本发明专利技术涉及用于控制火花点火直喷式发动机的排气排放的方法和设备，对来自火花点火直喷式发动机的排气排放进行控制，该发动机连接至氧化催化装置和具有储存氨还原剂能力的选择性催化还原装置。该发动机以第一燃烧模式操作，从而产生储存在第二后处理装置上的氨还原剂。该发动机以贫化学计量操作，并且排气供应流中的氮氧化物在第二后处理装置上被还原。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及内燃机和排气后处理系统的操作和控制，更具体地涉及贫化学计量操作的发动机以及相关的排气后处理系统。
技术介绍
这部分的陈述仅提供与本公开相关的背景信息，有可能并不构成现有技术。 构造成火花点火燃烧的发动机可适于在预定速度/负载操作状态下以分层充量 燃烧模式操作。公知利用分层燃烧充量的贫化学计量操作可提高燃料经济性，但会增加包 括氮氧化物(以下称为N0x)的排气排放。公知利用氨-选择性催化还原装置在存在还原 剂(例如，尿素)的情况下还原N0x。公知再填充尿素箱会给操作人员造成负担。 公知的贫化学计量操作内燃机用后处理系统可包括三效催化转化器，其后是包括 贫N0x还原催化器，也称为贫N0x吸收器(以下称为LNT装置)，以及选择性催化还原(SCR) 催化装置在内的其它排气后处理装置。公知的三效催化转化器(以下称为TWC)用于减少发 动机化学计量操作期间发动机输出的碳氢化合物(HC)、一氧化碳(CO)以及氮氧化物(N0x) 排放以及贫操作期间的HC和CO排放。 公知SCR装置包括催化剂材料，其促进N0x与还原剂(例如氨(NH3)或尿素)反 应，以产生氮气和水。可将还原剂喷射到SCR装置的排气供应流上游，这需要喷射系统、箱 和控制体系。所述箱可能需要定期再填充，并且在寒冷环境下有可能冻结，从而需要增设加 热器并绝热。 SCR装置中所用的公知催化剂材料包括钛(Ti)上的钒(V)和鸨(W)。移动应用包 括具有沸石涂层的包括铁(Fe)或铜(Cu)的基金属作为催化剂材料。催化剂材料主要关 注的包括温度操作范围、热稳定性以及还原剂储存效率。对于移动应用，SCR装置通常具有 20(TC至60(TC的优选操作温度范围，并可根据所选催化剂材料而异。在较高负载操作期间 或其后，操作温度范围可降低。温度高于60(TC会致使还原剂渗漏并使SCR催化剂劣化，而 在温度低于20(TC时可降低N0x还原的有效性。
技术实现思路
—种用于控制构造成火花点火直喷燃料操作的发动机的排气排放的方法，该方法 包括将后处理系统连接至所述发动机的排气口，以输送排气供应流。该后处理系统包括第 一后处理装置，其流体连接在第二后处理装置的上游。该第一后处理装置包括氧化催化装 置，该第二后处理装置包括具有储存氨还原剂能力的选择性催化还原装置。在所述第二后 处理装置的上游将还原剂喷射装置的喷嘴插入所述后处理系统中。以第一燃烧模式操作所 述发动机，以在所述第二后处理装置的上游在所述排气供应流中产生氨还原剂。该氨还原 剂储存在所述第二后处理装置上。以贫化学计量操作所述发动机，并利用储存在所述第二 后处理装置上的所述氨还原剂还原所述排气供应流中的氮氧化物。附图说明 以下将参照附图以实施例方式描述一个或多个实施方式，在附图中 图1是根据本公开的发动机系统的示意图； 图2是根据本公开的排气后处理系统的示意框图；以及 图3和图4是根据本公开的数据曲线图。具体实施例方式以下参照附图，其中所示仅用于说明某些示例性实施方式而不用于对其进行限 制，图1示意性示出根据本公开的一个实施方式构造的内燃机10以及在控制模块5中执行 的相关控制系统。发动机IO包括多气缸直喷式四冲程内燃机，其具有可在气缸15中滑动 运动的往复活塞14，气缸15限定可变容积燃烧室16。各活塞14连接至旋转曲轴12，通过 旋转曲轴12将线性往复活塞行程转换成旋转运动。图1中示出了气缸15中的单个气缸。 进气系统将进气引至进气歧管29，进气歧管29将空气指引并分配至通向各燃烧 室16的进气通路。进气系统包括气流管道以及用于监测并控制气流的装置。这些装置优 选包括用于监测空气质量流量和进气温度的空气质量流量传感器32。优选包括电子控制装 置的节气门34响应于来自控制模块5的控制信号(ETC)控制流向发动机10的气流。歧管 压力传感器36监测进气歧管29中的歧管绝对压力以及大气压力。具有流动控制阀38 (排 气再循环阀或EGR阀)的外部流路37可使来自排气歧管39的残余排气再循环至进气歧管 29。控制模块5优选通过控制EGR阀38的开度大小控制流向进气歧管29的再循环排气的 流量。 通过一个或多个进气门20控制从进气歧管29流入燃烧室16中的气流。通过一个 或多个排气门18控制流出燃烧室16流向排气歧管39的排气流。优选通过双凸轮轴(如 所示)控制进气门20和排气门18的开启和闭合，双凸轮轴的旋转与曲轴12的旋转相关联 并由其标引(index)。 VCP/VLC装置22优选包括可控机构，其可操作以响应于来自控制模 块5的控制信号(INTAKE)可变地控制用于各气缸15的进气门20的气门升程(VLC)和凸轮 相位(VCP) 。 VCP/VLC装置24优选包括可控机构，其可操作以响应于来自控制模块5的控 制信号(EXHAUST)可变地控制用于各气缸15的排气门18的气门升程(VLC)和相位(VCP)。 