专利名称：用于增强后处理再生能力的技术的制作方法
技术领域：
本技术领域总体上涉及内燃机中的NOx控制，具体地，本技术领域涉及使用共轨燃油喷射实现往复活塞式发动机中的NOx控制。现代内燃机必须满足严格的排放标准，其包括可以排放的氮氧化物(NOx)的最大量。多种发动机现在使用后处理系统来在释放到大气之前，将发动机排出物减少到调整后的水平。通常，对后处理系统进行再生的处理对于该系统带来增加的排放压力，特别是当再生诸如柴油微粒过滤器(DPF)或NOxK附器之类的某些类型的后处理部件时。再生事件期间任何排放的增加必须说明发动机的全部排放量。因此，需要对该技术区域进行进一步改善。
发明内容
一个实施例是一种特有的燃油喷射技术，该技术将用于喷射的燃烧燃油的至少一部分转移到后面的曲轴角度，以减少在后处理再生事件期间NOx的产生，对EGR和VGT操作进行协调以支持后处理部件的再生。通过下面的描述和附图，另外的实施例、形式、对象、特征、优点、方面和利益将变得显而易见。
图15是描绘用于减少NOx排放的替代技术的示意性流程图。
具体实施例方式虽然为了有助于本发明的原理的理解，本发明可以采用多种不同的形式，但现在将参照附图中描绘的实施例，并使用特定的术语来描述本发明的原理。但应当理解的是，其并不旨在限制本发明的保护范围。如对于本发明涉及的技术领域的普通技术人员来说经常发生的，可以预期所描述实施例的任何替代和另外修改，以及如本申请所描述的本发明的原理的任何其它应用。图1是包括车辆902的应用900的示意性视图，其中车辆902携带具有一个或多个往复活塞的内燃机102。应用900包括需要定期的再生事件的后处理系统904。发动机 102包括燃油喷射器和处理子系统，其中处理子系统对燃油喷射器和发动机102的功率输出进行控制。应用900服务成用于实现本文所描述的系统、方法和装置的示例性平台，以减少NOx排放并且生成某一温度和其它排放状况，从而帮助对后处理系统904进行再生。图1 中所示的特定特征是公知的。后处理系统904包括一个或多个后处理部件，这些后处理部件具有通过对于废气环境进行某些调整来获益的催化活性，和/或需要定期的再生事件以清除烟尘或者更新催化活性。示例性后处理部件包括烟尘过滤器、催化烟尘过滤器、NOx吸附器、SCR催化剂部件和/或氧化催化剂。举例而言，非限制性的再生事件包括通过烟尘过滤器对烟尘进行氧化，通过丰富和/或高温废气操作从NOx吸附器中释放N0X，清除在SCR催化剂上吸附的NH3, 和/或使用温度从催化剂中驱除硫磺。图2是用于减少NOx排放的系统100的示意性框图。系统100包括具有一个或多个往复活塞104的发动机102。发动机102包括能够在曲柄轴120的每一次或多次旋转中对于燃烧室110执行多个燃油喷射事件的燃油喷射器106。例如，在某些实施例中，燃油喷射器106从加压的共轨108接收燃油。虽然图1中所示的发动机102包括高压共轨燃油喷射系统，但本应用也可预期能够在曲柄轴120的每一次旋转(或者每两次旋转)中向发动机102的燃烧室110传送多个燃油喷射事件的任何装置。在某些实施例中，系统100包括检测当前曲柄轴120位置的发动机位置传感器122。在某些另外的实施例中，本申请描述的用于减少NOx、增加废气温度和/或提高后处理系统904的再生环境的某些技术并不使用后喷射事件，发动机102的燃油系统不需要多个燃油喷射事件能力。此外，系统100还包括处理子系统112，后者包括被构造为执行某些操作以在后处理再生期间减少NOx的某些操作的控制器114。处理子系统112可以使用控制器、模块、传感器、致动器、通信链路和用于执行本申请所描述的操作的本领域所公知的其它设备来构成。控制器114可以是单一设备或者分布式设备，控制器的功能可以通过硬件或者软件来执行。所有的命令和信息可以用替代的形式来提供，一些信息在某些实施例中不存在，而在某些实施例中可以存在另外的信息。可以根据传感器输入、数据链路通信、可由计算机读取的存储介质上的参数，或者通过本领域所理解的其它信息收集设备来对信息进行解释。在某些实施例中，控制器包括用于功能性地执行控制器的操作的一个或多个模块。在某些实施例中，包括一个控制器。包括模块的本申请描述内容强调控制器的方面的结构独立性，描绘操作的一个分组和控制器的责任。应当理解的是，执行类似的整体操作的其它分组也落入本申请的保护范围之内。可以用硬件和/或计算机可读介质上的软件来实现模块，模块可以分布在各个硬件或软件部件之中。