專利名稱：包括微粒過濾器的發(fā)動(dòng)機(jī)中的排氣流量控制的制作方法
包括微粒過濾器的發(fā)動(dòng)機(jī)中的排氣流量控制技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明一般涉及具有包括微粒過濾器的排氣系統(tǒng)的發(fā)動(dòng)機(jī)。
技術(shù)背景
部分地由于散開的火焰?zhèn)鞑?，直接噴?DI)發(fā)動(dòng)機(jī)可以產(chǎn)生比進(jìn)氣道燃料噴射 發(fā)動(dòng)機(jī)更多的煙。散開的火焰?zhèn)鞑サ慕Y(jié)果是，燃料無法在燃燒之前與空氣充分混合，導(dǎo)致產(chǎn) 生煙的富燃包。此外，當(dāng)缺乏空氣和燃料的充足混合時(shí)，DI發(fā)動(dòng)機(jī)容易在高負(fù)載和/或高 速狀態(tài)期間產(chǎn)生碳煙。
本發(fā)明的發(fā)明人認(rèn)識(shí)到將微粒過濾器應(yīng)用于DI、火花點(diǎn)火發(fā)動(dòng)機(jī)的各種問題。例 如，可能難以維持DI、火花點(diǎn)火發(fā)動(dòng)機(jī)中的微粒過濾器再生期間的準(zhǔn)確的排放控制。發(fā)明內(nèi)容
由此，本文描述用于控制包括微粒過濾器的發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣操作的方法和系統(tǒng)。一 種示例性方法包括在發(fā)動(dòng)機(jī)操作期間產(chǎn)生真空以及存儲(chǔ)所產(chǎn)生的真空。在發(fā)動(dòng)機(jī)停機(jī)期 間和/或之后，可以利用真空將周圍空氣吸入通過微粒過濾器以至少部分地再生微粒過濾器。
在一個(gè)實(shí)施例中，所述方法還包括基于發(fā)動(dòng)機(jī)停機(jī)期間或之后的微粒過濾器再 生，在發(fā)動(dòng)機(jī)停機(jī)之后發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)期間調(diào)節(jié)發(fā)動(dòng)機(jī)工作參數(shù)。
在另一實(shí)施例中，所述方法還包括基于發(fā)動(dòng)機(jī)停機(jī)期間或之后的微粒過濾器再 生，在發(fā)動(dòng)機(jī)停機(jī)之后發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)期間調(diào)節(jié)發(fā)動(dòng)機(jī)工作參數(shù)，發(fā)動(dòng)機(jī)工作參數(shù)是發(fā)動(dòng)機(jī)起 動(dòng)的初始燃燒的空-燃比。
通過在發(fā)動(dòng)機(jī)停機(jī)期間和/或之后執(zhí)行再生，可以利用增加到微粒過濾器的氧氣 流量再生微粒過濾器，同時(shí)避免排氣尾管中可能增加的來自三元催化劑的排放。
在一個(gè)示例中，真空可以在相反方向通過過濾器吸入新鮮空氣。通過控制系統(tǒng)沿 與發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒期間的排氣流方向相反的方向?qū)⑿迈r空氣吸入到微粒過濾器，可以實(shí)現(xiàn)改善 的碳煙去除。
使用存儲(chǔ)的真空在發(fā)動(dòng)機(jī)停機(jī)期間和/或之后再生過濾器的另一個(gè)潛在優(yōu)點(diǎn)是 可以將再生反應(yīng)延遲或提前到微粒過濾器狀態(tài)適于執(zhí)行再生反應(yīng)的時(shí)間。例如，存儲(chǔ)的真 空可以被存儲(chǔ)直至發(fā)動(dòng)機(jī)停機(jī)之后會(huì)發(fā)生的自然溫度升高導(dǎo)致微粒過濾器溫度變得足夠 熱以實(shí)施再生反應(yīng)。此外，可以在特定的發(fā)動(dòng)機(jī)停機(jī)狀態(tài)下(例如，在發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行狀態(tài)期 間已經(jīng)開始過濾器再生的停機(jī)，或過濾器溫度足夠高的停機(jī))選擇性地實(shí)施微粒過濾器再 生，而在其它狀態(tài)下不實(shí)施微粒過濾器再生。
根據(jù)另一方面，提供一種用于控制車輛發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣的操作的系統(tǒng)。系統(tǒng)包括位 于發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸的上游的進(jìn)氣歧管；氣缸下游的微粒過濾器；以及電子控制器，其配置為在 發(fā)動(dòng)機(jī)工作期間產(chǎn)生真空，在進(jìn)氣歧管中存儲(chǔ)真空，以及在發(fā)動(dòng)機(jī)停機(jī)期間或之后利用真 空吸入周圍空氣通過微粒過濾器。
在一個(gè)實(shí)施例中，系統(tǒng)還包括一個(gè)或一個(gè)以上閥，并且其中電子控制器被進(jìn)一步 配置為通過調(diào)節(jié)一個(gè)或一個(gè)以上閥調(diào)節(jié)通過微粒過濾器吸入的周圍空氣的量。
在另一實(shí)施例中，系統(tǒng)還包括一個(gè)或一個(gè)以上閥，并且其中電子控制器被進(jìn)一步 配置為通過調(diào)節(jié)一個(gè)或一個(gè)以上閥調(diào)節(jié)通過微粒過濾器吸入的周圍空氣的量，其中一個(gè)或 一個(gè)以上閥包括高壓EGR閥、低壓EGR閥和渦輪增壓廢氣閥的至少之一。
在另一實(shí)施例中，系統(tǒng)還包括一個(gè)或一個(gè)以上閥，并且其中電子控制器被進(jìn)一步 配置為通過調(diào)節(jié)一個(gè)或一個(gè)以上閥來調(diào)節(jié)通過微粒過濾器吸入的周圍空氣的量，系統(tǒng)還包 括渦輪增壓器、低壓排氣再循環(huán)(LP-EGR)系統(tǒng)以及高壓排氣再循環(huán)(HP-EGR)系統(tǒng)，其中電 子控制器配置為調(diào)節(jié)一個(gè)或一個(gè)以上閥以利用進(jìn)氣歧管中的真空吸入周圍空氣通過進(jìn)氣 歧管、通過LP-EGR系統(tǒng)到達(dá)微粒過濾器以再生微粒過濾器，并且通過HP-EGR系統(tǒng)到達(dá)進(jìn)氣 歧管。
在另一實(shí)施例中，系統(tǒng)還包括一個(gè)或一個(gè)以上閥，并且其中電子控制器被進(jìn)一步 配置為通過調(diào)節(jié)一個(gè)或一個(gè)以上閥調(diào)節(jié)通過微粒過濾器吸入的周圍空氣的量，系統(tǒng)還包括 渦輪增壓器和EGR系統(tǒng)，其中電子控制器被配置為調(diào)節(jié)一個(gè)或一個(gè)以上閥以利用進(jìn)氣歧管 中的真空吸入周圍空氣通過車輛的排氣尾管、通過微粒過濾器以再生微粒過濾器，并且通 過EGR系統(tǒng)到達(dá)進(jìn)氣歧管。
在另一實(shí)施例中，系統(tǒng)還包括一個(gè)或一個(gè)以上閥，并且其中電子控制器被進(jìn)一步 配置為通過調(diào)節(jié)一個(gè)或一個(gè)以上閥來調(diào)節(jié)通過微粒過濾器吸入的周圍空氣的量，其中電子 控制器配置為在發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行狀態(tài)下通過使周圍空氣在第一方向流過微粒過濾器來啟動(dòng)微 粒過濾器的再生，以及在發(fā)動(dòng)機(jī)停機(jī)之后利用真空通過使周圍空氣在相反的第二方向流過 微粒過濾器來吸入周圍空氣通過微粒過濾器來繼續(xù)再生。
在另一實(shí)施例中，電子控制器被配置為在發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行狀態(tài)期間開始微粒過濾器再 生，并且在發(fā)動(dòng)機(jī)停機(jī)期間和之后利用真空繼續(xù)再生。
