專(zhuān)利名稱(chēng)：在壓燃式發(fā)動(dòng)機(jī)中通過(guò)在膨脹沖程噴入烴產(chǎn)生NOx還原劑的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般涉及操作柴油機(jī)的改進(jìn)方法。更具體地說(shuō)，本發(fā)明涉及在膨脹沖程中噴入烴在柴油發(fā)動(dòng)機(jī)中形成NOx還原物質(zhì)的方法。
在柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的正常操作中，首先在發(fā)動(dòng)機(jī)的壓縮室中將空氣壓縮成約500磅／平方英寸的壓力。空氣的壓縮使其溫度升高到約1000°F。然后通過(guò)燃料噴入噴嘴將柴油燃料噴入壓縮的熱空氣中。燃料在壓縮室霧化，在此，溫度升高到燃料的自燃溫度，在燃燒室中氣體自發(fā)點(diǎn)燃、燃燒和膨脹。燃燒產(chǎn)物的膨脹向下驅(qū)動(dòng)汽缸，從而為發(fā)動(dòng)機(jī)提供動(dòng)力沖程。
為了使發(fā)動(dòng)機(jī)高效地操作，即在以最低的燃料消耗得到最高的功率，一般操作在能產(chǎn)生含大量氧和含最少量未燃燒烴的廢氣的空氣燃料比，遺憾的是，最大功率和高效地操作柴油機(jī)還為最高操作溫度升高造成條件，從而產(chǎn)生NOx排放。減少NOx排放的一種方法當(dāng)然是使廢氣與能夠?qū)U氣中的NOx數(shù)量減少的催化劑相接觸。然而，對(duì)在柴油機(jī)廢氣環(huán)境有效的催化劑來(lái)說(shuō)，在廢氣中存在還原物質(zhì)時(shí)脫NOx的催化劑一般更有效。為了產(chǎn)生這些還原物質(zhì)，發(fā)動(dòng)機(jī)應(yīng)操作在低的峰值溫度的條件下，而這些條件與使整個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)有效操作的所要求的條件相反。
在催化劑下提供還原物質(zhì)的一種方法是第二次噴入，即在接近膨脹沖程結(jié)束時(shí)以固定的曲柄角將烴噴入柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的汽缸中。這種方法的一個(gè)問(wèn)題是，完全將NOx還原所需的各種還原物質(zhì)的量取決于發(fā)動(dòng)機(jī)操作參數(shù)，如發(fā)動(dòng)機(jī)速度、發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷以及入口氣體(空氣和廢氣循環(huán)，“EGR”)壓力(當(dāng)壓縮機(jī)存在時(shí))，以及以曲柄角的第二次噴入不能隨發(fā)動(dòng)機(jī)操作參數(shù)變化調(diào)節(jié)烴的噴入量。以固定的曲柄角的噴入烴的第二個(gè)問(wèn)題是，最有效的還原劑，即烯烴和氧化物，不是發(fā)動(dòng)機(jī)的主要燃料源。在發(fā)動(dòng)機(jī)中將這些化合物噴入廢氣流中必須提供這些化合物的第二種來(lái)源。以固定的曲柄角的第二次噴入的還有一個(gè)問(wèn)題是將高沸點(diǎn)芳族分子引入廢氣中。這會(huì)給廢氣處理系統(tǒng)造成負(fù)擔(dān)，因?yàn)槌菍⑺鼈冄趸蒀O2和H2O，這些分子將參與PNA排放。
因此，本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種操作發(fā)動(dòng)機(jī)的方法，使得在柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的燃燒室中產(chǎn)生有效的NOx還原物質(zhì)，其量足以將發(fā)動(dòng)機(jī)廢氣中存在的NOx催化轉(zhuǎn)化。本發(fā)明的另一目的是使用一種轉(zhuǎn)化廢氣中NOx的方法，此法可以避免如果這些物質(zhì)由通常燃燒中作為副產(chǎn)品生成而提出的各種限制。
