178不劣化的情况更快地返回到化学计量工况。下面将参考图6至图7更详细地描述这些调整连同基于来自氧传感器的反馈进行的其他调整。

现在参考图3，示出催化器300，其中催化器300包括负载在载体表面302上的储氧材料301。催化器300是图1至图2的第二催化器182的非限制性示例，并且因此，催化器300可作为排气通道中的储氧催化器起作用。然后，催化器300可向包括三元催化器和/或捕集催化器的下游排放控制装置诸如排放控制装置178(如图1至图2所示)提供保护以免劣化。合适使用的储氧材料包括镍、铁、铈或其组合。合适使用的载体包括堇青石、氧化锆、碳化硅或硅胶。在一个实施例中，可经由约0.05gni/g至0.30gni/g溶液的镍溶液将镍负载到载体表面上。镍溶液可包含硝酸镍、乙酸镍、碳酸镍、硫酸镍或其组合。

虽然催化器示出为单独层，但是应当理解，催化器也可浸渍在载体的整个孔中。在一个示例中，镍溶液可直接浸渍到载体中，所述载体以蜂窝基材的形式提供。可替代地，可将镍溶液浸渍在涂覆到蜂窝基材上的粉末上。

将催化器浸渍的载体在使用前干燥并煅烧。浸渍的载体基材可在约100℃至250℃之间的温度下干燥约1小时，然后在约350℃至650℃之间的温度下煅烧约1小时。催化器的总量可以一步或通过重复浸渍、干燥和煅烧步骤被负载以达到所需的催化器负载水平。

为了增强催化器的性质，可将促进剂添加到催化器浸渍的载体中。合适的促进剂包括铂、钯、铑、铜、铬、锰和/或钴。可通过湿浸渍以溶液形式将促进剂添加到催化器浸渍的载体中。

如上所述，催化器300可定位在车底捕集催化器(诸如图1至图2的排放控制装置178)的上游，以便通过在浓燃料排气条件期间释放氧气来防止或减少车底捕集催化器的劣化。因此，可基于材料的储氧容量来选择储氧材料301，例如可选择具有最高储氧容量的材料。如前所述，储氧材料301可包括镍、铁、铈或其组合。镍、铁和/或铈的量可尽可能高，以便使催化器300的储氧容量最大化。例如，催化器300可包括按重量10％的镍重量，或更高，诸如12％镍。由镍基储氧材料以给定的重量％提供的高储氧容量可允许在浓afr下，并且特别地在当排气温度相对较高(例如，500℃或高于500℃)时的浓afr下释放氧气。

现参考图8和图9，对两个老化的催化器系统进行测试，仅对老化的催化器系统中的一个进行测试中的每一个。将老化的催化器系统中的每一个放置在测试车辆的排气通道中，并且测试中的每一个使等效的排气流通过所述老化的催化器系统。另外，老化的催化器系统中的每一个包括放置在第二催化器装置上游的紧耦合式(cc)三元催化器twc装置。在老化的催化器系统中的一个中，第二催化器装置是ni基储氧装置。在另一个老化的催化器系统中，第二催化器装置是第二twc装置，其中第二twc装置含有二氧化铈的一重量，所述二氧化铈的重量与ni基储氧装置中的ni的重量相当。将ni基储氧装置和第二twc装置中的每一个涂覆在堇青石基体上。测试所得系统的空燃比(afr)和温度波动。因此，两个老化的催化器系统之间的差异归因于在老化的催化器系统中的一个中存在ni基储氧装置。在一些示例中，ni基储氧装置可以是图1至图2的第二催化器182和/或图3的催化器300。

在测试车辆操作期间对老化的催化器系统进行测试。曲线图800和900的横坐标各自指示选择用于数据采样的持续时间。曲线801和901各自在针对数据采样选择的持续时间内绘制车速。在一个示例中，通用排气氧(uego)传感器放置在ni基储氧装置和第二twc装置中的每一个的下游(uego传感器布局以插图850示出)。曲线802和803分别针对包括第二twc装置的老化的催化器系统和包括ni基储氧装置的老化的催化器系统绘制从uego传感器收集的数据。在另一个示例中，温度传感器放置在ni基储氧装置和第二twc装置中的每一个处(温度传感器布局以插图950示出)。曲线902和903分别针对包括第二twc装置的老化的催化器系统和包括ni基储氧装置的老化的催化器系统绘制从温度传感器收集的数据。

图8示出在选择用于数据采样的持续时间内老化的催化器系统的afr。当通过uego传感器记录浓燃料afr(其中如左侧纵坐标所指示，afr小于1)时，包括ni基储氧装置的老化的催化器系统在抑制afr与1的偏差方面比包括第二twc装置的老化的催化器系统更有效，从而指示ni基储氧装置的催化活性。例如，曲线803相对于曲线802中的峰811指示由ni基储氧装置调节的afr。

图9示出在选择用于数据采样的持续时间内老化的催化器系统的温度。在大约1991s和2225s的时间处(在曲线903中分别为峰911和912)，发生燃料切断事件。在燃料切断事件期间，排气通道中增加的空气向cctwc装置和第二催化器装置提供增加的氧气。在其中第二催化器装置是ni基储氧装置的老化的催化器系统中，排气通道中增加的氧气在放热氧化还原反应中氧化ni基储氧装置中的ni。在较高温度(诸如高于800℃)下，ni基储氧装置经历氧化，从而将热量释放到排气通道中。曲线903相对于曲线902中的峰911和912指示释放的热量。

因此，在排气处理系统中包括ni基储氧装置可由于ni基储氧装置比仅包括一个或多个twc装置的排气处理系统更有效地储存氧而导致抑制浓燃料afr峰值出现。另外，ni基储氧装置的储氧容量可能是由于放热氧化还原反应，其中ni基储氧装置中的ni的氧化可将热量释放到周围的排气通道中。

