本說明書涉及用于機(jī)動(dòng)車輛的排氣后處理系統(tǒng)的方法和系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

一些內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)在排氣系統(tǒng)中采用汽油微粒過濾器(GPF)捕集流過排氣系統(tǒng)的微粒物質(zhì)并且從而滿足排放標(biāo)準(zhǔn)。GPF可由多孔陶瓷或其它多孔材料構(gòu)成。不考慮設(shè)計(jì)的細(xì)節(jié)，過濾器的目的在于過濾流過過濾器的排氣中的碳煙微粒并且然后將過濾的碳煙微粒保持在過濾器內(nèi)，直到通過燃燒碳煙形成氣態(tài)產(chǎn)物使過濾器再生，碳煙微粒由常帶有吸附烴的固體碳組成。在汽油發(fā)動(dòng)機(jī)中碳煙主要在冷起動(dòng)之后的前幾分鐘內(nèi)產(chǎn)生。除碳煙之外，排氣也攜帶不易燃的固體材料，不易燃的固體材料被稱為灰燼，其也可被GPF捕集。然而，因?yàn)榛覡a為不燃性的，所以其可在過濾器的使用壽命內(nèi)保留在過濾器中?；覡a主要來源于進(jìn)入燃燒室或排氣口的潤滑油。其它源包括來自排氣歧管的腐蝕物和來自上游催化轉(zhuǎn)化器的碎片。灰燼在所有發(fā)動(dòng)機(jī)操作模式期間產(chǎn)生。隨著微粒物質(zhì)(例如，灰燼和碳煙)在微粒過濾器(例如，GPF)中積聚，排氣背壓可增加，這可不利地影響燃料經(jīng)濟(jì)性。雖然主動(dòng)再生GPF可除去存儲(chǔ)的碳煙，但是在再生之后存儲(chǔ)的灰燼可保留過濾器內(nèi)，并且因此由GPF形成的排氣背壓可僅被部分降低。因此，灰燼可繼續(xù)有助于發(fā)動(dòng)機(jī)上的排氣背壓，從而降低發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩輸出和/或發(fā)動(dòng)機(jī)燃料經(jīng)濟(jì)性。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

解決微粒物質(zhì)在GPF內(nèi)累積的其它嘗試包括采用使排氣流繞過GPF周圍的旁路系統(tǒng)。具體地，旁路系統(tǒng)可包括與GPF平行的旁路通道和布置在旁路通道內(nèi)用于控制通過旁路通道的流的閥。一種示例手段由Gonze等人在美國專利申請(qǐng)No.2012/0060482中示出。在上述專利申請(qǐng)中，Gonze公開了再生火花點(diǎn)火發(fā)動(dòng)機(jī)中的汽油微粒過濾器(GPF)的方法。Gonze也公開了用于GPF的GPF旁路設(shè)備，其中環(huán)形通路延伸通過GPF的中心軸線。最靠近上游催化轉(zhuǎn)化器的環(huán)形通路部分(即，排氣首先開始與GPF和通路接觸的地方)裝備有可操作閥以在車輛的各種工況期間引導(dǎo)排氣。

另一個(gè)示例手段由Kono等人在美國專利No.4,974,414和Arai等人在美國專利No.5,105,619中示出，上述兩個(gè)專利也公開了用于再生火花點(diǎn)火發(fā)動(dòng)機(jī)中的微粒過濾器的方法和系統(tǒng)。兩個(gè)參考文件均采用了圍繞GPF的旁路通道，該旁路通道包括閥，其中閥的一部分布置在旁路通道外部。旁路通道與GPF平行并且鄰近GPF在GPF的外面。

然而，本發(fā)明人已經(jīng)認(rèn)識(shí)到此類系統(tǒng)的潛在問題。作為一個(gè)示例，位于環(huán)形通道的口部(例如，在GPF外殼內(nèi)，如Gonze所示)的閥使得難于接近所述閥以便修理/更換，并且在系統(tǒng)內(nèi)捕集熱，從而對(duì)部件耐久性提出挑戰(zhàn)。作為另一示例，位于鄰近GPF外殼并且與GPF外殼平行的旁路通道增加系統(tǒng)的直徑和/或?qū)挾?，從而增加GPF系統(tǒng)和排放控制裝置的總封裝空間。

作為一個(gè)示例，上述問題可通過包括布置在排氣通道中的汽油微粒過濾器(GPF)、包括布置在GPF上游的第一部分和通過GPF中心的第二部分的中心旁路通道、形成排氣通道的一部分并且布置在第一部分的上游且連接到第一部分的收縮錐體(converging cone)、耦接在收縮錐體與GPF之間并且與中心旁路通道隔開的一個(gè)或多個(gè)外通道以及布置在第一部分中的閥的設(shè)備來解決。以此方式，包括GPF的排氣系統(tǒng)的包裝尺寸可被減小并且可更容易地接近中心旁路通道中的閥以便修理和/或更換。

當(dāng)單獨(dú)或結(jié)合附圖時(shí)，本說明書的以上優(yōu)點(diǎn)和其它優(yōu)點(diǎn)以及特征從下面的具體實(shí)施方式中將顯而易見。

應(yīng)當(dāng)理解，提供以上本發(fā)明內(nèi)容是為了以簡化的形式介紹一系列概念，這些概念在具體實(shí)施方式中被進(jìn)一步描述。這并不意味著識(shí)別要求保護(hù)的主題的關(guān)鍵或必要特征，要求保護(hù)的主題的范圍由所附權(quán)利要求唯一地限定。另外，要求保護(hù)的主題不限于解決在上面或在本公開的任何部分中提及的任何缺點(diǎn)的實(shí)施方式。

附圖說明

圖1為車輛中的發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)的方框圖。

圖2A示出包括汽油微粒過濾器(GPF)和帶有處于第一位置的旁通閥的GPF旁路通道的示例排放控制裝置。

圖2B示出包括汽油微粒過濾器(GPF)和帶有處于第二位置的旁通閥的GPF旁路通道的示例排放控制裝置。

圖3為圖2B的示例排放控制裝置的橫截面。

圖4示出圖示說明響應(yīng)于發(fā)動(dòng)機(jī)工況而調(diào)節(jié)布置在用于GPF的旁路通道中的GPF旁通閥的方法的流程圖。

圖5示出圖示說明在包括GPF的排放控制裝置中執(zhí)行GPF再生事件的方法的流程圖。

具體實(shí)施方式

下面的描述涉及用于發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)(諸如圖1所示的發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng))中的包括汽油微粒過濾器(GPF)的排放控制裝置的系統(tǒng)和方法。如圖1所示，排放控制裝置可布置在發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)的排氣通道中的發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)的發(fā)動(dòng)機(jī)中的發(fā)動(dòng)機(jī)汽缸的下游。GPF在流過排氣通道的排氣離開發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)之前過濾來自該排氣的微粒物質(zhì)。然而，雖然這些微粒(例如，碳煙)中的一些可經(jīng)由再生事件從過濾器中除去，但是其它不易燃的微粒(諸如灰燼)可在過濾器的使用壽命內(nèi)保留在GPF內(nèi)，從而增加GPF兩端的壓力降并且隨后增加發(fā)動(dòng)機(jī)上的排氣背壓。因此，排放控制裝置可包括在某些發(fā)動(dòng)機(jī)工況下(例如，諸如當(dāng)灰燼可流過排氣通道時(shí)或在減少的碳煙產(chǎn)生的狀況期間)允許排氣從發(fā)動(dòng)機(jī)汽缸繞過GPF的旁路通道。圖2A至圖2B示出此類排放控制裝置的示例，其中旁路通道為延伸通過GPF中心的中心旁路通道。如圖2A至圖2B所示，中心旁路通道包括可經(jīng)由發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)的控制器調(diào)節(jié)以選擇性地允許不同百分比的排氣(經(jīng)由圍繞中心旁路通道定位的多個(gè)外圍通道)通過GPF或通過旁路通道繞過GPF的閥。如圖3所描繪的圖2A至圖2B的排放控制裝置的橫截面所示，外圍通道和中心旁路通道可彼此隔開，同時(shí)仍被定位在如由GPF的殼體和/或排放控制裝置的附加排放控制裝置(例如，催化劑)所限定的排放控制裝置的外直徑(或?qū)挾?內(nèi)。圖4示出圖示說明用于響應(yīng)于若干車輛工況而控制閥的方法的流程圖。在使用發(fā)動(dòng)機(jī)一段時(shí)間之后，微粒物質(zhì)可累積在GPF中，從而使得過濾器兩端的壓力降增加。因此，控制器可開始GPF的主動(dòng)再生以燃燒來自過濾器的碳煙，如圖5所示。同樣如圖5所示，控制器可在再生事件期間調(diào)節(jié)閥的位置以維持再生事件期望狀況。以此方式，調(diào)節(jié)中心旁路通道中的閥可減少存儲(chǔ)在GPF內(nèi)的不易燃的微粒物質(zhì)的量，從而降低發(fā)動(dòng)機(jī)上的背壓并且增加GPF的壽命。另外，外圍通道和中心旁路通道的布置可允許更容易地維護(hù)閥，同時(shí)也減少發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)內(nèi)的排放控制裝置的封裝空間。

圖1示意性地圖示說明可包括在汽車的推進(jìn)系統(tǒng)中的多缸發(fā)動(dòng)機(jī)10中的一個(gè)汽缸。發(fā)動(dòng)機(jī)10可至少部分由包括控制器12的控制系統(tǒng)并且由來自車輛操作者132經(jīng)由輸入裝置130的輸入來控制。在該示例中，輸入裝置130包括加速器踏板和用于生成成比例的踏板位置信號(hào)PP的踏板位置傳感器134。發(fā)動(dòng)機(jī)10的燃燒室(即，汽缸)30可包括帶有定位在其中的活塞36的燃燒室壁32。在一些實(shí)施例中，汽缸30內(nèi)部的活塞36的面可具有碗狀部分?；钊?6可耦接到曲軸40，以便活塞的往復(fù)運(yùn)動(dòng)被轉(zhuǎn)化成曲軸的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。曲軸40可經(jīng)由中間變速器系統(tǒng)耦接到車輛的至少一個(gè)驅(qū)動(dòng)輪。另外，起動(dòng)機(jī)馬達(dá)可經(jīng)由飛輪耦接到曲軸40以實(shí)現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)10的起動(dòng)操作。

燃燒室30可經(jīng)由進(jìn)氣通道42接收來自進(jìn)氣歧管44的進(jìn)氣并且可經(jīng)由排氣通道48排出燃燒氣體。進(jìn)氣歧管44和排氣通道48可選擇性地經(jīng)由相應(yīng)的進(jìn)氣閥52和排氣閥54與燃燒室30連通。在一些實(shí)施例中，燃燒室30可包括兩個(gè)或更多個(gè)進(jìn)氣閥和/或兩個(gè)或更多個(gè)排氣閥。

