減少排氣排放的氣態(tài)燃料的后燃料噴射的制作方法
【技術領域】
[0001]本申請涉及通過噴射液化石油氣(LPG)減少在升壓發(fā)動機中的顆粒排氣排放的方法和系統(tǒng)。
【背景技術】
[0002]發(fā)動機可以被配置成:具有直接燃料噴射器，該直接燃料噴射器將燃料直接噴射到燃燒室內(直接噴射)；和/或具有進氣道燃料噴射器，該進氣道燃料噴射器將燃料噴射到汽缸進氣道內(進氣道燃料噴射)。除了更好地實現(xiàn)噴射燃料的充氣冷卻效果，直接噴射允許實現(xiàn)較高的燃料效率和較高的功率輸出。
[0003]此外，在發(fā)動機冷起動期間，燃料的直接噴射在做功沖程或排氣沖程(也被稱為后燃料噴射)期間或在壓縮沖程后期允許排氣催化劑的快速加熱。加快排氣催化劑加熱的一種示例方法由Nagai等人在美國6374798中示出。其中，當需要更多的催化劑加熱時，燃料在壓縮沖程中被噴射，并且當需要較少的催化劑加熱時，燃料在進氣沖程中被噴射。
[0004]然而，發(fā)明人在此已經(jīng)認識到汽油直接噴射的發(fā)動機在冷起動和發(fā)動機預熱期間由于擴散火焰?zhèn)鞑?其中燃料在燃燒之前不能與空氣充分地混合)以及由于汽缸壁濕潤而產生更多的顆粒物排放(或煤煙)。由于直接噴射本質上是相對較晚的燃料噴射，所以可能沒有足夠的時間用于噴射的燃料與汽缸內空氣混合。類似地，當流過氣門時，噴射的燃料會遭遇較少的擾動。因此，可以存在富燃燒的凹穴(pocket)，這會局部地產生煤煙、劣化排氣排放。同樣地，經(jīng)由直接噴射器作為后燃料噴射或較晚的壓縮沖程噴射的汽油的輸送能夠導致增加的活塞燃料濕潤和尾氣管顆粒排放的顯著增加。

【發(fā)明內容】

[0005]發(fā)明人在此已經(jīng)認識到至少一些上述提到的問題可以通過使用以如液化石油氣的氣態(tài)燃料的直接噴射來操作發(fā)動機系統(tǒng)的方法來解決。一個示例方法包括:在發(fā)動機冷啟動期間，在第一燃燒事件的進氣沖程和壓縮沖程中的一個或更多個期間燃燒第一量的氣態(tài)燃料；并且在第一燃燒事件的做功沖程期間燃燒第二量的氣態(tài)燃料，第一量與第二量的比被調整以能夠實現(xiàn)火花塞處豐富的空-燃比，用于提高發(fā)動機穩(wěn)定性同時維持汽缸內的總燃燒空-燃比在化學計量比處。以此方式，可以加速催化劑加熱而不會劣化排氣排放物。
[0006]作為示例，發(fā)動機系統(tǒng)可以被配置成具有液化石油氣(LPG)燃料輸送系統(tǒng)，并且氣態(tài)燃料(例如，LPG)可以被直接噴射到燃燒室內。在發(fā)動機冷起動條件期間，如當排氣催化劑溫度低于閾值溫度或效率時，氣態(tài)燃料可以作為進氣沖程噴射或壓縮沖程噴射中的一個或更多個被輸送到發(fā)動機。隨著排氣催化劑溫度在發(fā)動機冷起動時降低，燃料噴射可以更加偏向于壓縮沖程噴射。同樣地，進氣沖程噴射可以使得實現(xiàn)良好的混合并且在催化劑加熱期間噴射可以是稀貧的。然后，壓縮沖程噴射可以被用于使得火花塞處的空-燃比接近化學計量比以便混合物更容易點燃。可選地，燃料也可以在做功沖程期間作為單次或多次噴射被噴射并且在排氣道內燃燒。排氣溫度和壓力的最終增加減小了到催化劑起燃的時間。