專利名稱：發(fā)動(dòng)機(jī)排氣系統(tǒng)中的微粒過濾器再生的系統(tǒng)和方法
發(fā)動(dòng)機(jī)排氣系統(tǒng)中的微粒過濾器再生的系統(tǒng)和方法技術(shù)領(lǐng)域
本申請(qǐng)一般涉及發(fā)動(dòng)機(jī)排氣系統(tǒng)中的微粒過濾器在發(fā)動(dòng)機(jī)減速關(guān)閉過程中再生 的系統(tǒng)和方法。
背景技術(shù)：
由于例如擴(kuò)散火焰?zhèn)鞑?diffuse flame propagation)，直噴(DI)發(fā)動(dòng)機(jī)比氣門 式燃料噴射發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)生更多的碳煙。由于存在擴(kuò)散火焰?zhèn)鞑ピ谌紵叭剂峡赡懿粫?huì)與空氣 充分地混合，這導(dǎo)致產(chǎn)生碳煙的富氧燃燒區(qū)域。此外，在缺乏充分的空氣和燃料混合的高載 荷和/或高轉(zhuǎn)速工況下，直噴發(fā)動(dòng)機(jī)可能易于產(chǎn)生碳煙。
此處，發(fā)明人已經(jīng)認(rèn)識(shí)到將微粒過濾器應(yīng)用于直噴式火花點(diǎn)火發(fā)動(dòng)機(jī)中的各種問 題，例如，在過濾器再生過程中保持精確的排放控制。發(fā)明內(nèi)容
因此，在一個(gè)示例中，公開一種控制具有排氣系統(tǒng)的發(fā)動(dòng)機(jī)的方法，該排氣系統(tǒng)包 括微粒過濾器。該方法包括，在減速關(guān)閉發(fā)動(dòng)機(jī)并使發(fā)動(dòng)機(jī)減速旋轉(zhuǎn)至靜止時(shí)，操作真空泵 以抽取新鮮空氣經(jīng)由排氣系統(tǒng)至進(jìn)氣系統(tǒng)，以及在發(fā)動(dòng)機(jī)靜止期間使微粒過濾器的至少一 部分再生。
以這種方式，當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)被減速關(guān)閉后，執(zhí)行火花點(diǎn)火發(fā)動(dòng)機(jī)中的至少部分過濾器 再生，由此降低對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)排放的影響。因此，在過濾器再生也發(fā)生在發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行期間的 示例中，可以使用較少的發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)過濾器再生。
在一個(gè)具體示例中，可采用排氣再循環(huán)(EGR)系統(tǒng)來促進(jìn)微粒過濾器的再生。在 減速關(guān)閉發(fā)動(dòng)機(jī)后，可以打開EGR閥并且接通真空泵，從而抽取新鮮空氣使其通過微粒過 濾器并使其經(jīng)過EGR系統(tǒng)進(jìn)入進(jìn)氣歧管。以此方式，含有氧(例如，O2)的新鮮空氣可經(jīng)微 粒過濾器而被抽取，從而幫助微粒過濾器的再生。在另一實(shí)施例中，出現(xiàn)在停止位置的至少 一個(gè)汽缸的正向氣門重疊(positive valve overlap)可被用于替代EGR系統(tǒng)，或者作為對(duì) EGR系統(tǒng)的補(bǔ)充，以使得當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)處于靜止時(shí)新鮮空氣流能夠從排氣系統(tǒng)進(jìn)入進(jìn)氣系統(tǒng)。
根據(jù)另一方面，提供一種控制車輛中的發(fā)動(dòng)機(jī)的方法，該發(fā)動(dòng)機(jī)具有包括微粒過 濾器的排氣系統(tǒng)。該方法包括，在第一工況下，執(zhí)行化學(xué)計(jì)量燃燒，并使排氣沿第一方向從 發(fā)動(dòng)機(jī)流經(jīng)三元催化劑且然后流至微粒過濾器；以及在發(fā)動(dòng)機(jī)被減速關(guān)閉的第二工況下， 使來自大氣的新鮮空氣沿與第一方向相反的第二方向流經(jīng)微粒過濾器，并使微粒過濾器的 至少一部分再生。
在一個(gè)實(shí)施例中，在第一工況下，響應(yīng)于在微粒過濾器下游連接到排氣系統(tǒng)的排 氣傳感器來調(diào)整新鮮空氣流，且其中在第二工況下，響應(yīng)于在微粒過濾器上游和三元催化 劑下游連接到排氣系統(tǒng)的排氣傳感器來調(diào)整新鮮空氣流。
在另一實(shí)施例中，響應(yīng)于三元催化劑的狀態(tài)來調(diào)整新鮮空氣流。
在另一實(shí)施例中，響應(yīng)于微粒過濾器的狀態(tài)來調(diào)整新鮮空氣流。
在另一實(shí)施例中，發(fā)動(dòng)機(jī)重起動(dòng)是基于微粒過濾器的再生狀態(tài)。
