专利名称：减少直喷火花点火内燃机颗粒排放物的方法以及内燃机的制作方法
技术领域：
本公开涉及一种减少火花点火、直接喷射内燃机的颗粒排放物的方法，以及一种执行该方法的火花点火、直接喷射内燃机。
背景技术：
在内燃机的发展中，始终寻求最小化燃料消耗和减少排放物。直接喷射柴油发动机的低燃料消耗由将燃料直接喷射到至少一个汽缸的燃烧室以及其他因素引起。因此，即使在火花点火发动机中，也将燃料直接喷射到汽缸的燃烧室中视为显著减少燃料消耗的一种适当措施。直接喷射、火花点火内燃机也是本公开的主题。燃料-空气混合物的不均匀性也是为什么来自柴油发动机行程或进程的颗粒排放物也同样相关直接喷射、火花点火发动机的情况的原因，其中所述排放物在传统、火花点火发动机的情况下基本不重要。在直接喷射燃料的情况下，问题由喷射装置的焦化(coking)弓丨起。其中通过多个喷射适时地将燃料引入至少一个汽缸的燃烧室的方法消除了由于液体燃料而使燃烧室内壁变湿，并且因而有助于减少颗粒排放物。然而，该方法原则上导致喷射总量增加，这促进了在喷射装置上沉积焦化残余物。喷射期间粘附至喷射装置的极小量燃料在氧不足的条件下经历不完全燃烧。虽然所述焦化残余物不必然改变喷射装置的外形，它们也不有害地影响过流特性和/或阻碍形成喷射射流因而中断混合物制备，但是喷射装置上的沉积确实导致内燃机的更多颗粒排放物。被喷射的燃料积聚在多孔焦化残余物中。通常是接近燃烧循环的末端，当氧已被基本完全消耗时，积聚的燃料经历不完全燃烧并且形成碳烟(soot)。碳烟增加内燃机未经处理的颗粒排放物。焦化残余物也可从喷射装置脱离，例如由于内燃机中的压力波传播或喷射射流的运动导致的机械负载弓丨起。以该方式脱离的残余物不仅增加内燃机的未经处理的颗粒排放物，而且也导致对排气排放系统损害，并且能够削弱在排气排放系统中提供的排气后处理系统的功能性能。通过现有技术已知有意抵消焦化残余物积累和/或用于清空焦化残余物沉积的概念，也就是说从燃烧室清除所述焦化残余物以及清洁燃烧室的概念。另外，存在通过超声洗涤清洁喷射装置的手动方法，但是没有清洁被安装至发动机的喷射装置的有力方法。德国公开说明书DE 199 45 813 Al描述了一种以用于在探测燃烧室内有沉积后清洁燃烧室的有目标方式运行直接喷射内燃机的方法。提议清洁燃烧室的措施包括有目标地开始爆震燃烧和/或向进气燃烧气体引入清洁流体。两种措施都对燃料消耗和污染物质排放物有负面影响。一种清洁流体为水。其喷射能够减少燃烧温度和氮氧化物(NOx)排放物。然而,碳烟的氧化要求高温。当使用水时，焦化残余物被更好地脱离，但是未被燃烧，导致内燃机的未经处理颗粒排放物的增加而非减少。此外，随着磨损发生，存在内燃机中和排气排放系统中的腐蚀的风险，以及关联的缺点。欧洲专利EP I 404 955 BI描述了一种内燃机，其至少一个燃烧室至少在表面上的区域中具有为了氧化焦化残余物的催化涂层。催化层有意增加焦化残余物的氧化，特别是促进典型运行温度下、在催化转化器和衬里之间的边界表面的含碳衬底的快速氧化。该氧化导致在盛行流的作用下的沉积提早分离。通过该方式，减少或者甚至完全防止残余物生长。然而，不是始终都达到氧化所需的最低温度，使用催化材料时尤其如此。具体地，在低负载和低转速下不能始终获得所需温度。然而，这正是这些内燃机的运行条件，尤其是促进形成焦化残余物沉积的低负载和/或低转速。此外，焦化残余物也即是说碳烟的氧化不仅要求充分高温，而且要求氧或过量的氧。遵守未来碳烟排放物的限值的另一种方法将是使火花点火发动机配备有再生颗粒过滤器。然而，该方法成本高，并且能够增加反压力和减少燃料经济性。
发明内容
