用于排气后处理设备升温的方法和装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种用于排气后处理设备升温的方法和装置。
【背景技术】
[0002]排气后处理设备(EATD)可以位于内燃机(例如柴油机)的排气流中，以减少或除去气体(例如氮氧化物(NO或N02，统称为NOx)和/或颗粒排放物)，从而达到排放法规的要求。现在有各种不同类型的排气后处理设备，例如柴油机氧化催化剂或者选择性催化还原(SCR)系统，用于不同类型的颗粒排放物或NOx排放物的处理。
[0003]在EATD的运行过程中，EATD的温度可能需要维持在最低阈值温度以上，使得系统可以有效地运行。例如，SCR系统将具有最低阈值温度，该温度取决于许多因素，包括在催化剂中使用的还原剂的类型，并且可能是例如200°C或210°C。SCR系统可能需要在系统中添加还原剂(例如无水氨、氨水或尿素(比如进行反应形成氨的尿素水溶液))，以降低通过SCR系统的排气中的NOx水平。例如，可以通过将尿素水溶液注射到排气流中来将尿素水溶液添加到该系统中。然而，SCR系统必须高于使尿素分解并水解成氨(NH3)的最低阈值温度。若SCR系统在最低阈值温度之下，则尿素可能不会分解并水解成NH3,在这种情况下，SCR系统可能不会令人满意地降低NOx水平。因此，可设置成仅当SCR系统温度高于尿素最低阈值温度时才将尿素添加到SCR系统，从而将SCR系统限制为当SCR系统温度高于最低阈值温度时才运行。
[0004]当内燃机冷启动时，SCR系统可能最初为冷态，然后由排气逐渐升温。然而，可能需要一点时间使SCR系统的温度超过其运行的最低阈值温度。为了达到排放法规的要求，从发动机起动起的预定时间段内，排放物需要符合这些法规的要求。在预定时间段内排放物是否符合这些法规的要求可能取决于在预定时间段结束前SCR系统是否正在运行。因此，可能期望减小使SCR系统的温度达到其运行的最低阈值温度所耗费的时间。
【发明内容】
[0005]在本发明的第一方面，提供了一种用于控制排气后处理设备的升温策略的运行的方法，所述策略用于增加位于内燃机的排气流中的排气后处理设备的温度，所述方法包括以下步骤:当内燃机运行、内燃机的温度超过发动机温度阈值并且排气后处理设备温度低于第一排气后处理设备温度阈值时，启动升温策略；并且当排气后处理设备温度超过第二排气后处理设备温度阈值时，停止升温策略。
[0006]在本发明的第二方面，提供了一种用于升高位于内燃机的排气流中的排气后处理设备的温度的方法，所述方法包括以下各项中的至少两项:延迟喷射至内燃机汽缸内的燃料喷射的时间；增加喷射至内燃机汽缸内的引燃燃料喷射和主燃料喷射之间的停顿时间；以及降低内燃机的空燃比。
[0007]在本发明的第三方面，提供了一种用于控制排气后处理设备的升温策略的运行的控制器，所述策略用于增加位于内燃机的排气流中的排气后处理设备的温度，所述控制器配置成:当内燃机运行、内燃机的温度超过发动机温度阈值并且排气后处理设备温度低于第一排气后处理设备温度阈值时，启动升温策略；并且当排气后处理设备温度超过第二排气后处理设备温度阈值时，停止升温策略。
[0008]在本发明的第四方面，提供了一种用于升高位于内燃机的排气流中的排气后处理设备的温度的控制器，所述控制器配置为执行以下各项中的至少两项:延迟喷射至内燃机汽缸内的燃料喷射的定时；增加喷射至内燃机汽缸内的引燃燃料喷射和主燃料喷射之间的停顿时间；以及降低内燃机的空燃比。
【附图说明】
[0009]现在将结合以下附图仅以举例的方式对根据本发明各个方面的排气后处理设备升温方法和装置进行描述，在附图中:
[0010]图1示出了包括内燃机和排气后处理设备的内燃机装置；
[0011]图2示出了包括内燃机、排气后处理设备、涡轮增压器和排气再循环装置的内燃机装置；
[0012]图3示出了示例性车辆，在该车辆中可使用图1或图2的内燃机装置。
【具体实施方式】
