用于控制车辆发动机的装置及其方法与流程

本发明涉及用于控制车辆发动机的装置及其方法。更具体地，本发明涉及用于控制车辆发动机的装置及能够改善燃料消耗并且减少诸如氮氧化合物的废气的量的方法。

背景技术：

本部分的陈述仅用于提供与本发明相关的背景信息，并且可能不构成现有技术。

有关车辆排出的废气中的有害物质的环境法规在许多国家已经日益加强。因此，在这些有关废气的法规规定之下，车辆安装有各种类型的用于除去包含在废气中的有害物质例如NOx、CO以及THC的催化剂设备。

作为各种类型的催化剂设备的示例，已经使用的有柴油氧化催化剂(DOC)、柴油微粒过滤器(DPF)、稀燃氮氧化物捕集(LNT)以及选择性催化还原单元(SCR)。

安装用于减少有害物质的废气后处理系统，例如DOC、LNT、SCR需要化学反应的基本温度(活化温度)。

总体而言，在发动机冷却状态下的废气温度较低，并且废气后处理系统在冷却状态下并未激活。因此，废气后处理系统的废气净化率将降低，并且废气量，例如氮氧化合物的量将会增加。

如此，利用用于提高废气再循环(EGR)率的方法来减少废气量。然而，当使用该方法时，车辆的燃料消耗将会恶化。

技术实现要素：

本发明提供一种用于控制车辆发动机的装置，其能够在废气后处理单元的温度未达到活化温度时改善车辆的燃料消耗并且减少废气量。

根据本发明的示例性实施例，用于控制发动机的装置可包括：具有多个燃烧室并且通过燃烧喷入燃烧室中的燃料提供驱动转矩的共轨式(common rail)发动机；通过使从燃烧室排出的部分废气再循环而将废气提供至燃烧室的EGR装置；置于排气管道中并净化从燃烧室排出的废气的SCR催化剂；以及根据SCR催化剂的温度控制共轨式发动机的控制参数的控制器。

所述控制器可在SCR催化剂的温度大于或等于活化温度时进入催化剂活化燃烧模式，并且可在SCR催化剂的温度小于活化温度时进入催化剂失活燃烧模式。

当进入催化剂活化燃烧模式时，控制器可使燃料喷入燃烧室的时刻提前，增加共轨式发动机的共轨的压力，并且减少EGR装置的废气再循环量。

当进入催化剂失活燃烧模式时，控制器可使燃料喷入燃烧室的时刻延迟，减小共轨式发动机的共轨的压力，并且增加EGR装置的废气再循环量。

根据本发明的另一示例性实施例，用于控制车辆发动机的方法可包括：检测净化废气的SCR催化剂的温度；将SCR催化剂的温度与活化温度进行比较；以及根据SCR催化剂的温度控制共轨式发动机的控制参数。

控制共轨式发动机的控制参数可包括：当SCR催化剂的温度大于或等于活化温度时，进入催化剂活化燃烧模式；以及当SCR催化剂的温度小于活化温度时，进入催化剂失活燃烧模式。

当进入催化剂活化燃烧模式时，可使燃料喷入燃烧室的时刻提前，可增加共轨式发动机的共轨的压力，并且可减少EGR装置的废气再循环量。

当进入催化剂失活燃烧模式时，可使燃料喷入燃烧室的时刻延迟，可减少共轨式发动机的共轨的压力，并且可增加EGR装置的废气再循环量。

根据本发明的示例性实施例，通过根据废气后处理单元的催化剂的温度调整发动机的控制参数，能够改善车辆的燃料消耗并且减少诸如氮氧化合物的废气的量。

进一步地，当SCR催化剂的温度大于或等于活化温度时，通过进入催化剂活化燃烧模式能够减少燃料消耗，并且，当SCR催化剂的温度小于活化温度时，通过进入催化剂失活燃烧模式，能够减少诸如氮氧化合物的废气的量。

