降低后处理装置的升温时间的方法和用于其的车辆系统(发明专利)

专利号:CN201510419615.2

申请人:通用汽车环球科技运作有限责任公司

  • 公开号:CN105275652A
  • 申请日期:20150716
  • 公开日期:20160127
专利名称: 降低后处理装置的升温时间的方法和用于其的车辆系统
专利名称(英文): METHOD OF REDUCING WARM-UP TIME OF AN AFTERTREATMENT DEVICE AND A VEHICLE SYSTEM FOR THE SAME
专利号: CN201510419615.2 申请时间: 20150716
公开号: CN105275652A 公开时间: 20160127
申请人: 通用汽车环球科技运作有限责任公司
申请地址: 美国密歇根州
发明人: E.J.基廷
分类号: F02D43/00 主分类号: F02D43/00
代理机构: 北京市柳沈律师事务所 11105 代理人: 贺紫秋
摘要: 公开一种降低后处理装置升温时间的方法和用于其的车辆系统。经由控制器控制喷入内燃发动机的多个汽缸中的燃料。多个汽缸的第一子组中的燃料被燃烧以生产具有多余燃料的第一排气产物。多个汽缸的第一子组中的燃料被燃烧以生产具有多余空气的第二排气产物。第一排气产物通过涡轮增压器排出且一阀被促动以将第二排气产物引导离开并达到涡轮增压器的下游。将第一排气产物的多余燃料和涡轮增压器下游的第二排气产物的多余空气混合,以形成产生热量以使得后处理装置升温的放热反应。
摘要(英文): A method of reducing warm-up time of an aftertreatment device and a vehicle system for the same are disclosed. Fuel is injected into a plurality of cylinders of an internal combustion engine which is controlled, via a controller. The fuel in a first subset of the plurality of cylinders is combusted to produce a first exhaust product having excess fuel. The fuel in a second subset of the plurality of cylinders is combusted to produce a second exhaust product having excess air. The first exhaust product is expelled through a turbocharger and a valve is actuated to route the second exhaust product away from a dedicated EGR system and downstream from the turbocharger. The excess fuel of the first exhaust product and the excess air of the second exhaust product are mixed downstream from the turbocharger to create an exothermic reaction that produces heat to warm up the aftertreatment device.
  • 商标交易流程
  • 商标交易流程
一种降低后处理装置升温时间的方法,该方法包括:经由控制器控制喷入内燃发动机的多个汽缸中的燃料量;燃烧多个汽缸的第一子组中的燃料,以生产具有多余燃料的第一排气产物;燃烧多个汽缸的第二子组中的燃料,以生产具有多余空气的第二排气产物;通过涡轮增压器排出第一排气产物;促动一阀,以将第二排气产物引导离开专用排气再循环系统并达到涡轮增压器的下游;和在涡轮增压器的下游将第一排气产物的多余燃料和第二排气产物的多余空气混合,以形成产生热量以使得后处理装置升温的放热反应。

1.一种降低后处理装置升温时间的方法,该方法包括: 经由控制器控制喷入内燃发动机的多个汽缸中的燃料量; 燃烧多个汽缸的第一子组中的燃料,以生产具有多余燃料的第一排气产 物; 燃烧多个汽缸的第二子组中的燃料,以生产具有多余空气的第二排气产 物; 通过涡轮增压器排出第一排气产物; 促动一阀,以将第二排气产物引导离开专用排气再循环系统并达到涡轮 增压器的下游;和 在涡轮增压器的下游将第一排气产物的多余燃料和第二排气产物的多 余空气混合,以形成产生热量以使得后处理装置升温的放热反应。

2.如权利要求1所述的方法,其中经由控制器控制喷入多个汽缸的燃料 量进一步包括,经由控制器向多个汽缸每一个的燃料喷射器发送信号,以将 预定量的燃料喷射到多个汽缸每一个中,以生产具有多余燃料的第一排气产 物和具有多余空气的第二排气产物。

3.如权利要求2所述的方法,其中经由控制器向多个汽缸每一个的燃料 喷射器发送信号进一步包括,向多个汽缸每一个的燃料喷射器发送信号以运 行在第一模式和第二模式中的一个,在第一模式时产生具有多余燃料的第一 排气产物和具有多余空气的第二排气产物。

4.如权利要求3所述的方法,进一步包括在第一模式时经由燃料喷射器 将预定量的燃料喷射到多个汽缸的第一子组中,和在第一模式时经由燃料喷 射器将预定量的燃料喷射到多个汽缸的第二子组中,喷入第二子组中的燃料 量小于喷入第一子组中的燃料量。

5.如权利要求3所述的方法,其中向多个汽缸每一个的燃料喷射器发送 信号以运行第一模式和第二模式中的一个进一步包括,向多个汽缸每一个的 燃料喷射器发送信号以运行在第二模式,以改变喷入到多个汽缸的第二子组 和第一子组中的至少一组的燃料量,这改变燃烧期间产生的第一排气产物和 第二排气产物中的至少之一。

6.如权利要求3所述的方法,其中向多个汽缸每一个的燃料喷射器发送 信号以运行在第二模式以改变喷入多个汽缸的第二子组和第一子组中的至 少一组的燃料量进一步包括,向多个汽缸每一个的燃料喷射器发送信号以运 行在第二模式,以改变喷入多个汽缸的第一子组和第二子组二者的燃料量, 这改变燃烧期间产生的第一排气产物和第二排气产物。

