[發(fā)明專利]內(nèi)燃機(jī)系統(tǒng)和用于升高內(nèi)燃機(jī)系統(tǒng)的至少一個(gè)部分內(nèi)的溫度的方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201180073971.3
• 申請日: 2011-10-03
• 公開（公告）號: CN104066953B
• 公開（公告）日: 2017-09-08
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 彼得·莫德伯格;阿爾內(nèi)·安德松
• 申請（專利權(quán)）人: 沃爾沃卡車集團(tuán)
• 主分類號: F02B37/18
• 分類號: F02B37/18;F01N3/20;F02D41/00;F02M26/15;F02M26/01;F02M26/05;F02M26/06
• 代理公司: 中原信達(dá)知識產(chǎn)權(quán)代理有限責(zé)任公司11219
• 代理人: 陸弋,王偉

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種內(nèi)燃機(jī)系統(tǒng)、一種用于在溫度臨界運(yùn)行情形期間升高此系統(tǒng)的溫度的方法以及包括和/或運(yùn)行此系統(tǒng)的車輛。

背景技術(shù)

對于當(dāng)前和未來的用于車輛中的內(nèi)燃機(jī)、特別是重載柴油機(jī)的排放水平，排氣后處理的重要性對于排放和總?cè)剂舷娜找嬷匾＼囕v的行駛性能和可靠性也受到用于實(shí)現(xiàn)此排放標(biāo)準(zhǔn)的不同方法的影響。

已知的一種方法是使用通常為催化器或微粒過濾器形式的所謂排氣后處理系統(tǒng)。這些催化后處理系統(tǒng)在適當(dāng)?shù)臏囟确秶鷥?nèi)運(yùn)行，例如在250℃至450℃之間，這在車輛的正常行駛情況期間容易維持。

然而，當(dāng)發(fā)動機(jī)冷起動或處在一定的發(fā)動機(jī)運(yùn)行模式時(shí)，實(shí)際的溫度對于所述要維持的溫度范圍來說過低了。

因此，對于運(yùn)行具有排氣后處理系統(tǒng)的內(nèi)燃機(jī)系統(tǒng)，最富有挑戰(zhàn)性的目的之一是在溫度臨界運(yùn)行情形下升高排氣后處理系統(tǒng)中的溫度并將該溫度維持在工作溫度，以便能夠滿足排放要求。

除了冷起動情況之外，當(dāng)車輛在發(fā)動機(jī)停止之后起動時(shí)，存在內(nèi)燃機(jī)的一些其它的溫度臨界發(fā)動機(jī)運(yùn)行工況，其中實(shí)際的排氣溫度對于所述溫度范圍而言過低而無法維持。這些溫度臨界運(yùn)行工況在下文中被稱為“低載荷發(fā)動機(jī)運(yùn)行模式、怠速發(fā)動機(jī)運(yùn)行模式或倒拖發(fā)動機(jī)運(yùn)行模式”且在下文中更詳細(xì)地描述。

“怠速發(fā)動機(jī)運(yùn)行工況”描述了發(fā)動機(jī)在怠速速度下運(yùn)行的所有發(fā)動機(jī)運(yùn)行模式。怠速速度是發(fā)動機(jī)與傳動系斷開且內(nèi)燃機(jī)的加速器被釋放時(shí)的發(fā)動機(jī)運(yùn)行轉(zhuǎn)速。通常，轉(zhuǎn)速以發(fā)動機(jī)曲軸的每分鐘轉(zhuǎn)速或rpm來表示。在怠速速度下，發(fā)動機(jī)產(chǎn)生足夠的動力以合理平緩地運(yùn)行且驅(qū)動其附屬設(shè)備(水泵、交流發(fā)電機(jī)，如果裝配有諸如動力轉(zhuǎn)向的其它附件，也驅(qū)動這些其他附件)，但通常所述動力并不足以執(zhí)行重載工作，例如使車輛移動。對于諸如卡車或轎車的車輛，怠速速度通常在600rpm至1000rpm之間。即使加速器被釋放，仍有一定量的燃料被噴射到內(nèi)燃機(jī)內(nèi)以使發(fā)動機(jī)保持運(yùn)行。

