具有催化涂层喷射装置的外施点火内燃发动机及操作所述类型内燃发动机的方法与流程

本申请要求2012年3月12日提交的德国专利申请号102012203802.7的优先权，其全部内容通过引用合并于此以用于所有目的。

技术领域

本申请涉及外施点火直接喷射式发动机的喷射装置。

背景技术：

在内燃发动机的研制中，一直在追求将燃料消耗减至最小程度并减少污染排放物。

燃料消耗在外施点火发动机（applied-ignition engine）中特别重要。这是由于传统的外施点火发动机是用均质的燃料-空气混合物运行的，其中通过用定量调节改变燃烧室的进气来设置期望的动力。通过调节在进气管中提供的节流阀活叶来改变燃烧室的进气。在节流阀活叶下游的引入空气的压力能够被减少到更大或更小的程度。当燃烧室容积恒定时，能够以这种方式通过引入空气的压力来设置空气质量，也就是空气的量。然而，由于节流损失，在部分负荷范围内通过节流阀活叶进行的定量调节具有热力学的缺点。

用于使外施点火发动机去节流（dethrotting）的一种途径是开发混合燃烧过程。这些混合燃烧过程是基于传统柴油发动机的技术特征的变换，其特征为空气压缩、非均质的混合物、自动点火和定性调节。柴油发动机的低燃料消耗是由定性调节引起的，其中通过所喷射的燃料量控制负荷。

因此，甚至在外施点火的发动机中，将燃料直接喷射到汽缸的燃烧室中被认为是显著减少燃料消耗的适当措施。通过在一定操作范围内使用定性调节，已经能够实现一定程度的内燃发动机的去节流。直接喷射式外施点火的内燃发动机也是本发明的主题。

在将燃料直接喷射到燃烧室中的情况下，尤其有可能实现分层的燃烧室进气，这能够显著地有助于外施点火发动机的去节流工作过程，这是因为当喷射少量的燃料时，通过分层进气操作，内燃发动机能够变稀到非常大的程 度，这提供热力学优点，特别是在部分负荷运行中，也就是说，在低负荷和中等负荷运行中。

分层进气不同于高度非均质的燃烧室进气，高度非均质的燃烧室进气不能由均匀的空燃比表征，但是其具有稀（λ>1）混合物部分以及浓（λ<1）混合物部分，其中具有相对较高燃料浓度的可燃的燃料-空气混合物存在于点火装置的区域内。

相对少量的时间可用于燃料的喷射，用于燃烧室中的混合物制备，亦即空气和燃料的混合和包括蒸发的制备，以及用于所制备的混合物的点火。

由于直接将燃料喷射到燃烧室中导致少量的时间可用于可点火和可燃的燃料-空气混合物的制备，因此对于混合物形成的变化和偏差，特别是喷射和点火的变化和偏差，直接喷射式外施点火发动机过程明显地比传统的外施点火发动机过程更加敏感。

燃料-空气混合物的非均质性也是为什么来自柴油机过程的已知微粒排放物与直接喷射式外施点火发动机的情况相关联的原因，而在传统的外施点火发动机的情况下所述排放物几乎是无关紧要的。

在直接喷射燃料的情况下，问题由喷射装置的积碳，例如用于喷射的喷射嘴的积碳引起。在喷射期间粘附于喷射装置的少量燃料在氧气不足的条件下可能经历不完全燃烧。

在喷射装置上形成积碳残渣的沉积。所述积碳残渣首先可能不利地改变喷射装置的几何形状，并且影响或者阻碍喷射射流的形成，因而容易妨碍混合物制备。

第二，所喷射的燃料积累在多孔积碳残渣中，当供应燃烧的氧气几乎完全消耗时，通常接近燃烧末尾的这些燃料于是经历不完全燃烧并且形成炭烟，其反过来又有助于增加微粒排放物。

