次級空氣引入系統的製作方法

2023-12-11 06:09:47 1

次級空氣引入系統的製作方法
【專利摘要】提供了用於加熱排放控制設備的實施例。在一個示例中，用於渦輪增壓發動機的方法包括，在發動機冷起動期間，將增壓空氣從壓縮機下遊傳送到跨過渦輪機耦合的廢氣門管道中，並且使還原劑與所述增壓空氣在排氣排放控制設備上遊發生放熱反應。這樣，增壓空氣可以用來啟動放熱反應，從而加熱設備。
【專利說明】次級空氣引入系統
【技術領域】
[0001]本公開涉及用於內燃發動機的次級空氣引入系統。
【背景技術】
[0002]例如催化轉化器的排氣排放控制設備在達到預定的操作溫度之後，會實現較高的排放減少。因此，為了降低車輛排放，存在各種方法可以儘可能快地提高排放控制設備溫度。
[0003]在提高排放控制設備溫度的一種途徑中，以富空氣-燃料比來操作發動機，並且次級空氣被直接引入到排放控制設備上遊的排氣中。此類系統公開在美國專利號5，136,842中。在該系統中，來自於發動機的過量燃料排出到排氣中，在此其與排放控制設備上遊的次級空氣反應。反應的燃料增加排氣的溫度，因此加熱排放控制設備。然而，為了將次級空氣引入到排氣中，使用次級空氣泵以便將次級空氣的壓力增加到高於排氣壓力。使用此類泵會降低燃料效率，並且需要附加的封裝空間，因此降低了發動機的效率。

【發明內容】

[0004]本文中的
【發明者】已經認識到上述途徑的問題所在，並且提供了至少部分解決這些問題的方法。在一種實施例中，用於渦輪增壓發動機的方法包括，在發動機冷起動期間，將增壓空氣從壓縮機下遊傳送到跨過渦輪機耦合的廢氣門管道中，以及使還原劑與排氣排放控制設備上遊的增壓空氣發生放熱反應。
[0005]這樣，壓縮機下遊的增壓空氣可以被引導到排放控制設備上遊的排氣，而不需利用單獨的泵。通過利用壓縮機下遊節氣門入口壓力和靠近將次級空氣被引入到廢氣門中所處位置的渦輪機出口壓力之間的壓差，增壓空氣可以被驅使到排氣中，而不需要單獨的加壓機構。進一步，在一些示例中，可以使用廢氣門來控制排氣和引入的增壓空氣之間的反應，其中該廢氣門經廢氣門管道調整繞開渦輪機的排氣量。
[0006]在另一個實施例中，用於發動機的方法包括:在第一模式期間，打開次級空氣閥門從而將增壓空氣傳送到跨過渦輪機耦合的廢氣門管道中，以及調整設置在廢氣門管道中的廢氣門，從而將需要量的排氣傳送到廢氣門管道中；並且在第二模式期間，關閉次級空氣閥門，以及基於需要的增壓，調節廢氣門。
[0007]在另一個實施例中，第一模式包括渦輪機下遊的排放控制設備經受再生事件，並且其中第二模式包括排放控制設備處於非再生狀態。
[0008]在另一個實施例中，排氣的需要量基於排氣空燃比。
[0009]在另一個實施例中，排氣的需要量基於節氣門入口壓力。
[0010]在另一個實施例中，該方法進一步包括在第一模式期間，以富空燃比操作發動機，並且在第二模式期間，以大致化學計量空燃比操作發動機。
[0011]在另一個實施例中，提供了一種系統。該系統包括:發動機；渦輪增壓器，其包括發動機上遊的壓縮機和發動機下遊的渦輪機；廢氣門管道，其跨過渦輪機耦合，並且包括廢氣門；以及次級空氣導管，其將壓縮機下遊的進氣通道耦合到廢氣門管道。
[0012]在另一個實施例中，該系統進一步包括布置在次級空氣導管中的次級空氣閥門。
[0013]在另一個實施例中，該系統進一步包括控制器，其包括在發動機冷起動條件期間打開次級空氣閥門從而將增壓空氣傳送到廢氣門管道的指令。
[0014]在另一個實施例中，控制器進一步包括，在發動機冷起動期間，調整廢氣門從而傳送需要量的排氣到廢氣門管道的指令。
[0015]在另一個實施例中，控制器進一步包括，基於節氣門入口壓力和排空燃比來調節廢氣門一定量的指令。
