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发动机系统及用于该系统中的排气处理装置的燃料喷射式再生的方法.pdf

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发动机 系统 用于 中的 排气 处理 装置 燃料 喷射式 再生 方法
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摘要
申请专利号:

CN200710300822.1

申请日:

2007.12.21

公开号:

CN101205824A

公开日:

2008.06.25

当前法律状态:

授权

有效性:

有权

法?#19978;?#24773;: 授权|||专利申请权的转移IPC(主分类):F01N 3/025变更事项:申请人变更前权利人:福特环球技术公司变更后权利人:沃尔沃汽车公司变更事项:地址变更前权利人:美国密执安迪尔伯恩变更后权利人:瑞典哥德堡登记生效日:20111031|||实质审查的生效|||公开
IPC分类号: F01N3/025; F01N9/00; F02D41/02; F02D43/00 主分类号: F01N3/025
申请人: 福特环球技术公司
发明人: 约纳斯·赫尔曼松; 安?#28388;埂?#36203;尔格·约翰森; 尼克拉斯·沃尔默
地址: 美国密执安迪尔伯恩
优?#28909;ǎ?/td> 2006.12.22 EP 06127171.4
专利代理机构: 上海新天专利代理有限公司 代理人: 衷诚宣
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法律状态
申请(专利)号:

CN200710300822.1

授权公告号:

101205824B|||||||||

法律状态公告日:

2013.03.20|||2011.12.07|||2010.02.24|||2008.06.25

法律状态类型:

授权|||专利申请权、专利权的转移|||实质审查的生效|||公开

摘要

本发明提供发动机系统及用于该系统中的排气处理装置(8)的燃料喷射式再生的方法。该发动机系统包括具有至少一个汽缸(2)的内燃发动机。该发动机系统还包括燃料喷射装置(11)及排气处理装置(8)。该方法包括执行燃料喷射式排气处理装置再生(207),其中包括在至少一个汽缸(2)中禁止燃烧,及控制燃料喷射装置(11),以便允许燃料进入汽缸(2)中的至少一个。

权利要求书

权利要求书
1.  一种用于包括具有至少一个汽缸(2)的内燃发动机及燃料喷射装置(11)的发动机系统中的排气处理装置(8)的方法,其特征在于,所述方法包括执行燃料喷射式排气处理装置再生(207),其中包括在至少一个汽缸(2)中禁止燃烧,及控制燃料喷射装置(11),以便允许燃料进入汽缸(2)中的至少一个。

2.  如权利要求1所述的方法,其特征在于,所述禁止燃烧的步骤包括控制汽缸(2)处的点火装置(16)以禁止燃烧。

3.  如上述权利要求中的任何一个所述的方法,其特征在于,如果确定存在至少一个指示禁止燃料喷射的工况,则执行燃料喷射式排气处理装置再生(207)。

4.  如权利要求3所述的方法,其特征在于,所述确定指示禁止燃料喷射的工况的存在的步骤包括,确定(205)对应于或相关于所述发动机的请求扭矩的控制参数值,及比较所确定的控制参数值与控制参数阈值,对指示禁止燃料喷射的工况的存在的确定取决于所确定的控制参数值与所述控制参数阈值之间的比较。

5.  如上述权利要求中的任何一个所述的方法,其特征在于,包括在燃料喷射式排气处理装置再生(207)期间确定(208)排气处理装置(8)的温度,且如果确定(208)排气处理装置(8)的温度高于预定温度限制值,则终止(209)燃料喷射式排气处理装置再生(207)。

6.  如上述权利要求中的任何一个所述的方法,其特征在于,包括在燃料喷射式排气处理装置再生(207)期间确定(210)对应于或相关于发动机的请求扭矩的控制参数值,确定所述控制参数值是否高于预定阈值,且如果确定所述控制参数值高于所述预定阈值,则终止(209)燃料喷射式排气处理装置再生(207)。