此外，例如由于在燃烧室中传播的压力波或者喷射射流的作用引起的机械负荷的结果，积碳残渣可能脱落。以这种方式脱落的积碳残渣可能导致排气排放系统的损坏，例如削弱设置在排气排放系统中的排气后处理系统的功能性能。

用来抵消积碳残渣的积累和/或用来消耗积碳残渣的沉积，即从燃烧室去除所述积碳残渣并且清洁燃烧室的原理是已知的。

德国已公开的说明书DE19945813A1描述了一种用于操作直接喷射式 内燃发动机的方法，在该方法中，当在燃烧室例如在喷射阀门上检测到沉积物时，则以目标方式实施用于清洁燃烧室的措施，其中燃烧室中沉积物的存在是由发动机熄火检测系统所推断的。建议的用于清洁燃烧室的措施包括爆震燃烧的目标启动和/或将清洁流体引导到引入的燃烧空气中。这两种措施都可以对燃料消耗和污染物排放产生影响。通过将火花正时从当前的点火正时提前到超过边界线阈值（比边界线阈值更提前），可以启动爆震。

建议使用水作为特别有利的清洁流体，水的喷射致使燃烧温度下降，其结果是能够同时减少氮氧化物（NOx）的排放。然而，在低负荷和低转速下的部分负荷运行中，水的喷射是不适合的，因为这隐藏着腐蚀燃烧室和排气排放系统的危险，并且可能产生磨损方面的缺点。

欧洲专利EP1404955B1公开了一种内燃发动机，其至少一个燃烧室至少在在某些区域中具有在表面上的催化涂层，用于氧化积碳残渣的目的。该催化层用来促进积碳残渣的氧化，特别是在通常的运行温度下实现在催化转化器和衬层（lining）之间的边界表面上的含碳衬层的快速氧化，因而在主要流（prevailing flow）的作用下实现沉积物的早期脱落。以这种方式，减少或者甚至完全防止积碳残渣的生长。

EP1404955B1中所描述的通过氧化减少积碳残渣的方法的缺点是，即使当使用催化材料时，在低负荷和低转速下的部分负荷运行中不能达到氧化所需要的最小温度。然而，正是内燃发动机的这些运行状况（具体来说即低负荷和/或低转速）促进（也就是说加快）了所述类型的沉积物的形成，并且需要一种用于去除所述沉积物的方法。

德国已公开的说明书DE10117519A1描述了一种用于操作直接喷射式内燃发动机的方法，其中特意配备了汽缸的入口阀单元以防止热量的耗散，也就是说，其被设计成提高入口阀的喉部（throat）区域的表面温度。因而，其追求确保在内燃发动机的正常操作期间至少在喉部更经常地或者定期地达到除去积碳残渣所需要的高温。

尽管如此，仅仅加宽即扩大了负荷-转速特征曲线图中实际达到所需温度的区域。在高转速和高负荷下，具有消耗积碳残渣所需要的380°C的最低温度的区域靠近或者邻近高转速和高负荷下的满负荷线。在DE10117519A1中没有实现在其他特征曲线图区域中用于根据目标增加部件温度的基于方法的措施。相反，其依赖于在负荷-转速特征曲线图的对应区域中在内燃发动机 正常操作期间其自行产生所需要的温度。

在这方面，DE10117519A1的方法也不能允许在内燃发动机的低负荷和低转速下消耗积碳残渣，也就是说通过氧化进行清洁。

当部件温度特别低时，在内燃发动机的预热阶段期间，特别是刚好在内燃发动机的冷起动之后，上面所描述的问题具有更大的重要性。这是因为低温度水平加快积碳残渣的形成，并且使所述积碳残渣的去除更加困难。

在EP1404955B1和DE10117519A1所描述的内燃发动机中，通过基于方法的措施以目标方式没有或者不能影响特别是升高部件温度，与此相反，根据本发明，其不依赖于氧化积碳残渣所需要的温度在内燃发动机的正常运行期间是自行产生的。相反，喷射装置的部件温度受电加热装置的影响，因此能够在所有运行条件下以目标方式控制和进行积碳残渣的消耗。

