CN101922363A - 贫富油调制中柴油发动机的NOx吸收器再生控制策略 - Google Patents

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Abstract

一种控制系统，所述控制系统使用一组发动机专属供油参数图来控制燃料的贫富油调制。一组图是一组贫油供油图，而另一组图则是一组富油供油图。这两个组分别包括燃料喷射压力图、EGR阀开度图和VGT阀开度图，为所述特定的柴油发动机而建立，两种调制形式均不需要后喷射。所述策略通过流程图表示，并有助于以一种使再生过程对汽车操作者透明、同时带来显著的燃料节省的方式控制扭矩以便再生发动机排放系统中的NOx吸收器催化剂。

Description

贫富油调制中柴油发动机的NOx吸收器再生控制策略
技术领域
本发明涉及一种用于柴油发动机的NOx吸收器再生的控制策略。用于这种再生的控制策略是发动机专属的，对于贫油调制或富油调制均不需要后喷射，并且控制发动机扭矩，从而使再生过程对于汽车操作者而言是透明的，同时带来显著的燃料节省。
背景技术
NOx吸收器始终必须使用在柴油发动机上，以满足日益严格的EPA排放条例的要求。为了确保这种NOx吸收器运转良好，需要定期使其再生。
带有NOx吸收器的柴油发动机必然在两种状况下运行，即柴油发动机在正常状态运行时的贫油调制；以及柴油发动机在再生NOx吸收器的状态下运行时的富油调制。
在再生过程中，NOx吸收器要求在发动机的尾气输出中具有高百分比的CO(一氧化碳)和HC(碳氢化合物)。
目前，后燃料喷射法已应用在NOx吸收器再生中，例如公开于美国专利第6990951号公报的。这种后喷射方法有两个缺点。一个是它增加了燃料消耗，而另一个则是它在贫富油调制转换过程中引起扭矩的起伏，这些问题必须通过使用如美国专利第6990951号公报所公开的控制策略或者通过其他合适的方法加以解决。
因此，需要改进用于NOx吸收器再生的控制策略。
发明内容
依据本发明，提供一种在ECU控制的柴油发动机中用于NOx吸收器再生的发动机专属控制策略，其包括以下步骤：确定发动机是在富油调制控制 还是在贫油调制控制下运行；按照从储存于ECU存储器中的相对应的一组三个图来调节燃料喷射压力、EGR(废气再循环)阀的开度和VGT(可变几何涡流)阀的开度，一组对应于富油调制控制，另一组对应于贫油调制控制，以便在不危及排放或BSFC(制动专属燃料消耗)的情况下、并在两种调制控制过程中均无后喷射的情况下保持发动机扭矩的恒定。
附图说明
图1示出可以使用本发明的柴油发动机系统的示意图。
图2是根据本发明的在没有后喷射的情况下用于贫富油调制的发动机专属控制策略的逻辑流程图。
具体实施方式
在经验测试中，我们发现当燃料喷射定时提前(advanced)时，排放气体中HC和CO的百分比会极大地增加。
与此同时，若通过调节EGR(废气再循环)阀的开度和VGT(可变几何涡流)阀的开度调节燃料喷射压力，则可以在不会危及排放或BSFC(制动专属燃料消耗)的情况下保持发动机扭矩。