[0016]在另一個實施例中，傳送的增壓空氣與排氣排放控制設備上遊的排氣中的還原劑發生放熱反應，從而加熱排放控制設備。
[0017]本公開可以提供若干優點。例如，通過依賴於增壓空氣而不是泵加壓的空氣，可以省卻單獨的空氣泵，因此提高發動機效率。另外，通過將增壓空氣引入廢氣門管道，通過廢氣門可以控制排氣中的還原劑和增壓空氣之間的反應，因此確保渦輪機、排放控制設備或其它排氣系統部件不經受會導致部件退化的高溫。
[0018]當單獨考慮下面的詳細描述，或結合附圖時，本發明的上述優點、其他優點和特徵將會是非常顯然的。
[0019]應該明白，提供上述
【發明內容】
是為了而以簡要的方式介紹詳細描述中進一步描述的選擇性概念。其不是指鑑別要求的主題的關鍵或實質特徵，其保護範圍僅僅由詳細描述後面的權利要求所限定。此外，要求的主題不限於解決上述任何確定的執行方法或本公開的任何部分中。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0020]圖1顯示發動機的示意圖。
[0021]圖2顯示說明經引入增壓空氣用於加熱排放控制設備的方法的流程圖。
[0022]圖3是說明在圖2方法的執行期間，各種發動機操作參數的圖。
【具體實施方式】
[0023]為了迅速地加熱排放控制設備，例如催化轉化器，車輛可以包括次級空氣引入系統，其也被稱為進氣道電子熱反應器空氣(PETA)系統，從而將富含氧氣的次級空氣引入到排放控制設備上遊的排氣中。次級空氣中的過量氧氣將與排氣中的還原劑反應，例如與未燃燒的燃料反應，從而產生將加熱排放控制設備的放熱反應。為了有效地將次級空氣引入排氣，壓縮機下遊的增壓空氣可以被引導到排氣中，或者經跨過渦輪機耦合的廢氣門管道或者經排氣通道。在一些實施例中，可以通過調整廢氣門管道中的廢氣門，提供對反應的控制。圖1是示例性發動機，其包括經配置從而實施圖2中方法的次級空氣引入系統和控制器。在發動機冷起動期間(其中經次級空氣加熱排放控制設備)的示例性發動機操作參數被顯不在圖3中。
[0024]圖1是顯示多缸發動機10中一個氣缸的示意圖，該發動機可以被包括在機動車輛的推進系統中。可以至少部分通過包括控制器12的控制系統以及通過車輛操作者132經輸入設備130的輸入,來控制發動機10。在這個示例中,輸入設備130包括加速器踏板和踏板位置傳感器134，以用於產生成比例踏板位置信號PP。發動機10的燃燒室(即，氣缸)30可以包括燃燒室壁32，其活塞36設置在其內。活塞36可以耦合到機軸40，以便活塞的往復運動被轉換為曲軸的旋轉運動。曲軸40可以經中間變速器系統被耦合到車輛的至少一個驅動輪。進一步，起動機馬達可以經飛輪被耦合到曲軸40，從而使能發動機10的起動操作。
[0025]燃燒室30可以經進氣通道42接收來自於進氣歧管44的進氣空氣，並且可以經排氣通道48排放燃燒氣體。進氣歧管44和排氣通道48能夠選擇性地分別經進氣門52和排氣門54連通燃燒室30。在一些實施例中，燃燒室30可以包括兩個或更多個進氣門和/或兩個或更多排氣門。
[0026]在這個示例中，可以分別經凸輪致動系統51和53通過凸輪致動來控制進氣門52和排氣門54。凸輪致動系統51和53均可以包括一個或更多個凸輪，並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(VVT)和/或可變氣門升程(VVL)系統中的一個或更多個，所述系統可以通過控制器12來操作從而改變氣門操作。可以分別通過位置傳感器55和57確定進氣門52和排氣門54的位置。在替代性實施例中，可以通過電動氣門致動，控制進氣門52和/或排氣門54。例如，氣缸30可以替代性地包括經電動氣門致動來控制的進氣門以及經凸輪致動(包括CPS和/或VCT系統)來控制的排氣門。