本文的发明人已认识到上述问题，并且采取了一种不依赖颗粒过滤器的针对直接喷射火花点火汽油发动机的碳烟排放物的不同方法。例如，一个例子方法包括一种运行直接喷射、火花点火发动机的方法，其包括向发动机汽缸直接喷射汽油；火花点火被喷射的汽油；以及响应于喷射器的焦化水平和足够高的汽缸温度，超化学计量(superstoichiometrically)地运行至少一个汽缸一段时间，从而增加焦化残余物的氧化。通过该方式，在燃烧行程或进程中，正好在能够减少焦化的条件下提供过量的氧，因而能够减少碳烟排放物，同时将对三元催化剂活性的影响减少至有限条件集。特别地，由于焦化残余物的氧化除了过量的空气之外还需要特定最低温度，所以例如在依赖焦化水平的有限条件下，上述方法仅提供贫燃(lean operation)。根据本公开的方法明显减少火花点火、直接喷射内燃机的未经处理颗粒排放物。可能将未经处理的颗粒排放物减少至这样的程度，即为了遵守法律限值，不必要依靠颗粒过滤器的排气后处理，但是视需要可另外使用该过滤器。当单独或结合附图时，通过以下说明将易于明白本说明的上述优点以及其它优点和特征。应理解，提供上述发明内容，以通过简化形式引入在详细说明中进一步描述的概念集合。无意确定权利要求的主题的关键或必要特征，其范围由详细说明后的权利要求唯一限定。此外，权利要求的主题不限于解决上述任何缺点或本公开中任何部分中的实施。
图1示出包括直接喷射、火花点火燃烧室和关联的排放物控制装置的车辆系统的示意图。图2示出根据本公开的方法的一例示性实施例的开始之前的进程顺序的流程图。
图3示出根据本公开的方法的一例示性实施例的进程顺序的流程图。
具体实施例方式与以超过量空气(λ >>1)运行的原理之外的柴油发动机相比，火花点火发动机通常配备有三元催化转化器，其要求在窄限度内按化学计量运行。根据本公开，为了提供氧化焦化沉积所需的氧，超化学计量运行(λ >1)将被清洁的内燃机的汽缸。因此偏离火花点火发动机的化学计量运行(λ ^ I)。法律仅允许为了避免内燃机的单独组件的热过载而偏离有效排气后处理所需的空气-燃料比λ，其可有更高污染物质排放物。在现有技术中，当期望高排气温度时执行富集(λ〈I)。在富集期间，喷射比以所提供的空气量实际燃烧的燃料更多的燃料，过量燃料同样被加热和蒸发，所以燃烧气体的温度下降。在关于能量方面认为该方法不利，关于内燃机的燃料消耗以及关于污染物质排放物更是如此，但是仍然将其视为为了实现该目标的可接受和权宜之计。因为上述原因，本方法的实施例有利，其中至少一个汽缸以空燃比λ <1. 15运行。本方法的特别有利实施例在于，其中该至少一个汽缸以空燃比λ <1.1运行，优选以空燃比λ <1.05。两个上述例子实施例使得允许这样的事实，即被布置在排气排放系统中的三元催化转化器不需要火花点火发动机的严格化学计量运行(λ =1)，而是仅为窄限度内的化学计量运行(λ ^ I)。污染物质转化越有效，空燃比λ越接近化学计量运行。关于被布置在排气排放系统中的三元催化转化器，为了甚至在清洁期间都至少近似确保在三元催化转化器中转化污染物质所需的空燃比，所以仅执行轻微贫燃。在贫燃期间，喷射比以提供的空气量燃烧的燃料更少的燃料，也就是说，提供比燃烧该燃料所需的空气更多的空气。过量空气参与燃烧行程或进程，也就是说被伴随加热。在贫燃开始时，排气温度稍微升高，这关于清洁至少一个汽缸高度有利，因为除了过量空气，焦化残余物的氧化还要求特定的最低温度。根据本公开的方法显著减少了火花点火、直接喷射内燃机的未经处理颗粒排放物。可能将未经处理的颗粒排放物减少至这样的程度，即为了遵守法律限值，不必要依靠颗粒过滤器的排气后处理。