專利名稱：動(dòng)力源的熱管理和減排系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總的涉及減少來自動(dòng)力源的顆粒和其它排放物，更具體 地，本發(fā)明涉及將可變氣門運(yùn)行用于熱管理和排放控制。
背景技術(shù)：
與內(nèi)燃機(jī)排放相關(guān)的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)增加了制造商減少他們的發(fā)動(dòng)機(jī) 排放的顆粒和其它排放物的數(shù)量的負(fù)擔(dān)。例如，環(huán)境保護(hù)局條例要
求2007年減少90%的氮氧化物(NOx )和顆粒物(例如碳?xì)浠衔?和煙塵)排放。制造商們也已經(jīng)向他們的客戶承諾生產(chǎn)動(dòng)力強(qiáng)勁又 省燃料的發(fā)動(dòng)機(jī)。然而，燃料經(jīng)濟(jì)性/動(dòng)力和減少排放之間往往此消 彼長(zhǎng)的關(guān)系會(huì)使在滿足客戶需的同時(shí)減少排放的任務(wù)很難完成。
包括再生性顆粒過濾器(RPF)和選擇性催化還原(SCR)的廢 氣后處理系統(tǒng)提供了用于從發(fā)動(dòng)機(jī)、工廠和電廠的化石燃料動(dòng)力系
統(tǒng)除去顆粒和其它排;改物(例如NOj)的方法。RPF可以捕獲主要 由未燃盡的碳?xì)寤衔锝M成的廢氣中的顆粒物，然后利用主動(dòng)或被
動(dòng)再生循環(huán)將這些顆粒物氧化成特別是二氧化碳和水。在典型SCR 過程中，催化劑可以促進(jìn)廢氣NC^和還原劑(例如乙醇)之間的反 應(yīng)，以生成氮?dú)庖约爸T如水和氮等副產(chǎn)品物質(zhì)，從而從廢氣中除去 NOx。重要的是要注意，盡管術(shù)語(yǔ)"廢氣"可以表示主要是氣相的 物質(zhì)，但是作為燃燒的副產(chǎn)品的廢氣也可以包含固相和液相的物質(zhì)。 例如，本文所述的顆粒物可以包括在廢氣中并且可以是固相或液相 的。本領(lǐng)域的技術(shù)人員將會(huì)理解，術(shù)語(yǔ)"廢氣"指的是作為燃燒的 副產(chǎn)品產(chǎn)生的所有這樣的物質(zhì)。
在沒有用于"再生"的方法的情況下，顆粒過濾器由于捕獲顆 粒物而最終可能會(huì)被阻塞并且不能使用。再生是一過程，顆粒過濾器可以借助該過程通過氧化(例如燃燒)除去收集的顆粒物，再生 可以是主動(dòng)的，也可以是被動(dòng)的。在再生之后，可能在顆粒過濾器 中留下可少量的灰燼，并且這種堆積物可以以期望的時(shí)間間隔手動(dòng) 地清除。
主動(dòng)再生可能涉及向RPF增加熱量(諸如電阻熱)以促進(jìn)顆粒 物的氧化。如果廢氣保持在最低氧化溫度(例如，在大約200攝氏 度以上)，則被動(dòng)再生可以在催化劑的參與下無需增加熱量就能促 進(jìn)顆粒物質(zhì)的氧化。當(dāng)廢氣溫度降到最低氧化溫度以下時(shí)，被動(dòng)RPF 可能無法成功地氧化顆粒物，因此，流經(jīng)RPF的廢氣流由于所截獲 的顆粒物而被減少或被阻止。有限的廢氣流又可能引起排氣系統(tǒng)的 背壓增加。這種增加的背壓可能導(dǎo)致嚴(yán)重的性能降低，并且可能導(dǎo) 致RPF內(nèi)的失控的再生事件。失控的再生可能進(jìn)一步引起特別是 RPF產(chǎn)生裂紋或損壞。例如，在冷啟動(dòng)和/或低負(fù)載條件(例如，發(fā) 動(dòng)機(jī)空轉(zhuǎn)或接近空轉(zhuǎn))下，廢氣溫度可能降到最低氧化溫度以下。 以被動(dòng)方式再生的顆粒過濾器可能開始充滿顆粒物并且排氣背壓可 能增加。然后，被截獲的顆粒物的氧化可能以失控燃燒的方式發(fā)生， 從而造成RPF的損壞或者損毀。因此，很多利用被動(dòng)再生性顆粒過 濾器的發(fā)動(dòng)機(jī)必須用主動(dòng)再生或者其它類似系統(tǒng)補(bǔ)充以促進(jìn)在低于 最低氧化溫度的排氣溫度下的受控再生。
SCR系統(tǒng)通常包括將還原劑(例如乙醇)噴射并混合入催化劑 上游的廢氣中，以促進(jìn)在催化劑參與下的反應(yīng)。SCR后處理系統(tǒng)的 運(yùn)行也可以依賴于保持催化劑和廢氣兩者的最低溫度，其中較高的 溫度通常促進(jìn)還原劑和NO《之間的反應(yīng)。雖然用來還原NC^的貧 (Lean) NO,催化劑的性能可以取決很多因素，諸如催化劑方程式、 催化劑的尺寸、還原劑在廢氣中的混合、還原劑化合物和還原劑劑 量率，但重要的是要保持所述最低溫度，使得SCR繼續(xù)有效地運(yùn)行。 因此，在冷啟動(dòng)和低負(fù)載條件(例如，發(fā)動(dòng)機(jī)空轉(zhuǎn)或接近空轉(zhuǎn))下， 如果廢氣溫度降到最低反應(yīng)溫度以下，那么SCR后處理系統(tǒng)的效率 可能極大地降低，或者反應(yīng)會(huì)暫停，從而導(dǎo)致NC^的排放增加。
6對(duì)于每個(gè)動(dòng)力循環(huán)并且根據(jù)運(yùn)行條件(例如負(fù)載、溫度等)， 貧燃動(dòng)力源可以與過量的空氣一起工作，過量可以是燃燒存在于燃 燒室中的燃料所需的空氣量的三到十倍。這可以使燃料燃燒更加充 分并且燃料效率更高。 一旦燃燒室內(nèi)的燃料燃，過量的空氣(現(xiàn)在 由于燃燒而被加熱)以及任何殘留的碳?xì)浠衔锟梢耘c由燃燒生成 的廢氣一起排出到排氣系統(tǒng)。盡管所述的貧油混合物可以產(chǎn)生更高 的燃料效率，但這種混合物也可能導(dǎo)致更高的燃燒溫度并由此產(chǎn)生
更多的NOx。 一些動(dòng)力源可以依靠諸如廢氣再循環(huán)的方法來例如降 低燃燒室溫度和減少NO,形成。但是，尤其是在低負(fù)載情況下，較 低的燃燒室溫度可能導(dǎo)致更低的廢氣溫度，這又會(huì)減少或者終止廢 氣后處理系統(tǒng)的運(yùn)行。