換言之，本發(fā)明的一個(gè)目的是高效地操作柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的同時(shí)，在燃燒室產(chǎn)生足量的有機(jī)裂解產(chǎn)物，即還原物質(zhì)，用于將廢氣中NOx催化還原。
在一實(shí)施方案中，本發(fā)明涉及的方法是通過(guò)在柴油為燃料的發(fā)動(dòng)機(jī)汽缸中在膨脹沖程噴入烴以增加氧化物、不飽和物、不飽和氧化物以及它們的混合物的生成而減少NOx的排放，但基本上不降低發(fā)動(dòng)機(jī)的功率，此方法包括(a)在一個(gè)或多個(gè)預(yù)選的發(fā)動(dòng)機(jī)操作點(diǎn)確定校準(zhǔn)量的烴和校準(zhǔn)的曲柄角值，在此操作點(diǎn)，在發(fā)動(dòng)機(jī)的汽缸中生成增量的氧化物、不飽和物、不飽和的氧化物以及它們的混合物，在此操作點(diǎn)的發(fā)動(dòng)機(jī)的廢氣流的廢催化劑下游中存在低濃度的NOx，在此操作點(diǎn)，發(fā)動(dòng)機(jī)的功率基本上沒(méi)有降低；然后在發(fā)動(dòng)機(jī)操作中(b)測(cè)定該發(fā)動(dòng)機(jī)的操作點(diǎn)；(c)當(dāng)測(cè)定的操作點(diǎn)和預(yù)選的操作點(diǎn)之一相同時(shí)，由預(yù)選的操作點(diǎn)的校準(zhǔn)的曲柄角值和校準(zhǔn)的烴量確定在該測(cè)定的操作點(diǎn)在膨脹沖程的曲柄角值和烴量。當(dāng)測(cè)定的操作點(diǎn)是不同于預(yù)選的操作點(diǎn)時(shí)，通過(guò)在預(yù)選測(cè)定點(diǎn)的校準(zhǔn)曲柄角值和校準(zhǔn)烴量之間的插值測(cè)定膨脹沖程中噴入的烴量和曲柄角；(d)在膨脹沖程中以此曲柄角將該量的烴噴入發(fā)動(dòng)機(jī)的汽缸中；以及(e)只要(b)步的操作點(diǎn)有變化，重復(fù)(c)和(d)步驟。


圖1說(shuō)明理解本發(fā)明的柴油發(fā)動(dòng)機(jī)所必須的一個(gè)汽缸的主要部件。
圖2為本發(fā)明的普通導(dǎo)軌噴入系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。
圖3說(shuō)明峰值的裂解產(chǎn)物產(chǎn)量(氧化物和烴不飽和物(烯烴))與在負(fù)荷3．1巴BMEP、1．4巴進(jìn)氣壓力和轉(zhuǎn)速2，250轉(zhuǎn)／分鐘的具體的發(fā)動(dòng)機(jī)操作點(diǎn)在本發(fā)明的膨脹沖程開(kāi)始測(cè)定的第二次噴入角的依賴(lài)關(guān)系。
圖4說(shuō)明這些裂解產(chǎn)物的總和對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷、進(jìn)氣壓力和轉(zhuǎn)速的依賴(lài)關(guān)系。
圖5說(shuō)明當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)操作參數(shù)變化時(shí)裂解產(chǎn)物產(chǎn)量與偏離于峰值發(fā)生的角度的依賴(lài)關(guān)系。
圖6表明C1烯烴與C1氧化物的比值如何隨定時(shí)偏離于峰值總產(chǎn)量發(fā)生的角度而變化。隨發(fā)動(dòng)機(jī)操作參數(shù)改變，此變化幾乎是均勻的。
現(xiàn)在詳細(xì)討論本發(fā)明，并專(zhuān)門(mén)參考往復(fù)式四沖程壓縮內(nèi)燃機(jī)；但是，應(yīng)該理解，本發(fā)明同樣適用于其它壓燃式的發(fā)動(dòng)機(jī)如兩沖程往復(fù)壓縮內(nèi)燃機(jī)。另外，在下面討論中，在各圖中相同的數(shù)字表示相同的部件。