進(jìn)氣閥52可由控制器12經(jīng)由電動(dòng)閥致動(dòng)器(EVA)51來控制。類似地，排氣閥54可由控制器12經(jīng)由EVA 53來控制。替代地，可變閥致動(dòng)器可為電動(dòng)液壓機(jī)構(gòu)或?qū)崿F(xiàn)閥致動(dòng)的任何其它可想到的機(jī)構(gòu)。在一些狀況期間，控制器12可改變提供給致動(dòng)器51和致動(dòng)器53的信號(hào)以控制相應(yīng)的進(jìn)氣閥和排氣閥的打開和關(guān)閉。進(jìn)氣閥52和排氣閥54的位置可分別通過閥位置傳感器55和閥位置傳感器57來確定。在替代實(shí)施例中，進(jìn)氣閥和排氣閥中的一個(gè)或多個(gè)可由一個(gè)或多個(gè)凸輪致動(dòng)，并且可利用凸輪輪廓變換(CPS)系統(tǒng)、可變凸輪正時(shí)(VCT)系統(tǒng)、可變閥正時(shí)(VVT)系統(tǒng)和/或可變閥升程(VVL)系統(tǒng)中的一個(gè)或多個(gè)以改變閥位置。例如，汽缸30可以替代地包括經(jīng)由電動(dòng)閥致動(dòng)控制的進(jìn)氣閥和經(jīng)由包括CPS和/或VCT的凸輪致動(dòng)控制的排氣閥。

燃料噴射器66被示出為直接耦接到燃燒室30，用于將燃料以與從控制器12接收的信號(hào)FPW的脈沖寬度成比例地直接噴射于其中。以此方式，燃料噴射器66提供被稱為燃料到燃燒室30內(nèi)的直接噴射。例如，燃料噴射器可安裝在燃燒室的側(cè)面中或燃燒室的頂部中。燃料可通過包括燃料箱、燃料泵和燃料軌的燃料系統(tǒng)(未示出)傳遞到燃料噴射器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經(jīng)由火花塞92向燃燒室30提供點(diǎn)火火花。雖然示出火花點(diǎn)火部件，但是在一些實(shí)施例中，發(fā)動(dòng)機(jī)10的燃燒室30或一個(gè)或多個(gè)其它燃燒室可在具有或沒有點(diǎn)火火花的情況下以壓縮點(diǎn)火模式操作。

進(jìn)氣通道42或進(jìn)氣歧管44可包括具有節(jié)流板64的節(jié)閥62。在該特定示例中，節(jié)流板64的位置或節(jié)閥開度可由控制器12經(jīng)由提供給包括節(jié)閥62的電動(dòng)馬達(dá)或致動(dòng)器的信號(hào)來改變，該配置通常被稱為電子節(jié)閥控制(ETC)。以此方式，節(jié)閥62可被操作以改變提供給燃燒室30等其它發(fā)動(dòng)機(jī)汽缸的進(jìn)氣。節(jié)流板64的位置可通過節(jié)閥位置信號(hào)TP提供給控制器12。進(jìn)氣通道42可包括質(zhì)量空氣流量傳感器120和歧管空氣壓力傳感器122，用于向控制器12提供相應(yīng)的信號(hào)MAF和MAP。

另外，在所公開的實(shí)施例中，排氣再循環(huán)(EGR)系統(tǒng)100可將期望部分的排氣從排氣通道48傳送到進(jìn)氣歧管44。在該示例中，圖示說明高壓(HP)EGR通道140。提供給進(jìn)氣歧管44的EGR的量可由控制器12經(jīng)由HP EGR閥142來改變。另外，EGR傳感器144可被布置在HP EGR通道140內(nèi)并且可提供排氣的壓力、溫度和濃度中的一個(gè)或多個(gè)的指示。替代地，EGR流量可通過基于來自MAF傳感器(上游)、MAP(進(jìn)氣歧管)、MAT(歧管氣體溫度)和曲柄轉(zhuǎn)速傳感器的計(jì)算值來控制。另外，EGR流量可基于排氣O₂傳感器和/或進(jìn)氣氧傳感器(進(jìn)氣歧管)來控制。在一些狀況下，EGR系統(tǒng)可被用于調(diào)整燃燒室內(nèi)的空氣和燃料混合物的溫度或鄰近GPF 72的溫度。雖然圖1示出高壓EGR系統(tǒng)，但是可附加地或替代地使用低壓EGR。在低壓EGR系統(tǒng)中，EGR可從渦輪增壓器的渦輪的下游傳送到渦輪增壓器的壓縮機(jī)的上游，如圖1所示。

因此，發(fā)動(dòng)機(jī)10可進(jìn)一步包括壓縮裝置，諸如包括至少沿著進(jìn)氣歧管44布置的壓縮機(jī)162的渦輪增壓器或機(jī)械增壓器。對(duì)于渦輪增壓器，壓縮機(jī)162可至少部分由沿著排氣通道48布置的渦輪64(例如，經(jīng)由軸)驅(qū)動(dòng)。對(duì)于機(jī)械增壓器，壓縮機(jī)162可至少部分由發(fā)動(dòng)機(jī)10和/或電機(jī)驅(qū)動(dòng)，并且可不包括渦輪。因此，經(jīng)由渦輪增壓器或機(jī)械增壓器提供給發(fā)動(dòng)機(jī)的一個(gè)或多個(gè)汽缸的壓縮量可由控制器12來改變。

廢氣門163在渦輪164的上游并且耦接在排氣通道48與旁路通道165之間。根據(jù)廢氣門的位置，可控制穿過渦輪164的排氣的量。響應(yīng)于來自控制器12的信號(hào)，廢氣門163的位置可經(jīng)由廢氣門致動(dòng)器(未示出，并且其本質(zhì)上可為液壓的、氣動(dòng)的、電動(dòng)的或機(jī)械的)來控制。例如，控制器12可希望增加扭矩并且可通過增加升壓壓力來完成增加扭矩。增加升壓壓力的一個(gè)方法為增加到達(dá)渦輪164的能量的量。為了更多的能量到渦輪164，控制器可向廢氣門致動(dòng)器發(fā)送信號(hào)以將廢氣門163改變成第一位置或維持第一位置，第一位置(例如，完全關(guān)閉)使得沒有排氣可行進(jìn)穿過旁路通道165并且所有排氣必須穿過渦輪164。相反地，為了降低升壓壓力，控制器12可向廢氣門致動(dòng)器發(fā)送信號(hào)以使廢氣門163采取或維持第二位置(例如，完全打開)以允許從排氣通道48行進(jìn)的一定百分比的排氣流過廢氣門163通過旁路通道165，從而繞過渦輪164，直到旁路通道165重新連接到渦輪164下游的排氣通道48。將明白的是，(響應(yīng)于控制器12向廢氣門致動(dòng)器發(fā)送信號(hào)以改變廢氣門163的位置)廢氣門163可采取存在于第一(例如，完全關(guān)閉)位置與第二(例如，完全打開)位置之間的多個(gè)中間位置，以便可變量的排氣可行進(jìn)穿過旁路通道165，從而繞過渦輪164。

排氣傳感器126被示出耦接到排放控制裝置(ECD)70上游的排氣通道48。排氣傳感器126可為用于提供排氣空燃比的指示的任何合適的傳感器，諸如線性氧傳感器或UEGO(通用或?qū)捰蚺艢庋鮽鞲衅?、雙態(tài)氧傳感器或EGO、HEGO(加熱型EGO)、NOx、HC或CO傳感器。雖然在圖1中除排氣傳感器126之外還示出氧傳感器14和溫度傳感器16，但是可省略和/或移動(dòng)這些傳感器中的一個(gè)或多個(gè)。

排放控制裝置(ECD)70被示出沿著排氣傳感器126下游的排氣通道48布置。在該示例中，ECD 70包括三元催化轉(zhuǎn)化器(TWC)71、汽油微粒過濾器(GPF)72和壓力傳感器15。在一些實(shí)施例中，除了被配置用于過濾排氣的部件之外，GPF 72可包括一個(gè)或多個(gè)催化劑材料。例如，GPF 72可涂覆有包括一種或多種催化劑材料的涂層。例如，在發(fā)動(dòng)機(jī)10為火花點(diǎn)火的實(shí)施例中，可采用此類配置。在一些實(shí)施例中，TWC 71和GPF 72可為包括分開殼體的分開部件，該分開部件遠(yuǎn)離彼此定位(例如，如圖1、圖2A和圖2B所示TEC在GPF的上游)、布置在沿著共用軸線設(shè)置的GPF旁路通道上/中、其間帶有閥(未示出于圖1)。以下參考圖2A和圖2B提供關(guān)于示例性ECD的細(xì)節(jié)。然而，將理解的是，提供ECD作為非限制性示例，并且在其它實(shí)施例中，ECD可包括除了TWC 71和/或GPF 72之外或代替TWC 71和/或GPF 72的其它部件，包括但不限于稀NOx捕集器、SCR催化劑、柴油或汽油微粒過濾器、氧化催化劑或替代的氣體處理裝置。例如，在一些實(shí)施例中，替代催化劑或排氣后處理裝置可取代TWC 71被定位在GPF 72的上游。

控制器12在圖1中被示為微計(jì)算機(jī)，包括微處理器102、輸入/輸出端口104、用于可執(zhí)行程序和校準(zhǔn)值的(例如，計(jì)算機(jī)可讀)電子存儲(chǔ)介質(zhì)-在該特定示例中被示為只讀存儲(chǔ)器106、隨機(jī)存取存儲(chǔ)器108、不失效存儲(chǔ)器110和數(shù)據(jù)總線?？刂破?2可接收來自耦接到發(fā)動(dòng)機(jī)10的傳感器的各種信號(hào)，除先前討論的那些信號(hào)之外，還包括：來自質(zhì)量空氣流量傳感器120的引入的質(zhì)量空氣流量(MAF)的測(cè)量值；來自耦接到冷卻套筒114的溫度傳感器112的發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻劑溫度(ECT)；來自耦接到曲軸40的霍爾效應(yīng)傳感器118(或其它類型的傳感器)的表面點(diǎn)火感測(cè)信號(hào)(PIP)；來自節(jié)閥位置傳感器的節(jié)閥位置(TP)或節(jié)閥開度；以及來自壓力傳感器122的絕對(duì)歧管壓力信號(hào)MAP。發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速信號(hào)RPM可由控制器12根據(jù)信號(hào)PIP生成。來自歧管壓力傳感器的歧管壓力信號(hào)MAP可用于提供進(jìn)氣歧管中的真空或壓力的指示。注意，可使用以上傳感器的各種組合，諸如有MAF傳感器而沒有MAP傳感器，反之亦然。在化學(xué)計(jì)量操作期間，MAP傳感器可給出發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩的指示。另外，該傳感器連同檢測(cè)到的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速一起可提供被引入到汽缸中的充氣(包括空氣)的估計(jì)。在一個(gè)示例中，曲軸每回旋一次，傳感器118可產(chǎn)生預(yù)定數(shù)量的等間隔脈沖，該傳感器也被用作發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速傳感器?？刂破?2接收來自圖1中的各種傳感器(例如，壓力傳感器15、溫度傳感器112、踏板位置傳感器134等)的信號(hào)并且采用圖1中的各種致動(dòng)器(例如，如圖2A至圖2B所示的GPF 72的旁路通道中的閥的閥致動(dòng)器，節(jié)流板64、火花塞92、廢氣門致動(dòng)器163等)以基于所接收的信號(hào)和存儲(chǔ)在控制器的存儲(chǔ)器上的指令調(diào)節(jié)發(fā)動(dòng)機(jī)操作。例如，調(diào)節(jié)流過GPF 72的排氣的百分比(如以下參考圖4所進(jìn)一步描述的)可包括從控制器發(fā)送信號(hào)到在ECD 70內(nèi)的閥(諸如圖2A至圖2B所示的閥224)的致動(dòng)器以調(diào)整閥定位，從而調(diào)節(jié)流過GPF 72的排氣的百分比。