根據(jù)另一方面，提供一種用于車輛的發(fā)動(dòng)機(jī)的系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括與發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣 系統(tǒng)連接的微粒過濾器以及包括計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)的控制系統(tǒng)，該介質(zhì)包括在其上的指 令，該介質(zhì)包括在第一工況下，執(zhí)行化學(xué)計(jì)量燃燒，并使排氣沿第一方向從發(fā)動(dòng)機(jī)流經(jīng)三 元催化劑且然后流至微粒過濾器的指令；以及在發(fā)動(dòng)機(jī)被減速關(guān)閉的第二工況下，使來自 大氣的新鮮空氣沿與第一方向相反的第二方向流經(jīng)微粒過濾器，并使微粒過濾器的至少一 部分再生的指令。
在一個(gè)實(shí)施例中，該系統(tǒng)進(jìn)一步包括，在第二工況下，控制連接到發(fā)動(dòng)機(jī)的進(jìn)氣系 統(tǒng)的真空泵以抽取新鮮空氣通過排氣系統(tǒng)至進(jìn)氣系統(tǒng)的指令。
在另一實(shí)施例中，該系統(tǒng)進(jìn)一步包括，在第二工況下，通過排氣再循環(huán)閥控制新鮮 空氣流的指令。
在另一實(shí)施例中，所述車輛具有混合動(dòng)力推進(jìn)系統(tǒng)，并且在第二工況下，通過車輛 運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生新鮮空氣流。
根據(jù)另一方面，提供一種控制車輛中的發(fā)動(dòng)機(jī)的方法，該發(fā)動(dòng)機(jī)具有包括微粒過 濾器的排氣系統(tǒng)。該方法包括，當(dāng)車輛運(yùn)動(dòng)時(shí)，減速關(guān)閉發(fā)動(dòng)機(jī)并減速旋轉(zhuǎn)發(fā)動(dòng)機(jī)至靜止； 以及在發(fā)動(dòng)機(jī)靜止期間，抽取沖壓空氣流(ram air flow)進(jìn)入排氣系統(tǒng)并流經(jīng)微粒過濾 器，以幫助微粒過濾器的再生。
在一個(gè)實(shí)施例中，所述車輛具有混合動(dòng)力推進(jìn)系統(tǒng)。
應(yīng)該理解提供以上概要僅以簡化形式介紹了在詳細(xì)說明書中被進(jìn)一步描述的概 念的選擇。其并不意味著確定要求保護(hù)的主題的關(guān)鍵特征或重要特征，保護(hù)范圍由隨附于 詳細(xì)說明書的權(quán)利要求唯一地限定。此外，要求保護(hù)的主題不限于解決以上或在本公開的 任何部分提到的任何缺點(diǎn)的實(shí)施方式。


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。
圖2示出圖示說明用于車輛中的發(fā)動(dòng)機(jī)的方法的流程圖。
圖3示出混合動(dòng)力推進(jìn)系統(tǒng)的示意圖。
圖4示出圖示說明用于使發(fā)動(dòng)機(jī)(如圖1繪示的發(fā)動(dòng)機(jī))中的微粒過濾器再生的 程序的流程圖。
圖5示出圖示說明用于使混合動(dòng)力推進(jìn)系統(tǒng)(如圖3繪示的系統(tǒng))中的微粒過濾 器再生的程序的流程圖。
圖6示出圖示說明用于使混合動(dòng)力推進(jìn)系統(tǒng)(如圖3繪示的系統(tǒng))中的微粒過濾 器再生的程序的流程圖。
圖7示出圖示說明基于之前在發(fā)動(dòng)機(jī)減速關(guān)閉期間的微粒過濾器再生來起動(dòng)發(fā) 動(dòng)機(jī)的程序的流程圖。
具體實(shí)施方式
下述描述涉及用于使發(fā)動(dòng)機(jī)例如直噴汽油發(fā)動(dòng)機(jī)中的微粒過濾器再生的方法。在 發(fā)動(dòng)機(jī)的第一工況下，可以在發(fā)動(dòng)機(jī)中進(jìn)行化學(xué)計(jì)量燃燒，并且排氣可以沿第一方向從發(fā)動(dòng)機(jī)經(jīng)三元催化劑且然后流至微粒過濾器，在該微粒過濾器處收集由發(fā)動(dòng)機(jī)生成的碳煙。 在發(fā)動(dòng)機(jī)被減速關(guān)閉的第二工況下，新鮮空氣可以沿與第一方向相反的第二方向流經(jīng)排氣 系統(tǒng)，以幫助微粒過濾器再生。沿第二方向流動(dòng)的新鮮空氣可以通過尾管由與進(jìn)氣歧管連 接的真空泵抽取，以使其流過微粒過濾器并隨后流至進(jìn)氣歧管。在一些實(shí)施例中，排氣再循 環(huán)(EGR)系統(tǒng)可被用于在減速關(guān)閉發(fā)動(dòng)機(jī)時(shí)使空氣在排氣歧管和進(jìn)氣歧管之間流動(dòng)。在其 他實(shí)施例中，正向氣門重疊(positive valve overlap)可被用于在減速關(guān)閉發(fā)動(dòng)機(jī)時(shí)使空 氣在排氣歧管和進(jìn)氣歧管之間流動(dòng)。