在進氣、壓縮和做功沖程中噴射的燃料量可以被調整以便將總排氣空-燃比維持在化學計量比處或附近。此外，基于催化劑溫度和火花正時，噴射的正時可以被調整。例如，隨著在冷起動條件下的催化劑溫度降低，壓縮沖程噴射可以更接近壓縮沖程上止點(TDC)被執(zhí)行而(一個或多個)做功沖程噴射更遠離TDC被執(zhí)行。作為另一示例，較小部分的燃料可以在進氣沖程中被噴射而較大部分的燃料可以在壓縮沖程中被輸送并且(在做功沖程中)作為后噴射。隨著催化劑溫度或效率增加，多次燃料噴射策略可以繼續(xù)。當排氣催化劑足夠暖(例如，在起燃溫度處或之上)時，后噴射可以中斷并且在進氣沖程或壓縮沖程中的一個或更多個中的燃料噴射可以被恢復。替代地，多次燃料噴射策略可以被修改成中斷(在做功沖程中的)后燃料噴射同時維持進氣和壓縮沖程燃料噴射直到催化劑起燃。
[0007]以此方式，通過在壓縮沖程TDC之后噴射燃料到汽缸內，烴和一氧化碳的增加的氧化進一步增加排氣溫度同時降低原料氣排放。總體而言，改善了催化劑起燃效率而不會劣化排氣顆粒。
[0008]應當理解，上述概要被提供以簡化的形式介紹精選構思，這些構思將被進一步描述在【具體實施方式】中。這并不意味著確定所要求保護的主題的關鍵或實質性特征，要求保護的主題的范圍被隨附【具體實施方式】的權利要求唯一地限定。此外，要求保護的主題不限于解決在上面或在本公開的任何部分中提及的任何缺點的實施方式。
【附圖說明】
[0009]圖1示出被配置為直接噴射氣態(tài)燃料的發(fā)動機系統(tǒng)的示意圖描述。
[0010]圖2示出描述在發(fā)動機冷起動噴射期間用于調整燃料噴射廓線的示例方法的流程圖。
[0011]圖3示出用于發(fā)動機冷起動條件的示例燃料噴射廓線。
【具體實施方式】
[0012]本描述涉及被配置為經(jīng)由直接噴射輸送氣態(tài)燃料的發(fā)動機系統(tǒng)，如圖1的發(fā)動機系統(tǒng)。作為在發(fā)動機冷起動條件期間分布在汽缸燃燒事件的多個沖程上的多次燃料噴射，氣態(tài)燃料可以被輸送?？刂破骺梢员慌渲脼閳?zhí)行控制程序，如圖2的程序以便作為進氣沖程和壓縮沖程噴射中的一個或更多個輸送氣態(tài)燃料，以及以便作為做功沖程中的后噴射輸送一部分燃料。參考圖3所示的示例燃料噴射廓線。
[0013]圖1描述內燃發(fā)動機10的燃燒室或汽缸14的示例實施例。發(fā)動機10可以至少部分通過包括控制器12的控制系統(tǒng)且通過經(jīng)由輸入裝置132來自車輛操作者130的輸入被控制。在這種示例中，輸入裝置132包括加速器踏板和用于產生成比例的踏板位置信號PP的踏板位置傳感器134。發(fā)動機10的汽缸(即，燃燒室)14可以包括具有定位在其中的活塞138的燃燒室壁136。活塞138可以被耦接到曲軸140使得活塞的往復運動被轉換為曲軸的旋轉運動。曲軸140可以經(jīng)由變速器系統(tǒng)被耦接到客運車輛的至少一個驅動輪。此夕卜，起動機馬達可以經(jīng)由飛輪被耦接到曲軸140以便能夠實現(xiàn)發(fā)動機10的起動操作。