首先，參考圖1為包括發(fā)動(dòng)機(jī)汽缸體12的柴油發(fā)動(dòng)機(jī)，其中在汽缸體12有燃燒室或汽缸14。在汽缸14內(nèi)，有連接到發(fā)動(dòng)機(jī)的曲柄(未示出)的可滑動(dòng)的活塞15。在汽缸14的頂部是封閉汽缸14一端的汽缸蓋16。
在汽缸蓋16安裝有燃料噴入噴嘴17，可以將柴油燃料定時(shí)噴入燃燒室或汽缸14。此發(fā)動(dòng)機(jī)還包括廢氣閥21、廢氣口24、空氣閥20和空氣口18。
在操作中，在汽缸的進(jìn)氣沖程的開(kāi)始時(shí)活塞15位于相當(dāng)于曲柄轉(zhuǎn)動(dòng)角約為0°的位置，吸入閥20打開(kāi)，隨著活塞向下移動(dòng)，空氣進(jìn)入燃燒室或汽缸14中。在進(jìn)氣沖程結(jié)束時(shí)或剛結(jié)束不久閥20關(guān)閉，在壓縮沖程活塞15上升，在相當(dāng)于曲柄轉(zhuǎn)動(dòng)角180°汽缸接近底部的位置時(shí)，即下死點(diǎn)位置，活塞15開(kāi)始其壓縮沖程。在燃燒室噴入任選的試驗(yàn)性的燃料，這時(shí)活塞15到達(dá)相當(dāng)于在壓縮沖程的曲柄轉(zhuǎn)動(dòng)角約330°的位置。汽缸中的空氣經(jīng)壓縮使溫度和壓力升高，任何的試驗(yàn)性的燃料進(jìn)行預(yù)燃燒的化學(xué)與物理反應(yīng)。隨著繼續(xù)壓縮，通過(guò)噴入噴嘴17將主要柴油燃料噴入汽缸14中，柴油燃料點(diǎn)燃，引起燃燒室14中的整個(gè)混合物膨脹。隨著活塞經(jīng)過(guò)相當(dāng)于上止點(diǎn)(0°)曲柄角的位置，發(fā)動(dòng)機(jī)膨脹(動(dòng)力)沖程開(kāi)始。按照本發(fā)明，在動(dòng)力沖程的汽缸14膨脹時(shí)，基于主要燃料量的預(yù)選量的烴燃料以叫做第二次噴入角的預(yù)定轉(zhuǎn)動(dòng)角噴入汽缸中。這種預(yù)選的燃料噴入可以通過(guò)噴嘴17或另一噴嘴噴入。
在膨脹即動(dòng)力沖程中的烴的噴入，稱(chēng)做第二次噴入，以區(qū)別于主要燃料噴入。在膨脹中噴入的烴是第二次噴入的烴。一般來(lái)說(shuō)，在動(dòng)力沖程噴入的烴燃料，可以與在壓縮沖程噴入發(fā)動(dòng)機(jī)的柴油燃料相同，或可以是某些其它的烴或氧化物，在任一具體操作點(diǎn)第二次噴入烴的最佳量由在用于有效的NOx轉(zhuǎn)化廢催化劑中所需的還原劑與NOx化合物的比值確定。這一比值可以取決于許多因素，包括發(fā)動(dòng)機(jī)操作溫度、噴入時(shí)間、壓縮比、發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速、空氣-燃料比、發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷、廢氣再循環(huán)(egr)以及廢氣流的所要求的組成。但是，一般來(lái)說(shuō)，為用作主要燃燒的主要燃料重量的約0．5-5％重量，優(yōu)選為1％重量-3％重量將噴入汽缸中。
應(yīng)該指出，本發(fā)明的第二次噴入基本上不會(huì)降低發(fā)動(dòng)機(jī)的功率。
