CN101684755A - 用于排放后处理装置的配气机构控制策略 - Google Patents

用于排放后处理装置的配气机构控制策略 Download PDF

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Abstract

本发明涉及用于排放后处理装置的配气机构控制策略，具体而言提供一种方法，所述方法可包括在第一发动机工作条件期间在第一配气机构模式下操作发动机，在第二发动机工作条件期间在与所述第一配气机构模式不同的第二配气机构模式下操作所述发动机，以及，在所述第二发动机工作条件期间，基于所述第二配气机构模式控制与来自所述发动机的废气连通的排放后处理部件的温度。

Description

用于排放后处理装置的配气机构控制策略
技术领域
[0001]本发明涉及排放后处理装置，且更具体地涉及用于排放后处理装置的配气机构控制策略。
背景技术
[0002]本部分的陈述仅提供与本发明有关的背景信息并且可能不构成现有技术。
[0003]发动机组件典型地包括与发动机废气连通的排放后处理系统。后处理系统通常减少废气中的排放物水平，或者固体或者气体。在能够有效减少发动机排放物之前，后处理系统可能需要工作在特定温度下。额外的部件可并入到排放后处理系统中以维持必要的工作温度，从而带来额外的系统成本和复杂性。
发明内容
[0004]一种方法可包括在第一发动机工作条件期间在第一配气机构模式下操作发动机，在第二发动机工作条件期间在与所述第一配气机构模式不同的第二配气机构模式下操作所述发动机，以及，在所述第二发动机工作条件期间，基于所述第二配气机构模式控制与来自所述发动机的废气连通的排放后处理部件的温度。
[0005]一种发动机组件可包括发动机、排放后处理系统和控制模块。发动机可包括能够在第一和第二模式下操作的配气机构。排放后处理系统可与由所述发动机提供的废气连通，以及控制模块可与所述发动机通信以通过在所述第二模式下操作所述配气机构控制所述排放后处理系统的温度和/或气体组分。
[0006]进一步的适用范围将从在此提供的描述中变得显而易见。应当理解，本描述和特定例子仅意在图示目的，并且无意限制本发明的范围。
附图说明
[0007]在此描述的附图仅意在图示目的，并且无意以任何方式限制本发明的范围。
[0008]附图是根据本发明的发动机组件的示意性图示。
具体实施方式
[0009]下面的描述本质上仅是示范性的并且无意限制本发明、应用或使用。应当理解，在整个附图中，相应的参考标记标识相似或相应的部件或特征。
[0010]现在参考附图，示意性图示出示范性发动机组件10。发动机组件10可包括发动机12和排放后处理系统14。发动机12可包括限定出多个气缸18的发动机缸体16、气缸盖20、22、燃料喷射器24、进气歧管26、排气歧管28、30和配气机构组件32。虽然本例子示出V-8应用，但是应当理解，本发明也同样适用于各种其他发动机构造。
[0011]配气机构组件32可包括进气凸轮轴34和排气凸轮轴36、进气门38和排气门40、进气凸轮相位器42和排气凸轮相位器44以及摇臂组件45。进气门38可与进气歧管26连通，而且排气门40可与排气歧管28、30连通。虽然发动机组件10示出为顶置凸轮发动机，但是应当理解，本发明也可适于包括整体式凸轮发动机的各种其他发动机构造。此外，虽然示出为每个气缸包括两个气门，但是本发明同样适于每个气缸具有超过两个气门的发动机。此外，本发明同样适于具有内置排气歧管和外置进气歧管的发动机构造。
[0012]配气机构组件32可形成气缸停用系统，并且可在全气缸模式和气缸停用模式下操作。全气缸模式可包括每个气缸18都点火。全气缸模式可包括致动每一个进气门38和排气门40以及操作每一个燃料喷射器24。气缸停用模式可包括至少其中一个气缸18处于停用状态。停用状态可包括对于至少两个连续的凸轮轴旋转数(连续旋转两周)，给定气缸18的进气门38和排气门40中的一个或两个保持在关闭位置和/或该给定气缸的燃料喷射器24处于非喷射状态。例如，与在停用状态下工作的若干气缸18相关联的摇臂组件45可包括在气缸停用模式的工作期间防止气门移位的空动机构。