某些動(dòng)力源可以依靠燃燒室的停止(deactivation )來使廢氣后處 理系統(tǒng)在冷啟動(dòng)時(shí)變暖，增加燃料經(jīng)濟(jì)性以及減少動(dòng)力源在低負(fù)載 下的排放輸出。在本發(fā)明中，術(shù)語(yǔ)"燃燒室，，可以與術(shù)語(yǔ)"汽缸，， 互換使用。應(yīng)當(dāng)理解，發(fā)動(dòng)機(jī)汽缸可以包括燃燒室，因此，"汽缸" 也可以指燃燒室。這樣的動(dòng)力源可以包括用于通過阻止燃料向目標(biāo)
汽缸流動(dòng)而禁用動(dòng)力源內(nèi)的一組汽缸的機(jī)構(gòu)。例如，六汽缸動(dòng)力源 可以包括可變氣門機(jī)構(gòu)以阻止六個(gè)汽缸中的三個(gè)汽缸的進(jìn)氣門運(yùn)行 和燃料輸送，從而有效地關(guān)停這三個(gè)汽缸。盡管這種系統(tǒng)可能在增 加燃料效率和減少動(dòng)力源的排放輸出上有用，但該系統(tǒng)可能無法保 持最低廢氣溫度以在快速響應(yīng)增加的動(dòng)力需求的同時(shí)促進(jìn)廢氣后處 理系統(tǒng)在低負(fù)載或空載時(shí)的運(yùn)行。
在授予Foster的美國(guó)專利No.6931839 ('839專利)公開了一種 將汽缸停止用于限制冷啟動(dòng)排放的系統(tǒng)。'839專利的系統(tǒng)包括用于 對(duì)燃料流重定向、禁用火花和阻止進(jìn)氣門和排氣門運(yùn)動(dòng)的機(jī)構(gòu)，使 得一組汽缸在發(fā)動(dòng)機(jī)冷啟動(dòng)過程中可以停止。正常情況下本應(yīng)在停 止的那組汽缸內(nèi)燃燒的燃料被重定向到仍然運(yùn)行的汽缸，從而導(dǎo)致 扭矩增加以克服停止的汽缸所增加的阻力。而且，運(yùn)行的汽缸中的
燃燒溫度通過燃燒的燃料的增加而提高了 ，這又導(dǎo)致更高的廢氣溫度，并使催化轉(zhuǎn)化器的溫度更快地被加熱到工作溫度。
雖然'839專利的系統(tǒng)會(huì)導(dǎo)致向廢氣增加額外的熱量，但是該系統(tǒng)
要求通過中斷燃料流來使一組汽缸停止，因此使得動(dòng)力源不能運(yùn)行 在最佳狀態(tài)。在這樣的條件下運(yùn)行會(huì)引起平衡問題，并使動(dòng)力源對(duì) 功率需求的反應(yīng)更慢，因?yàn)椴贿\(yùn)行的汽缸必須在大負(fù)載需求下重新 啟動(dòng)。另外，使一組汽缸停止并且向保持運(yùn)行的汽缸噴射額外的燃 料可能導(dǎo)致富油混合物，從而降低燃料經(jīng)濟(jì)性并可能增加碳氧化合 物的排放。而且，由于運(yùn)行的汽缸中額外燃料的燃燒引起的額外溫 度增加并不能像所有的汽缸都運(yùn)行在增加的燃燒溫度那樣快速地加 熱廢氣和廢氣后處理系統(tǒng)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明旨在克服現(xiàn)有動(dòng)力系統(tǒng)中的 一 個(gè)或多個(gè)問題或缺點(diǎn)。
在一個(gè)方面，本發(fā)明涉及一種動(dòng)力源。該動(dòng)力源可以包括至
少一個(gè)燃燒室；第一氣門，其被構(gòu)造成控制空氣源和所述至少一個(gè)
燃燒室之間的空氣流；和第二氣門，其被構(gòu)造成控制所述燃燒室和 #卜氣系統(tǒng)之間的廢氣流。所述動(dòng)力源還可以包括被構(gòu)造成向所述至 少 一個(gè)燃燒室供應(yīng)燃料的燃料源和操作地連接到所述第 一 氣門和第 二氣門的控制器。所述控制器可以被構(gòu)造成確定 一 個(gè)或多個(gè)溫度， 如果所述一個(gè)或多個(gè)溫度低于預(yù)定的閥值，則使所述第一氣門基本 上限制流向所述燃燒室的空氣流并且使所述第二氣門基本上限制所 述燃燒室的廢氣流，使得 一 個(gè)或多個(gè)燃燒循環(huán)的燃燒沖程利用基本 上在由前面的燃燒循環(huán)的進(jìn)氣沖程中提供的空氣進(jìn)行。
在另一方面，本發(fā)明涉及一種動(dòng)力源。所述動(dòng)力源可以包括 至少一個(gè)燃燒室；與所述至少一個(gè)燃燒室流體連接的進(jìn)氣通道；設(shè) 置在所述進(jìn)氣通道和所述燃燒室之間的進(jìn)氣門；和空氣流控制元件， 其獨(dú)立于所述進(jìn)氣門并被構(gòu)造成在啟動(dòng)時(shí)基本上限制空氣流進(jìn)入所 述燃燒室。所述動(dòng)力源還可以包括排氣通道，其與所述至少一個(gè) 燃燒室流體連接；排氣門，其設(shè)置在所述排氣通道和所述燃燒室之
8間；廢氣流控制元件，其獨(dú)立于所述排氣門并被構(gòu)造成在啟動(dòng)后基
本上限制廢氣離開所述燃燒室；流體源，其構(gòu)造成向所述至少一個(gè) 燃燒室提供燃料；和控制器，其操作地連接到所述空氣流控制元件 和所迷廢氣流控制元件。所述控制器可以被構(gòu)造成確定一個(gè)或多個(gè) 溫度，如果所述一個(gè)或多個(gè)溫度低于預(yù)定的閥值，則啟動(dòng)所述廢氣 流控制元件和所述空氣流控制元件，使得基本上限制空氣流進(jìn)入所 述燃燒室并且基本上限制廢氣離開所述燃燒室以用于至少一個(gè)隨后 的燃燒沖程。
在又一方面，本發(fā)明涉及一種用于使動(dòng)力源運(yùn)行的方法。所述 方法可以包括如下步驟向動(dòng)力源的燃燒室提供至少第 一燃料充量 和第一空氣充量，在所述燃燒室內(nèi)燃燒所述第一燃料充量產(chǎn)生廢氣， 并確定一個(gè)或者多個(gè)溫度。如果所述一個(gè)或者多個(gè)溫度低于預(yù)定閥 值，則所述方法還包括如下步驟啟動(dòng)被構(gòu)造成基本上限制第二空 氣充量進(jìn)入所述燃燒室的空氣流控制元件，啟動(dòng)被構(gòu)造成基本上限 制廢氣離開所述燃燒室的廢氣流控制元件，并且在停止所述空氣流 控制元件和廢氣流控制元件之前燃燒所述燃燒室內(nèi)的至少 一 個(gè)隨后 的燃料充量。