7.  如上述权利要求中的任何一个所述的方法,其特征在于,所述内燃发动机包括至少两个汽缸(2),所述方法还包括确定(221、222)排气处理装置(8)的温度,及取决于(223、224)所述排气处理装置的温度确定在禁止燃烧时允许燃料进入的汽缸(2)的数量。

8.  如上述权利要求中的任何一个所述的方法,其特征在于,包括确定(221、222)排气处理装置(8)的温度,及取决于排气处理装置的温度控制(225)进入其中禁止燃烧的至少一个汽缸(2)中的燃料量。

9.  如上述权利要求中的任何一个所述的方法,其特征在于,包括控制空气流量控制装置(10),以便在燃料喷射式排气处理装置再生(207)期间控制排气处理装置(8)中的燃烧。

10.  如权利要求9所述的方法,其特征在于,所述控制排气处理装置(8)中的燃烧包括控制最高温度在排气处理装置(8)中的位置或区域。

11.  一种包括具有至少一个汽缸(2)的内燃发动机及燃料喷射装置(11)的发动机系统,所述发动机系统还包括适用于控制燃料喷射装置(11)的发动机控制单元(9),其特征在于,所述发动机控制单元(9)适用于控制燃料喷射式排气处理装置再生(207),所述发动机控制单元(9)适用于在燃料喷射式排气处理装置再生期间,在至少一个汽缸(2)中禁止燃烧,及在燃料喷射式排气处理装置再生(207)期间,控制燃料喷射装置(11),以便允许燃料进入汽缸(2)中的至少一个。

12.  如权利要求11所述的发动机系统,其特征在于,所述发动机包括每个汽缸(2)处的点火装置(16),所述发动机控制单元(9)适用于在所述燃料喷射式排气处理装置再生期间控制所述点火装置(16)以禁止点火,从而在允许燃料进入的汽缸(2)中禁止燃烧。

13.  如权利要求11-12中的任何一个所述的发动机系统,其特征在于,所述发动机控制单元(9)适用于如果确定存在至少一个指示禁止燃料喷射的工况,则允许燃料喷射式排气处理装置再生(207)。

14.  如权利要求13所述的发动机系统,其特征在于,所述发动机控制单元(9)适用于为了确定指示禁止燃料喷射的工况的存在,确定对应于或相关于所述发动机的请求扭矩的控制参数值,及比较所确定的控制参数值与控制参数阈值,对至少一个指示禁止燃料喷射的工况的存在的确定取决于所确定的控制参数值与所述控制参数阈值之间的比较。

15.  如权利要求11-14中的任何一个所述的发动机系统,其特征在于,所述发动机控制单元(9)适用于在燃料喷射式排气处理装置再生期间确定排气处理装置(8)的温度,且如果确定排气处理装置(8)的温度高于预定温度限制值,则终止所述燃料喷射式排气处理装置再生。

16.  如权利要求11-15中的任何一个所述的发动机系统,其特征在于,所述发动机控制单元(9)适用于在燃料喷射式排气处理装置再生期间确定(210)对应于或相关于发动机的请求扭矩的控制参数值,确定所述控制参数值是否高于预定阈值,且如果确定所述控制参数值高于预定阈值,则终止(209)所述燃料喷射式排气处理装置再生。

17.  如权利要求11-16中的任何一个所述的发动机系统,其特征在于,所述内燃发动机包括至少两个汽缸(2),所述发动机控制单元(9)适用于确定排气处理装置(8)的温度,及取决于排气处理装置的温度,控制在禁止燃烧时允许燃料进入的汽缸(2)的数量。

18.  如权利要求11-17中的任何一个所述的发动机系统,其特征在于,所述发动机控制单元(9)适用于确定排气处理装置(8)的温度,及取决于所述排气处理装置的温度,控制进入其中禁止燃烧的至少一个汽缸(2)的燃料量。

19.  如权利要求11-18中的任何一个所述的发动机系统,其特征在于,所述发动机包括可由发动机控制单元(9)控制的空气流量控制装置(10),所述发动机控制单元(9)适用于控制空气流量控制装置(10),以便在所述燃料喷射式排气处理装置再生期间控制排气处理装置(8)中的燃烧。