此外，如指出的，第二次噴入角還取決于廢氣流中所要求的有機(jī)物質(zhì)的組成。圖3說(shuō)明在一直接噴入的壓縮比為21∶1的和在指出的負(fù)荷(“負(fù)荷”)3．1巴制動(dòng)平均發(fā)動(dòng)機(jī)壓力(“BMEP”)和發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速2250轉(zhuǎn)／分鐘的2．5升4汽缸的渦輪增壓的柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的計(jì)算的表示典型柴油燃料的脂族部分(脂族部分是典型柴油燃料的主要部分)異、正和環(huán)石蠟烴的混合物計(jì)算的噴入產(chǎn)物與第二次噴入時(shí)間的關(guān)系。此圖表明在上止點(diǎn)后約72°噴入時(shí)呈現(xiàn)所要求的還原劑即烯烴和氧化物總和最大產(chǎn)量。此外，如圖3所示，氧化物與烯烴的相對(duì)量隨第二次定時(shí)偏離于72°曲柄轉(zhuǎn)動(dòng)角而變化。這些數(shù)據(jù)是由模擬這種發(fā)動(dòng)機(jī)性能的動(dòng)力學(xué)模型產(chǎn)生的。
此圖說(shuō)明C3氧化物(水平線條)、C3不飽和物(向右線條)和C4不飽和物(向左線條)的產(chǎn)量。同時(shí)還表示第二次噴入(虛線)的裂解產(chǎn)物的總和。
在本發(fā)明中，第二次噴入出現(xiàn)的角度取決于發(fā)動(dòng)機(jī)的負(fù)荷、進(jìn)氣壓力(當(dāng)壓縮機(jī)存在時(shí))和轉(zhuǎn)速。如上所述，第二次噴入會(huì)在燃燒中生成裂解產(chǎn)物，這些列解產(chǎn)物出現(xiàn)在廢氣流中，裂解產(chǎn)物中含氧化物和烯烴生成的裂解產(chǎn)物的量和裂解產(chǎn)物中的烯烴和氧化物的相對(duì)量發(fā)現(xiàn)取決于發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷、進(jìn)氣壓力和轉(zhuǎn)速。圖4表明裂解產(chǎn)物總和同發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷、進(jìn)氣壓力和轉(zhuǎn)速的依賴(lài)關(guān)系。此外，如上所述，烯烴與氧化物裂解產(chǎn)物的比值取決于發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷和轉(zhuǎn)速。圖4的數(shù)據(jù)是應(yīng)用同樣的動(dòng)力學(xué)模型得到的。
應(yīng)該指出，如果使用壓縮機(jī)，進(jìn)氣壓力可能與發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速很有關(guān)系。
眾所周知，在柴油發(fā)動(dòng)機(jī)中采用廢催化劑以降低發(fā)動(dòng)機(jī)廢氣中NOx的濃度。熟悉該領(lǐng)域的人員知道，根據(jù)廢催化劑以及廢氣的條件，氧化物或烯烴用于NOx還原更有活性。本發(fā)明的一個(gè)目的是，調(diào)節(jié)第二次噴入角使得在整個(gè)操作范圍中隨著發(fā)動(dòng)機(jī)操作參數(shù)的變化，裂解產(chǎn)物的生成達(dá)到最大化。本發(fā)明的另一目的是調(diào)節(jié)第二次噴入角使得隨著在整個(gè)操作范圍中操作參數(shù)的變化，氧化物和烯烴之間裂解產(chǎn)物的分布達(dá)到廢催化劑和廢氣條件最有效NOx轉(zhuǎn)化所要求的最優(yōu)化。
在一實(shí)施方案中，隨著諸如空氣-燃料比、廢氣循環(huán)程度、氣體(空氣和EGR)進(jìn)氣壓力(在壓縮機(jī)存在時(shí))、發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷和轉(zhuǎn)速等操作條件在發(fā)動(dòng)機(jī)整個(gè)操作范圍在變化，通過(guò)測(cè)定裂解產(chǎn)物與第二次噴入角的關(guān)系可得到所要求的第二次噴入角。這些測(cè)定記錄作為校準(zhǔn)。應(yīng)該指出，發(fā)動(dòng)機(jī)的所有參數(shù)不一定作為校準(zhǔn)的一部分測(cè)定，因?yàn)椋缡煜け緦?zhuān)業(yè)的人所知，某些發(fā)動(dòng)機(jī)操作參數(shù)根據(jù)具體發(fā)動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)和其使用可以高度相關(guān)。但是，一般來(lái)說(shuō)，至少負(fù)荷和進(jìn)氣壓力(在壓縮機(jī)存在時(shí))在確定校準(zhǔn)時(shí)必須變化。