在又一方面，本發(fā)明涉及一種機(jī)器。所述機(jī)器可以包括機(jī)架、 牽引裝置和動(dòng)力源，該動(dòng)力源操作地連接到所述機(jī)架和所述牽引裝 置。所述動(dòng)力源可以包括至少一個(gè)燃燒室、第一氣門，其被構(gòu)造 成控制空氣源和所述至少一個(gè)燃燒室之間的空氣流；第二氣門，其 被構(gòu)造成控制所述燃燒室和排氣系統(tǒng)之間的廢氣流；燃料源，其被 構(gòu)造成向所述至少一個(gè)燃燒室供應(yīng)燃料；和控制器，其操作性地連 接到所述第 一 氣門和第二氣門。所述控制器可以被構(gòu)造成確定 一 個(gè) 或者多個(gè)溫度，如果所述一個(gè)或者多個(gè)溫度低于預(yù)定的閥值，則使 所述第 一 氣門基本上限制流向所述燃燒室的空氣流并使所述第二氣 門基本上限制所述燃燒室的廢氣流，使得 一 個(gè)或多個(gè)燃燒循環(huán)的燃 燒沖程使用基本上在前面的燃燒循環(huán)的進(jìn)氣沖程中提供的空氣執(zhí) 行。


圖1是一種示例性機(jī)器的示意圖，該機(jī)器具有可以相互協(xié)作來 完成任務(wù)的多個(gè)系統(tǒng)和部件；
圖2示意性示出了能夠?qū)嵤┍景l(fā)明的用于熱管理和減排的系統(tǒng)
和方法的動(dòng)力源；
圖3是示出了用于運(yùn)行本發(fā)明的系統(tǒng)和方法的一種示例性方法 的流程圖。
具體實(shí)施例方式
圖1提供了一種示例性機(jī)器5的示意圖，該機(jī)器具有可以相互 協(xié)作來完成任務(wù)的多個(gè)系統(tǒng)和部件。機(jī)器5可以包括用于熱管理和 減排的系統(tǒng)。機(jī)器5可以是執(zhí)行與采礦、建筑、農(nóng)場(chǎng)、運(yùn)輸或者本 領(lǐng)域內(nèi)已知的任何其它產(chǎn)業(yè)相關(guān)的 一 些類型的操作的固定或移動(dòng)機(jī) 器。例如，機(jī)器5可以是例如挖掘機(jī)、推土機(jī)、裝載機(jī)、反鏟挖土 機(jī)、自動(dòng)平地機(jī)、自卸卡車等土方機(jī)器或者任何其它的土方機(jī)器。 另外，機(jī)器5可以是公路用車輛或者非公路用車輛，包括例如重型 或者輕型卡車或者汽車。機(jī)器5可以包括動(dòng)力源18和輸入構(gòu)件16， 該輸入構(gòu)件16借助變矩器19將變速器組件IO連接到動(dòng)力源18。機(jī) 器5還可以包括機(jī)架14和輸出構(gòu)件20,該輸出構(gòu)件20將變速器組 件10連接到一個(gè)或多個(gè)與機(jī)架14操作地連接的牽引裝置77。動(dòng)力 源18可以操作地連接到機(jī)架14并進(jìn)一步流體連接到排氣系統(tǒng)17上， 排氣系統(tǒng)17又與RPF 23和/或SCR系統(tǒng)催化劑31流體連接。
圖2示意性地示出了能夠?qū)嵤┍景l(fā)明的用于熱管理和減排的系 統(tǒng)和方法的動(dòng)力源。在一種示例性的減排系統(tǒng)中，動(dòng)力源18包括例 如柴油機(jī)、汽油機(jī)、氣體燃料發(fā)動(dòng)機(jī)等的內(nèi)燃機(jī)或者本領(lǐng)域技術(shù)人 員已知的任何其它稀空燃比燃燒式(lean-burn)發(fā)動(dòng)機(jī)。動(dòng)力源18 可以包括，例如進(jìn)氣歧管26、進(jìn)氣通道24、排氣通道29、排氣歧管 28、燃燒室30、空氣流控制元件25、廢氣流控制元件27和燃料源 38。動(dòng)力源18還可以包括燃料泵34、燃料存儲(chǔ)器36和控制器52。每個(gè)燃燒室30可以被構(gòu)造成帶有可滑動(dòng)地安裝的活塞(未示 出)并可以被構(gòu)造成接收和燃燒除其它物質(zhì)(例如，性能提高物質(zhì))
外包括燃料和空氣的材料。與多個(gè)燃燒室30的燃燒室相關(guān)的活塞可 以連接到曲軸(未示出)，使得曲軸的旋轉(zhuǎn)引起活塞進(jìn)行相應(yīng)的往 復(fù)運(yùn)動(dòng)。
動(dòng)力源18可以被構(gòu)造成使用二沖程、四沖程或者任何其它合適 的燃燒循環(huán)運(yùn)行。"沖程，，可以定義為曲軸旋轉(zhuǎn)半周，其中活塞從 上止點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到下止點(diǎn)或者從下止點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到上止點(diǎn)。標(biāo)準(zhǔn)的燃燒循環(huán)
燃燒產(chǎn)生熱/功的整組活塞沖程。例如，四沖程燃燒循環(huán)可以包括進(jìn) 氣沖程、壓縮沖程、燃燒沖程和排氣沖程。在進(jìn)氣沖程中，向燃燒 室提供應(yīng)空氣；在壓縮沖程中，空氣被壓縮；在燃燒沖程中，燃料 燃燒，并且通過由于產(chǎn)生的氣體膨脹向下驅(qū)動(dòng)活塞而產(chǎn)生動(dòng)力；在 排氣沖程中，產(chǎn)生的氣體從燃燒室被排出。在不脫離本發(fā)明的范圍 的情況下，也可以使用本領(lǐng)域已知的其它合適的燃燒循環(huán)。
燃燒室30可以被構(gòu)造成壓燃式(CI)、點(diǎn)燃式(SI)、均勻充 量壓燃式(HCCI)或者任何其它類型的燃燒點(diǎn)火方式。例如，在活 塞(未示出)于燃燒室30內(nèi)接近上止點(diǎn)時(shí)并且達(dá)到臨界溫度和壓力 時(shí)，柴油機(jī)可以開始燃燒。
燃燒室30可以被構(gòu)造成從燃料源38接收燃料供應(yīng)。燃料源38 可以包括被構(gòu)造成直接向燃燒室30噴射燃料的噴射器或者霧化器。 燃料源38可以被構(gòu)造成在特正時(shí)間供應(yīng)燃料(正時(shí)噴射)或者替代 地，可以被構(gòu)造成連續(xù)地或者以任意間隔供應(yīng)燃料。燃料源38的結(jié) 構(gòu)可以取決于燃燒室30的燃燒結(jié)構(gòu)(例如，CI、 SI、 HCCI和二沖 程、四沖程或者其它合適結(jié)構(gòu))。