通过本文描述，本发明的更多的适用范围将显而易见。应当理解是，本文的描述和特定示例仅用于阐述目的，而并不在于表示本发明的范围。

附图说明

为了使本发明更易于理解，现将参考附图对本发明的各种形式进行描述，其以示例方式给出，其中：

附图是用以参考来解释本发明的示例性实施例，本发明的精神不应解释为仅限于附图。

图1是示出根据本发明示例性实施例的用于控制车辆发动机的装置的示意图；

图2是示出根据本发明示例性实施例的共轨式发动机的示意图；

图3是示出根据本发明示例性实施例的用于控制车辆发动机的装置的方框图；并且

图4是示出根据本发明示例性实施例的用于控制车辆发动机的方法的流程图；

此处所述的附图仅用于例示的目的，并非用于以任何方式限制本发明的范围。

附图标记说明

100：共轨式发动机

110：燃烧室

130：进气歧管

150：燃料箱

152：高压燃料泵

154：压力控制阀

156：共轨

158：压力传感器

160：喷嘴

200：EGR装置

210：EGR阀

220：EGR冷却器

300：SCR催化剂

310：温度传感器

400：涡轮增压器

500：控制器

具体实施方式

下文描述实际仅为实施例，并且不旨在限制本发明及其应用或者用途。应当理解的是，所有附图中对应的附图标记表示类似或对应的元件和特征。

如本领域的技术人员会意识到的，在不背离本发明的实质或范围的情况下，所述实施例可以各种不同的方式修改。

此外，为了更好地理解和简化描述，附图中每个配置的尺寸和厚度都将不定地示出，但是本发明不限于此。在附图中，层、膜、板、区域等的厚度，为了清晰显示而进行了放大。

图1是示出根据本发明示例性实施例的用于控制车辆发动机的装置的示意图；

如图1所示，根据本发明示例性实施例的用于控制车辆发动机的装置包括：具有多个燃烧室110并且通过燃烧喷入燃烧室110中的燃料来提供驱动转矩的共轨式发动机100；通过使从燃烧室110排出的部分废气再循环而将废气提供至燃烧室110的EGR装置200；置于废气管道中并净化从燃烧室110排出的废气的SCR催化剂300；以及图2中根据SCR催化剂300的温度控制共轨式发动机100的参数的控制器500。

所述共轨式发动机100不同于现有的通过混合器将空气和燃料提供至燃烧室110的方案而运行的发动机，其通过将燃料直接喷入燃烧室110的方案而运行。

例如，迄今为止所使用的柴油机燃料喷射设备通过这样的方案来 运行，其使用凸轮驱动设备以获得喷射压力，其原理是，喷射压力伴随着速率的增加而增加，并且因此喷射的燃料量将增加。

然而，根据本发明的共轨式发动机方案的优势在于，喷射压力的产生和喷射过程彼此分离，这样，在设计发动机时，能够分别地考虑压力的产生以及燃料的喷射，并且因此，燃烧和喷入过程可以自由地设计。

即是说，在共轨式柴油机中，由于燃料压力和燃料喷入时间可根据发动机运行条件使用发动机特性图(Map)进行调整，即使在发动机每分钟转速(rpm)较低时，也能够高压喷射，因此，完全燃烧得以实现，排气与噪声将减少，且燃料效率将会显著提高。

参考图2，根据共轨式发动机100，燃料箱150中的燃料通过高压燃料泵152被抽送提供至共轨156。在维持预设压力的同时提供至共轨156的燃料通过燃料喷嘴160喷入燃烧室110。

高压燃料泵152在通过凸轮轴(未示出)驱动的同时操用以抽送燃料，并且共轨156中的压力通过压力传感器158进行检测。

控制器500根据发动机的每分钟转速和负载控制置于高压燃料泵152出口的压力控制阀154，从而在旋转发动机的同时，无需高压压缩燃料而将燃料持续控制至设定值。

参考图1，EGR装置200从供应经涡轮增压的空气至发动机的涡轮增压器400的前端提取废气，并且将废气再循环至发动机。本领域的技术人员应当认识到，废气也能在其他节点进行采集以用以进行再循环。EGR装置200包括调整废气再循环量的EGR阀210、冷却通过EGR阀210再循环的高温废气的EGR冷却器210。废气通过进气歧管130流入发动机。