[0027]顯示的燃料噴射器66被布置在進氣歧管44中，其構造可以提供將燃料以被稱為進氣道噴射的方式噴射到燃燒室30上遊的進氣埠中。燃料噴射器66可以經電子驅動器68與從控制器12接收的信號FPW的脈衝寬度成比例地噴射燃料。燃料可以通過燃料系統(沒有顯示)傳送到燃料噴射器66，該燃料系統包括燃料箱、燃料泵和燃料軌。在一些實施例中，燃燒室30可以替代性地或另外包括直接耦合到燃燒室30的燃料噴射器，以用於將燃料直接噴射到其內，這種方式被稱為直接噴射。
[0028]進氣通道42可以包括節氣門62，其具有節流板64。在該具體示例中，可以通過控制器12經提供到包括節氣門62的電動馬達或致動器的信號來改變節流板64的位置，這構造通常被稱為電子節氣門控制(ETC)。以此方式，可以操作節氣門62從而改變被提供到除了其它發動機氣缸之外的燃燒室30的進氣空氣。可以通過節氣門位置信號TP，將節流板64的位置提供給控制器12。進氣通道42可以包括質量空氣流量傳感器120和歧管空氣壓力傳感器122以用於將相應信號MAF和MAP提供給控制器12。
[0029]在選定操作模式下，響應於來自於控制器12的火花提前信號SA，點火系統88能夠經火花塞92將點火火花提供到燃燒室30。雖然在一些實施例中顯示了火花點火部件，但是可以在壓縮點火模式下，在有或沒有點火火花的情況下，操作發動機10的燃燒室30或一個或更多個其它燃燒室。
[0030]顯不的排氣傳感器126被稱合到排放控制設備70上遊的排氣通道48。傳感器126可以是任何合適的傳感器以用於提供對排氣空燃比的指示，例如線性氧傳感器或UEGO (通用或寬域排氣氧傳感器)、雙態氧傳感器或EGO、HEGO (加熱的EGO)、NOx, HC或CO傳感器。顯示的排放控制設備70在排氣傳感器126下遊沿著排氣通道48布置。設備70可以是三元催化劑/器(TWC)、N0x捕集器、各種其它排放控制設備或其組合。在一些實施例中，在發動機10的操作期間，可以通過在具體空燃比內操作發動機的至少一個氣缸，周期性地重置排放控制設備70。[0031]發動機10可以進一步包括壓縮設備，例如渦輪增壓器或機械增壓器，其至少包括沿著進氣通道42布置的壓縮機162。對於渦輪增壓器，壓縮機162可以至少部分由沿著排氣通道48布置的渦輪機164(例如，經軸)驅動。可以通過設置在跨過渦輪機耦合的廢氣門管道166中的廢氣門168來調整穿過渦輪機164的空氣流動。當廢氣門168打開時，排氣可以繞開渦輪機164，並且實際上在被允許進入渦輪機164下遊的排氣通道48之前穿過廢氣門管道166。以此方式，可以調整渦輪機速度，並且因此可以調整增壓壓力。可以通過從控制器12發送的信號來控制廢氣門168的位置。對於機械增壓器，壓縮機162可以至少部分由發動機和/或電動機器所驅動，並且可以不包括渦輪機。因此，可以通過控制器12改變經渦輪增壓器或機械增壓器提供給發動機的一個或更多個氣缸的壓縮量(例如，增壓)。進一步，傳感器123可以被布置在進氣歧管44中，以用於將BOOST信號提供給控制器12。
[0032]發動機10可以包括次級空氣引入系統，從而將次級空氣引入排氣系統。次級空氣導管170可以將壓縮機162下遊的進氣通道42耦合到排氣系統。在第一實施例中，次級空氣導管170可以在其下遊端被耦合到廢氣門168下遊的廢氣門管道166。以此方式，來自於壓縮機162下遊的增壓空氣可以經次級空氣導管170被引導到廢氣門管道166。次級空氣導管170的出口可以在埠 172處被耦合廢氣門管道166的入口。在次級空氣導管170中通過控制器12調整的次級空氣閥門174可以調整被引導到廢氣門管道166的增壓空氣量。