现参考图4和图5，将两个碳氢化合物(hc)捕集器涂覆的单块样品芯部各自暴露于实验室反应器快速老化模拟下并且放置在三元催化器(twc)样品芯部的下游；一个实验室反应器快速老化模拟将ni涂覆的堇青石样品芯部直接放置在twc样品芯部的下游，而另一个实验室反应器快速老化模拟则没有。在一些示例中，包括ni涂覆的堇青石样品芯部的系统可代表图1至图3中描述的多组分排气后处理装置。在每种情况下，hc捕集器涂覆的单块样品芯部都包括含有一种或多种铂族金属(pgm)的改性沸石材料，所述改性沸石材料用含有一种或多种pgm的twc涂层涂覆。所得的系统针对hc氧化电位进行测试，并且与不包括ni涂覆的堇青石样品芯部的相似系统的结果进行比较。

实验室反应器快速老化模拟的结果在图4和图5中示出。图4的曲线图400描绘了通过twc样品芯部和未保护的hc捕集器涂覆的单块样品芯部处理甲苯之后的甲苯释放结果(如谱线401所示)，以及在通过twc样品芯部和受保护的hc捕集器涂覆的单块样品芯部处理甲苯之后的甲苯释放结果，其中hc捕集器涂覆的单块样品芯部由上游ni涂覆的堇青石样品芯部保护(如谱线402所示)。图5的曲线图500描绘了通过twc样品芯部和未保护的hc捕集器涂覆的单块样品芯部处理hc排放物之后的二氧化碳(co2)释放结果(如谱线501所示)，以及在通过twc样品芯部和受保护的hc捕集器涂覆的单块样品芯部处理hc排放物之后的二氧化碳释放结果，其中hc捕集器涂覆的单块样品芯部由上游ni涂覆的堇青石样品芯部保护(如谱线502所示)。

将所有样品在被馈送模拟的冷起动排气共混物并进行注入氧气控制的760℃烘箱中的老化环境中预处理达50小时的持续时间，所述注入氧气控制使样品上的反应温度在1分钟循环内从740℃增加至840℃。在上游ni涂覆的堇青石样品芯部未提供保护的测试中，这一过程使上述hc捕集器涂覆的单块样品芯部产生了完全使用寿命的水平劣化。

样品系统由老化的样品构成，所述老化的样品放置在连接到烘箱的流量管中。将twc样品芯部正好放置在烘箱的加热区域之外。将hc捕集器涂覆的单块样品芯部放置在twc样品芯部下游84mm处。在其中加入ni涂覆的堇青石样品芯部的测试中，将ni涂覆的堇青石样品芯部直接放置在twc样品芯部的下游。为了测试老化样品的催化活性，将老化样品冷却至30℃，并且然后以80℃/分的温度斜坡上升至600℃。在测试的持续时间中，样品系统的入口温度(图4的曲线403和图5的曲线503)和出口温度(图4的曲线404和图5的曲线504)在图4的曲线图400和图5的曲线图500中绘制。在样品系统的下游使用红外分析仪来测量甲苯和co2排放物(如图4的谱线401和402以及图5的谱线501和502所示，如上所述)。

图4示出在两个hc捕集器涂覆的单块样品芯部中等量储存甲苯的程序升温释放，hc捕集器涂覆的单块样品芯部中仅一个在ni涂覆的堇青石样品芯部的下游老化。在不包括ni涂覆的堇青石样品芯部的情况下测试的hc捕集器涂覆的单块样品芯部比当采用ni涂覆的堇青石样品芯部时释放更多的储存甲苯。改性沸石材料中的pgm位点提供了化学吸附位点，所述化学吸附位点在比改性沸石材料中的其他弱物理吸附位点更高的温度下保持甲苯。当pgm位点通过浓的热排气暴露而烧结并失活时，甲苯仅可储存在改性沸石材料的弱物理吸附位点中。特别地，谱线401和402的比较指示与在经受实验室反应器快速老化模拟之后未受保护的hc捕集器涂覆的单块样品芯部相比，由上游ni涂覆的堇青石样品芯部保护的hc捕集器涂覆的单块样品芯部在经受实验室反应器快速老化模拟之后能够降低储存甲苯的低温释放。在低于200℃的温度下未释放的任何储存甲苯可通过改性沸石材料或twc涂层中的pgm位点被氧化成co2和h2o。因此，这些结果指示上游ni涂覆的堇青石样品芯部经由调节排气空燃比(afr)，例如通过在浓燃料排气条件期间释放氧气，来保护hc捕集器涂覆的单块样品芯部以免使用寿命降低。

图5示出在实验室反应器快速老化模拟期间，在不包括ni涂覆的堇青石样品芯部的情况下测试的hc捕集器涂覆的单块样品芯部比采用ni涂覆的堇青石样品芯部时释放更少的co2。特别地，谱线501和502的比较指示与在经受老化之后未受保护的hc捕集器涂覆的单块样品芯部相比，由上游ni涂覆的堇青石样品芯部保护的hc捕集器涂覆的单块样品芯部在经受老化之后能够将更多的hc排放物转化成co2。因此，这些结果指示上游ni涂覆的堇青石样品芯部经由调节排气afr来保护hc捕集器涂覆的单块样品芯部以免使用寿命降低。

因此，可将包括大量高储氧容量材料(诸如镍)的储氧催化器放置在由金属改性沸石构成的捕集催化器的前面。在这样做时，储氧催化器可储存氧气，所述氧气然后可在浓的热排气流过排气系统的时间段期间被释放。释放的氧气可增加传递到捕集催化器的排气的afr，从而减少或延迟由于暴露于浓的热排气下而引起的捕集催化器的劣化。以此方式，即使上游twc(其暴露于很高的排气温度下)劣化，受管制排放物也可在车辆的寿命内保持在低水平。

现参考图6，示出用于监测储氧催化器(osc)的劣化状态的示例性程序600，其中osc可以是图1至图2的第二催化器182和/或图3的催化器300。用于执行程序600和包括本文中所包括的方法的剩余部分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且结合从发动机系统的传感器(诸如上文参考图1至图2描述的传感器)接收的信号执行。特别地，第一氧传感器187和第二氧传感器186可向控制器12提供反馈。另外，根据下文描述的方法，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。参考图1至图2，作为非限制性示例，这可包括通过经由点火系统190调整点火正时和/或经由电子驱动器168和/或电子驱动器171减少燃料喷射来调节排气空燃比(afr)。

