[发明专利]使用排气冲程后喷射以升高废气温度的柴油机微粒过滤器再生策略

说明书

技术领域

本发明总的涉及用于推进机动车辆的内燃发动机，具体地说，涉及在排气系统中具有作为后处理装置的柴油机微粒过滤器(DPF)的柴油发动机。

背景技术

用于处理通过柴油发动机的排气系统的废气的已知系统包括与柴油机微粒过滤器(DPF)相关的柴油机氧化催化器(DOC)。这两种后处理装置的组合促进废气中的化学反应，并在气流从发动机通过排气系统时捕集柴油机微粒物质(DPM)，由此防止相当大量的污染物进入大气。

DPF时常需要再生以保持微粒捕集效率。再生涉及产生将烧掉已被捕集的微粒的条件，否则微粒不受抑制的积聚会影响DPF的效率。

产生用于开始和继续再生的条件通常涉及将进入DPF的废气温度升高至合适的高温。因为柴油发动机通常在相对冷却和贫油的情况下运转，柴油燃料的后喷射已用作DPF再生策略的一部分，以升高进入DPF的废气温度同时还留下过剩的氧气以燃烧被捕集的微粒物质。

当车辆以有益于DPF再生的方式运行时，诸如在高速公路上行驶时，可在几乎不影响或不显著影响车辆驾驶性能的情况下进行再生过程，并且即使在DPF变成积载DPM到发动机控制系统命令强制执行再生的程度之前，也可由驾驶者或由再生开始策略自动地开始再生过程。

发明人已经发现，燃料的“近”后喷射对于曲轴扭矩有作用，从而对车辆驾驶性能有非常显著的影响而会让一些驾驶者认为是令人不快的，燃料的“近”后喷射是指在上止点后(ATDC)约60°范围内的膨胀冲程或称动力冲程中发生的喷射。

补偿“近”后喷射的这种效应以使其对于车辆驾驶性能的影响最小化，要求大量的研发努力以实现最佳可能的标定。一个需要指出的考虑事项是燃料喷射器在主喷射之后立即给予“近”后喷射的能力。一些确实具有理想属性的燃料喷射器却可能会很难给予在主喷射之后马上需要的“近”后喷射。当发动机速度增加到高速范围时，这一难处变得更为显著。

尽管使用膨胀冲程中的“远”后喷射可针对燃料喷射器在膨胀冲程中所需时刻给予后喷射的能力，“远”后喷射是指在“近”后喷射之后发生的喷射，但是膨胀冲程中太“远”的后喷射会导致显著的气缸壁冲击从而会引起机油稀释。

这些发现和认识促使发明人寻求一种用于后喷射的替代的和更好的解决方案，以将废气温度升高到用于开始和保持DPF再生的程度。

发明内容

本发明涉及一种提供这样的解决方案的新颖策略。

通过在膨胀冲程中上止点后的定时范围内使用不同的后喷射量和定时来重复地开始再生、然后评价结果以确定最佳值，从而寻求用于后喷射的最佳标定，与之形成对比的是，发明人已经发现，稍后在排气冲程中的后喷射在开始和保持DPF再生时可以是有效的，这对于车辆驾驶性能有很小影响且无需密集的研发努力，正如在使用膨胀冲程中的“近”后喷射时那样。而且，本发明避免涉及燃料喷射器在主喷射附近给予后喷射的能力(由此避免对于喷射器和/或喷射器驱动器和控制器的修改)，避免涉及造成机油稀释的额外气缸壁冲击。

已经发现，将后喷射延迟到排气冲程的稍后部分的时间范围内既不会产生上述的令人不快的扭矩升高，也不会产生令人不快的气缸壁冲击，这样做时，可在主喷射之间给予燃料喷射器、尤其是液压驱动的燃料喷射器“再充气”的时间，并可提供与用于开始和保持DPF再生的“近”(膨胀冲程)后喷射同样的效果。

本发明可通过适当地对用来控制燃料喷射器定时的处理器算法进行修改来具体实施在现有系统中。因此，无需附加的硬件。与使用“近”(膨胀冲程)后喷射时需要的努力相比，用较少的努力就可在驾驶性能测试过程中通过标定调节来开发出排气冲程中的最佳定时。

因此，本发明的一个普通方面涉及一种柴油发动机，该柴油发动机包括：加燃料系统，用于将柴油燃料喷射入燃烧室，燃料在燃烧室中燃烧以驱动发动机；排气系统，燃烧产生的气体通过排气系统通向大气，排气系统包括后处理装置，后处理装置在气体离开排气系统之前处理气体，但时常需要通过将气体的温度升高到再生温度范围来进行再生；以及发动机控制系统，用于处理各种数据以控制发动机运转的各个方面，这些方面包括由加燃料系统实施的加燃料和后处理装置的再生。

由于再生请求，控制系统引起加燃料系统在用于燃烧室的发动机循环中给燃烧室加燃料，通过在基本上不晚于循环的压缩冲程和膨胀冲程之间的上止点处结束的主喷射和然后在循环的排气冲程中通过后喷射来加燃料，而在膨胀冲程中没有任何另外的燃料喷射，后喷射用于将气体的温度升高到再生温度范围。

另一普通方面涉及由如上所述的发动机驱动的机动车辆。