存儲(chǔ)介質(zhì)只讀存儲(chǔ)器106可用計(jì)算機(jī)可讀數(shù)據(jù)來編程，該計(jì)算機(jī)可讀數(shù)據(jù)表示可由微處理器102執(zhí)行的指令，用于執(zhí)行本文所述的方法以及被預(yù)期但未具體列出的其它變體。如上所述，圖1僅示出多缸發(fā)動(dòng)機(jī)中的一個(gè)汽缸，并且每個(gè)汽缸可類似地包括其自己的一組進(jìn)氣閥/排氣閥、燃料噴射器、火花塞等。

圖2A至圖2B以及圖3示出包括排放控制裝置(ECD)200的車輛排氣系統(tǒng)中的排氣通道(諸如圖1中的排氣通道48)的一部分。在一些示例中，ECD 200可為圖1的ECD 70。圖2A至圖2B示出ECD 200的側(cè)視圖，其中ECD 200包括通過ECD 200中心的中心軸線248。圖3示出ECD 200的橫截面，ECD 200被布置成使得豎直軸線304垂直于在圖2A和圖2B的每一個(gè)中可見的中心軸線248。圖3的橫截面是在圖2A和圖2B的TWC殼體的下游以及圖2A至圖2B的閥224的上游截取的，如圖2A至圖2B的橫截面A-A所示。

如圖2A至圖2B所示，ECD 200包括TWC 216、GPF 244和沿著中心旁路通道218(沿著排氣通道202和GPF 244的中心軸線248存在)設(shè)置的可操作閥224以及一個(gè)或多個(gè)外圍通道230。中心旁路通道218和外圍通道230將TWC 216的TWC殼體204連接到GPF 244的GPF殼體232。

TWC 216被布置在GPF 244上游的排氣通道202中。此外，TWC 216被布置在TWC殼體204內(nèi)，TWC殼體204包括在中心部分208上游并且耦接到中心部分208的擴(kuò)張錐體(diverging cone)206，中心部分208在TWC殼體204的收縮錐體210的上游并且耦接到TWC殼體204的收縮錐體210。TWC殼體204的中心部分208具有與TWC 216的外圓周面共面接觸的內(nèi)圓周面，使得中心部分208圍繞TWC的元件形成并且封閉TWC的元件。如本文所使用的，擴(kuò)張錐體具有從擴(kuò)張錐體的較窄的上游區(qū)域到較寬的下游區(qū)域向外成一定角度的有角度的側(cè)壁。相反地，收縮錐體具有從收縮錐體的較寬的上游區(qū)域到較窄的下游區(qū)域向內(nèi)成一定角度的有角度的側(cè)壁。向下游移動(dòng)，收縮錐體210形成排氣通道的一部分并且包括較寬的第一部分212(即，第一端部)和較窄的第二部分214(即，第二端部)，其中第一端部耦接到排氣通道的上游部分并且第二端部直接耦接到中心旁路通道218的第一部分220的入口。也就是說，收縮錐體210包括從第一部分212(即，第一端部)到第二部分214(即，第一端部下游的第二端部)向內(nèi)成一定角度的壁，其中第二部分214耦接到中心旁路通道218(位于第一端部的下游)的第一部分220。

中心旁路通道218包括布置在GPF 244上游的第一部分220和通過沿著中心軸線248居中的GPF 244的中心的第二部分222。更具體地，中心旁路通道218包括布置在GPF 244上游的第一部分220和通過圍繞中心軸線248形成的GPF 244的中心孔的第二部分222。中心旁路通道218的第一部分220包括布置在其內(nèi)的閥224。在本文中，閥224可被稱為旁通閥并且可經(jīng)由控制器(諸如圖1所示的控制器12)調(diào)節(jié)到多個(gè)位置(例如，在完全打開與完全關(guān)閉之間并且包括完全打開和完全關(guān)閉的多個(gè)位置)。以此方式，可基于發(fā)動(dòng)機(jī)工況主動(dòng)地控制閥224，如以下參考圖4至圖5所進(jìn)一步討論的。

閥224包括閥板226和閥致動(dòng)器228，其中閥致動(dòng)器228的至少一部分被設(shè)置在中心旁路通道218的第一部分220內(nèi)部的外部并且閥板226被定位在中心旁路通道218的第一部分220內(nèi)部。此外，布置在中心旁路通道218的第一部分220內(nèi)部的外部的閥致動(dòng)器228的該部分被定位在形成在中心旁路通道218的外壁與一個(gè)或多個(gè)外圍通道230(即，外通道)的外壁之前的空間內(nèi)。閥224的位置可由具有存儲(chǔ)在控制器的存儲(chǔ)器中用于致動(dòng)此類調(diào)節(jié)的計(jì)算機(jī)可讀指令的控制器(諸如圖1的控制器12)調(diào)節(jié)?？刂破骺上蜷y224的致動(dòng)器228發(fā)送信號(hào)以將閥致動(dòng)到第一位置(即，完全關(guān)閉的位置)，如圖2A所示，使得閥224的閥板226阻擋排氣流過中心旁路通道218。替代地，控制器可向(即，發(fā)送信號(hào)到)閥224的致動(dòng)器228發(fā)送信號(hào)以將閥致動(dòng)到第二位置(即，完全打開的位置)，如圖2B所示，使得閥224的閥板226對(duì)流過中心旁路通道218的排氣開放。作為一個(gè)示例，致動(dòng)器228可包括使閥224的閥板226在中心旁路通道218內(nèi)部內(nèi)移動(dòng)(旋轉(zhuǎn))到不同位置的馬達(dá)致動(dòng)器或液壓致動(dòng)器。由于其外部方位，致動(dòng)器213可易于接近以便維修、修理和/或更換。關(guān)于閥224位置、排氣流量和引起閥224的位置變化的發(fā)動(dòng)機(jī)工況的進(jìn)一步細(xì)節(jié)可進(jìn)一步參見下文。

返回到圖2A和圖2B，除了TWC殼體204的收縮錐體210耦接到中心旁路通道218之外，TWC殼體的收縮錐體210也耦接到一個(gè)或多個(gè)外圍通道230(即，外通路)。外圍通道230耦接在收縮錐體210與GPF 244之間，并且與中心旁路通道218隔開。更具體地，多個(gè)外圍通道230被定位在GPF殼體232的收縮錐體210與擴(kuò)張錐體234之間。例如，外圍通道230中的每個(gè)都耦接在收縮錐體210的第一部分212與擴(kuò)張錐體234的第二部分238之間。一個(gè)或多個(gè)外圍通道230在圓周上圍繞中心旁路通道218的外部隔開，但是在收縮錐體210上游的排氣通道或GPF的殼體232的中心部分240中的一個(gè)的外直徑內(nèi)。以此方式，外圍通道230可容納在由排氣通道、GPF殼體232和/或TWC殼體204限定的封裝空間內(nèi)。一個(gè)或多個(gè)外圍通道230中的至少一個(gè)配備有壓力傳感器231(其可類似于圖1所示的壓力傳感器15)，其中壓力傳感器231的一部分可被布置在外圍通道230內(nèi)部的外部并且壓力傳感器231的一部分可被定位在外圍通道230內(nèi)部內(nèi)，用于測(cè)量流過外圍通道230的排氣的壓力。因此，壓力傳感器可與控制器通信。在替代實(shí)施例中，壓力傳感器231可耦接到收縮錐體210或擴(kuò)張錐體234中的一個(gè)，使得壓力傳感器被布置在GPF 244的上游。外圍通道230允許不同百分比的排氣從TWC殼體傳遞到GPF殼體232，這取決于閥224的位置，如以下所進(jìn)一步討論的。

如以上所提及的，外圍通道230耦接到下游的GPF殼體232。例如，外圍通道230的上游第一端部耦接到收縮錐體210并且外圍通道230的下游第二端部耦接到GPF殼體232的擴(kuò)張錐體234。GPF殼體232包括在GPF殼體232的中心部分240上游并且耦接到GPF殼體232的中心部分240的擴(kuò)張錐體234，GPF殼體232的中心部分240在GPF殼體232的第二收縮錐體242的上游并且耦接到GPF殼體232的第二收縮錐體242。形成GPF的殼體的一部分的擴(kuò)張錐體234被布置在GPF 244的上游和中心旁路通道218的第一部分220的入口的下游。擴(kuò)張錐體234包括耦接到中心旁路通道218的第一部分220的外壁的較窄的第一部分236(即，第一端部)和耦接到圍繞GPF 244的GPF的殼體的中心部分240的較寬的第二部分238(即，第二端部)。GPF的殼體(即，GPF殼體232)的中心部分240圍繞GPF 244的過濾器元件形成且封閉GPF 244的過濾器元件，并且耦接在擴(kuò)張錐體234與第二收縮錐體242之間，其中第二收縮錐體被布置在GPF 244的下游。布置在排氣通道202中并且具有中心軸線214的GPF 244被布置為在圓周上圍繞中心旁路通道218的外周，具體地，圍繞中心旁路通道218的第二部分222。

已經(jīng)在圖2A和圖2B中公開了ECD 200的結(jié)構(gòu)元件，可進(jìn)一步討論在ECD 200中排氣流246根據(jù)閥224的位置可采取的路徑。可根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)工況而改變或維持閥224的位置以便調(diào)節(jié)流過外圍通道230并且流過GPF 244的排氣流246的百分比。具體地，圖2A示出當(dāng)閥224處于第一位置(例如，關(guān)閉位置)從而阻擋排氣流過中心旁路通道218時(shí)，通過ECD 200的排氣流246。圖2B示出當(dāng)閥224處于第二位置(例如，打開位置)從而允許排氣流過中心旁路通道218時(shí)，通過ECD 200的排氣流246。如以上所介紹的，通過ECD 200的排氣流246可包括從一個(gè)或多個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)汽缸流過其中安置有ECD 200的排氣通道的排氣。

