专利名称：具有发动机燃烧反馈的后处理加热的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种运行内燃发动机的方法，该发动机具有后处理系统，该系统利用氧化催化剂处理发动机的排气。
背景技术：
内燃发动机，特别是柴油发动机，通常包括后处理系统(after-treatment system)用于处理来自发动机的排气。该后处理系统使用氧化催化剂来加热排气至期望的温度，以烧掉来自排气的烟灰(soot)。氧化催化剂氧化排气中的未燃烧碳氢化合物，以产生热量。未燃烧碳氢化合物通过迟一些的缸内注射过程(late cylinder injection process)或紅夕卜后注身寸过禾呈(external post cylinder injection process)注身寸入排气中。为了使得氧化催化剂氧化未燃烧碳氢化合物，氧化催化剂必须被加热至该氧化催化剂的起燃温度。在低环境空气温度条件或在低排气流动条件下，加热氧化催化剂至起燃温度变得困难。
发明内容
提供一种运行内燃发动机的方法，该发动机具有后处理系统，该系统利用氧化催化剂处理排气。该方法包括连续地监视氧化催化剂上游的排气的温度。该方法还包括调节发动机的运行以控制氧化催化剂的上游排气的温度以获得氧化催化剂的最小起燃温度。该方法还包括感测发动机的至少一个气缸内的气缸压力，以检测该至少一个气缸内的不稳定燃烧事件，和在该不稳定燃烧事件被检测到时调节发动机的运行以防止未来的不稳定燃烧事件。另一方面，还提供一种运行内燃发动机的方法，该发动机具有后处理系统，该系统利用氧化催化剂处理排气。该方法包括连续地监视氧化催化剂上游的排气的温度。该方法还包括感测流入发动机的燃烧空气的空气质量流入速率，和判断空气质量流入速率是否在预定范围内。该方法还包括调节发动机的运行以增加氧化催化剂上游排气的温度以获得氧化催化剂的最小起燃温度。该方法还包括利用布置在至少一个气缸内的压力传感器来感测发动机的至少一个气缸内的气缸压力，以检测至少一个气缸内的不稳定燃烧事件，和当空气质量流入速率在预定范围内时调节空气质量流入速率，以在不稳定燃烧事件被检测到时当空气质量流入速率在预定范围内时调节空气质量流入速率以防止未来的不稳定燃烧事件。因此，该方法运行发动机于增加排气稳定的状况中，同时感测发动机的气缸压力以识别发动机中的任意不稳定燃烧事件，即发动机不点火，和当需要消除该不稳定燃烧事件时调节发动机的运行，即防止任意未来的不稳定燃烧事件。由于该方法感测气缸压力来识别不稳定燃烧事件和调节发动机的运行来防止未来的不稳定燃烧事件，该方法可安全地运行发动机于更快速地增加排气温度的状况中，即使该状况更容易产生不稳定燃烧事件也
3是如此。当结合附图时，从下面的用于执行如所附权利要求限定的本发明的一些较佳方式和其它实施例的具体描述可容易地明白本发明的上述特征和优点，以及其它特征和优点。
图1是示出一种运行内燃发动机的方法，该发动机具有后处理系统，该系统利用氧化催化剂处理排气。
具体实施例方式参考图1，运行内燃发动机的方法被一般地以20示出。发动机可包括但不限于柴油发动机。该发动机包括后处理系统，其利用氧化催化剂处理排气。来自发动机的排气加热氧化催化剂至起燃温度。起燃温度是氧化催化剂开始氧化未燃烧碳氢化合物的温度。一旦氧化催化剂达到起燃温度，氧化催化剂氧化排气中的未燃烧碳氢化合物，以产生热量来烧掉捕获在颗粒过滤器中的烟灰。因此，排气必须足够热，以将氧化催化剂加热至起燃温度， 以开始未燃烧碳氢化合物的氧化。发动机可包括多个气缸，压力传感器布置在至少一个气缸处。虽然该说明书描述了布置在发动机的每个气缸处的压力传感器，但是应认识到，可以是仅一个气缸包括压力传感器、可以是部分气缸包括压力传感器或每个气缸都包括传感器。每个压力传感器测量或感测气缸的燃烧室内的压力。压力传感器可包括电热塞压力传感器。但是，应认识到，压力传感器可包括能感测气缸的燃烧室内的压力的一些其他类型的传感器。计算机，例如但不限于发动机控制单元，可控制发动机的运行。发动机控制单元与压力传感器以及遍及车辆的其他各种传感器通讯，以接收与车辆和/或发动机的运行相关的信息，且发送信号至车辆和/或发动机的各个部件以控制车辆和/或发动机的运行。发动机控制单元包括用于处理信息和控制发动机的运行所需的所有软件、储存器、硬件和任意其他部件。