圖1是顯示多汽缸發(fā)動(dòng)機(jī)10的一個(gè)汽缸的示意圖，該多汽缸發(fā)動(dòng)機(jī)可包括在汽車 的推進(jìn)系統(tǒng)中。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)和經(jīng)由輸入設(shè)備130來 自車輛駕駛員132的輸入來控制。在該示例中，輸入設(shè)備130包括加速器踏板以及用于產(chǎn) 生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 以包括燃燒室壁32，該燃燒室壁中放置活塞36。在某些實(shí)施例中，汽缸30中的活塞36的 表面可具有凹腔(bowl)。活塞36可以連接到曲軸40上，從而使該活塞的往復(fù)運(yùn)動(dòng)被轉(zhuǎn)化 為該曲軸的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。曲軸40可經(jīng)中間傳動(dòng)系統(tǒng)連接到車輛的至少一個(gè)驅(qū)動(dòng)輪。此外，一 個(gè)起動(dòng)電機(jī)可以經(jīng)由飛輪連接到曲軸40上，以能夠起動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)10的運(yùn)轉(zhuǎn)。
燃燒室30可通過進(jìn)氣通道42接收來自進(jìn)氣歧管44的進(jìn)氣并且可通過排氣通道 48排出燃燒氣體。進(jìn)氣歧管44和排氣通道48可以選擇性地分別通過進(jìn)氣門52和排氣門 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)氣門和/或兩個(gè) 或更多個(gè)排氣門。
進(jìn)氣門52可由控制器12通過電動(dòng)氣門致動(dòng)器(EVA)51控制。類似地，排氣門M 可由控制器12通過EVA 53控制?？商娲?，可變氣門致動(dòng)器可以是能使氣門致動(dòng)的電動(dòng) 液壓或任何其他可想到的機(jī)構(gòu)。在某些情況下，控制器12可改變提供給致動(dòng)器51和53的 信號(hào)，從而控制各進(jìn)氣門和排氣門的打開和閉合。進(jìn)氣門52和排氣門M的位置可分別由 氣門位置傳感器陽和57確定。在可替代實(shí)施例中，一個(gè)或多于一個(gè)進(jìn)氣門和排氣門可由 一個(gè)或多于一個(gè)凸輪致動(dòng)，并可利用凸輪廓線變換(CPS)、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)或多于一個(gè)來改變氣門操作。例如， 汽缸30可以替代性地包括經(jīng)由電動(dòng)氣門驅(qū)動(dòng)控制的進(jìn)氣門和經(jīng)由包括CPS和/或VCT的 凸輪驅(qū)動(dòng)控制的排氣門。
所示的燃料噴射器66直接連接到燃燒室30以便與經(jīng)由電子驅(qū)動(dòng)器68從控制器 12接收的信號(hào)脈沖寬度FPW成比例地直接噴射燃料到燃燒室中。以該方式，燃料噴射器66 提供所謂的燃料直噴到燃燒室30中。燃料噴射器可安裝在例如燃燒室的側(cè)面或在燃燒室 頂部。燃料可通過燃料系統(tǒng)(未示出)被輸送給燃料噴射器66，該燃料系統(tǒng)包括燃料箱、燃 料泵和燃料導(dǎo)軌。
在選擇的操作模式下，響應(yīng)于來自控制器12的火花提前信號(hào)SA，點(diǎn)火系統(tǒng)88可通 過火花塞92向燃燒室30提供點(diǎn)火火花。盡管示出了火花點(diǎn)火組件，但在一些實(shí)施例中，發(fā) 動(dòng)機(jī)10的燃燒室30或一個(gè)或多于一個(gè)其他燃燒室可以在具有或不具有點(diǎn)火火花的情況下 以壓縮點(diǎn)火模式進(jìn)行操作。
進(jìn)氣通道42可包括分別具有節(jié)流板64和65的節(jié)氣門62和63。在該特定的示 例中，可通過提供給節(jié)氣門62和63中所包括的電動(dòng)機(jī)或致動(dòng)器的信號(hào)由控制器12改變節(jié)流板64和65的位置，這種配置通常被稱為電子節(jié)氣門控制(ETC)。以這種方式，節(jié)氣門62 和63可以被操作以改變提供給燃燒室30以及其它發(fā)動(dòng)機(jī)汽缸的進(jìn)氣。節(jié)流板64和65的 位置可通過節(jié)氣門位置信號(hào)TP提供給控制器12。進(jìn)氣通道42可包括質(zhì)量空氣流量傳感器 120和歧管空氣壓力傳感器122以便分別提供信號(hào)MAF和MAP給控制器12。