可以通過廢氣門168來控制被引入到廢氣門管道166中的排氣量。以此方式，排氣中的未燃燒的烴類或其它還原劑可以與被引入的次級空氣中的氧氣發生放熱反應，釋放熱量，從而升高下遊排放控制設備(例如，排放控制設備70)的溫度。另外，通過將增壓空氣引導到廢氣門管道，可以節約發動機內的封裝空間。例如，通過將次級空氣導管的入口定位在接近壓縮機的下遊側，到排氣系統的最短路徑將導致次級空氣導管出口接近廢氣門管道。進一步，通過分別經次級空氣閥門174和廢氣門168，來控制被引導到廢氣門管道166的增壓空氣量和排氣量，可以調整放熱反應，從而維持需要的反應溫度和/或速率。
[0033]在第二種實施例中，如圖1中的虛線所描述，次級空氣導管170可以在其下遊端處被耦合到渦輪機164下遊的排氣通道48。在該實施例中，還可以經次級空氣閥門174控制被引入到排氣的次級空氣或增壓空氣的量。因為在渦輪機出口處的排氣壓力通常低於壓縮機下遊的進氣空氣的壓力，所以次級空氣可以被驅動到排氣通道，而不需要附加的加壓機構，無論次級空氣是被直接傳送到渦輪機下遊的排氣通道，還是次級空氣被引導到廢氣門管道。然而，在一些條件下，例如恰在發動機起動後，渦輪機出口處的排氣壓力可以高於壓縮機下遊的壓力。為了防止在這些條件下排氣行進到進氣通道，止回閥176可以存在於次級空氣管道170中。
[0034]在圖1中，控制器12被顯示為微型計算機，其包括微處理器單元(CPU)102、輸入/輸出埠(I/O) 104、用於可執行程序和校準值的電子存儲介質(在該具體示例中顯示為只讀存儲器晶片(ROM) 106)、隨機存取存儲器(RAM) 108、保活存儲器(KAM) 110和數據總線。控制器12可以從被耦合到發動機10的傳感器接收各種信號，除了先前討論的那些信號之夕卜，還包括:來自於質量空氣流量傳感器120的引入質量空氣流量(MAF)的測量值；來自於被耦合到冷卻套筒114的溫度傳感器112的發動機冷卻劑溫度(ECT);來自於被耦合到曲軸40的霍爾效應傳感器118 (或其它類型)的表面點火感測信號(PIP);來自於節氣門位置傳感器的節氣門位置(TP);和來自於傳感器122的絕對歧管壓力信號MAP。發動機轉速信號RPM可以由控制器從信號PIP產生。來自於歧管壓力傳感器的歧管壓力信號MAP可以用來提供對進氣歧管中的真空或壓力的指示。注意可以使用上述傳感器的各種組合，例如沒有MAP傳感器的MAF傳感器，或者反之亦然。在化學計量比操作期間，MAP傳感器能夠給出對發動機扭矩的指示。進一步，該傳感器連同檢測到的發動機轉速能夠提供對被引入到氣缸中的充料(包括空氣)的估測。在一個示例中，還用作發動機轉速傳感器的傳感器118可以針對曲軸每次旋轉產生預定數目的等間隔脈衝。
[0035]可以用表示處理器102可執行的指令的計算機可讀數據來編程存儲介質只讀存儲器106，以用於執行下面描述的方法以及可預期的但沒有具體列出的其它變體。
[0036]如上所述，圖1顯示多缸發動機中的僅一個氣缸，並且每個氣缸可以類似地包括其自身的一組進氣/排氣門、燃料噴射器、火花塞等。
[0037]轉到圖2，呈現了用於加熱排放控制設備的方法200。可以通過控制器12，根據儲存在其上的指令來執行方法200，從而經廢氣門管道166中起始的放熱反應來加熱排放控制設備70。方法200包括，在202中，確定發動機操作參數。確定的發動機操作參數可以包括發動機轉速、發動機負載、發動機溫度、排氣溫度、自發動機起動的時間等。在204中，基於發動機操作參數，確定是否檢測到發動機冷起動。發動機冷起動可以是發動機起動和發動機起動後的操作時段，其中發動機相對是冷的，例如在發動機起動時處於環境溫度。在發動機冷起動期間，排放控制設備可以低於操作溫度，例如低於其起燃溫度，並且因此在排氣中的排放物，例如未燃燒的烴類、NOx和CO，可以從設備逸進空氣中。設備可以連續地在最佳效率以下操作，直到發動機達到操作溫度，這依賴於環境溫度會花費幾秒至幾分鐘或更長時間。為了在發動機冷起動期間迅速地加熱排放控制設備，可以通過將富含氧氣的進氣空氣引入排放控制設備上遊的排氣中，來起始放熱反應，其中未燃燒的烴類和其它還原劑與氧氣反應從而產生熱量。