查看圖2A，排氣流246首先通過排氣通道202進(jìn)入ECD 200并且隨后進(jìn)入TWC殼體204的擴(kuò)張錐體206。然后，所有的排氣流246都通過TWC 216并且進(jìn)入到收縮錐體210中。有角度的變窄形的收縮錐體210(如先前所討論的)將排氣引導(dǎo)到中心旁路通道218的第一部分220。由于閥224處于完全關(guān)閉的(即，第一)位置，因此沒有排氣流可在中心旁路通道218的第一部分220中繼續(xù)向下游，并且因此被引導(dǎo)朝向上游收縮錐體210返回。因此，所有的排氣流246都被引導(dǎo)行進(jìn)通過耦接到收縮錐體210的較寬部分的一個(gè)或多個(gè)外圍通道230，并且最終向下游到GPF殼體232的擴(kuò)張錐體234。替代地，在離開TWC 216之后，排氣流246中的一些可最初行進(jìn)通過外圍通道230，而沒有首先被引導(dǎo)到中心旁路通道218的第一部分220。然后，所有排氣流246都通過GPF 244的元件(如，過濾元件)并且進(jìn)入到GPF殼體232的下游第二收縮錐體242。因此，當(dāng)閥224為完全關(guān)閉時(shí)，所有的排氣流246都通過GPF 244過濾。然后，排氣流246可繼續(xù)通過ECD 200的最下游部分-排氣通道202，然后在排氣通道202中排氣流246離開ECD 200。當(dāng)閥224可處于第一位置的一些示例包括冷起動(dòng)狀況、GPF的主動(dòng)再生事件和車輛加速度超過閾值水平中的一個(gè)或多個(gè)(以下將參考圖4和圖5更詳細(xì)討的)，所述發(fā)動(dòng)機(jī)冷起動(dòng)狀況包括發(fā)動(dòng)機(jī)溫度低于閾值溫度。

現(xiàn)轉(zhuǎn)向圖2B，排氣流246行進(jìn)與圖2A中相同的初始步驟。排氣流246首先通過排氣通道202進(jìn)入ECD 200并且隨后進(jìn)入TWC殼體204的擴(kuò)張錐體206。然后，所有的排氣流246通過TWC 216，并且進(jìn)入到收縮錐體210中。收縮錐體210的有角度的收縮內(nèi)表面(先前所討論的)將較大百分比的排氣流246引導(dǎo)到中心旁路通道218的第一部分220而不是外圍通道230，其中剩余百分比的排氣流246行進(jìn)通過一個(gè)或多個(gè)外圍通道230。由于閥處于第二位置(即，完全打開)，排氣流246可在中心旁路通道218內(nèi)繼續(xù)向下游到中心旁路通道218的第二部分222。中心旁路通道的第二部分222繞過GPF(如先前所討論的)允許排氣流246在不穿過元件或不與GPF 244的內(nèi)部元件接觸的情況下行進(jìn)通過GPF殼體232的中心部分240。一旦排氣流246離開中心旁路通道218的第二部分222，它就進(jìn)入GPF殼體232的擴(kuò)張錐體234并且行進(jìn)到ECD 200的最下游部分-排氣通道202，在排氣通道202中排氣流246離開設(shè)備。當(dāng)閥224可處于第二位置的一些示例包括當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)溫度處于或高于閾值溫度時(shí)、或當(dāng)車輛加速度沒有超過閾值水平時(shí)以及沒有發(fā)生GPF的主動(dòng)再生事件的冷起動(dòng)狀況中的一個(gè)或多個(gè)(參考圖4和圖5更詳細(xì)討論的)。以此方式，當(dāng)閥224處于第二位置時(shí)，較大的第一部分排氣行進(jìn)通過中心旁路通道218，從而繞過GPF，同時(shí)較小的剩余的第二部分排氣行進(jìn)通過外圍通道230并且通過GPF 244(例如，通過GPF過濾)。

圖2A和圖2B分別描繪閥的第一位置和第二位置，然而，閥可處于第三位置(即，中間位置)，其中第三位置在第一位置與第二位置之間?？刂破骺上蛑聞?dòng)器228發(fā)送信號(hào)以調(diào)節(jié)閥224的閥板226的位置以增加閥224的開度的量，以便降低流過外圍通道230并且隨后通過GPF 244的排氣的百分比。替代地，控制器可向致動(dòng)器228發(fā)送信號(hào)以調(diào)節(jié)閥224的閥板226的位置以減小閥的開度的量，以便增加流過外圍通道230并且隨后通過GPF 244的排氣的百分比。

將明白的是，圖2A和圖2B僅表示ECD 200的一種配置。替代實(shí)施例可容納各種數(shù)量的外圍流動(dòng)通道、可采用各種類型的致動(dòng)器、可使用催化劑或不同于TWC的替代氣體處理裝置和/或可使用多于一種整體式GPF(即，可使用多個(gè)較小的GPF，同時(shí)仍維持最里面的中心GPF旁路通道和最外面的面與GPF殼體共享接觸)。圖2A和圖2B所述的通道(即，排氣通道202、一個(gè)或多個(gè)外圍流動(dòng)通道230和中心旁路通道218)在形狀上可為環(huán)形的或采取多種幾何變體(諸如正方形、六邊形等)，只要它們維持允許排氣流過它們中空主體的能力。此外，TWC殼體和GPF殼體的形狀可具有為圓形、正方形、長方形、六邊形等的中心部分，并且可彼此完全相同或不同(即，GPF殼體的中心部分可采取與TWC殼體的中心部分的幾何配置相同或不同的幾何配置)。此外，ECD系統(tǒng)200可具有位于該系統(tǒng)內(nèi)可負(fù)責(zé)監(jiān)測(cè)通過中心旁路通道218和一個(gè)或多個(gè)外圍通道230中的至少一個(gè)的排氣的溫度或百分比的一個(gè)或多個(gè)傳感器。所述傳感器可將采集的任何數(shù)據(jù)傳達(dá)至車輛的控制器(諸如參見圖1中的控制器12)，控制器可響應(yīng)于車輛工況通過向致動(dòng)器(諸如圖2A和圖2B的致動(dòng)器213)發(fā)送信號(hào)以致動(dòng)閥(諸如圖2A和圖2B的閥224)以改變位置來作出響應(yīng)。

現(xiàn)轉(zhuǎn)向圖3，其示出ECD 200的橫截面。如以上所介紹的，ECD 200的橫截面被布置成使得豎直軸線304垂直于在圖2A和圖2B中的每一個(gè)中可見的中心軸線248。另外，橫截面是在圖2B所示的TWC殼體204下游和閥224上游的截面A-A處截取的。在該實(shí)施例中，示出四個(gè)外圍(即，外)通道230和一個(gè)中心旁路通道218，借此排氣可從TWC殼體204流到GPF殼體232。如圖3所示，四個(gè)外圍通道230圍繞中心旁路通道218的外直徑?？梢婇y224位于中心旁路通道218內(nèi)。如以上參考圖2A至圖2B所介紹的，閥224包括閥板226和致動(dòng)器228。閥板226被安放在中心旁路通道218的直徑內(nèi)并且可由致動(dòng)器228可操作地控制。另外，每個(gè)外圍通道230的每個(gè)外表面都與中心旁路通道218的外表面隔開，使得在中心旁路通道218周圍形成空間。如圖3所示，四個(gè)外圍通道230在圓周上圍繞中心旁路通道218隔開。在替代實(shí)施例中，ECD 200可包括不是四個(gè)的不同數(shù)量的外圍流動(dòng)通道。例如，ECD 200可包括在圓周上圍繞中心旁路通道218但與中心旁路通道218隔開的一個(gè)、兩個(gè)、三個(gè)或五個(gè)外圍流動(dòng)通道。

將明白的是，中心旁路通道218和外圍通道230被容納在由GPF殼體的中心部分240的外直徑302限定的空間內(nèi)。也就是說，所有的外圍通道230都沿徑向(或垂直于ECD 200中心軸線的方向)被定位在GPF殼體的中心部分240的外直徑302的內(nèi)部。將所有通道容納在由GPF殼體的中心部分240的外直徑302限定的空間內(nèi)(但將外圍通道230與中心旁路通道218隔開)允許ECD為緊湊的，同時(shí)仍允許接近中心閥224。也就是說，從中心軸線(在閥224的中心處，諸如圖2A和圖2B的中心軸線248)到每個(gè)通道的(如由豎直軸線304多限定的)豎直距離和(如由水平軸線306限定的)水平距離小于GPF殼體的中心部分240的直徑。將明白的是，GPF殼體和TWC殼體的中心部分限定殼體的直徑，并且因此術(shù)語“GPF殼體的中心部分的直徑”和“TWC殼體的中心部分的直徑”可分別與“GPF殼體的直徑”或“GPF殼體直徑”以及“TWC殼體的直徑”或“TWC殼體直徑”互換。如圖2A至圖2B所示，TWC殼體直徑與GPF殼體直徑相同，然而，在替代實(shí)施例中，TWC殼體直徑可與GPF殼體直徑不同。在其中GPF殼體和TWC殼體的直徑不同的實(shí)施例中，外圍通道230可適配在由TWC殼體直徑和GPF殼體直徑中最大的限定的空間內(nèi)(使得外圍通道230不延伸在GPF的外直徑或TWC的外直徑的外面)(無論哪個(gè)為最大的)。在另一實(shí)施例中，GPF殼體和/或TWC殼體可不具有圓形橫截面(即，可不具有環(huán)形中心部分)，在這種情況下外圍通道可適配在由TWC和/或GPF的殼體的高度或?qū)挾?或橫截面)限定的空間內(nèi)。例如，GPF殼體和TWC殼體可具有等尺寸的六邊形中心部分(同時(shí)仍維持中心部分上游的擴(kuò)張錐體和中心部分下游的收縮錐體)，在這種情況下所有的通道(即，外圍流動(dòng)通道和中心旁路通道)將在GPF殼體和TWC殼體的六邊形中心部分的橫截面內(nèi)隔開。

通過外圍通道230的排氣流的量(例如，通過排氣通道并且進(jìn)入ECD 200的總排氣流的排氣流的百分比)取決于閥224的位置。當(dāng)閥224處于前面提及的第一位置(未示于圖3中)時(shí)，中心旁路通道218對(duì)排氣為關(guān)閉的，從而導(dǎo)致大約100％的排氣流過外圍通道230(如圖2A所示意性描繪的)。當(dāng)閥224處于前面提及的第二位置(也參見圖2B)時(shí)，中心旁路通道218為打開的，以便排氣從中心旁路通道218向下行進(jìn)(并且越過GPF)，并且較低百分比的排氣將通過外圍通道230、GPF殼體232并且通過GPF 244。閥224也可采取在對(duì)排氣完全關(guān)閉(即，第一位置)與對(duì)排氣完全打開(即，第二位置)之間的多個(gè)中間位置。閥224的中間閥位置可影響流過外圍通道230和中心旁路通道218的氣體的百分比，使得隨著閥224從第二位置移動(dòng)至第一位置(即，關(guān)閉至打開)，較大百分比的排氣將通過中心旁路通道218以及較低百分比的排氣將通過外圍通道230。