7.如权利要求3所述的方法,其中在第一模式时经由燃料喷射器将预定 量的燃料喷射到多个汽缸的第一子组中进一步包括,在第一模式时将相同量 的燃料喷射到第一子组的多个汽缸每一个。

8.如权利要求1所述的方法,其中促动所述阀进一步包括,将所述阀促 动到第一位置和第二位置,在第一位置将第二排气产物朝向后处理装置引导 并绕过专用排气再循环系统,且在第二位置将第二排气产物引导通过专用排 气再循环系统并回到空气进入系统。

9.如权利要求8所述的方法,其中在涡轮增压器的下游将第一排气产物 的多余燃料和第二排气产物的多余空气混合进一步包括,在涡轮增压器和后 处理装置之间将多余燃料和多余空气混合,使得放热反应发生在后处理装置 上游且从放热反应产生的热量被朝向后处理装置引导。

10.一种用于降低后处理装置升温时间的车辆系统,该系统包括: 空气进入系统; 内燃发动机,限定多个汽缸且配置为燃烧燃料; 其中多个汽缸每一个与空气进入系统联接; 其中燃料的燃烧发生在多个汽缸的第一子组中,这产生第一排气产物; 其中燃料的燃烧发生在多个汽缸的第二子组中,这产生第二排气产物; 排气系统,与多个汽缸的第一子组流体连通; 涡轮增压器,与排气系统流体连通,其中涡轮增压器排出第一排气产物; 专用排气再循环系统,与多个汽缸的第二子组和空气进入系统选择性流 体连通,以将来自多个汽缸的第二子组的第二排气产物引导到空气进入系 统; 阀,与专用排气再循环系统联接,以将第二排气产物选择性地引导到涡 轮增压器的下游,使得第一和第二排气产物在涡轮增压器的下游混合,以形 成放热反应;和 控制器,具有处理器和实体的非瞬时存储器,在存储器上记录指令,其 中控制器配置为: 控制喷入内燃发动机的多个汽缸中的燃料量;和 促动所述阀,以将第二排气产物引导离开专用排气再循环系统并达 到涡轮增压器的下游。

PDF文件加载中,请耐心等待!
一种降低后处理装置升温时间的方法,该方法包括:经由控制器控制喷入内燃发动机的多个汽缸中的燃料量;燃烧多个汽缸的第一子组中的燃料,以生产具有多余燃料的第一排气产物;燃烧多个汽缸的第二子组中的燃料,以生产具有多余空气的第二排气产物;通过涡轮增压器排出第一排气产物;促动一阀,以将第二排气产物引导离开专用排气再循环系统并达到涡轮增压器的下游;和在涡轮增压器的下游将第一排气产物的多余燃料和第二排气产物的多余空气混合,以形成产生热量以使得后处理装置升温的放热反应。
原文:

1.一种降低后处理装置升温时间的方法,该方法包括: 经由控制器控制喷入内燃发动机的多个汽缸中的燃料量; 燃烧多个汽缸的第一子组中的燃料,以生产具有多余燃料的第一排气产 物; 燃烧多个汽缸的第二子组中的燃料,以生产具有多余空气的第二排气产 物; 通过涡轮增压器排出第一排气产物; 促动一阀,以将第二排气产物引导离开专用排气再循环系统并达到涡轮 增压器的下游;和 在涡轮增压器的下游将第一排气产物的多余燃料和第二排气产物的多 余空气混合,以形成产生热量以使得后处理装置升温的放热反应。

2.如权利要求1所述的方法,其中经由控制器控制喷入多个汽缸的燃料 量进一步包括,经由控制器向多个汽缸每一个的燃料喷射器发送信号,以将 预定量的燃料喷射到多个汽缸每一个中,以生产具有多余燃料的第一排气产 物和具有多余空气的第二排气产物。

3.如权利要求2所述的方法,其中经由控制器向多个汽缸每一个的燃料 喷射器发送信号进一步包括,向多个汽缸每一个的燃料喷射器发送信号以运 行在第一模式和第二模式中的一个,在第一模式时产生具有多余燃料的第一 排气产物和具有多余空气的第二排气产物。

4.如权利要求3所述的方法,进一步包括在第一模式时经由燃料喷射器 将预定量的燃料喷射到多个汽缸的第一子组中,和在第一模式时经由燃料喷 射器将预定量的燃料喷射到多个汽缸的第二子组中,喷入第二子组中的燃料 量小于喷入第一子组中的燃料量。

5.如权利要求3所述的方法,其中向多个汽缸每一个的燃料喷射器发送 信号以运行第一模式和第二模式中的一个进一步包括,向多个汽缸每一个的 燃料喷射器发送信号以运行在第二模式,以改变喷入到多个汽缸的第二子组 和第一子组中的至少一组的燃料量,这改变燃烧期间产生的第一排气产物和 第二排气产物中的至少之一。

6.如权利要求3所述的方法,其中向多个汽缸每一个的燃料喷射器发送 信号以运行在第二模式以改变喷入多个汽缸的第二子组和第一子组中的至 少一组的燃料量进一步包括,向多个汽缸每一个的燃料喷射器发送信号以运 行在第二模式,以改变喷入多个汽缸的第一子组和第二子组二者的燃料量, 这改变燃烧期间产生的第一排气产物和第二排气产物。