控制器操作的某些实施例的更详细描述包括在参照图3的部分中。在某些实施例中，控制器114包括系统状况模块1402，后者对发动机负载值1404 进行说明，并针对发动机负载值1404，对第一燃油燃烧量1406和第二燃烧量1408进行确定。在某些另外的实施例中，系统状况模块1402对后处理再生状况1418进行说明，并针对后处理再生状况1418，对第一燃油燃烧量1406和第二燃油燃烧量1408进行确定。使用后处理再生状况1418的示例性操作包括判断后处理部件是需要再生、接近于需要再生、当前正在再生(由于有意的系统操作而主动地再生，还是由于废气系统中存在的状况而被动地再生)、和/或停止或者延迟后处理部件的即将到来的再生。当系统状况模块1402没有确定第一燃油燃烧量1406和第二燃油燃烧量1408时，燃油控制模块1412根据本系统的正常操作来提供未修改的燃油系统命令1414。示例性发动机负载值1404包括请求的发动机扭矩输出，系统状况模块1402确定第一燃油燃烧量1406和第二燃烧量1408，使得获得请求的发动机扭矩输出。系统状况模块1402还确定当前发动机转速值1401，还针对当前发动机转速值1410来确定第一燃油燃烧量1406和第二燃油燃烧量1408。例如，发动机负载值1404可以是请求的发动机马力输出，系统状况模块1402在考虑发动机1410的当前转速的情况下，确定第一燃油燃烧量1406 和第二燃油燃烧量1408，使得获得请求的发动机马力输出。在某些实施例中，发动机负载值1404是描述使用当前请求的发动机扭矩表示的当前最大可用扭矩值的百分比的值。最大可用扭矩值可以是全部的最大扭矩值或者当前发动机转速值1410的最大扭矩值。本申请可以预期本领域理解为发动机负载值的任何值。在某些实施例中，控制器114包括燃油控制模块1412，后者提供燃油系统命令 141，使得第一燃油燃烧量1406喷射为一个或多个主喷射事件，第二燃油燃烧量1408喷射为一个或多个后喷射事件。在某些实施例中，所述一个或多个后喷射事件在上止点(TDC) 之后的63度之前开始。在某些实施例中，燃油控制模块1412还将第一燃油燃烧量确定为小于燃烧燃油量的60%，其中第一燃油燃烧量1406和第二燃油燃烧量1408加在一起包括在单一燃烧冲程中用于燃烧和喷射的燃油总量。在某些实施例中，贡献用于燃烧的燃油总量包括在燃烧室110中燃烧的燃油量和向发动机102的扭矩输出贡献的燃油量。在某些实施例中，燃油控制模块1412提供燃油系统命令1414，使得燃油喷射器106在活塞104的TDC 之后的10度之前输送第一燃油燃烧量，在TDC之后的10度之后输送第二燃烧量。根据燃油系统的特性，术语燃油的输送、燃油的喷射和/或在指定的曲柄角度处执行燃油喷射事件，指示供油事件或者喷射开始(SOI)在指定的曲柄角度处开始。例如，在 TDC之后的10度之前输送通常指示在TDC之后的10度之前SOI。但是，除非另外说明，否则本申请也预期下面实施例在TDC之后的10度之前输送指示在TDC之后的10度之前完成喷射事件。对于大多数燃油系统来说，命名约定之间的差别很小。在某些实施例中，当发动机负载值1404具有小于门限负载值1416的值时，第一燃油燃烧量1406包括小于燃烧燃油量的25%，其中门限负载值1416可以是最大发动机负载水平的门限百分比。在某些实施例中，门限负载值1416包括最大发动机负载值的30% 和40%之间的负载值。在某些另外的实施例中，当发动机负载值至少等于门限负载值1416时，第一燃油燃烧量1406包括小于燃烧燃油量的50%。例如，在系统100的某些实施例中， 针对低发动机负载值，燃油喷射器106在“主”喷射中喷射少量的燃油，针对较高的发动机负载值，在“主”喷射中喷射较大量的燃油(但小于60% )。在某些实施例中，第一燃油喷射事件和第二燃油喷射事件喷射近似相同数量的燃油。在某些另外的实施例中，当发动机负载值1404具有至少等于门限负载值1416的值时， 第一燃油喷射事件和第二燃油喷射事件喷射近似相同数量的燃油。例如，如果燃烧燃油量是100个单位的燃油，发动机负载值大于门限负载值1416，则第一燃油燃烧量可以是燃烧燃油量的30%，并被喷射为包括30个单位的燃油的第一喷射事件。第二燃烧量可以是燃烧燃油量的70%，并被喷射为包括30个单位的燃油的第二喷射事件，进一步作为总共40个单位的燃油的一个或多个后面的喷射事件。