雖然中心旁路通道218、外圍通道230和GPF殼體232在形狀上都被描繪為環(huán)形，但是替代實(shí)施例可采用多種幾何配置。例如，通道可為正方形的、長方形的、六邊形的等。另外，替代實(shí)施例可要求改變外圍通道230的數(shù)量(即，一個(gè)或多個(gè)外圍流動(dòng)通道)。雖然閥224在圖3中被示為具有垂直于豎直軸線304的軸線，但是替代實(shí)施例可具有與豎直軸線304成小于或大于九十度的角布置的閥224軸線。此外，圖1至圖3示出帶有相對(duì)定位的各種部件的示例配置。如果被示出相互直接接觸或直接耦接，則至少在一個(gè)示例中此類元件可分別被稱為直接接觸或直接耦接。類似地，被示出彼此連續(xù)或鄰近的元件可在至少一個(gè)示例中分別彼此連續(xù)或鄰近。作為一個(gè)示例，彼此共面接觸放置的部件可被稱為共面接觸。作為另一示例，彼此間隔定位且其間僅有空間而沒有其它部件的元件可在至少一個(gè)示例中被如上稱呼。

轉(zhuǎn)向圖4，其示出用于調(diào)節(jié)定位在旁路通道中的閥以改變通過GPF的排氣的百分比的方法，該旁路通道被布置通過GPF的中心。如以上所介紹的，排放控制裝置(諸如圖2A至圖2B和圖3所示的ECD 200)可包括上游后處理裝置(諸如圖2A至圖2B所示的TWC 216)和GPF(諸如圖2A至圖2B和圖3所示的GPF 244)以及通過GPF的中心的中心旁路通道(諸如圖2A至圖2B和圖3所示的中心旁路通道218)，中心旁路通道允許排氣通過通道并且不通過GPF的細(xì)孔(或過濾元件)。中心旁路通道包括布置在其中在通過GPF的中心的一部分通道上游的閥(諸如圖2A至圖2B和圖3所示的閥224)。閥可被調(diào)節(jié)到多個(gè)位置以調(diào)節(jié)流過中心旁路通道和/或流過GPF的排氣的百分比。用于實(shí)施方法400和包括在本文中的其余方法的指令可由控制器(諸如圖1所示的控制器12)基于存儲(chǔ)在控制器的存儲(chǔ)器上的指令并且連同從發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)的傳感器(諸如以上參考圖1所述的傳感器)接收的信號(hào)來執(zhí)行?？刂破骺筛鶕?jù)以下所述的方法采用發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)的發(fā)動(dòng)機(jī)致動(dòng)器以調(diào)節(jié)發(fā)動(dòng)機(jī)操作。此外，在以下所述的圖4和圖5中，GPF的中心旁路通道中的閥可處于第一位置、第二位置或處于兩種位置之間的中間位置。另外，在以下所述的圖4和圖5中，GPF的中心旁路通道中的閥可被簡單地稱為“閥”。讀者可假定在圖4和圖5中參考的所有閥都被稱為GPF的中心旁路通道中的閥(諸如圖2A、圖2B、圖3中的閥224)，除非另作說明。如本文所使用的，當(dāng)閥處于“第一位置”時(shí)，閥可被稱為“關(guān)閉的”(例如，關(guān)閉使得排氣不流動(dòng)越過閥并且不流過中心旁路通道)，借此排氣不可流過中心旁路通道，并且作為響應(yīng)，所有的排氣都流過圍繞中心旁路通道并且將上游催化劑(例如，TWC)連接到GPF的外圍流動(dòng)通道。另外，如本文所使用的，當(dāng)閥處于“第二位置”時(shí)，閥可被稱為“打開的”，借此排氣可流過中心旁路通道，并且作為響應(yīng)，一定百分比的排氣流過中心旁路通道，同時(shí)剩余百分比的排氣流過外圍流動(dòng)通道。此外，將明白的是，任何參考的閥被致動(dòng)或閥位置(例如，第一位置、第二位置、打開位置、關(guān)閉位置、中間位置等)的變化將暗示控制器正在采用閥(其可至少部分在中心旁路通道的外部)的致動(dòng)器以將閥的閥板的位置(閥板被定位為橫穿中心旁路通道的內(nèi)部)移動(dòng)到期望的位置并且因此改變通過中心旁路通道的排氣流的量。

圖4開始于402，其中估計(jì)和/或測(cè)量發(fā)動(dòng)機(jī)工況。估計(jì)和/或測(cè)量發(fā)動(dòng)機(jī)工況可包括處理從在ECD內(nèi)和/或外面的傳感器獲得的數(shù)據(jù)，確定車輛是否已經(jīng)發(fā)動(dòng)(即，冷起動(dòng))、車輛是否處于巡航控制、車輛是否正在加速/減速等。例如，發(fā)動(dòng)機(jī)工況可包括發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速和/或負(fù)載、排氣氧含量、環(huán)境溫度、發(fā)動(dòng)機(jī)溫度、GPF上游的壓力、流過GPF的排氣的百分比、ECD的溫度、ECD的排氣氧含量等。

在404處，該方法包括確定發(fā)動(dòng)機(jī)是否在冷起動(dòng)狀況下操作。冷起動(dòng)狀況可包括當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)的溫度(和/或環(huán)境溫度)低于閾值溫度時(shí)起動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)。閾值溫度可基于其中發(fā)動(dòng)機(jī)的流體被加熱至閾值水平的發(fā)動(dòng)機(jī)的標(biāo)稱操作溫度。在冷起動(dòng)階段期間(例如，當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)溫度或發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻劑溫度小于閾值溫度時(shí))，由于控制器采用預(yù)熱策略以盡可能快地加熱排氣通道中的催化劑(例如，TWC)，所以發(fā)動(dòng)機(jī)可產(chǎn)生碳煙。該預(yù)熱策略的一個(gè)方面可包括遲燃料噴射，其中控制器致動(dòng)燃料噴射器以延遲到發(fā)動(dòng)機(jī)汽缸的燃料噴射正時(shí)。預(yù)熱策略的其它方面可包括火花正時(shí)、怠速、空燃比和渦輪增壓器操作的調(diào)節(jié)。在冷起動(dòng)時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)操作的這些方面和其它可能的方面對(duì)于快速催化劑(例如，TWC)預(yù)熱是最佳的并且因此對(duì)于最小限度的微粒排放不是最佳的。如果控制器確定發(fā)動(dòng)機(jī)正在冷起動(dòng)狀況下操作，則該方法進(jìn)行到406。

在406處，該方法包括關(guān)閉GPF的中心旁路通道的閥或維持閥處于關(guān)閉位置(例如，如果其已經(jīng)關(guān)閉)。因此，來自發(fā)動(dòng)機(jī)汽缸的所有或大部分排氣被引導(dǎo)通過外圍流動(dòng)通道并且通過GPF。因此，在排氣從發(fā)動(dòng)機(jī)排出之前，GPF可過濾煙排氣中的碳煙微粒物質(zhì)。響應(yīng)于冷起動(dòng)狀況，控制器可向中心旁路通道中的閥的致動(dòng)器發(fā)送信號(hào)以將閥致動(dòng)到關(guān)閉位置，使得閥的閥板阻擋排氣流過旁路通道。替代地，如果中心旁路通道中的閥已經(jīng)完全關(guān)閉，則控制器可不向閥致動(dòng)器發(fā)送信號(hào)以便維持閥處于關(guān)閉位置。在替代實(shí)施例中，只要ECD繼續(xù)操作以如排放標(biāo)準(zhǔn)所規(guī)定的除去排氣中期望量的碳煙(即，閥可為10％打開以適應(yīng)發(fā)動(dòng)機(jī)工況，同時(shí)仍滿足排放標(biāo)準(zhǔn))，閥就可被致動(dòng)以移動(dòng)至部分關(guān)閉的位置，與完全關(guān)閉相反。在關(guān)閉或維持ECD的中心旁路通道中的關(guān)閉的閥之后，該方法進(jìn)行到408。

在408處，該方法包括控制器評(píng)估發(fā)動(dòng)機(jī)預(yù)熱期(即，冷起動(dòng)狀況或預(yù)熱策略)是否完成。如果控制器確定發(fā)動(dòng)機(jī)仍在預(yù)熱狀況下起作用，則該方法進(jìn)行到410。作為一個(gè)示例，如果發(fā)動(dòng)機(jī)溫度仍低于閾值溫度，則控制器可確定發(fā)動(dòng)機(jī)預(yù)熱沒有完成。作為另一示例，如果在發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行狀況期間燃料噴射相對(duì)于閾值燃料噴射正時(shí)或標(biāo)準(zhǔn)燃料噴射正時(shí)仍然遲，則控制器可確定發(fā)動(dòng)機(jī)預(yù)熱沒有完成。作為又一示例，如果閾值時(shí)間量(例如，用于發(fā)動(dòng)機(jī)預(yù)熱)還沒有期滿，則控制器可確定預(yù)熱期沒有完成。

在410處，該方法包括維持中心旁路通路中的閥關(guān)閉。維持閥關(guān)閉可不需要來自控制中心旁路通道的閥的致動(dòng)器的任何動(dòng)作。在410處發(fā)生維持閥關(guān)閉之后，該方法返回到408。該方法可在408和410之間循環(huán)，直到控制器確定發(fā)動(dòng)機(jī)預(yù)熱完成，然后該方法繼續(xù)到412。

在412處，該方法包括響應(yīng)于在冷起動(dòng)之后完成發(fā)動(dòng)機(jī)預(yù)熱期而打開中心旁路通道中的閥。在完成預(yù)熱狀況之后，并且只要沒有產(chǎn)生超過閾值水平(例如，其中閾值水平基于排放標(biāo)準(zhǔn))的碳煙的其它發(fā)動(dòng)機(jī)操作發(fā)生，則控制器可向GPF的中心旁路通道中的閥的致動(dòng)器發(fā)送信號(hào)以致動(dòng)閥以將位置從關(guān)閉變成打開。將閥的位置從關(guān)閉變成打開允許排氣通過中心旁路通道，從而在過程中繞過GPF。在一個(gè)示例中，該方法在412處可包括完全打開中心旁路通道中的閥。作為另一示例，該方法在412處可包括增加閥的開度以便其部分打開。在一些示例中，閥的開度可隨著發(fā)動(dòng)機(jī)預(yù)熱(例如，隨著發(fā)動(dòng)機(jī)溫度增加或隨著燃料噴射從延遲狀態(tài)返回到基線非延遲狀態(tài))而增加。一旦閥成功地打開(完全打開或部分打開，這取決于發(fā)動(dòng)機(jī)工況)，方法400繼續(xù)到424(如以下所進(jìn)一步討論的)。