SCR催化剂300用于净化来自发动机产生的废气的有害物质例如碳氢化合物(HC)、一氧化碳(CO)以及氮氧化合物(NO_X)。SCR催化剂300包括通过用铝浸渍包括铂、钯和铑的贵金属作为基底进行碳氢化合物、一氧化碳的氧化反应以及氮氧化合物的还原反应。

催化剂具有随着温度提高而提高的净化能力。当催化剂未达到活化温度时，其净化有害物质的能力下降，因此其不能氧化或还原有害物质，而是使得有害物质被排放到大气中，因此，排放将恶化。

为了解决上述问题，控制器500根据SCR催化剂300的温度控制共轨式发动机100的控制参数。SCR催化剂300的温度通过温度传感器310进行检测。

控制器500可通过由预设程序激活的一个或多个处理器实现，根据本发明的实施例，所述预设程序能够被编程以执行用于控制车辆发动机的方法的每个步骤。

共轨式发动机的控制参数可包括燃料喷入燃烧室110的时刻、共轨156的压力、以及废气的再循环量。

具体地，当通过温度传感器310检测的SCR催化剂300的温度大于或等于活化温度时，控制器500进入催化剂活化燃烧模式。当通过温度传感器310检测的SCR催化剂300的温度小于活化温度时，控制器500进入催化剂失活燃烧模式。

当进入催化剂活化燃烧模式时，控制器500使燃料喷入燃烧室110的时刻提前，增加共轨156的压力，并且减少EGR装置200的废气再循环量。

燃料喷射时刻通过喷嘴160进行调整。共轨156的压力通过控制压力控制阀154的开放进行调整。废气的再循环量通过控制EGR阀的开放进行调整。

由于当SCR催化剂300的温度大于活化温度时，通过SCR催化剂300净化的废气净化率高，控制器500执行催化剂活化燃烧模式以减少车辆的燃料消耗。

当进入催化剂失活燃烧模式时，控制器500使燃料喷入燃烧室110的时刻延迟，减小共轨156的压力，并且增加EGR装置200的废气再循环量。

由于当SCR催化剂300的温度小于活化温度时，通过SCR催化剂300净化的废气净化率低，控制器500执行减少诸如氮氧化合物的废气的量的催化剂失活燃烧模式。

以下结合附图对根据本发明示例性实施例的用于控制车辆发动机的方法进行详细描述。

图4是示出根据本发明示例性实施例的用于控制车辆发动机的流程图。

如图4所示，在步骤S10中，温度传感器310检测净化废气的SCR催化剂300的温度。通过温度传感器310检测的SCR催化剂300的温度将提供至控制器500。

在步骤S20中，控制器500将SCR催化剂的温度与活化温度进行比较。

当SCR催化剂的温度大于或等于活化温度时，在步骤S30中，控制器500进入催化剂活化燃烧模式。当SCR催化剂的温度小于活化温度时，在步骤S40中，控制器500进入催化剂失活燃烧模式。

当在步骤S30中进入催化剂活化燃烧模式时，在步骤S35中，控制器500使燃料喷入燃烧室110的时刻提前、增加共轨156的压力、并且减少EGR装置200的废气再循环量。

当在步骤S40中进入催化剂失活燃烧模式时，在步骤S45中，控制器500使燃料喷入燃烧室110的时刻延迟、减少共轨156的压力、并且增加EGR装置200的废气再循环量。

如上所述，根据本发明的示例性实施例，通过根据SCR催化剂300的温度调整共轨式发动机100的控制参数，能够改善车辆的燃料消耗并且减少诸如氮氧化合物的废气的量。

尽管结合现在被认为是可实施的示例性实施例对本发明进行了描述，应当理解的是，本发明旨在覆盖包含在本发明的技术思想和权利要求范围内的各种修改和等同设置。