在某些另外的实施例中，第一喷射事件和第二喷射事件可以具有在大约3 7到 7 3的范围之内变化的比率，其为第一第二后面喷射事件提供分别大约30 70 0 个单位的燃油到分别大约30 13 57个单位的燃油的供油量。应当注意，在可应用的实施例中，即使第一第二之比如7 3—样高，仍然要在平衡后面的喷射事件中提供的燃油的基础上，维持第一喷射事件中的燃油与燃烧燃油量相比的整体百分比。在某些实施例(其包括任何发动机负载值1404，特别是在低于门限负载值1416的发动机负载值1404) 中，在第一燃油喷射事件和第二燃油喷射事件的量之间不存在强制的关系。在某些实施例中，第一燃油燃烧量和第二燃烧量之中的每一个燃油喷射事件，在不早于先前燃油喷射事件之后的3个曲柄角度前发生。在某些实施例中，对于供油系统的限制可能需要喷射事件之间的更长延迟，例如，大约5和10曲柄角度之间。在某些另外的实施例中，期望对于燃油燃烧量1406、1408中的每一个，贯穿燃油的喷射，燃烧事件一直继续，因此，继续燃烧事件的限制不再需要与燃油喷射事件之间的最大时间相比更大的时间。在多种情形下，简单明了的是，画出测试电池的期望的热释放与观测的热释放之比，以判断如何多远间隔地发生喷射事件和仍然继续燃烧事件。事件之间可能的时间分隔， 取决于喷射事件的曲柄角位置(例如，关于TDC与附近的TDC的时间偏离，燃烧室中的温度更快速地变化)、发动机转速、发动机负载值和本领域所理解的其它因素。通常，与TDC之后的63度相比更晚的喷射事件(其可以称为非常晚的后喷射)，呈现一些扭矩效果(即，部分地燃烧)，但通常这种喷射并不参与燃烧事件，因此主要产生未燃烧的碳氢化合物(UHC)， 而不是扭矩。在某些实施例中，控制器114被构造为根据后处理再生状况1418来判断后处理 (没有示出)再生是否活跃。当后处理再生不活跃时，燃油控制模块1412实现标准供油方案。例如，系统100可以包括微粒过滤器，后者需要定期的再生事件。本示例中的系统状况模块1402判断微粒过滤器的再生事件是否活跃(根据后处理再生状况1418)，并当再生事件活跃时，提供第一和第二燃烧燃油量1406、1408。如果再生事件不活跃，则燃油控制模块 1412根据标准供油方案来提供燃油系统命令1414。在某些实施例中，燃油控制模块1412 在发动机102的所有运行时间，都使用第一和第二燃烧燃油量1406、1408。在某些实施例中，燃油控制模块1412在再生事件活跃期间使用更大量的第二燃烧燃油量1408，在再生事件不活跃的时段期间使用更大量的第一燃烧燃油量1406。图4是多个燃油喷射事件的视图200。视图200示出了第一燃油喷射事件202和第二燃油喷射事件204。在第一燃油喷射事件202期间喷射的燃油量包括一个(或者多于一个)主要喷射燃烧燃油量，在第二燃油喷射事件204期间喷射的燃油量包括一个(或者多于一个)后喷射燃烧燃油量。在某些实施例中，第一燃烧燃油量1406具有在TDC之后的 10度之前的SOI 206，第二燃烧燃油量1408具有在TDC之后的10度之后以及在TDC之后的63度之前的SOI 208。此外，与第一燃烧燃油量1406相比，第二燃烧燃油量1408更大。在某些实施例中，在第一燃油喷射事件和第二燃油喷射事件之间划分燃烧燃油量。控制器114对发动机扭矩输出请求进行说明，并基于燃油喷射事件202、204的时间和燃油量来调整燃烧燃油量，使得发动机102实现该发动机扭矩输出请求。控制器114的燃油调整操作可以用于任何实施例中，但在第二燃烧燃油量1408发生在发动机102的特殊操作中(例如，在后处理再生事件期间)的实施例中，其尤其有用。例如，发动机扭矩输出请求可以是250ft_lbs的扭矩，在发动机102的正常操作期间，需要100个单位燃油的燃烧燃油量来实现250ft-lbs的扭矩。在该示例中，在后处理再生事件期间，控制器114实现第一燃油燃烧量1406和第二燃油燃烧量1408，并将燃烧燃油量的一部分划分到第一和第二燃油燃烧量1406、1408中的每一个里。此外，控制器114还被构造为根据这些燃油量和早期及第二燃油燃烧量的时间来计算有效扭矩，对该燃烧燃油量进行调整以实现发动机扭矩输出请求。在该示例中，在控制器114将40个单位的燃油放入到第一燃油燃烧量1406中，60个单位的燃油放入到第二燃油燃烧量1408之后，控制器 114可以确定由于大多的燃烧燃油量在远离TDC之外燃烧，而仅实现了 235ft-lbs的扭矩。 