燃料源38可以操作地連接到燃料泵34。燃料泵34可以被構(gòu)造 成從燃料存儲(chǔ)器36向燃料源38輸送燃料。燃料泵34可以包括旋轉(zhuǎn) 式或分配器類型的噴射泵或者任何其它合適的泵，并可以通過來自 曲軸的齒輪或者鏈條直接驅(qū)動(dòng)或者通過其他方法直接驅(qū)動(dòng)(例如，電動(dòng))。本領(lǐng)域的技術(shù)人員將會(huì)認(rèn)識(shí)到，很多種泵都可以充分地起 作用并落入本發(fā)明的范圍之內(nèi)。
向燃燒室30供應(yīng)的燃料可以包括例如柴油、汽油、酒精、丙烷、 甲烷或者任何其它合適的燃料。燃料可以在壓力下供應(yīng)到燃料源38， 和/或燃料源38本身可以被構(gòu)造成進(jìn)一步增加燃料的壓力或者速度。
他類似的容器。燃料可以以正時(shí)間隔(例如，基于燃料源18的旋轉(zhuǎn) 位置)、任意地和/或連續(xù)地供應(yīng)。燃料源38的控制可以通過本領(lǐng)域 的普通技術(shù)人員已知并適合運(yùn)行的動(dòng)力源類型的方法加以調(diào)整。
進(jìn)氣歧管26可以被構(gòu)造成從大氣或者從空氣源(例如，渦輪增 壓器)吸收空氣并通過進(jìn)氣通道24向燃燒室30供應(yīng)空氣充量。例 如，進(jìn)氣歧管26可以與增壓系統(tǒng)、例如渦輪增壓器或者增壓器的出 口流體連接。進(jìn)氣歧管26還可以與至少一個(gè)進(jìn)氣通道24流體連接， 進(jìn)氣通道24又可以與燃燒室30流體連接。還可以向進(jìn)氣歧管26供 應(yīng)燃料或其它添加物質(zhì)(例如，包括丙烷的性能提高物質(zhì))。
進(jìn)氣通道24可以被構(gòu)造成向燃燒室30運(yùn)載包括空氣、燃料和 其他物質(zhì)或者上述物質(zhì)的任意組合。例如，在動(dòng)力源空載運(yùn)行時(shí)， 進(jìn)氣通道24可以被構(gòu)造成向燃燒室30提供空氣充量，該空氣充量 是執(zhí)行燃燒循環(huán)的 一 個(gè)燃燒沖程所需的空氣量的三倍到十倍。
進(jìn)氣通道24可以進(jìn)氣門組件(未示出)和/或空氣流控制元件 25向燃燒室30開放，該進(jìn)氣門組件和/或空氣流控制元件25可以根 據(jù)需要打開或關(guān)閉以促進(jìn)、基本上限制或阻止材料(例如空氣)流 入燃燒室30?？諝饬骺刂圃?5可以包括氣門、閥瓣、致動(dòng)器和適 于允許或者限制氣流通過通道(例如，進(jìn)氣通道24)的其它部件。 空氣流控制元件25可以用作并代替進(jìn)氣門組件，或者替代地，可以 同時(shí)存在空氣流控制元件25和進(jìn)氣門組件(未示出)。另外，空氣 流控制元件25可以獨(dú)立于各個(gè)進(jìn)氣門組件(當(dāng)存在進(jìn)氣門組件時(shí)) 運(yùn)行，或者協(xié)力運(yùn)行以控制流向燃燒室30的空氣流。另外，重要的 是，要注意空氣流控制元件25可以設(shè)置在能夠基本上限制或阻止空
12氣流向燃燒室30的任何位置。例如，空氣流控制元件25可以設(shè)置 在進(jìn)氣歧管26內(nèi)或者在空氣源處。
與燃燒室30相關(guān)的空氣流控制元件25和進(jìn)氣門組件可以直接 或通過正時(shí)裝置間接地連接到曲軸，從而使曲軸的旋轉(zhuǎn)導(dǎo)致相關(guān)的 控制器或者組件的相應(yīng)打開或者關(guān)閉運(yùn)動(dòng)。另外，空氣流控制元件 25和進(jìn)氣門組件可以包括機(jī)械和/或機(jī)電系統(tǒng)并可以使用任何合適 的方法(例如，推桿、螺線管等)啟動(dòng)或運(yùn)行，以允許、基本上限 制或者阻止空氣流向燃燒室30。而且，空氣流控制元件25和進(jìn)氣門 組件可以操作地連接到控制器52,從而使控制器52可以影響空氣流 控制元件25和進(jìn)氣門組件的啟動(dòng)和停止。進(jìn)氣通道24可以根據(jù)需 要包含更多或更少元件。
第一燃料充量在燃燒室30內(nèi)的燃燒會(huì)導(dǎo)致至少一部分燃料與 在進(jìn)氣沖程過程中向燃燒室30供應(yīng)的一部分空氣充量發(fā)生反應(yīng)。燃 料和空氣的燃燒會(huì)產(chǎn)生熱量和/或功，并且因此會(huì)產(chǎn)生特別是包括顆 粒物(例如，未燃盡的碳?xì)寤衔?、N0X、 二氧化碳和水的廢氣。 由于初始的空氣充量可以是燃燒所需空氣量的三到十倍，廢氣可以 于燃燒室30內(nèi)的剩余空氣混合。取決于當(dāng)前的溫度和運(yùn)行條件，燃 燒室30內(nèi)的剩余空氣可以允許在不需要引進(jìn)另外空氣且不使產(chǎn)生的 廢氣離開燃燒室30的情況下在燃燒室30內(nèi)進(jìn)行隨后的燃燒沖程。
排氣通道29可以與燃燒室30流體連接并構(gòu)造成接收由于燃料 在燃燒室30內(nèi)燃燒產(chǎn)生的廢氣。從燃燒室30到排氣通道29的流體 連接可以借助排氣門組件(未示出)和/或廢氣流控制元件27被打開 和關(guān)閉，所述排氣門組件(未示出)和/或廢氣流控制元件27能夠根 據(jù)需要打開和關(guān)閉以便基本上限制或阻止物質(zhì)(例如，廢氣)流出 燃燒室30。廢氣流控制元件27可以包括氣門、閥瓣、致動(dòng)器和能夠 允許或者限制氣體流過通道(例如，排氣通道29)的其它部件。廢 氣流控制元件27可以用作或者代替排氣門組件，或者替代地，可以 同時(shí)具有廢氣流控制元件27和排氣門組件(未示出)。并且，廢氣 流控制元件27可以獨(dú)立于排氣門組件(如果有的話)操作，或者相互協(xié)力操作以控制廢氣流出燃燒室30。另外，關(guān)鍵是要注意，廢氣
流控制元件27可以設(shè)置在能夠限制或者阻止廢氣從燃燒室30流出 的任何位置。例如，廢氣流控制元件27可以設(shè)置在排氣歧管28或 者排氣系統(tǒng)17內(nèi)。