如果發(fā)動機(jī)驅(qū)動大量的附件，特別是空調(diào)，則怠速速度必須升高到保證發(fā)動機(jī)生成足夠的動力以平滑運(yùn)行且驅(qū)動這些附件。因此，大多數(shù)發(fā)動機(jī)在化油器或燃料噴射系統(tǒng)內(nèi)具有自動調(diào)整裝置，當(dāng)需要更大動力時(shí)，該自動調(diào)整裝置升高怠速速度。

“低載荷發(fā)動機(jī)運(yùn)行模式或倒拖發(fā)動機(jī)模式”被定義為其中發(fā)動機(jī)在一定的轉(zhuǎn)速(rpm)以上運(yùn)行但無燃料被噴射到發(fā)動機(jī)內(nèi)的發(fā)動機(jī)運(yùn)行模式。倒拖發(fā)動機(jī)運(yùn)行模式的一個(gè)示例是當(dāng)發(fā)動機(jī)被倒拖時(shí)，即當(dāng)車輛(通常由發(fā)動機(jī)驅(qū)動)下坡滑行時(shí)。在此模式期間，加速器也被釋放，但發(fā)動機(jī)保持聯(lián)接到傳動系，且發(fā)動機(jī)通過變速器主軸的驅(qū)動力維持運(yùn)行。

在上述發(fā)動機(jī)運(yùn)行模式期間，發(fā)動機(jī)原理上將環(huán)境溫度下的新鮮空氣泵送到排氣系統(tǒng)，因此不利地使排氣后處理系統(tǒng)以不受控(且非期望)的方式被“空冷”。

這又意味著催化排氣后處理系統(tǒng)中的溫度迅速降低到250℃以下，從而不再能提供有效的排氣后處理。

因此，提高的排放控制要求經(jīng)常導(dǎo)致內(nèi)燃機(jī)的效率損失。因此，重要的是提供允許有效的排氣排放控制而不會不利地影響發(fā)動機(jī)效率和車輛的總?cè)剂舷牡姆椒ā?/p>

用于提供帶有所要求的低排放的、高效的內(nèi)燃機(jī)的另一個(gè)解決方法是使用所謂的部分預(yù)混合燃燒(PPC)。PPC可簡單描述為：以具有低十六烷值的燃料、例如以石腦油或煤油來運(yùn)行壓燃式發(fā)動機(jī)。低十六烷值的燃料在中載荷或高載荷下工作良好，但燃燒質(zhì)量在低載荷、怠速和/或倒拖發(fā)動機(jī)運(yùn)行模式下是不可接受的。因此，PPC也可視為引起了溫度臨界運(yùn)行情形，特別是在冷起動、怠速和低載荷驅(qū)動情形下，此時(shí)出現(xiàn)了帶有過度的碳?xì)浠衔?HC)和一氧化碳(CO)發(fā)動機(jī)排放的問題。

如上所述，如果排氣后處理系統(tǒng)有效，則HC和CO排放并不是問題。但當(dāng)催化器溫度降低到低于250℃時(shí)，轉(zhuǎn)化效率將降低到不可接受的水平。因此，要求即使在低載荷時(shí)或在怠速或倒拖發(fā)動機(jī)運(yùn)行模式期間也使排氣后處理系統(tǒng)的溫度保持高于250℃，和/或迅速加熱排氣后處理系統(tǒng)。

發(fā)明內(nèi)容

因此，本發(fā)明的目的是提供一種內(nèi)燃機(jī)系統(tǒng)和控制內(nèi)燃機(jī)系統(tǒng)的方法，由此，可將排氣后處理系統(tǒng)中的溫度迅速升高到工作溫度和/或長時(shí)間地維持在工作溫度范圍內(nèi)。

此目的通過如下根據(jù)本發(fā)明的內(nèi)燃機(jī)系統(tǒng)、用于控制內(nèi)燃機(jī)系統(tǒng)的方法、以及車輛來實(shí)現(xiàn)。