[0013]排放后处理系统14可包括减少废气排放物水平的各种装置。发动机12可以是压燃发动机并且可在基于碳氢化合物的柴油燃料下工作。作为非限制性例子，发动机12可包括柴油机并且排放后处理系统14可包括柴油微粒过滤器(DPF)。DPF随时间可积聚颗粒物并且可定期地再生以消除颗粒物。例如，再生可包括升高DPF的工作温度以使颗粒物氧化。再生可在高于摄氏570度的温度下发生。排放后处理系统14可以替代地或额外地包括氧化催化剂和/或NOX还原装置，该NOX还原装置设计成消除氮氧化物(NOX)排放物，例如选择性催化还原(SCR)催化剂和稀NOX捕集器(LNT)。在这些装置内可通过提高废气温度引发催化反应。
[0014]可替代地，发动机12可包括火花点火式汽油机，并且排放后处理系统14可包括需要在特定温度(或熄灯温度)下工作以正常发挥作用的催化剂。例如，该催化剂可包括催化转换器。
[0015]温度传感器46(或多个传感器)可与排放后处理系统14通信，并且控制模块48可与发动机12和温度传感器46通信。控制模块48控制配气机构组件32的操作以调节排放后处理系统14的工作温度。更具体地，控制模块48可选择地在全气缸模式与气缸停用模式之间致动配气机构组件32。控制模块48可额外地控制进气凸轮相位器42和排气凸轮相位器44以调节进气门38和排气门40的开启正时。
[0016]例如，可在包括在第一配气机构模式下操作的第一发动机工作条件下操作发动机12。第一配气机构模式可包括所有气缸被启用和点火的正常发动机工作(非停用模式)。在第一发动机工作条件期间可以由控制模块48监测排放后处理系统14的温度。当温度低于期望温度时，发动机12可转换到包括第二配气机构模式的第二发动机工作条件。第一和第二发动机工作条件可彼此相似，例如对于两者的怠速情形。例如，如果在发动机12处于怠速或轻负荷的情况下需要再生，那么可通过切换到第二配气机构模式升高排放后处理系统14的温度，在第二配气机构模式下，从在气缸停用模式下的发动机12的工作产生增大的废气温度。可替换地，在起动条件下，通过在第二配气机构模式下操作发动机12，排放后处理系统14可迅速加热到期望温度。
[0017]可替换地，第一和第二发动机工作条件可彼此不同，例如对于第一发动机工作条件的全负荷条件和第二发动机工作条件的轻负荷条件。轻负荷条件可包括发动机怠速条件。发动机12在全负荷或部分负荷条件下的操作可给排放后处理系统14的操作大体提供可接受的废气温度。当发动机12转换到轻负荷条件时，与轻负荷条件关联的典型废气温度对于排放后处理系统来说可能是不够的。在第二配气机构模式下操作发动机12可在工作的(非停用的)气缸18上增加负荷以给排放后处理系统14的操作提供可接受的废气温度。例如，如果在第一发动机工作条件期间启动DPF再生事件并且在完成再生之前发动机12转换到第二工作条件，那么发动机12可操作在第二配气机构模式下从而在第二发动机工作条件期间继续再生事件。
[0018]控制模块48可在第二配气机构模式下操作配气机构组件32以增加或维持排放后处理装置的温度。例如，如上所述，第二配气机构模式可包括气缸停用模式。相对于第一配气机构模式，气缸停用模式可包括泵送和使较少量的气缸点火。在气缸停用模式下的操作可增加点火气缸的负荷，从而升高废气温度。然后较热的废气可加热排放后处理系统14。在气缸停用模式期间，与停用气缸18关联的排气门40可维持在关闭位置。将排气门40维持在关闭位置可防止来自点火气缸18的热废气被来自非点火气缸18的相对较冷的空气冷却。一旦实现期望温度，控制模块48就可将发动机12的操作切换回到第一配气机构模式从而防止排放后处理系统14的过热。
[0019]发动机12在第二配气机构模式下的操作可额外包括通过致动进气凸轮相位器42和/或排气凸轮相位器44调节进气门开启和排气门开启的气门正时。调节气门正时可控制到发动机12中的空气流，从而减少或消除对节气门的需要。调节正时可在发动机12上提供额外负荷从而增大废气温度，并因此增大排放后处理系统14的温度。