與燃燒室30相關(guān)的廢氣流控制元件27和排氣門組件可以直接 或者通過正時(shí)裝置間接連接到曲軸上，從而曲軸的旋轉(zhuǎn)導(dǎo)致相關(guān)的 控制器或組件的相應(yīng)打開和關(guān)閉運(yùn)動(dòng)。另外，廢氣流控制元件27和 排氣門組件可以包括機(jī)械和/或機(jī)電系統(tǒng)并使用合適的方法(例如， 推桿、螺線管等)啟動(dòng)或者運(yùn)行，以能夠基本上限制或者阻止廢氣 從燃燒室30流出。另外，廢氣流控制元件27和排氣門組件可以可 操作地連接到控制器52，使得控制器52可以影響廢氣流控制元件 27和排氣門組件的啟動(dòng)或停止。
排氣通道29也可以流體連接到添加劑供應(yīng)裝置44上，該供應(yīng) 裝置44被構(gòu)造成向廢氣提供SCR還原劑和/或RPF催化劑。例如， 添加劑供應(yīng)裝置可以向流出燃燒室30的廢氣噴射SCR還原劑(例 如，乙醇或者尿素)，從而在接觸到SCR系統(tǒng)催化劑31時(shí)，可以 降低NOj非量。盡管圖2中描述的添加劑供應(yīng)裝置44與排氣系統(tǒng) 17流體連接，但是添加劑供應(yīng)裝置44可以位于任何合適的位置用于 向廢氣提供添加劑。例如，添加劑供應(yīng)裝置44還可以定位在排氣歧 管28、排氣通道29、排氣系統(tǒng)17處或者用于向廢氣流提供添加劑 的任何其它合適位置。
排氣歧管28可以流體連接到至少一個(gè)排氣通道29上并收集和 接收來自至少一個(gè)排氣通道29的廢氣。排氣歧管可以將多個(gè)排氣通 道29連接起來并接收多個(gè)排氣通道29累積的廢氣。排氣歧管28還 可以包括用于向廢氣中的混合物提供其它物質(zhì)(例如，尿素、乙醇 等)的裝置，或者替代地，可以沒有這樣的附加裝置。例如，排氣 歧管28可以與添加劑供應(yīng)裝置44流體連接，添加劑供應(yīng)裝置44可 以被構(gòu)造成向排氣歧管28供應(yīng)SCR還原劑和/或RPF催化劑添加劑。 排氣歧管28可以良好絕熱以防止熱量損失并幫助保持有益于RPF和/或SCR系統(tǒng)運(yùn)行的廢氣溫度。
排氣歧管28可以包括用于檢測(cè)廢氣溫度、廢氣污染物水平和廢 氣中其它物質(zhì)水平的傳感器(未示出)。如果傳感器指示較低的廢 氣溫度，則控制器52可以采取合適的步驟以增加廢氣溫度(例如， 特別是啟動(dòng)空氣流控制元件25和廢氣流控制元件27)。排氣歧管 28還可以包括流體接管，以允許一些廢氣的再循環(huán)和/或?qū)U氣特別 是連接到渦輪增壓器(未示出)的渦輪上。
排氣歧管28可以流體連接到排氣系統(tǒng)17,排氣系統(tǒng)17可以被 構(gòu)造成接收來自排氣歧管28的廢氣。排氣系統(tǒng)17可以包括管、通 道管、夾子等，并可以在各個(gè)方向上引導(dǎo)廢氣流動(dòng)。排氣系統(tǒng)17還 可以特別包括傳感器、混合裝置和主要連接到再循環(huán)裝置和渦輪增 壓器渦輪(未示出)的流體接管。
RPF23可以流體連接到排氣歧管28下游的排氣系統(tǒng)17并被構(gòu) 造成接收廢氣。RPF 23可以由很多材料構(gòu)成并可以被構(gòu)造成使用物
去除顆粒物。例如，利用物理方法過濾的顆粒過濾器可以由包括共 同還原劑和/或者碳化硅的半穿透或者半穿孔材料制成。所述過濾器 可以包括蜂巢式結(jié)構(gòu)，并且該結(jié)構(gòu)內(nèi)的每個(gè)通道在交錯(cuò)的端部處被 堵塞。這種結(jié)構(gòu)可以迫使廢氣流入RPF23以穿過半穿透材料進(jìn)入周 圍通道中。雖然廢氣可以穿過半穿透材料，但廢氣中的顆粒物質(zhì)卻 可以被截獲在半穿透材料的壁上，從而將該物質(zhì)從廢氣中去除。還 可以使用其它種類的過濾器和材料，包括，例如燒結(jié)金屬板、泡沫 金屬結(jié)構(gòu)、纖維氈和任何其它合適的過濾媒介。
RPF23可以包括主動(dòng)或被動(dòng)再生性顆粒過濾器或者其組合。顆 粒過濾器的再生可以用來基本上限制或者消除顆粒物在RPF 23內(nèi)的 積累。例如，被動(dòng)再生性顆粒過濾器可以使顆粒物在催化劑的參與 下且在廢氣溫度保持在預(yù)定溫度以上時(shí)在RPF23內(nèi)燃燒。由此，RPF 23可以包括分散在過濾材料內(nèi)的金屬助劑或者催化劑。催化劑材料 可以被設(shè)計(jì)來促進(jìn)顆粒物在RPF 23內(nèi)進(jìn)行燃燒或者氧化從而不會(huì)在RPF23內(nèi)發(fā)生實(shí)際的顆粒積累。這樣的催化材料可以包括過濾器基
底上的貴重金屬(例如，白金、銀等)層。另外，還向廢氣流、燃 燒室或者其它合適的位置噴射催化劑材料(例如，重金屬)以幫助
RPF23的再生。
被動(dòng)RPF再生可以氧化顆粒物(例如，碳和碳?xì)寤衔?并可 以通過多種復(fù)雜的化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行。簡(jiǎn)化的反應(yīng)可以由以下方程式概 括
C + 02— C02 ( 1 )
N02 NO + C02 (2)
NO + 02~> NOx (3) 顆粒物中出現(xiàn)的碳可以如方程式1所示在氧氣的參與下燃燒生 成CO;。通過在催化劑條件下反應(yīng)，當(dāng)溫度在大約200攝氏度和350 攝氏度之間時(shí)可以開始所述氧化反應(yīng)。如方程式2所示，顆粒物還 有可能與NC^反應(yīng)生成NO和C02 。生成的NO然后如方程式3 所示與可用的02反應(yīng)重新生成1^02。 N02是NO《的一種變形，生成 物NO,可以隨后利用引到廢氣流中的SCR系統(tǒng)催化劑31和SCR還 原劑(例如，乙醇)或其它合適的方法加以處理。
SCR系統(tǒng)催化劑31可以設(shè)置在RPF 23下游的排氣系統(tǒng)17中， 或者，替代地，可以根據(jù)需要設(shè)置在RPF 23上游。排氣系統(tǒng)17可 以引導(dǎo)排氣流從而使廢氣被SCR系統(tǒng)催化劑31接收并與包含的催 化材料接觸。
