[發(fā)明專利]通過排氣背壓的催化劑加熱

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• 申請?zhí)枺?/td>: 201310388655.6
• 申請日: 2013-08-30
• 公開（公告）號: CN103670727A
• 公開（公告）日: 2014-03-26
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: T·G·里昂;P·C·莫伊萊寧
• 申請（專利權(quán)）人: 福特環(huán)球技術(shù)公司
• 主分類號: F02D13/02
• 分類號: F02D13/02;F02D43/00;F01N3/10;F01N3/021
• 代理公司: 北京紀(jì)凱知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11245
• 代理人: 趙蓉民

技術(shù)領(lǐng)域

本公開涉及內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)。

背景技術(shù)

位于發(fā)動(dòng)機(jī)排氣裝置中的催化劑用于將燃燒期間產(chǎn)生的排放物轉(zhuǎn)化成可釋放到大氣中的化合物。通常，這些催化劑在升高的排氣溫度下最有效地轉(zhuǎn)化排放物，并且因此在發(fā)動(dòng)機(jī)冷啟動(dòng)和暖機(jī)工況期間，當(dāng)催化劑低于正常操作溫度時(shí)，排放物可能溜過催化劑。快速加熱催化劑的一種方法包括增加通過催化劑的排氣的溫度。

在美國專利申請公開2010/0005784中描述了增加排氣溫度的一種示例方法。在引用的參考中，位于發(fā)動(dòng)機(jī)排氣裝置中的排氣背壓閥關(guān)閉以增加排氣溫度，以便執(zhí)行催化劑的脫磺（desulfination）。

然而，本發(fā)明人在這里已認(rèn)識到上述方法的幾個(gè)問題。通過關(guān)閉排氣背壓閥增加排氣背壓可能增加用燃燒氣體稀釋汽缸充氣，在一些條件下導(dǎo)致不穩(wěn)定燃燒。此外，稀釋的汽缸充氣可能限制可應(yīng)用的點(diǎn)火延遲量，因此限制了排氣的溫度增加。

發(fā)明內(nèi)容

因此，至少部分地解決上述問題的一個(gè)實(shí)施例包括運(yùn)行發(fā)動(dòng)機(jī)的方法。該方法包括響應(yīng)于部件溫度關(guān)閉排氣背壓閥，響應(yīng)于關(guān)閉排氣背壓閥調(diào)節(jié)進(jìn)氣門和/或排氣門操作，從而減少汽缸內(nèi)部排氣再循環(huán)（EGR），以及當(dāng)排氣背壓閥關(guān)閉時(shí)，如果指定的發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行參數(shù)保持恒定，則指示排氣背壓系統(tǒng)的退化。

以此方式，響應(yīng)于部件溫度（例如催化劑的溫度低于閾值），通過經(jīng)由排氣背壓閥節(jié)流排氣，排氣溫度可以增加。此外，進(jìn)氣門和/或排氣門正時(shí)可以被調(diào)節(jié)以減少排氣殘留物捕集在汽缸中，由此減少內(nèi)部排氣再循環(huán)（例如汽缸充氣的稀釋），并提高燃燒穩(wěn)定性。在一些示例中，外部排氣再循環(huán)也可以減少，從而進(jìn)一步減少汽缸充氣的稀釋。排氣背壓閥的關(guān)閉也可以被限制于高燃燒穩(wěn)定性工況，例如低濕度和低海拔，從而避免增加燃燒不穩(wěn)定性。此外，排氣背壓系統(tǒng)的退化在氣門運(yùn)動(dòng)期間可以被監(jiān)測，同時(shí)仍保持燃燒穩(wěn)定性。