基于上述发现，提供了一种没有上述后喷射法的缺点的在贫富油调制过程中用于柴油发动机的NOx吸收器再生的控制策略。
现在更具体地参照附图，图1示出了可以使用本发明的控制策略的示例性柴油发动机系统的示意图，该柴油发动机系统总地由附图标记10标示。
示例性发动机系统10可在两种燃烧模式下运行，一种是贫油，一种是富油。为某一发动机11针对每个燃烧模式形成一组与燃料喷射压力、EGR阀开度和VGT阀开度相关的图，其中，属于一组的上述参数的相关图在被选择时提供了发动机控制来产生恒定的发动机扭矩。
发动机专属的贫油燃料喷射压力图、贫油VGT阀图和贫油EGR阀图均通过该特定柴油发动机在贫油调制下的操作以经验方式预先建立。
发动机专属富油燃料喷射压力图、富油VGT阀图和富油EGR阀图均通 过该特定柴油发动机在富油调制下的操作以经验方式预先建立。
贫油燃料喷射压力图包括至少一个燃料喷射，但可以具有多个燃料喷射，而不包括后喷射。
富油燃料喷射图包括至少一个燃料喷射，但可以具有多个燃料喷射，而不包括后喷射。
发动机ECU 12(电子控制单元)储存针对该特定柴油发动机建立的这两组以经验方式预先确定的燃料喷射压力图、EGR阀开度图和VGT阀开度图，并且从相对应的传感器14接收发动机运行数据。在处理了传感器输入之后，基于选择恰当的一组储存的图，将执行命令发送至燃料喷射器16、EGR阀18和VGT阀20，在发生中的特定类型燃烧模式期间保持发动机扭矩恒定。
图2提供了用于本发明的贫富油调制控制策略的控制策略的逻辑流程图。
在第一步，发动机控制单元12开始接收传感器输入信号，并且从输入信号中确定控制策略所专属的特定柴油发动机的瞬时运行(燃烧)模式。
若确认发生中的是贫油调制，则控制过程进至贫油调制燃烧模式，并且同时选择贫油燃料喷射压力图、贫油VGT阀图和贫油EGR阀图来执行发动机控制，直到贫油调制燃烧循环结束。
若确认发生中的是富油调制，则控制过程进至富油调制燃烧模式，并且同时选择富油燃料喷射压力图、富油VGT阀图和富油EGR阀图来执行发动机控制，直到富油调制燃烧循环结束。在此富油调制燃烧循环过程中，如上所述完成NOx吸收器再生。
总之，本发明的NOx吸收器再生控制策略具有如下独特特征。
控制策略实现了柴油发动机在不危及排放的情况下的贫富油调制燃烧。
控制策略提供了足够百分比的CO和HC在富油调制下再生NOx吸收器。
控制策略保持了在贫富油调制时的柴油发动机扭矩的恒定。
控制策略通过在两种调制过程中避免了后喷射而显著减少了燃料消耗。
控制策略使柴油发动机在贫油调制和富油调制下均在优化的条件下运行。
发动机专属控制策略可被用作控制重型、中型和轻型柴油发动机。
如上所述，本发明的控制策略提供了许多优点，其中一些已叙述如上，而另一些则为本发明所固有。应当理解可以对策略加以修改而在不背离本文的教示。因此，本发明的范围将仅在必要时由所附权利要求书限定。