控制器114可以调整燃烧燃油量(例如，将第一燃油燃烧量1406增加到42单位的燃油，将第二燃油燃烧量1408增加到64单位的燃油)，直到实现250ft-lbs为止。控制器114可以通过任何方法来调整供油，其包括但不限于成比例地设置燃油喷射事件，支持第一燃油燃烧量或者第二燃油燃烧量，增加第一燃油燃烧量或者第二燃油燃烧量中的一个直到达到门限为止，并将剩余的增加量放置到另一个燃烧量中，或者通过本领域所理解的任何其它燃油调整方法来实现。在某些实施例中，可以设计标称的燃油控制器(没有示出，但其可以是处理子系统112和/或控制器114的一部分)，以说明第一燃油燃烧量1406和第二燃油燃烧量1408的时间的扭矩效果，并且控制器114的后续调整是不需要的。图5是多个燃油喷射事件的视图300。视图300示出了第一燃油喷射事件1406、 第二燃油喷射事件304和第三燃油喷射事件306。在第一燃油喷射事件1406期间喷射的燃油量包括第一燃烧燃油量1406。在第二和第三喷射事件304、306中喷射的燃油量的总和组成第二燃油燃烧量1408。第一燃烧燃油量1406具有在TDC之后的10度之前的SOI 308。组成第二燃油燃烧量1408的喷射事件304、306中的每一个，都具有在TDC之后的10度之后以及TDC之后的63度之前的SOI 310、312。在某些实施例中，第一 SOI 308和第二 SOI 310之间的第一距离314大于3个曲柄角度。燃油喷射事件302、304、306中的每一个都贡献于燃烧，并在单一燃烧冲程中进行喷射。在图3的视图300中，第一燃油燃烧量1406包括小于燃烧燃油量的25%，其中燃烧燃油量是第一和第二燃油燃烧量的总和。在某些实施例中，可以包括非常晚的后喷射事件(没有示出)，以便例如向后处理系统提供未燃烧的碳氢化合物。非常晚的后喷射事件并不对燃烧或者扭矩生成具有显著的贡献作用。
图6是多个燃油喷射事件的视图400。在某些实施例中，当确定发动机负载值1404 小于最大发动机负载水平的40%时，系统100执行视图400的燃油喷射事件。在视图400 中，第一燃油喷射事件402包括小于燃烧燃油量的25%，并具有TDC之后的10度之前的 SOI，第一燃油喷射事件402组成第一燃油燃烧量1406。第二燃油喷射事件404包括燃烧燃油量的15%和65%之间，并具有TDC之后10度之后的S0I。第三燃油喷射事件406包括燃烧燃油量的10%和85%之间，并在第二燃油喷射事件404之后至少3个曲柄角度以及TDC 之后的63度之前发生。在某些实施例中，每一个燃油喷射事件402、404、406都参与燃油的实际燃烧，燃油喷射事件404、406组成第二燃油燃烧量1408。图7是多个燃油喷射事件的视图500。在某些实施例中，当确定发动机负载值1404 至少等于最大发动机负载水平的门限百分比(例如，40%)时，系统100执行视图500的燃油喷射事件。在某些实施例中，视图500的燃油喷射事件在与视图400的燃油喷射事件相同的系统100上发生。为了清楚地说明对于燃油喷射事件的命名，将视图400的燃油喷射事件命名为第一燃油喷射事件402、第二燃油喷射事件404和第三燃油喷射事件406，而将视图500的燃油喷射事件命名为第四燃油喷射事件502、第五燃油喷射事件504和第六燃油喷射事件 506。但是，在该示例中，在发动机102的给定燃烧循环中，仅执行一组燃油喷射事件(第一、第二、第三燃油喷射事件或者第四、第五、第六燃油喷射事件)。在不同的发动机运行状况下，给定的系统100可以包括视图400的燃油喷射事件、视图500的燃油喷射事件或者两组的燃油喷射事件。此外，某些实施例可以不包括视图400或者视图500中的喷射事件，和 /或可以包括视图400、500中没有示出的其它喷射事件。在视图500中，第四燃油喷射事件502包括小于燃烧燃油量的60 %，并具有TDC之后的8度之前的S0I，其组成第一燃油燃烧量1406。第五燃油喷射事件504包括燃烧燃油量的5%和45%之间，并具有TDC之后10度之后的S0I。第六燃油喷射事件506包括燃烧燃油量的5%和55%之间，并在第五燃油喷射事件504之后至少3个曲柄角度以及TDC之后的63度之前发生。第五燃油喷射事件504和第六燃油喷射事件506组合起来构成第二燃油燃烧量1408。每一个燃油喷射事件502、504、506都参与燃油的燃烧和扭矩生成。在某些实施例中，第五燃油喷射事件504在不晚于第四燃油喷射事件之后2. 8毫秒发生。