[发明专利]发动机系统及用于该系统中的排气处理装置的燃料喷射式再生的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于发动机系统中的排气处理装置的方法，该发动机系统包括具有至少一个汽缸的内燃发动机及燃料喷射装置。本发明还涉及包括具有至少一个汽缸的内燃发动机及燃料喷射装置的发动机系统，该发动机系统还包括适用于控制燃料喷射装置的发动机控制单元。

背景技术

现代汽车装备有称为催化转化器的排气处理装置，催化转化器将如碳氢化合物(HC)、一氧化碳(CO)及氮氧化物(NO_x)这样的有毒气体转化为如二氧化碳(CO₂)、氮(N₂)及水(H₂O)这样的物质。催化转化器的一个已知问题是，特定的物质会通过例如物理吸附或化学吸附残留在催化转化器的内表面上，并降低催化转化器的性能。这样的有害吸附称为催化转化器中毒。例如，用于汽车内燃发动机的燃料，无论是汽油还是柴油，通常取决于提供燃料的地区，都含有量相对高的硫。硫会给催化剂排气处理装置的操作造成问题。在发动机燃烧过程中，硫被转化为硫氧化物(SO_x)，硫氧化物强力吸附到催化剂的内表面上，因此使其排气处理能力降低。该过程通常称为硫中毒。硫吸附在低负荷行驶工况期间特别强。

已提出了解决该问题的多种催化转化器再生措施。众所周知的是可以使催化转化器暴露在高温下从而使其从硫中毒中恢复。

美国专利公开US6161377提出，可通过将二次空气引入到排气中及向汽缸提供浓混合气两者组合的方式加热催化转化器。该方法的一个缺点是需要形式为空气泵的附加组件来引入二次空气。这样的空气泵不仅会增加发动机系统的复杂性和成本，还会产生噪声，而噪声会干扰安装有空气泵的汽车中的驾驶者和乘客。此外，高排气压力会给空气泵带来额外的负荷。同时，由于根据所述专利公开，在发动机下游相对接近催化转化器处喷射空气，因此存在燃料和空气在到达催化转化器时未完全混合的很高风险。这会降低再生方法的效率并可以使燃料浓缩，而燃料浓缩会造成催化转化器损坏。

在美国专利公开US6901749中公开，可通过向发动机汽缸提供浓混合气及调节点火正时以便在发动机循环期间提供相对晚的点火两者组合的方式来加热催化转化器。其概念是使燃烧在发动机汽缸下游的排气道中继续，以便加热催化转化器。然而，该措施具有这样的缺点，即会在采用该措施的汽车中造成振动并对驾驶性能产生负面影响。另外，该措施会增加燃料消耗，并降低发动机的可用扭矩。同时，由于用于加热催化转化器的能量是通过热量传输的，所以在发动机与催化转化器之间存在形式为温度下降的大量能量损失。在距发动机相对远处提供催化转化器的情况下，能量损失会使得该措施不能提供有益结果或提供的有益结果不足。同时，在发动机系统装备有排气涡轮增压器的情况下，采取延迟点火再生措施时能量损失会进一步增加。

发明内容

本发明的一个目标是提供排气处理装置的最优化效率。

本发明的另一个目标是改进具有内燃发动机的发动机系统中的排气处理装置的再生。

另外，本发明的另一个目标是提供汽车中的排气处理装置的再生而不给汽车中的任何人造成不适或干扰。

本发明的另一个目标是使排气处理装置再生措施对装备有该排气处理装置的汽车的驾驶性能的影响最小化。

本发明的又一个目标是提供发动机系统中的排气处理装置的再生，同时使发动机系统的复杂性增加的量最少。

这些目标可以用开头提到的一类方法实现，该方法包括执行燃料喷射式排气处理装置再生，其中包括在至少一个汽缸中禁止燃烧，及控制燃料喷射装置，以便允许燃料进入汽缸中的至少一个。

通过在禁止燃烧时允许燃料喷射，燃料可以和一个或多个汽缸中的空气完全混合。一个或多个汽缸后的长距离传输允许空气和燃料在到达催化转化器之前进行附加的混合。这可以在催化转化器的横向延伸上提供均匀分布的燃料和空气，并在催化转化器中燃烧混合气以便加热排气处理装置。结果可以得到非常有效的再生，并使再生措施给催化转化器造成损坏的风险最小化。仅通过使用燃料喷射装置就可以提供该完全再生，而不需要在发动机系统中增添附加的装备。