本发明者已经认识到上述缺点，并且在本发明中描述了一些系统和方法，其中可以在所有运行条件下（特别是也在部分负荷运行期间）以有效的和目标的方式去除喷射装置上的积碳残渣的沉积物。

技术实现要素：

在根据本发明的内燃发动机中，可以通过电加热装置在催化涂层的区域中以目标方式升高喷射装置的温度，从而在所有运行条件下，特别是也在部分负荷运行期间或者在低负荷和低转速下，可以达到或者产生氧化积碳残渣所需要的最低温度。

此外，本发明的喷射装置配备有电加热装置，该电加热装置在喷射过程期间使将被引入到燃烧室中的燃料能够被预先加热。这有利地帮助混合物制备（特别是喷射燃料的蒸发）以及燃烧所需要的预先反应的发生。在冷起动后的内燃发动机的预热阶段期间，以及在具有低温的运行范围内，例如在低负荷和低转速的运行范围内，通过加热装置加热燃料是特别有利的。

本发明提供用于减少外施点火直接喷射式发动机的喷射装置上的积碳残渣的系统和方法。一种示例系统包括：喷射装置；与喷射装置集成的电加热装置；在喷射装置表面上的催化涂层；以及适于启动喷射装置的清洁模式的控制器，其中电加热装置升高喷射装置的温度。在有催化涂层的情况下，加热喷射装置使喷射装置上的积碳残渣能够氧化。

本发明的上述优点和其他优点以及特征从下面单独的或结合附图的详细 描述中将容易明白。

应该理解，上面提供的发明内容是为了以简单的形式介绍在详细描述中将进一步描述的构思的选择。这并不意味着确定要求保护的主题的关键或基本特征，要求保护的主题的范围由权利要求唯一地限定。此外，要求保护的主题不限于解决上面指出的或本发明任何部分中指出的任何缺点的实施方式。另外，本发明人已经认识到这里指出的缺点，但不认为它们是已知的。

附图说明

图1示出根据本发明的发动机的示例汽缸。

图2示意性示出通过喷射装置的截面图。

图3示出根据本发明的喷射装置的末端的截面图。

图4示出清洁喷射装置的方法的流程图。

具体实施方式

现在参考图图1，图1示出内燃发动机10的燃烧室或者汽缸的示例性实施例。发动机10可以接收来自于包括控制器12的控制系统的控制参数，并且接收经输入装置132来自车辆操作者130的输入。在这个示例中，输入装置132包括加速器踏板以及用于产生成比例的踏板位置信号PP的踏板位置传感器134。发动机10的汽缸（本文中也称为“燃烧室”）14可以包括燃烧室壁136，活塞138被设置在其中。活塞138可以被耦连到曲轴140，使得活塞的往复运动被转换为曲轴的旋转运动。曲轴140可以经由传动系统耦连到客车的至少一个驱动轮。此外，起动电动机可以经由飞轮耦连到曲轴140，以能够实现发动机10的起动操作。

汽缸14能够经由一系列进气通道142、144和146接收进气。除了汽缸14之外，进气通道146还可以与发动机10的其他汽缸连通。在一些实施例中，进气通道中的一个或更多个可以包括增压设备，例如涡轮增压器或者机械增压器。例如，图1示出配置有涡轮增压器的发动机10，该涡轮增压器包括设置在进气通道142和144之间的压缩机174以及沿着排气通道148设置的排气涡轮176。压缩机174可以至少部分地由排气涡轮176通过轴杆180提供动力，其中增压设备被配置为涡轮增压器。然而，在其他示例中，例如在发动机10具有机械增压器的情况下，排气涡轮176可以可选地被省去，其中可以 通过来自马达或者发动机的机械输入给压缩机174提供动力。可以沿着发动机的进气通道设置包括节流板164的节气阀20，以便改变提供到发动机汽缸中的进气的流速和/或压力。例如，如图1所示，节气阀20可以设置在压缩机174的下游，或者可以可选地设置在压缩机174的上游。