在602处，可估计和/或测量发动机操作参数。例如，可估计和/或测量发动机操作参数，诸如发动机转速、燃料喷射量、点火正时、节气门位置、发动机负载和/或发动机扭矩输出。

在604处，程序600可确定是否满足osc监测进入条件。osc监测进入条件可基于各种发动机操作参数，诸如在602处估计和/或测量的那些。特别地，可利用发动机操作参数(诸如发动机转速、车速、燃料喷射、发动机负载和/或发动机扭矩输出)来确定在604处是否已经满足osc监测进入条件。在一个示例中，osc监测进入条件可包括发动机以足够稀的afr操作足够的持续时间以用氧气使osc饱和。在一个示例中，稀afr工况可包括减速燃料切断(dfso)操作持续阈值持续时间，并且因此osc监测进入条件可包括退出dfso操作。

如果不满足osc监测进入条件，例如如果dfso持续时间尚未完成，那么程序600可前进至606以保持当前发动机操作而不进行osc监测，并且程序600结束。因此，可能不会发生osc监测。然而，如果在604处满足osc监测进入条件，例如如果dfso持续时间已经完成，那么程序600可前进至610，其中浓燃料供给开始并且启动osc监测。例如，响应于驾驶员踩加速踏板以退出dfso，可启动浓燃料供给。

在612处，程序600可基于osc上游的afr比阈值更浓来确认上游传感器是否已经切换。特别地，上游传感器可以是位于osc上游的氧传感器，诸如第一氧传感器187(如图1至图2所示)。在一个示例中，指示afr比阈值更浓的上游传感器可包括从读出为稀(readinglean)切换到读出为浓(readingrich)的上游传感器。在另一个示例中，指示afr比阈值更浓的上游传感器可包括基于阈值从读出为稀切换到读出为不太稀(readinglesslean)的上游传感器。如果确定上游传感器尚未切换，例如如果上游传感器并未指示afr比阈值更浓，那么程序600可前进至614以等待开始osc积分计算(如下文所示)。另一方面，如果上游传感器已经切换，例如如果上游传感器指示afr比阈值更浓，那么程序600可前进至620以开始osc积分计算。通过在开始osc积分计算之前等待直到上游传感器已经切换，可从积分计算中丢弃存储在上游twc中而不是供应给osc的燃料质量。

在622处，程序600可基于osc下游的afr比阈值更浓来确认下游传感器是否已经切换。特别地，下游传感器可以是位于osc下游的氧传感器，诸如第二氧传感器186(如图1至图2所示)。在一个示例中，指示afr比阈值更浓的下游传感器可包括从读出为稀切换到读出为浓的下游传感器。在另一个示例中，指示afr比阈值更浓的下游传感器可包括基于阈值从读出为稀切换到读出为不太稀的下游传感器。如果确定下游传感器尚未切换，例如如果下游传感器并未指示afr比阈值更浓，那么程序600可前进至624以继续osc积分计算。另一方面，如果下游传感器已经切换，例如如果下游传感器指示afr比阈值更浓，那么程序600可前进至630以停止osc积分计算。下游传感器切换指示排气中的燃料/燃料产物不再在osc中被转化，因此指示osc中储存的氧已经耗尽。

osc积分计算可经由对传递至osc的燃料质量的积分来识别osc的储氧容量。燃料质量积分可在上游传感器(如上所述，612)切换之后开始，并且燃料质量积分可在下游传感器(如上所述，622)切换之后结束。积分的燃料质量可与由osc储存的氧气量直接相关，osc的储氧容量可根据所述氧气量确定。以此方式，并且与间接监测方法相比而言，可实现检测osc的储氧容量的很小的相对改变。

在632处，程序600可基于osc的储氧容量来评估osc的劣化状态。osc的储氧容量可以是基于由osc积分计算确定的积分燃料质量的估计。因此，osc的储氧容量的估计可基于由osc储存的氧气量，所述氧气量可如上文所述根据积分的燃料质量确定。在一个示例中，osc的劣化状态可基于osc的储氧容量的阈值。例如，响应于确定的储氧容量小于阈值容量，可确定osc发生劣化。在另一个示例中，osc的劣化状态可以是指示劣化水平的值，诸如osc的储氧容量。

在640处，程序600可确定osc的劣化状态是否已经超过阈值。如果确定osc已经劣化或者osc已经劣化超过阈值，那么过程600可前进至642以设置故障标记。在一些示例中，故障标记可以是仅指示osc发生劣化的二进制标记，所述osc发生劣化可基于osc的储氧容量低于阈值来确定。例如，当储氧容量为新osc的储氧容量的50％或更小时，可确定osc发生劣化。在另一个示例中，故障标记可包括osc的劣化程度。例如，故障标记可指示osc的储氧容量的水平，诸如相对于新osc的比例值(例如，新osc的储氧容量的75％或50％)。然后，程序600可前进至644以生成osc劣化状态的驾驶员指示，存储诊断代码，和/或更改发动机操作参数。例如，驾驶员指示可包括点亮故障指示灯，并且诊断代码可由控制器设置并存储在存储器中。另外，可更改发动机操作参数以调节afr，以便防止或减轻进一步的osc劣化和/或防止或减少可能导致下游ub捕集催化器劣化的浓排气偏移(特别是在高排气温度下)。发动机操作参数可包括例如发动机转速、车速、燃料喷射、发动机负载和/或发动机扭矩输出。

另一方面，如果确定osc尚未劣化或者osc尚未劣化超过阈值，那么程序600可从640前进至646以设置合格标记。在一些示例中，合格标记可包括指示osc的老化程度的值(例如，新osc的储氧容量的90％)。在一些示例中，合格标记可以是仅指示osc未劣化的二进制标记，所述osc未劣化可基于osc的储氧容量大于阈值来确定。例如，当储氧容量大于新osc的储氧容量的50％时，可确定osc未劣化。在648处，在接收到故障标记或合格标记时，程序600可将所述标记传递至车底(ub)捕集催化器监测程序，这将参考图7进一步描述。