因此，下面描述的所披露方法可被实施为储存在发动机控制单元中的算法，其能操作以控制发动机的运行。该方法包括连续地监视氧化催化剂上游的排气的温度，图块22。排气的温度可由温度传感器等测量。关于感测的排气温度的信息可被传送至发动机控制单元，用在发动机的运行的控制和分析中。如上所述，排气必须足够热以将氧化催化剂的温度升高至起燃温度。在负荷下的发动机的常规运行状况中，排气容易达到足以加热氧化催化剂至起燃温度的温度，在这种情况下不需要发动机的运行的改变。因此，本方法包括判断排气的温度是否小于目标温度， 图块对。发动机控制单元可将感测的排气温度与目标温度比较以判断感测的排气温度是否小于、等于或大于目标温度。目标温度可包括等于或大于氧化催化剂的起燃温度且足以加热氧化催化剂至起燃温度的任何温度。如果排气温度不小于目标温度，如沈所指，S卩如果排气等于或大于目标温度，则本方法包括保持发动机的当前运行，图块观，且发动机的运行不被改变。如果目标温度可等于或大于目标温度，则发动机的当前运行足以加热氧化催化剂至起燃温度。在低怠速时，或当在低环境温度下运行发动机时，排气可能不能达到足以加热氧化催化剂至起燃温度的温度，在这种情况下发动机的运行可被改变以增加排气的温度。因此，如果排气温度等于或小于目标温度，如30所指，则本方法还包括感测发动机的至少一个气缸内的气缸压力，图块32。感测至少一个气缸内的气缸压力还被限定为利用布置在该至少一个气缸内的压力传感器(例如电热塞压力传感器)连续地感测该至少一个气缸内的气缸压力。如果发动机装备有多个压力传感器，例如每个气缸处有一个压力传感器，则本方法可包括在每个气缸处感测气缸压力。关于感测的气缸压力的信息可被传送至和/或储存在发动机控制单元，用在发动机的运行的控制和分析中。本方法还包括识别，即检测任意气缸内的不稳定燃烧事件，图块34。不稳定燃烧事件可被限定为不限于发动机不点火事件。因此，压力传感器连续地感测气缸内的压力以检测压力峰值，例如发动机不点火。发动机控制单元可分析感测的气缸压力信息，以将压力峰值识别为不稳定燃烧事件。在不稳定燃烧事件被压力传感器检测到时，如36所指，则本方法包括调节空气质量流入速率(inflow rate)和/或接近后期燃料喷射速率二者或之一，以消除不稳定燃烧事件和防止任何未来的不稳定燃烧事件，图块38。例如，如果发动机运行时燃料过多 (rich)，则空气质量流入速率可被增加以增加气缸中的空气量，直至不稳定燃烧事件(一个或多个)停止。该水平的空气质量流入速率可被储存在发动机控制单元的存储器中作为最小空气质量流入极限。为了加热排气，在发动机的气缸内，在燃烧循环接近结束时燃料可被加到排气中。这通常被称为近后期喷射(near post injection)。该燃料在遇到氧化催化剂前通过排气循环燃烧，由此加热排气。近后期燃料喷射速率是燃料被注入排气中的速率。如果在燃烧已经发生后太多燃料被注射到气缸内，则近后期燃料喷射速率可被降低。该水平的近后期燃料喷射速率可被储存在发动机控制单元的存储器中作为最大近后期燃料喷射极限。如果不稳定燃烧事件没有被识别到，如40所指，则本方法可进一步包括调节发动机的运行以控制氧化催化剂上游排气的温度，以获得目标温度，例如氧化催化剂的最小起燃温度，图块42。调节发动机的运行以控制氧化催化剂上游排气的温度可进一步被限定为调节发动机的运行，以增加氧化催化剂上游排气的温度，以获得氧化催化剂的起燃温度。调节发动机运行以控制排气温度可包括感测流入发动机的燃烧空气的空气质量流入速率，图块44，和判断空气质量流入速率是否在预定范围内和/或大于最小空气质量流入极限，图块46。空气质量流入速率是在给定时间段内流入发动机的空气量。对于给定环境状况，每个特定发动机在特定空气质量流入速率范围内最有效地运行，且包括最小空气质量流入极限，发动机必须在该极限以上运行以避免不稳定燃烧事件。当空气质量流入速率在预定范围外且特别是低于最小空气质量流入极限时，发动机运行效率低或会运行故障。调节发动机的运行以增加氧化催化剂上游排气的温度可包括调节发动机的空气质量流入速率或后处理系统的近后期燃料喷射速率中的至少一个。如果空气质量流入速率大于最小空气质量流入极限且在预定范围内，如48所指，则调节发动机的运行以增加排气温度包括降低空气质量流入速率，图块50。