此外，在所公開的實(shí)施例中，排氣再循環(huán)(EGR)系統(tǒng)可經(jīng)高壓EGR(HP-EGR)通道 140或低壓EGR(LP-EGR)通道150使期望部分的排氣從排氣通道48流到進(jìn)氣通道44。提 供給進(jìn)氣通道44的EGR的量可由控制器12通過HP-EGR閥142或LP-EGR閥152改變。在 一些實(shí)施例中，節(jié)氣門可包括在排氣中以幫助驅(qū)動(dòng)EGR。此外，EGR傳感器144可布置在EGR 通道內(nèi)并可提供壓力、溫度和排氣濃度中的一個(gè)或多于一個(gè)的指示?？商娲兀赏ㄟ^基于 來自MAF傳感器(上游)、MAP (進(jìn)氣歧管)、MAT (歧管氣體溫度)以及曲柄速度傳感器的 信號(hào)計(jì)算的數(shù)值來控制EGR。此外，可基于排氣氧氣傳感器和/或進(jìn)氣氧氣傳感器(進(jìn)氣 歧管)來控制EGR。在某些工況下，EGR系統(tǒng)可用來調(diào)節(jié)燃燒室內(nèi)的空氣和燃料混合物的溫 度。圖1示出了高壓EGR系統(tǒng)和低壓EGR系統(tǒng)，在高壓EGR系統(tǒng)中EGR是從渦輪增壓器的 渦輪上游流到渦輪增壓器的壓縮機(jī)下游，而在低壓EGR系統(tǒng)中EGR是從渦輪增壓器的渦輪 下游流到渦輪增壓器的壓縮機(jī)上游。在一些實(shí)施例中，發(fā)動(dòng)機(jī)10可僅包括HP-EGR系統(tǒng)或 僅包括LP-EGR系統(tǒng)。
如此，發(fā)動(dòng)機(jī)10可進(jìn)一步包括壓縮設(shè)備，例如包括沿進(jìn)氣歧管44布置的至少一個(gè) 壓縮機(jī)162的渦輪增壓器或機(jī)械增壓器(supercharger)。對(duì)于渦輪增壓器，壓縮機(jī)162可 至少部分由沿排氣通道48布置的渦輪機(jī)164(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)和/或電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，并且可以不包括渦輪。因此，經(jīng)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)或多于一個(gè)汽缸的壓縮量可由控制器12改變。此外，渦輪 164可包括廢氣門166以調(diào)節(jié)渦輪增壓器的增壓壓力。類似地，進(jìn)氣歧管44可包括閥門旁 路167以繞過壓縮機(jī)162傳送空氣。
所示的排氣傳感器1 在排放控制系統(tǒng)70上游連接到排氣通道48。此外，所示的 傳感器127在微粒過濾器72上游連接到排氣通道48，而所示的傳感器1 在微粒過濾器 72下游連接到排氣通道48。傳感器126、127和1 可以是提供排氣空燃比的指示的任何 適當(dāng)傳感器，例如線性氧傳感器或UEGO (通用或?qū)挿秶呐艢庋鮽鞲衅?、雙態(tài)氧傳感器或 EGO、HEGO (加熱的 EGO)、NOx, HC 或 CO 傳感器。
所示的排放控制設(shè)備71和72沿排放通道48布置在排氣傳感器1 的下游。設(shè) 備71和72可以是選擇性催化還原(SCR)系統(tǒng)、三元催化器(TWC)、Ν0χ捕集器、各種其他排 放控制設(shè)備或其組合。例如，設(shè)備71可以是TWC，而設(shè)備72可以是微粒過濾器(PF)。在某 些實(shí)施例中，PF 72可以位于TWC 71的下游(如圖1所示)，而在其它實(shí)施例中，PF 72可 以位于TWC 72的上游(圖1中未示出)。此外，在某些實(shí)施例中，在發(fā)動(dòng)機(jī)10的運(yùn)行過程 中，排放控制設(shè)備71和72可通過在特定空燃比內(nèi)運(yùn)行發(fā)動(dòng)機(jī)的至少一個(gè)汽缸而周期性地 重置。在更進(jìn)一步的實(shí)施例中，如下面詳細(xì)描述的，當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)被減速關(guān)閉時(shí)，PF 72可被再 生。
控制器12在圖1中被顯示為微處理器，其包括微處理器單元(CPU) 102、輸入/輸 出端口 104、用于可執(zhí)行程序和校準(zhǔn)值的電子存儲(chǔ)介質(zhì)(在該特別示例中被顯示為只讀存 儲(chǔ)芯片(ROM) 106)、隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(RAM) 108、?；畲鎯?chǔ)器(KAM) 110和數(shù)據(jù)總線?？刂破?2可以從連接到發(fā)動(dòng)機(jī)10的傳感器接收各種信號(hào)，除了以前討論的那些信號(hào)外，這些信號(hào) 還包括來自質(zhì)量空氣流量傳感器120的感應(yīng)質(zhì)量空氣流量(MAF)；來自連接到冷卻套管 114上的溫度傳感器112的發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻劑溫度(ECT)；來自連接到曲軸40上的霍爾效應(yīng)傳 感器118(或其他類型傳感器)的表面點(diǎn)火感測信號(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)的測量值。