7.如权利要求3所述的方法,其中在第一模式时经由燃料喷射器将预定 量的燃料喷射到多个汽缸的第一子组中进一步包括,在第一模式时将相同量 的燃料喷射到第一子组的多个汽缸每一个。

8.如权利要求1所述的方法,其中促动所述阀进一步包括,将所述阀促 动到第一位置和第二位置,在第一位置将第二排气产物朝向后处理装置引导 并绕过专用排气再循环系统,且在第二位置将第二排气产物引导通过专用排 气再循环系统并回到空气进入系统。

9.如权利要求8所述的方法,其中在涡轮增压器的下游将第一排气产物 的多余燃料和第二排气产物的多余空气混合进一步包括,在涡轮增压器和后 处理装置之间将多余燃料和多余空气混合,使得放热反应发生在后处理装置 上游且从放热反应产生的热量被朝向后处理装置引导。

10.一种用于降低后处理装置升温时间的车辆系统,该系统包括: 空气进入系统; 内燃发动机,限定多个汽缸且配置为燃烧燃料; 其中多个汽缸每一个与空气进入系统联接; 其中燃料的燃烧发生在多个汽缸的第一子组中,这产生第一排气产物; 其中燃料的燃烧发生在多个汽缸的第二子组中,这产生第二排气产物; 排气系统,与多个汽缸的第一子组流体连通; 涡轮增压器,与排气系统流体连通,其中涡轮增压器排出第一排气产物; 专用排气再循环系统,与多个汽缸的第二子组和空气进入系统选择性流 体连通,以将来自多个汽缸的第二子组的第二排气产物引导到空气进入系 统; 阀,与专用排气再循环系统联接,以将第二排气产物选择性地引导到涡 轮增压器的下游,使得第一和第二排气产物在涡轮增压器的下游混合,以形 成放热反应;和 控制器,具有处理器和实体的非瞬时存储器,在存储器上记录指令,其 中控制器配置为: 控制喷入内燃发动机的多个汽缸中的燃料量;和 促动所述阀,以将第二排气产物引导离开专用排气再循环系统并达 到涡轮增压器的下游。

翻译:
降低后处理装置的升温时间的方法和用于其的车辆系统

技术领域

本发明通常涉及降低后处理装置的升温时间的方法和用于其的车辆系统。

背景技术

内燃发动机(ICE)可在一个或多个燃烧室中燃烧空气和燃料的混合物,以生产机械输出。在燃烧期间,产生各种排出气体。在一些情况下,一部分排气可重新回流到发动机汽缸(经由排气再循环系统)。在汽油发动机中,该惰性排气可移置汽缸中的一定量易燃混合物,使得发动机效率增加。重新回流的排气可降低汽缸中的燃烧温度和/或降低某种气体副产物的形成。

在ICE的启动或初始升温期间,重新回流到发动机汽缸的排气部分不是期望的,且因此,三向阀可将排气转出后处理装置。一旦ICE升温,三向阀可将该排气部分转向回到发动机,以将该排气重新回流到发动机汽缸。

内燃发动机通常被用于以可靠的基础产生长时间的大水平的动力。许多这样的ICE组件使用增压装置,例如排气涡轮驱动的涡轮增压器,以让气流在进入发动机的进气总管之前压缩气流,以便增加功率和效率。具体说,涡轮增压器是离心的气体压缩机,其与通过周围大气压力所获得的相比使得更多空气和更多氧气进入ICE的燃烧室。被迫进入ICE的额外质量的含有氧气的空气改善发动机的容积效率,允许在给定循环中燃烧更多燃料,且由此产生更多功率。通常,涡轮增压器设置在后处理装置的上游。

典型的涡轮增压器包括中心轴,其被一个或多个轴承支撑且在排气驱动的涡轮和空气压缩机轮之间传递旋转运动。涡轮和压缩机轮被固定到轴,所述轴与各种轴承部件组合构成涡轮增压器的旋转组件。

发明内容

本发明提供一种降低后处理装置升温时间的方法。方法包括经由控制器控制喷入内燃发动机的多个汽缸的燃料量。方法还包括燃烧多个汽缸的第一子组中的燃料以生产具有多余燃料的第一排气产物。方法进一步包括燃烧多个汽缸的第二子组的燃料以生产具有多余空气的第二排气产物。方法还包括通过涡轮增压器排出第一排气产物和促动一阀,以引导第二排气产物离开专用排气再循环系统并达到涡轮增压器下游。进而,方法包括在涡轮增压器的下游将第一排气产物的多余燃料和第二排气产物的多余空气混合,以形成产生使得后处理装置升温的热量的放热反应。

