本公開涉及內(nèi)燃機，并且更具體地涉及控制內(nèi)燃機中的燃料噴射以加熱排氣后處理系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

內(nèi)燃機配備有排氣后處理系統(tǒng)，排氣后處理系統(tǒng)包括催化和非催化過程以氧化、還原、過濾或以其它方式凈化排氣供應(yīng)流中的排氣成分。需要管理對排氣后處理系統(tǒng)的各種元件的加熱。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

描述了一種多汽缸內(nèi)燃機系統(tǒng)，并且所述多汽缸內(nèi)燃機系統(tǒng)包括具有多個燃料噴射器的內(nèi)燃機和流體地聯(lián)接到內(nèi)燃機的排氣歧管的排氣后處理系統(tǒng)，該燃料噴射器設(shè)置成將燃料直接噴射到汽缸中。該排氣后處理系統(tǒng)包括設(shè)置在第二催化裝置上游的氧化催化器，其中第一溫度傳感器設(shè)置為監(jiān)控氧化催化器下游的排氣供應(yīng)流的第一溫度，第二溫度傳感器設(shè)置為監(jiān)控氧化催化器下游的排氣供應(yīng)流的第二溫度。控制器可操作地連接到燃料噴射器并且設(shè)置成監(jiān)控第一溫度傳感器和第二溫度傳感器?？刂破靼蓤?zhí)行以檢測冷啟動發(fā)動機啟動事件、監(jiān)控第一和第二溫度傳感器、控制每個所述燃料噴射器響應(yīng)于輸出轉(zhuǎn)矩請求為每個汽缸事件執(zhí)行第一組燃料噴射事件，并且為汽缸上止點之后的每個汽缸事件執(zhí)行第二組燃料噴射事件。第二組燃料噴射事件包括最終噴射事件，并且基于排氣供應(yīng)流的第一溫度和第二溫度來確定最終噴射事件的持續(xù)時間。

從以下結(jié)合附圖對實施本發(fā)明的最佳方式進行的詳細描述中能夠很容易了解到本發(fā)明的上述特征和優(yōu)點以及其它特征和優(yōu)點。

附圖說明

下面參考附圖，通過舉例的方式來描述本發(fā)明的一個和多個實施例，其中：

圖1示意性地示出了根據(jù)本公開的包括內(nèi)燃機、排氣后處理系統(tǒng)和附屬控制器的內(nèi)燃機系統(tǒng)；

圖2示意性地示出了根據(jù)本公開的包括指令集的多后燃料噴射控制例程，該指令集可在控制器中執(zhí)行以在冷啟動期間控制內(nèi)燃機系統(tǒng)的操作；以及

圖3圖解示出了根據(jù)本公開的單個汽缸事件的一部分的某些細節(jié)，其包括參考圖1描述的內(nèi)燃機系統(tǒng)的實施例中的參考圖2描述的多后燃料噴射控制例程的實施例的執(zhí)行，包括在汽缸上止點(tdc)之前發(fā)生的第一組燃料噴射事件和在tdc之后發(fā)生的第二組燃料噴射事件，繪有有關(guān)的汽缸壓力和噴射器能量。

具體實施方式

現(xiàn)在參考附圖，其中所述描述僅出于說明某些示例性實施例的目的，而不是為了限制本發(fā)明的目的。圖1示意性地示出了內(nèi)燃機系統(tǒng)10，其包括根據(jù)本公開構(gòu)造的內(nèi)燃機(發(fā)動機)12、排氣后處理系統(tǒng)50和附屬控制器15。發(fā)動機12優(yōu)選地包括多汽缸直接噴射四沖程內(nèi)燃機，其包括發(fā)動機缸體、活塞、曲軸、發(fā)動機蓋和其它基礎(chǔ)發(fā)動機部件和系統(tǒng)。在一個實施例中，發(fā)動機12優(yōu)選地配置為以主要是稀于化學(xué)當(dāng)量比的空氣/燃料比操作的壓燃式發(fā)動機，盡管本公開不限于此。本公開可以有利地應(yīng)用于采用排氣后處理系統(tǒng)的各種直噴式內(nèi)燃機系統(tǒng)。