根據(jù)另一方面，提供一種控制包括微粒過濾器的發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣的操作的方法。該 方法包括在第一工況期間在發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行期間產(chǎn)生真空；存儲(chǔ)真空；在發(fā)動(dòng)機(jī)停機(jī)期間或 之后從第一工況，利用真空吸入周圍空氣通過微粒過濾器以至少部分地再生微粒過濾器； 以及在第二工況期間以相比第一工況下產(chǎn)生的真空少的真空使發(fā)動(dòng)機(jī)停機(jī)，其中停機(jī)是 在沒有發(fā)動(dòng)機(jī)靜止期間利用較少的真空通過微粒過濾器吸入周圍空氣的情況下實(shí)施的。
應(yīng)理解提供以上發(fā)明內(nèi)容是為了以簡(jiǎn)化的形式引入概念的選擇，這些概念在詳細(xì) 描述中被進(jìn)一步描述。這些內(nèi)容并非為了確定所要求保護(hù)的主題的關(guān)鍵或必要特征，要求 保護(hù)的主題的范圍由權(quán)利要求唯一限定。此外，所要求保護(hù)的主題并不限于解決以上提到 以及本公開任意部分中的任意缺點(diǎn)的實(shí)施。


圖1示出具有渦輪增壓器和排氣再循環(huán)系統(tǒng)的發(fā)動(dòng)機(jī)的示意圖2示出圖示說明用于管理車輛中的直接噴射汽油發(fā)動(dòng)機(jī)中的微粒過濾器再生 的方法的流程圖3示出圖示說明發(fā)動(dòng)機(jī)停機(jī)期間存儲(chǔ)真空的方法的流程圖4示出圖示說明使用存儲(chǔ)的真空在發(fā)動(dòng)機(jī)停機(jī)期間再生微粒過濾器的方法的流程圖；以及
圖5示出圖示說明基于在之前的發(fā)動(dòng)機(jī)停機(jī)期間和/或之后所實(shí)施的過濾器再生 起動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)的方法的流程圖。
具體實(shí)施方式
以下描述涉及再生發(fā)動(dòng)機(jī)中的微粒過濾器的方法，發(fā)動(dòng)機(jī)諸如直噴式汽油發(fā)動(dòng) 機(jī)。在發(fā)動(dòng)機(jī)的第一工況期間，發(fā)動(dòng)機(jī)中的燃燒可以關(guān)于化學(xué)計(jì)量實(shí)施，并且排氣可以從第 一方向自發(fā)動(dòng)機(jī)流向微粒過濾器，其中發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的煙在微粒過濾器處被收集。在發(fā)動(dòng)機(jī) 工作期間，發(fā)動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的真空(或渦輪增壓器運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的壓力)可以存儲(chǔ)在進(jìn)氣系統(tǒng) 中，諸如進(jìn)氣歧管。接著在隨后的發(fā)動(dòng)機(jī)停機(jī)(shutdown)期間(例如在燃燒停止之后的發(fā) 動(dòng)機(jī)減速旋轉(zhuǎn)期間，或在發(fā)動(dòng)機(jī)靜止期間)，可以應(yīng)用存儲(chǔ)的真空或壓力產(chǎn)生到過濾器的再 生流。例如，存儲(chǔ)的真空可用于在第二、相反方向?qū)⒅車髿獾男迈r空氣吸入到過濾器中 (例如經(jīng)過排氣尾管和/或發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣口)，以幫助過濾器再生。可替代地，存儲(chǔ)的壓力可 用于將新鮮空氣從進(jìn)氣歧管推進(jìn)到過濾器以幫助過濾器再生。
在一些實(shí)施方式中，可以利用一個(gè)或一個(gè)以上排氣再循環(huán)(EGR)系統(tǒng)以允許新鮮 環(huán)境空氣從過濾器流到存儲(chǔ)的真空中。例如，當(dāng)在進(jìn)氣歧管中產(chǎn)生真空時(shí)，新鮮空氣可以通 過向著微粒過濾器的低壓EGR系統(tǒng)流到進(jìn)氣系統(tǒng)中，接著通過高壓EGR系統(tǒng)回到進(jìn)氣歧管 中存儲(chǔ)的低壓區(qū)域(例如真空)。在其它實(shí)施方式中，新鮮空氣可以通過排氣尾管吸入，通 過微粒過濾器，然后通過EGR系統(tǒng)(例如高壓EGR系統(tǒng))到進(jìn)氣歧管中的低壓，或進(jìn)氣系統(tǒng) 中的其它位置。也可以使用其它變體。
現(xiàn)在轉(zhuǎn)至圖1，示意圖示出多氣缸發(fā)動(dòng)機(jī)10的一個(gè)氣缸，其可以包括在機(jī)動(dòng)車的 驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中。發(fā)動(dòng)機(jī)10可以至少部分地被包括控制器12的控制系統(tǒng)和車輛操作人員132 經(jīng)過輸入裝置130的輸入所控制。在此示例中，輸入裝置130包括加速器踏板和用于產(chǎn)生 比例踏板位置信號(hào)PP的踏板位置傳感器134。發(fā)動(dòng)機(jī)10的燃燒室(即氣缸)30可以包括 活塞36位于其中的燃燒室的壁32。在一些實(shí)施例中，氣缸30內(nèi)的活塞36的表面可以具有 一凹處?；钊?6可以耦連到曲軸40，使得活塞的往復(fù)運(yùn)動(dòng)被轉(zhuǎn)換成曲軸的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。曲軸 40可以通過中間傳動(dòng)系統(tǒng)耦連到車輛的至少一個(gè)驅(qū)動(dòng)輪。此外，起動(dòng)馬達(dá)可以經(jīng)過飛輪耦 連到曲軸40以使發(fā)動(dòng)機(jī)10的起動(dòng)操作可用。
燃燒室30可以通過進(jìn)氣通道42自進(jìn)氣歧管44接收進(jìn)入空氣并且可以通過排氣 通道48排出燃燒氣體。進(jìn)氣歧管44和排氣通道48能夠選擇性地分別通過進(jìn)氣門52和排 氣門討與燃燒室30連通。在一些實(shí)施例中，燃燒室30可以包括兩個(gè)或兩個(gè)以上進(jìn)氣門和 /或兩個(gè)或兩個(gè)以上排氣門。
進(jìn)氣門52可以由控制器12通過電子氣門或閥驅(qū)動(dòng)器(EVA)51來控制。類似地， 排氣門M可以由控制器12通過EVA 53控制?？商娲?，可變的氣門驅(qū)動(dòng)器可以是電動(dòng)液 壓或任何其它可想到的機(jī)構(gòu)以使氣門驅(qū)動(dòng)可用。在某些狀態(tài)下，控制器12可以改變提供給 驅(qū)動(dòng)器51和53的信號(hào)以控制各個(gè)進(jìn)氣門和排氣門的打開和關(guān)閉。進(jìn)氣門52和排氣門M 的位置可以由氣門位置傳感器55和57分別確定。在可替換實(shí)施例中，進(jìn)氣和排氣門的一 個(gè)或一個(gè)以上可以由一個(gè)或一個(gè)以上凸輪驅(qū)動(dòng)，并且可以利用凸輪廓線變換(CPQ、可變凸 輪正時(shí)(VCT)、可變氣門正時(shí)(VVT)和/或可變氣門升程(VVL)系統(tǒng)中的一個(gè)或一個(gè)以上系統(tǒng)來改變氣門操作。例如，氣缸30可替代地包括通過電子氣門驅(qū)動(dòng)控制的進(jìn)氣門和通過包 括CPS和/或VCT的凸輪驅(qū)動(dòng)控制的排氣門。
燃料噴射器66示為直接與燃燒室30耦連以通過電子驅(qū)動(dòng)器68與從控制器12接 收的信號(hào)FPW的脈沖寬度成比例地直接向燃燒室30中噴射燃料。通過這種方式，燃料噴射 器66提供熟知的燃料的直接噴射至燃燒室30中。例如，燃料噴射器可以安裝在燃燒室的 側(cè)面或燃燒室的頂部。燃料可以由包括燃料箱、燃料泵以及燃料導(dǎo)軌的燃料系統(tǒng)(未示出) 供應(yīng)至燃料噴射器66。