20.  如权利要求19所述的发动机系统,其特征在于,所述发动机控制单元(9)适用于控制空气流量控制装置(10),以便控制最高温度在排气处理装置(8)中的位置或区域。

说明书

说明书发动机系统及用于该系统中的排气处理装置的燃料喷射式再生的方法
技术领域
本发明涉及一种用于发动机系统中的排气处理装置的方法,该发动机系统包括具有至少一个汽缸的内燃发动机及燃料喷射装置。本发明还涉及包括具有至少一个汽缸的内燃发动机及燃料喷射装置的发动机系统,该发动机系统还包括适用于控制燃料喷射装置的发动机控制单元。
背景技术
?#25191;?#27773;车装备有称为催化转化器的排气处理装置,催化转化器将如?#35760;?#21270;合物(HC)、一氧化碳(CO)及氮氧化物(NOx)这样的有毒气体转化为如二氧化碳(CO2)、氮(N2)及水(H2O)这样的物质。催化转化器的一个已知问题是,特定的物质会通过例如物理吸附或化学吸附残留在催化转化器的内表面上,并?#26723;?#20652;化转化器的性能。这样的有害吸附称为催化转化器中毒。例如,用于汽?#30340;?#29123;发动机的燃料,无论是汽油还是柴油,通常取决于提供燃?#31995;?#22320;区,都含有量相对高的硫。硫会给催化剂排气处理装置的操作造成问题。在发动机燃烧过程中,硫被转化为硫氧化物(SOx),硫氧化物强力吸附到催化剂的内表面上,因此使其排气处理能力?#26723;汀?#35813;过程通常称为硫中毒。硫吸附在?#36879;?#33655;行?#36824;?#20917;期间特别强。
已提出?#31169;?#20915;该问题的多?#25191;?#21270;转化器再生措施。众所周知的是可以使催化转化器暴露在高温下从而使其从硫中毒中?#25351;礎?
美国专利公开US6161377提出,可通过将二次空气引入到排气中及向汽缸提供浓混合气两者组?#31995;?#26041;式加热催化转化器。该方法的一个缺点是需要形式为空气泵的附加组件来引入二次空气。这样的空气泵不仅会增加发动机系统的复?#26377;院统?#26412;,还会产生噪声,而噪声会干扰安装有空气泵的汽车中的驾驶者?#32479;?#23458;。此外,高排气压力会给空气泵带来额外的负荷。同时,由于根据所述专利公开,在发动机下游相对接近催化转化器处喷射空气,因此存在燃料和空气在到达催化转化器时未完全混?#31995;?#24456;高风险。这会?#26723;?#20877;生方法的效率并可以使燃料浓缩,而燃料浓缩会造成催化转化器损坏。
在美国专利公开US6901749中公开,可通过向发动机汽缸提供浓混合气及调节点火正?#24065;?#20415;在发动机循环期间提供相对晚的点火两者组?#31995;?#26041;式来加热催化转化器。其概念是使燃烧在发动机汽缸下游的排气道中继续,以便加热催化转化器。然而,该措施具有这样的缺点,即会在采用该措施的汽车中造?#28903;?#21160;并?#32422;?#39542;性能产生?#22909;?#24433;响。另外,该措施会增加燃料消耗,并?#26723;?#21457;动机的可用扭矩。同时,由于用于加热催化转化器的能量是通过热量传输的,所以在发动机与催化转化器之间存在形式为温度下降的大量能?#20811;?#22833;。在距发动机相对远处提供催化转化器的情况下,能?#20811;?#22833;会使得该措施不能提供有益结果或提供的有益结果不足。同时,在发动机系统装备有排气?#26032;衷?#21387;器的情况下,采取延迟点火再生措施时能?#20811;?#22833;会进一步增加。
发明内容
本发明的一个目标是提供排气处理装置的最优化效率。