图9是用于减少NOx排放的替代系统901的示意性视图。系统901包括具有共轨燃油系统的内燃机102。当系统901包括多个燃油喷射事件时，内燃机102可以具有能够执行多个燃油喷射事件(其包括执行一个或多个主喷射和一个或多个后喷射的能力)的本领域已知的任意类型的燃油系统。在某些实施例中，该燃油系统能够执行两个后喷射事件。此外，系统901还包括可变几何涡轮增压机(VGT) 912。VGT 912可以具有本领域已知的任何类型，其至少包括摇叶式VGT、滑动喷嘴VGT和内部或外部旁路VGT。虽然VGT 912应当是可以对废气922的压力进行调节的设备，但产生VGT 912的可变几何的机制并不重要。替代地或另外地，系统901可以包括排气节流阀(没有示出)，以便对废气922的压力进行调节。排气节流阀用于对来自控制器924的排气节流阀命令、废气压力命令和/ 或废气压力增加命令进行响应。排气节流阀可以独立于VGT 912进行工作，也可以与VGT 912进行协作。例如，VGT 912可以为某个范围的废气压力和/或发动机转速提供废气压力，排气节流阀在废气压力和/或发动机转速的较高值处提供废气压力。在另一个示例中， VGT912和排气节流阀进行协作来提供命令的废气压力。此外，系统901还包括废气再循环(EGR)路径918，后者具有EGR冷却器914和EGR 阀916。EGR阀916和EGR冷却器914的排序只是示例性的，EGR阀916可以是“冷端”阀 (如图所示)或者“热端”阀(没有示出)。另外，EGR路径918可以包括用于EGR冷却器 914的部分或者完整的旁路(没有示出)。此外，系统901还包括形成处理子系统的一部分的控制器924，其中控制器拟4执行用于增加温度和减少离开VGT 912的废气922的NOx气体浓度的操作。处理子系统112 可以使用控制器、模块、传感器、致动器、通信链路和用于执行本申请所描述的操作的本领域所公知的其它设备来构成。控制器114可以是单一设备或者分布式设备，控制器的功能可以通过硬件或者软件来执行。所有的命令和信息可以用替代的形式来提供，一些信息在某些实施例中不存在，而在某些实施例中可以存在另外的信息。可以根据传感器输入、数据链路通信、可由计算机读取的存储介质上的参数，或者通过本领域所理解的其它信息收集设备来对信息进行解释。增加的温度和减少的NOx气体浓度是相对于标称温度和在缺少执行用于增加温度和减少NOx气体浓度的操作的控制器拟4的情况下所观测的NOx气体浓度。在某些实施例中，增加的温度是第一后处理部件908能够执行再生的温度，例如，如果第一后处理部件 908是柴油微粒过滤器(DPF)，则增加的温度可以是能实现当前再生机制(例如，通过氧气或者NO2进行氧化)的温度。在其它实施例中，增加的温度是第二后处理部件906能够支持第一后处理部件 908的再生的温度。例如，如果第二后处理部件906是氧化催化剂，则增加的温度可以是喷射器910在废气922中放置的燃油能够在第二后处理部件906上进行氧化的温度。在另一个示例中，如果第二后处理部件906是氧化催化剂，则增加的温度可以是废气922中的NO 能够至少部分地转换成NO2的温度。在其它实施例中，增加的温度是第一后处理部件908从标称工作温度提升但低于再生温度的温度，例如，处于当系统状况允许时，第一后处理部件 908的再生快速地重新继续的温度(例如，发动机102上的负载随后增加)。使用后喷射和VGT 912，和/或使用EGR 918的流动来实现NOx气体浓度减少。在一个示例中，主燃油中的一些在一个或多个后喷射事件中喷射。可以将超过主燃油的一半移到后喷射，在某些实施例中，不存在主燃油(例如，在TDC之后的10度之前，没有主供油事件发生)，所有的燃油都移到后喷射，一小部分的燃油喷射成试点供油。后喷射可以是在 TDC之后的大约10度到TDC之后的大约63度之间发生的任何喷射，其可以发生成两个喷射事件(它们在每一个喷射事件中具有大约相同数量的燃油)。在一个示例中，VGT 912是部分关闭的，其增加发动机102上的背压，并使少量的废气在燃烧之后仍然处于汽缸中。在另一个示例中，VGT 912移动到“紧关闭”位置，在该位置，流动通过VGT 912的非常小区域仍然对于发动机102产生很大的背压。增加的对于发动机102的背压增加了发动机102的泵工作量，其导致更高的废气温度。在某些实施例中，在紧关闭事件期间，EGR 918是部分打开的。