使用排气冲程后喷射以升高废气温度的柴油机微粒过滤器再生策略
专利汇可以提供使用排气冲程后喷射以升高废气温度的柴油机微粒过滤器再生策略专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且一种 发动机 控制系统(28)引起在发动机循环中给 燃烧室 (20)加 燃料 ，通过在基本上不晚于循环的压缩冲程和膨胀冲程之间的 上止点 处结束的主喷射(38)和然后在循环的 排气冲程 中通过后喷射(40)来加燃料，而在膨胀冲程中没有任何另外的燃料喷射，后喷射用于将气体的 温度 升高到用于对柴油机微粒 过滤器 (36)进行再生的再生温度范围。，下面是使用排气冲程后喷射以升高废气温度的柴油机微粒过滤器再生策略专利的具体信息内容。
1.一种柴油发动机，包括：
加燃料系统，用于将柴油燃料喷射入燃烧室，所述燃料在所述燃烧室中燃 烧以驱动所述发动机；
排气系统，燃烧产生的气体通过所述排气系统通向大气，所述排气系统包 括后处理装置，所述后处理装置在所述气体离开所述排气系统之前处理所述气 体，但时常需要通过将所述气体的温度升高到再生温度范围来进行再生；
发动机控制系统，用于处理各种数据以控制发动机运转的各个方面，所述 方面包括由所述加燃料系统实施的加燃料和所述后处理装置的再生；
其中，由于再生请求，所述控制系统引起所述加燃料系统在用于燃烧室的 发动机循环中给所述燃烧室加燃料，通过在基本上不晚于所述循环的压缩冲程 和膨胀冲程之间的上止点处结束的主喷射和然后在所述循环的排气冲程中通 过后喷射来加燃料，而在所述膨胀冲程中没有任何另外的燃料喷射，所述后喷 射用于将所述气体的温度升高到所述再生温度范围。
2.如权利要求1所述的柴油发动机，其特征在于，引起所述后喷射在相对 于下止点更靠近上止点处发生。
3.如权利要求1所述的柴油发动机，其特征在于，所述主喷射引起所述发 动机通过传统柴油机燃烧来运转。
4.如权利要求1所述的柴油发动机，其特征在于，所述后处理装置包括柴 油机微粒过滤器。
5.如权利要求4所述的柴油发动机，其特征在于，引起所述后喷射在相对 于下止点更靠近上止点处发生。
6.一种机动车辆，包括：
柴油发动机，用于通过传动系统转动从动车轮以推进所述车辆：
加燃料系统，用于将柴油燃料喷射入所述发动机的燃烧室，所述燃料在所 述燃烧室中燃烧以推进所述车辆；
排气系统，燃烧产生的气体通过所述排气系统通向大气，所述排气系统包 括后处理装置，所述后处理装置在所述气体离开所述排气系统之前处理所述气 体，但时常需要通过将所述气体的温度升高到再生温度范围来进行再生；
发动机控制系统，用于处理各种数据以控制发动机运转的各个方面，所述 方面包括由所述加燃料系统实施的加燃料和所述后处理装置的再生；
其中，由于再生请求，所述控制系统引起所述加燃料系统在用于燃烧室的 发动机循环中给所述燃烧室加燃料，通过在基本上不晚于所述循环的压缩冲程 和膨胀冲程之间的上止点处结束的主喷射和然后在所述循环的排气冲程中通 过后喷射来加燃料，而在所述膨胀冲程中没有任何另外的燃料喷射，所述后喷 射用于将所述气体的温度升高到所述再生温度范围。
7.如权利要求6所述的机动车辆，其特征在于，引起所述后喷射在相对于 下止点更靠近上止点处发生。
8.如权利要求6所述的机动车辆，其特征在于，所述主喷射引起所述发动 机通过传统柴油机燃烧来运转。
9.如权利要求6所述的机动车辆，其特征在于，所述后处理装置包括柴油 机微粒过滤器。
10.如权利要求9所述的机动车辆，其特征在于，引起所述后喷射在相对 于下止点更靠近上止点处发生。
11.一种用于对柴油发动机的排气系统中的废气后处理装置开始再生的方 法，所述柴油发动机具有加燃料系统和发动机控制系统，所述加燃料系统用于 将柴油燃料喷射入燃烧室，所述燃料在所述燃烧室中燃烧以驱动所述发动机， 所述发动机控制系统用于处理各种数据以控制发动机运转的各个方面，所述方 面包括由所述加燃料系统实施的加燃料和所述后处理装置的再生，所述方法包 括：
通过引起所述加燃料系统在用于燃烧室的发动机循环中给所述燃烧室加 燃料来开始再生，通过在基本上不晚于所述循环的压缩冲程和膨胀冲程之间的 上止点处结束的主喷射和然后在所述循环的排气冲程中通过后喷射来加燃料， 而在所述膨胀冲程中没有任何另外的燃料喷射。