[0038]因此，如果在204確定發動機不是在冷起動條件下操作，則方法200前進到206以保持次級空氣閥門關閉，因為沒有指示加熱排放控制設備。在208，調節廢氣門，從而提供需要的增壓壓力，並且在210，增壓的進氣空氣僅僅直接被引導到發動機的進氣。在212，基於發動機操作參數以及檢測到的排氣氧氣含量，以化學計量的空燃比或其它需要的空燃比來操作發動機，並且之後方法200結束。
[0039]然而，如果確定發動機是在冷起動條件下進行操作，則方法200前進至通過將增壓空氣弓I入到排氣來加熱排放控制設備。為了引入增壓空氣並且維持不會導致高溫(這會使排氣系統部件退化)的受控放熱反應，可以獨立於需要的增壓壓力來與次級空氣閥門配合地調節廢氣門。這與上述非冷起動條件相反,在非冷起動條件中基於需要的增壓壓力來調節廢氣門。因此，在214，恰在發動機起動之後，廢氣門被打開或者被維持在打開位置。打開廢氣門可以繞渦輪機轉移排氣，因此防止由於橫穿渦輪機所引起的附加的排氣冷卻。然而，打開的廢氣門還會引起增壓壓力的量的減小，從而延遲增壓空氣向排氣的引入。因此，在一些條件下，可以在冷起動隨後打開廢氣門，而在另一些條件下，可以在冷起動隨後關閉廢氣門。
[0040]次級空氣閥門可以具有完全關閉位置的默認位置，從而避免在沒有指示加熱排放控制設備的情況下將進氣空氣從進氣歧管轉移走。因此，恰在發動機起動之後，次級空氣閥門處於關閉位置。因為恰在發動機起動後的排氣的溫度可能過冷從而不能起始放熱反應，所以恰在冷起動後次級空氣閥門可以保持關閉一段時間。進一步，恰在發動機起動後，不能得到足夠的增壓壓力來驅動廢氣門管道中的次級增壓空氣。然而，如216所指示，自發動機起動的閾值時間量之後，可以打開次級空氣閥門。所述閾值時間量可以是其後已經累積了足夠的排氣溫度和增壓壓力的預定時間。在另一些實施例中，所述閾值時間量可以基於工況，例如節氣門入口壓力和渦輪機出口壓力之間的壓差。在這種情況下，所述閾值時間量可以是節氣門入口壓力超過渦輪機出口壓力時的時間。
[0041]在217，當次級空氣閥門打開時，入口節氣門經調整從而維持轉矩。當次級空氣閥門打開時，增壓的進氣空氣中的一部分被轉移到廢氣門管道。因此，針對請求的轉矩，比需要更少的增壓空氣被提供到發動機。為了維持轉矩，節氣門可以被打開。在218，當次級空氣閥門打開時，廢氣門被逐步/傾斜地(ramped)關閉。然而，如果廢氣門初始就是關閉的，則在218，當次級閥門打開時，廢氣門可以被逐步打開。廢氣門可以被設定到提供所需排氣量到廢氣門管道的位置。因此，如220所指示地，廢氣門的位置可以基於需要的放熱反應的各種參數。例如，廢氣門的位置且因此被允許進入廢氣門管道的排氣量可以基於節氣門入口壓力和次級空氣閥門的位置(例如，多少次級空氣到達廢氣門管道)、排氣空燃比(例如，在排氣中可以獲得多少待反應的還原劑)、當前和需要的排放控制設備溫度之間的差異等。
[0042]在222，可以以富空燃比來操作發動機。為了在排氣中提供額外還原劑以便在廢氣門管道中反應，額外燃料可以被噴射到氣缸。在224，壓縮機下遊的增壓空氣被引導到發動機的進氣並且次級空氣被引導到廢氣門管道。增壓空氣可以經次級空氣導管被引導到廢氣門管道。在226，排氣中的還原劑與次級空氣發生放熱反應從而加熱排放控制設備。