本发明的另一个目标是改进具有内燃发动机的发动机系统中的排气处理装置的再生。
另外,本发明的另一个目标是提供汽车中的排气处理装置的再生而不给汽车中的任何人造成不适或干扰。
本发明的另一个目标是使排气处理装置再生措施对装备有该排气处理装置的汽车的驾驶性能的影响最小化。
本发明的又一个目标是提供发动机系统中的排气处理装置的再生,同时使发动机系统的复?#26377;?#22686;加的量最少。
这些目标可以用开头提到的一类方法?#36842;鄭?#35813;方法包括执行燃料喷射式排气处理装置再生,其中包括在至少一个汽缸中禁止燃烧,及控制燃料喷射装置,以便允许燃料进入汽缸中的至少一个。
通过在禁止燃烧时允许燃料喷射,燃料可以和一个或多个汽缸中的空气完全混合。一个或多个汽缸后的长距离传输允许空气和燃料在到达催化转化器之前进行附加的混合。这可以在催化转化器的横向?#30001;?#19978;提供均匀分布的燃料和空气,并在催化转化器中燃烧混合气以便加热排气处理装置。结果可以得到非常有效的再生,并使再生措施给催化转化器造成损坏的风险最小化。仅通过使用燃料喷射装置就可以提供该完全再生,而不需要在发动机系统中增添附加的装备。
同时,可以执行该再生方法而不对装备有该发动机系统的汽车中的驾驶者?#32479;?#23458;造成干扰。另外,本发明不会在实施本发明的汽车中造成任何振动。更一般性的是,使用本发明不会使汽车的噪声、振动和不平稳性(NVH)性能产生任何劣化。同时,由于用于加热催化转化器的能量是以化学方式传输,即在空燃混合气中传输,并在催化转化器中转化为热能,所以在发动机与催化转化器之间基本上没有能?#20811;?#22833;。因此,即使在距发动机相对远处提供催化转化器的情况下,和/或在发动机系统装备有排气?#26032;衷?#21387;器的情况下,本发明也可以提供非常有效的再生措施。
在禁止燃烧时使用燃料喷射来加热排气处理装置使该方法在?#36879;?#33655;工况下较为有利,在?#36879;?#33655;工况下,排气处理装置温度相对?#31995;停?#32780;硫吸附特别强。
优选地,禁止燃烧的步骤包括控制汽缸处的点火装置以禁止燃烧。因此,该方法适用于火花点火发动机,其中在一个或多个汽缸的至少一个工作循环期间禁止点火,在这样的工作循环期间允许循环燃料进入汽缸,这允许空燃混合气进行后燃烧,即允许其通过一个或多个汽缸及排气歧管,并在排气处理装置中燃烧。
作为禁止点火的替代或补充,禁止燃烧可以包括控制至少一个允许燃料进入的汽缸的至少一个排气门,以便减少或消除汽缸中的压力增加。因此,气门控制系统如本领域技术人员所知可用于在汽缸的压缩行程中活塞从下止点移动到上止点时开启一个或多个排气门。
优选地,如果确定存在至少一个指示禁止燃料喷射的工况,则执行燃料喷射式排气处理装置再生。因此,可以在发动机的燃料切断模式期间执行再生,这样的模式可以由例如使用该方法的汽车的驾驶者?#22836;?#21152;速器踏板产生。这使得可以提供再生的正时,使该正时处的再生不以任何方式干扰发动机运行的其他方面。在汽车中,在通常出现燃料切?#31995;?#24773;况下执行燃料喷射式排气处理装置再生可以提供简单而有效的再生,可以执行这样的再生而不?#32422;?#39542;者?#32479;?#23458;造成干扰。此外,燃料喷射式排气处理装置再生不会折衷汽车运行期间的输出扭矩需求。换句话说,发动机的可用扭矩不受影响。