VCP/VLC装置22和24均优选包括可控两级气门提升机构，其可操作以将进气门20和排气 门18的气门升程或开度大小控制成两个离散阶段中的一个。这两个离散阶段优选包括用 于低速、低负载操作的低升程气门开启位置(约4 6mm)以及用于高速和高负载操作的高 升程气门开启位置(约8 10mm) 。 VCP/VLC装置22和24优选包括可变凸轮相位机构以分 别控制进气门20和排气门18的开启和闭合的定相(即，相对正时)。所述定相是指相对于 曲轴12和相应气缸15中活塞14的位置改变进气门20和排气门18的开启时刻。VCP/VLC 装置22和24的可变凸轮相位系统优选具有约60。 90°曲柄旋转的定相权限范围，从而 允许控制模块5相对于各气缸15的活塞14的位置提前或延迟进气门20和排气门18其中 之一的开启和闭合。所述定相权限范围由VCP/VLC装置22和24限定并限制。VCP/VLC装 置22和24包括凸轮轴位置传感器(未示出)，以确定进气凸轮轴和排气凸轮轴(未示出) 的旋转位置。VCP/VLC装置22和24利用受控制模块5控制的电液、液压和电气控制力的其 中之一致动。 发动机10包括燃料喷射系统，该燃料喷射系统包括多个高压燃料喷射器28，每个 喷射器均适于响应于来自控制模块5的控制信号(INJ_PW)将一定量的燃料直接喷射到燃 烧室16中。用在这里时，燃料供给指的是燃料流喷射到其中一个燃烧室16中。燃料喷射 器28被从燃料分配系统(未示出)供应加压燃料。发动机10包括火花点火系统，火花能 量通过该系统提供给火花塞26，以响应于来自控制模块5的控制信号(IGN)点燃或辅助点 燃各燃烧室16中的气缸充量。控制信号控制燃烧室16中相对于活塞14的位置的火花正 时以及火花驻留时间。 发动机10配备有用于监测发动机操作的各种感测装置，包括可操作以监测曲轴 旋转位置(即，曲柄角和速度)的曲柄传感器42、适于监测排气供应流中空燃比的宽范围空 燃比传感器40。在一个实施方式中，燃烧传感器30可在发动机10正在进行操作期间实时 监测缸内燃烧。 示例性发动机利用分层燃料充量设计，包括以高压縮比操作，其中各燃料喷射器 28旨在将燃料喷射到燃烧室16的在活塞14的顶部形成的辅助燃烧室区，向火花塞26附近 提供富充气以本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种用于控制火花点火直喷式内燃机的排气排放的方法，该方法包括： 将后处理系统连接至所述发动机的排气口，以输送排气供应流，该后处理系统包括第一后处理装置，其流体连接在第二后处理装置的上游，该第一后处理装置包括氧化催化装置，该第二后处理装置包括具有储存氨还原剂能力的选择性催化还原装置； 在所述第二后处理装置的上游将还原剂喷射装置的喷嘴插入所述后处理系统中； 以第一燃烧模式操作所述发动机，以在所述第二后处理装置的上游在所述排气供应流中产生氨还原剂，并将该氨还原剂储存在所述第二后处理装置上；以及 以贫化学计量操作所述发动机，并利用储存在所述第二后处理装置上的所述氨还原剂还原所述排气供应流中的氮氧化物。
【技术特征摘要】
US 2008-12-5 12/329162一种用于控制火花点火直喷式内燃机的排气排放的方法，该方法包括将后处理系统连接至所述发动机的排气口，以输送排气供应流，该后处理系统包括第一后处理装置，其流体连接在第二后处理装置的上游，该第一后处理装置包括氧化催化装置，该第二后处理装置包括具有储存氨还原剂能力的选择性催化还原装置；在所述第二后处理装置的上游将还原剂喷射装置的喷嘴插入所述后处理系统中；以第一燃烧模式操作所述发动机，以在所述第二后处理装置的上游在所述排气供应流中产生氨还原剂，并将该氨还原剂储存在所述第二后处理装置上；以及以贫化学计量操作所述发动机，并利用储存在所述第二后处理装置上的所述氨还原剂还原所述排气供应流中的氮氧化物。2. 如权利要求1所述的方法，还包括以所述第一燃烧模式操作所述发动机，从而产生 可在所述氧化催化装置中重整成氨还原剂的重整物。3. 如权利要求2所述的方法，还包括以贫空燃比操作所述发动机，并在各燃烧循环的 后期喷射燃料，从而产生可在所述氧化催化装置中重整成氨的重整物。4. 如权利要求3所述的方法，还包括在所述氧化催化装置的下游为所述后处理系统配 备含有铈的三效催化装置。5. 如权利要求4所述的方法，还包括在所述第二后处理装置的下游为所述后处理系统 配备催化装置，以控制氨逃逸。6. 如权利要求2所述的方法，还包括以化学计量空燃比操作所述发动机，并在各燃烧 循环期间控制点火正时，从而产生在所述氧化催化装置中可重整成氨的重整物。7. 如权利要求1所述的方法，还包括以贫化学计量操作所述发动机，并且利用储存在 所述第二后处理装置上的所述氨还原剂并有选择地操作所述还原剂喷射装置以向所述排 气供应流中喷...
【专利技术属性】
技术研发人员：KL佩里，TM斯隆，JH李，K纳拉雅纳斯瓦米，W李，PM纳特，
申请(专利权)人：通用汽车环球科技运作公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。