Claims (21)

1.一种操作压缩点火发动机实现燃料的贫富油调制的方法，其特征在于，所述方法包括：处理某个发动机专属数据以便在贫油调制和富油调制之间调制供油；在贫油调制过程中，处理代表特定的一组操作条件的数据，以便选择包括适用于所述特定的一组操作条件的数据的特定的一组贫油调制图，使所述发动机以所述发动机在贫油下运行并产生相对应的扭矩的方式得到供油；在富油调制过程中，处理代表基本上相同的特定的一组操作条件的数据以便选择包括适用于该基本上相同的特定的一组操作条件的数据的特定的一组富油调制图，使所述发动机以所述发动机在富油下运行并产生与在贫油调制期间基本相同的相对应的扭矩的方式得到供油。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在富油调制或贫油调制期间，所选择的所述特定的一组相对应的调制图通过至少一个主燃料喷射来对所述发动机供油，而不包括后喷射。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，每组调制图均包括三张图。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述三张图中的第一张图详述燃料喷射压力。
5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述三张图中的第二张图详述废气再循环阀的开度。
6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述三张图中的第三张图详述可变几何涡流阀的开度。
7.一种压缩点火发动机，包括：用于处理数据的发动机专属控制系统，所述数据包括一组贫油供油图和一组富油供油图；一个或多个燃烧室；以及供油系统，该供油系统用于将燃料注入所述一个或多个燃烧室，其中，所述控制系统不时在贫油调制与富油调制之间调制供油，在贫油调制中，处理代表特定的一组操作条件的数据以便选择包括适用于所述特定的一组操作条件的供油数据的特定的一组贫油供油图，使所述发动机以所述发动机在贫油下运行并产生相对应的扭矩的方式得到供油，而在富油调制中，处理代表基本上相同的特定的一组操作条件的数据以便选择包括适用于该基本上相同的特定的一组操作条件的供油数据的特定的一组富油供油图，使所述发动机以所述发动机在富油下运行并产生与在贫油调制期间基本相同的相对应的扭矩的方式得到供油，富油和贫油调制使所述发动机通过至少一个主燃料喷射得到供油，而不包括后喷射。
8.如权利要求7所述的方法，其特征在于，每组调制图均包括三张图。
9.如权利要求8所述的方法，其特征在于，所述三张图中的第一张图详述燃料喷射压力。
10.如权利要求8所述的方法，其特征在于，所述三张图中的第二张图详述废气再循环阀的开度。
11.如权利要求8所述的方法，其特征在于，所述三张图中的第三张图详述可变几何涡流阀的开度。
12.一种操作专属压缩点火发动机来实现供油的贫富油调制以再生所述发动机的排放系统中的NOx吸收器催化剂的方法，所述方法包括：处理某个发动机专属数据以便在贫油调制和富油调制之间调制供油；在贫油调制期间，处理代表特定的一组操作条件的数据以便选择包括适用于所述特定的一组操作条件的供油数据的特定的一组贫油供油图，使所述发动机以所述发动机在贫油下运行并产生相对应的扭矩的方式得到供油；以及在富油调制期间，处理代表基本上相同的特定的一组操作条件的数据，以便选择包括适用于所述基本上相同的特定的一组操作条件的供油数据的特定的一组富油供油图，使所述发动机以所述发动机在充分富油状态下运行以产生充足的用于再生所述NOx吸收器催化剂的一氧化碳、同时产生与在贫油调制过程中基本相同的相对应的扭矩的方式得到供油。
13.如权利要求12所述的方法，其特征在于，在贫油调制中，所选择的所述特定的一组贫油供油图使所述发动机通过主燃料喷射得到供油，而不包括后喷射。
14.如权利要求12所述的方法，其特征在于，在贫油调制中，所选择的所述特定的一组贫油供油图使所述发动机通过一个或多个导燃喷射且随后通过主燃料喷射得到供油，而不包括后喷射。
15.如权利要求12所述的方法，其特征在于，在富油调制中，所选择的所述特定的一组富油供油图使所述发动机通过主燃料喷射得到供油，而不包括后喷射。
16.如权利要求12所述的方法，其特征在于，在富油调制期间，所选择的所述特定的一组富油供油图使所述发动机通过一个或多个导燃喷射且随后通过主燃料喷射得到供油，而不包括后喷射。
17.一种压缩点火发动机，包括：用于处理发动机专属数据的控制系统，该发动机专属数据包括一组贫油供油图和一组富油供油图；一个或多个燃烧室；供油系统，该供油系统用于将燃料注入所述一个或多个燃烧室；以及排放系统，该排放系统具有NOx吸收器催化剂，来自燃烧室的废气被强制从其中通过，其中，所述控制系统不时在贫油调制与富油调制之间调制供油以再生所述NOx吸收器催化剂，在贫油调制中，处理代表特定的一组操作条件的数据，以便选择包括适用于所述特定的一组操作条件的供油数据的特定的一组贫油供油图，使所述发动机以所述发动机在贫油下运行并产生相对应的扭矩的方式得到供油，而在富油调制中，处理代表基本上相同的特定的一组操作条件的数据，以便选择包括适用于所述基本上相同的特定的一组操作条件的供油数据的特定的一组富油供油图，使所述发动机以所述发动机在充分的富油状态下运行以产生充足的用于再生所述NOx吸收器催化剂的一氧化碳、同时产生与在贫油调制期间基本上相同的相对应的扭矩的方式得到供油。
18.如权利要求17所述的发动机，其特征在于，在贫油调制中，所述控制系统选择特定的一组贫油供油图，使所述发动机通过主燃料喷射供油，而不包括后喷射。
19.如权利要求17所述的发动机，其特征在于，在贫油调制中，所述控制系统选择特定的一组贫油供油图，使所述发动机通过一个或多个导燃喷射且随后通过主燃料喷射供油，而不包括后喷射。
20.如权利要求17所述的发动机，其特征在于，在富油调制中，所述控制系统选择特定的一组富油供油图，使所述发动机通过主燃料喷射供油，而不包括后喷射。
21.如权利要求17所述的发动机，其特征在于，在富油调制中，所述控制系统选择特定的一组富油供油图，使所述发动机通过一个或多个导燃喷射且随后通过主燃料喷射供油，而不包括后喷射。
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