本发明还提供一种用于降低后处理装置的升温时间的车辆系统。车辆系统包括空气进入系统和内燃发动机,内燃发动机限定多个汽缸且配置为燃烧燃料。多个汽缸每一个联接空气进入系统。燃烧燃料发生在多个汽缸的第一子组中,这产生第一排气产物,和燃烧燃料发生在多个汽缸的第二子组,这产生第二排气产物。车辆系统还包括与多个汽缸的第一子组流体连通的排气系统和与排气系统流体连通的涡轮增压器。涡轮增压器排出第一排气产物。车辆系统进一步包括与多个汽缸的第二子组和空气进入系统选择性流体连通的专用排气再循环系统,以将来自多个汽缸的第二子组的第二排气产物引导到空气进入系统。车辆系统还包括与专用排气再循环系统联接的阀,以选择性地将第二排气产物引导到涡轮增压器的下游,使得第一和第二排气产物在涡轮增压器下游混合,以形成放热反应。进而,车辆系统包括控制器,其具有处理器和在其上记录了指令的实体非瞬时存储器。执行记录指令使得处理器控制被喷入内燃发动机的多个汽缸中的燃料量,且促动所述阀,以将第二排气产物引导离开专用排气再循环系统并达到涡轮增压器下游。

本发明提供一种降低后处理装置升温时间的方法,该方法包括:经由控制器控制喷入内燃发动机的多个汽缸中的燃料量;燃烧多个汽缸的第一子组中的燃料,以生产具有多余燃料的第一排气产物;燃烧多个汽缸的第二子组中的燃料,以生产具有多余空气的第二排气产物;通过涡轮增压器排出第一排气产物;促动一阀,以将第二排气产物引导离开专用排气再循环系统并达到涡轮增压器的下游;和在涡轮增压器的下游将第一排气产物的多余燃料和第二排气产物的多余空气混合,以形成产生热量以使得后处理装置升温的放热反应。

在所述的方法中,经由控制器控制喷入多个汽缸的燃料量进一步包括,经由控制器向多个汽缸每一个的燃料喷射器发送信号,以将预定量的燃料喷射到多个汽缸每一个中,以生产具有多余燃料的第一排气产物和具有多余空气的第二排气产物。

在所述的方法中,经由控制器向多个汽缸每一个的燃料喷射器发送信号进一步包括,向多个汽缸每一个的燃料喷射器发送信号以运行在第一模式和第二模式中的一个,在第一模式时产生具有多余燃料的第一排气产物和具有多余空气的第二排气产物。

所述的方法进一步包括在第一模式时经由燃料喷射器将预定量的燃料喷射到多个汽缸的第一子组中,和在第一模式时经由燃料喷射器将预定量的燃料喷射到多个汽缸的第二子组中,喷入第二子组中的燃料量小于喷入第一子组中的燃料量。

在所述的方法中,向多个汽缸每一个的燃料喷射器发送信号以运行第一模式和第二模式中的一个进一步包括,向多个汽缸每一个的燃料喷射器发送信号以运行在第二模式,以改变喷入到多个汽缸的第二子组和第一子组中的至少一组的燃料量,这改变燃烧期间产生的第一排气产物和第二排气产物中的至少之一。

在所述的方法中,向多个汽缸每一个的燃料喷射器发送信号以运行在第二模式以改变喷入多个汽缸的第二子组和第一子组中的至少一组的燃料量进一步包括,向多个汽缸每一个的燃料喷射器发送信号以运行在第二模式,以改变喷入多个汽缸的第一子组和第二子组二者的燃料量,这改变燃烧期间产生的第一排气产物和第二排气产物。

在所述的方法中,在第一模式时经由燃料喷射器将预定量的燃料喷射到多个汽缸的第一子组中进一步包括,在第一模式时将相同量的燃料喷射到第一子组的多个汽缸每一个。

在所述的方法中,促动所述阀进一步包括,将所述阀促动到第一位置和第二位置,在第一位置将第二排气产物朝向后处理装置引导并绕过专用排气再循环系统,且在第二位置将第二排气产物引导通过专用排气再循环系统并回到空气进入系统。

在所述的方法中,在涡轮增压器的下游将第一排气产物的多余燃料和第二排气产物的多余空气混合进一步包括,在涡轮增压器和后处理装置之间将多余燃料和多余空气混合,使得放热反应发生在后处理装置上游且从放热反应产生的热量被朝向后处理装置引导。

在所述的方法中,促动所述阀进一步包括经由控制器向阀发送信号,以在第一和第二位置之间进行切换。

在所述的方法中,通过涡轮增压器排出第一排气产物进一步包括,将第一排气产物朝向后处理装置排出,以在阀处于第一位置时与第二排气产物混合。

本发明提供一种用于降低后处理装置升温时间的车辆系统,该系统包括:空气进入系统;内燃发动机,限定多个汽缸且配置为燃烧燃料;其中多个汽缸每一个与空气进入系统联接;其中燃料的燃烧发生在多个汽缸的第一子组中,这产生第一排气产物;其中燃料的燃烧发生在多个汽缸的第二子组中,这产生第二排气产物;排气系统,与多个汽缸的第一子组流体连通;涡轮增压器,与排气系统流体连通,其中涡轮增压器排出第一排气产物;专用排气再循环系统,与多个汽缸的第二子组和空气进入系统选择性流体连通,以将来自多个汽缸的第二子组的第二排气产物引导到空气进入系统;阀,与专用排气再循环系统联接,以将第二排气产物选择性地引导到涡轮增压器的下游,使得第一和第二排气产物在涡轮增压器的下游混合,以形成放热反应;和控制器,具有处理器和实体的非瞬时存储器,在存储器上记录指令,其中控制器配置为:控制喷入内燃发动机的多个汽缸中的燃料量;和促动所述阀,以将第二排气产物引导离开专用排气再循环系统并达到涡轮增压器的下游。