在一個非限制性實施例中，發(fā)動機12可包括進氣系統(tǒng)20、燃料噴射系統(tǒng)30、進氣壓縮系統(tǒng)40和排氣再循環(huán)(egr)系統(tǒng)60。發(fā)動機12以重復(fù)執(zhí)行的循環(huán)操作，其中每個循環(huán)包括在本文被稱為汽缸事件的連續(xù)進氣、壓縮、動力和排氣沖程?？梢允褂脗鞲衅髦苯颖O(jiān)控發(fā)動機操作，或者使用可執(zhí)行模型和模擬來評估發(fā)動機操作，如本文所述。一種發(fā)動機監(jiān)控傳感器包括發(fā)動機冷卻劑溫度(ect)傳感器38。另一種發(fā)動機監(jiān)控傳感器包括用于監(jiān)控發(fā)動機轉(zhuǎn)速(rpm)和活塞位置的曲軸位置傳感器39。

進氣系統(tǒng)20將空氣供應(yīng)至進氣歧管22，該進氣歧管22將空氣分配并引導(dǎo)至通向發(fā)動機汽缸28的進氣流道23中。進氣系統(tǒng)20具有用于監(jiān)控和控制進氣流的氣流管道系統(tǒng)和裝置。用于控制進氣流的裝置包括進氣過濾器24、增壓空氣冷卻器(當(dāng)使用時)和節(jié)氣門34。節(jié)氣門34優(yōu)選地包括響應(yīng)于來自控制器15的控制信號來控制到發(fā)動機12的進氣流的電子控制裝置。進氣壓縮系統(tǒng)40包括由流體地聯(lián)接到排氣系統(tǒng)50的排氣渦輪42驅(qū)動的進氣壓縮機44。用于監(jiān)控進氣流的裝置優(yōu)選地包括質(zhì)量氣流傳感器25，其優(yōu)選地配置為監(jiān)控進氣質(zhì)量氣流、進氣溫度、空氣濕度和進氣壓力。由質(zhì)量氣流傳感器25測量的進氣質(zhì)量氣流可用于確定每個汽缸進氣的測量。進氣歧管22中的壓力傳感器36監(jiān)控歧管絕對壓力和大氣壓力。

燃料噴射系統(tǒng)30優(yōu)選地包括用于將燃料直接供應(yīng)到汽缸28的單個汽缸中的多個直接噴射燃料噴射器32。在一個實施例中，共軌燃料系統(tǒng)將加壓燃料供應(yīng)到所有燃料噴射器32。在一個實施例中，燃料噴射器32是螺線管致動的裝置，其由源自控制器15的命令信號控制。燃料噴射器32能夠在每個汽缸事件期間執(zhí)行多個燃料噴射事件。多個燃料噴射事件可以包括在壓縮沖程期間的一個或多個引燃噴射事件、在壓縮沖程后期的一個或多個主噴射事件以及在上止點(tdc)之后，即，在動力沖程期間的一個或多個多后噴射(mai)事件。如本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的，在針對每個汽缸事件的引燃噴射事件和主噴射事件期間輸送到每個汽缸28的燃料質(zhì)量可用于指示發(fā)動機負載。后噴射事件的某一部分也可以包括在發(fā)動機負載評估中。

排氣歧管52攜帶從發(fā)動機12排出的排氣，用于通過進氣壓縮系統(tǒng)40的排氣渦輪42引導(dǎo)至排氣后處理系統(tǒng)50。egr系統(tǒng)60通過稱為egr閥62的流量控制閥將一部分排氣再循環(huán)至進氣歧管22。egr系統(tǒng)60可以包括，例如egr冷卻器、旁通閥和相關(guān)的傳感器。控制器15通過控制egr閥62的開度來控制進入進氣歧管22的排氣的質(zhì)量流量。egr系統(tǒng)60和相關(guān)的控制系統(tǒng)是已知的。