本方法的这样的实施例有利，其中通过减少喷射的燃料量增加空燃比λ。理论上也能够增加空燃比λ，也就是说通`过更大空气质量而升高，其中通常通过调节进气系统中提供的节流阀变化和设置空气质量。然而，这将同时使得功率输出变化。为了增加空燃比λ，同时保持相同的功率输出，因此减少喷射的燃料量有利，这可通过适当致动各个汽缸的喷射装置实现。本方法的这样的实施例有利，其中为了清洁目的而帮助焦化残余物的氧化，增加至少一个超化学计量(λ >1)运行汽缸的喷射装置的组件温度。在上述方法变体中，通过另外措施以有目标的方式增加喷射装置的温度，以便即使在不利边界条件下，例如低负载和/或低转速时，也能获得氧化焦化残余物所需的最低温度。关于这一点，本方法的这样的实施例有利，其中通过在提前方向(earlydirection)转换点火正时增加喷射装置的组件温度。在提前方向的点火正时的调整，也就是说朝着来自于涵盖720° CA的工作循环的较小曲柄角，将燃烧集中和全部燃烧行程或进程(combustion process)转换至上死点附近,和/或转换进压缩阶段。通过该措施,能够增加行程或进程压力和行程或进程温度。更高燃烧温度不可避免地也导致更高组件温度，特别是划界燃烧室的组件和壁体的更高温度，并且因此也导致喷射装置的更高组件温度。如果点火正时在提前方向的转换用于增加温度，在已执行按照讨论中的变体的根据本发明的方法后，也能够在推迟方向转换点火正时，返回至关于燃料消耗优化的点火正时。本方法的这样的实施例有利，其中通过减少汽缸新鲜增压的燃烧气体分数增加喷射装置的组件温度。燃烧气体可为再循环排气和/或汽缸中残留的残余气体。如果燃烧气体分数增加，汽缸新鲜增压的温度通常增加。然而，开始点火后燃烧的燃料-空气混合物的燃烧率同时随着燃烧气体分数增加而减少。较低燃烧率导致更低的行程或进程压力和更低的行程或进程温度。相反地，能够通过汽缸新鲜增压的燃烧气体分数增加的行程或进程温度减少了。如上所述，较高行程或进程温度导致较高组件温度，特别是也导致喷射装置的较高温度。因为上述原因，在内燃机配备有排气再循环系统的情况下，本方法的这样的实施例有利，其中通过减少排气再循环系统再循环的排气量增加喷射装置的组件温度。本方法的这样的实施例也有利，其中通过减少增压交换后残留在至少一个汽缸内的残余气体量而增加喷射装置的组件温度。在内燃机至少部分地配备有可变气门正时系统的情况下，本方法的这样的实施例有利，其中通过减少气门重叠减少残余气体量。如果内燃机配备有液体冷却装置，本方法的这样的实施例有利，其中通过增加液体冷却装置的冷却液体的温度增加喷射装置的组件温度。冷却液体消散的热越少，组件温度越高，并且因此本文有关的喷射装置的组件温度也越高。此外，作为增加冷却液体的温度的结果，在焦化残余物中积聚或沉积较少燃料。在内燃机配备有增压空气冷却设备的情况下，本方法的这样的实施例有利，其中通过旁通增压空气冷却设备增加喷射装置的组件温度。在增压内燃机的情况下，通常在压缩机下游的进气管中提供增压空气冷却器，通过该增压空气冷却器，经压缩的增压空气在进入至少一个汽缸之前就被冷却。冷却器减少温度，并且因此增加增压空气的密度，所以该冷却器也有助于更好地增压汽缸，也就是说气体质量更大。相反，如果想要增加喷射装置的组件温度，根据本方法变体，增压空气冷却设备被旁通是有利的。本方法的这样的实施例有利，其中当探测出在喷射装置上沉积了预定量的焦化残余物时，为了清洁喷射装置，将至少一个汽缸转换为超化学计量(X >1)运行。