所述的车辆系统进一步包括后处理装置,且其中放热反应产生使得后处理装置升温的热量。

在所述的车辆系统中,控制器配置为将所述阀促动到第一位置和第二位置,在第一位置将第二排气产物朝向后处理装置引导并绕过专用排气再循环系统,且在第二位置将第二排气产物引导通过专用排气再循环系统并回到空气进入系统。

车辆系统进一步包括设置在涡轮增压器和后处理装置之间以将第一排气产物朝向后处理装置引导的第一管道,且进一步包括联接所述阀和第一管道的第二管道,以在阀处于第一位置时将第二排气产物引导进入第一管道,以将第一和第二排气产物混合。

在所述的车辆系统中,控制器配置为向多个汽缸每一个的燃料喷射器发送信号,以喷射预定量的燃料到多个汽缸每一个中,以生产具有多余燃料的第一排气产物和具有多余空气的第二排气产物。

在所述的车辆系统中,控制器配置为向多个汽缸每一个的燃料喷射器发送信号,以运行在第一模式和第二模式中的一个,在第一模式时产生具有多余燃料的第一排气产物和具有多余空气的第二排气产物。

在所述的车辆系统中,控制器配置为向多个汽缸的第一子组的燃料喷射器发送信号,以在第一模式时将预定量的燃料喷射到多个汽缸的第一子组中,和在第一模式时将预定量的喷射到多个汽缸的第二子组中,喷入第二子组的燃料量小于喷入第一子组的燃料量。

附图中的详细的描述和显示是对本发明的支持和描述,而本发明的范围仅通过权利要求限定。尽管已经对执行本发明的较佳模式进行了详尽的描述但是本领域技术人员可得知在所附的权利要求的范围内的用来实施本发明的许多替换设计和实施例。

附图说明

图1是包括内燃发动机的车辆系统的示意图,内燃发动机具有专用排气再循环系统。

具体实施方式

参见附图,其中几幅图中相同的附图标记表示相同或相应的部件,图1示意性地示出了车辆系统10,其包括内燃发动机12、空气进气系统14和排气系统16。空气进气系统14和排气系统16每一个可分别与发动机12流体连通,且可通过涡轮增压器18彼此机械相连。

内燃发动机12(即发动机12)可以是火花塞点火式内燃发动机或任何其他合适的内燃发动机,且可限定多个汽缸20(称为汽缸1-4)。通常,发动机12配置为燃烧燃料。相应汽缸20每一个可包括一个或多个燃料喷射器22,其可选择性地将液体燃料(如汽雾)引入每一个汽缸,以用于燃烧。在图1中,多个汽缸20每一个包括一个燃料喷射器22。

多个汽缸20每一个可选择性地与空气进气系统14流体连通以接收新鲜/充氧的空气,且多个汽缸20每一个可选择性地与排气系统16流体连通,例如用于排出燃烧的副产物。尽管示出的发动机12显示了4汽缸发动机,除此之外,本发明的技术同样适用于直列式两缸、三缸、六缸发动机,V-2、V-4、V-6、V-8、V-10和V-12构造的发动机。

在一些实施例中,多个汽缸20每一个与空气进气系统14联接。空气进气系统14通常可包括新鲜空气入口24、排气再循环(EGR)混合器26、增压空气冷却器28、节流阀30和进气歧管32中的一个或多个。如可以理解的,在发动机12运行期间,新鲜空气或进入空气34可通过空气进气系统14从大气(或从相关的空气清洁组件)经由新鲜空气入口24摄入。节流阀30可以包括可控制的导流板,其配置为选择性地调节经过进气系统14且最终进入汽缸20(经由进气歧管32)的总空气流。

如通常在图1所示,增压空气冷却器28可设置在EGR混合器26和节流阀30之间。通常,增压空气冷却器28可以是散热器样式的换热器,其可使用空气或液体冷却剂流,以冷却新鲜空气/排气混合物。如可以理解的,气体混合物由于经由压缩机52的增压以及与第二排气产物41的高温排气的混合而比大气温度更热。增压空气冷却器28可冷却气体混合物,以增加其密度/容积效率,同时还降低异常燃烧的可能性。

增压空气冷却器28可包括多个闭合的冷却通道,冷却通道将入口空间(inletvolume)和出口空间(outletvolume)流体联接。冷却通道可用导热材料形成,例如铝,且可进一步包括多个热传递特征部,例如鳍片或丝线(wire),其可促进外部流动空气或液体冷却剂与包含在内的气体混合物之间的热传递。

排气系统16可包括排气歧管36,所述排气歧管通常将流动的排气引导离开发动机12。燃料燃烧发生在多个汽缸20中的第一子组(其产生第一排气产物40)中。例如,多个汽缸20中的第一子组在图1中标记为汽缸1-3,且第一排气产物40可以是排气,其在后文进一步被描述。排气系统16与多个汽缸20的第一子组流体连通。因此,第一排气产物40可通过排气系统16排出。具体说,第一排气产物40可通过排气歧管36引导离开发动机12。在一些实施例中,可选地,来自汽缸20的排气流可被分为不同的流,其可经由多个排气歧管被分别引导到涡轮增压器18。