排氣后處理系統(tǒng)50優(yōu)選地包括多個排氣凈化裝置、多個溫度傳感器和一個或多個排氣傳感器54。通過舉例的方式，排氣凈化裝置可以包括例如以氧化催化器56的形式存在的第一排氣后處理裝置，該第一排氣后處理裝置設(shè)置在例如以選擇性催化還原裝置58的形式存在的第二排氣后處理裝置的上游。也可以使用顆粒過濾裝置。溫度傳感器優(yōu)選地包括第一溫度傳感器51和第二溫度傳感器53，其中該第一溫度傳感器51設(shè)置為監(jiān)控氧化催化器56上游的排氣供應(yīng)流的溫度，該第二溫度傳感器53設(shè)置為監(jiān)控氧化催化器56和選擇性催化還原裝置58之間的排氣供應(yīng)流的溫度。第三溫度傳感器55可以設(shè)置成監(jiān)控選擇性催化還原裝置58下游的排氣供應(yīng)流的溫度。通過舉例的方式，排氣傳感器54可以包括發(fā)動機nox排放傳感器和/或?qū)挿秶目諝?燃料比傳感器。第一傳感器51、第二傳感器53和第三溫度傳感器55以及排氣傳感器54中的每個直接地或經(jīng)由通信總線與控制器15通信。在某些實施例中，選擇性催化還原裝置58可以是氨選擇性還原裝置，具有設(shè)置在排氣供應(yīng)流中的附屬尿素噴射系統(tǒng)。或者在某些實施例中，選擇性催化還原裝置58可以是烴選擇性還原裝置，具有將烴供應(yīng)到排氣供應(yīng)流中的附屬系統(tǒng)。

控制器15優(yōu)選地包括可執(zhí)行控制例程100，其實施例參考圖2進行描述。如本文所使用的，術(shù)語“動態(tài)”和“動態(tài)地”描述實時執(zhí)行的步驟或方法，并且其特征在于監(jiān)控或以其他方式確定參數(shù)的狀態(tài)，并且在例程執(zhí)行期間或在例程100的執(zhí)行的迭代之間定期或周期性地更新參數(shù)的狀態(tài)。如本文所使用的，術(shù)語“發(fā)動機專用”表示由制造商生產(chǎn)的發(fā)動機的特定模型，并且優(yōu)選地涉及諸如汽缸配置、燃料輸送等元件。

術(shù)語控制器、控制模塊、模塊、控制、控制單元、處理器和類似術(shù)語是指專用集成電路(asic)、電子電路、中央處理單元，例如微處理器和以存儲器和存儲設(shè)備(只讀、可編程只讀、隨機存取、硬盤驅(qū)動器等)的形式存在的有關(guān)的非暫時性存儲器組件。非暫時性存儲器組件能夠以一個或多個軟件或固件程序或例程、組合邏輯電路、輸入/輸出電路和裝置、信號調(diào)節(jié)和緩沖電路及可由一個或多個處理器訪問以提供所描述的功能的其它組件的形式來存儲機器可讀指令。輸入/輸出電路和設(shè)備包括模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器和監(jiān)控來自傳感器的輸入的相關(guān)設(shè)備，這些輸入以預(yù)設(shè)的采樣頻率或響應(yīng)于觸發(fā)事件被監(jiān)視。軟件、固件、程序、指令、控制例程、代碼、算法和類似術(shù)語意指包括校準和查找表的任何控制器可執(zhí)行指令集。每個控制器執(zhí)行控制例程以提供期望的功能，包括監(jiān)控來自感測裝置和其他網(wǎng)絡(luò)控制器的輸入，以及執(zhí)行控制和診斷指令以控制致動器的操作。例程可以以規(guī)則的間隔執(zhí)行，例如在進行操作期間以每100微秒執(zhí)行?；蛘撸梢皂憫?yīng)于觸發(fā)事件的發(fā)生來執(zhí)行例程。控制器之間的通信以及控制器、致動器和/或傳感器之間的通信可使用直接有線點對點鏈路、網(wǎng)絡(luò)通信總線鏈路、無線鏈路或任何其它合適的通信鏈路來實現(xiàn)。通信包括以任何合適的形式交換數(shù)據(jù)信號，包括例如經(jīng)由導(dǎo)電介質(zhì)的電信號、經(jīng)由空氣的電磁信號、經(jīng)由光波導(dǎo)的光信號等。數(shù)據(jù)信號可以包括表示來自傳感器的模擬、離散或數(shù)字化模擬信號、表示致動器命令的信號以及控制器之間的通信信號。術(shù)語“模型”是指基于處理器的或處理器可執(zhí)行的代碼和模擬設(shè)備或物理過程的物理存在的有關(guān)校準。另外，注意術(shù)語“信號”是指傳達信息的可檢測的物理量，并且可以是能夠在介質(zhì)中傳播的任何合適的波形(例如，電、光、磁、機械或電磁)，例如dc、ac、正弦波、三角波、方波、振動等。