[0043]在228，確定排放控制設備是處於起燃溫度還是處於其他預定操作溫度。可以基於工況(例如排氣溫度和質量流速)來確定排放控制設備的溫度，或者可以基於來自設備中的溫度傳感器的反饋來確定排放控制設備的溫度。如果設備還沒有達到操作溫度，則方法200返回到224，從而繼續將增壓空氣引導到廢氣門管道，以維持放熱反應。如果設備已經達到操作溫度，則方法200前進到206，從而關閉次級空氣閥門，並且如之前所解釋地，基於需要的增壓壓力來調節廢氣門，並且以化學計量空燃比或其它需要的空燃比來操作發動機，並且之後方法200返回。
[0044]雖然在發動機冷起動條件下，上面呈現的方法200將次級空氣傳送到廢氣門管道，但是其它變體也是可以的。例如，如關於圖1上面所解釋地，次級空氣導管可以將增壓空氣傳送到渦輪機下遊的排氣通道，而不是傳送到廢氣門管道。在這種構造中，廢氣門(如果存在一個的話)的控制可以繼續是基於需要的增壓壓力而不是控制放熱反應。仍然延遲次級空氣閥門打開，直到節氣門入口壓力超過渦輪機出口壓力為止。在另一示例中，在下遊排放控制設備的再生事件期間，次級空氣可以被傳送到廢氣門管道(或排氣通道)。當設備中的排氣排放負載(例如，煤煙)達到容量時，排放控制設備(例如微粒過濾器)可以被再生。再生可以包括，升高設備的溫度從而燒掉聚積的物質。一旦開始再生事件，則次級空氣閥門就可以打開，並且可以控制廢氣門來提供需要量的排氣至廢氣門管道，以便開始排氣和次級空氣之間的反應，從而加熱排放控制設備。進一步，在再生期間，可以命令富化發動機空燃比。
[0045]圖3是顯示發動機冷起動期間示例性操作參數的圖300。圖300中描述的操作參數包括排放控制設備溫度(以曲線圖302說明)、次級空氣閥門(SAV)位置(以曲線圖304說明)、廢氣門(WG)位置(以曲線圖306說明)和空燃比(以曲線圖308說明)。對於描述的每個操作參數，在水平軸線上說明時間，並且每個相應操作參數的值被描述在豎直軸線上。圖300中描述的時間段開始於發動機起動，並且結束於發動機和排放控制設備已經達到操作溫度之後的時間。
[0046]曲線302說明的排放控制設備以相對低的溫度起動，因為當發動發動機時，發動機和排氣部件處於環境溫度。時間T1之後，設備溫度開始增加，這是部分由於當發動機溫熱時對排氣的加熱，且部分由於發生在廢氣門管道中的放熱反應，下面將加以解釋。時間T2之後，設備已經達到其操作溫度。
[0047]在時間T1之前，曲線304描述的次級空氣閥門的位置是在其默認關閉位置。然而，在時間T1，次級空氣閥門打開，並且維持打開直到在時間T2時設備達到操作溫度。自發動機起動逝去了閾值時間量之後，例如三秒之後，次級空氣閥門可以打開，或者一旦節氣門入口壓力超過渦輪機出口壓力，或者一旦排氣溫度達到閾值溫度，則次級空氣閥門就可以打開。
[0048]恰在發動機起動之後，曲線306描述的廢氣門位置可以在完全打開的位置，從而減少由於通過渦輪機的排氣通道所導致的額外排氣的冷卻。在時間T1，當次級空氣閥門打開時，廢氣門逐步地關閉。然而，在時間T1和T2之間，廢氣門維持部分打開，從而準許一些排氣進入廢氣門管道，以與次級空氣反應。在時間T2之後，控制廢氣門從而提供在進氣系統內的進氣空氣的所需增壓壓力。
[0049]為了在排氣中產生額外還原劑，時間T1之後，可以命令富化曲線308描述的發動機空燃比。在時間T1之前和時間T2之後，可以使空燃比維持近似化學計量比。然而，針對給定的工況，在時間T1之前以及T2之後，可以命令空燃比為合適的比。