發(fā)動(dòng)機(jī)速度信號(hào) RPM可以由控制器12根據(jù)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可以被 用來提供進(jìn)氣歧管中真空或者壓力的指示。注意到可以使用以上傳感器的不同組合，例如 使用MAF傳感器而不使用MAP傳感器，反之亦可。在化學(xué)計(jì)量運(yùn)行期間，MAP傳感器可給出 發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩的指示。此外，該傳感器與所檢測的發(fā)動(dòng)機(jī)速度一起提供進(jìn)入汽缸的充氣(包 括空氣)的估計(jì)。在一個(gè)示例中，也可用作發(fā)動(dòng)機(jī)速度傳感器的傳感器118可在曲軸的每 次回轉(zhuǎn)中產(chǎn)生預(yù)定次數(shù)的相等間隔脈沖。
存儲(chǔ)媒介只讀存儲(chǔ)器106可以用計(jì)算機(jī)可讀數(shù)據(jù)進(jìn)行編程，該計(jì)算機(jī)可讀數(shù)據(jù)代 表可由處理器102執(zhí)行以便實(shí)施下述方法和預(yù)測到但未具體列出的其他變體的指令。
發(fā)動(dòng)機(jī)10可以進(jìn)一步包括與進(jìn)氣歧管連接的泵78。泵78可以是用于制動(dòng)系統(tǒng)和 /或者其它配件和系統(tǒng)的真空泵。在一些實(shí)施例中，泵78可用于在發(fā)動(dòng)機(jī)減速關(guān)閉時(shí)通過 尾管抽取新鮮空氣，并使其進(jìn)入排氣系統(tǒng)，如下面將更詳細(xì)描述的那樣。
如上所述，圖1僅示出了多汽缸發(fā)動(dòng)機(jī)的一個(gè)汽缸，并且每個(gè)汽缸可相似地包括 它自身的一組進(jìn)氣門/排氣門、燃料噴射器、火花塞等。
現(xiàn)在參考圖2，其示出圖示說明用于車輛的發(fā)動(dòng)機(jī)如圖1中的發(fā)動(dòng)機(jī)10的方法 200的操作流程圖。具體地，方法200展示了空氣和/或排氣根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)工況經(jīng)過直噴汽油 發(fā)動(dòng)機(jī)的流動(dòng)。
在方法200的步驟210處，發(fā)動(dòng)機(jī)在第一工況下運(yùn)行。在第一工況下，在發(fā)動(dòng)機(jī) 內(nèi)執(zhí)行化學(xué)計(jì)量燃燒，并且排氣沿第一方向從發(fā)動(dòng)機(jī)流經(jīng)三元催化劑且然后流經(jīng)微粒過濾 器。在一些實(shí)施例中，可以使用高壓排氣再循環(huán)(EGR)系統(tǒng)，并且排出發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣可以進(jìn) 入EGR系統(tǒng)，并流入進(jìn)氣歧管。
在方法200的步驟212處，發(fā)動(dòng)機(jī)在第二工況下運(yùn)行，此時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)被減速關(guān)閉。在 第二工況下，新鮮空氣沿與第一方向相反的第二方向從大氣中流經(jīng)微粒過濾器和三元催化 劑并流入進(jìn)氣歧管。如此，當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)被減速關(guān)閉且減速旋轉(zhuǎn)至靜止時(shí)，可以發(fā)生微粒過濾器 的再生。
在一些實(shí)施例中，在第二工況下，EGR閥可至少部分打開，并且新鮮空氣流可由與 進(jìn)氣歧管連接的真空泵產(chǎn)生。在其它實(shí)施例中，在第二工況下，EGR閥可關(guān)閉，并且發(fā)動(dòng)機(jī) 中至少一個(gè)汽缸的進(jìn)氣門和排氣門可以通過正向氣門重疊而停止，這使得真空泵可沿第二 方向抽取新鮮空氣至汽缸。
此外，在一些實(shí)施例中，在第二工況下，經(jīng)過排氣系統(tǒng)的氣流方向不會(huì)改變(例 如，它與在第一工況下的第一方向相同)。例如，混合動(dòng)力推進(jìn)系統(tǒng)可包括在車輛移動(dòng)時(shí)將 新鮮空氣吸入排氣的沖壓進(jìn)氣，其將在下面參考圖3進(jìn)行描述。