EGR 918的打开为紧关闭的VGT 912提供了背压释放，紧关闭的VGT 912增强EGR 918的循环速率。EGR 918可以在EGR冷却器914 中冷却，其中EGR冷却器914减少Τ0Τ，并且还减少N0X。EGR 918可以对EGR冷却器914进行全部地或部分地旁路，其提高了 Τ0Τ，但允许更多的NOx形成。后喷射、VGT 912和EGR 918的平衡是使用本申请公开内容的权益的本领域普通技术人员的涉及机械的步骤。在某些实施例中，VGT 912与后喷射相组合(其中EGR 918关闭)，足够用于在发动机102的流动区域处具有显著的NOx减少来提供增加的温度，其中发动机102按低发动机转速和低发动机负载状况来工作。参见图9，流动区域“A”是低发动机转速和低发动机负载状况，但区域“A”的形状和位置可以变化。低发动机转速和低发动机负载依赖于特定的系统，其包括与后喷射相组合的VGT 912以及关闭EGR 918能满足温度和NOx减少目标的任何区域。低发动机负载的非限制性示例包括特定的发动机转速时的最大扭矩值的10%和35%之间。低发动机转速的非限制性示例包括从怠速到最大发动机转速的大约50%的发动机转速。在某些实施例中，与后喷射相组合的VGT 912以及EGR 918的流动(具有或者不具有EGR冷却914)，足够用于在发动机102的流动区域处提供增加的温度和显著的NOx减少，其中发动机102按中高发动机转速和中等负载来工作。处于中高发动机转速的示例性 VGT 912位置是高度打开位置。VGT 912的高度打开位置(通过向VGT 912的压缩机提供更少的废气能量)减少通过该系统的整体空气流动，并提供更低的能量负担，以便在废气中提供高温。参见图9，流动区域“B”是中高发动机转速和中等发动机负载状况，但该区域的形状和位置可以变化。中高发动机转速和中等负载依赖于特定的系统，其包括与后喷射相组合的VGT 912以及EGR 918 (具有或者不具有EGR冷却914)的流动能满足温度和NOx减少目标的任何区域。中高发动机转速的非限制性示例包括高于区域“A”的低发动机转速，直到最大发动机转速的任何发动机转速，但在某些实施例中，在发动机转速或者发动机负载域中，区域“B”可以与区域“A”重叠。中等发动机负载的非限制性示例包括高于区域“A” 的低发动机负载，直到包括最大发动机负载的任何负载。但是，在高发动机负载时，很少需要废气922的热管理，所有高发动机负载和中等或者高发动机转速的区域“E”可以存在于区域“B”之上，其可以包括不使用与后喷射相组合的增加的VGT 912背压来产生温度和减少NOx的区域。在某些实施例中，区域“A”和“B”之间可能发生转速和/或负载的某种重叠。此外，一个发动机转速处的中等负载可以是处于不同的发动机转速的低发动机负载或者高发动机负载。因此，在某些实施例中，按某些发动机转速，区域“A”的顶部可以高于区域“B”的底部，按某些发动机转速或负载，在区域“A”和“B”之间可能存在间隙。另外，可以使用滞后作用来操作该系统。例如，当在与区域“A”和/或“B”相关联的热和NOx机制之前，发动机操作点在区域“A”和“B”之间切换时，可能产生延迟。该延迟可以是时间延迟(例如，在切换之前等待几秒)，和/或该延迟可以是发动机转速和/或发动机负载延迟。例如，当发动机运行状况从区域“A”变换到“B”时，系统可以按1200rpm和250ft_lbs从“A”切换到 “B”，当发动机运行状况从“B”变换到"K"时，按IlOOrpm和225ft_lbs从“B”切换到“A”。在某些实施例中，VGT 912移动到与后喷射相组合的紧关闭位置，EGR918 (具有或者不具有冷却914)的流动足够用于在发动机102的流动区域处提供增加的温度和显著的 NOx减少，其中发动机102按中等发动机转速和低发动机负载来工作。参见图9，流动区域 “C”是中等发动机转速和低发动机负载区域。