燃料的燃烧还发生在多个汽缸20的第二子组(其产生第二排气产物41)。例如,多个汽缸20的第二子组可在图1中被标记为汽缸4,且第二排气产物41可以是排气,其在后文进一步被描述。

通常,排气最后可最终经过后处理装置42,以在经由尾管44离开排气系统16之前催化和/或除去某些副产物。后处理装置42可包括催化器、三向催化器或任何其他合适部件/催化器等,以在离开排气系统16之前催化和/或除去各种副产物。

空气进气系统14和排气系统16可通过涡轮增压器18机械相连。通常,涡轮增压器18与排气系统16流体连通且涡轮增压器18排出第一排气产物40。涡轮增压器18可包括与排气系统16流体连通的涡轮50和与空气进气系统14流体连通的压缩机52。涡轮50和压缩机52可经由可旋转轴54机械地联接。涡轮增压器18可利用从发动机12流动的第一排气产物40的能量来使得涡轮50和压缩机52转动。压缩机52的旋转可随后从入口24提取新鲜的空气34且将空气34压缩到空气进气系统14的其余部分。第一排气产物40通过涡轮增压器18排出。一旦第一排气产物40从涡轮增压器18排出,则第一排气产物40朝向后处理装置42流动。

车辆系统10可进一步包括专用EGR系统60,所述专用EGR系统可选择性地将来自发动机12的一个或多个汽缸20的第二排气产物41向回引导(例如经由EGR歧管62)到空气进气系统14。具体说,专用EGR系统60选择性地与空气进气系统14和多个汽缸20的第二子组流体连通,以将来自多个汽缸20的第二子组的第二排气产物41引导到空气进气系统14。该重新回流的第二排气产物41(例如排气)可在EGR混合器26处与新鲜空气34混合,且可相应地稀释混合物中的氧气含量。使用专用EGR系统60可增加火花塞点火式发动机中的效率,例如燃料效率。进而,专用EGR系统60可降低燃烧温度和发动机12的NOx生产。使用分开EGR歧管62将来自一个或多个汽缸20的第二排气产物引导回到空气进气系统14在本文被称为“专用EGR”。

继续参考图1,汽缸20中的一个(即汽缸4)是专用EGR汽缸,所述专用EGR汽缸可选择性地将所有第二排气产物41供应回到空气进气系统14。如上所述,其余三个汽缸20(即汽缸1-3)的第一排气产物40从发动机12经由排气系统16通过后处理装置42排出。

在发动机12的启动或初始升温期间,期望的是将第二排气产物41引导离开发动机12。换句话说,第二排气产物41绕过专用EGR系统60且通过后处理装置42排出。阀64可用于选择性地通过专用EGR系统60引导第二排气产物41。因此,阀64可在发动机12升温期间选择性地将第二排气产物41引导离开专用EGR系统60。一旦例如在发动机12或后处理装置42中达到期望温度,则阀64可随后引导第二排气产物41通过专用EGR系统60。具体说,阀64可与专用EGR系统60联接,以选择性地将第二排气产物41引导到涡轮增压器18下游以绕过专用EGR系统60,或将第二排气产物41通过专用EGR系统60引导回到空气进气系统14。应理解,阀64可以是任何合适类型的阀,且合适阀的例子是三向阀或旁通阀。

使得后处理装置42快速升温可有助于有效地控制从发动机12排出的排放物。因此,期望的是降低后处理装置42的升温时间。涡轮增压器18设置在后处理装置42上游,且由于在排气达到后处理装置42下游之前涡轮50的部件首先被排气加热,涡轮增压器18的涡轮50会造成排气热量损失。排气向涡轮50的热量损失意味着后处理装置42的升温时间会被妨碍。有鉴于上述,减少后处理装置42的升温时间的一种方式是将在涡轮增压器18下游和后处理装置42上游将第一排气产物40和第二排气产物41混合,这形成放热反应66,以生产使得后处理装置42升温的热量。简单地说,放热反应66产生使得后处理装置42加速升温的热量。放热反应66不向涡轮增压器18损失热量,因为反应66发生在涡轮增压器18的下游,且代替地,放热反应66首先使得后处理装置42升温。具体说,放热反应66产生直接使得后处理装置42升温加速的热量,因为反应66刚好发生在后处理装置42之前。发生放热反应66的位置使得后处理装置42升温加速。放热反应66发生在涡轮增压器18和后处理装置42之间,且因此,在反应之后,被加热的排气流过后处理装置42。一旦后处理装置42被升温且处于运行中,即达到期望温度,则专用EGR系统60可随后用于使得第二排气产物41重新回流到空气进气系统14。

通常,阀64设置在多个汽缸20的第二子组(即图1的汽缸4)和专用EGR系统60之间。阀64与专用EGR系统60联接,以选择性地将第二排气产物41引导到涡轮增压器18的下游,使得第一和第二排气产物40、41在涡轮增压器18的下游混合,以形成放热反应66。与不形成这种反应相比,放热反应66减少后处理装置42的升温时间。进而,与在另一位置形成该反应或不在该位置形成该反应相比,放热反应66的位置减少后处理装置42的升温时间。

