公开了一种具有废气后处理装置再生能力的柴油发动机及其操作方法。柴油发动机可以采用诸如柴油颗粒过滤器的废气后处理装置来去除来自发动机排出的燃烧气体的煤烟。为了使废气后处理装置再生，通过在特定发动机循环中采用活塞的多个压缩和膨胀冲程来使废气的温度充分升高，其中燃烧事件与每对压缩和膨胀冲程相关联。发动机可以在传统动力操作过程中以四冲程一燃烧循环操作，并且在再生过程中转换到加强的燃烧循环。加强的燃烧循环可以包括具有三燃烧事件的八冲程。发动机可以通过使用任何能够选择性致动的阀致动器在循环之间转换，以防止在再生过程中进气阀和排气阀打开。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术整体上涉及柴油发动机，并且更具体地涉及在柴油发动机中使用的废气后处理装置的再生。
技术介绍
柴油发动机是内燃机的一种普通形式。它们在正常运行中通常采用四冲程循环。这四冲程包括吸气、压缩、膨胀和排气。在吸气冲程期间，将空气吸入燃烧气缸内。在压缩冲程期间，通过活塞压缩空气。在膨胀冲程期间，通过被压缩和加热的空气点燃在压缩冲程结尾部分过程中喷射到气缸内的燃料。在排气冲程期间，将燃烧产物从气缸排出。如本领域普通技术人员将认识到的，这不同于奥托循环内燃机之处在于不使用火花塞，而是将空气压缩到这样的程度和温度，即，喷射到气缸内的雾化柴油燃料能够瞬时点燃。在其它柴油发动机循环中，已知具有六个、八个或更多个冲程和多达两个燃烧冲·程。例如，美国专利No. 6443108公开了一种柴油发动机，该柴油发动机利用总共八个冲程，其中两个燃烧事件引起作为八个中的一部分的膨胀冲程。第一燃烧以稀空气-燃料比执行，第二燃烧以化学计量的空气-燃料比执行，其中声称的益处是第一燃烧提供高效率，第二燃烧允许氮氧化物的高转化效率。尽管包括作为总的发动机循环一部分的附加的压缩和膨胀冲程，燃烧事件不会发生在每个压缩和膨胀冲程之间。尽管柴油发动机通常是有效且高度成功的，柴油发动机的一个缺陷是随着燃烧产物排放排出的颗粒或煤烟。随着对环境的关注和要求变得逐渐严格，不得不给发动机增加结构并且不得不形成新的方法来减少随着排放释放的污染物。这些方法包括但不限于使用催化转化器和废气再循环(EGR)。另一种方法涉及在发动机排气装置的下游使用废气后处理装置，诸如柴油颗粒过滤器(DPF)。DPF技术迫使燃烧气体通过多孔材料以收集煤烟。DPF通常能够去除85%到99%的颗粒。有许多不同的材料能够制造DPF，包括但不限于堇青石、碳化硅、陶瓷纤维和金属纤维。还有其它废气后处理装置存在，诸如但不限于用于减少氧化亚氮排放的选择性催化还原(SCR)装置和用于减少一氧化碳和碳氢化合物排放的柴油氧化催化(DOC)装置。特别参照柴油颗粒过滤器，虽然它们能有效去除煤烟，但它们需要不时地再生以去除聚集的煤烟。这能够被动地(通过向过滤器添加催化剂)或主动地(通过提升废气的温度)来执行。催化剂是有效的，但增加了系统的成本。提升废气的温度也是有效的，但也增加了系统的成本。例如，已知通过使用电阻线圈或微波能量来提升废气的温度。但是，这两种方法不仅要求有关线圈或微波发生器的附加结构，还要求附加能量。使DPF再生的另一种被动方法是在发动机排气装置的下游且DPF的上游增加燃料燃烧器或燃烧室。该燃烧室利用附加燃料产生热并由此将废气温度升高至使得DPF再生的足够高的水平(通常在600 °F之上)。本受让人熟知CRS (Caterpillar RegenerationSystem)，该方法在再生DPF方面也非常有效，但其不仅要求有关燃烧室的附加结构，而且也要求附加燃料。
技术实现思路
根据本专利技术的一方面，公开了一种操作具有废气后处理系统的内燃发动机的方法，该方法包括以四冲程一燃烧模式操作发动机；响应于与废气后处理系统的状况相关的第一触发条件将操作模式转变成八冲程三燃烧模式；以及响应于与废气后处理系统的状况相关的第二触发条件将操作模式转变回到四冲程一燃烧模式。根据本专利技术的另一方面，公开了一种使废气后处理装置再生的方法，该方法包括将废气后处理装置连接在柴油发动机排气装置下游，以及将经过废气后处理装置的气体温度升高至足以去除积聚在废气后处理装置上的颗粒的水平，所述温度通过在柴油发动机中采用附加的压缩和膨胀冲程组来升高，每组压缩和膨胀冲程与附加的燃烧事件相关联。根据本专利技术的又一方面，公开了一种柴油发动机，包括气缸；往复运动地安装在气缸内的活塞；与气缸操作地相联的进气阀；与气缸操作地相联的排气阀；连接在排气阀的下游的废气后处理装置；与进气阀和排气阀中的每个相联的能够选择性致动的阀致动器；以及在希望废气后处理装置再生时使得发动机采用加强的燃烧循环的处理器。 