[0013]图1示出了内燃机110 (例如柴油机)，在内燃机110的排气出口处设置有排气后处理设备(EATD) 120 (例如SCR设备)。从内燃机110排放的排气115经过EATD120，并且作为下游排气125从EATD120排出。EATD120可具有最低运行温度，低于该温度则不能有效处理排气115以减少或去除气体(例如NOx)。如果EATD120不能有效运行，下游排气125的气相成分可能不符合排放标准。
[0014]温度传感器130可位于EATD120上游的排气通道内，并且测量排气115的温度。排气温度测量值135可被发送至控制器140，控制器140可使用控制线145来控制内燃机110的运行。
[0015]当内燃机110启动时，EATD120可相对较冷并且处于其最低运行温度以下。如果EATD120的温度低于其最低运行温度，可采取行动以更快地将其温度提升到最低运行温度以上，这样EATD120可充分运行，并且对通过EATD的排气进行处理。
[0016]在内燃机110启动以后，控制器140将根据EATD温度的测量值和内燃机温度的测量值确定是否应该启动EATD升温策略。
[0017]发动机冷却剂温度的测量值可以指示内燃机温度。因此，发动机冷却剂温度可以作为内燃机温度的测量值。如果内燃机温度低于发动机温度阈值(例如65°C)，可优选不启动EATD升温策略以避免内燃机110受到损坏，例如在发动机低负荷期间由发动机燃烧失火造成的损坏，或者存在与内燃机110关联的排气再循环热交换器时，由冷凝物过度积聚在排气再循环热交换器上产生的污垢造成的损坏。
[0018]但是，如果内燃机温度的测量值超过发动机温度阈值，可以认为内燃机110正在足以启动EATD升温策略的温度下运行。
[0019]发动机温度阈值可根据例如发动机尺寸、发动机类型和预期工作条件中的至少一项而设置为任何适宜的数值。发动机冷却剂的温度可采用任意一种技术人员周知的技术进行确定，例如采用位于发动机冷却剂内的温度传感器。
[0020]EATD120的温度可受到排气115温度的影响。因此，EATD温度可由控制器140从排气温度测量值135推导出来。如果测得的EATD120的温度(例如由温度传感器130确定)低于第一 EATD阈值温度(例如210°C )，可以认为EATD120处于其最低运行温度以下，并且可启动EATD升温策略。但如果EATD120处于第一 EATD阈值温度以上，可以认为EATD120正在运行，因此可不启动EATD升温策略。
[0021 ] 可以将第一 EATD阈值温度设置为任何适当的值，低于该值时可以认为EATD120太冷以致不能运行，而高于该值时可以认为EATD120正在运行。例如，可以将其设置为EATD的最低运行温度，或者可以将其设置为高于最低运行温度的值。
[0022]因此，启动内燃机110后，如果测量的内燃机温度高于发动机温度阈值且EATD温度低于第一 EATD温度阈值，则该EATD升温策略将会启动。然而，启动内燃机110后，如果内燃机温度低于发动机温度阈值或测量的EATD温度高于第一 EATD温度阈值，则该EATD升温策略不会启动。
[0023]该EATD升温策略可以包括许多不同的技术，这些技术可以有助于升高EATD120的温度。例如，在每一个发动机循环包括两个燃料点火事件、一次引燃燃料喷射和一次主燃料喷射的情形下，与普通的发动机控制策略相比，可以增加引燃燃料喷射和主燃料喷射之间的停顿时间。通过增加停顿时间，主喷射和主燃烧因此也可以延迟，即主燃烧可以在发动机循环中更晚发生。这样做的结果是:排气在排气阀打开并且排气从发动机汽缸排出时可以较热。当较热的排气经过EATD120时，该EATD温度可更快地升高。
[0024]此外，或可选地，可以延迟将发动机燃料喷射到发动机汽缸中的定时。在每个发动机循环只包括单个燃料喷射事件的情形下，可以相对于普通发动机控制策略期间的燃料喷射定时而延迟该燃料喷射的定时，从而延迟燃烧，例如超过活塞的上止点(TDC) 8°。在每个发动机循