在選定的操作模式下，點(diǎn)火系統(tǒng)88可響應(yīng)于來自控制器12的火花提前信號(hào)SA通 過火花塞92提供點(diǎn)火火花到燃燒室30。盡管在一些實(shí)施例中示出了火花點(diǎn)火部件，但是燃 燒室30或發(fā)動(dòng)機(jī)10的一個(gè)或一個(gè)以上其它燃燒室可以工作在壓縮點(diǎn)火模式下，使用或不 使用點(diǎn)火火花。
進(jìn)氣通道42可以包括分別具有節(jié)流板64和65的節(jié)氣門62和63。在此特定示 例中，可以由控制器12通過提供給節(jié)氣門62和63包括的馬達(dá)或驅(qū)動(dòng)器的信號(hào)改變節(jié)流板 64和65的位置，這種配置通常稱為電子節(jié)氣門控制(ETC)。通過這種方式，節(jié)氣門62和63 可以操作為改變提供給其它發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸之間的燃燒室30的進(jìn)氣空氣，并且也可以操作為 控制進(jìn)氣歧管中的真空或壓力，如下文所述。節(jié)流板64和65的位置可以通過節(jié)氣門位置 信號(hào)TP提供給控制器12。進(jìn)氣通道42可以包括質(zhì)量空氣流量傳感器120和歧管空氣壓力 傳感器122，用于提供相應(yīng)的信號(hào)MAF和MAP給控制器12。
發(fā)動(dòng)機(jī)10還可以包括諸如渦輪增壓器或機(jī)械增壓器的壓縮裝置，其至少包括沿 著進(jìn)氣歧管44布置的壓縮機(jī)162。對(duì)于渦輪增壓器，壓縮機(jī)162可以至少部分地由沿著排 氣通道48布置的渦輪164驅(qū)動(dòng)(例如通過軸)。對(duì)于機(jī)械增壓器，壓縮機(jī)162可以至少部 分地由發(fā)動(dòng)機(jī)和/或電子機(jī)械驅(qū)動(dòng)，并且可以不包括渦輪。由此，控制器12可以改變通過 渦輪增壓器或機(jī)械增壓器向發(fā)動(dòng)機(jī)的一個(gè)或一個(gè)以上氣缸提供的壓縮的量。此外，渦輪164 可以包括廢氣門166以調(diào)整渦輪增壓器的增壓壓力。類似地，進(jìn)氣歧管44可以包括旁通閥 167以傳送壓縮機(jī)162周圍的空氣。
如圖所示，節(jié)氣門62設(shè)置在壓縮機(jī)162的下游并且在旁通閥167的下游，節(jié)氣門 63設(shè)置在壓縮機(jī)162和旁通閥167兩者的上游。這些節(jié)氣門的選擇性控制，如所設(shè)置的，允 許更多控制進(jìn)氣歧管一部分中的真空或增加的壓力的產(chǎn)生與存儲(chǔ)。如下文將要討論的，進(jìn) 氣歧管所述部分中的真空或增加的壓力的產(chǎn)生用于微粒過濾器的再生。
在公開的實(shí)施例中，并且如圖1所例示，排氣再循環(huán)(EGR)系統(tǒng)可以通過高壓排氣 再循環(huán)(HP-EGR)通道140或低壓排氣再循環(huán)(LP-EGR)通道150將來自排氣通道48的排 氣的期望部分傳送到進(jìn)氣歧管44。
HP-EGR通道140可以具有位于渦輪和微粒過濾器上游的第一開口，使得在發(fā)動(dòng)機(jī) 燃燒期間排氣能夠從渦輪增壓器的渦輪164的上游引導(dǎo)到渦輪增壓器的壓縮機(jī)162和節(jié)氣 門62的下游的第二開口。LP-EGR通道150可以具有位于渦輪164的下游以及裝置72 (例 如微粒過濾器)的下游的第一開口，使得在發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒期間排氣能夠從微粒過濾器72的下 游引導(dǎo)到壓縮機(jī)162的上游且在節(jié)氣門63的下游的第二開口。在一些實(shí)施例中，發(fā)動(dòng)機(jī)10 可以只包括HP-EGR系統(tǒng)或只包括LP-EGR系統(tǒng)。
在發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒操作期間，可以通過選擇性控制HP-EGR閥142或LP-EGR閥152改變EGR流量。此外，EGR傳感器，諸如HP-EGR傳感器144，可以布置在HP-EGR和LP-EGR通 道之一或兩者內(nèi)，并且可以提供其中的壓力、溫度和排氣濃度中的一個(gè)或一個(gè)以上?？商娲?地，可以通過基于來自MAF傳感器(節(jié)氣門63的上游),MAP (進(jìn)氣歧管),MAT (歧管氣體溫 度)以及啟動(dòng)速度傳感器的信號(hào)所計(jì)算的值控制HP-EGR閥和/或LP-EGR閥。此外，可以 基于排氣A傳感器和/或進(jìn)氣氧傳感器(例如在進(jìn)氣歧管中)控制通過HP-EGR和LP-EGR 通道之一或兩者的流量。在某些狀態(tài)下，EGR系統(tǒng)可以用于調(diào)整燃燒室內(nèi)的空氣和燃料混 合物的溫度。
排氣傳感器1 示為耦連到排放控制系統(tǒng)70上游的排氣通道48。而且，傳感器 127被示為耦連到微粒過濾器72的上游的排氣通道48，以及傳感器1 被示為耦連到微粒 過濾器72的下游的排氣通道48。傳感器1沈、127和1 可以是任何適于提供排氣空氣/ 燃料比指示的傳感器的組合，傳感器諸如線性氧傳感器或UEGO (通用或?qū)捰蚺艢庋?、雙態(tài) 氧傳感器或EGO、HEGO (加熱型EGO)、NOx、HC或CO傳感器。
排放控制裝置71和72被示出沿著排氣傳感器1 下游的排氣通道48布置。裝 置71和裝置72可以包括選擇性催化還原(SCR)系統(tǒng)、三元催化(TWC)、N0x捕集器、各種其 它排放控制裝置或其組合。例如，裝置71可以是TWC以及裝置72可以是微粒過濾器(PF)。 在裝置72是微粒過濾器的某些實(shí)施例中，裝置72可以位于裝置71的下游(如圖1所示)。 在其它實(shí)施例中，裝置72可以是設(shè)置在裝置71上游的微粒過濾器，其中裝置71可以是 TWC(此配置在圖1中未示出)。此外，在某些實(shí)施例中，在發(fā)動(dòng)機(jī)10操作期間，可以通過在 特定空氣/燃料比內(nèi)操作發(fā)動(dòng)機(jī)的至少一個(gè)氣缸周期性地將排放控制裝置71和72復(fù)位。 在進(jìn)一步實(shí)施例中，當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)10停機(jī)(例如不燃燒)時(shí)，裝置72 (例如微粒過濾器)可以 被再生，如下文的詳細(xì)描述。另外，排氣尾管閥199被示為在排氣尾管198中在裝置72的 下游。排氣尾管閥199可以被控制器12控制，以控制排氣中的壓力。這將在下文更詳細(xì)地 討論。
在圖1中控制器12示為微型計(jì)算機(jī)，包括微處理器102、輸入/輸出端口 104、在此 特定示例中示為只讀存儲(chǔ)器(ROM) 106的用于可執(zhí)行程序和校準(zhǔn)值的電子存儲(chǔ)介質(zhì)、隨機(jī) 存取存儲(chǔ)器(RAM) 108、保活存儲(chǔ)器(KAM)IlO以及數(shù)據(jù)總線?？刂破?2可以從耦連到發(fā)動(dòng) 機(jī)10的傳感器接收各種信號(hào)，除之前討論的那些信號(hào)，包括來自質(zhì)量空氣流量傳感器120 的進(jìn)氣質(zhì)量空氣流量計(jì)(MAF)的測(cè)量值；來自耦連到冷卻套管114的溫度傳感器112的發(fā) 動(dòng)機(jī)冷卻液溫度(ECT)；來自耦連到曲軸40的霍爾效應(yīng)傳感器118(或其它類型)的表面 點(diǎn)火感測(cè)信號(hào)(PIP)；來自節(jié)氣門位置傳感器的節(jié)氣門位置(TP)；以及來自傳感器122的 絕對(duì)歧管壓力信號(hào)，MAP。發(fā)動(dòng)機(jī)速度信號(hào)RPM可以由控制器12自信號(hào)PIP產(chǎn)生。來自歧 管壓力傳感器的歧管壓力信號(hào)MAP可以用于提供進(jìn)氣歧管中的真空或壓力的指示。請(qǐng)注意 可以使用上述傳感器的各種組合，諸如使用MAF傳感器而不使用MAP傳感器，反之亦然。在 化學(xué)計(jì)量操作期間，MAP傳感器能夠給出發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩的指示。此外，該傳感器以及所檢測(cè)的 發(fā)動(dòng)機(jī)速度能夠提供進(jìn)入氣缸的壓力(包括空氣)估計(jì)。在一個(gè)示例中，曲軸每旋轉(zhuǎn)一次， 也用作發(fā)動(dòng)機(jī)速度傳感器的傳感器118可以產(chǎn)生預(yù)定數(shù)量的等距脈沖。