SCR系統(tǒng)催化劑31可以由多種材料制成。SCR系統(tǒng)催化劑31 可以包括催化劑載體材料和分散在催化劑載體材料內(nèi)的金屬助劑。 所述催化劑載體材料可以包括以下至少一種鋁、沸石、鋁磷酸鹽、 六氯酸鹽、鋁硅酸鹽、鋯酸鹽、鈦硅酸鹽和鈦酸鹽。在一種實(shí)施方 式中，催化劑栽體材料可以包括鋁和沸石的至少一種，金屬助劑可 以包括金屬銀(Ag)?？梢允褂眠@些材料的混合，并且所述催化劑 材料可以基于使用的燃料種類、使用的乙醇添加劑種類、期望的空 氣-燃?xì)獗嚷屎?或?yàn)榱朔檄h(huán)境標(biāo)準(zhǔn)而進(jìn)行選擇。本領(lǐng)域的技術(shù)人員
16將會(huì)認(rèn)識(shí)到在不脫離本發(fā)明的范圍的情況下還可以使用很多種其它 的催化劑合成物。另外，多種SCR系統(tǒng)催化劑也可以包括在排氣系
統(tǒng)17中。
貧NOJ崔化反應(yīng)是包括很多步驟的復(fù)雜反應(yīng)。然而，可以在SCR 系統(tǒng)催化劑31的參與下進(jìn)行的一種反應(yīng)機(jī)理可以由以下反應(yīng)方程式 概括
HC + 02 ~> #:氧化的HC ( 4 )
NO義+被氧化的HC + 02— N2 +C02+H20 (5) SCR系統(tǒng)催化劑31可以對(duì)NOx還原成N,氣進(jìn)行催化，如方程 式(5)所示。另外，如方程式(4)所示，碳?xì)浠衔镞€原劑可以 被轉(zhuǎn)變成被有活性的、被氧化的碳?xì)寤衔铮淠軌蚺cNO,化合物 發(fā)生反應(yīng)生成含有有機(jī)氮的化合物。這些物質(zhì)可以經(jīng)過上面概括的 一系列反應(yīng)分解成異氰酸鹽(NCO)或者氰化物并最終形成氮?dú)?(N2)。廢氣中混合良好的還原劑(例如，乙醇)可以在存在任何 剩余碳?xì)浠衔?例如，未燃盡的燃料)的情況下進(jìn)一步反應(yīng)以有 助于生成被氧化的碳?xì)浠衔?，如方程?4)所示。
控制器52可以是基于機(jī)械或者基于電的控制器，其被構(gòu)造成特 別是控制流向或流出燃燒室30的燃料流、空氣流和廢氣流?？刂破?還可以操作性地連接到進(jìn)氣門和排氣門和/或空氣流控制元件25和 廢氣流控制元件27。例如，控制器52可以發(fā)送電信號(hào)使進(jìn)氣門和排 氣門和/或空氣流控制元件25和廢氣流控制元件27打開和關(guān)閉，從 而允許基本上限制或阻止空氣流向和廢氣流出燃燒室30。流動(dòng)控制 可以基于包括RPF溫度、SCR系統(tǒng)催化劑溫度、廢氣溫度、功率需 求、排放要求和其它合適的參數(shù)等因素。例如，在動(dòng)力源18的低負(fù) 載或者空載過程中，廢氣溫度和/或RPF23溫度可能降低到運(yùn)行RPF 23和/或SCR系統(tǒng)催化劑31的預(yù)定閥值溫度以下(例如，大約200 攝氏度)。如果在RPF 23或者SCR系統(tǒng)催化劑31中存在的傳感 器指示出現(xiàn)這樣的溫度情況時(shí)，則控制器52可以通過啟動(dòng)空氣流控 制元件25和廢氣流控制元件27限制或者阻止空氣和廢氣流，從而實(shí)現(xiàn)向RPF 23和/或SCR 31的當(dāng)前排放的減少及生成的廢氣溫度的 升高。在允許廢氣和空氣流動(dòng)時(shí)，廢氣溫度的升高可以使RPF23和 SCR系統(tǒng)催化劑31連續(xù)運(yùn)行。
控制器52可以在存儲(chǔ)器或者其他合適的存儲(chǔ)位置中存儲(chǔ)有關(guān) 用于燃燒的燃料-空氣比率的數(shù)據(jù)。這些數(shù)據(jù)可以確定在停止空氣流 控制元件25和廢氣流控制元件27使得新鮮空氣充量被允許進(jìn)入燃 燒室30而受熱的廢氣被允許離開燃燒室30之前可以在燃燒室30內(nèi) 執(zhí)行多少個(gè)燃燒循環(huán)。數(shù)據(jù)可以通過實(shí)驗(yàn)收集并特別是基于發(fā)動(dòng)機(jī) 尺寸、發(fā)動(dòng)機(jī)每分鐘的轉(zhuǎn)數(shù)(RPM)、發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)載。這些數(shù)據(jù)可以 存儲(chǔ)在控制器52內(nèi)的查詢表中以供參考，或者這些數(shù)據(jù)可以使用存 儲(chǔ)在控制器52內(nèi)的算法并根據(jù)類似的參數(shù)進(jìn)行計(jì)算。例如，控制器 52可以包含指示運(yùn)行在600RPM的特定發(fā)動(dòng)機(jī)的一個(gè)燃燒室可以用 單次空氣充量完成六個(gè)燃燒沖程的數(shù)據(jù)。在完成六個(gè)燃燒沖程或者 滿足其他合適的條件的情況下，控制器5 2可以將新鮮空氣充量引向 燃燒室30并且使廢氣流出燃燒室30。
工業(yè)實(shí)用性
如發(fā)動(dòng)機(jī))任何動(dòng)力系統(tǒng)。本發(fā)明的系統(tǒng)和方法可以允許進(jìn)行熱管 理和減少動(dòng)力源的排放。具體地，本發(fā)明的系統(tǒng)和方法可以在動(dòng)力 源空載和低負(fù)載運(yùn)行過程中幫助保持預(yù)定的廢氣和催化劑溫度。下 面解釋本發(fā)明的系統(tǒng)和方法的運(yùn)行。
燃燒室30的運(yùn)行可以取決于在運(yùn)行過程中供應(yīng)的空氣-燃?xì)獗?率。當(dāng)確定空氣-燃?xì)獗嚷蕰r(shí)，燃?xì)饪梢园ㄈ紵?0內(nèi)的最初的燃 料以及其它燃燒材料(例如，丙烷等)。空氣-燃?xì)獗嚷释ǔ１硎鰹?X值，其源自化學(xué)計(jì)量(stoichiometric)空氣-燃?xì)獗嚷省Ｋ龌瘜W(xué)計(jì) 量空氣燃?xì)獗嚷适前l(fā)生燃燒時(shí)化學(xué)上校正的比率?；瘜W(xué)計(jì)量空氣-燃 氣比率相當(dāng)于k值為1.0。
燃燒室可以運(yùn)行在非化學(xué)計(jì)量空氣-燃?xì)獗嚷氏?。具有低空?