12.如权利要求11所述的方法，其特征在于，包括引起所述后喷射在相对 于下止点更靠近上止点处发生。
13.如权利要求11所述的方法，其特征在于，包括进行所述主喷射以引起 所述发动机通过传统柴油机燃烧来运转。
技术领域
本发明总的涉及用于推进机动车辆的内燃发动机，具体地说，涉及在排气 系统中具有作为后处理装置的柴油机微粒过滤器(DPF)的柴油发动机。
背景技术
DPF时常需要再生以保持微粒捕集效率。再生涉及产生将烧掉已被捕集的 微粒的条件，否则微粒不受抑制的积聚会影响DPF的效率。
产生用于开始和继续再生的条件通常涉及将进入DPF的废气温度升高至 合适的高温。因为柴油发动机通常在相对冷却和贫油的情况下运转，柴油燃料 的后喷射已用作DPF再生策略的一部分，以升高进入DPF的废气温度同时还 留下过剩的氧气以燃烧被捕集的微粒物质。
当车辆以有益于DPF再生的方式运行时，诸如在高速公路上行驶时，可 在几乎不影响或不显著影响车辆驾驶性能的情况下进行再生过程，并且即使在 DPF变成积载DPM到发动机控制系统命令强制执行再生的程度之前，也可由 驾驶者或由再生开始策略自动地开始再生过程。
发明人已经发现，燃料的“近”后喷射对于曲轴扭矩有作用，从而对车辆 驾驶性能有非常显著的影响而会让一些驾驶者认为是令人不快的，燃料的“近” 后喷射是指在上止点后(ATDC)约60°范围内的膨胀冲程或称动力冲程中发生 的喷射。
补偿“近”后喷射的这种效应以使其对于车辆驾驶性能的影响最小化，要 求大量的研发努力以实现最佳可能的标定。一个需要指出的考虑事项是燃料喷 射器在主喷射之后立即给予“近”后喷射的能力。一些确实具有理想属性的燃 料喷射器却可能会很难给予在主喷射之后马上需要的“近”后喷射。当发动机 速度增加到高速范围时，这一难处变得更为显著。
尽管使用膨胀冲程中的“远”后喷射可针对燃料喷射器在膨胀冲程中所需 时刻给予后喷射的能力，“远”后喷射是指在“近”后喷射之后发生的喷射， 但是膨胀冲程中太“远”的后喷射会导致显著的气缸壁冲击从而会引起机油稀 释。
这些发现和认识促使发明人寻求一种用于后喷射的替代的和更好的解决 方案，以将废气温度升高到用于开始和保持DPF再生的程度。
发明内容
通过在膨胀冲程中上止点后的定时范围内使用不同的后喷射量和定时来 重复地开始再生、然后评价结果以确定最佳值，从而寻求用于后喷射的最佳标 定，与之形成对比的是，发明人已经发现，稍后在排气冲程中的后喷射在开始 和保持DPF再生时可以是有效的，这对于车辆驾驶性能有很小影响且无需密集 的研发努力，正如在使用膨胀冲程中的“近”后喷射时那样。而且，本发明避 免涉及燃料喷射器在主喷射附近给予后喷射的能力(由此避免对于喷射器和/ 或喷射器驱动器和控制器的修改)，避免涉及造成机油稀释的额外气缸壁冲击。
已经发现，将后喷射延迟到排气冲程的稍后部分的时间范围内既不会产生 上述的令人不快的扭矩升高，也不会产生令人不快的气缸壁冲击，这样做时， 可在主喷射之间给予燃料喷射器、尤其是液压驱动的燃料喷射器“再充气”的 时间，并可提供与用于开始和保持DPF再生的“近”(膨胀冲程)后喷射同样 的效果。
本发明可通过适当地对用来控制燃料喷射器定时的处理器算法进行修改 来具体实施在现有系统中。因此，无需附加的硬件。与使用“近”(膨胀冲程) 后喷射时需要的努力相比，用较少的努力就可在驾驶性能测试过程中通过标定 调节来开发出排气冲程中的最佳定时。
因此，本发明的一个普通方面涉及一种柴油发动机，该柴油发动机包括： 加燃料系统，用于将柴油燃料喷射入燃烧室，燃料在燃烧室中燃烧以驱动发动 机；排气系统，燃烧产生的气体通过排气系统通向大气，排气系统包括后处理 装置，后处理装置在气体离开排气系统之前处理气体，但时常需要通过将气体 的温度升高到再生温度范围来进行再生；以及发动机控制系统，用于处理各种 数据以控制发动机运转的各个方面，这些方面包括由加燃料系统实施的加燃料 和后处理装置的再生。
由于再生请求，控制系统引起加燃料系统在用于燃烧室的发动机循环中给 燃烧室加燃料，通过在基本上不晚于循环的压缩冲程和膨胀冲程之间的上止点 处结束的主喷射和然后在循环的排气冲程中通过后喷射来加燃料，而在膨胀冲 程中没有任何另外的燃料喷射，后喷射用于将气体的温度升高到再生温度范 围。