在650处，程序600可使osc监测停止，并且发动机操作可返回至按照现有发动机操作参数的稀或化学计量操作。然后，程序600结束。

现参考图7，示出用于监测车底(ub)捕集催化器的劣化状态的示例性程序700，其中ub捕集催化器可以是图1至图2中描述的排放控制装置178。具体地，ub捕集催化器的劣化状态可取决于上游储氧催化器(osc)的劣化状态，其中上游osc可以是图1至图2的第二催化器182和/或图3的催化器300。用于执行程序700和本文中所包括的方法的剩余部分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且结合从发动机系统的传感器(诸如上文参考图1至图2描述的传感器)接收的信号执行。特别地，传感器188可向控制器12提供反馈。根据下文描述的方法，控制器可以采用发动机系统的发动机致动器来调整发动机操作。参考图1至图2，作为非限制性示例，这可包括通过经由点火系统190调整点火正时和/或经由电子驱动器168和/或电子驱动器171减少燃料喷射来调节排气空燃比(afr)。

在702处，程序700可确定是否满足ub捕集催化器监测进入条件。ub捕集催化器监测进入条件可包括车辆起动事件。在一个示例中，ub捕集催化器监测可在车辆起动事件时连续地运作。在另一个示例中，ub捕集催化器监测进入条件可部分地基于自最近的先前ub捕集催化器监测程序完成以来已经过的时间间隔。例如，ub捕集催化器监测程序可每分钟执行一次、每小时一次、每周一次、每100英里一次或以其他合适的间隔执行。

如果ub捕集催化器监测进入条件未满足，例如如果自最近的先前ub捕集催化器监测程序完成以来尚未经过足够的时间，那么程序700可前进至704以保持当前发动机操作而不进行ub捕集催化器监测，并且程序700结束。然而，如果在702处满足ub捕集催化器监测进入条件，例如，如果自最近的先前ub捕集催化器监测程序完成以来已经过了一定时间间隔，那么程序700可前进至710。

在710处，在从osc监测程序接收到标记时(如图6所示)，程序700可确定上游osc的劣化状态。如果在从osc监测程序接收到故障标记时，确定上游osc已经劣化或已经劣化超过阈值，那么程序700可前进至712以将第一劣化速率分配给ub捕集催化器的劣化状态的计算。在一些示例中，第一劣化速率可与故障标记相关联，所述故障标记可进一步与指示上游osc的劣化程度的一系列值中的一个相关联。如果在从osc监测程序接收到故障标记时，确定上游osc尚未劣化或尚未劣化超过阈值，那么程序700可前进至714以将第二劣化速率分配给ub捕集催化器的劣化状态的计算。在一些示例中，第二劣化速率可与合格标记相关联，所述合格标记可进一步与指示上游osc的劣化程度的一系列值中的一个相关联。第二劣化速率可低于第一次劣化速率。因此，在计算ub捕集催化器的劣化状态时，第二劣化速率可解释因上游osc的存在而对ub捕集催化器的保护以免劣化。

另外，程序700可用于部分地基于在空燃比(afr)比阈值更浓时已经过的时间间隔来指示ub捕集催化器的估计的劣化状态。可以为位于ub捕集催化器上游的氧传感器的传感器，诸如第二氧传感器186(如图1至图2所示)和/或传感器128，可指示afr比阈值更浓。在一个示例中，指示afr比阈值更浓的上游传感器可包括从读出为稀切换到读出为浓的上游传感器。在另一个示例中，指示afr比阈值更浓的上游传感器可包括输出指示afr比阈值更浓(诸如比λ更浓)的值的上游传感器。

在720处，程序700可经由采用第一劣化速率或第二劣化速率的计算来估计ub捕集催化器的劣化状态。对ub捕集催化器的劣化状态的计算可基于在一个或多个发动机操作参数(诸如浓空燃比(afr)和/或高于阈值的排气温度)下花费的时间。另外，在一些示例中，对ub捕集催化器的劣化状态的计算可基于驾驶的英里数。在一个或多个发动机操作参数下花费的时间可被限制为例如在车辆制造、车辆起动事件或先前的ub捕集催化器监测程序之后或紧随其后的时间处开始。控制器的存储器可存储从ub捕集催化器的劣化状态的先前计算得出的ub捕集催化器的劣化状态的一个或多个估计或求和后的估计。第一劣化速率或第二劣化速率可乘以在一个或多个发动机参数下花费的时间来估计ub捕集催化器的劣化状态。ub捕集催化器的劣化状态的估计可与存储在控制器的存储器中的ub捕集催化器的劣化状态的一个或多个估计或求和后的估计求和。上游传感器可指示一个或多个发动机操作参数何时具有超过一个阈值或多个阈值的一个值或多个值。特别地，上游传感器可以是位于ub捕集催化器上游的温度传感器和/或排气传感器，诸如传感器188(如图1至图2所示)。

例如，在722处，程序700可基于在比阈值更浓的afr下已经过的时间来估计ub捕集催化器的劣化状态，其中上游传感器(在这个示例中为排气传感器)可指示afr比阈值更浓。在车辆制造、车辆起动事件或先前的ub捕集催化器监测程序之后，afr比阈值更浓所经过的总时间可已开始。第一劣化速率或第二劣化速率可乘以在afr比阈值更浓时所经过的总时间来估计ub捕集催化器的劣化状态。

例如，每当发动机在浓afr下操作时，控制器就可存储发动机浓操作的时间(例如，以秒计)。可基于来自排气传感器诸如传感器128(其以高速率采样)的输出或基于命令的空燃比来指示浓操作。催化器监测可获得自从催化器监测先前执行以来在浓afr下花费的总时间，并且将总时间乘以适当的劣化速率(例如，第一速率或第二速率)以获得浓afr下的有效时间。然后催化器监测可将浓afr下的这一有效时间与浓afr值下的任何先前有效时间求和。以此方式，可确定在浓afr下花费的有效时间量的运行的总和，其中运行的总有效时间量解释上游osc的劣化状态(由于应用了适当的劣化速率)。运行的总有效时间量可包括从车辆制造开始、从安装新的ub捕集催化器之时开始或其他合适的时间段在浓afr下所花费的时间。