关于这一点，本方法的这样的实施例有利，其中通过数学模型评估沉积在喷射装置上的焦化残余物的量，并且将以该方式确定的量与预定量相比较，当超过预定量时，通过将至少一个汽缸转换为超化学计量运行开始清洁。本方法的这样的实施例有利，其中当超过内燃机的预定运行时段时，或者当其中使用内燃机的车辆已行驶预定距离时，为了清洁喷射装置，将至少一个汽缸转换为超化学计量(入>1)运行。本方法的这样的实施例有利，其中对于每个为了清洁而超化学计量(\ m计量>1)运行的汽缸，内燃机的一个汽缸亚化学计量(入如七学计量〈I)运行，优选入亚化学计量。2-A 在所述方法变体中，汽缸超化学计量运行的排气和汽缸亚化学计量(substoichiometric)运行的排气在排气后处理系统的上游合并有利,特别是在排气排放系统中提供的三元催化转化器的上游合并有利，以便源自汽缸亚化学计量运行的未燃烧排气组分被来自汽缸超化学计量运行的过剩氧量氧化，并且随着特征为整体气体-燃料比为入I的排气流，三元催化转化器起作用。因为相同的原因，本方法的这样的实施例有利，其中为了清洁喷射装置进行的n个工作循环超化学计量(、运行的至少一个汽缸在n个工作循环的清洁之后，都
以亚化学计星(X亚化学计量〈I)运彳了，优选X亚化学计量 2~ A雛学计量。与上述方法变体相比，其中为了产生化学计量空燃比，来自不同汽缸的排气合并或混合，在本情况中，使用来自相同汽缸的排气。本文假设，在排气到达排气处理系统之前，来自以缺乏氧执行的工作循环的排气和来自以过量氧执行的工作循环的排气在排气排放系统中混合在一起，并且形成化学计量空燃比的排气流。在内燃机具有奇数汽缸的情况下，不可能实现这样的情形，其中对于每个为了清洁而超化学计量(、运行的每个汽缸，内燃机的一个汽缸都以亚化学计量(入亚
运行。然而，如果单独汽缸以适当方式以交替方式进行超化学计量和亚化学计量运行，即使在奇数汽缸的情况下，也可能产生特征为化学计量气体-燃料比的、I的整体排气流。本方法的这样的实施例有利，其中在内燃机的低负载和低转速下执行清洁。如上所述，通过根据本发明的方法，即使在部分负载范围也可抵消焦化残余物的沉积。按照正在讨论的本方法变体，以内燃机的低负载和低转速执行本方法有利，因为内燃机的这些运行条件加速焦化残余物的形成和沉积。本方法的这样的实施例有利，其中为了帮助通过氧化而清洁，增加喷射压力，其中喷射装置以该喷射压力将燃料喷射到燃烧室内。本文假设，进入燃烧室的喷射射流作用在沉积物上并且部分分离沉积物，其中随着喷射压力增加，喷射射流的作用增加。本方法的这样的 实施例有利，其中不执行依靠颗粒过滤器的排气后处理。所述方法变体具有这样的优点，即消除了颗粒过滤器的成本，其中必须将颗粒未经处理排放物减少至这样的程度，即遵守法律限值。在上述实施例中，内燃机喷射装置至少在一些区域中具有用于氧化焦化残余物的催化涂层。使用催化材料有助于清洁在于，减少了氧化焦化残余物所需的最低温度。图1示出内燃机10的燃烧室的例子实施例。发动机10可接收来自包括控制器12的控制系统的控制参数，以及来自通过车辆操作者130通过输入装置132的输入。在该例子中，输入装置132包括油门踏板和踏板位置传感器134，其用于产生成比例的踏板位置信号PP。发动机的汽缸(本文中也为“燃烧室”)14可包括其中定位有活塞138的燃烧室壁体136。活塞138可被耦合至曲轴140，以便将活塞的往复运动转化为曲轴的旋转运动。可通过传递系统将曲轴140耦合至乘用车辆的至少一个驱动轮。此外，可通过飞轮将起动马达耦合至曲轴140，从而能够开始运行发动机10。汽缸能够通过一系列进气通道142、144和146接收进气空气。除了汽缸14以外，进气通道146还能够与发动机10的其他汽缸连通。