通过降低空气质量流入速率，在发动机的燃烧循环过程中较少空气被加热，由此增加排气的温度。但是，应认识到，空气质量流入速率应被保持在最小空气质量流入极限以上且在空气质量流入速率的预定范围之内，以保持发动机的正确运行。如果空气质量流入速率等于或小于最小空气质量流入极限，如52所指，则本方法可进一步包括感测后处理系统的近后期燃料喷射速率，图块M，和判断近后期燃料喷射速率是否大于最大近后期燃料喷射极限且在近后期燃料喷射速率的预定范围内，图块56。近后期燃料喷射速率可运行于预定范围内和/或最大近后期燃料喷射极限以下，以最大化排气的加热，而不会将过多燃料喷射至不能在到达氧化催化前被烧掉的排气中。如果近后期燃料喷射速率在预定范围内且小于最大近后期燃料喷射极限，如58 所指，则调节发动机的运行以增加排气的温度可包括增加近后期燃料喷射速率，图块60。通过增加进入排气中的近后期燃料喷射速率，更多的燃料存在于排气中以进行燃烧，由此增加排气的温度。但是，应认识到，近后期燃料喷射速率应被保持在近后期燃料喷射速率的预定范围内且低于最大近后期燃料喷射极限，以防止过多燃料被喷射至排气中。因此，调节发动机的运行以增加排气的温度可包括增加空气质量流入速率和/或增加近后期燃料喷射速率。如果近后期燃料喷射速率不在预定范围内和/或大于最大近后期燃料喷射极限， 如62所指，则本方法包括保持发动机的当前运行，图块64，且发动机的运行不被改变。在最大化发动机的加热潜力时，发动机在接近产生不稳定燃烧事件的临界点上连续的运行。因此，通过利用压力传感器连续的感测气缸内的压力，当检测和识别到不稳定燃烧事件时，必须时要改变发动机的运行以防止未来的不稳定燃烧事件。这允许快速地加热排气，其使得氧化催化剂尽可能快地达到起燃温度。虽然用于执行本发明的较佳方式已经被详细描述，与本发明相关的本领域技术人员应认识到在所附的权利要求的范围内的执行本发明的各种替换设计和实施例。
权利要求
1.一种运行内燃发动机的方法，该发动机具有后处理系统，该系统利用氧化催化剂处理排气，该方法包括连续地监视氧化催化剂上游的排气的温度；调节发动机的运行以控制氧化催化剂上游排气的温度，以获得目标温度； 感测发动机的至少一个气缸内的气缸压力，以检测该至少一个气缸内的不稳定燃烧事件的发生；和当不稳定燃烧事件被检测到时调节发动机的运行以防止未来的不稳定燃烧事件。
2.如权利要求1所述的方法，其中感测发动机的至少一个气缸内的气缸压力还被限定为连续地感测发动机的至少一个气缸内的气缸压力。
3.如权利要求2所述的方法，其中发动机包括布置在该至少一个气缸内的压力传感器，感测该至少一个气缸内的气缸压力被进一步限定为利用布置在该至少一个气缸内的压力传感器感测该至少一个气缸内的气缸压力。
4.如权利要求1所述的方法，还包括当排气的温度等于或大于目标温度时保持发动机的当前运行。
5.如权利要求4所述的方法，其中调节发动机的运行以控制氧化催化剂上游排气的温度被进一步限定为调节发动机的运行以增加氧化催化剂上游排气的温度。
6.如权利要求5所述的方法，其中调节发动机的运行以增加氧化催化剂上游排气的温度包括调节发动机的空气质量流入速率或后处理系统的近后期燃料喷射速率中的至少一个。
7.如权利要求6所述的方法，还包括感测流入发动机的燃烧空气的空气质量流入速率。
8.如权利要求7所述的方法，还包括判断空气质量流入速率是否在预定范围内。
9.如权利要求8所述的方法，其中调节发动机的运行以增加排气的温度包括当空气质量流入速率在预定范围内时降低空气质量流入速率。
10.如权利要求8所述的方法，其中调节发动机的运行以防止未来的不稳定燃烧事件包括增加发动机的空气质量流入速率。
全文摘要
一种运行内燃发动机的方法，该发动机具有后处理系统，该系统利用氧化催化剂处理来自发动机的排气，该方法包括调节发动机的运行以增加排气的温度，利用布置在发动机的至少一个气缸内的压力传感器连续地感测气缸压力来识别不稳定燃烧事件，即发动机不点火，当不稳定燃烧事件被检测到时调节发动机的运行以防止未来的不稳定燃烧事件。
文档编号F01N3/20GK102465737SQ201110343439
公开日2012年5月23日 申请日期2011年11月3日 优先权日2010年11月3日
发明者M.V.泰勒, 小托马斯.拉罗斯 申请人:通用汽车环球科技运作有限责任公司