圖2示意性地示出了包括指令集的多后燃料噴射控制例程(mai例程)100，該指令集可在控制器15中執(zhí)行以控制參考圖1描述的內(nèi)燃機系統(tǒng)10的實施例的冷啟動期間的操作。圖3圖解示出了單個汽缸事件的一部分的某些細節(jié)，其包括用于參考圖1描述的內(nèi)燃機系統(tǒng)10的實施例的mai例程的實施例的執(zhí)行，包括在tdc之前發(fā)生的第一組燃料噴射事件310和在tdc之后發(fā)生的第二組燃料噴射事件320。汽缸壓力(kpa)304和噴射能量(v)306相對于曲柄角(dbtdc)302而繪制，其在水平軸上示出。

mai例程100是多后燃料噴射策略的一部分，其中執(zhí)行多個燃料噴射事件以在燃燒循環(huán)后期(例如動力沖程期間)將燃料引入發(fā)動機汽缸。該策略傾向于增加發(fā)動機排放的烴，其優(yōu)選在排氣后處理系統(tǒng)50中氧化，以促進排氣后處理系統(tǒng)50的一個或多個元件的預(yù)熱、起燃和隨后的溫度控制?？傮w上，mai例程100基于排氣后處理系統(tǒng)50的溫度控制第二組燃料噴射事件中的一個或多個的持續(xù)時間以控制噴射的燃料量。表1提供為鍵，其中數(shù)字標記框和相應(yīng)功能如下所述，對應(yīng)于mai例程。

表1

在發(fā)動機操作期間，響應(yīng)于例如可以由操作者輸入的輸出轉(zhuǎn)矩請求，控制每個燃料噴射器以在每個汽缸事件期間執(zhí)行第一組燃料噴射事件。參考圖3圖解示出了示例性第一燃料噴射事件312、314和316。在某些條件下的發(fā)動機運行期間，例如發(fā)動機冷啟動，可以在燃燒循環(huán)后期的每個汽缸事件期間執(zhí)行第二組燃料噴射事件，以促進排氣后處理系統(tǒng)50的預(yù)熱。參考圖3圖解示出了示例性第二燃料噴射事件322、324、326和328。mai例程100控制第二組燃料噴射事件的執(zhí)行，以使用多個燃料噴射事件在燃燒循環(huán)后期(例如在動力沖程期間)將燃料引入每個發(fā)動機汽缸。選擇第二組燃料噴射事件以保持熱釋放高于零，從而避免在下一個汽缸事件期間不失火，這可以由缸內(nèi)溫度降低到低于柴油的自燃溫度的水平引起。第二組燃料噴射事件在tdc周圍被限制以最小化轉(zhuǎn)矩產(chǎn)生，因為第二組燃料噴射事件的主要目的是提供熱排氣以實現(xiàn)催化劑預(yù)熱。

mai例程100優(yōu)選地在發(fā)動機冷啟動事件(102)期間執(zhí)行，并且可以在其它適當(dāng)?shù)臅r間執(zhí)行，這取決于后處理特定的需求和校準。當(dāng)發(fā)動機溫度處于或接近環(huán)境溫度時，發(fā)動機冷啟動事件優(yōu)選地被命令，在某些實施例中由ect傳感器38表示發(fā)動機溫度，并且環(huán)境溫度可以由進氣溫度傳感器表示，該進氣溫度傳感器可以在某些實施例中與質(zhì)量氣流傳感器25有關(guān)。

在操作中，排氣溫度被監(jiān)控，包括在氧化催化器56上游的排氣供應(yīng)流中測得或以其它方式確定的第一溫度(t1)和在氧化催化器56和選擇性催化還原裝置58(104)之間的排氣供應(yīng)流中測得或以其它方式確定的第二溫度(t2)。