在另外的或替代性示例中，在724处，程序700可基于在比阈值更热的排气温度下已经过的时间来估计ub捕集催化器的劣化状态，其中上游传感器(在这个示例中为温度传感器)可指示排气温度比阈值更热。在车辆制造、车辆起动事件或先前的ub捕集催化器监测程序之后，排气温度比阈值更热所经过的总时间可已开始。第一劣化速率或第二劣化速率可乘以在排气温度比阈值更热时所经过的总时间来估计ub捕集催化器的劣化状态。例如，在排气温度超过阈值温度(例如，500℃，这里也称为高排气温度)的每个操作时间段期间，控制器可存储排气温度超过阈值温度的时间(例如，以秒计)。催化器监测可获得自从催化器监测先前执行以来在高排气温度下花费的总时间，并且将总时间乘以适当的劣化速率(例如，第一速率或第二速率)以获得高排气温度下的有效时间。然后催化器监测可将这一有效时间与高排气温度下的任何先前有效时间求和。以此方式，可确定在高于阈值的排气温度下花费的有效时间量的运行的总和，其中运行的总时间量解释上游osc的劣化状态(由于应用了适当的劣化速率)。运行的总有效时间量可包括从车辆制造开始、从安装新的ub捕集催化器之时开始或其他合适的时间段在高排气温度下所花费的时间。

在另外的或替代性示例中，在726处，程序700可基于驾驶的英里量来估计ub捕集催化器的劣化状态，其中控制器的存储器可存储英里量。驾驶的总英里量可例如包括在车辆制造之后、在车辆起动事件之后或者在先前的ub捕集催化器监测程序之后驾驶的总英里量。第一劣化速率或第二劣化速率可乘以驾驶的总英里量来估计ub捕集催化器的劣化状态。

另外，在一些示例中，ub捕集催化器劣化状态可基于多于一个操作参数(诸如在浓afr下的时间和在高排气温度下的时间两者)来确定。例如，每当发动机在浓afr下操作时，就可监测排气温度。当发动机浓操作并且排气温度高于阈值时，可记录在浓afr以及高排气温度下花费的总时间量。控制器可保持在浓afr以及高排气温度下花费的时间的运行的总和，并且可将每个获得的时间乘以适当的劣化速率以生成ub捕集催化器劣化状态的估计。

在730处，程序700可确定ub捕集催化器的劣化状态的估计是否超过阈值。阈值可以是合适的阈值，所述合适的阈值反映ub捕集催化器由于长时间暴露于排气下，并且特别是由于长时间暴露于热的浓排气下而劣化的预测。阈值可基于用于预测ub捕集催化器劣化的操作参数。例如，当ub捕集催化器的劣化的估计基于总车辆里程时，阈值可以是200,000英里或其他合适的里程值。当ub捕集催化器的劣化的估计基于在浓afr下花费的总有效时间时，阈值可以是100,000秒或其他合适的时间量。

使用总有效车辆里程作为示例，第一劣化速率可以是1，并且第二劣化速率可以是1.5。当osc未劣化时(例如，在车辆驾驶的前150,000英里期间)，由于上游osc未劣化而应用第一劣化速率，并且因此有效里程可等于实际里程。一旦确定osc发生劣化，相加至总里程(在osc未劣化时被计算)的每一另外英里就可乘以第二劣化速率(诸如1.5)。作为一个示例，如果确定osc在150,000英里处劣化，那么出于催化器监测的目的，在150,000英里之后所驾驶的每一另外英里可有效地构成1.5英里。因此，例如，当实际车辆里程为183,333英里时，由催化器监测计算的用于评估ub捕集催化器劣化的运行的总有效车辆里程可达到200,000英里的阈值。以此方式，一旦osc发生劣化，就可加速ub捕集催化器的预测的劣化，以解释由osc提供的保护的丧失。

如果确定ub捕集催化器已经劣化或者ub捕集催化器已经劣化超过阈值，那么过程700可前进至732以设置故障标记。在一些示例中，故障标记可与指示ub捕集催化器的劣化程度的一系列值中的一个相关联。在一个示例中，ub捕集催化器的劣化程度可基于一个或多个发动机操作参数具有超过阈值的一个值或多个值而被认为是劣化的。在另一个示例中，ub捕集催化器的劣化程度可取一系列值，所述一系列值中的值是基于一个或多个发动机操作参数。一个或多个发动机操作参数可包括afr、排气温度和/或驾驶的英里数。例如，故障标记可以是仅指示ub捕集催化器是否劣化的二进制标记。在其他示例中，故障标记可指示劣化水平，例如，轻度劣化(如果有效操作参数值在阈值的10％内)、中度劣化(如果有效操作参数值超过阈值10-20％)和完全劣化(如果有效操作参数值超过阈值多于20％)。

然后，程序700可前进至734以生成ub捕集催化器的劣化状态的驾驶员指示，存储诊断代码，和/或更改发动机操作参数。可更改发动机操作参数以调节afr和/或排气温度，以防止或减轻进一步的ub捕集催化器劣化。发动机操作参数可包括例如发动机转速、车速、燃料喷射、发动机负载和/或发动机扭矩输出。在一些示例中，由于ub捕集催化器可能劣化的预测，可调整发动机操作参数以限制一些发动机排出的排放物(诸如nox)的产生。可经调整以降低发动机排出的排放物的示例性操作参数包括排气再循环(egr)速率、燃料喷射正时和/或火花正时、进气和/或排气门正时等。在另外的示例中，更改发动机操作参数可包括启动辅助的侵入式催化器监测程序以确认ub捕集催化器实际上是否劣化。辅助的催化器监测程序可包括例如对发动机afr的有目的的改变，以便监测来自ub捕集催化器的hc或其他排放物的释放。

另一方面，如果确定ub捕集催化器尚未劣化或者ub捕集催化器尚未劣化超过阈值，那么程序700可从730前进至736以设置合格标记。在一些示例中，合格标记可与指示ub捕集催化器的劣化程度的一系列值中的一个相关联。在一个示例中，ub捕集催化器的劣化程度可基于一个或多个发动机操作参数具有超过阈值的一个值或多个值而被认为是未劣化的。在另一个示例中，ub捕集催化器的劣化程度可取一系列值，所述一系列值中的值是基于一个或多个发动机操作参数。一个或多个发动机操作参数可包括afr、排气温度和/或驾驶的英里数。例如，合格标记可以是仅指示ub捕集催化器是否劣化的二进制标记。在其他示例中，合格标记可指示ub捕集催化器的功能水平，例如，新的(如果有效操作参数值比阈值低至少50％)，轻度老化的(如果有效操作参数值比阈值低25-50％)和中度老化的(如果有效操作参数值比阈值低25％或更少)。