現(xiàn)參看圖3，該圖示意性地繪出了具有混合動(dòng)力推進(jìn)系統(tǒng)20的車輛。混合動(dòng)力推 進(jìn)系統(tǒng)20包括與變速器14連接的內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)10 (如特別參考上面圖1所述的發(fā)動(dòng)機(jī))。 變速器14可以是手動(dòng)變速器、自動(dòng)變速器或其組合。此外，可以包括多種附加部件，例如液力變矩器和/或其它齒輪機(jī)構(gòu)，例如主減速器單元等。所示的變速器系統(tǒng)14連接到驅(qū)動(dòng)輪 16，該驅(qū)動(dòng)輪進(jìn)而與路面13接觸。
在這一示例性實(shí)施例中，混合動(dòng)力推進(jìn)系統(tǒng)還包括能量轉(zhuǎn)換裝置M，該能量轉(zhuǎn)換 裝置可包括馬達(dá)、發(fā)電機(jī)和其他設(shè)備及其組合。能源轉(zhuǎn)換裝置M如圖所示進(jìn)一步連接到能 量存儲(chǔ)裝置18，該能量存儲(chǔ)裝置可包括電池、電容器、飛輪、壓力容器等。能量轉(zhuǎn)換裝置可被 操作以從車輛運(yùn)動(dòng)和/或發(fā)動(dòng)機(jī)中吸收能量，并將所吸收的能量轉(zhuǎn)化為適合于被能量存儲(chǔ) 設(shè)備存儲(chǔ)的能量形式(例如，提供發(fā)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn))。能量轉(zhuǎn)換裝置還可被操作以供給到驅(qū)動(dòng)輪 16和/或發(fā)動(dòng)機(jī)10的輸出(功率、功、扭矩、轉(zhuǎn)速等)(例如，提供馬達(dá)運(yùn)轉(zhuǎn))。應(yīng)注意到在 一些實(shí)施例中，在用于提供能量存儲(chǔ)裝置和車輛驅(qū)動(dòng)輪和/或發(fā)動(dòng)機(jī)之間的適當(dāng)能量轉(zhuǎn)換 的多種其它部件中，能量轉(zhuǎn)換裝置可以僅包括馬達(dá)、僅包括發(fā)電機(jī)或者同時(shí)包括馬達(dá)和發(fā) 電機(jī)。
所繪出的發(fā)動(dòng)機(jī)10、能量轉(zhuǎn)換裝置M、變速器14和驅(qū)動(dòng)輪16之間的連接表明了 從一個(gè)部件到另一個(gè)部件的機(jī)械能傳遞，而能量轉(zhuǎn)換裝置和能量存儲(chǔ)裝置之間的連接表明 了不同能量形式如電能、機(jī)械能等的傳遞。例如，扭矩可從發(fā)動(dòng)機(jī)10傳遞，以經(jīng)由變速器系 統(tǒng)14驅(qū)動(dòng)車輛驅(qū)動(dòng)輪16。如上所述，能量存儲(chǔ)裝置18可被配置成在發(fā)電機(jī)模式下和/或 在馬達(dá)模式下工作。在發(fā)電機(jī)模式下，能量存儲(chǔ)裝置18吸收部分或者全部來自于發(fā)動(dòng)機(jī)10 和/或變速器14的輸出，這減少了被輸送到驅(qū)動(dòng)輪16的驅(qū)動(dòng)輸出量，或者到驅(qū)動(dòng)輪16的 制動(dòng)扭矩。這一操作可被用于例如通過再生制動(dòng)、改善的發(fā)動(dòng)機(jī)效率等實(shí)現(xiàn)效率增益。此 外，被能量轉(zhuǎn)換裝置所接收的輸出可被用于對(duì)能量存儲(chǔ)裝置18充電。在馬達(dá)模式下，能量 轉(zhuǎn)換裝置可以例如通過采用存儲(chǔ)在電池中的電能供給機(jī)械輸出至發(fā)動(dòng)機(jī)10和/或變速器 14。
混合動(dòng)力推進(jìn)系統(tǒng)實(shí)施例可包括全混合動(dòng)力系統(tǒng)，其中車輛可僅用發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行、 僅用能量轉(zhuǎn)換裝置(例如，馬達(dá))運(yùn)行，或者兩者的組合。也可使用輔助或輕度混合動(dòng)力配 置，其中發(fā)動(dòng)機(jī)是主要扭矩來源，同時(shí)混合動(dòng)力推進(jìn)系統(tǒng)起到選擇性地傳送附加扭矩的作 用，例如在踩加速踏板或者其它工況下。此外，也可使用起動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)和/或者智能交流 發(fā)電機(jī)系統(tǒng)。上面參考圖3描述的各種部件可由上面參考圖1所述的車輛控制器控制。
如上所述，可以理解示例性的混合動(dòng)力推進(jìn)系統(tǒng)能夠具有各種工作模式。例如，在 全混合動(dòng)力實(shí)施方式中，推進(jìn)系統(tǒng)可以利用能量轉(zhuǎn)換裝置24(例如電動(dòng)馬達(dá))作為推動(dòng)車 輛的唯一扭矩源來運(yùn)行。可以在制動(dòng)、低速、遇紅綠燈而停止等期間采用這一 “純電”工作 模式。在另一模式中，發(fā)動(dòng)機(jī)10被接通(turn on)，并作為唯一的扭矩源來為驅(qū)動(dòng)輪16提 供能量。在可被稱為“輔助”模式的另一模式中，混合動(dòng)力推進(jìn)系統(tǒng)可補(bǔ)充并配合由發(fā)動(dòng)機(jī) 10提供的扭矩。如上所述，能量轉(zhuǎn)換裝置M還可工作在發(fā)電機(jī)模式下，其中來自于發(fā)動(dòng)機(jī) 10和/或變速器14的扭矩被吸收。此外，能量轉(zhuǎn)換裝置M可在發(fā)動(dòng)機(jī)10在不同燃燒模式 間過渡時(shí)(例如，在火花點(diǎn)火模式和壓縮點(diǎn)火模式間過渡時(shí))增加或者吸收扭矩。