除了汽缸14之外，排气通道148还可以接收来自发动机10的其他汽缸的排气。排气传感器128被示出耦连到排放控制装置178上游的排气通道148。传感器128可以从用于提供排气空燃比指示的各种合适的传感器中选择，例如，线性氧传感器或UEGO（通用或者宽域排气氧传感器）、双态氧传感器或EGO（如图所示）、HEGO（加热的EGO）、NOx、HC或CO传感器。排放控制装置178可以是三元催化剂（TWC）、NOx捕集器、各种其他排放控制装置或其组合。

排气温度可以通过设置在排气通道148中的一个或多个温度传感器（未示出）来测量。作为替换，排气温度可以根据诸如速度、负荷、空燃比（AFR）、火花延迟等发动机运行状况来推断。此外，排气温度可以通过一个或更多个排气传感器128计算。应该理解，排气温度可以可替换地由这里所列出的温度估算方法的任何组合来估算。

发动机10的每个汽缸可以包括一个或更多个进气阀和一个或更多个排气阀。例如，汽缸14被示出包括位于汽缸14上部区域的至少一个进气提升阀150和至少一个排气提升阀156。在一些实施例中，包括汽缸14在内的发动机10的每个汽缸可以包括位于汽缸上部区域的至少两个进气提升阀和至少两个排气提升阀。

进气阀150可以经由凸轮致动系统151由控制器12通过凸轮致动来控制。类似地，排气阀156可以经由凸轮致动系统153由控制器12控制。凸轮致动系统151和153均可以包括一个或更多个凸轮，并且可以利用凸轮廓线变换（CPS）、可变凸轮正时（VCT）、可变气门正时（VVT）和/或可变气门升程（VVL）系统中的一种或更多种，这些系统可以由控制器12操作以改变阀门操作。进气阀150和排气阀156的操作可以分别由阀门位置传感器（未示出）和/或凸轮轴位置传感器155和157确定。在可替换实施例中，进气阀和/或排气阀可以由电动阀致动控制。例如，汽缸14可以可替换地包括经由电动阀致动控制的进气阀以及经由包括CPS和/或VCT系统的凸轮致动控制的排气阀。在另外的其他实施例中，进气阀和排气阀可以由共同的阀致动器或致动系统， 或者可变气门正时致动器或致动系统控制。可以调节凸轮正时（通过提前或延迟VCT系统）以根据EGR流来调节发动机稀释，从而减少EGR瞬变并且改进发动机性能。

汽缸14能够具有压缩比，该压缩比是当活塞138在下止点时的容积与活塞在上止点时的容积之比。常规地，压缩比的范围为9:1到10:1。然而，在使用不同燃料的一些示例中，压缩比可以增加。例如，当使用辛烷值较高的燃料或者具有较高的潜在汽化焓的燃料时，可能发生压缩比的增加。如果使用直接喷油，由于其对发动机爆震的影响，也可以增加压缩比。

在一些实施例中，发动机10的每个汽缸可以包括用于启动燃烧的火花塞192。在选择的运行模式下，响应于来自控制器12的火花提前信号SA，点火系统190能够通过火花塞192向燃烧室14提供点火火花。然而，在一些实施例中，火花塞192可以被省去，例如，在一些柴油机的情况下，在发动机10可以通过自动点火或者通过喷射燃料启动燃烧的情况下，可以省去火花塞。