在一些实施例中，一个或更多进气通道可包括增压装置，诸如涡轮增压器或机械增压器。例如，图1示出发动机10，其被配置有涡轮增压器，其包括被布置在进气通道142和144之间的压缩机174以及被沿排气通道148布置的排气涡轮176。压缩机174至少部分由排气涡轮176通过轴180产生动力，其中增压装置被构造为涡轮增压器。然而，在其他实施例中，诸如发动机10具有机械增压器的情况下，可任选地省略排气涡轮176，其中压缩机174由来自马达或发动机的机械输入产生动力。在仍其他例子中，可能不出现增压器。可沿发动机的进气通道提供包括节气板164的节气门162，用于改变提供给发动机汽缸的进气空气的流速和/或压力。例如，如图1中所示，节气门162可被布置在压缩机174的下游，或者可替换地在压缩机174的上游提供。排气通道148能够接收除了汽缸14之外的发动机10的其他汽缸的排气。示出排气传感器128被耦合至排放物控制装置178上游的排气通道148。可在各种适合提供排气空气/燃料比的指示的传感器中选择传感器128，诸如线性氧传感器或UEGO (通用或大范围排气氧)、二相排气氧传感器或EGO (如图所示)、HEG0 (热EG0)、N0x、HC或CO传感器。排放物控制装置178可为三元催化剂(TWC)、NOx阱、各种其他排放物控制装置或其组合。可由位于排气通道148中的一个或更多温度传感器(未示出)评估排气温度。作为替换方式，可基于发动机运行条件，诸如速度、负载、空燃比、点火延迟等等推断排气温度。此外，可由一个或更多排气传感器128计算排气温度。应明白，作为替换方式，可能由本文所列的温度评估方法的任何组合评估排气温度。发动机10的每个汽缸都可包括一个或更多进气门或一个或更多排气门。例如，示出汽缸14包括位于汽缸14的上部区域的至少一个进气提升气门150和至少一个排气提升气门156。在一些实施例中，包括汽缸14的每个发动机10的汽缸都可包括位于汽缸的上部区域的至少两个进气提升气门和至少两个排气提升气门。进气门150可由控制器12通过经凸轮致动系统151的凸轮致动控制。类似地，排气门156可由控制器12通过凸轮致动系统153控制。凸轮致动系统151和153每个都可包括一个或更多凸轮，并且可利用可由控制器12操作从而改变气门的运行的一个或更多凸轮轮廓线变换(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。进气门150和排气门156的位置可分别由气门位置传感器155和157确定。在可替换实施例中，进气和/或排气门可由电子气门致动控制。例如，作为替换方式，汽缸14可包括通过电子气门致动控制的进气门以及通过包括CPS和/或VCT系统的凸轮致动控制的排气门。在仍其他实施例中，进气和排气门可由公共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控制。发动机10的每个汽缸都包括用于开始燃烧的火花塞192。点火系统190可在选择运行模式下，响应于来自控制器12的火花提前信号SA,通过火花塞192向燃烧室14提供燃烧火花。发动机10的每个汽缸都构造有一个或更多向其提供燃料的燃料喷射器。作为非限制性例子，示出汽缸14包括一个燃料喷射器166。示出燃料喷射器166被直接耦合至汽缸14，用于与通过电子驱动器168从控制器12接收的信号FPW的脉冲宽度成比例地向其中喷射燃料。通过该方式，燃料喷射器166将称为燃料直接喷射的燃料提供到燃烧室14中。虽然图1示出喷射器166为侧喷射器，但是其也可位于活塞上部，诸如靠近火花塞192的位置。当以乙醇基燃料运行发动机时，由于一些乙醇基燃料的较低挥发性，该位置可增加混合和燃烧。作为替换方式，喷射器可位于进气门上方并且靠近进气门，从而增加混合。然后，可将燃料从包括燃料箱、燃料泵以及燃料管的高压燃料系统8输送至燃料喷射器166。作为替换方式，可由单级燃料泵以较低压力输送燃料，在该情况下，在压缩冲程期间，直接燃料喷射的正时可比使用高压燃料系统更受限。此外，虽然未示出，但是燃料箱可具有向控制器12提供信号的压力换能器。