应注意,可以用各种方式确定至少一个指示禁止燃料喷射的工况的存在。例如,该工况可以和对应于无燃料喷射的燃料喷射控制参数、对应于?#22836;?#30340;加速器踏板的加速器踏板设置信号,或对应于零(或负)请求扭矩的请求扭矩参数?#36842;?#23545;应。总的来说,任何相关于燃料喷射控制的参数都可用于确定指示禁止燃料喷射的工况。同时,可以在例如将?#22836;?#30340;加速器踏板信号用作工况时,在燃料切断期开始之前确定该工况,或在例如将对应于无燃料喷射的燃料喷射控制参数用作指示禁止燃料喷射的工况时,在燃料切断期开始之后确定该工况。
例如,如果汽车的请求扭矩等于或低于阈值,则通常随后开始禁止燃料喷射的燃料切断模式。因此,根据一个实施例,确定指示禁止燃料喷射的工况的存在的步骤包括,确定对应于或相关于发动机的请求扭矩的控制参数值,及比较所确定的控制参数值与控制参数阈值,对指示禁止燃料喷射的工况的存在的确定取决于所确定的控制参数值与控制参数阈值之间的比较。优选地,如果请求扭矩高于请求扭矩阈值,则确定不控制燃料喷射装置禁止燃料喷射。通常,在例如由使用该方法的汽车的驾驶者?#22836;?#21152;速器踏板产生的零请求扭矩或负请求扭矩之后,开始禁止燃料喷射的燃料切断模式。因此,在一个实施例中,请求扭矩阈值为零。
优选地,该方法包括在燃料喷射式排气处理装置再生期间确定排气处理装置的温度,且如果确定排气处理装置的温度高于预定温度限制值,则终止燃料喷射式排气处理装置再生。因此,可以有效地避免能够产生损坏催化转化器的风险的过高温度。应注意,避免过高的催化转化器温度对于防止过早的催化转化器老化来说是至关重要的。
优选地,该方法包括在燃料喷射式排气处理装置再生期间确定对应于或相关于发动机的请求扭矩的控制参数值,确定控制参数值是否高于预定阈值,且如果确定控制参数值高于预定阈值,则终止燃料喷射式排气处理装置再生。因此,例如通过再次允许点火,以便允许发动机提供请求的扭矩,从而快速终止燃料喷射式排气处理装置再生。这使得可以基于加速器踏板操作快速响应扭矩请求。
本发明还适用于其中燃料喷射装置适用于将燃料喷射到与一个以上汽缸或所有汽缸连通的进气道中的发动机,或其中可以对每个汽缸单独控制燃料喷射的发动机。在后一种情况下,且发动机包括至少两个汽缸时,该方法优选地还包括确定排气处理装置的温度,及取决于排气处理装置的温度确定在禁止燃烧时允许燃料进入的汽缸的数量。因此,在多个汽缸中禁止点火时,可以取决于排气处理装置温度,在这些汽缸中的一个或多个中喷射燃料。例如,如果在再生期间希望?#26723;?#25490;气处理装置温度,则可以减少在禁止点火时喷射燃?#31995;?#27773;缸的数量,或相反。因此,可提供非常有利的方法来监视和控制排气处理装置温度,该方法有极高的可能性可提供能?#25442;竦每?#36895;强力的再生而没有损坏排气处理装置的风险。
在一个实施例中,该方法包括确定排气处理装置的温度,及取决于排气处理装置的温度控制进入其中禁止燃烧的至少一个汽缸中的燃料量。例如,如果在再生期间希望?#26723;?#25490;气处理装置温度,则可以减少在禁止点火时喷射的燃料量,或相反。对燃料喷射量的控制可提供有利的方法来监视和控制排气处理装置温度。该控制可以单独使用,或与对禁止燃烧时允许燃料进入的汽缸的数量的所述控制组合使用。因此,对禁止燃烧时允许燃料进入的汽缸的数量的控制可以用于粗略的温度控制,而对允许燃料进入的相应汽缸中的燃料喷射量的控制可用于精细的温度控制。这可以对排气处理装置温度提供快速而精确的控制。
优选地,该方法包括控制空气流量控制装置,以便在燃料喷射式排气处理装置再生期间控制排气处理装置中的燃烧。通过例如基于喷射的燃?#31995;?#27969;量调节空气流量,可以确保在再生动作期间向催化转化器提供可燃烧的空燃混合气。同时,控制排气处理装置中的燃烧可以包括控制最高温度在排气处理装置中的位置或区域。因此,如下文所述,例如包括节气门的空气流量控制装置可用于控制催化转化器纵向?#31995;?#28201;度分布。通过在硫再生期间改变最高温度的位置,可以获得特别完全的再生,因为可以确保温度升高到足以用于去除整个催化转化器中的积硫。同时,以此方式移动最高温度可以进一步?#26723;?#20652;化转化器暴露在高温下而损坏的风险。具体来说,可以基本上消除催化转化器上游?#23435;?#24230;过高的风险,从而有效地避免催化转化器损坏。