按照本實(shí)施方案，在實(shí)際的發(fā)動(dòng)機(jī)使用中，測(cè)定發(fā)動(dòng)機(jī)的操作條件，并找到相應(yīng)的第二次噴入角記錄。然后操作發(fā)動(dòng)機(jī)的噴入器，使得經(jīng)過(guò)噴入器的控制器的作用使第二次噴入發(fā)生在最佳角度。如上所述，最佳角度取決于在每一操作點(diǎn)為有效地NOx還原并最少的排放廢烴所要求的氧化物與烯烴的比值。
在優(yōu)選的實(shí)施方案中如下地得到校準(zhǔn)首先，在NOx還原劑產(chǎn)量最大化的參考點(diǎn)測(cè)定第二次噴入定時(shí)角。此定時(shí)角稱(chēng)為峰值還原劑產(chǎn)量的參考角APr．此參考點(diǎn)優(yōu)選選在用于校準(zhǔn)的所有參數(shù)范圍內(nèi)。
一旦測(cè)定了APr，則進(jìn)行柴油發(fā)動(dòng)機(jī)測(cè)量，以測(cè)定達(dá)到NOx還原劑產(chǎn)量最大所需的噴入角的改變程度，因?yàn)橹T如負(fù)荷、速度和氣體進(jìn)氣壓力(當(dāng)壓縮機(jī)存在時(shí))等參數(shù)在變化。對(duì)相當(dāng)于最大的還原劑產(chǎn)生的噴入角記錄下相當(dāng)于發(fā)動(dòng)機(jī)操作范圍的操作條件。在不同于參考點(diǎn)(r)的發(fā)動(dòng)機(jī)操作點(diǎn)(i)的相當(dāng)于峰值還原劑的產(chǎn)量(AP)的噴入角稱(chēng)為APi。因此，噴入角的偏離于參考噴入角是APi-APr。
在此實(shí)施方案中，通過(guò)改變第二次噴入角可以改變NOx還原劑中烯烴和氧化物的相對(duì)比例。如上所述，隨著發(fā)動(dòng)機(jī)操作條件的變化，常希望增加裂解產(chǎn)物中氧化物或烯烴的相對(duì)濃度。一般來(lái)說(shuō)，在較低的第二次噴入角則可得到比較高的氧化物濃度，而較高的角度，則得到較高的烯烴濃度。參見(jiàn)圖3。相當(dāng)于所要求的氧化物／烯烴比值和裂解產(chǎn)物總產(chǎn)量ADr的在參考操作點(diǎn)(r)的所要求的第二次噴入角由直接發(fā)動(dòng)機(jī)測(cè)定來(lái)確定。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，所要求的在任何發(fā)動(dòng)機(jī)操作點(diǎn)(i)對(duì)相當(dāng)于峰值還原劑的產(chǎn)生的噴入角的偏離等于ADi-APi是恒定的，幾乎等于ADr-APr的值。參見(jiàn)圖5和6。換言之，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，在任何操作點(diǎn)(i)相當(dāng)于峰值還原劑產(chǎn)量的第二次噴入角與相當(dāng)于在同一操作點(diǎn)(i)的所要求的氧化物／烯烴和裂解產(chǎn)物總量之間的曲柄角的偏離量對(duì)所有的(i)值幾乎是恒定的，因此可以以參考值(r)評(píng)價(jià)。