作为非限制性的示例，汽缸14被示出包括一个喷射装置1。喷射装置1被示出直接耦连到汽缸14，用于经由电子驱动器168以与从控制器12接收的信号FPW的脉冲宽度成比例地将燃料直接喷射到汽缸中。以这种方式，喷射装置1提供通常所说的燃料直接喷射（下文中也称为“DI”）到燃烧汽缸14中。虽然图1中喷射装置1作为侧喷射器，但是喷射装置1也可以位于活塞的上面，例如靠近火花塞192的位置。燃料可以从包括燃料箱、燃料泵和燃料轨的高压燃料系统18提供给喷射装置1。可选地，燃料可以在低压下通过单级燃料泵提供，在这种情况下，在压缩冲程期间，直接燃料喷射的正时比使用高压燃料系统的情况更加受限制。此外，虽然没有示出，但是燃料箱可以具有为控制器12提供信号的压力换能器。应该理解，在可替换的实施例中，喷射装置1可以是气道喷射器，其将燃料提供到汽缸14上游的进气道内。

如上所述，图1示出多汽缸发动机的一个汽缸。因此每一个汽缸可以同样包括其自己的一组进气阀/排气阀、燃料喷射器、火花塞等。

虽然没有示出，但是应该理解，发动机还可以包括一个或更多个排气再循环通道，用于将来自发动机排气的至少一部分排气转移到发动机进气中。因此，通过再循环一些排气，可以影响发动机稀释，这可以减少发动机爆震、峰值汽缸燃烧温度和压力、节流损失以及NOx排放。一个或更多个EGR通道可以包括LP-EGR通道，其耦连在涡轮增压器压缩机上游的发动机进气与 涡轮下游的发动机排气之间，并且被配置为提供低压（LP）EGR。一个或更多个EGR通道还可以包括HP-EGR通道，其耦连在压缩机下游的发动机进气与涡轮上游的发动机排气之间，并且被配置为提供高压（HP）EGR。在一个示例中，可以在例如缺乏由涡轮增压器提供的增压的条件下提供HP-EGR流，同时可以在例如存在涡轮增压器增压的条件下和/或当排气温度高于阈值时提供LP-EGR流。可以通过LP-EGR阀调节穿过LP-EGR通道的LP-EGR流，同时可以通过HP-EGR阀（未显示）调节穿过HP-EGR通道的HP-EGR流。

控制器12在图1中被显示为微型计算机，其包括微处理器单元（CPU）106、输入/输出端口（I/O）108、用于可执行程序和校准值的电子存储介质（在该特殊示例中显示为只读存储器（ROM）芯片110）、随机存取存储器（RAM）112、保活存储器（KAM）114和数据总线。控制器12可以接收来自耦连到发动机10的传感器的各种信号，除之前讨论的那些信号之外，还包括来自质量空气流量传感器112的进气质量空气流量（MAF）的测量结果；来自耦连到冷却套118的温度传感器116的发动机冷却剂温度（ECT）；来自耦连到曲轴140的霍尔效应传感器120（或其他类型的传感器）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）；以及来自传感器124的歧管绝对压力信号（MAP）。控制器12可以根据信号PIP生成发动机转速信号RPM。来自歧管压力传感器的歧管压力信号MAP可以被用来提供进气歧管中的真空或压力的指示。另外的其他传感器可以包括耦连到燃料系统的燃料箱的燃料水平传感器和燃料成分传感器。

控制器12及其存储介质只读存储器110可以用计算机可读数据及参于但没有具体列出的其他变量来编程，该计算机可读数据表示可处理器106执行以便实行下面描述的方法的指令。

图2示意性示出通过内燃发动机的第一实施例的喷射装置1的截面图。图2所示的喷射装置1是汽油喷射嘴，其中在喷射装置1的自由端，立轴（pintle）6迫使燃料保持在喷嘴开口8范围以外的燃料开口4中。

在燃料喷嘴5的区域内中，喷射装置1具有伸进燃烧室中的末端区域10。这一末端区域10的表面可以全部或者部分涂覆催化涂层7。催化涂层7帮助氧化积碳残渣。图2以横截面示出，然而应该明白，催化涂层7可以扩展跨越喷射装置1的表面，或者在可替换实施例中，其可以局限在喷射装置的一个区域内。此外，加热装置3可以被配置为在喷射装置1的基部上的任何形 状的盘，或者可替换地，可以以条带或栅格的形式设置在喷射装置中。参考图3，在其中更详细地示出喷射装置1的末端区域10。