返回到404，如果控制器確定發(fā)動(dòng)機(jī)不在冷起動(dòng)狀況下操作，則該方法繼續(xù)進(jìn)行到414。在414處，該方法包括確定是否滿足主動(dòng)GPF再生狀況。主動(dòng)GPF再生狀況可包括在GPF中微粒物質(zhì)(即，碳煙和/或灰燼)的累積超過閾值，使得GPF兩端的壓力降大于閾值水平。作為一個(gè)示例，閾值水平可基于導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)汽缸上增加的背壓的水平，該增加的背壓引起發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩輸出的閾值百分比的下降。此外，控制器可被編程以在確定滿足再生狀況之前檢測(cè)特定工況，諸如穩(wěn)定的公路巡航。如果在414處控制器確定滿足主動(dòng)GPF再生狀況，則該方法繼續(xù)進(jìn)行到416。在416處，該方法包括關(guān)閉中心旁路通道中的閥并且再生GPF。如之前所提及的，關(guān)閉閥經(jīng)由與閥耦接的致動(dòng)器響應(yīng)于來自控制器的信號(hào)而發(fā)生。以下參考圖5更詳細(xì)地討論GPF再生以及再生期間的閥操作的細(xì)節(jié)。在完成再生之后，并且如果沒有檢測(cè)到需要閥位置變化的其它發(fā)動(dòng)機(jī)工況，則方法400將結(jié)束。

返回到414，如果不滿足主動(dòng)GPF再生狀況，則該方法繼續(xù)進(jìn)行到418。在418處，該方法包括確定車輛是否正在加速。可基于節(jié)閥開度的增加、燃料噴射的增加速率和/或踏板位置的增加超過閾值來檢測(cè)加速。強(qiáng)加速(例如，踩踏板或踏板位置增加超過閾值)可導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)碳煙輸出的增加。因此，響應(yīng)于發(fā)動(dòng)機(jī)加速(或超過閾值的加速度)，如果閥尚未關(guān)閉期望的量，則控制器可將閥致動(dòng)到完全關(guān)閉或部分關(guān)閉(經(jīng)由向耦接到閥的致動(dòng)器發(fā)送信號(hào))。加速度的閾值可被用于確定碳煙何時(shí)以保證控制器致動(dòng)閥位置變化的水平來產(chǎn)生，以便滿足排放標(biāo)準(zhǔn)。如果車輛加速或加速超過預(yù)定閾值，則該方法進(jìn)行到420。

在420處，該方法包括關(guān)閉(或部分關(guān)閉)中心旁路通道中的閥。如在418中所討論的，響應(yīng)于車輛加速或加速度超過已知為引起超過閾值水平的碳煙的預(yù)定閾值，控制器可向閥致動(dòng)器發(fā)送信號(hào)以將閥位置改變成完全關(guān)閉或部分關(guān)閉的位置(例如，控制器可減小閥的打開量)。確定是否部分或完全關(guān)閉閥可取決于許多工況，諸如確定為了減少排氣中閾值量的碳煙閥而必須關(guān)閉的程度、ECU中的壓力、移動(dòng)通過中心旁路通道和外圍流動(dòng)通道的排氣的百分比、排氣的溫度、空燃比等。如果致動(dòng)器完全關(guān)閉閥(即，使閥移動(dòng)至第一位置)，則所有的排氣將通過外圍流動(dòng)通道(諸如圖2A至圖3所示的在GPF下游的外圍通道230)，其中由于加速而輸出的增加的碳煙可被更好地捕集在過濾器中。如果致動(dòng)器部分關(guān)閉閥(即，第一位置與第二位置之間的中間位置)，則增加百分比的排氣將通過外圍流動(dòng)通道，同時(shí)剩余百分比的排氣將繼續(xù)流過現(xiàn)在被部分阻攔的中心旁路通道。在關(guān)閉或部分關(guān)閉控制接近中心旁路通道的閥之后，方法400繼續(xù)到424(如以下所進(jìn)一步討論的)。將明白的是，在替代實(shí)施例中，由增加的加速(或超過預(yù)定閾值的加速度)生成的碳煙可通過發(fā)動(dòng)機(jī)校準(zhǔn)來解決，從而消除控制器為了滿足碳煙閾值而關(guān)閉閥的需要。在此類替代實(shí)施例中，該方法將不繼續(xù)到420，而是到422。

返回到418，如果發(fā)動(dòng)機(jī)不在加速，或沒有加速處于或超過預(yù)定閾值以觸發(fā)如上所述的閥的關(guān)閉，則該方法繼續(xù)到422。在422處，該方法包括維持中心旁路通道中的閥的打開(或部分打開)位置。維持打開的閥(即，處于第二位置)可要求沒有從控制器到閥的致動(dòng)器的信號(hào)。將明白的是，盡管沒有檢測(cè)到在前面418中提及的保證閥的關(guān)閉的加速，但是可同時(shí)發(fā)生其它工況，以便要求閥部分打開而不是完全打開。此外，盡管沒有檢測(cè)到在前面418中提及的保證閥的關(guān)閉的加速，但是可同時(shí)發(fā)生導(dǎo)致控制器完全關(guān)閉閥位置的一些工況。例如，在422處，控制器可檢測(cè)到觸發(fā)控制器再生GPF的壓力信號(hào)。在這些狀況下，控制器可確定對(duì)于發(fā)動(dòng)機(jī)操作比維持打開的閥更至關(guān)緊要的再生，并且作為響應(yīng)，盡管沒有檢測(cè)到在前面418中提及的保證閥的關(guān)閉的加速，但是控制器可向致動(dòng)器發(fā)送信號(hào)以關(guān)閉閥以便可發(fā)生再生。將明白的是，盡管被示意性地描繪為嚴(yán)格的順序過程，但是控制器可同時(shí)追蹤所有的車輛操作(例如，確定冷起動(dòng)狀況、再生狀況、加速狀況等)并且連續(xù)地排列所述狀況的優(yōu)先權(quán)以便確定最佳的閥位置。

在424處，由于調(diào)節(jié)了閥的位置，該方法包括基于GPF兩端的壓力變化來調(diào)節(jié)發(fā)動(dòng)機(jī)操作。例如，在上述方法期間調(diào)節(jié)閥之后，控制器可通過獲取ECD系統(tǒng)內(nèi)在GPF上游但在TWC下游的第一壓力讀數(shù)以及GPF下游的第二壓力度數(shù)來確定GPF兩端的壓力。在一個(gè)示例中，第二壓力讀數(shù)可為大氣壓力。因此，確定GPF兩端的壓力降可包括將第一壓力度數(shù)與第二壓力度數(shù)進(jìn)行比較，并且確定所述壓力降是否影響發(fā)動(dòng)機(jī)的扭矩輸出。作為另一示例，控制器可確定GPF上游的壓力并且使用該壓力估計(jì)發(fā)動(dòng)機(jī)上的背壓以及扭矩輸出是否由于背壓而下降超出閾值水平。例如，當(dāng)閥處于第一位置(對(duì)于繞過GPF的排氣為關(guān)閉的，諸如圖2A所示的閥位置)時(shí)，進(jìn)入ECD的所有排氣都通過外圍流動(dòng)通道并且到下游GPF。當(dāng)發(fā)生這種情況時(shí)，通過GPF的壓力降引起發(fā)動(dòng)機(jī)上的額外負(fù)載，該額外負(fù)載可降低發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩輸出。壓力降可充分降低扭矩輸出，以至于控制器可采取措施-通過增加發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩輸出來補(bǔ)償。因此，該方法在424處可包括調(diào)節(jié)節(jié)閥開度、火花正時(shí)或渦輪增壓器升壓(在渦輪增壓發(fā)動(dòng)機(jī)中)以增加發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩輸出，使得GPF背壓的對(duì)駕駛員的影響不明顯。例如，控制器可增加節(jié)閥開度以隨著GPF兩端的壓力降(或GPF上游的壓力)增加而增加扭矩。壓力降的量也可取決于在GPF中積聚了多少微粒物質(zhì)并和/或流過GPF的氣體的百分比。例如，閥可完全打開(即，第二位置)或部分打開(即，處于第一位置與第二位置之間)，這允許一部分排氣繞過GPF，但由于GPF中大量的微粒物質(zhì)，壓力降可大體上足以使控制器基于GPF兩端的壓力變化來調(diào)節(jié)發(fā)動(dòng)機(jī)操作。在基于GPF兩端的壓力變化調(diào)節(jié)發(fā)動(dòng)機(jī)操作之后，方法400結(jié)束。

以此方式，車輛控制器可確定在該發(fā)動(dòng)機(jī)操作狀況期間增加的碳煙產(chǎn)生很可能發(fā)生，并且響應(yīng)于那些工況，向GPF的中心旁路通道中的閥的致動(dòng)器發(fā)送信號(hào)以相應(yīng)地調(diào)節(jié)閥，其中關(guān)閉的閥阻擋排氣接近中心旁路通道，從而導(dǎo)致所有的排氣都行進(jìn)通過外圍流動(dòng)通道并且通過GPF的細(xì)孔。相比之下，打開的(或部分打開的)閥允許一部分排氣沿著中心旁路通道向下行進(jìn)并且穿過GPF的中心而沒有流過GPF的細(xì)孔，從而減少行進(jìn)通過GPF的細(xì)孔的排氣的量?？刂破骺赏瑫r(shí)估計(jì)和/或測(cè)量多種發(fā)動(dòng)機(jī)工況以確定閥的期望閥位置，該期望閥位置可包括第一位置、第二位置或在第一位置與第二位置之間的中間位置，如上所述。

轉(zhuǎn)向圖5，其示出用于在包括GPF(諸如圖2A至圖2B和圖3所示的ECD200和GPF 244)的排放控制裝置中執(zhí)行GPF再生事件的方法500。應(yīng)注意的是，方法500為圖4中416的繼續(xù)。

方法500通過響應(yīng)于控制器確定滿足主動(dòng)GPF再生狀況來關(guān)閉或部分關(guān)閉中心旁路通道中的閥而開始于502，如以上參考圖4的414所討論的。該方法在502處可包括基于發(fā)動(dòng)機(jī)工況確定是否部分關(guān)閉或完全關(guān)閉閥。例如，閥的完全閉合(即，第一位置)可使得所有被加熱的排氣都通過GPF的細(xì)孔而不是通過其中安置有閥的中心旁路通道。因此，在再生事件期間，GPF的溫度可增加并且存儲(chǔ)在GPF內(nèi)的更多碳煙可在過濾器中被燒掉。相比之下，閥的部分閉合(即，第一位置與第二位置之間的位置)可使得較少的被加熱的排氣通過GPF的細(xì)孔(相比于在閥被完全關(guān)閉的情況下)并且因此GPF的溫度可不像在閥被完全關(guān)閉的情況下一樣增加。因此，控制器可在再生事件期間基于閥的位置來控制GPF的溫度。在再生期間，可存在用于維持GPF溫度的閾值溫度或溫度范圍。例如，在再生期間，控制器可調(diào)節(jié)閥以維持GPF超過下限閾值溫度(例如，低于該溫度碳煙不可從過濾器中去除)和低于上限閾值溫度(例如，高于該溫度可發(fā)生GPF的退化)。另外，僅通過部分關(guān)閉閥，可降低發(fā)動(dòng)機(jī)功率損耗(例如，來自通過使排氣流過GPF的增加的背壓)。一旦控制器確定閥是否應(yīng)完全或部分關(guān)閉(以及閥應(yīng)移動(dòng)成多少百分比的打開或關(guān)閉)，向閥致動(dòng)器發(fā)送信號(hào)，并且相應(yīng)地調(diào)節(jié)閥位置，該方法進(jìn)行到504。