存儲(chǔ)介質(zhì)只讀存儲(chǔ)器106可以使用代表可由微處理器102執(zhí)行的指令的計(jì)算機(jī)可 讀數(shù)據(jù)編程，以執(zhí)行以下描述的方法以及預(yù)期但未具體列出的其它變體。
如上所述，圖1僅僅示出多氣缸發(fā)動(dòng)機(jī)中的一個(gè)氣缸，并且每個(gè)氣缸類似地包括其自身的一組進(jìn)氣/排氣門、燃料噴射器、火花塞等。
參照?qǐng)D2-圖5，其示出并描述了發(fā)動(dòng)機(jī)的示例控制程序，諸如以上參照?qǐng)D1描述的 發(fā)動(dòng)機(jī)10的示例控制程序。圖2是圖示說明用于在汽油直接噴射中管理微粒過濾器再生 的方法的流程圖。圖3圖示說明示例發(fā)動(dòng)機(jī)停機(jī)控制用于存儲(chǔ)真空。圖4是圖示說明使用 存儲(chǔ)的真空對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)停機(jī)或發(fā)動(dòng)機(jī)靜止、再生的控制的流程圖，以及圖5是圖示說明用于 起動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)的示例程序的流程圖，其將所述發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)之前是否實(shí)施發(fā)動(dòng)機(jī)停機(jī)過濾器再 生以及實(shí)施到什么程度和/或持續(xù)的時(shí)間考慮在內(nèi)。
現(xiàn)在轉(zhuǎn)至圖2，其示出用于管理發(fā)動(dòng)機(jī)(諸如圖1所示的發(fā)動(dòng)機(jī)10)下游的微粒過 濾器再生的方法200的操作流程圖。具體地，方法200表明基于發(fā)動(dòng)機(jī)工況管理直接噴射 汽油發(fā)動(dòng)機(jī)的微粒過濾器再生的示例操作。方法200確定是否請(qǐng)求發(fā)動(dòng)機(jī)停機(jī)再生，并且 還確定發(fā)動(dòng)機(jī)停機(jī)再生的定時(shí)。
在方法200的210處，方法包括確定發(fā)動(dòng)機(jī)是否在運(yùn)行。這可以包括確定發(fā)動(dòng)機(jī) 是否在旋轉(zhuǎn)以及一個(gè)或一個(gè)以上氣缸是否在燃燒。在一個(gè)示例中，燃燒可以包括發(fā)動(dòng)機(jī)空 氣-燃料比關(guān)于化學(xué)計(jì)量的振蕩，其中排氣自發(fā)動(dòng)機(jī)流出，通過渦輪(例如渦輪164)，然后 在通過排氣管(例如排氣尾管198)排出之前通過三元催化裝置(例如裝置71)以及微粒 過濾器(例如裝置72)。如果發(fā)動(dòng)機(jī)未運(yùn)行，則方法200可以結(jié)束。如果發(fā)動(dòng)機(jī)在運(yùn)行，則 方法200可以繼續(xù)至212。
在212，估計(jì)微粒過濾器中的微粒(例如煙)的量。在某些實(shí)施例中，這可以包 括基于微粒過濾器中的壓力降估計(jì)微粒過濾器中煙的量。在其它實(shí)施例中，可以利用蓄煙 (soot accumulation)模型估計(jì)微粒過濾器中的煙的量。一旦確定了煙的量，則方法繼續(xù)至 214以確定煙的量是否大于閾值量(例如第一、較低閾值A(chǔ))，其可用作發(fā)動(dòng)機(jī)停機(jī)期間和/ 或之后是否再生微粒過濾器的指示。
如果估計(jì)的煙量小于閾值A(chǔ)，如在214確定的，則方法200可以繼續(xù)至228，其中請(qǐng) 求非再生發(fā)動(dòng)機(jī)停機(jī)(例如，其中如果發(fā)動(dòng)機(jī)停機(jī)，則在發(fā)動(dòng)機(jī)停機(jī)和/或發(fā)動(dòng)機(jī)靜止期間 微粒過濾器不被再生)。例如，方法200可以包括設(shè)定指示已經(jīng)建立非再生發(fā)動(dòng)機(jī)停機(jī)請(qǐng)求 的標(biāo)記。另一方面，如果估計(jì)的煙量超過閾值A(chǔ)，則方法200繼續(xù)至216以請(qǐng)求發(fā)動(dòng)機(jī)停機(jī) 再生(參見圖3)。
接著，方法200可以繼續(xù)至218以確定微粒過濾器中存儲(chǔ)的微粒的量是否大于閾 值量(例如第二、較高閾值B)，其可以用作在發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行、或發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒(例如在發(fā)動(dòng)機(jī)停 機(jī)之前)期間是否再生微粒過濾器的指示。如果218的答案是“是”，則方法200可以繼續(xù) 至220以在220請(qǐng)求發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行再生。否則，方法200可以結(jié)束。
在222，方法200包括確定是否滿足再生條件。例如，可以確定排氣溫度是否大于 閾值(例如最小再生溫度)，或其它條件。通過這種方式，再生反應(yīng)可以延遲或提前到微粒 過濾器條件適合實(shí)施再生反應(yīng)的時(shí)間。例如，所存儲(chǔ)的真空或壓力可以被存儲(chǔ)直至微粒過 濾器溫度變得足夠熱可以實(shí)施再生反應(yīng)。
在224，程序執(zhí)行發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行微粒過濾器再生。在某些示例中，發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行微粒過 濾器再生可以包括調(diào)節(jié)發(fā)動(dòng)機(jī)操作以提高排氣溫度至足以使用過量氧氣開始過濾器再生。 例如，可以提高發(fā)動(dòng)機(jī)速度、可以增大節(jié)流等以提高排氣溫度。在發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行再生期間，指 向微粒過濾器以用于微粒過濾器再生的過量氧氣可以通過一個(gè)或一個(gè)以上EGR系統(tǒng)(例如借助自進(jìn)氣向排氣傳遞加壓空氣，由此旁通發(fā)動(dòng)機(jī))、通過在微粒過濾器上游和三元催化裝 置下游的傳遞氣流的氣泵，借助發(fā)動(dòng)機(jī)中的稀燃操作，或上述裝置的組合來提供。在一個(gè)示 例中，在224的發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行再生期間，過量氧氣沿自排氣歧管或微粒過濾器的發(fā)動(dòng)機(jī)輸出 側(cè)到排氣尾管或微粒過濾器的大氣側(cè)的方向流至微粒過濾器并流過微粒過濾器?？梢哉{(diào)節(jié) 各種操作參數(shù)以控制過濾器再生速率、排氣和/或微粒過濾器的溫度等。
下面參照?qǐng)D3，其描述圖示說明發(fā)動(dòng)機(jī)停機(jī)控制的額外細(xì)節(jié)的方法300。首先，在 310，方法300包括確定是否已經(jīng)產(chǎn)生發(fā)動(dòng)機(jī)停機(jī)請(qǐng)求。例如，發(fā)動(dòng)機(jī)停機(jī)請(qǐng)求可以從指示 關(guān)閉車輛請(qǐng)求的操作人員產(chǎn)生(例如，通過車輛的鑰匙位置關(guān)掉車輛)。還可以基于不需要 發(fā)動(dòng)機(jī)輸出扭矩的車輛工況產(chǎn)生發(fā)動(dòng)機(jī)停機(jī)請(qǐng)求，例如在請(qǐng)求的發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩小于零的減速 工況下或響應(yīng)于駕駛員松開加速器踏板(tip-out)。在另一示例中，如果發(fā)動(dòng)機(jī)是混合動(dòng)力 電動(dòng)車輛，則可以從混合車輛控制器產(chǎn)生發(fā)動(dòng)機(jī)停機(jī)請(qǐng)求，其中當(dāng)被混合動(dòng)力推進(jìn)系統(tǒng)驅(qū) 動(dòng)的車輛繼續(xù)運(yùn)行和/或行進(jìn)時(shí)可以實(shí)施發(fā)動(dòng)機(jī)停機(jī)。