在740处，程序700可使ub捕集催化器监测停止。然后，程序700结束。

以此方式，镍基储氧催化器可放置在车底hc/nox捕集催化器的上游，以便减少或延迟由暴露于热的浓排气下引起的ub捕集催化器的劣化。特别地，储氧催化器可以是在排气通道中位于捕集催化器上游的镍基储氧催化器。捕集催化器可包括用铂族金属改性的沸石捕集材料。储氧催化器可调节排气空燃比，并且从而可在浓空燃比偏移下保护捕集催化器以免劣化。另外，储氧催化器监测程序可监测储氧催化器的劣化状态，所述储氧催化器监测程序的输出可与一标记相关联以调节发动机操作参数。另外，来自储氧催化器监测程序的输出可传递到捕集催化器监测程序。捕集催化器监测程序可监测捕集催化器的劣化状态，所述捕集催化器监测程序的输出可与一标记相关联以调节发动机操作参数。因此，如从捕集催化器的劣化状态取决于储氧催化器的劣化状态推断出的，捕集催化器监测程序的输出可取决于储氧催化器监测程序的输出。在上述集成系统中，可降低与催化器劣化和随后的催化器更换相关的费用，并且可通过延长包括多组分排气后处理装置的组分催化器的使用寿命来减少排气排放物。

在金属改性沸石捕集催化器上游包括镍基储氧催化器的技术效果是减少或延迟捕集催化器的劣化。基于储氧催化器的劣化状态估计捕集催化器的劣化的进一步技术效果是增加预测捕集催化器劣化的准确度，这可减少对燃料密集型或降低性能的侵入式监测方法的依赖并且如果预测到劣化，那么可允许调整发动机操作参数以减少排放物。

一种用于车辆的系统的示例包括储氧催化器和包含金属改性沸石的车底捕集催化器，所述储氧催化器在所述车辆的排气通道中布置在所述车底捕集催化器的上游。所述系统的第一示例还包括：所述储氧催化器包括负载在载体上或浸渍在所述载体中的储氧材料，所述储氧材料包括镍、铁和/或铈。所述系统的第二示例，可选地包括所述系统的所述第一示例，还包括：所述载体包括堇青石、氧化锆、碳化硅或硅胶。所述系统的第三示例，可选地包括所述系统的所述第一示例和所述第二示例中的一项或两项，还包括：所述储氧材料以所述载体的重量的10％或更大重量存在于所述储氧催化器中。所述系统的第四示例，可选地包括所述系统的所述第一示例至所述第三示例中的一项或多项或每一项，还包括：所述车底捕集催化器还包括三元催化器涂层，所述三元催化器涂层包括一种或多种铂族金属，并且所述金属改性沸石包括铂族金属改性沸石。所述系统的第五示例，可选地包括所述系统的所述第一示例至所述第四示例中的一项或多项或每一项，还包括联接到所述排气通道的发动机和联接在所述发动机的下游并在所述车辆的所述排气通道中联接在所述储氧催化器的上游的三元催化器，其中所述三元催化器在所述排气通道中定位成距所述发动机13-33cm，并且其中所述车底捕集催化器在所述排气通道中定位成距所述三元催化器25cm或更大。所述系统的第六示例，可选地包括所述系统的所述第一示例至所述第五示例中的一者或多项或每一项，还包括控制器，所述控制器在非暂时性存储器中存储指令，所述指令可由处理器执行来：基于所述储氧催化器的劣化状态来确定所述车底捕集催化器的劣化速率，基于所述劣化速率来确定所述车底捕集催化器的估计的劣化状态，并且响应于所述车底捕集催化器的所述估计的劣化状态满足相对于阈值的预定条件，调整所述车辆发动机的一个或多个发动机操作参数。所述系统的第七示例，可选地包括所述系统的所述第一示例至所述第六示例中的一项或多项或每一项，还包括：所述一个或多个发动机操作参数包括发动机转速、燃料喷射量、点火正时、节气门位置、发动机负载和/或发动机扭矩输出。所述系统的第八示例，可选地包括所述系统的所述第一示例至所述第七示例中的一项或多项或每一项，还包括：所述指令可执行以通过以下方式确定所述储氧催化器的所述劣化状态：在稀空燃比的发动机操作时间段之后，在浓空燃比下操作所述发动机；确定在所述浓空燃比下开始操作所述发动机之后与所述储氧催化器中的所有储存的氧气反应所需的燃料质量的量；并且基于所述确定的燃料质量的量，向所述储氧催化器分配劣化状态。所述系统的第九示例，可选地包括所述系统的所述第一示例至所述第八示例中的一项或多项或每一项，还包括：所述指令可执行以在所述确定的燃料质量的量高于阈值燃料质量时向所述储氧催化器分配第一非劣化的劣化状态，并且当所述确定的燃料质量的量低于所述阈值燃料质量时向所述储氧催化器分配第二劣化的劣化状态。所述系统的第十示例，可选地包括所述系统的所述第一示例至所述第九示例中的一项或多项或每一项，还包括：所述指令可执行以当所述储氧催化器处于所述第一非劣化的劣化状态时将所述车底捕集催化器的所述劣化速率设置成第一速率，并且当所述储氧催化器处于所述第二劣化的劣化状态时将所述车底捕集催化器的所述劣化速率设置成第二速率，所述第二速率高于所述第一速率。所述系统的第十一示例，可选地包括所述系统的所述第一示例至所述第十示例中的一项或多项或每一项，还包括：所述指令可执行以基于所述劣化速率并且进一步基于所述车辆行进的总距离、在浓空燃比下花费的总时间和/或在排气温度高于阈值时花费的总时间来确定所述车底捕集催化器的所述估计的劣化状态。