[0014]汽缸14可以經(jīng)由一系列進氣空氣通道142、144和146接收進氣空氣。除了汽缸14之外，進氣空氣通道146還可以與發(fā)動機10的其他汽缸連通。在一些實施例中，進氣通道中的一個或更多個可以包括如渦輪增壓器或機械增壓器的升壓裝置。例如，圖1示出發(fā)動機10，該發(fā)動機10被配置成具有渦輪增壓器，該渦輪增壓器包括被設置在進氣通道142和144之間的壓縮機174以及沿排氣通道148設置的排氣渦輪機176。壓縮機174可以經(jīng)由軸180至少部分地由排氣渦輪機176驅動，其中升壓裝置被配置為渦輪增壓器。包括節(jié)流板164的節(jié)氣門162可以被提供成沿發(fā)動機的進氣通道以用于改變被提供到發(fā)動機汽缸的進氣空氣的流率和/或壓力。此外，進氣通道144可以包括節(jié)氣門162上游的節(jié)氣門入口壓力(TIP)傳感器(未示出)，以用于估計節(jié)氣門入口壓力(TIP)。節(jié)氣門162可以如圖1所示被布置在壓縮機174的下游，或可以被替代地提供在壓縮機174的上游。
[0015]除了汽缸14之外，排氣通道148還能夠接收來自發(fā)動機10的其他汽缸的排氣。排氣傳感器128被示為耦接到排放控制裝置178上游的排氣通道148。傳感器128可以是用于提供排氣空-燃比指示的任何合適的傳感器，如線性氧傳感器或UEGO(通用排氣氧或寬域排氣氧)、雙態(tài)氧傳感器或EGO (如圖所示)、HEG0(加熱的EGO) ,NOx,HC或CO傳感器。排放控制裝置178可以是三元催化劑(TWC)、NOx捕集器、各種其它排放控制裝置或它們的組合。此外，排放控制裝置178可以包括溫度傳感器(未示出)以提供排氣催化劑溫度的指示。發(fā)動機10可以包括通常在194處表示的排氣再循環(huán)(EGR)系統(tǒng)。EGR系統(tǒng)194可以包括沿EGR管道198布置的EGR冷卻器196。此外，EGR系統(tǒng)可以包括沿EGR管道198布置的EGR閥197以調節(jié)被再循環(huán)到進氣歧管144的排氣的量。
[0016]發(fā)動機10的每個汽缸可以包括一個或更多個進氣門和一個或更多個排氣門。例如，汽缸14被示為包括位于汽缸14上部區(qū)域的至少一個進氣提升閥150和至少一個排氣提升閥156。在一些實施例中，發(fā)動機10的每個汽缸(包括汽缸14)可以包括在汽缸上部區(qū)域的至少兩個進氣提升閥和至少兩個排氣提升閥。
[0017]進氣門150可以經(jīng)由致動器152被控制器12控制。類似地，排氣門156可以經(jīng)由致動器154被控制器12控制。在一些條件期間，控制器12可以改變被提供到致動器152和154的信號以控制相應進氣門和排氣門的打開和關閉正時和/或提升量。進氣門150和排氣門156的位置可以由相應氣門位置傳感器(未不出)確定。氣門致動器可以包括電氣門致動或凸輪致動或它們的組合。在凸輪致動的示例中，每個凸輪致動系統(tǒng)可以包括一個或更多個凸輪并且可以利用凸輪廓線變換(CPS)、可變凸輪正時(VCT)、可變氣門正時(VCT)和/或可變氣門升程(WT)系統(tǒng)中的一個或更多個，其中這些系統(tǒng)可以由控制器12操作以改變氣門操作。例如，汽缸14可以替代地包括經(jīng)由電氣門致動被控制的進氣門和經(jīng)由包括CPS和/或VCT的凸輪致動被控制