在圖4和5中，用方塊表示的諸點(diǎn)相當(dāng)于BMEP負(fù)荷3．1巴、進(jìn)氣壓力1．4巴和轉(zhuǎn)速2250轉(zhuǎn)／分鐘；菱形點(diǎn)相當(dāng)于BMEP負(fù)荷1．5巴、進(jìn)氣壓力1．4巴和轉(zhuǎn)速2100轉(zhuǎn)／分鐘；星形點(diǎn)相當(dāng)于BMEP負(fù)荷3．1巴、進(jìn)氣壓力1．2巴和轉(zhuǎn)速1550轉(zhuǎn)／分鐘；圓點(diǎn)相當(dāng)于BMEP負(fù)荷2．0巴、進(jìn)氣壓力1．1巴和轉(zhuǎn)速1550轉(zhuǎn)／分鐘。同樣的規(guī)定適用于圖6。用圖4的同樣動(dòng)力學(xué)模型得到圖5和6。
總之，在此實(shí)施方案中，使用直接發(fā)動(dòng)機(jī)測(cè)量將參數(shù)APr和ADr-APr和矢量APi測(cè)定為校準(zhǔn)。稍后，在實(shí)際發(fā)動(dòng)機(jī)使用中通過(guò)測(cè)定相當(dāng)于具體操作條件的發(fā)動(dòng)機(jī)的操作點(diǎn)(i)，然后由關(guān)系A(chǔ)Di=APr+(APi-APr)+(ADi-APi)，其中，對(duì)于任何的(i)，ADi-APi等于ADr-APr，測(cè)定第二次噴入ADi的所要求的曲柄角，使NOx還原劑類(lèi)型和量最優(yōu)化，
校準(zhǔn)點(diǎn)由相當(dāng)于發(fā)動(dòng)機(jī)所要求的操作范圍的發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷和速度值中選擇。具體點(diǎn)的選擇將取決于在廢催化劑隨發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷和速度變化之前所用的具體的催化劑和廢氣流中的NOx總量。
NOx的催化轉(zhuǎn)化發(fā)生在廢催化劑是起作用的溫度范圍內(nèi)。在任何具體速度的廢催化劑溫度主要由操作負(fù)荷決定。結(jié)果，在操作范圍的任何的具體的速度，在相當(dāng)于催化劑起作用的范圍的開(kāi)始的廢催化劑溫度選擇最低的負(fù)荷-速度校準(zhǔn)點(diǎn)。在相當(dāng)于在催化劑起作用的溫度范圍的上端的廢催化劑溫度的負(fù)荷選擇此速度的最大負(fù)荷-速度校準(zhǔn)點(diǎn)，條件是負(fù)荷不超過(guò)所選速度的發(fā)動(dòng)機(jī)的最大負(fù)荷。
實(shí)際上，在柴油發(fā)動(dòng)機(jī)校準(zhǔn)中，在跨及所要求的操作范圍的速度選擇校準(zhǔn)點(diǎn)，并對(duì)上述每一速度測(cè)定最大和最低負(fù)荷值。在這些最大和最低負(fù)荷值的范圍內(nèi)，在觀察到NOx增加產(chǎn)量處選擇其它校準(zhǔn)點(diǎn)。
校準(zhǔn)點(diǎn)的精確數(shù)目將取決于柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的類(lèi)型和發(fā)動(dòng)機(jī)的使用方式。例如，在發(fā)動(dòng)機(jī)以恒定的負(fù)荷和速度連續(xù)操作的情況下，在本發(fā)明實(shí)踐中單一的校準(zhǔn)點(diǎn)即足夠。在其它的情況下，如在發(fā)動(dòng)機(jī)的負(fù)荷和速度條件在整個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)操作范圍迅速變化時(shí)，校準(zhǔn)點(diǎn)可以包括在代表性的速度的最低和最大負(fù)荷值以及相當(dāng)于增加NOx產(chǎn)量的負(fù)荷-速度點(diǎn)的這些最低和最大值內(nèi)的校準(zhǔn)點(diǎn)。這種情況的代表是歐洲城市排放擴(kuò)展的城區(qū)驅(qū)動(dòng)周期(European City Emission Extended Urban Driving Cycle)。此驅(qū)動(dòng)周期是作為T(mén)ype 1 Test，排放試驗(yàn)周期在91／441／E．E．C．中提出的并在96／69／EC．中修改的。