阀64可被促动,以改变第二排气产物41的流动方向。例如,阀64可被促动到第一位置,以将第二排气产物41朝向后处理装置42引导且绕过专用EGR系统60。阀64还可被促动到第二位置,使得第二排气产物41被引导通过专用ERG系统60并回到空气进气系统14。因此,多个汽缸20的第二子组(即图1中的汽缸4)是专用EGR汽缸,且在阀64处于第二位置时,所有第二排气产物41被引导回到进气系统14,且在阀64处于第一位置时,所有第二排气产物41被引导通过后处理装置42。

第一管道68设置在涡轮增压器18和后处理装置42之间,以将第一排气产物40朝向后处理装置42引导。第二管道70与阀64和第一管道68联接,以在阀68处于第一位置时将第二排气产物41引导到第一管道68,以使得第一和第二排气产物混合。因此,阀64设置在第二管道70和多个汽缸20的第二子组之间。在第一位置时阀64与后处理装置42流体连通,且在第二位置时阀64与专用EGR系统60流体连通。

控制器72可以是电子控制模块的一部分,所述电子控制模块与车辆的各种部件通信。控制器72包括处理器74和存储器76,在存储器上记录了用于与阀64、燃料喷射器22、涡轮增压器18、后处理装置42等通信的指令。控制器72配置为经由处理器74执行来自存储器76的指令。例如,控制器72可以是主机或分布式系统,例如数字计算机或微电脑这样的计算机,用作车辆控制模块,和/或用作具有处理器的比例–积分–微分(PID)控制器装置,且实体的非瞬时计算机可读存储器可用作存储器76,例如只读存储器(ROM)或闪速存储器。控制器72还可具有随机访问存储器(RAM)、电可擦写可编程只读存储器(EEPROM)、高速时钟、模拟-数字(A/D)和/或数字-模拟(D/A)电路,和任何所需的输入/输出电路和相关的装置,以及任何所需信号调节和/或信号缓冲电路。因此,控制器72可包括监测和控制所述阀64、燃料喷射器22、涡轮增压器18、后处理装置42等所必要的所有软件、硬件、存储器76、算法、连接件、传感器等。如此,控制方法可实施为与控制器72相关的软件或固件。应理解,控制器72还可包括能分析来自各种传感器的数据、比较数据、形成控制和监测阀64、燃料喷射器22、涡轮增压器18、后处理装置42等所需决定的任何装置。

控制器72具有处理器74和实体的非瞬时存储器76,在存储器上记录了指令,且其中控制器72配置为控制喷入内燃发动机12的多个气缸20中的燃料量,和促动所述阀64以将第二排气产物41引导离开专用EGR系统60且引导到涡轮增压器18的下游。进而,控制器72配置为促动所述阀64到第一位置和第二位置,在第一位置将第二排气产物41朝向后处理装置42引导且绕过专用EGR系统60,而在第二位置将第二排气产物41引导通过专用EGR系统60以回到空气进气系统14。

另外,控制器72配置为向多个汽缸20每一个的燃料喷射器22发送信号,以喷射预定量的燃料到多个汽缸20每一个中,以生产具有多余燃料的第一排气产物40和具有多余空气的第二排气产物41。进而,控制器72配置为向多个汽缸20每一个的燃料喷射器22发送信号,以运行在第一模式和第二模式中的一个。在第一模式,燃烧多个汽缸20的第一子组中的燃料,即汽缸1-3中的,产生具有多余燃料的第一排气产物40,和燃烧多个汽缸20的第二子组中的燃料,即汽缸4中的,产生具有多余空气的第二排气产物41。因此,具有多余燃料的第一排气产物40也可称为富燃料混合物,且具有多余空气的第二排气产物41也可称为贫燃料混合物。通常,第一模式发生在发动机12的初始启动或升温期间,且由此发生在后处理装置42的初始启动或升温期间。在升温期间,富燃料和贫燃料混合物相反应以形成放热反应66。在发动机12/后处理装置42被充分升温,以有助于有效地控制从发动机12排出的排放物时,控制器72将对各种部件发送信号,以切换到第二模式。

例如,控制器72可向一个或多个燃料喷射器22发送信号,以在第二模式时改变进入相应汽缸20的燃料量。控制器72可向阀64发送信号以在第二模式时关闭经过第二管道70的流体路径和打开经过专用EGR系统60的流体路径。因此,专用EGR系统60在第一模式时被绕过而在第二模式时被利用。而且,控制器72配置为向多个汽缸20的第一子组的燃料喷射器22发送信号,以在第一模式时将预定量的燃料喷射到多个汽缸20的第一子组中,和在第一模式时将预定量的燃料喷射到多个汽缸20的第二子组。通常,在第一模式时喷入第二子组的燃料量小于喷入第一子组的燃料量。

第一排气产物40被排出到排气歧管36以外朝向后处理装置42并通过涡轮增压器18。如此,在阀64处于第一位置时,第一排气产物40离开涡轮增压器18,以与第二排气产物41混合。涡轮增压器18将第一排气产物40排出,而不管阀64的位置如何。因此,涡轮增压器18在阀64处于第一位置或第二位置时排出第一排气产物40。通常,控制器72可与涡轮增压器18通信。

为了确定后处理装置42的温度,传感器78、算法和/或时间可被利用。例如,可选地,如图1所示,传感器78可联接到后处理装置42且控制器72可与传感器78通信。替换地,或除此以外,控制器72可利用算法,以确定后处理装置42何时被升温。应理解,任何合适部件或方法可用于确定后处理装置42的温度和/或后处理装置42何时被充分升温,以有助于有效地控制从发动机12排出的排放物。

