[发明专利]在实施临时发动机控制的排气处理系统中的燃料控制方法

说明书

技术领域

本发明总体上涉及一种排气处理系统，更具体地涉及一种在实施临时发动机控制的排气处理系统中的燃料控制方法。

背景技术

发动机会排出空气污染物的复杂混合物，所述发动机包括柴油发动机、汽油发动机、天然气发动机以及本领域已知的其它发动机。空气污染物可由气体和固体物料组成，所述空气污染物包括氮氧化物(NOx)和颗粒物。由于对环境的关注增加，废气排放标准变得更苛刻，并且可根据发动机的类型、发动机的尺寸和/或发动机的等级对从发动机排放的NOx和颗粒物的量进行管制。

为了符合对排放到环境中的NOx的规定，发动机制造者已实施的一种方法是使从发动机排出的排气再循环回到发动机内以用于随后的燃烧。再循环的排气降低了供应给发动机的进气中的氧浓度，这进而降低了发动机气缸内的最高燃烧温度。温度的下降使与燃烧相关的化学过程减慢，从而减少了NOx的形成。

发动机制造者所使用的用来减少排放到环境中的颗粒物的量的方法包括用一种被称为颗粒过滤器的设备去除发动机的排气流中的颗粒物。颗粒过滤器设计成捕集颗粒物，并且通常由金属丝网或陶瓷蜂窝过滤介质组成。尽管在从排气流中去除颗粒物时有效，但颗粒过滤器长时间使用可造成颗粒物在过滤介质中聚集，从而降低了过滤器的功能并进而降低了发动机性能。可通过被称为再生的过程从过滤介质中去除所收集的颗粒物。为了使过滤介质的再生开始，必须使过滤介质内夹带的颗粒物的温度升高到燃烧阈值，在达到该燃烧阈值时，颗粒物在氧气存在的条件下被烧掉。

尽管排气的再循环和颗粒过滤器的使用可使NOx和颗粒物向大气的排放最小化，但这两种方法均可影响进入和离开发动机的氧量或者受进入和离开发动机的氧量影响。具体地，排气再循环(EGR)通过降低进入发动机并可用于燃烧的氧量来工作。颗粒过滤器的再生需要氧气来帮助烧掉被捕集的颗粒物。因此，当EGR运行时，由于可用于再生的氧气量因EGR的使用而减少，颗粒过滤器的再生仅能最低限度地有效。由于这个原因，在某些应用中，这两种排气处理方法可以是相互独立的(exclusive)，或者需要用于再生目的的附加的或专用的氧气源。

在2005年7月14日所公开的由Crawley等人申请的美国专利公开文本No.2002/50150218(’218公开文本)中描述了在同一发动机系统中使用EGR和颗粒捕集/再生二者的一种尝试。具体地，’218公开文本描述了一种具有排气再循环系统和排放消减组件的发动机。该排放消减组件包括燃烧燃料的燃烧器，该燃烧器定位在颗粒过滤器的上游，以使颗粒过滤器再生。在发动机的运行期间，排气流过颗粒过滤器，从而在过滤器中捕集烟灰(即颗粒物)。然后通过排气管将经处理的排气释放到大气中。在发动机的运行期间，控制单元不时地、选择性地操纵燃烧燃料的燃烧器，以使颗粒过滤器再生。在一种配置中，排放消减组件不使用补充的空气。依照这样，EGR阀的位置与颗粒过滤器的再生相配合。也就是说，为了提高温度和排气中的氧含量，发动机的EGR阀暂时关闭约10分钟的时间。在这段时间中，致动燃烧燃料的燃烧器，以加热颗粒过滤器并从而使颗粒过滤器再生，该燃烧器提供有燃料流和排气中的充足的氧。

尽管’218公开文本的发动机可利用EGR系统和颗粒过滤器并从这二者中获益，但相关联的发动机在再生期间的运行可能不一致和/或不是最佳的。也就是说，由于利用EGR来减少NOx排放，所以通过在颗粒再生期间关闭EGR(即通过关闭EGR阀)，发动机在那段时间里可排放过多的NOx。此外，由于当EGR阀关闭时进入并由发动机燃烧的空气和燃料的相对量改变，所以在再生期间，颗粒过滤器的再生会对发动机性能的其它方面(即功率输出，燃料消耗等)产生负面的和/或意想不到的影响。另外，在再生期间，由于燃烧燃料的燃烧器加热所有来自动力源(power source)的排气，因此会消耗大量的燃料。

本发明公开的排气处理系统旨在克服上面提到的一个或多个问题。

发明内容