中等发动机转速和低发动机负载依赖于特定的系统，其包括处于与后喷射相组合的紧关闭位置的VGT 912以及EGR 918 (具有或者不具有EGR冷却914)的流动能满足温度和NOx减少目标的任何区域。VGT 912的紧关闭位置是关闭VGT 912对于发动机施加显著的背压，并开始降低VGT912的压缩机方的增压压力的VGT 912区域。通常，将VGT 912朝更关闭的位置移动，使得通过提高废气922到VGT 912涡轮机叶片的能量转换来增加VGT 912的增压。但是，随着VGT 912进一步关闭，VGT 912中的开口最终充当为节流阀，其快速地减少VGT 912的效率，并在发动机上造成较大的背压，而不增加向VGT 912涡轮机叶片的能量转换。通常，在VGT 912是紧关闭的区域中进行操作是不高效的。但是，随着发动机转速从区域“A”的发动机转速增加，发动机102中间流过更大数量的汽油，直到到达最终区域 “A”的机械不足够用于在废气922中生成足够的温度的点。因此，使用区域“C”的VGT 912 紧关闭操作来在区域“C”中产生足够的温度。因此，在某些实施例中，通过区域“A”的可行性，将区域“C”限制在低转速一侧。随着发动机转速上升的更高(到达区域“F”)，区域“C” 的操作变得不可行(由于VGT 912的入口处的较大压力)或者非常不高效，使得在区域“F” 中，使用VGT 912、后喷射和EGR 918的热管理操作不再被使用。因此，在某些实施例中，通过区域“C”的可行性和/或经济性，将区域“C”限制在高转速一侧。在更高的负载水平，区域“C”的操作再次变得不可行(由于VGT 912入口处的高压)，或者随着区域“B”的操作变得足够产生增加的温度，而使它们变得不需要。因此，在某些实施例中，通过区域“B”和“C” 的可行性和经济性，将区域“C”限制在高负载一侧。当系统在包括区域“C”的任何区域之间切换时，系统可以呈现延迟和/或滞后性。区域“D”描绘了高负载、低中转速区域，其中在该区域中，对于大多系统来说通常不需要热管理操作。表1描述了使用本申请所描述的特征(其包括在不同的操作点使用不同的特征) 的示例性发动机所实现的NOx减少。温度得到了增加，但在该实验中没有对温度增加量进行量化。示出的NOx测量值是相对于未修改的行为(“普通模式”操作)，使用后喷射、VGT 912和/或EGR 918的区域“A”、“B”和“C”的修改的行为(“再生模式”NOx)的NOx改变量。 NOx减少量示出为％ NOx减少量=(普通模式NOx-再生模式NOx)/普通模式N0X。因此，当普通模式NOx是100个单位，再生模式NOx是65个单位时，％ NOx减少量=(100-65)/100 =35%。表1中的数据描绘了在较大范围的运行状况中，增加帮助再生后处理部件的热量对于NOx产生是至少中立的，在大多运行状况下可以实现NOx产生的显著减少。
权利要求
1.一种系统，包括内燃机，其产生废气流；后处理部件，其构造为对所述废气流进行处理，其中所述后处理部件具有期望的入口废气温度；构造为对废气压力值进行调节的废气压力设备和构造为提供至少一个后喷射事件的燃油喷射系统；控制器，其构造为响应于确定所述废气流的温度低于所述期望的入口废气温度，提供废气压力命令和燃油喷射命令；以及其中，所述废气压力设备响应于所述废气压力命令，且其中所述燃油喷射系统响应于所述燃油喷射命令。
2.根据权利要求1所述的系统，其中，所述控制器还构造为响应于确定所述期望的入口废气温度目前不可实现，针对所述后处理部件确定提升的温度，并响应于所述提升的温度，提供所述废气压力命令和所述燃油喷射命令，其中，所述提升的温度低于所述期望的入口废气温度，但高于所述后处理部件的标称工作温度。
3.根据权利要求2所述的系统，其中，所述控制器还构造为响应于所述期望的入口废气温度在一预定的时间段不可实现，停止提供所述废气压力命令和所述燃油喷射命令。
4.根据权利要求3所述的系统，其中，所述控制器还构造为响应于确定所述内燃机以具有挑战的占空比操作，增加所述预定的时间段。
5.根据权利要求1所述的系统，其中，所述废气压力设备包括排气节流阀和可变几何涡轮增压机中的一个。
6.根据权利要求1所述的系统，其中，所述控制器还构造为响应于确定所述废气流的温度低于所述期望的入口废气温度，提供进气节流阀命令， 所述系统还包括用于响应所述进气节流阀命令的进气节流阀。
7.根据权利要求6所述的系统，其中，所述控制器还构造为响应于确定所述废气流的温度低于所述期望的入口废气温度，提供废气再循环(EGR) 冷却器旁路命令，所述系统还包括具有EGR冷却器和EGR冷却器旁路的EGR流，其中，所述 EGR冷却器旁路响应于所述EGR冷却器旁路命令。
8.根据权利要求1所述的系统，其中，所述后处理部件包括从包括下面各项的部件中选出的后处理部件氧化催化剂、选择性催化还原催化剂、微粒过滤器和催化微粒过滤器。