此外，混合動(dòng)力推進(jìn)系統(tǒng)20可包括位于三元催化劑71下游和微粒過濾器72上游 的新鮮空氣入口 81，該新鮮空氣入口被配置成用作沖壓進(jìn)氣口。在本示例中，新鮮空氣入 口被布置成使得其向著車輛前端打開。因此，當(dāng)車輛在移動(dòng)時(shí)，新鮮空氣(例如環(huán)境空氣) 可被“收攏”到或“沖壓”到環(huán)境空氣入口 81中，并且新鮮空氣被引導(dǎo)流入排氣通路、通過 PF 72并流出尾管。如圖3所示，新鮮空氣入口 81可包括新鮮空氣入口閥82(此處也被稱為“沖壓空氣閥”)。沖壓空氣閥82可被用于控制新鮮空氣進(jìn)入排氣通路的流量。
圖4-7示出了用于發(fā)動(dòng)機(jī)如上面參考圖1所描述的發(fā)動(dòng)機(jī)10以及可包括發(fā)動(dòng)機(jī) 10的混合動(dòng)力推進(jìn)系統(tǒng)的示例性控制程序。圖4圖示說明在發(fā)動(dòng)機(jī)減速關(guān)閉期間用于使直 噴汽油發(fā)動(dòng)機(jī)中的微粒過濾器再生的程序。圖5和6圖示說明用于使混合動(dòng)力推進(jìn)系統(tǒng)中 的過濾器再生的程序，該混合動(dòng)力推進(jìn)系統(tǒng)包括在再生期間減速關(guān)閉的直噴汽油發(fā)動(dòng)機(jī)。 圖7示出在減速關(guān)閉之后重起動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)的示例性程序，其中在該減速關(guān)閉期間執(zhí)行再生。
首先，圖4中的流程圖顯示了用于使直噴火花點(diǎn)火發(fā)動(dòng)機(jī)(如圖1中繪示的發(fā)動(dòng) 機(jī))中的微粒過濾器再生的控制程序400。具體地，程序400確定當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)減速關(guān)閉時(shí)是否 發(fā)生微粒過濾器的再生。當(dāng)確定在減速關(guān)閉期間可以嘗試進(jìn)行再生時(shí)，至少一個(gè)汽缸的進(jìn) 氣門和排氣門或者高壓或低壓排氣再循環(huán)閥被控制以允許新鮮空氣流入排氣系統(tǒng)并經(jīng)過 微粒過濾器，以促進(jìn)微粒過濾器的再生。
在程序400的步驟410處，估計(jì)微粒過濾器中的微粒(例如，碳煙)量。在一些實(shí) 施例中，可以基于微粒過濾器兩端的壓降來確定微粒過濾器中的碳煙量。在其他實(shí)施例中， 可利用碳煙積累模型來估計(jì)微粒過濾器中的碳煙量。一旦確定了碳煙量，則程序400繼續(xù) 進(jìn)行到步驟412，在此處確定碳煙量是否大于閾值量，該閾值量可用于指示是否進(jìn)行微粒過 濾器的再生。
如果所估計(jì)的碳煙量小于閾值量，則程序400進(jìn)行到步驟438，在此處執(zhí)行非再生 減速關(guān)閉(即在發(fā)動(dòng)機(jī)減速關(guān)閉期間不進(jìn)行微粒過濾器的再生)。另一方面，如果所估計(jì)的 碳煙量超過了閾值量，則程序400進(jìn)行到步驟414，在此處確定電池儲(chǔ)備是否大于閾值量， 以及微粒過濾器溫度是否大于閾值量。如果電池儲(chǔ)備或者微粒過濾器溫度小于其各自的閾 值量或者溫度，則程序400進(jìn)行到步驟438，在此處執(zhí)行非再生減速關(guān)閉。例如，如果電池 儲(chǔ)備小于閾值量，則在發(fā)動(dòng)機(jī)減速關(guān)閉期間真空泵將不能運(yùn)行，因而阻止了再生的條件。此 外，如果微粒過濾器溫度過低(例如，小于600°C )，則微粒過濾器中的碳煙不會(huì)燃燒。
如果確定電池儲(chǔ)備大于其閾值量并且微粒過濾器溫度大于閾值溫度，則圖4中的 程序400繼續(xù)進(jìn)行到步驟416，在此處確定是否可以使用排氣再循環(huán)(EGR)系統(tǒng)或者正向氣 門重疊來協(xié)助微粒過濾器的再生。如本文所述，例如，通過尾管抽取新鮮空氣進(jìn)入排氣系統(tǒng) 使得氧氣能夠被輸送到微粒過濾器以進(jìn)行發(fā)動(dòng)機(jī)靜止?fàn)顟B(tài)下的再生。為將這一空氣抽取到 排氣中，進(jìn)氣歧管內(nèi)的真空泵使用從進(jìn)氣到排氣的流動(dòng)路徑。在一些工況下，這一流動(dòng)路徑 可通過高壓和/或低壓EGR系統(tǒng)來生成。