為第二組燃料噴射事件選擇噴射事件，每個噴射事件具有優(yōu)選的持續(xù)時間。如本文所述，在各個汽缸中的活塞已經(jīng)到達tdc點并且已經(jīng)進入動力沖程之后，在每個汽缸事件期間命令第二組燃料噴射事件。在某些實施例中，可存在四個第二噴射事件，如參考圖3中的要素322、324、326和328所示，第二燃料噴射事件中的最后一個由要素328表示。

基于t1和t2(106)確定第二燃料噴射事件的最后一個的持續(xù)時間。在某些實施例中，可以開發(fā)預(yù)定的校準表105，其基于t1和t2為第二燃料噴射事件中的最后一個提供加權(quán)值107?？傮w上，可以基于t1和t2選擇第二燃料噴射事件中的最后一個的持續(xù)時間，使得當(dāng)t1小于最小溫度，例如小于150℃時，第二燃料噴射事件的最后一個的加權(quán)值為0％。另外，可以基于t1和t2選擇第二燃料噴射事件中的最后一個的持續(xù)時間，使得當(dāng)t1大于第二溫度，例如大于180℃時，第二燃料噴射事件的最后一個的加權(quán)值為100％。另外，可以基于t1和t2選擇第二燃料噴射事件中的最后一個的持續(xù)時間，使得當(dāng)t2大于第三溫度，例如大于350℃，或當(dāng)t1大于第四溫度，例如大于275℃時，第二燃料噴射事件的最后一個的加權(quán)值介于0％和100％之間。與t1和t2溫度及加權(quán)值相關(guān)的閾值的數(shù)值是非限制性示例。實際數(shù)值是發(fā)動機專用的，并且可以在發(fā)動機研制期間被確定。

包括用于第二燃料噴射事件中的最后一個的優(yōu)選加權(quán)值的第二組燃料噴射事件的噴射事件的優(yōu)選持續(xù)時間被提供給控制器15用于執(zhí)行(108)?？刂破?5將優(yōu)選加權(quán)值應(yīng)用于第二燃料噴射事件中的最后一個以確定第二組燃料噴射事件中的最后一個的優(yōu)選持續(xù)時間，該優(yōu)選加權(quán)值是用于第二燃料噴射事件中的最后一個的最大值的加權(quán)部分。第二組燃料噴射事件被提供給控制器15進行實施。然后該迭代結(jié)束(110)。因此，可以有利地控制第二組燃料噴射事件的最后噴射事件，以在冷啟動事件之后實現(xiàn)催化劑預(yù)熱。這包括使得能夠快速預(yù)熱第二排氣后處理裝置58，同時最小化在冷啟動事件之后碳氫化合物穿過第二排氣后處理裝置58的可能性。

工藝流程圖中的流程圖和框圖示出了根據(jù)本公開的各種實施例的系統(tǒng)、方法和計算機程序產(chǎn)品的可能實現(xiàn)的架構(gòu)、功能和操作。關(guān)于這一點，流程圖或框圖中的各框可表示模塊、代碼段或部分，它包含用于實現(xiàn)指定邏輯功能的一個或多個可執(zhí)行指令。還應(yīng)當(dāng)理解可以由執(zhí)行指定功能或動作的基于專用硬件的系統(tǒng)、或?qū)Ｓ糜布陀嬎銠C指令的組合，來實現(xiàn)方框圖和/或流程圖說明的每個方框以及方框圖和/或流程圖說明的方框組合。這些計算機程序指令還可存儲在計算機可讀介質(zhì)，它們可指導(dǎo)計算機或其它可編程數(shù)據(jù)處理裝置以特定方式運行，使得計算機可讀介質(zhì)中存儲的指令產(chǎn)生一種產(chǎn)品制造，包括實現(xiàn)流程圖和/或框圖的框中所指定的功能/動作的指令部件。

詳細描述和附圖或圖是對本教導(dǎo)的支持和描述，但是本教導(dǎo)的范圍僅由權(quán)利要求限定。雖然已經(jīng)詳細描述了用于執(zhí)行本教導(dǎo)的一些最佳模式和其他實施例，但是存在用于實踐在所附權(quán)利要求書中限定的本教導(dǎo)的各種替代設(shè)計和實施例。