这些目标也可以通过根据权利要求11-20中的任何一个的发动机系统?#36842;幀?
下面,参考附图对本发明进行详细说明。
附图说明
图1示出汽车发动机系统的各个部分的示意图;
图2示出描述根据本发明的优选实施例的方法的框图;
图3示出描述根据本发明的可选实施例的方法的框图;及
图4示出图1中的一个局部的示意性侧视图及温度分?#35760;?#32447;。
具体实施方式
图1示出包括内燃发动机的汽车发动机系统1的各个部分的示意图。该发动机包括至少一个具有往复式活塞3的汽缸2。汽缸2与进气道4之间的连通由至少一个进气门5控制,而汽缸2与排气道6之间的连通由至少一个排气门7控制。在一个或多个汽缸2的下游,提供形式为催化转化器的排气处理装置8。
发动机系统1还包括可作为一个单元提供,或作为一个以上逻辑上互连的物理单元提供的发动机控制单元(ECU)9。ECU 9适用于控制包括节气门10的空气流量控制装置,及包括至少一个位于进气道4中的燃料喷射器11的燃料喷射装置11。在该实施例中,在发动机具有一个以上汽缸时,可以通过燃料喷射器对每个汽缸单独控制燃料喷射,燃料喷射器可在进气道4与相应的汽缸连通的单独部分处提供(称为进气道燃料喷射)。或者,如现有技术中所知,可以在每个汽缸2中提供燃料喷射器(称为直接燃料喷射)。作为另一种选择,可以例如在与一个以上汽缸或所有汽缸连通的进气道的上游部分,为一个以上汽缸或所有汽缸提供单个燃料喷射器。燃料喷射装置11经燃料泵21与形式为燃料箱20的燃料存储装置连通。
ECU 9还适用于接收来自位于催化转化器8下游的第一气体传感器12的信号,以及来自位于汽缸2与催化转化器8之间的排气道6中的第二气体传感器13的信号。ECU 9适用于分别基于来自第一和第二传感器12、13的信号,确定催化转化器8上游和下游的排气中的氧气含量。如现有技术中所知,排气中的氧气含量可以指示向发动机提供的空燃混合气的λ值。
另外,ECU 9还适用于基于从位于进气道4中的空气流量传感器14接收的信号确定发动机空气流量。作为一种选择,如现有技术中所知,可以基于如进气歧管压力、节气门位置、发动机转速、进气温度,及大气压力这样的参数计算空气流量。确定这些参数的值的方式在现有技术中是已知的,因此不在本文中赘述。
ECU 9适用于至少部分地基于空气流量、λ值、环境温度、发动机负荷,及发动机转速确定催化转化器8的温度。作为一种选择,ECU 9可以适用于接收来自位于汽缸2与催化转化器8之间的排气道6中的温度传感器的信号,基于这样的信号,可以确定催化转化器温度。
此外,在每个汽缸处,提供包括火花塞16并可由ECU 9控制的点火装置16。同时,如现有技术中所知,ECU适用于基于来自汽车中的加速器踏板17的信号调节请求扭矩参数的值。ECU 9还适用于基于来自加速器踏板17的信号确定请求扭矩是否低于预定的请求扭矩阈值。在优选实施例中,该请求扭矩阈值对应于零请求扭矩或负请求扭矩,但也可以是其他、优选地较小的请求扭矩值。如果不存在零请求扭矩或负请求扭矩,则可以确定加速器踏板17已?#22836;牛?#21363;未被压下。ECU 9适用于如果确定加速器踏板17已?#22836;牛?#21017;控制燃料喷射装置11以便禁止燃料喷射。