當(dāng)310的答案是“是”時(shí)，程序繼續(xù)至312以確定是否請(qǐng)求了發(fā)動(dòng)機(jī)停機(jī)再生(例 如，方法200的220)。如果是，則方法300繼續(xù)至316。否則，方法300可以繼續(xù)至314以 確定在發(fā)動(dòng)機(jī)停機(jī)請(qǐng)求時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行再生是否已經(jīng)在進(jìn)行。在此情況下，即使發(fā)動(dòng)機(jī)停機(jī) 再生沒有被具體地請(qǐng)求，在某些狀態(tài)下，使發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行再生持續(xù)到發(fā)動(dòng)機(jī)停機(jī)也可能是有 利的。例如，再生可以自發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行操作，持續(xù)至發(fā)動(dòng)機(jī)減速旋轉(zhuǎn)，并持續(xù)至發(fā)動(dòng)機(jī)靜止的 至少一部分。因此，如果314的答案是“是”，則方法300也可以繼續(xù)至316，至少在選擇的 條件下(例如，當(dāng)過濾器中存儲(chǔ)了大于最小量C的充足的微粒量時(shí))以確保再生持續(xù)至發(fā) 動(dòng)機(jī)停機(jī)。在此示例中，方法300的316-322指示的操作可以在微粒過濾器再生已經(jīng)在進(jìn) 行的同時(shí)實(shí)施。否則，方法300可以結(jié)束。
如果314的答案是“否”，則方法300可以實(shí)施非再生發(fā)動(dòng)機(jī)停機(jī)(未示出)。對(duì) 于非再生發(fā)動(dòng)機(jī)停機(jī)，方法300可以包括在發(fā)動(dòng)機(jī)停機(jī)期間減少或避免存儲(chǔ)增加的壓力和 /或真空，并且由此不包括在發(fā)動(dòng)機(jī)停機(jī)操作期間吸入新鮮空氣以再生微粒過濾器或延伸 /持續(xù)微粒過濾器的再生。因此，在某些情況下可以選擇性地在特定發(fā)動(dòng)機(jī)停機(jī)狀態(tài)下(例 如，在發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行狀態(tài)下已經(jīng)開始過濾器再生的發(fā)動(dòng)機(jī)停機(jī)狀態(tài))實(shí)施微粒過濾器再生， 而在其它狀態(tài)下不實(shí)施微粒過濾器再生。
在316，方法300包括調(diào)節(jié)發(fā)動(dòng)機(jī)操作以在進(jìn)氣歧管中產(chǎn)生和/或存儲(chǔ)真空。為了 在進(jìn)氣歧管中產(chǎn)生真空，可以減小發(fā)動(dòng)機(jī)增壓(例如，通過壓縮機(jī)的渦輪廢氣門或旁通閥 的調(diào)節(jié))，并且還可以在發(fā)動(dòng)機(jī)停機(jī)期間減小節(jié)氣門開口。發(fā)動(dòng)機(jī)增壓和/或節(jié)氣門開口的 減小可以在發(fā)動(dòng)機(jī)減速旋轉(zhuǎn)期間啟動(dòng)。通過減小節(jié)氣門開口到幾乎閉合，可以在進(jìn)氣歧管 中產(chǎn)生升高的真空。在另一示例中，也可以在發(fā)動(dòng)機(jī)減速旋轉(zhuǎn)期間關(guān)閉HP-EGR閥，以在進(jìn) 氣歧管中產(chǎn)生真空和/或提高真空量。
可替代地，在316，該方法可以包括調(diào)節(jié)操作以產(chǎn)生和/或存儲(chǔ)壓縮的進(jìn)氣氣體 (例如壓力)?？梢酝ㄟ^在發(fā)動(dòng)機(jī)停止旋轉(zhuǎn)之前增大發(fā)動(dòng)機(jī)增壓和節(jié)氣門開口而在進(jìn)氣歧 管中產(chǎn)生存儲(chǔ)的壓力。通過這種方式，可以產(chǎn)生和存儲(chǔ)進(jìn)氣歧管中的壓力(例如以足夠高 的速率和/或在選擇狀態(tài)下使得發(fā)動(dòng)機(jī)可以不使用壓力)。在某些情況下，可以在發(fā)動(dòng)機(jī)停 機(jī)的一部分期間關(guān)閉排氣尾管閥以增加進(jìn)氣歧管壓力。
可以進(jìn)行額外的調(diào)節(jié)以進(jìn)一步增加存儲(chǔ)的壓力或存儲(chǔ)的真空(例如，在進(jìn)氣歧管中)，諸如調(diào)節(jié)氣門正時(shí)。這種調(diào)節(jié)可以與中斷一個(gè)或一個(gè)以上(例如，全部)發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸 中的燃燒同時(shí)進(jìn)行。通過這種方式，即使發(fā)動(dòng)機(jī)速度在降低，在發(fā)動(dòng)機(jī)減速旋轉(zhuǎn)期間，通過 轉(zhuǎn)動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)來增加進(jìn)氣歧管中的壓力或產(chǎn)生真空也是可能的?？梢栽谥袛嗳紵盎蛑?以及在發(fā)動(dòng)機(jī)減速旋轉(zhuǎn)之前或期間產(chǎn)生和存儲(chǔ)壓縮的空氣和/或真空。此外，盡管此示例 圖示說明在進(jìn)氣歧管中存儲(chǔ)壓力和/或真空，但是也可以將壓力和/或真空存儲(chǔ)在進(jìn)氣口 中的其它位置，諸如耦連到進(jìn)氣歧管的壓力或真空存儲(chǔ)箱。此外，如果存在適當(dāng)?shù)拈y和控制 用于控制存儲(chǔ)的壓力或真空的產(chǎn)生、存儲(chǔ)和運(yùn)動(dòng)，則可以在發(fā)動(dòng)機(jī)的空氣循環(huán)路徑中的任 意位置存儲(chǔ)壓力和/或真空。
接著，在318，程序維持進(jìn)氣歧管中的真空(或增加的壓力)，例如通過將節(jié)氣門設(shè) 置在進(jìn)氣通道中密封閉合的位置。為了維持進(jìn)氣歧管中的壓力，節(jié)氣門可以在最大空氣充 氣時(shí)或者當(dāng)最大空氣充氣存在于存儲(chǔ)產(chǎn)生的壓力的進(jìn)氣歧管的該部分中時(shí)閉合。為了維 持進(jìn)氣歧管中的真空，節(jié)氣門可以隨著發(fā)動(dòng)機(jī)減速旋轉(zhuǎn)到靜止而從幾乎閉合移動(dòng)到完全閉 合，使得當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)速度降到諸如50RPM的最低發(fā)動(dòng)機(jī)速度以下時(shí)，節(jié)氣門完全閉合。通過 密封閉合的節(jié)氣門并通過將發(fā)動(dòng)機(jī)停止在某位置使得進(jìn)氣歧管和排氣歧管之間通過發(fā)動(dòng) 機(jī)的一個(gè)或一個(gè)以上氣缸存在很少或不存在連通(例如，在靜止位置無任何一個(gè)氣缸的正 向閥交疊)，即便在發(fā)動(dòng)機(jī)靜止之后仍舊可能暫時(shí)地存儲(chǔ)所產(chǎn)生的真空(或壓縮的進(jìn)氣)。 LP-EGR閥、HP-EGR閥、壓縮機(jī)旁通閥、渦輪廢氣門和/或排氣管閥也可以被密封閉合以幫助 存儲(chǔ)所產(chǎn)生的真空或壓縮空氣。