一种方法的示例包括：在排气温度高于阈值温度的浓空燃比条件期间，从储氧催化器释放储存的氧气并且将所述释放的氧气供应到定位在所述储氧催化器下游的车底捕集催化器；基于所述储氧催化器的储氧容量来监测所述储氧催化器的劣化状态；响应于所述储氧催化器的所述劣化状态满足预定条件，加速所述车底捕集催化器的劣化速率；基于所述劣化速率来预测所述车底捕集催化器是否发生劣化；以及响应于预测所述车底捕集催化器发生劣化，调整一个或多个发动机操作参数。所述方法的第一示例还包括：加速所述车底捕集催化器的所述劣化速率包括响应于所述储氧催化器的所述劣化状态指示所述储氧催化器的所述储氧容量低于阈值容量，使所述劣化速率从第一劣化速率增加到更高的第二劣化速率。所述方法的第二示例，可选地包括所述方法的所述第一示例，还包括：基于所述劣化速率来预测所述车底捕集催化器是否发生劣化包括当所述储氧容量高于所述阈值容量时，通过在给定操作参数下花费的时间乘以所述第一劣化速率来计算在所述给定操作参数下花费的第一有效时间，并且对在所述给定操作参数下花费的所有第一有效时间求和，以生成在所述给定操作参数下花费的第一运行有效时间；当所述储氧容量下降到低于所述阈值容量时，通过在所述给定操作参数下花费的时间乘以所述第二劣化速率来计算在所述给定操作参数下花费的第二有效时间，并且对第一运行有效时间和在所述给定操作参数下花费的所有第二有效时间求和，以生成在所述给定操作参数下花费的第二运行有效时间；以及响应于所述第二运行有效时间超过阈值来预测所述车底捕集催化器发生劣化。所述方法的第三示例，可选地包括所述方法的所述第一示例和所述第二示例中的一项或两项，还包括：所述给定操作参数包括低于阈值比的空燃比和/或高于阈值温度的排气温度。

一种用于混合动力车辆的系统的示例包括镍基储氧催化器；包含金属改性沸石的车底捕集催化器，所述镍基储氧催化器在所述车辆的排气通道中布置在所述车底捕集催化器的上游；以及控制器，所述控制器在非暂时性存储器中存储指令，所述指令可由处理器执行来：基于所述镍基储氧催化器的储氧容量来监测所述镍基储氧催化器的劣化状态；基于所述车底捕集催化器的劣化速率来预测所述车底捕集催化器是否发生劣化，所述劣化速率基于所述镍基储氧催化器的所述劣化状态；并且响应于预测所述车底捕集催化器发生劣化，调整一个或多个发动机操作参数。所述系统的第一示例还包括：所述指令可执行以响应于预测所述车底捕集催化器发生劣化而调整燃料喷射量、点火正时和/或气缸气门正时。所述系统的第二示例，可选地包括所述系统的所述第一示例，还包括：所述指令可执行以当所述储氧容量高于阈值容量时，将所述劣化速率设置成第一劣化速率并且通过总车辆里程乘以所述第一劣化速率来计算第一车辆里程；当所述储氧容量低于所述阈值容量时，将所述劣化速率设置成第二劣化速率并且通过自从所述储氧容量下降到低于所述阈值容量以来所驾驶的每英里乘以所述第二劣化速率来计算第二车辆里程并且将所述第二车辆里程与所述第一车辆里程相加以生成有效的车辆里程；并且响应于所述有效车辆里程超过阈值来预测所述车底捕集催化器发生劣化。所述系统的第三示例，可选地包括所述系统的所述第一示例和所述第二示例中的一项或两项，还包括：所述镍基储氧催化器包括镍基储氧材料和载体，所述镍基储氧材料以所述载体的重量的10％或更大重量存在于所述镍基储氧催化器中，所述金属改性沸石包括铂族金属改性沸石，所述排气通道联接到发动机，并且所述混合动力车辆被配置为由所述发动机和/或电动马达驱动。

应注意，本文所包括的示例性控制和估计程序可与各种发动机和/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作为可执行指令存储在非暂时性存储器中，并且可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实行。本文所述的具体程序可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，所示的各种动作、操作或功能可以所示的顺序执行、并行执行，或者在一些情况下可省略。同样，处理顺序不一定是实现本文所述的示例性实施例的特征和优点所需要的，而是为了便于说明和描述而提供的。所示出的动作、操作和/或功能中的一个或多个可取决于使用的特定策略而重复地执行。此外，所描述的动作、操作和/或功能可图形地表示要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所述指令来实施。

应当理解，本文公开的配置和程序本质上是示例性的，并且这些具体实施例不应当被视为具有限制性意义，因为许多变型是可能的。例如，上述技术可以应用于v-6、i-4、i-6、v-12、对置4缸和其他发动机类型。本公开的主题包括本文公开的各种系统和配置以及其他特征、功能和/或特性的所有新颖的和非显而易见的组合和子组合。

如本文所用，除非另有指定，否则术语“大约”被解释为表示所述范围的加或减百分之五。

以下权利要求特别指出被视为新颖的和非显而易见的某些组合和子组合。这些权利要求可能涉及“一种”元件或“第一”元件或其等同物。此类权利要求应当被理解为包括一个或多个这样的要素的并入，从而既不要求也不排除两个或更多个这样的要素。所公开的特征、功能、元件和/或特性的其他组合和子组合可通过修改本发明权利要求或通过在本申请或相关申请中提出新权利要求而被要求保护。无论与原始权利要求相比在范围上是更宽、更窄、相同还是不同，此类权利要求也都被认为是包括在本公开的主题内。

根据本发明，提供一种用于车辆的系统，其具有：储氧催化器；和车底捕集催化器，所述车底捕集催化器包含金属改性沸石，所述储氧催化器在所述车辆的排气通道中布置在所述车底捕集催化器的上游。