ECU 9适用于至少部分地基于对来自第一气体传感器12的信号的分析,确定催化转化器8的硫中毒水平,及催化转化器8是否遭受硫中毒,如标题为“内燃发动机系统及用于确定该系统中的排气处理装置的工况的方法(An internal combustionengine system and a method for determining a condition of an exhaust gastreatment device in a such a system)”的?#20998;?#19987;利申请所述,该申请由申请人在本申请的第一次申请的申请日提出,将其包括在此作为参考。
或者,ECU 9可以适用于通过其他方法确定催化转化器的硫中毒水平,及催化转化器8是否遭受硫中毒。例如,硫中毒确定过程可以包括基于空燃比、发动机工况、催化剂温度、发动机转速,及进气压力,在ECU 9中调节硫氧化物(SOx)吸附计数器。
图2示出根据本发明的优选实施例的方法。ECU 9在201确定对应于催化转化器的硫中毒水平的数据是否高于预定的硫中毒阈值。如果确定对应于硫中毒水平的数据不高于硫中毒阈值,则在202确定不执行燃料喷射式硫再生动作。
如果确定对应于硫中毒水平的数据高于硫中毒阈值,则在205确定请求扭矩是否例如由于检测到加速器踏板17的?#22836;?#32780;等于或低于预定阈值。如果确定请求扭矩高于预定阈值,则在206确定不执行燃料喷射式硫再生动作。在一个优选实施例中,如果确定请求扭矩为正,则在206确定不执行燃料喷射式硫再生动作。
如果确定请求扭矩等于或低于预定阈值,则在207执行燃料喷射式硫再生动作,本文中亦称为燃料喷射式排气处理装置再生,其中包括禁止点火装置16点火,及允许燃料喷射。因此,来自一个或多个汽缸2的空气和燃料通过排气道6传输。在这样相对长的传输期间,允许空气和燃料很好地混合,以提供基本上均质的混合气。该混合气到达催化转化器8,并在该处燃烧,以升高转催化转化器8的温度从而去除积硫。
在燃料喷射式硫再生动作期间,催化转化器8的温度由ECU 9以上述方式监视。如果在208催化转化器温度上升高于预定温度限制值,则在209允许点火装置16点火以终止燃料喷射式硫再生动作。
在燃料喷射式硫再生动作期间,加速器踏板17的设置由ECU 9监视。如果在210确定请求扭矩例如由于加速器踏板的操作而高于预定阈值,则在209允许点火装置16点火以终止燃料喷射式硫再生动作。
如果在燃料喷射式硫再生动作期间,发动机转速低于最小发动机转速限制,则在汽缸中允许点火以终止再生动作,以便防止发动机停止运行。
如上所述,ECU 9适用于确定催化转化器的硫中毒水平。因此,ECU 9可以适用于在硫中毒水平已?#26723;?#33267;预定水平时终止再生动作。因此,参考图2,在燃料喷射式硫再生动作期间,在211确定催化转化器的硫中毒水平。如果确定硫中毒水平已?#26723;?#33267;预定水平,则在209允许点火装置16点火以终止燃料喷射式硫再生动作。
同时,如果硫再生动作例如由于催化转化器温度上升高于预定温度限制值,或由于扭矩高于预定限制值而在209终止,则可以确定再生动作中断处的硫中毒水平。因此,一旦如上所述的情况允许这样的继续发生,再生动作就可以?#35789;?#24403;的方式“继续”。
参考图3,示出适用于可对每个汽缸单独控制燃料喷射的发动机系统的本发明的可选实施例。在图3中,假设发动机包括编号为1-4的四个汽缸。应注意,本发明的该可选实施例适用于具有任何数量的汽缸,即两个或更多汽缸的多汽缸发动机。
如参考图2所述的实施例,ECU 9在201确定对应于催化转化器的硫中毒水平的数据是否高于预定的硫中毒阈值,并取决于该确定,在202确定不执行燃料喷射式硫再生动作,或在205确定请求扭矩是否高于请求扭矩阈值。取决于205对请求扭矩是否高于请求扭矩阈值的确定,在206确定不执行燃料喷射式硫再生动作,或在207确定禁止所有汽缸点火以开始燃料喷射式硫再生动作。