在發(fā)動(dòng)機(jī)停機(jī)期間，該方法可以包括在320調(diào)節(jié)工作參數(shù)以提高排氣溫度。例如， 如果微粒過濾器溫度小于閾值溫度，則提高排氣溫度可以包括以延遲的火花正時(shí)操作發(fā)動(dòng) 機(jī)以提高排氣溫度準(zhǔn)備停機(jī)再生。這可以針對(duì)選定數(shù)量的燃燒實(shí)施，包括中斷燃燒之前的 一個(gè)或一個(gè)以上最后的燃燒事件。
在322，方法300包括實(shí)施發(fā)動(dòng)機(jī)停機(jī)再生。在一個(gè)示例中，方法300可以包括在 進(jìn)氣歧管中暫時(shí)存儲(chǔ)壓縮的空氣或產(chǎn)生的真空直至達(dá)到峰值微粒過濾器溫度或溫度范圍， 并且之后在322驅(qū)散壓縮的空氣或存儲(chǔ)的真空。例如，可以通過打開排氣尾管閥將存儲(chǔ)的 真空驅(qū)散并由此吸入新鮮空氣，其中新鮮空氣通過微粒過濾器。由于在停機(jī)操作之后溫度 可能暫時(shí)上升，因此方法300可以包括在調(diào)節(jié)一個(gè)或一個(gè)以上閥以利用真空或壓縮空氣增 加至微粒過濾器的氧氣流量之前，保持壓縮空氣或真空直至達(dá)到峰值過濾器溫度或溫度范 圍，并由此再生微粒過濾器。通過這種方式，當(dāng)微粒過濾器遭受有利于實(shí)施再生反應(yīng)的溫度 時(shí)，新鮮空氣將被吸入到微粒過濾器。在另一示例中，方法300可以包括在發(fā)動(dòng)機(jī)停機(jī)期間 隨著排氣溫度的暫時(shí)升高增加微粒過濾器處新鮮空氣的流量。
發(fā)動(dòng)機(jī)停機(jī)再生的更多細(xì)節(jié)參照例如圖4描述。具體地，方法400包括在410確 定溫度是否大于閾值溫度值。例如，方法400可以包括確定溫度是否在發(fā)動(dòng)機(jī)停機(jī)和/或 發(fā)動(dòng)機(jī)靜止?fàn)顟B(tài)期間已經(jīng)上升到閾值溫度以上，或者確定溫度是否在發(fā)動(dòng)機(jī)停機(jī)之前已經(jīng) 在閾值溫度以上。通過這種方式，可以進(jìn)一步確定是否執(zhí)行發(fā)動(dòng)機(jī)停機(jī)再生。例如，可以在 特定的發(fā)動(dòng)機(jī)停機(jī)狀態(tài)下(例如，過濾器溫度足夠高的停機(jī))而不在其它狀態(tài)期間選擇性 地實(shí)施微粒過濾器再生?？梢曰诶缗艢獾牟煌瑴囟葼顟B(tài)，在發(fā)動(dòng)機(jī)停止之后的不同時(shí) 間通過存儲(chǔ)的真空(或壓力)吸入到達(dá)微粒過濾器的新鮮空氣。在410還可以監(jiān)視額外的 參數(shù)，包括發(fā)動(dòng)機(jī)是否已經(jīng)完全停止和/或存儲(chǔ)的真空水平是否大于閾值水平(例如，進(jìn)氣歧管中的壓力是否小于閾值絕對(duì)壓力)。在壓力存儲(chǔ)在進(jìn)氣歧管中的示例中，方法400還可 以包括確定歧管壓力是否在閾值絕對(duì)壓力之上(例如，以便該壓力充分高足以向微粒過濾 器推進(jìn)期望的氧氣量)。
當(dāng)410的答案是“是”時(shí)，方法400繼續(xù)至412以調(diào)節(jié)一個(gè)或一個(gè)以上EGR系統(tǒng)參 數(shù)和/或進(jìn)氣或排氣系統(tǒng)參數(shù)以利用進(jìn)氣通道中的真空吸入新鮮空氣穿過微粒過濾器。在 其它示例中，可以利用進(jìn)氣通道中存儲(chǔ)的壓力朝微粒過濾器吸入空氣。如此處描述的，可以 基于各種傳感器的反饋調(diào)節(jié)通過過濾器的流量。
在進(jìn)氣歧管中已經(jīng)產(chǎn)生真空的一個(gè)示例中，可以在微粒過濾器再生期間使用 HP-EGR和LP-EGR通道，其中壓縮機(jī)旁路閉合(例如圖1的旁通閥167閉合)，渦輪廢氣門 至少部分打開，以及排氣尾管閥閉合。在此情況下，HP和LP-EGR閥(例如圖1的HP-EGR閥 142和LP-EGR閥15 均至少部分打開以啟動(dòng)新鮮空氣向微粒過濾器的流動(dòng)。因此，如果進(jìn) 氣歧管中已經(jīng)產(chǎn)生真空，則新鮮空氣可以從進(jìn)氣通道被吸入(例如，通過打開節(jié)氣門)，通 過LP-EGR通道，并在相反方向流過微粒過濾器。也就是說，氣流可以沿與發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行時(shí)排 氣流動(dòng)方向相反的方向通過微粒過濾器，而不從排氣系統(tǒng)中去除過濾器，以及不重配置微 粒過濾器在排氣系統(tǒng)中的位置。新鮮氣流自微粒過濾器在渦輪周圍行進(jìn)通過渦輪廢氣門并 且之后通過HP-EGR通道到達(dá)進(jìn)氣歧管。
在進(jìn)氣歧管中已經(jīng)產(chǎn)生真空的另一個(gè)示例中，可以通過打開微粒過濾器下游的排 氣尾管閥(如果配備的話)、渦輪廢氣門和/或HP-EGR閥吸入新鮮空氣通過微粒過濾器。 在此情形下，可以將LP-EGR閥閉合或可以省略LP-EGR通道。新鮮氣流可以被吸入通過排 氣尾管，沿與發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒操作期間的排氣方向(例如，從微粒過濾器的大氣側(cè)到微粒過濾 器的發(fā)動(dòng)機(jī)輸出側(cè))相反的方向通過微粒過濾器，通過渦輪(例如，通過至少部分打開的廢 氣門或通過渦輪)，并且之后通過HP-EGR通道進(jìn)入進(jìn)氣歧管。這可以有效地驅(qū)散存儲(chǔ)的真 空。在此情形下，該方法還可包括通過調(diào)節(jié)HP-EGR閥、LP-EGR閥、渦輪廢氣門以及排氣管 閥中的一個(gè)或一個(gè)以上的開口來調(diào)節(jié)發(fā)動(dòng)機(jī)停機(jī)狀態(tài)和/或新鮮空氣流正時(shí)期間通過過 濾器的新鮮氣流的量。
在壓縮空氣已經(jīng)存儲(chǔ)在進(jìn)氣歧管的示例中，在過濾器再生期間LP-EGR系統(tǒng)可以 閉合或省略，并且在過濾器再生期間尾管閥可以保持打開或省略。在一個(gè)示例中，通過打開 渦輪廢氣門和/或HP-EGR閥，壓縮空氣就從進(jìn)氣歧管流出，通過HP-EGR通道至排氣，越過 渦輪(例如通過至少部分打開的廢氣門，或者通過渦輪)，并且之后通過微粒過濾器到達(dá)大 氣，由此沿與發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒期間排氣流的方向一致的第一方向通過微粒過濾器。在此，可以調(diào) 節(jié)HP-EGR閥、渦輪廢氣閥或尾管閥中的一個(gè)或一個(gè)以上以控制新鮮空氣流過微粒過濾器 的正時(shí)和量。請(qǐng)注意在此示例中，在發(fā)動(dòng)機(jī)停機(jī)過濾器再生期間的氣流以與發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒期 間排氣流方向相同的方向行進(jìn)。
在另一示例中，可以通過例如打開排氣尾管閥、壓縮機(jī)旁通閥和/或LP-EGR閥以 及閉合HP-EGR閥來釋放壓縮空氣，由此推進(jìn)進(jìn)氣側(cè)的壓縮空氣越過壓縮機(jī)(例如借助壓縮 機(jī)旁通閥或通過壓縮機(jī))、通過LP-EGR通道，并從相反方向(例如從微粒過濾器的大氣側(cè) 到微粒過濾器的發(fā)動(dòng)機(jī)輸出側(cè))通過微粒過濾器，由此允許過量氧氣流旁通過三元催化裝置。
可以采用此處提供的用于使過量氧氣通過微粒過濾器的方法的組合。例如，可以實(shí)施第一種方法用于使壓縮空氣在相反方向流過微粒過濾器直至進(jìn)氣歧管中的壓力與排 氣通道中的壓力相等。之后，可以實(shí)施第二方法用于使壓縮空氣在第一方向(例如，與發(fā)動(dòng) 機(jī)燃燒期間的排氣流動(dòng)方向相同)流過微粒過濾器。