根据一个实施例，所述储氧催化器包括负载在载体上或浸渍在所述载体中的储氧材料，所述储氧材料包括镍、铁和/或铈。

根据一个实施例，所述载体包括堇青石、氧化锆、碳化硅或硅胶。

根据一个实施例，所述储氧材料以所述载体的重量的10％或更大重量存在于所述储氧催化器中。

根据一个实施例，所述车底捕集催化器还包括三元催化器涂层，所述三元催化器涂层包括一种或多种铂族金属，并且其中所述金属改性沸石包括铂族金属改性沸石。

根据一个实施例，上述发明的进一步特征在于联接到所述排气通道的发动机和联接在所述发动机的下游并在所述车辆的所述排气通道中联接在所述储氧催化器的上游的三元催化器，其中所述三元催化器在所述排气通道中定位成距所述发动机13-33cm，并且其中所述车底捕集催化器在所述排气通道中定位成距所述三元催化器25cm或更大。

根据一个实施例，上述发明的进一步特征在于控制器，所述控制器在非暂时性存储器中存储指令，所述指令可由处理器执行来：基于所述储氧催化器的劣化状态来确定所述车底捕集催化器的劣化速率；基于所述劣化速率来确定所述车底捕集催化器的估计的劣化状态；并且响应于所述车底捕集催化器的所述估计的劣化状态满足相对于阈值的预定条件，调整所述车辆的发动机的一个或多个发动机操作参数。

根据一个实施例，所述一个或多个发动机操作参数包括发动机转速、燃料喷射量、点火正时、节气门位置、发动机负载和/或发动机扭矩输出。

根据一个实施例，所述指令可执行以通过以下方式确定所述储氧催化器的所述劣化状态：在稀空燃比的发动机操作时间段之后，在浓空燃比下操作所述发动机；确定在所述浓空燃比下开始操作所述发动机之后与所述储氧催化器中的所有储存的氧气反应所需的燃料质量的量；并且基于所述确定的燃料质量的量，向所述储氧催化器分配劣化状态。

根据一个实施例，所述指令可执行以在所述确定的燃料质量的量高于阈值燃料质量时向所述储氧催化器分配第一非劣化的劣化状态，并且当所述确定的燃料质量的量低于所述阈值燃料质量时向所述储氧催化器分配第二劣化的劣化状态。

根据一个实施例，所述指令可执行以当所述储氧催化器处于所述第一非劣化的劣化状态时将所述车底捕集催化器的所述劣化速率设置成第一速率，并且当所述储氧催化器处于所述第二劣化的劣化状态时将所述车底捕集催化器的所述劣化速率设置成第二速率，所述第二速率高于所述第一速率。

根据一个实施例，所述指令可执行以基于所述劣化速率并且进一步基于所述车辆行进的总距离、在浓空燃比下花费的总时间和/或在排气温度高于阈值时花费的总时间来确定所述车底捕集催化器的所述估计的劣化状态。

根据本发明，提供一种方法，其包括：在排气温度高于阈值温度的浓空燃比条件期间，从储氧催化器释放储存的氧气并且将所述释放的氧气供应到定位在所述储氧催化器下游的车底捕集催化器；基于所述储氧催化器的储氧容量来监测所述储氧催化器的劣化状态；响应于所述储氧催化器的所述劣化状态满足预定条件，加速所述车底捕集催化器的劣化速率；基于所述劣化速率来预测所述车底捕集催化器是否发生劣化；以及响应于预测所述车底捕集催化器发生劣化，调整一个或多个发动机操作参数。

根据一个实施例，加速所述车底捕集催化器的所述劣化速率包括响应于所述储氧催化器的所述劣化状态指示所述储氧催化器的所述储氧容量低于阈值容量，使所述劣化速率从第一劣化速率增加到更高的第二劣化速率。

根据一个实施例，预测所述车底捕集催化器是否发生劣化包括：当所述储氧容量高于所述阈值容量时，通过在给定操作参数下花费的时间乘以所述第一劣化速率来计算在所述给定操作参数下花费的第一有效时间，并且对在所述给定操作参数下花费的所有第一有效时间求和，以生成在所述给定操作参数下花费的第一运行有效时间；当所述储氧容量下降到低于所述阈值容量时，通过在所述给定操作参数下花费的时间乘以所述第二劣化速率来计算在所述给定操作参数下花费的第二有效时间，并且对所述第一运行有效时间和在所述给定操作参数下花费的所有第二有效时间求和，以生成在所述给定操作参数下花费的第二运行有效时间；以及响应于所述第二运行有效时间超过阈值来预测所述车底捕集催化器发生劣化。

根据一个实施例，所述给定操作参数包括低于阈值比的空燃比和/或高于阈值温度的排气温度。

根据本发明，提供一种用于混动动力车辆的系统，其具有：镍基储氧催化器；包含金属改性沸石的车底捕集催化器，所述镍基储氧催化器在所述车辆的排气通道中布置在所述车底捕集催化器的上游；以及控制器，所述控制器在非暂时性存储器中存储指令，所述指令可由处理器执行来：基于所述镍基储氧催化器的储氧容量来监测所述镍基储氧催化器的劣化状态；基于所述车底捕集催化器的劣化速率来预测所述车底捕集催化器是否发生劣化，所述劣化速率基于所述镍基储氧催化器的所述劣化状态；并且响应于预测所述车底捕集催化器发生劣化，调整一个或多个发动机操作参数。

根据一个实施例，所述指令可执行以响应于预测所述车底捕集催化器发生劣化而调整燃料喷射量、点火正时和/或气缸气门正时。

根据一个实施例，所述指令可执行以：当所述储氧容量高于阈值容量时，将所述劣化速率设置成第一劣化速率并且通过总车辆里程乘以所述第一劣化速率来计算第一车辆里程；当所述储氧容量低于所述阈值容量时，将所述劣化速率设置成第二劣化速率并且通过自从所述储氧容量下降到低于所述阈值容量以来所驾驶的每英里乘以所述第二劣化速率来计算第二车辆里程并且将所述第二车辆里程与所述第一车辆里程相加以生成有效的车辆里程；并且响应于所述有效车辆里程超过阈值来预测所述车底捕集催化器发生劣化。

根据一个实施例，所述镍基储氧催化器包括镍基储氧材料和载体，其中所述镍基储氧材料以所述载体的重量的10％或更大重量存在于所述镍基储氧催化器中，其中所述金属改性沸石包括铂族金属改性沸石，其中所述排气通道联接到发动机，并且其中所述混合动力车辆被配置为由所述发动机和/或电动马达驱动。