在顯示增加NOx產(chǎn)量的發(fā)動(dòng)機(jī)操作范圍中的每一操作不需要得到校準(zhǔn)值。當(dāng)用熟悉該領(lǐng)域的專(zhuān)業(yè)人員熟知的標(biāo)準(zhǔn)插值法測(cè)定在任何發(fā)動(dòng)機(jī)操作點(diǎn)測(cè)定相當(dāng)于峰值還原劑產(chǎn)量的第二次噴入的曲柄角時(shí)，可以得到足夠數(shù)目的校準(zhǔn)點(diǎn)。
在此優(yōu)選的實(shí)施方案中，本發(fā)明如圖2所示的執(zhí)行。圖2表示連接于燃料泵(2)的燃料庫(kù)(1)。燃料以高壓離開(kāi)燃料泵，供給于普通的導(dǎo)軌(3)。噴入器的控制裝置(5)通過(guò)傳感器(7)感知發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷和速度信息。噴入器控制裝置測(cè)定發(fā)動(dòng)機(jī)操作點(diǎn)(i)，并計(jì)算角度ADi所要求的噴入。噴入器控制裝置產(chǎn)生在適當(dāng)?shù)那且约せ畎l(fā)動(dòng)機(jī)的噴入器(4)的信號(hào)(6)，從而在每一發(fā)動(dòng)機(jī)的汽缸的所要求的曲柄角ADi進(jìn)行第二次噴入。
應(yīng)該容易理解，柴油發(fā)動(dòng)機(jī)有不同的模式。對(duì)每種模式的發(fā)動(dòng)機(jī)，可很容易地測(cè)定燃料消耗情況和廢氣特征之間的關(guān)系。任何熟悉該領(lǐng)域的人員能夠通過(guò)在預(yù)定的第二次噴入角將預(yù)選量的烴在膨脹沖程噴入汽缸中以調(diào)節(jié)廢氣的組成。這使得發(fā)動(dòng)機(jī)能從提供最大的功率和效率的觀點(diǎn)得到最優(yōu)化，同時(shí)其廢氣在適當(dāng)?shù)拇呋D(zhuǎn)換器存在下廢氣中有適當(dāng)量的還原物質(zhì)，可用于還原廢氣中的NOx。
第二次噴入還能使主要燃料燃燒時(shí)產(chǎn)生NO轉(zhuǎn)化為NO2。如在還原劑產(chǎn)生的一樣，通過(guò)改變相應(yīng)于發(fā)動(dòng)機(jī)操作條件的改變而改變第二次噴入曲柄角，可以得到所希望的NO向NO2的轉(zhuǎn)化。轉(zhuǎn)化量受到NO和噴入物之間混合程度的影響。當(dāng)NO和噴入物完全混合時(shí)，在給定的第二次噴入角和給定的發(fā)動(dòng)機(jī)操作點(diǎn)可以得到峰值的NO向NO2的轉(zhuǎn)化。
權(quán)利要求
1．一種減少NOx排放的方法，此方法是通過(guò)在進(jìn)氣沖程中將主要燃料噴入發(fā)動(dòng)機(jī)的汽缸之后在膨脹沖程中將烴噴入以柴油為燃料的發(fā)動(dòng)機(jī)的汽缸中以增加氧化物、不飽和物、不飽和氧化物以及它們的混合物的生成，此法包括(a)在一個(gè)或多個(gè)預(yù)選的發(fā)動(dòng)機(jī)操作點(diǎn)確定烴量和校準(zhǔn)曲柄角值，在此，在發(fā)動(dòng)機(jī)的汽缸中生成增加量的氧化物、不飽和物、不飽和氧化物以及他們的混合物，其中在發(fā)動(dòng)機(jī)廢氣流的廢催化劑的下游中存在降低濃度的NOx，并且其中發(fā)動(dòng)機(jī)的功率基本上未降低；然后在發(fā)動(dòng)機(jī)操作中(b)測(cè)定發(fā)動(dòng)機(jī)的操作點(diǎn)；(c)當(dāng)測(cè)定的操作點(diǎn)和預(yù)選的操作點(diǎn)之一相同時(shí)，由預(yù)選的操作點(diǎn)的校準(zhǔn)的曲柄角值和校準(zhǔn)的烴量測(cè)定在該測(cè)定的操作點(diǎn)的在進(jìn)氣沖程噴入主要燃料后在膨脹沖程噴入的曲柄角值和烴量，當(dāng)測(cè)定的操作點(diǎn)是不同于預(yù)選的操作點(diǎn)時(shí)，通過(guò)在預(yù)選操作點(diǎn)的校準(zhǔn)曲柄角值和校準(zhǔn)烴量之間的插值測(cè)定膨脹沖程中噴入的烴量和曲柄角；(d)以此曲柄角在膨脹沖程中將此烴量噴入發(fā)動(dòng)機(jī)的汽缸中；以及(e)只要(b)步的操作點(diǎn)變化，重復(fù)步驟(c)和(d)。