[0050]因此，本文中呈現的系統和方法提供了通過將增壓的進氣空氣引入到排放控制設備上遊的排氣系統來加熱排放控制設備。增壓空氣與排氣中的一種或更多種還原劑(例如，未燃燒的烴類)反應從而產生熱量。在發動機冷起動期間(在發動時發動機在環境溫度下操作)，增壓空氣可以被引入到排氣系統。當排放控制設備的溫度低於閾值時，例如低於起燃溫度或閾值再生溫度時，可以引入增壓空氣。增壓空氣可以被引導到渦輪機的廢氣門管道，因此允許排氣和增壓空氣之間反應由廢氣門和次級空氣閥門的配合調節而控制。在其它實施例中，增壓空氣可以被引導到渦輪機下遊的排氣通道。通過在渦輪機下遊的廢氣門管道或排氣通道處引入增壓空氣，次級空氣導管入口(例如，壓縮機下遊)和次級空氣導管的出口(例如，渦輪機下遊)之間的壓差而不是單獨的空氣泵，可以驅使空氣的引入。這樣，可以降低發動機封裝空間，並且改進燃料經濟性。
[0051]應該理解，本文中公開的構造和方法實際上是示例性的，並且這些具體的實施例不應該認為是限制性的意義，因為大量的變化是可以的。例如，上述技術能夠應用到V-6、1-4、1-6、V-12、對置4缸和其它發動機類型中。本公開的主題包括各種系統和構造以及本文中公開的其它特徵和/或特性的所有新穎和非明顯的組合和副組合。
[0052]下面的權利要求具體地指出稱為新穎和非明顯的某些組合和副組合。這些權利要求可以指「一個」元件或「第一」元件或其對等物。此類權利要求應該理解為包括一個或多個此類元件的合併，不需要也不排除兩個或更多此類元件。可以通過改進本權利要求，或通過在該申請或相關申請中提出新權利要求，要求公開的特徵、功能、元件和/或特性的其它組合和副組合。此類權利要求，不論與原權利要求的保護範圍相比，更寬、更窄、相等或不同，也認為包括在本公開的主題內。
【權利要求】
1.一種用於渦輪增壓發動機的方法，包括: 在發動機冷起動期間， 將增壓空氣從壓縮機的下遊傳送到跨過渦輪機耦合的廢氣門管道中；以及 使還原劑與所述增壓空氣在排氣排放控制設備上遊發生放熱反應。
2.如權利要求1所述的方法，其進一步包括將所述放熱反應所產生的熱量引導到所述排氣排放控制設備從而加熱所述設備，並且其中所述發動機冷起動包括在發動機起動期間發動機溫度處於環境溫度。
3.如權利要求1所述的方法，其中傳送到所述廢氣門管道中的所述增壓空氣經由次級空氣閥門控制。
4.如權利要求3所述的方法，其進一步包括，在所述發動機冷起動期間，獨立於所需增壓壓力，配合地調節所述次級空氣閥門和被置於所述廢氣門管道中的廢氣門。
5.如權利要求4所述的方法，其進一步包括恰在發動機起動事件之後，在所述次級空氣閥門關閉的情況下打開所述廢氣門。
6.如權利要求5所述的方法，其中配合地調節所述次級空氣閥門和所述廢氣門進一步包括，一旦節氣門入口壓力超過渦輪機出口壓力，在打開所述次級空氣閥門的同時，使得所述廢氣門逐步地關閉。
7.如權利要求6所述的方法，其中所述廢氣門關閉的量是基於節氣門入口壓力和排氣空燃比。
8.如權利要求4所述的方法，其進一步包括，在非發動機冷起動條件期間，基於所需增壓壓力調節所述廢氣門，並且使所述次級空氣閥門維持在關閉位置。
9.一種用於發動機的方法，其包括: 在第一模式期間，打開次級空氣閥門，從而將增壓空氣傳送到跨過渦輪機耦合的廢氣門管道中，並且調節被置於所述廢氣門管道中的廢氣門，從而將所需排氣量傳送到所述廢氣門管道；以及 在第二模式期間，關閉所述次級空氣閥門，並且基於所需增壓壓力調節所述廢氣門。
10.如權利要求9所述的方法，其中所述第一模式包括所述渦輪機下遊的排放控制設備低於閾值溫度，並且其中所述第二模式包括所述排放控制設備高於所述閾值溫度。
【文檔編號】F01N3/22GK103670613SQ201310373316
【公開日】2014年3月26日 申請日期:2013年8月23日 優先權日:2012年9月6日
【發明者】張小鋼, 易建文, 戴文剛, P·M·蘭恩, J·赫奇斯 申請人:福特環球技術公司