[发明专利]用于减少微粒物质排放的系统和方法

说明书

本发明涉及用于减少微粒物质排放的系统和方法。一种方法可以包括：将压力控制阀(PCV)定位在燃料轨的出口处；将体积控制阀(VCV)定位在高压泵的入口处；以及响应于排气微粒物质(PM)水平偏离目标PM水平，调节递送到发动机的第一燃料和第二燃料的燃料比，并且打开PCV和VCV中的一个。以这种方式，可以调节燃料氧含量，以在无DPF的情况下，在宽范围的发动机设计和工况下将PM维持在目标水平处或目标水平以下，同时维持燃料经济性。

背景技术

柴油发动机通常包括柴油微粒过滤器(DPF)以减少来自柴油燃料燃烧的烟粒和其他微粒物质(PM)的排放。然而，DPF增加了动力传动系统的成本、复杂性和重量，并且可以降低发动机性能和燃料经济性。增加燃料氧含量是可以降低PM排放水平使得可以取消DPF的一种方法。将较高含氧燃料引入发动机燃烧室中可以促进更均匀的燃烧并且减少燃烧室内的燃料富集区域，在燃料富集区域中容易形成烟粒和PM。

然而，本发明人在此已经认识到使用上述方法的各种问题。即，对应于足够大的PM减少以满足发动机排放标准(无DPF)的燃料氧含量取决于许多因素，包括发动机和燃烧系统的设计。因此，具有较高燃料氧含量的燃料的燃烧可极度地不利于或可不必要地降低在PM排放固有地较低的条件下操作的发动机的燃料经济性。

发明内容

在一个示例中，可以通过一种方法至少部分地解决上述问题，该方法包括：将压力控制阀(PCV)定位在燃料轨的出口处；将体积控制阀(VCV)定位在高压泵的入口处；以及响应于排气微粒物质(PM)水平偏离目标PM水平，调节递送到发动机的第一燃料和第二燃料的燃料比，并且打开PCV和VCV中的一个。

在另一示例中，用于发动机的方法可以包括：估计递送到发动机的燃料的燃料氧含量；以及响应于燃料氧含量偏离目标燃料氧含量，调节到发动机的燃料轨的来自第一燃料箱的第一较高含氧燃料的流量和来自第二燃料箱的第二较低含氧燃料的流量，并且打开压力控制阀(PCV)和体积控制阀(VCV)中的一个，其中打开PCV将燃料从发动机上游的燃料轨中抽取(purge)，并且打开VCV将燃料从燃料轨上游的高压燃料泵中抽取。

在另一示例中，车辆系统可以包括：发动机；燃料系统，其包括第一燃料箱、第二燃料箱、定位在燃料轨和混合燃料箱之间的压力控制阀(PCV)以及定位在高压燃料泵和混合燃料箱之间的体积控制阀(VCV)；以及控制器，其具有可执行指令，以响应于排气微粒物质(PM)水平偏离目标PM水平，通过打开VCV将燃料从高压燃料泵抽取到混合燃料箱，通过打开PCV将燃料从燃料轨抽取到混合燃料箱，并且通过调节来自第一燃料箱、第二燃料箱和混合燃料箱中的一个的燃料流速来调节递送到发动机的燃料氧含量。

以这种方式，可以调节燃料氧含量以实现以下技术结果，即在无DPF的情况下，在宽范围的发动机设计和工况下将PM维持在目标水平处或目标水平以下，同时维持燃料经济性。此外，通过调节VCV和PCV中的一个或多个的打开，可以更快速地将燃料从燃料系统的高压侧(例如，高压泵、燃料轨)和通向高压泵和燃料轨的燃料管线抽取，从而使得对燃料氧含量的调节可以更易响应，从而进一步减少PM排放和提高燃料经济性。更进一步地，由于可以消除DPF而减小的排气系统背压，CO2排放可以减少，这继而可以增加发动机功率和扭矩，并且可以实现发动机小型化。更进一步地，从排气系统中消除DPF的技术结果降低了制造成本，并且可以使得能够进一步显著降低其他相关发动机部件诸如NOx后处理或EGR系统的成本。从排气系统消除DPF还消除了对DPF再生的需要，这进一步减少了PM和CO2排放并且提高了燃料经济性。更进一步地，在包括DPF的车辆系统发动机中，本文所述的方法和系统可以用于降低DPF再生的频率，从而降低燃料消耗和PM排放两者，并延长DPF的寿命。

当单独使用或结合附图时，本说明的上述优点和其他优点以及特征将从以下具体实施方式中显而易见。

应当理解，提供上述发明内容是为以简化形式介绍在具体实施方式中进一步描述的所选概念。这并非意味着确立所要求保护的主题的关键或基本特征，主题的保护范围随附权利要求唯一限定。此外，所要求保护的主题不限于解决以上的或本公开的任何部分中提到的任何缺点的实施方式。