[发明专利]用于控制内燃发动机中的排放的设备和方法

说明书

技术领域

本文公开的主题涉及内燃发动机中的排放控制，并且更具体而言涉及对内燃发动机中的CO和NO_X排放的控制。

背景技术

内燃发动机理想地运行，使得燃烧混合物以化学计量性燃烧反应所需的确切相对比例包含空气和燃料。富化(rich)燃烧发动机可用化学计量量的燃料或稍微过多的燃料运行，而与化学计量性燃烧所需的量相比，贫化(lean)燃烧发动机则用过多的氧(O₂)运行。内燃发动机在贫化模式中运行可减少节流损失，并且可利用较高的压缩比，从而提供性能和效率的改进。另一方面，富化燃烧发动机较简单、可靠和稳定，并且良好地适用于变化的负荷。

为了符合排放标准，许多富化燃烧内燃发动机都利用非选择性催化还原(NSCR)子系统，其也被称为3元(3-way)催化剂。这些子系统会减少氮氧化物NO和NO₂(统称为NO_X)、一氧化碳(CO)和易挥发的有机化合物(VOC)的排放，以及其它受到管制的排放。3元催化剂具有高还原效率，而且经济，但需要密切地控制发动机的空气燃料比，以便符合排放标准。有时按照每制动马力小时的排放克数(g/bhp-hr)来规定这些标准。

以前，仅通过在催化剂子系统的输入和输出位置两者处使用O₂感测，用催化剂进行的富化燃烧排放控制才是可行的。在那些系统中，控制子系统持续地调节空气燃料比，以保持排气中有恒定的O₂含量。恒定的O₂含量的目标值(O₂电压设定点)是静态的。有时候，这些控制系统允许排放的变化比在变化的运行状况和环境状况以及催化剂运行窗口改变时的最佳状况更大。原因在于，为了达到低的NO_X和CO排放水平，不能简单地将O₂电压设定点设定成单个值。除了其它状况之外，关于排放符合性的最佳O₂电压设定点随负荷、速度、环境状况而改变。

发明内容

根据本发明的一方面，提供一种在运行状况范围内运行内燃发动机的方法，内燃发动机具有至少一个O₂传感器。这方面的方法包括在初始O₂电压设定点下运行发动机，以及自动地将O₂电压设定点调节到新的O₂电压设定点，以减少排放。

根据本发明的另一方面，提供一种用于在运行状况的范围内改进内燃发动机的排放性能的系统。这方面的系统包括：用于处理来自内燃发动机的排气的催化剂子系统；设置在催化剂子系统的上游的O₂传感器；以及设置在排气中的NO_X传感器。这方面的系统还包括控制子系统，该控制子系统接收来自O₂传感器和NO_X传感器的数据，并且自动地将O₂电压设定点调节到新的电压设定点，以减少排放。

根据本发明的另一方面，提供一种用于控制内燃发动机排气中的排放的控制系统。这方面的控制系统包括：控制O₂电压设定点的至少一个子系统；测量发动机排气中的NO_X排放的至少一个子系统；以及启动λ扫掠(sweep)以确定最佳O₂电压设定点的至少一个子系统。

根据本发明的另一方面，提供一种用于控制内燃发动机排气中的排放的方法。这方面的方法包括：测量NO_X排放；启动λ扫掠，以确定这样的O₂电压设定点，即，在该O₂电压设定点下，处于新的运行状况的NO_X排放符合NO_X排放标准；以及在新的O₂电压设定点下运行内燃发动机。

根据本发明的另一方面，提供一种计算机可读介质。这方面的计算机可读介质提供这样的指令，即，当由控制内燃发动机排气中的排放的控制模块执行时，指令使控制模块进行下者：测量NO_X排放；启动λ扫掠，以确定这样的O₂电压设定点，即，在该O₂电压设定点下，处于新的运行状况的NO_X排放符合NO_X排放标准；以及在新的O₂电压设定点下运行内燃发动机。

附图说明

图的以下描述无论如何不意图且不应当解释为限制性的。

图1是根据实施例的内燃发动机系统的示例的示意图。