现在转到图3，图3示出喷射装置1的末端区域10的更详细视图。在图3中，在燃料开口4中没有示出立轴。喷嘴开口8被显示为穿过加热装置3和催化涂层7的孔，其允许燃料喷射到燃烧室内。催化涂层7是在燃料喷嘴5的底面上。在其他实施例中，如果末端区域10的侧壁11伸进燃烧室内并因此容易积累积碳残渣，则催化涂层可以扩展到末端区域10的侧壁11。

在非限制性示例中，伸进燃烧室中的喷射装置的表面区域可以具有催化涂层。该区域可以包括少于二分之一的伸进燃烧室内的喷射装置的表面。催化涂层可能是昂贵的，覆盖喷射装置的特定区域可以降低成本。

为了启动并帮助氧化积碳残渣以实现清洁的目的，喷油嘴1配备有电加热装置3，通过电线2为加热装置3供应电流，并且加热装置3增加喷射嘴5在催化涂层7区域中的部件温度。电线之一可以经侧壁11接地到喷射器主体。

在另一个实施例中，喷射器可以是电子燃料喷射器，并且用于操作该电子燃料喷射器内的螺线管的电源也可以为电加热装置提供电力。此外，用于电加热装置的电线可以集成在喷射装置的外壳内，或者位于喷射装置的外面。

这样的内燃发动机的实施例也是有利的，其中少于四分之一的伸进燃烧室内的喷射装置的表面具有催化涂层。

这样的内燃发动机的实施例也是有利的，其中少于六分之一的伸进燃烧室内的喷射装置的表面具有催化涂层。

总之，伸进燃烧室内的喷射嘴的区域可以容易受到沉积物的形成或积碳残渣的聚集的影响，因为在所述区域中，集成在喷嘴中的燃料开口从喷嘴露出，并且形成朝着燃烧室开口的燃料喷嘴。

在可替换实施例中，喷射装置在其末端可以具有平面，在其上有燃料喷嘴。所述平面侧具有催化涂层的实施例是有利的。在这样的示例中，喷射装置的平面侧优选与周围的燃烧室内壁齐平地终止，其中在喷射装置的面侧（face side）上，出现多个燃料输送管以便形成喷嘴开口，其用来将燃料引入燃烧室中。

这样的内燃发动机的实施例是有利的，其中电加热装置被集成到喷射装置中，以使得在催化涂层区域中组件温度充分地升高。

所述实施例考虑到加热装置的目的是与催化涂层相互作用以减少喷射装 置外表面上的沉积物并且清除那里的积碳残渣，即确保由于氧化导致的表面清洁。与这种情况相对照，设计加热装置并且将其集成到喷射装置中是有利的，从而使得主要在相关区域中升高温度，亦即在喷射装置外表面上的催化涂层中升高温度。

然而，将一定的热量引入到喷射嘴的内部也是有利的，例如为了在燃料通过喷射装置时预先加热在导管中输送的燃料。

喷射装置是喷油嘴的内燃发动机的实施例是有利的。

本发明还详细说明了用于操作上述类型的外施点火内燃发动机的方法，其中喷射装置配备有电加热装置，其通过以下方法实现，其中在催化涂层区域中通过加热装置增加喷射装置的部件温度，以便启动并帮助氧化积碳残渣从而达到清洁的目的。

图4示意性示出根据本发明的方法300。该方法开始于发动机开动事件。在302，评定发动机是否是冷起动。如果发动机开动事件是冷起动（“是”），则在304开始喷射器清洁。如果不是冷起动，则该方法前进到步骤305，在此处在没有来自电加热装置的外部加热的情况下继续进行燃料喷射，并且该方法前进到步骤306。