如上所述，图1仅示出多汽缸发动机的一个汽缸。同样地，每个汽缸都可类似地包括其自身一组进气/排气门、燃料喷射器、火花塞等。燃料系统8中的燃料箱可保持不同燃料质量的燃料，诸如不同燃料成分。这些差异可包括不同的乙醇含量、不同的辛烷值、不同的汽化热、不同的燃料混合和/或其组合。图1中示出控制器12为微型计算机，其包括微处理器单元106 ;输入/输出接口108;电子存储装置，其用于存储可执行程序和标准值，在该具体例子中示出为只读存储器110 ;随机存取存储器112 ;不失效存储器114 ;以及总线。可通过代表可由处理器106执行的指令的计算机可读数据编程存储介质只读存储器110，用于执行下文所述的方法和程序，以及预期但未特别列出的其他变体。除了上述的那些信号，控制器12还可从被耦合至发动机10的传感器接收各种信号，其包括来自质量空气流传感器122的感应质量空气流量(MAF)的测量值；来自被耦合至冷却套118的温度传感器116的发动机冷却剂温度(ECT)；来自被耦合至曲轴140的霍尔效应传感器120 (或其他类型)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);来自传感器124的绝对歧管压力信号(MAP);来自EGO传感器128的汽缸AFR ;以及来自爆震传感器和曲轴加速传感器的反常燃烧。可由控制器12通过信号PIP产生发动机速度信号、RPM。可使用来自歧管压力传感器的歧管压力信号MAP从而提供进气歧管中的真空或压力的指示。图2示出根据本公开的例示性方法200的流程图。本方法可由控制单元执行，例如机动车辆的控制器12。在202，方法200包括确定发动机的运行参数。运行参数可包括发动机扭矩、发动机速度、油温、排气温度和冷却剂温度、节气门位置、刹车踏板位置和/或油门踏板位置以及车辆速度。在204，确定排气温度是否已超过阈值1，如果超过该阈值，就可能对排放物控制装置178造成损害。如果在204确定温度已超过阈值I (是)，将调节节气门162，从而允许亚化学计量空燃比(入〈I )，从而减少排气温度。如果在204，未超过(否)温度阈值1，就在208评估或测量喷射装置166的焦化。喷射装置166焦化的评估可基于运行条件，诸如燃料速度、负载、空燃比等等。例如，基于运行条件的焦化水平的评估、焦化产生的评估以及焦化再生的评估可提供积聚焦化评估。另外，排气传感器128能够通过监测燃烧室14释放到排气通道148中的碳烟排放物，从而提供喷射装置166焦化残余物积聚的指示。如果在210，喷射装置残余物积聚的评估未超过阈值(否)，在214就不需要进一步动作，并且不以焦化清洁循环运行发动机。如果在210超过阈值(是)，就在212开始氧化喷射装置上的焦化残余物的清洁循环。通过该方式，执行预防措施，从而通过减少超化学计量运行导致的高排气温度，确保三元催化剂不经历超过其容限的温度。如上所述，焦化清洁循环依赖于温度，然而，喷射装置的催化剂涂层允许在低于将损害三元催化剂的那些温度下的温度进行氧化。图2描述了一种方法，其中在开始焦化残余物清洁循环之前控制该过高温度。图3示出在发动机运行期间执行清洁循环的方法300的流程图，以促进喷射装置上的焦化残余物的氧化。