9.根据权利要求1所述的系统，其中，响应于确定所述废气流的温度低于所述期望的入口废气温度，所述控制器还提供重整命令，且其中所述系统还包括燃油重整器，所述燃油重整器被构造为在所述后处理部件的位置上游向所述废气流提供至少部分重整的燃油量，其中所述燃油重整器响应于所述燃油重整命令。
10.根据权利要求9所述的系统，其中，所述燃油重整器还构造为在氧化催化剂的位置上游向所述废气流提供所述至少部分重整的燃油量，其中所述后处理部件位于所述氧化催化剂的下游。
11.一种方法，包括确定用于后处理部件的期望的入口废气温度；判断所述后处理部件的当前入口温度是否低于所述期望的入口废气温度，以及判断所述期望的入口废气温度是否可实现；响应于所述当前入口温度低于所述期望的入口废气温度且所述期望的入口废气温度可实现，确定废气压力命令和燃油喷射命令；以及响应于所述废气压力命令，操作废气压力设备，以及响应于所述燃油喷射命令，操作用于内燃机的燃油系统。
12.根据权利要求11所述的方法，还包括响应于所述期望的入口废气温度不可实现，提供重整命令以降低所述期望的入口废气温度，响应于所述重整命令，操作燃油重整器。
13.根据权利要求12所述的方法，其中，操作所述燃油重整器包括向选择性催化还原催化剂提供一些H2和⑶。
14.根据权利要求12所述的方法，其中，操作所述燃油重整器包括向氧化催化剂提供一些吐和CO。
15.根据权利要求12所述的方法，其中，操作所述燃油重整器包括向催化微粒过滤器提供一些吐和⑶。
16.根据权利要求11所述的方法，还包括响应于所述期望的入口废气温度不可实现，确定提升的温度，响应于所述提升的温度，提供所述废气压力命令和所述燃油喷射命令，其中所述提升的温度是可实现的，所述提升的温度低于所述期望的入口废气温度，但高于所述后处理部件的标称工作温度。
17.根据权利要求16所述的方法，还包括响应于所述期望的入口废气温度在一预定的时间段不可实现，停止提供所述废气压力命令和所述燃油喷射命令。
18.根据权利要求11所述的方法，还包括响应于所述当前入口温度低于所述期望的入口废气温度且所述期望的入口废气温度可实现，提供进气节流阀命令，响应于所述进气节流阀命令，操作进气节流阀。
19.根据权利要求18所述的方法，还包括响应于所述当前入口温度低于所述期望的入口废气温度且所述期望的入口废气温度可实现，提供EGR冷却器旁路命令，响应于所述EGR冷却器旁路命令，操作EGR冷却器旁路阀。
20.一种方法，包括确定用于后处理部件的期望的入口废气温度；判断所述后处理部件的当前入口温度是否低于所述期望的入口废气温度；按顺序执行下面操作响应于所述后处理部件的当前入口温度低于所述期望的入口废气温度，在内燃机中执行后喷射供油；以及响应于所述后处理部件的当前入口温度仍然低于所述期望的入口废气温度，向所述后喷射供油增加废气压力增加。
21.根据权利要求20所述的方法，还包括响应于所述后处理部件的当前入口温度仍然低于所述期望的入口废气温度，使用进气节流阀向所述后喷射供油增加进气流减小和废气压力增加。
22.根据权利要求21所述的方法，还包括响应于所述后处理部件的当前入口温度仍然低于所述期望的入口废气温度，使用EGR 冷却器旁路阀向所述后喷射供油增加EGR冷却器旁路、废气压力增加和进气流减小。
23.根据权利要求22所述的方法，还包括响应于所述后处理部件的当前入口温度仍然低于所述期望的入口废气温度，将所述期望的入口废气温度降低到提升的温度，其中所述提升的温度低于所述期望的入口废气温度，但高于所述后处理部件的标称工作温度。
24.根据权利要求20所述的方法，还包括响应于确定所述期望的入口废气温度不可实现，在所述后处理部件的上游提供一些重整燃油。
25.根据权利要求20所述的方法，其中，增加废气压力增加包括将可变几何涡轮机移到紧关闭位置。
全文摘要
本文提供了用于增强后处理再生能力的系统。该系统包括产生废气流的内燃机和对该废气流进行处理的后处理部件，其中后处理部件包括期望的入口废气温度。该系统包括对废气压力值进行调节的废气压力设备和提供后喷射事件的燃油喷射系统。该系统包括当确定废气流的温度低于期望的入口废气温度时，提供废气压力命令和燃油喷射命令的控制器。废气压力设备响应于废气压力命令，燃油喷射系统响应于燃油喷射命令。
文档编号F02D23/02GK102575550SQ201080043694
公开日2012年7月11日 申请日期2010年9月30日 优先权日2009年9月30日
发明者L·黄, N·W·柯里尔, R·克恩, R·埃奇库姆, T·R·弗雷泽, 郭林松 申请人:康明斯有限公司