该方法的实施例是有利的，其中在冷起动之后的预热阶段期间，至少暂时地增加喷射装置的部件温度。冷起动之后，部件温度（具体来说亦即喷射装置的温度）特别低，因此在内燃发动机的所述运行阶段期间，存在通过加热装置增加部件温度的非常高的要求，也就是说，加热或预热特别是在催化涂层区域中的喷射装置。

该方法的实施例是有利的，其中在冷起动之后的预热阶段期间，至少暂时地增加喷射装置的部件温度。冷起动之后，部件温度（具体来说亦即喷射装置的温度）特别低，因此在内燃发动机的所述运行阶段期间，存在通过加热装置增加部件温度的非常高的要求，也就是说，加热或预热特别是在催化涂层区域中的喷射装置。

喷射器清洁可以包括加热喷射装置，这可以通过电加热装置3来实现。加热喷射装置还可以包括旁通增压空气冷却和/或提高液体冷却温度。此外，清洁喷射装置可以包括下面描述的将喷射装置加热到催化剂可用来氧化积碳残渣的温度的附加方法。

利用加热装置或者由于增加部件温度，能够启动并帮助用于清洁目的的 氧化，并且从一开始就能够抵消积碳残渣形式的沉积物。

本方法的实施例是有利的，其中增加喷射装置将燃料喷射到燃烧室中的喷射压力，以便通过氧化来帮助清洁。这里假设进入燃烧室的燃料射流作用于沉积物并且部分地分离沉积物，其中燃料射流的作用随着喷射压力而增加。

该方法的实施例是有利的，其中启动爆震燃烧以便帮助通过氧化进行的清洁。由于爆震燃烧而产生的压力振荡重叠在正常压力分布上，并且产生强烈的高频率振动，其能够去除沉积物。可以短暂地使用爆震燃烧以帮助通过氧化进行的清洁，因为所述爆震燃烧也使其他部件经受高负荷并且可能引起损坏。

该方法的实施例是有利的，其中通过沿着提早方向（early direction）移动点火时间来升高喷射装置的部件温度。

沿着提早方向调节点火时间，也就是说朝着从覆盖720°CA的工作循环前进到更小的曲柄角度，将燃烧中心（focus）即燃烧过程移动到上止点附近，和/或移动到压缩阶段。利用这种措施，能够增加处理压力和处理温度。较高的燃烧温度也必然导致较高的部件温度，特别是导致限定燃烧室的部件和壁的较高温度，因此也导致喷射装置的较高的部件温度。

在这方面，该方法的实施例是有利的，其中通过从在燃料消耗方面被优化的点火时间沿着提早方向移动点火时间，喷射装置的部件温度被升高。所述方法变体考虑到内燃发动机的运行参数被优选校正并固定以获得低燃料消耗和良好的排放特性的事实。

如果沿着提早方向移动点火时间被用来升高温度，则根据本发明的方法在按照所讨论的变体执行之后，点火时间能够沿着后来方向（late direction）移动返回到在燃料消耗方面被优化的点火时间。

如果内燃发动机配备有液体型冷却设备，则该方法的实施例是有利的，其中通过升高液体型冷却设备的冷却液的温度来帮助增加喷射装置的部件温度。被冷却液耗散的热量越少，部件温度越高，因此与其相关的喷射装置的部件温度也越高。此外，由于冷却液温度的升高，较少的燃料积聚或沉积在积碳残渣中。

在配备有增压空气冷却设备的内燃发动机的情况下，该方法的实施例是有利的，其中通过旁通增压空气冷却设备来帮助增加喷射装置的部件温度。

在机械增压内燃发动机的情况下，增压空气冷却器通常设置在压缩机下 游的进气管道中，在增压空气进入至少一个汽缸之前，增压空气冷却器冷却增压空气。冷却器降低了温度，因此增加了增压空气的密度，因此冷却器也有助于改善充气，即有助于更大的空气质量。在这里通过冷却发生压缩。