在302，已满足图2中描述的条件，从而保证开始清洁循环，以氧化喷射装置上的焦化残余物。在304，必须测量和/或评估燃烧室的温度。该评估能够基于发动机运行条件，或者使用排气传感器128的测量值计算。如果在306确定燃烧室内的温度可相信地大于阈值2 (是)，就已满足焦化残余物氧化的理想温度条件，并且方法300将继续至310。如果在306温度不超过阈值2 (否)，就将在308执行上述方法，从而将燃烧室内的组件温度增加至超过阈值2但是低于阈值I的水平。这些动作包括使用可能的现有排气再循环系统、液体冷却系统或增压空气冷却系统，或者在提前方向转换点火正时。在期望的温度范围内，焦化残余物清洁循环能够继续。可在存在氧的高温下，例如高于阈值温度执行存在催化剂的焦化残余物的氧化。在310，为了获得增加焦化残余物的氧化目的的过量氧，以超化学计量(X >1)运行内燃机的至少I个汽缸。根据具有的汽缸数目，执行均衡非化学计量运行的影响的措施。在312，如果存在偶数个汽缸(是)，对每个以超化学计量(\ >1)运行的气缸，在314都以亚化学计量('〈I)运行一个相应的气缸。配对汽缸以超化学计量和亚化学计量空燃比运行将具有类似于以化学计量空燃比(X I)运行的净效应，后者为排放物控制装置178适当运行理想的条件。在312，如果不具有偶数个汽缸(否)，在316，以超化学计量(入>1)运行n个循环的汽缸其后将立即被以亚化学计量(X〈I)运行另外的n个循环。该配对超化学计量和亚化学计量循环将模拟整体化学计量运行(、I)。在为了增加焦化残余物氧化的超化学计量运行后，将在318恢复正常发动机运行。然后，根据本公开的方法终止。如上所述，可以预定时间、距离或使用的规则间隔或者一旦探测或评估出焦化残余物积聚就执行根据本公开的方法，并且能够每当需要时就执行该方法，从而防止由于喷射装置焦化残余积聚导致的颗粒排放物。在一个例子中，根据适当条件的以预定距离执行焦化残余物清洁循环，因为焦化残余物积聚而优先氧化焦化残余物，并且减少颗粒排放物。作为替换方式，可以响应于指示焦化残余物积聚的碳烟排放物水平，而执行方法300。不管起始动力如何，本公开提供一种氧化喷射装置上的焦化残余物的方法，其不对有问题的发动机磨损施加影响，也不需要彻底拆除喷射装置的成本和劳动力。如上所述，本公开可避免需要依靠颗粒过滤器的另外的排气后处理，后者成本高并且能够增加反压力，因而减少燃料经济性。应明白，本文公开的配置和方法本质上为例示性的，并且不应将这些特定实施例视为限制意义，因为可以有许多变体。例如，上述技术能够应用于V-6、1-4、1-6、V-12、对置4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构造以及其他特征、功能和/或特性的所有新颖和非明显组合和子组合。下文权利要求特别提出视为新颖和非明显的某些组合和子组合。这些权利要求可涉及“一个”元件或“第一”元件或其等效物。应将该权利要求理解为包括一个或更多该元件，而不需要或排除两个或更多该元件。可通过本申请权利要求的修正或通过在本申请或相关申请中提出的新权利要求而要求公开的特征、功能、元件和/或特性的其他组合和子组合。该权利要求，无论范围上与原始权利要求是否更宽、更窄、相等或不同，都应被视为被包括在本公开的主题之内。
权利要求
1.一种运行直接喷射、火花点火发动机的方法，其包括 向发动机汽缸直接喷射汽油； 火花点火所述经喷射的汽油； 响应于喷射器焦化水平和足够高的汽缸温度，以超化学计量运行所述至少一个汽缸一段时间，从而促进焦化残余物的氧化。