Claims (20)

1.一种方法，所述方法包括：
在第一发动机工作条件期间在第一配气机构模式下操作发动机；
在第二发动机工作条件期间在与所述第一配气机构模式不同的第二配气机构模式下操作所述发动机；以及
在所述第二发动机工作条件期间，基于所述第二配气机构模式控制与来自所述发动机的废气连通的排放后处理部件的温度。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第二配气机构模式包括相对于所述第一配气机构模式较少量的气缸点火的气缸停用模式。
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述第一和第二发动机工作条件相同，并且控制温度包括基于相对于在所述第一配气机构模式期间在点火气缸上的负荷，在所述第二配气机构模式期间在点火气缸上增大的负荷来增大废气温度。
4.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述第一和第二发动机工作条件相同，并且在所述第二配气机构模式下操作发动机包括相对于所述第一配气机构模式调节气门正时。
5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述调节气门正时包括控制到所述发动机中的空气流。
6.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述调节气门正时包括增大所述发动机上的负荷。
7.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述第二配气机构模式下所述操作发动机包括相对于所述第一配气机构模式调节气门正时。
8.如权利要求1所述的方法，其特征在于，控制所述排放后处理部件的温度包括增大由所述发动机产生的废气的温度。
9.如权利要求8所述的方法，其特征在于，所述发动机包括柴油机，并且所述排放后处理部件包括柴油微粒过滤器，控制所述排放后处理部件的温度选择地提供所述柴油微粒过滤器的再生。
10.如权利要求8所述的方法，其特征在于，所述发动机包括柴油机，并且所述排放后处理部件包括氮氧化物还原装置，控制所述排放后处理部件的温度在所述氮氧化物还原装置内选择地激活催化反应。
11.如权利要求8所述的方法，其特征在于，所述发动机是汽油机，并且所述排放后处理部件是催化器，控制所述排放后处理部件的温度为所述催化器选择地提供熄灯条件。
12.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第二配气机构模式提供比所述第一配气机构模式更大的发动机负荷。
13.如权利要求12所述的方法，其特征在于，所述第二发动机工作条件包括发动机怠速情形。
14.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一和第二发动机工作条件彼此不同。
15.一种发动机组件，所述发动机组件包括：
包括能够在第一和第二模式下操作的配气机构的发动机；
与由所述发动机提供的废气连通的排放后处理系统；以及
控制模块，所述控制模块与所述发动机通信以通过在所述第二模式下操作所述配气机构来控制所述排放后处理系统的温度。
16.如权利要求15所述的发动机组件，其特征在于，所述发动机限定有气缸，并且所述配气机构包括可操作以调节所述发动机中的多个点火气缸的气缸停用系统，所述第二模式包括相对于所述第一模式较少量的气缸点火的气缸停用模式。
17.如权利要求16所述的发动机组件，其特征在于，所述发动机包括凸轮轴和凸轮相位器，并且所述配气机构包括与所述气缸连通的进气门和排气门，所述凸轮相位器相对于所述第一模式调节在所述第二模式下开启所述进气门和排气门的正时。
18.如权利要求15所述的发动机组件，其特征在于，所述发动机包括柴油机，并且所述排放后处理系统包括柴油微粒过滤器。
19.如权利要求15所述的发动机组件，其特征在于，所述发动机包括柴油机，并且所述排放后处理系统包括氮氧化物还原装置。
20.如权利要求14所述的发动机组件，其特征在于，所述发动机包括汽油机，并且所述排放后处理系统包括催化剂。
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