在另一個(gè)實(shí)施例中，用于發(fā)動(dòng)機(jī)的方法包括：在第一條件期間，以第一較高的點(diǎn)火延遲量和打開的排氣背壓閥運(yùn)行發(fā)動(dòng)機(jī)；以及在第二條件期間，以第二較低的點(diǎn)火延遲量和關(guān)閉的排氣背壓閥運(yùn)行發(fā)動(dòng)機(jī)；以及當(dāng)排氣背壓閥關(guān)閉時(shí)，基于進(jìn)氣歧管壓力的變化，指示排氣背壓系統(tǒng)的退化。

在另一個(gè)實(shí)施例中，第一條件包括在低于第一閾值的大氣壓下的運(yùn)行，并且其中第二條件包括在高于第一閾值的大氣壓下的運(yùn)行和催化劑溫度低于第二閾值。

在另一個(gè)實(shí)施例中，第二條件進(jìn)一步包括在怠速下的運(yùn)行，并且其中基于進(jìn)氣歧管壓力的變化指示排氣背壓系統(tǒng)的退化進(jìn)一步包括，保持恒定的怠速，并且如果進(jìn)氣歧管壓力不改變，則指示退化。

在另一個(gè)實(shí)施例中，該方法進(jìn)一步包括：在第一條件期間，以第一數(shù)量的進(jìn)氣門和排氣門重疊運(yùn)行發(fā)動(dòng)機(jī)；以及在第二條件期間，以第二數(shù)量的進(jìn)氣門和排氣門重疊運(yùn)行發(fā)動(dòng)機(jī)。

在另一個(gè)實(shí)施例中，第二數(shù)量的進(jìn)氣門和排氣門重疊包括進(jìn)氣門和排氣門不重疊。

在另一個(gè)實(shí)施例中，該方法進(jìn)一步包括：在第一條件期間，基于發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速和負(fù)載，調(diào)節(jié)EGR閥以提供所需的EGR量；以及在第二條件期間，關(guān)閉EGR閥。

在另一個(gè)實(shí)施例中，系統(tǒng)包括：發(fā)動(dòng)機(jī)，其包括可變凸輪軸正時(shí)系統(tǒng)；催化劑，其位于發(fā)動(dòng)機(jī)排氣裝置中；排氣背壓閥，其位于催化劑下游；以及控制器，其包括指令以便：當(dāng)催化劑溫度低于閾值時(shí)關(guān)閉排氣背壓閥；以及響應(yīng)于排氣背壓閥的關(guān)閉，調(diào)節(jié)可變凸輪軸正時(shí)系統(tǒng)，以減少進(jìn)氣門和排氣門重疊；并且基于曲軸加速度指示排氣背壓閥的退化。

在另一個(gè)實(shí)施例中，控制器包括指令，以便當(dāng)排氣背壓閥關(guān)閉時(shí)，如果曲軸加速度不改變，則指示退化。

在另一個(gè)實(shí)施例中，控制器包括進(jìn)一步的指令，以便響應(yīng)于排氣背壓閥的關(guān)閉，提前點(diǎn)火正時(shí)。

在另一個(gè)實(shí)施例中，系統(tǒng)進(jìn)一步包括EGR系統(tǒng)，從而引導(dǎo)排氣到發(fā)動(dòng)機(jī)的進(jìn)氣裝置中，并且其中控制器包括進(jìn)一步的指令，以便當(dāng)排氣背壓閥關(guān)閉時(shí)，關(guān)閉EGR系統(tǒng)的EGR閥。

在另一個(gè)實(shí)施例中，控制器包括進(jìn)一步的指令，以便如果催化劑的溫度高于閾值，則打開排氣背壓閥。

在另一個(gè)實(shí)施例中，控制器包括調(diào)節(jié)可變凸輪軸正時(shí)系統(tǒng)以減少正的進(jìn)氣門和排氣門重疊的指令。

在另一個(gè)實(shí)施例中，控制器包括進(jìn)一步的指令，以便當(dāng)排氣背壓閥打開時(shí)，如果曲軸加速度沒有變化，則指示排氣背壓閥的退化。