2.根据权利要求1所述的方法，其中为了清洁目的，以空燃比λ<1.15运行所述至少一个汽缸。
3.根据权利要求1所述的方法，其中为了清洁目的，以空燃比λ<1.1运行所述至少一个汽缸。
4.根据权利要求1所述的方法，其中为了清洁目的，以空燃比λ彡1.05运行所述至少一个汽缸。
5.根据权利要求1所述的方法，其中通过减少喷射的燃料量增加所述空燃比入。
6.根据权利要求5所述的方法，其中以不损失功率的方式增加所述空燃比λ。
7.根据权利要求1所述的方法，其中从化学计量运行(λ^ I)增加所述空燃比λ。
8.根据权利要求1所述的方法，其中至少在一些区域中催化涂层所述喷射器装置，从而促进所述焦化残余物的氧化。
9.根据权利要求1所述的方法，其中提高所述至少一个超化学计量(λ>1)运行汽缸的喷射装置的组件温度，以便帮助清洁目的的所述焦化残余物的氧化。
10.根据权利要求9所述的方法，其中通过在提前方向转换所述点火正时提高所述喷射装置的所述组件温度。
11.根据权利要求9所述的方法，其中通过减少所述汽缸新鲜增压的所述燃烧气体分数而提高所述喷射装置的所述组件温度。
12.根据权利要求9所述的方法，其中如果所述内燃机配备有液体冷却装置，就通过提高所述液体冷却装置的冷却液体的温度提高所述喷射装置的所述组件温度。
13.根据权利要求9所述的方法，其中通过减少经排气再循环系统再循环的所述排气的量而提高所述喷射装置的所述组件温度。
14.一种运行直接喷射、火花点火发动机的方法，其包括 向一个发动机汽缸直接喷射汽油； 火花点火所述经喷射的汽油； 响应于碳烟排放物水平和足够高的汽缸温度，以超化学计量运行所述所述汽缸一段时间，从而促进焦化残余物的氧化。
15.—种运行直接喷射、火花点火发动机的方法,其包括 向一个发动机汽缸直接喷射汽油； 火花点火所述经喷射的汽油； 在第一汽缸温度范围期间，以第一超化学计量空燃比运行所述汽缸第一段时间，从而促进焦化残余物的氧化；以及 在高于所述第一范围的第二汽缸温度范围期间，以第二亚化学计量空燃比运行所述汽缸，从而减少排气组件过热状况。
16.根据权利要求15所述的方法，其中不实行使用颗粒过滤器的排气后处理。
17.根据权利要求15所述的方法，其中在包括偶数个汽缸的发动机中，对于每个以超化学计量运行的汽缸，都以亚化学计量运行另一汽缸，从而实现接近化学计量空燃比(λ体一 O的净效应。
18.根据权利要求17所述的方法，其中执行补偿偏离化学计量运行的方法，使得所述排放控制装置的功效不变。
19.根据权利要求15所述的方法，其中在不包括偶数个汽缸的发动机中，对于以超化学计量运行η个循环的汽缸，其后立即以亚化学计量运行相同的汽缸另外η个循环，以实现接近化学计量空燃比(λ整体 I)的净效应。
20.根据权利要求19所述的方法，其中执行补偿偏离化学计量运行的方法，使得所述排放控制装置的功效不变。
全文摘要
本发明提供一种减少火花点火、直接喷射内燃机的颗粒排放物的方法。所述方法包括以足够高的温度、超化学计量地运行所述内燃机的至少一个汽缸，从而促进积聚在催化剂涂层喷射装置上的焦化残余物的氧化。其中氧化喷射装置焦化残余物消除了对使用颗粒过滤器的排气后处理的需要。配对汽缸的伴随亚化学计量运行，或者其后相同汽缸的立即亚化学计量运行补偿贫燃运行，使得三元催化剂的功效不变。
文档编号F02D43/00GK103047038SQ20121038909
公开日2013年4月17日 申请日期2012年10月15日 优先权日2011年10月14日
发明者T·洛伦茨, M·K·施普林格, H·H·鲁兰德, J·梅林 申请人:福特环球技术公司