如上所述，可以通過調(diào)節(jié)節(jié)氣門開口、壓縮機(jī)旁通閥、渦輪廢氣閥、HP-EGR閥以及 LP-EGR閥中的一個(gè)或一個(gè)以上來調(diào)整流過微粒過濾器的新鮮氣流的正時(shí)和/或量。例如， 在高溫停機(jī)狀態(tài)下，可以在發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒中斷后的第一、較早的正時(shí)使用存儲(chǔ)的壓力或真空， 以利用高微粒過濾器溫度的優(yōu)點(diǎn)。然而，在低溫狀態(tài)下，可以在發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒中斷后的第二、 較遲的正時(shí)使用存儲(chǔ)的壓力或真空，以確保新鮮氣流隨著微粒過濾器處的自然溫度升高而 通過過濾器。
還可以基于由氧氣傳感器在微粒過濾器處檢測(cè)到的過量氧氣的量來調(diào)整新鮮氣 流的正時(shí)和/或量。在壓縮空氣或過量氧氣沿與發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒期間的排氣流動(dòng)方向(例如從 發(fā)動(dòng)機(jī)輸出側(cè)到大氣)相同的方向上被推進(jìn)通過微粒過濾器的情況下，微粒過濾器上游的 第一氧氣傳感器可以提供過量氧氣測(cè)量值，基于此測(cè)量值可以進(jìn)行氣流調(diào)節(jié)。此外，這種方 法也可以在發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行過濾器再生期間用于控制傳遞到過濾器的過量氧氣的量?？商娲?地，在真空用于從大氣吸入空氣并通過微粒過濾器(例如在相反方向上)的情況下，微粒過 濾器下游的第二氧氣傳感器可以提供過量氧氣測(cè)量值，基于此測(cè)量值可以進(jìn)行氣流調(diào)節(jié)。
在某些情形下，當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)仍舊燃燒時(shí)調(diào)節(jié)發(fā)動(dòng)機(jī)操作是可能的，使得能夠在隨后 的發(fā)動(dòng)機(jī)停機(jī)期間，產(chǎn)生通過過濾器的新鮮氣流以執(zhí)行微粒過濾器再生。例如，在中斷燃燒 之前的一個(gè)或一個(gè)以上最后燃燒期間可以調(diào)節(jié)閥定位和/或發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒參數(shù)。而且，發(fā)動(dòng) 機(jī)停機(jī)再生可以包括發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行再生的繼續(xù)或延伸，或者至少在某些狀態(tài)下它可以完全是 發(fā)動(dòng)機(jī)停機(jī)再生(例如在發(fā)動(dòng)機(jī)停機(jī)期間啟動(dòng))。這種發(fā)動(dòng)機(jī)停機(jī)可以與不具有微粒過濾 器再生的發(fā)動(dòng)機(jī)停機(jī)形成對(duì)比。
最后，圖5的流程示說明用于在微粒過濾器的發(fā)動(dòng)機(jī)停機(jī)再生之后起動(dòng)發(fā)動(dòng) 機(jī)燃燒而在停機(jī)再生和當(dāng)前的發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)之間無任何起動(dòng)的控制程序500。具體地，程序 500在發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)期間基于發(fā)動(dòng)機(jī)停機(jī)期間和/或之后的再生的狀態(tài)和范圍調(diào)節(jié)發(fā)動(dòng)機(jī)工 作參數(shù)。
在此示例中，在程序500的510，通過檢查鑰匙是否開啟確定車輛是否開啟。如果 確定鑰匙未開啟，則程序500可以結(jié)束。在某些實(shí)施例中，諸如當(dāng)車輛具有混合動(dòng)力電動(dòng)推 進(jìn)車輛時(shí)，可以在發(fā)動(dòng)機(jī)停機(jī)期間保持鑰匙開啟，并且由此可以在510檢查其它參數(shù)以確 定是否期望重新起動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)。
另一方面，如果確定鑰匙開啟，則程序500繼續(xù)至512，在512確定在之前的發(fā)動(dòng)機(jī) 停機(jī)期間是否嘗試了再生。在一些實(shí)施例中，可以執(zhí)行發(fā)動(dòng)機(jī)停機(jī)而無微粒過濾器的再生 (例如，并不通過存儲(chǔ)的壓力/真空吸入新鮮空氣)。如果確定在之前的發(fā)動(dòng)機(jī)停機(jī)期間沒 有嘗試再生或未成功完成再生，則程序500可以繼續(xù)至522，在522發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)而不進(jìn)行對(duì) 于過濾器再生的調(diào)節(jié)。這可以包括以第一空-燃比廓線、怠速設(shè)定點(diǎn)、火花正時(shí)廓線等起動(dòng) 發(fā)動(dòng)機(jī)。在一個(gè)示例中，可以將起動(dòng)的初始燃燒事件的空-燃比調(diào)節(jié)為更稀或更富，響應(yīng)少 量的(或缺乏的)發(fā)動(dòng)機(jī)停機(jī)過濾器再生。
然而，如果確定在之前的發(fā)動(dòng)機(jī)停機(jī)期間嘗試了發(fā)動(dòng)機(jī)停機(jī)再生和/或成功完成 了發(fā)動(dòng)機(jī)停機(jī)再生，則程序500可以繼續(xù)至514，在514確定再生的狀態(tài)。例如，再生可能已經(jīng)開始，但由于發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)請(qǐng)求而中斷。作為另一示例，再生可能已經(jīng)開始并且在微粒過濾 器的再生完成之前已經(jīng)停止(例如，再生部分地完成)。在進(jìn)一步示例中，再生可能已經(jīng)開 始但只有存儲(chǔ)的煙的一部分可能已經(jīng)被再生去除。另外，取決于之前的發(fā)動(dòng)機(jī)停機(jī)再生期 間的三元催化裝置的溫度，或多或少的過量氧氣可能已經(jīng)存儲(chǔ)在三元催化劑或裝置中。由 此，也可以在514確定三元催化劑或裝置的狀態(tài)。
一旦確定了再生的狀態(tài)，則圖5的程序500繼續(xù)至518，在518發(fā)動(dòng)機(jī)被起動(dòng)(例 如，開始發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒)。之后，程序500繼續(xù)至520，在520基于再生的狀態(tài)調(diào)節(jié)發(fā)動(dòng)機(jī)工作 參數(shù)。發(fā)動(dòng)機(jī)工作參數(shù)可以包括但不限于空燃比、火花正時(shí)、怠速設(shè)定點(diǎn)等。例如，如果之 前嘗試了發(fā)動(dòng)機(jī)停機(jī)再生并且僅僅部分被完成，則與更完全地實(shí)施再生相比，三元催化劑 中存在的O2可能更少。因此，可以在發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)期間將空燃比調(diào)節(jié)為化學(xué)計(jì)量更富(或更 稀)以減少發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)期間三元催化劑中的過量02。在某些情況下，可以基于三元催化劑 的狀態(tài)調(diào)節(jié)發(fā)動(dòng)機(jī)工作參數(shù)。