附图说明图I为根据本专利技术的教导构造的柴油发动机的示意性表示；图2为可以根据本专利技术的教导实践的步骤的样本序列的流程图；图3为根据本专利技术的教导构造的气缸盖和阀挺杆的剖视图；以及图4为根据本专利技术的教导构造的空动装置的一种实施方式的剖面图。具体实施例方式现在参照附图并且特别参照图1，根据本专利技术的教导构造的发动机总体由附图标记100表示。发动机100可以是柴油发动机，所述柴油发动机的类型为使用废气后处理装置102来在发动机100的废气释放到大气之前从其去除煤烟和其它燃烧产物。例如，废气后处理装置102可以包括但不限于柴油颗粒过滤器(DPF)、选择性催化还原装置(SCR)和柴油氧化催化装置(DOC)。这种废气后处理装置102可以与这样一种构造(即，DOC在DPF的上游且DPF在SCR的上游)隔离或结合使用，以下将对此更加详细地说明。发动机100可以包括多个气缸104,活塞106在气缸104内往复运动，活塞106与气缸104之间的空间限定燃烧室108。气缸104可以在一端以气缸盖110封闭。连杆112可以从活塞106的基部延伸至曲轴114。如本领域普通技术人员容易理解的，曲轴的转动力随后可以用于使车辆运动、驱动传动装置、向执行器提供动力等。进气阀116和排气阀118往复运动地安装在气缸盖110内。更特别地，每个阀116和118可以包括阀杆120，阀头122自阀杆120延伸。阀头122适于在关闭时相对于设置在气缸盖110内的阀座124配合，并且在打开时远离阀座124运动。阀116和118的运动可以通过阀挺杆组件126控制，如在这里将进一步详细说明的。气缸盖110还可以朝着燃烧室108安装一个或多个燃料喷射器128。如本领域普通技术人员将容易理解的，典型的柴油发动机以四冲程循环操作，这四冲程包括进气、压缩、膨胀和排气。在进气冲程过程中，进气阀116打开且排气阀118关闭，同时活塞106远离气缸盖110下降，由此允许空气进入燃烧室108。在压缩冲程过程中，活塞106朝着气缸盖110运动，同时进气阀116和排气阀118关闭，由此压缩燃烧室108内的空气。在压缩冲程的后期，例如在活塞106到达气缸104内的上止点位置之前运动的最后15至20度，柴油燃料通过燃料喷射器128喷射到压缩空气中，同时进气阀116和排气阀118保持关闭。高度压缩的空气通过压缩被加热至在柴油燃料喷射时使柴油燃料自发燃烧的足够高的温度。这又迫使活塞106在膨胀中再次远离气缸盖110下降。在排气冲程过程中，活塞朝着气缸盖110返回，且排气阀118打开，由此从燃烧室108排出燃烧气体和颗粒。在替代实施方式中，可以采用预混燃烧策略，其中燃料的一部分早在上止点之前40度等的时候喷射，或者也在膨胀冲程的早期喷射，特别是在第二或随后的燃烧事件过程中喷射。虽然熟知四冲程柴油发动机循环的上述描述，本专利技术以许多方式背离传统的柴油发动机，其中一个方式是在具有增加数量的总的冲程的发动机循环过程中使用附加的燃烧事件，以将废气温度升高至使得废气后处理装置102再生的足够高的水平。这明显背离于包括本专利技术
技术介绍
部分中提及的‘108专利的现有技术。虽然‘108专利公开了 6个、8个或更多个总的步骤，但其仅公开了两个燃烧事件。这并不奇本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2010.04.29 US 12/770,4701.一种操作具有废气后处理系统(102)的内燃发动机(100)的方法，包括 以四冲程一燃烧模式操作所述发动机(100)； 响应于与所述废气后处理系统(102)的状况相关联的第一触发条件将操作模式转变成八冲程三燃烧模式；以及 响应于与所述废气后处理系统(102)的状况相关联的第二触发条件将操作模式转变回到所述四冲程一燃烧模式。2.根据权利要求I所述的方法，其中，所述第一触发条件在经过所述发动机(100)的废气后处理装置(102)的压降超过预定水平时出现。3.根据权利要求I所述的方法，其中，所述第一触发条件在自最后一次再生经过的时间被超过时出现。4.根据权利要求I所述的方法，其中，所述第一触发条件和第二触发条件涉及RF信号的相对强度。5.根据权利要求I所述的方法，其中，以所述八冲程三燃烧模式操作所述发动机(100)包括使用至少一个空动装置来选择性地禁止排气阀(118)和进气阀(116)中的至少一个的操作。6.根据权利要求5所述的方法，其中，所述空动装置是操作地将所述发动机(100)的转动凸轮(146)与连接到所述排气阀(118)和进气阀(116)中的一个的阀挺杆组件(126)断开...
【专利技术属性】
技术研发人员：S·B·菲维兰德，C·R·格克，
申请(专利权)人：卡特彼勒公司，
类型：
国别省市：
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