2．權(quán)利要求1的方法，其中發(fā)動(dòng)機(jī)的操作點(diǎn)至少由發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷、發(fā)動(dòng)機(jī)速度和當(dāng)入口氣體壓縮機(jī)存在時(shí)進(jìn)行壓力之一確定。
3．權(quán)利要求1的方法，其中在噴入的曲柄角范圍為上止點(diǎn)后的約20°至上止點(diǎn)后約180°。
4．權(quán)利要求3的方法，其中在膨脹沖程中噴入的烴量為發(fā)動(dòng)機(jī)的主要燃料重量的約0．5％重量-5％重量。
5．權(quán)利要求4的方法，其中噴入的烴和主要燃料相同。
6．權(quán)利要求5的方法，其中噴入的烴不同于主要燃料。
7．權(quán)利要求6的方法，其中在膨脹沖程噴入的烴選自異、環(huán)和正石蠟烴以及它們的混合物。
8．一種減少NOx的排放的方法，此法通過(guò)在進(jìn)氣沖程將主要燃料噴入發(fā)動(dòng)機(jī)汽缸之后，在膨脹沖程中將烴噴入柴油為燃料的發(fā)動(dòng)機(jī)的汽缸中以增加氧化物、不飽和物、不飽和氧化物以及它們的混合物的生成，此方法包括(a)在一個(gè)或多個(gè)預(yù)選的發(fā)動(dòng)機(jī)操作點(diǎn)測(cè)定校準(zhǔn)的烴量，此烴量約為發(fā)動(dòng)機(jī)主要燃料重量的約0．5％-5％重量，此烴與主要燃料相同，并測(cè)定校準(zhǔn)的曲柄角，此角范圍為上止點(diǎn)后的約20°至上止點(diǎn)后的約180°，在此操作點(diǎn)在發(fā)動(dòng)機(jī)的汽缸中生成增加量的氧化物、不飽和物、不飽和氧化物以及它們的混合物，在此操作點(diǎn)在發(fā)動(dòng)機(jī)的廢氣流的廢催化劑的下游中存在低濃度的NOx，在此操作點(diǎn)發(fā)動(dòng)機(jī)的功率基本上未降低；然后在發(fā)動(dòng)機(jī)操作中，(b)測(cè)定發(fā)動(dòng)機(jī)的操作點(diǎn)；(c)當(dāng)測(cè)定的操作點(diǎn)和預(yù)選的操作點(diǎn)之一相同時(shí)，由預(yù)選的操作點(diǎn)的校準(zhǔn)的曲柄角值和校準(zhǔn)的烴量測(cè)定在該測(cè)定的操作點(diǎn)在膨脹沖程中的曲柄角值和噴入的烴量，當(dāng)測(cè)定的操作點(diǎn)是不同于預(yù)選的操作點(diǎn)時(shí)，通過(guò)在預(yù)選測(cè)定點(diǎn)的校準(zhǔn)曲柄角值和校準(zhǔn)烴量之間的插值測(cè)定膨脹沖程中噴入的烴量和曲柄角；(d)在膨脹沖程中以此曲柄角將烴量噴入發(fā)動(dòng)機(jī)的汽缸中；(e)只要在(b)步操作點(diǎn)變化，重復(fù)步驟(c)和(d)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種方法,此法通過(guò)在發(fā)動(dòng)機(jī)膨脹沖程中在發(fā)動(dòng)機(jī)的燃燒室中噴入烴產(chǎn)生NO
文檔編號(hào)F02D41/38GK1281532SQ98812043
公開(kāi)日2001年1月24日 申請(qǐng)日期1998年12月9日 優(yōu)先權(quán)日1997年12月10日
發(fā)明者W·維斯曼, F·赫什考維茨, A·M·迪安, H·S·品克 申請(qǐng)人:?？松梨谘芯抗こ坦?br>