18燃?xì)獗嚷实娜紵业腦值低于1.0并被稱為富油燃燒。具有較高空氣 -燃?xì)獗嚷实娜紵业腦值高于l.O并被稱為貧燃燒。
X可以影響燃燒室溫度和廢氣溫度、排放和燃料效率。與在化 學(xué)計(jì)量或者富油燃燒條件下運(yùn)行的燃燒室相比，貧燃運(yùn)行燃燒室具 有較高的燃燒溫度、增加了燃料效率以及燃燒后在燃燒室內(nèi)剩余的
空氣。然而，因?yàn)樨毴歼\(yùn)行可以增加溫度，產(chǎn)物NOj也會(huì)增加，從 而需要使SCR系統(tǒng)催化劑的溫度保持在預(yù)定水平以實(shí)現(xiàn)NOx的有效 還原。
在動(dòng)力源的低負(fù)載和空載過程中，在第一進(jìn)氣沖程之后燃燒室 內(nèi)的人值在3.0到10.0之間。同樣在該運(yùn)行過程中，由于可以燃燒 最低燃料量來保持空載和低負(fù)載運(yùn)行，因此廢氣溫度也會(huì)降低。由 于在保持預(yù)定溫度時(shí)RPF和SCR系統(tǒng)可以提供最高效率，因此用于 管理發(fā)動(dòng)機(jī)熱輸出和廢氣排放的方法可能是有用的。在本發(fā)明的一 種示例性實(shí)施方式中，當(dāng)感測(cè)到低的廢氣和催化劑(例如，RPF催 化劑和/或SCR催化劑)溫度時(shí)，控制器將采取合適措施來管理動(dòng)力 源的熱性能以在控制動(dòng)力源排放的同時(shí)使廢氣溫度升高。
圖3是描述用于運(yùn)行本發(fā)明的系統(tǒng)和方法的一種示例性方法的 流程圖。下面在單個(gè)燃燒室30的情況下討論圖3,但是應(yīng)當(dāng)理解， 所描述的運(yùn)行可以適用于一個(gè)或多個(gè)燃燒室30。在一種實(shí)施方式中， 在第一燃燒循環(huán)過程中，可以向燃燒室30提供空氣充量(步驟300)。 在安裝于燃燒室30內(nèi)的活塞的進(jìn)氣沖程過程中提供所述空氣充量。 在低負(fù)載和/或空載運(yùn)行過程中，入值在3.0到10.0的范圍內(nèi)。在提 供空氣充量之后，例如可以借助燃料源38向燃燒室30提供燃料(步 驟305 )。然后可以使燃料在燃燒室30內(nèi)燃燒并且氣體膨脹中做功 (步驟310)。燃燒后，控制器52可以確定燃燒室30內(nèi)是否剩有足 夠的空氣以在燃燒室30內(nèi)執(zhí)行另一個(gè)燃燒沖程(步驟315)。該確 定可以特別是基于發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)載、自上一次新鮮空氣充量起算的燃燒 沖程數(shù)和/或燃燒室30的尺寸進(jìn)行。當(dāng)控制器52確定具有足夠的空 氣時(shí)(步驟315:是)，控制器52可以確定一個(gè)溫度或者多個(gè)溫度是否低于預(yù)定的閥值溫度(例如，200攝氏度)(步驟320 )。例如， 控制器52可以檢測(cè)RPF 23和SCR系統(tǒng)催化劑31的溫度。當(dāng)控制 器52判斷出所述一個(gè)或者多個(gè)溫度低于預(yù)定的閥值溫度時(shí)(步驟 320:是)，控制器52可以確定空氣流控制元件25和廢氣流控制元 件27當(dāng)前是否啟動(dòng)并基本上限制或者阻止空氣流入燃燒室30和廢 氣流出燃燒室30 (步驟325 )。如果空氣流控制元件25和廢氣流控 制元件27當(dāng)前是啟動(dòng)的(步驟325:是)，則再一次向燃燒室30 提供燃料(步驟305 )并重復(fù)上述過程。如果空氣流控制元件25和 廢氣流控制元件27當(dāng)前沒有啟動(dòng)(步驟325:否)，則控制器52 可以使空氣流控制元件25和廢氣流控制元件27啟動(dòng)(步驟330), 這會(huì)導(dǎo)致基本上限制或者阻止空氣流入燃燒室30和廢氣流出燃燒室 30。然后可以再向燃燒室30提供燃料(步驟305 )。
當(dāng)控制器52確定燃燒室30內(nèi)的空氣不足(步驟315:否)或 者一個(gè)或多個(gè)溫度高于預(yù)定的閥值溫度時(shí)(步驟320:否)，控制器 52可以使空氣流控制元件25和廢氣流控制元件27停止(步驟335 ), 從而允許廢氣從燃燒室30流入廢氣歧管28且允許新鮮空氣充量通 過進(jìn)氣通道24流入燃燒室30。然后，排氣歧管28和排氣系統(tǒng)17 之間的流體接管可以使廢氣由排氣系統(tǒng)17接收。排氣系統(tǒng)17可以 被構(gòu)造成借助流體接管引導(dǎo)廢氣流過RPF 23和/或SCR系統(tǒng)催化劑 31 (步驟340 )。由于所述廢氣可以被保持在至少最低溫度以上， RPF 23能夠過濾和再生顆粒物，而SCR系統(tǒng)催化劑31可以降低NC^ 排放。這會(huì)導(dǎo)致顆粒物和NC^的排放效率降低超過90%,從而滿足 2007年的聯(lián)邦排放條例。
本發(fā)明的用于動(dòng)力源熱管理和降低排放量的系統(tǒng)和方法具有若 干好處。例如，由于動(dòng)力源可以連續(xù)運(yùn)行所有的燃燒室，因此該動(dòng) 力源可以保持平衡并更加容易對(duì)額外功的突然需求做出響應(yīng)。動(dòng)力 源平衡的保持可以導(dǎo)致更加平滑的低負(fù)載和空載運(yùn)行。同樣，由于 燃燒室可以在熱管理過程中連續(xù)運(yùn)行，因此在燃燒室的重新啟動(dòng)過 程中的滯后時(shí)間可能很少或者沒有滯后時(shí)間。
20并且，通過持續(xù)向動(dòng)力源的所有燃燒室供應(yīng)燃料，可以通過限 制燃燒室內(nèi)的富油混合物的燃燒實(shí)現(xiàn)更高效率的燃燒。盡管入會(huì)隨 著發(fā)生另外的燃燒沖程而降低，但在引進(jìn)額外的空氣之前入不會(huì)降 到預(yù)定值以下。這導(dǎo)致更有效率的貧燃燒并由此實(shí)現(xiàn)更好的燃料經(jīng) 濟(jì)性并且碳?xì)寤衔锖推渌欧盼镌诳傮w上降低。