本发明还提供降低后处理装置42升温时间的方法。降低后处理装置42的升温时间允许后处理装置42更快速地有效控制从发动机12排出的排放物。方法包括经由控制器72控制被喷入内燃发动机12的多个汽缸20中的燃料量。

方法进一步包括燃料多个汽缸20的第一子组中的燃烧,即汽缸1-3,以生产具有多余燃料的第一排气产物40,和燃烧多个汽缸20的第二子组中的燃料,即汽缸4,以生产具有多余空气的第二排气产物41。多余空气意味着更多氧气离开多个汽缸20的第二子组。

方法还包括通过涡轮增压器18排出第一排气产物40,以及促动所述阀64,以引导第二排气产物41离开专用EGR系统60且达到涡轮增压器18的下游。在一些实施例中,促动所述阀64可包括将阀64促动到第一位置和第二位置,在第一位置将第二排气产物41朝向后处理装置42引导且绕过专用EGR系统60,而在第二位置将第二排气产物41引导通过专用EGR系统60以回到空气进气系统14。进而,在一些实施例中,促动所述阀64可进一步包括经由控制器72对阀64发送信号,以在第一和第二位置之间切换。进而,通过涡轮增压器18排出第一排气产物40可包括,在阀64处于第一位置时将第一排气产物40朝向后处理装置42排出,以与第二排气产物41混合。因此,不管涡轮增压器18是否正运行,第一排气产物40离开涡轮增压器18且朝向后处理装置42流动。

方法进一步包括在涡轮增压器18的下游将第一排气产物40的多余燃料和第二排气产物41的多余空气混合,以形成能产生使得后处理装置42升温的热量的放热反应66。在一些实施例中,在涡轮增压器18的下游将第一排气产物40的多余燃料和第二排气产物41的多余空气混合可包括,在涡轮增压器18和后处理装置42之间将多余燃料和多余空气混合,使得放热反应66发生在后处理装置42上游且从放热反应66产生的热量被朝向后处理装置42引导。因此,燃料和空气(即氧气)形成放热反应66,以降低后处理装置42的升温时间。升温时间越快,则可更快地充分控制从发动机12排出的排放物。

在一些实施例中,经由控制器72控制喷入多个汽缸20的燃料量可包括,经由控制器72向多个汽缸20每一个的燃料喷射器22发送信号,以将预定量的燃料喷射到多个汽缸20每一个中,以生产具有多余燃料的第一排气产物40和具有多余空气的第二排气产物41。进而,经由控制器72向多个汽缸20每一个的燃料喷射器22发送信号可包括,向多个汽缸20每一个的燃料喷射器22发送信号,以运行在第一模式和第二模式中的一个。通常,在第一模式时产生具有多余燃料的第一排气产物40和具有多余空气的第二排气产物41。

方法还可包括,在第一模式时经由燃料喷射器22将预定量的燃料喷射到多个汽缸20的第一子组中,且在第一模式时经由燃料喷射器22将预定量的燃料喷射到多个汽缸20的第二子组。通常,在第一模式时,喷入到第二子组的燃料量小于喷入到第一子组的燃料量。在各种实施例中,在第一模式时经由燃料喷射器22将预定量的燃料喷射到多个汽缸20的第一子组可包括,在第一模式时将相同量的燃料喷射到第一子组的多个汽缸20每一个中。

在一些实施例中,向多个汽缸20每一个的燃料喷射器22发送信号以运行在第一模式和第二模式中的一个可包括,向多个汽缸20每一个的燃料喷射器22发送信号,以运行在第二模式,以改变喷入到多个汽缸20的第二子组和第一子组中的至少一组的燃料量,这改变燃烧期间产生的第一排气产物40和第二排气产物41中的至少之一。在各种实施例中,向多个汽缸20每一个的燃料喷射器22发送信号以运行在第二模式中以改变喷入到多个汽缸20的第二子组和第一子组中的至少一组的燃料量可进一步包括,向多个汽缸20每一个的燃料喷射器22发送信号以运行在第二模式,以改变喷入多个汽缸20的第二子组和第一子组两者的燃料量,这改变燃烧期间产生的第一排气产物40和第二排气产物41。简单地说,在喷入多个汽缸20的第一子组中的一个或多个的燃料量改变时,第一排气产物40相应地改变。进而,在喷入多个汽缸20的第二子组中的一个或多个的燃料量改变时,第二排气产物41相应地改变。对于这些汽缸20中任何一个的改变可包括增加或减少被喷射的燃料量。

尽管已经对执行本发明的较佳模式进行了详尽的描述,但是本领域技术人员可得知在所附的权利要求的范围内的用来实施本发明的许多替换设计和实施例。进而,附图所示的实施例或本发明说明书提到的各种实施例的特点不应被理解为是彼此独立的实施例。相反,实施例的一个例子中所述的每一个特点可以与其他实施例的一个或多个其他期望特点组合,形成并未参考附图所述的其他实施例因而,这种其他实施例落入所附权利要求的范围。

收缩
  • QQ咨询

  • 在线咨询
  • 在线咨询
  • 在线咨询
  • 在线咨询
  • 电话咨询

  • 02886312233