在另一示例中，發(fā)動(dòng)機(jī)可以以下方式起動(dòng)如果在發(fā)動(dòng)機(jī)停機(jī)期間再生未完成和 /或如果發(fā)動(dòng)機(jī)停機(jī)再生正在進(jìn)行，則繼續(xù)再生。例如，在具有混合動(dòng)力電動(dòng)推進(jìn)系統(tǒng)的車 輛中，其在發(fā)動(dòng)機(jī)仍在旋轉(zhuǎn)(例如，由馬達(dá)驅(qū)動(dòng))時(shí)實(shí)施發(fā)動(dòng)機(jī)停機(jī)再生，在車輛加速時(shí)可 能需要重新起動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)，因此，微粒過濾器的發(fā)動(dòng)機(jī)停機(jī)再生可能尚未完成。因此，可以將 空燃比調(diào)節(jié)為化學(xué)計(jì)量的稀，并且可以延遲火花正時(shí)以繼續(xù)向微粒過濾器供應(yīng)O2用于再 生。因此，基于發(fā)動(dòng)機(jī)停機(jī)期間的再生狀態(tài)，可以以某種方式起動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)以繼續(xù)再生或減少 再生對(duì)諸如三元催化劑的部件的影響。
如以上參照附圖的描述，直接噴射式汽油發(fā)動(dòng)機(jī)可以將微粒過濾器耦連到其排氣 系統(tǒng)以收集工況期間產(chǎn)生的煙，諸如當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)遭受高速和/或高負(fù)載時(shí)。而且，為了維持發(fā) 動(dòng)機(jī)效率，可以再生微粒過濾器，至少部分地并且至少在一些狀態(tài)下，同時(shí)將發(fā)動(dòng)機(jī)停機(jī)。 基于工況和車輛系統(tǒng)，進(jìn)氣通道中存儲(chǔ)的真空和/或壓力可用于在發(fā)動(dòng)機(jī)停機(jī)期間促進(jìn)微 粒過濾器的再生。
請(qǐng)注意此處包括的示例控制和估計(jì)程序可以用于各種發(fā)動(dòng)機(jī)和/或車輛系統(tǒng)配 置。此處描述的具體程序代表任意數(shù)量的處理策略中的一個(gè)或一個(gè)以上策略，諸如事件驅(qū) 動(dòng)、中斷驅(qū)動(dòng)、多任務(wù)、多線程等。因此，所例示的各個(gè)動(dòng)作、操作或功能可以按照例示的順 序執(zhí)行、并行執(zhí)行，或在一些情況下省略。類似地，處理的順序未必是實(shí)現(xiàn)此處描述的示例 實(shí)施例的特征和優(yōu)點(diǎn)所必需的，而是為了便于例示和描述而提供。例示的動(dòng)作或功能中的 一個(gè)或一個(gè)以上可以根據(jù)使用的特定策略重復(fù)執(zhí)行。此外，所描述的動(dòng)作可以圖形化地表 示編程到發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)中的代碼。應(yīng)當(dāng)理解此處公開的配置和程 序本質(zhì)上是示例性的，并且這些具體實(shí)施例不從限制的意義被考慮，因?yàn)槎喾N變化是可能 的。例如，上述技術(shù)可以應(yīng)用于V-6、1-4、1-6、V-12、對(duì)置4缸以及其它發(fā)動(dòng)機(jī)類型。本公 開的主題包括此處公開的各個(gè)系統(tǒng)和配置的全部新穎和非顯而易見組合和子組合，以及其 它特征、功能和/或?qū)傩浴?br> 權(quán)利要求
1.一種控制包括微粒過濾器的發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣操作的方法，包括在發(fā)動(dòng)機(jī)工作期間產(chǎn)生真空；存儲(chǔ)所述真空；在發(fā)動(dòng)機(jī)停機(jī)期間或之后，利用所述真空吸入周圍空氣通過微粒過濾器。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中存儲(chǔ)所述真空包括在所述發(fā)動(dòng)機(jī)的進(jìn)氣歧管中存 儲(chǔ)所述真空。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中吸入周圍空氣包括利用真空沿與發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行操作 期間的排氣流動(dòng)方向相反的流動(dòng)方向吸入周圍空氣。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，還包括在發(fā)動(dòng)機(jī)停機(jī)期間或之后，閉合所述排氣流中所述微粒過濾器下游的排氣尾管閥，其 中吸入所述周圍空氣包括在渦輪增壓發(fā)動(dòng)機(jī)中，自進(jìn)氣系統(tǒng)吸入周圍空氣、使其通過低壓 排氣再循環(huán)系統(tǒng)到達(dá)所述微粒過濾器以再生所述微粒過濾器，并且通過高壓排氣再循環(huán)系 統(tǒng)到達(dá)進(jìn)氣歧管，以及在發(fā)動(dòng)機(jī)靜止?fàn)顟B(tài)期間利用吸入到所述微粒過濾器的周圍空氣再生所述微粒過濾器。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中吸入所述周圍空氣包括在渦輪增壓發(fā)動(dòng)機(jī)中，利 用真空從所述車輛的排氣尾管吸入周圍空氣、使其通過所述微粒過濾器，并且之后通過排 氣再循環(huán)系統(tǒng)到達(dá)所述進(jìn)氣歧管。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，還包括在發(fā)動(dòng)機(jī)靜止?fàn)顟B(tài)期間通過調(diào)節(jié)所述發(fā)動(dòng)機(jī)的 閥調(diào)節(jié)周圍空氣的量。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，還包括在發(fā)動(dòng)機(jī)停機(jī)期間或之后，基于排氣傳感器調(diào) 節(jié)到達(dá)所述微粒過濾器的周圍空氣的量。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其中調(diào)節(jié)周圍空氣的量包括在發(fā)動(dòng)機(jī)靜止?fàn)顟B(tài)期間在 吸入周圍空氣通過所述過濾器的同時(shí)基于位于所述發(fā)動(dòng)機(jī)和微粒過濾器之間的第一排氣 氧傳感器調(diào)節(jié)所述閥，并且其中所述方法還包括在發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行過濾器再生期間，基于位于所述微粒過濾器和排氣尾管之間的第二排氣 氧傳感器調(diào)節(jié)到達(dá)所述微粒過濾器的流量。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，還包括在發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行狀態(tài)期間通過使周圍空氣在第一 方向流過所述微粒過濾器來再生所述微粒過濾器，并且在發(fā)動(dòng)機(jī)停機(jī)之后再生所述過濾器 包括在發(fā)動(dòng)機(jī)靜止期間通過沿與所述第一方向相反的第二方向吸入空氣通過所述微粒過 濾器來再生所述微粒過濾器。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，還包括在發(fā)動(dòng)機(jī)停機(jī)期間和之后利用真空繼續(xù)再生。
全文摘要
本發(fā)明提供用于控制包括微粒過濾器的發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣操作的方法和系統(tǒng)。一個(gè)示例方法包括在發(fā)動(dòng)機(jī)工作期間產(chǎn)生真空以及存儲(chǔ)真空。該方法還包括在發(fā)動(dòng)機(jī)停機(jī)期間或之后利用真空吸入周圍空氣通過微粒過濾器。
文檔編號(hào)F01N3/029GK102032028SQ201010509230
公開日2011年4月27日 申請(qǐng)日期2010年9月29日 優(yōu)先權(quán)日2009年9月29日
發(fā)明者M·J·范尼馬斯塔特 申請(qǐng)人:福特環(huán)球技術(shù)公司