另外，由于燃燒可以在所有汽缸中連續(xù)，因此與僅有一部分汽 缸燃燒額外的燃料相比可以燃燒更多的燃料。燃燒更多的燃料會(huì)導(dǎo)
致生成的廢氣的潛在溫度更大上升。因此使RPF和SCR系統(tǒng)在較低
時(shí)間中的低負(fù)載或者空載運(yùn)行過程中能夠達(dá)到并保持最低或者最優(yōu)
的運(yùn)行溫度。
本領(lǐng)域的技術(shù)人員將會(huì)理解，可以對(duì)本發(fā)明的用于動(dòng)力源的熱 管理和減排的系統(tǒng)和方法進(jìn)行各種變型和改動(dòng)。通過研究本發(fā)明的 用于動(dòng)力源的熱管理和減朝夂的系統(tǒng)和方法的說明書和實(shí)踐，本領(lǐng)域 的技術(shù)人員將想到其它實(shí)施方式。說明書和實(shí)施例僅是示例性的， 真正的保護(hù)范圍由后面的權(quán)利要求書及其等同物指出。
權(quán)利要求
1. 一種動(dòng)力源(18)，包括至少一個(gè)燃燒室(30)；第一氣門，其用于控制空氣源和所述至少一個(gè)燃燒室之間的空氣流；第二氣門，其用于控制所述燃燒室和排氣系統(tǒng)(17)之間的廢氣流；燃料源(38)，其用于向所述至少一個(gè)燃燒室供應(yīng)燃料；和控制器(52)，其操作地連接到所述第一氣門和所述第二氣門，其中，該控制器被構(gòu)造成確定一個(gè)或多個(gè)溫度；并且如果所述一個(gè)或多個(gè)溫度低于預(yù)定閥值，則使所述第一氣門基本上限制流向所述燃燒室的空氣流并使所述第二氣門基本上限制所述燃燒室的廢氣流，從而使得一個(gè)或多個(gè)燃燒循環(huán)的燃燒沖程利用基本上在前面的燃燒循環(huán)的進(jìn)氣沖程中提供的空氣進(jìn)行。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的動(dòng)力源，還包括與所述排氣系統(tǒng)流體 連接的顆粒過濾器。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的動(dòng)力源，其中，所述顆粒過濾器能夠 被動(dòng)再生。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的動(dòng)力源，還包括與所述排氣系統(tǒng)流體連接的選擇性催化還原系統(tǒng)。
5. —種用于運(yùn)行動(dòng)力源的方法，所述方法包括向動(dòng)力源(18)的燃燒室(30)提供至少第一燃料充量和第一空 氣充量；在所述燃燒室內(nèi)燃燒所述第一燃料充量并生成廢氣； 確定一個(gè)或多個(gè)溫度；并且 如果所述一個(gè)或多個(gè)溫度低于預(yù)定閥值啟動(dòng)用于基本上限制第二空氣充量進(jìn)入所述燃燒室的空氣流控制元件(25);啟動(dòng)用于基本上限制所述廢氣離開所述燃燒室的廢氣流控制元件(27);和使至少 一 個(gè)隨后的燃料充量在所述空氣流控制元件和所述 廢氣流控制元件停止之前在所述燃燒室內(nèi)燃燒。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其中，所述一個(gè)或多個(gè)溫度包少二個(gè)。又"'"。。又5' 一 、。；'、、、又、
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其中，燃燒所述至少一個(gè)隨后 的燃料充量，從而使所述一個(gè)或多個(gè)溫度保持在大約200攝氏度以 上。
8. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，還包括使所述廢氣流控制元件在所述至少一個(gè)隨后的燃料充量燃燒后 停止；使所述廢氣暴露于再生性顆粒過濾器。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其中，所述再生性顆粒過濾器 被構(gòu)造成用于被動(dòng)再生。
10. —種機(jī)器，包括 機(jī)架(14); 牽引裝置(77);和操作地連接到所述機(jī)架和所述牽引裝置的動(dòng)力源(18),其中， 該動(dòng)力源包括至少一個(gè)燃燒室(30);第 一 氣門，其用于控制空氣源和所述至少 一 個(gè)燃燒室之間的空氣流;第二氣門，其用于控制所述燃燒室和排氣系統(tǒng)之間的廢氣流； 燃料源(38),其用于向所述至少一個(gè)燃燒室供應(yīng)燃料；和 控制器(52),其操作地連接到所述第一氣門和所述第二氣門，其中，該控制器被構(gòu)造成執(zhí)行根據(jù)權(quán)利要求5到9中任一項(xiàng)所述的方法。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種動(dòng)力源(18)，其可以具有至少一個(gè)燃燒室(30)、第一氣門和第二氣門，該第一氣門被構(gòu)造成控制空氣源和所述至少一個(gè)燃燒室之間的空氣流，所述第二氣門被構(gòu)造成控制所述燃燒室和排氣系統(tǒng)(17)之間的廢氣流。所述動(dòng)力源還可以具有被構(gòu)造成向所述至少一個(gè)燃燒室供應(yīng)燃料的燃料源(38)和操作地連接到所述第一氣門和第二氣門的控制器(52)。所述控制器可以被構(gòu)造成確定一個(gè)或多個(gè)溫度；如果所述一個(gè)或多個(gè)溫度低于預(yù)定閥值，則使所述第一氣門基本上限制向所述燃燒室的空氣流并使所述第二氣門基本上限制所述燃燒室的廢氣流，從而使得一個(gè)或多個(gè)燃燒循環(huán)的燃燒沖程利用基本上在前面的燃燒循環(huán)的進(jìn)氣沖程中提供的空氣進(jìn)行。
文檔編號(hào)F02D41/30GK101512132SQ200780033580
公開日2009年8月19日 申請(qǐng)日期2007年6月14日 優(yōu)先權(quán)日2006年7月28日
發(fā)明者D·A·皮爾龐特, S·A·萊曼 申請(qǐng)人:卡特彼勒公司