在221确定催化转化器8的温度T催化剂,并基于该温度,在223确定喷射燃?#31995;?#27773;缸的数量。
如果催化转化器温度T催化剂低于第一温度阈值T1,则向所有汽缸喷射燃料。如果催化转化器温度T催化剂高于第一温度阈值T1,?#19994;?#20110;第二温度阈值T2,则除了其中一个汽缸,在该示例中为1号汽缸,在其余所有汽缸中喷射燃料。如果催化转化器温度T催化剂高于第二温度阈值T2,?#19994;?#20110;第三温度阈值T3,则除了其中两个汽缸,在该示例中为1号汽缸和2号汽缸,在其余所有汽缸中喷射燃料。如果催化转化器温度T催化剂高于第三温度阈值T3,?#19994;?#20110;第四温度阈值T4,则除了其中三个汽缸,在该示例中为1号、2号和3号汽缸,在其余所有汽缸中喷射燃料。如果催化转化器温度T催化剂高于第四温度阈值T4,则不向任何一个汽缸喷射燃料。通过控制在禁止点火期间喷射燃?#31995;?#27773;缸的数量,可以?#36842;侄源?#21270;转化器8的粗略温度控制。
无论在禁止点火期间喷射燃?#31995;?#27773;缸的数量如何,都可以在225控制禁止点火的每个汽缸中的燃料喷射量,从而可以?#36842;侄源?#21270;转化器8的精细温度控制。
类似于参考图2所述的实施例,在201确定催化转化器的硫中毒水平。如果在201确定硫中毒水平已?#26723;?#33267;预定水平,则在202在所有汽缸中允许点火以终止燃料喷射式硫再生动作。
同样,类似于参考图2所述的实施例,在燃料喷射式硫再生动作期间,连续监视请求扭矩,以便确定请求扭矩是否已改变从而必须终止燃料喷射式硫再生动作。
现参考图1和图4。该方法包括控制节气门10,以便在燃料喷射式排气处理装置再生期间控制催化转化器8中的燃烧。基于喷射的燃?#31995;?#27969;量,控制节气门,以便向催化转化器提供可燃烧空燃混合气。
参考图4,其中气体流动方向由箭头F表示,节气门10还在再生期间用于控制最高温度在排气处理装置中的位置。通过控制节气门10以提供相对小的空气流量,空燃混合气将在催化转化器8上游相对远处燃烧。结果,催化转化器中的温度分布如图4中的曲线T1所示将在上游相对远处具有最大值。通过控制节气门10以提供相?#28304;?#30340;空气流量,空燃混合气将在催化转化器8下游较远处燃烧。结果,取决于空气流量,催化转化器中的温度分布T2、T3将在下游较远处具有最大值。换句话说,增加空气流量可以将最高温度向下?#25105;?#21160;。
因此,在硫再生期间可以改变最高温度的位置,进而可以获得特别完全的再生,因为可以确保温度升高到足以用于去除整个催化转化器中的积硫。
作为节气门10的替代或补充,空气流量控制装置可以包括用于一个或多个进气门(5)和/或一个或多个排气门7的控制装置(未示出),该控制装置的形式例如可以为可变气门正时(VVT)系统和/或凸轮廓线变换(CPS)系统。这样的进气门和/或排气门控制装置可以用作节气门10的替代或补充,用于在燃料喷射式排气处理装置再生期间控制催化转化器8中的燃烧。
除适用于硫造成的排气处理装置中毒之外,本发明可同等地应用于其他物?#21097;?#22914;磷造成的中毒。特别是,本发明可以使催化剂平均温度保持较高,因此可以减少长期的磷中毒。

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本文标题:发动机系统及用于该系统中的排气处理装置的燃料喷射式再生的方法.pdf
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