在504處，該方法包括確定GPF是否處于再生溫度。GPF溫度可基于來自鄰近GPF定位的排氣溫度傳感器(諸如圖1所示的溫度傳感器16)的輸出來確定。再生溫度可為過濾器再生起燃溫度，在該溫度下，給定的足夠的過量氧、積聚在GPF中的微粒物質(zhì)可被氧化。用于再生的溫度可為閾值或值域。如果確定GPF不處于(例如，小于)再生溫度，則該方法進(jìn)行到506。在506處，該方法包括增加排氣溫度以努力使GPF達(dá)到再生溫度。也可控制排氣溫度以實(shí)現(xiàn)期望的微粒物質(zhì)氧化率。增加排氣溫度將使得GPF的溫度也增加。在506處增加排氣溫度可包括延遲點(diǎn)火正時(shí)、增加節(jié)閥開度(例如，圖1的節(jié)閥62的開度)、增加發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速、增加發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)載等中的一個(gè)或多個(gè)。方法500將繼續(xù)在506和504之間循環(huán)，直到控制器(在504處)確定GPF處于對(duì)于再生適合的溫度。如果確定GPF處于(例如，大于或等于)再生溫度，方法500進(jìn)行到508。

在508處，該方法包括開始GPF的主動(dòng)再生。開始GPF的主動(dòng)再生可包括開始減速燃料切斷(DFSO)以為微粒物質(zhì)(例如，碳煙)氧化提供氧。在一些示例中，僅可在選定的狀況下開始DFSO；例如，如果發(fā)動(dòng)機(jī)再生和/或負(fù)載低于相應(yīng)的閾值和/或如果其它輸入(例如，加速器踏板位置)沒有指示即將來臨的駕駛員踩踏板或請(qǐng)求扭矩，則可開始DFSO。通過開始DFSO，足夠水平的過量氧可被供給至GPF，該足夠水平的過量氧結(jié)合足夠的溫度促進(jìn)積聚的微粒物質(zhì)的氧化和GPF的至少部分再生。因此，GPF可經(jīng)由從發(fā)動(dòng)機(jī)接收的過量氧來主動(dòng)再生。替代DFSO或除了DFSO之外，可采用其它途徑以增加GPF處的過量氧。例如，可調(diào)節(jié)節(jié)閥開度、(例如，稀)空燃比和可變凸輪正時(shí)中的一個(gè)或多個(gè)以增加過量氧的供給。一旦控制器已經(jīng)開始主動(dòng)再生，該方法繼續(xù)到510。

在510處，該方法包括調(diào)節(jié)中心旁路通道中的閥和發(fā)動(dòng)機(jī)的燃燒空燃比(A/F)以維持GPF處于再生溫度。在再生期間，碳煙氧化(即，碳煙燃燒)為放熱的。如果再生不受控，則它可將ECD中的溫度增加到足以損壞GPF?？墒褂瞄y控制和/或空燃比控制來控制反應(yīng)。例如，通過GPF的具有較高空燃比的較低的排氣流可在GPF處產(chǎn)生較高的溫度，因?yàn)楦叩难鹾看龠M(jìn)快速氧化，并且存在很少的排氣流過GPF以帶走熱(由于打開或部分打開的閥，其將一定百分比的排氣引導(dǎo)通過中心旁路通道，使較小百分比的排氣通過GPF)。相比之下，通過GPF的具有低空燃比的較高的排氣流(當(dāng)中心旁路通道中的閥被完全關(guān)閉或部分關(guān)閉時(shí)發(fā)生，中心旁路通道中的閥分別阻止所有或大部分排氣通過中心旁路通道)可冷卻GPF，因?yàn)榕艢夂趿康?，并且通過GPF的高排氣流可更快速度地帶走不管怎樣產(chǎn)生的熱。因此，控制器可調(diào)節(jié)閥位置(經(jīng)由向與閥板耦接的致動(dòng)器發(fā)送信號(hào))并且調(diào)節(jié)燃燒空燃比(經(jīng)由向一個(gè)或多個(gè)燃料噴射器和/或節(jié)閥發(fā)送信號(hào))以增加或減少ECD系統(tǒng)內(nèi)的熱，使得溫度不降到符合主動(dòng)再生的溫度以下，并且不急劇上升超過可使GPF(或ECD系統(tǒng)的任何其它部件)退化的溫度。例如，該方法在510處可包括增加在發(fā)動(dòng)機(jī)汽缸處燃燒的空燃比同時(shí)增加中心旁路通道中的閥的開度以便在再生溫度低于閾值的情況下增加GPF的溫度。作為另一示例，該方法在510處可包括降低在發(fā)動(dòng)機(jī)汽缸處燃燒的空燃比同時(shí)減小中心旁路通道中的閥的開度以便在再生溫度達(dá)到降低部件耐久性的閾值(例如，可使GPF退化的溫度)的情況下降低GPF的溫度。在另一實(shí)施例中，該方法在510處可附加地或替代地包括通過增加燃料噴射量以降低GPF溫度來使排氣富，因?yàn)楦慌艢鈨A向于比稀排氣更冷。以此方式，該方法在510處可包括在再生事件期間調(diào)節(jié)中心旁路通道中的閥和燃燒空燃比兩者以將GPF溫度維持在期望的再生溫度范圍內(nèi)。

在512處，該方法包括確定再生是否完成。可基于指示不再發(fā)生放熱反應(yīng)(即，再生)的GPF的溫度(例如，溫度降到閾值以下)或GPF兩端的壓力降中的一個(gè)或多個(gè)來確定再生是否完成。例如，在再生過程期間燃燒GPF中的多數(shù)碳煙之后，進(jìn)入GPF的排氣將以較小的阻力通過GPF來滿足并且壓力降將減小(與再生事件之前相比較)。在該示例中，控制器可確定如果GPF兩端的壓力降被減小到閾值水平以下，則再生完成。作為另一示例，閾值水平可為小于在開始再生之前GPF兩端的壓力降的水平。作為又一示例，閾值水平可為指示一定百分比的微粒物質(zhì)(例如，碳煙)已經(jīng)從GPF中除去的設(shè)定水平。

因此，存在表示再生完成的閾值壓力降。如果再生沒有完成，則該方法繼續(xù)到514。在514處，該方法包括繼續(xù)主動(dòng)再生。例如，可通過調(diào)節(jié)中心旁路通道中的閥、燃燒空燃比、節(jié)閥和/或發(fā)動(dòng)機(jī)加燃料中的一個(gè)或多個(gè)以維持再生溫度范圍并且繼續(xù)為再生提供氧來繼續(xù)再生，如以上在508和510處所述。在控制器確定在512處再生完成之前，該方法將在512與514之間循環(huán)。一旦控制器確定在512處再生完成，該方法繼續(xù)到516。

在516處，該方法包括控制器使發(fā)動(dòng)機(jī)致動(dòng)器返回到其所需狀態(tài)并且重新打開中心旁通閥或增加中心旁通閥的開度。車輛致動(dòng)器的所需狀態(tài)可由駕駛員(即，駕駛員開始加速/減速)、行使?fàn)顩r(例如，潮濕道路可使得車輛開始四輪驅(qū)動(dòng))和發(fā)動(dòng)機(jī)工況(例如，加速、冷起動(dòng)、再生等)來確定。在沒有其它發(fā)動(dòng)機(jī)工況需要關(guān)閉的閥(諸如，加速或冷起動(dòng)狀況)的狀況下，控制器可向閥致動(dòng)器發(fā)送信號(hào)以將閥從完全關(guān)閉或部分關(guān)閉的閥位置調(diào)節(jié)至部分打開或完全打開的閥位置。在響應(yīng)于完成的再生而調(diào)節(jié)閥位置之后，方法500結(jié)束?？刂破骺衫^續(xù)監(jiān)測(cè)發(fā)動(dòng)機(jī)工況并且經(jīng)由致動(dòng)器進(jìn)行附加的閥位置調(diào)節(jié)，如圖4所公開的，方法400用于車輛操作的持續(xù)時(shí)間。

以此方式，排放控制裝置可構(gòu)造有GPF旁路，使得ECD(諸如ECD 200，參見圖2A和圖2B)占據(jù)不多于僅安放TWC和GPF的排氣系統(tǒng)(即，無GPF旁路的排氣系統(tǒng))的空間。ECD的外圍流動(dòng)通道與中心旁路通道之間的間隔允許冷卻排氣，這減少ECD系統(tǒng)的熱并且可延長系統(tǒng)內(nèi)部件的壽命(因?yàn)楸┞队跓崤艢舛鴽]有用于冷卻的裝置可對(duì)部件耐久性提出挑戰(zhàn))。由于閥的至少一部分(例如，閥制動(dòng)器的一部分)被定位在中心旁路通道的外部，連同圍繞中心旁路通道的外圍的間隔，因此可更容易地接近閥和/閥致動(dòng)器，從而增加維護(hù)或更換閥的便易性。此外，當(dāng)閥打開或部分打開時(shí)，TWC殼體(諸如參見圖2A中的TWC殼體204)的收縮錐體部分的形狀比在TWC殼體具有沒有朝向中心旁路通道成一定角度的直線配置的狀況下允許增加量的排氣被集中(funnel)朝向中心旁路通道。

當(dāng)閥處于第二(例如，打開)位置時(shí)，提供中心旁路通道的第一部分上游的收縮錐體的技術(shù)效果為：將較大百分比的排氣引導(dǎo)到中心旁路通道，從而允許較大百分比的排氣繞過GPF并且減少捕集在GPF的細(xì)孔內(nèi)的不易燃的微粒物質(zhì)的量。除了將閥的閥致動(dòng)器的至少一部分定位在中心旁路通道外部之外，將布置在收縮錐體與GPF之間的一個(gè)或多個(gè)外(例如，外圍)通道與中心旁路通道隔開的技術(shù)效果為：可更容易地接近閥以便修理和維護(hù)。