相反，如果追求升高喷射装置的部件温度，根据本方法变体，增压空气冷却设备被旁通是有利的。

再参考图4，在306，判断发动机是否在部分负荷之下。部分负荷可以包括低负荷和低转速。如果发动机在部分负荷之下（“是”），则在308启动清洁喷射装置。如果发动机不在部分负荷之下（“否”），则该方法前进到309，在此处在没有来自电加热装置的外部加热的情况下，继续进行燃料喷射，并且该方法前进到步骤310。

如已经所陈述的，在根据本方面的内燃发动机中，即使在部分负荷运行期间也能够抵消积碳残渣的沉积物，具体来说通过用于产生所需要的最低温度的加热装置来实现。

按照正在讨论的该方法变体，在内燃发动机的低负荷和低转速下执行该方法是有利的，因为内燃发动机的这些运行条件促进积碳残渣的形成和沉积。因此，在低负荷和低转速下去除所述沉积物是有利的。

在310，判断喷射装置上的积碳残渣是否高于预定的阈值。可以根据包括以下各项的发动机运行条件来估算该阈值：负荷、速度和空燃比；从上一个喷射装置加热阶段起所经过的时间；或者来自排气氧传感器、温度传感器等的输入。如果积碳残渣不高于预定的阈值（“否”），则该方法前进到步骤313，在此处在没有来自电加热装置的外部加热的情况下，继续进行燃料喷射。如果积碳残渣高于预定的阈值（310处为“是”），则该方法前进到312，在此处如上面所述启动喷射装置清洁。

该方法的实施例是有利的，其中通过数学模型估算沉积在喷射装置上的积碳残渣的量，并且将以这种方式确定的量与可预定的量进行比较，一旦超过可预定的量，就启动通过氧化进行的清洁。

该方法的实施例也是有利的，其中只要超过可预定的内燃发动机运行持续时间，或者当使用该内燃发动机的车辆行驶预定的距离时，就启动通过氧化进行的清洁。

一旦启动之后，可以通过各种机制停止喷射装置的清洁模式。在一个示例中，一旦启动之后，喷射装置的清洁模式可以持续给定的时间段。可替换 地，清洁模式能够持续，直到估测的积碳残渣水平降低到可接受的量、发动机不再在部分负荷下、操作温度可以使得在有催化剂的情况下积碳残渣的氧化可以自发地发生等。一旦喷射装置的清洁模式已经发生，或者确定没有清洁模式可以被启动，则该方法返回。

上面描述的发明提供一种用于减少直接喷射式外施点火发动机中喷射装置上的积碳残渣的系统和方法。催化涂层和一体的加热装置的使用使积碳残渣能够从喷射装置中氧化，因此改善排放和燃料经济性。

本发明提供用于减少外施点火直接喷射式发动机中喷射装置上的积碳残渣的系统和方法。一种示例性系统包括：喷射装置；与该喷射装置集成的电加热装置；在该喷射装置表面上的催化涂层；以及适于启动喷射装置的清洁模式的控制器，其中电加热装置升高喷射装置的温度。在有催化涂层存在的情况下，加热喷射装置使喷射装置上的积碳残渣能够氧化。

应理解，此处所公开的配置和方法本质上是示范性的，并且这些具体的实施例不被认为是限制性的，因为许多变体是可能的。例如，上述技术能够应用于V-6、I-4、I-6、V-12、对置式4缸发动机和其它发动机类型。本发明的主题包括此处所公开的各种系统和配置和其它的特征、功能和/或性质的所有新颖的和非显而易见的组合和子组合。

本申请的权利要求具体地指出某些被认为是新颖的和非显而易见的组合和子组合。这些权利要求可引用“一个”元素或“第一”元素或其等同物。这些权利要求应该理解为包括一个或多个这种元素的结合，既不要求也不排除两个或更多个这种元素。所公开的特征、功能、元件和/或特性的其他组合和次组合可通过修改现有权利要求或通过在这个或关联申请中提出新的权利要求得到主张。这些权利要求，无论与原始权利要求范围相比更宽、更窄、相同或不相同，也被认为包括在本发明主题内。