另一普通方面涉及由如上所述的发动机驱动的机动车辆。
再一普通方面涉及一种用于对柴油发动机的排气系统中的废气后处理装 置开始再生的方法，柴油发动机具有加燃料系统和发动机控制系统，加燃料系 统用于将柴油燃料喷射入燃烧室，燃料在燃烧室中燃烧以驱动发动机，发动机 控制系统用于处理各种数据以控制发动机运转的各个方面，方面包括由加燃料 系统实施的加燃料和后处理装置的再生。
该方法包括通过引起加燃料系统在用于燃烧室的发动机循环中给燃烧室 加燃料来开始再生，通过在基本上不晚于循环的压缩冲程和膨胀冲程之间的上 止点处结束的主喷射和然后在循环的排气冲程中通过后喷射来加燃料，而在膨 胀冲程中没有任何另外的燃料喷射。
在示出此时所设想的、用于实施本发明最佳模式的本发明目前较佳实施例 的以下内容中，可以看出本发明的上述和其它的特征和优点。该说明书包括附 图，现简要描述如下。
附图说明
图1是根据本发明原理的、具体实施用于开始和保持DPF再生的策略的示 例性内燃发动机的总体示意图。
图2是示出该策略的燃料喷射定时图。
具体实施方式
发动机10包括形成燃烧室的气缸20，燃料由燃料喷射器22喷射入燃烧室 中以用通过进气系统12进入的增压空气进行燃烧。燃烧释放的能量驱动发动 机，通过连接至曲轴26的活塞24传递至传动系统16以推进车辆。
燃料喷射器22在发动机控制系统28的控制之下，该发动机控制系统28 包括一个或多个处理器，这些处理器处理各种数据以开发出用于控制发动机运 转的各个方面的数据，这些方面包括供应至燃料喷射器22的液压流体(附图 标记30)的控制压力和燃料喷射器中各阀机构的操作定时，燃料喷射器使用液 压流体以将燃料排出喷射器末端而进入燃烧室。
进气阀32控制允许增压空气进入气缸20，排气阀34控制燃料气体通过排 气系统14流出最终流动到大气中。然而在进入大气之前，由一个或多个后处 理装置来处理燃烧气体。这里所示的、本发明所涉及的一个装置是柴油机微粒 过滤器或称DPF36。
各种传感器与后处理装置相关联以向控制系统28提供信息。一种信息是 DPF36积载微粒的程度。控制系统28包含可重复执行以处理某些数据的算法， 以用于各种控制目的。一种这样的算法使用关于DPF微粒积载的信息，从而当 即使DPF积载在需要强制再生的程度之下但条件合适时开始再生，以及当DPF 变成积载到需要强制再生的程度时强制再生。
当发动机10运转时，基本上在压缩冲程C和膨胀冲程或动力冲程P之间 的上止点处发生主燃料喷射，该主燃料喷射在示出传统柴油机(CD)燃烧的 图2中由喷射38来标示。
当控制系统28请求对DPF36进行再生时，诸如喷射38之类的主喷射继续， 但现在采用特殊的后喷射策略。
该策略不在膨胀冲程中采用后喷射，而在排气冲程E中采用后喷射，较佳 地在朝向排气冲程的终点的时间过程中而在排气冲程的终点和下一进气冲程I 的起点之间发生的上止点之前采用后喷射，该后喷射在图2中用后喷射40来 标示。
该策略继续到开始再生，且此后保持再生。当该策略终止再生时，排气冲 程中的后喷射结束。
一些柴油发动机时常能通过与CD燃烧不同的另外柴油机燃烧来运转，而 这里所述的发动机通过CD燃烧来运转，应该相信，本发明的原理可应用到通 过另外柴油机燃料来运转的发动机，只要控制系统允许在发动机运转时进行 DPF再生即可。另外的柴油机燃烧是对一些过程和系统的通称，诸如均质充气 压缩点火(HCCI)、受控自动点火(CAI)、稀释控制燃烧系统(DCCS)和高 度预混合燃料系统(HPCS)。当发动机通过另外的柴油机燃料过程运转时，直 到主喷射发生为止无论什么喷射发生的作用都可被认为等同于CD燃烧的主喷 射。
还应理解，在排气冲程中而非膨胀冲程中使用后喷射可以只是更多再生策 略的一个要素，这些再生策略使用不仅仅是开始和保持DPF再生的燃料喷射。
尽管已示出和描述了本发明的现有较佳实施例，但应当理解本发明的原理 适用于落入以下权利要求书范围的所有实施例。
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