作為一個(gè)實(shí)施例，用于發(fā)動(dòng)機(jī)排放控制裝置的設(shè)備包括布置在排氣通道中的汽油微粒過濾器(GPF)、包括布置在GPF上游的第一部分和通過GPF的中心的第二部分的中心旁路通道、形成排氣通道的一部分并且布置在第一部分的上游且連接到第一部分的收縮錐體、耦接在收縮錐體與GPF之間并且與中心旁路通道隔開的一個(gè)或多個(gè)外通道以及布置在第一部分內(nèi)的閥。在設(shè)備的第一示例中，閥包括閥板和閥致動(dòng)器，其中閥致動(dòng)器的至少一部分被布置在中心旁路通道的第一部分內(nèi)部的外部并且閥板被定位在中心旁路通道的第一部分的內(nèi)部內(nèi)。設(shè)備的第二示例可選地包括第一示例并且進(jìn)一步包括其中布置在中心旁路通道的第一部分的內(nèi)部的外部的閥致動(dòng)器的至少一部分被定位在形成在中心旁路通道的外壁與一個(gè)或多個(gè)外通道的外壁之間的空間內(nèi)。設(shè)備的第三示例可選地包括第一示例和第二示例中的一個(gè)或多個(gè)，并且進(jìn)一步包括其中收縮錐體包括較寬的第一端部和較窄的第二端部，其中第一端部耦接到排氣通道的上游部分并且第二端部直接耦接到中心旁路通道的第一部分的入口。設(shè)備的第四示例可選地包括第一示例至第三示例中的一個(gè)或多個(gè)，并且進(jìn)一步包括其中收縮錐體包括從收縮錐體的第一端部到第二端部向內(nèi)成一定角度的壁。設(shè)備的第五示例可選地包括第一示例至第四示例中的一個(gè)或多個(gè)，并且進(jìn)一步包括形成GPF的殼體的一部分并且布置在GPF的上游和中心旁路通道的第一部分的下游的擴(kuò)張錐體，其中擴(kuò)張錐體包括耦接到中心旁路通道的第一部分的外壁的較窄的第一端部和耦接到圍繞GPF的GPF的殼體的中心部分的較寬的第二端部。設(shè)備的第六示例可選地包括第一示例至第五示例中的一個(gè)或多個(gè)，并且進(jìn)一步包括其中一個(gè)或多個(gè)外通道中的每個(gè)都耦接在收縮錐體的第一端部與擴(kuò)張錐體的第二端部之間。設(shè)備的第七示例可選地包括第一示例至第六示例中的一個(gè)或多個(gè)，并且進(jìn)一步包括其中一個(gè)或多個(gè)外通道包括在圓周上圍繞中心通道的外部隔開但在收縮錐體上游的排氣通道或GPF的殼體的中心部分中的一個(gè)的外直徑內(nèi)的多個(gè)外通道。設(shè)備的第八示例可選地包括第一示例至第七示例中的一個(gè)或多個(gè)，并且進(jìn)一步包括其中GPF的殼體的中心部分圍繞GPF的過濾器元件形成且封閉GPF的過濾器元件并且進(jìn)一步包括定位在GPF的下游端處的第二收縮錐體，其中GPF殼體的中心部分耦接在擴(kuò)張錐體與第二收縮錐體之間。設(shè)備的第九示例可選地包括第一示例至第八示例中的一個(gè)或多個(gè)，并且進(jìn)一步GPF包括中心軸線，并且其中中心旁路通道沿著中心軸線居中，并且其中GPF在圓周上圍繞中心旁路通道的外周形成。

在另一示例中，用于發(fā)動(dòng)機(jī)排放控制裝置的方法包括：在第一狀況期間，將布置在排氣通道的汽油微粒過濾器(GPF)上游的中心旁路通道中的閥調(diào)節(jié)到第一位置，以使來自形成中心旁路通道上游的排氣通道的一部分的收縮錐體的排氣流動(dòng)并且僅流過圍繞中心旁路通道且將GPF的殼體連接到收縮錐體的外圍通道，其中中心旁路通道通過GPF的中心；以及在第二狀況期間，將閥調(diào)節(jié)到第二位置以使來自收縮錐體的排氣的至少一部分流過中心旁路通道。在該方法的第一示例中，該方法進(jìn)一步包括在調(diào)節(jié)閥之后，響應(yīng)于GPF兩端的壓力降調(diào)節(jié)發(fā)動(dòng)機(jī)操作。該方法的第二示例可選地包括第一示例，并且進(jìn)一步包括：其中調(diào)節(jié)發(fā)動(dòng)機(jī)操作包括調(diào)節(jié)渦輪增壓器升壓、火花正時(shí)和節(jié)閥中的一個(gè)或多個(gè)，并且其中壓力降基于在排氣通道中的GPF的上游所測(cè)量的壓力。該方法的第三示例可選地包括第一示例和第二示例中的一個(gè)或多個(gè)，并且進(jìn)一步包括：其中將閥調(diào)節(jié)到第一位置以使來自收縮錐體的排氣流動(dòng)并且僅流過外圍通道包括使排氣從收縮錐體流動(dòng)到耦接到收縮錐體的較寬部分的外圍通道的入口、使排氣流過外圍通道、使排氣流到在GPF的殼體內(nèi)形成GPF的入口的擴(kuò)張錐體中以及使排氣流過GPF的過濾器元件。該方法的第四示例可選地包括第一示例至第三示例中的一個(gè)或多個(gè)，并且進(jìn)一步包括：其中將閥調(diào)節(jié)到第二位置包括使排氣從收縮錐體的較寬部分流到直接耦接到中心旁路通道的進(jìn)口的收縮錐體的較窄部分以將排氣引導(dǎo)到在收縮錐體的收縮內(nèi)表面之后的中心旁路通道中，并且使排氣從中心旁路通道流到GPF下游的排氣通道的一部分。該方法的第五示例可選地包括第一示例至第四示例中的一個(gè)或多個(gè)，并且進(jìn)一步包括：其中第一狀況包括冷起動(dòng)狀況中的一個(gè)或多個(gè)，該冷起動(dòng)狀況包括發(fā)動(dòng)機(jī)溫度低于閾值溫度、GPF的主動(dòng)再生事件和車輛加速度超過閾值水平。該方法的第六示例可選地包括第一示例至第五示例中的一個(gè)或多個(gè)，并且進(jìn)一步包括：其中第二狀況包括下面的冷起動(dòng)狀況中的一個(gè)或多個(gè)，即：當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)溫度處于或高于閾值溫度時(shí)、或當(dāng)車輛加速度沒有超過閾值水平時(shí)以及沒有發(fā)生GPF的主動(dòng)再生事件。該方法的第七示例可選地包括第一示例至第六示例中的一個(gè)或多個(gè)，并且進(jìn)一步包括：其中第一位置為完全關(guān)閉的位置并且第二位置為完全打開的位置并且進(jìn)一步包括：在第三狀況期間，將閥調(diào)節(jié)到第三位置，其中第三位置在第一位置與第二位置之間，其中第三狀況包括在GPF的主動(dòng)再生事件期間并且其中第三位置基于GPF的溫度和期望的GPF的再生溫度。

在另一實(shí)施例中，用于發(fā)動(dòng)機(jī)排放控制裝置的系統(tǒng)包括布置在排氣通道中并且具有中心軸線的汽油微粒過濾器(GPF)、布置在GPF上游的排氣通道中的三元催化劑、包括布置在GPF上游的第一部分和通過圍繞中心軸線形成的GPF的中心孔的第二部分的中心旁路通道、形成三元催化劑的殼體的下游部分并且連接到中心旁路通道的第一部分的收縮錐體、形成GPF的殼體的上游部分并且布置在中心旁路通道的第一部分的入口下游的擴(kuò)張錐體、定位在收縮錐體與擴(kuò)張錐體之間并且與中心通道隔開的多個(gè)外圍通道、布置在中心旁路通道的第一部分內(nèi)的閥以及帶有計(jì)算機(jī)可讀指令的控制器，用于：調(diào)節(jié)閥的位置以調(diào)節(jié)流過外通道并且流過GPF的排氣的百分比以及響應(yīng)于調(diào)節(jié)閥的位置并且基于GPF上游的壓力調(diào)節(jié)發(fā)動(dòng)機(jī)操作。在該系統(tǒng)的第一示例中，其中閥包括布置在中心旁路通道的第一部分內(nèi)的閥板和閥致動(dòng)器，其中閥致動(dòng)器的至少一部分在中心旁路通道的第一部分的外部并且其中調(diào)節(jié)閥的位置包括增加閥的打開量以減小流過外通道并且流過GPF的排氣的百分比以及減小閥的打開量以增加流過外通道路并且流過GPF的排氣的百分比。

注意，包括在本文中的示例控制和估計(jì)程序能夠與各種發(fā)動(dòng)機(jī)和/或車輛系統(tǒng)配置一起使用。本文公開的控制方法和程序可以存儲(chǔ)為非臨時(shí)性存儲(chǔ)器中的可執(zhí)行指令，并且可以由包括控制器與各種傳感器、致動(dòng)器和其它發(fā)動(dòng)機(jī)硬件的控制系統(tǒng)執(zhí)行。本文描述的具體程序可以表示任何數(shù)量的處理策略中的一個(gè)或更多個(gè)，諸如事件驅(qū)動(dòng)的、中斷驅(qū)動(dòng)的、多任務(wù)的、多線程的等。因此，所示的各種行為、操作和/或功能可以按所示的順序執(zhí)行、并行地執(zhí)行或在一些情況下省略。同樣，處理的順序不是實(shí)現(xiàn)本文面描述的實(shí)施例的特征和優(yōu)點(diǎn)所必需的，而是為了便于說明和描述提供。根據(jù)使用的特定策略，所示的行為、操作和/或功能中的一個(gè)或更多個(gè)可以被重復(fù)地執(zhí)行。此外，所述的行為、操作和/或功能可以圖形化地被程序化到發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)的非臨時(shí)性存儲(chǔ)器之內(nèi)的代碼，其中所述的行為通過執(zhí)行包括各種發(fā)動(dòng)機(jī)硬件組件與電子控制器的系統(tǒng)中的指令而被執(zhí)行。

應(yīng)當(dāng)認(rèn)識(shí)到，本文所公開的構(gòu)造和程序在本質(zhì)上是示例性的，并且這些具體實(shí)施例不應(yīng)被認(rèn)為具有限制意義，因?yàn)樵S多變體是可能的。例如，上述技術(shù)可以使用到V-6、I-4、I-6、V-12、對(duì)置4缸和其它發(fā)動(dòng)機(jī)類型。本公開的主題包括本文所公開的各種系統(tǒng)和配置和其它特征、功能和/或性質(zhì)的所有新穎的和非顯而易見的組合和子組合。

隨附的權(quán)利要求具體指出被認(rèn)為新穎的和非顯而易見的特定組合和子組合。這些權(quán)利要求可以涉及“一個(gè)”元件或“第一”元件或其等同物。這樣的權(quán)利要求應(yīng)當(dāng)被理解為包括一個(gè)或更多個(gè)這樣的元件的組合，既不要求也不排除兩個(gè)或更多個(gè)這樣的元件。所公開的特征、功能、元件和/或性質(zhì)的其它組合和子組合可以通過修改本申請(qǐng)的權(quán)利要求或通過在本申請(qǐng)或相關(guān)的申請(qǐng)中提出新權(quán)利要求被要求保護(hù)。這樣的權(quán)利要求，無論比原權(quán)利要求范圍更寬、更窄、等同或不同，均被認(rèn)為包含在本公開的主題內(nèi)。