例如，當(dāng)使用低壓EGR系統(tǒng)時(shí)，假設(shè)繞過壓縮機(jī)的 旁路是打開的，則新鮮空氣被從大氣中抽取，進(jìn)入尾管，經(jīng)過微粒過濾器，然后到達(dá)低壓EGR 系統(tǒng)，并且在此之后到達(dá)進(jìn)氣歧管(之后到達(dá)真空泵，在這里被排入真空泵的排氣中)?？?替代地，假設(shè)繞過壓縮機(jī)的旁路是打開的，則可以使用高壓EGR系統(tǒng)。在另一可替代實(shí)施例 中，如果發(fā)動(dòng)機(jī)停止在進(jìn)氣歧管和排氣歧管之間存在連通的位置上(通過正向進(jìn)氣-排氣 門重疊，其中進(jìn)氣門和排氣門均至少部分打開)，則新鮮空氣將運(yùn)行經(jīng)過整個(gè)排氣系統(tǒng)、經(jīng) 過汽缸并且之后到達(dá)進(jìn)氣歧管。因此，依據(jù)減速關(guān)閉的條件(例如，發(fā)動(dòng)機(jī)靜止位置、壓縮 機(jī)和/或渦輪旁通閥位置(打開或關(guān)閉)、閥重疊等)，程序可以選擇一個(gè)或多于一個(gè)路徑 來抽取新鮮空氣，使其沿與發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行時(shí)的排氣流相反的方向流經(jīng)微粒過濾器。
如果確定在發(fā)動(dòng)機(jī)減速關(guān)閉期間將使用EGR來促進(jìn)再生，則程序400進(jìn)行到步驟 418，在此處發(fā)動(dòng)機(jī)被減速關(guān)閉并被減速旋轉(zhuǎn)至靜止，同時(shí)低壓或高壓EGR閥被打開。此外，在這一配置下，發(fā)動(dòng)機(jī)被減速關(guān)閉以使得不存在正向進(jìn)氣-排氣門重疊。此外，空氣可經(jīng)由 排氣再循環(huán)系統(tǒng)從進(jìn)氣流向排氣而不經(jīng)過汽缸。
一旦EGR閥被打開，則程序400繼續(xù)進(jìn)行到步驟420，在此處確定是否滿足再生條 件。再生條件可包括例如排氣溫度在閾值溫度之上、微粒過濾器溫度在閾值溫度之上等。例 如，如果排氣溫度和/或微粒過濾器溫度低于特定溫度，則可以不進(jìn)行再生。如果不滿足再 生條件，則程序400結(jié)束并且在發(fā)動(dòng)機(jī)減速關(guān)閉后不進(jìn)行微粒過濾器的再生。如果滿足再 生條件，則程序400繼續(xù)進(jìn)行到步驟422，在此處真空泵被接通。
當(dāng)真空泵被接通且低壓或高壓EGR閥打開時(shí)，新鮮空氣被抽取經(jīng)過尾管進(jìn)入排氣 中。因此，新鮮空氣沿著與發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí)的排氣流動(dòng)方向相反的方向移動(dòng)經(jīng)過排氣系統(tǒng)。新 鮮空氣被抽取經(jīng)過微粒過濾器和三元催化劑，并經(jīng)過排氣再循環(huán)系統(tǒng)進(jìn)入進(jìn)氣歧管。在一 些實(shí)施例中，空氣可被排入連接到燃料系統(tǒng)的活性碳濾罐(carbon canister)，以降低由微 粒過濾器的再生所產(chǎn)生的排放物。在其他實(shí)施例中，空氣可被排放到大氣中。
在程序400的步驟422處，基于排氣傳感器來調(diào)整EGR閥，該排氣傳感器(例如圖 1中的傳感器127)位于在三元催化劑和微粒過濾器之間。例如，該排氣傳感器可指示大于 期望值的氧氣量。因此，可以調(diào)整EGR閥以使得以較小的力將新鮮空氣抽取到排氣中，從而 較少的氧氣被排出微粒過濾器。
在步驟434處，程序確定是否已經(jīng)產(chǎn)生結(jié)束再生的請(qǐng)求?？梢曰谶_(dá)到最小碳 煙負(fù)荷量、達(dá)到最小再生率、接收到發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)請(qǐng)求、檢測到車門打開、接收到來自鑰匙卡 (key-fob)的車門打開請(qǐng)求等和/或其它條件而做出這一請(qǐng)求。如果是這樣，則程序繼續(xù)進(jìn) 行到步驟436以關(guān)掉真空泵，并減弱過濾器的再生。
另一方面，如果確定在發(fā)動(dòng)機(jī)減速關(guān)閉期間將使用正向氣門重疊來促進(jìn)再生，則 圖4中的程序400進(jìn)行到步驟426，在此處發(fā)動(dòng)機(jī)被減速關(guān)閉并且被減速旋轉(zhuǎn)至靜止，同時(shí) 至少一個(gè)汽缸的進(jìn)氣門和排氣門處于打開位置。在一些實(shí)施例中，在發(fā)動(dòng)機(jī)減速關(guān)閉期間， 可通過可變氣門正時(shí)(VVT)或電子氣門致動(dòng)(EVA)來調(diào)整氣門位置。在其他實(shí)施例中，在 發(fā)動(dòng)機(jī)被減速關(guān)閉后，可通過EVA來調(diào)整氣門。
在至少一個(gè)汽缸的進(jìn)氣門和排氣門打開后，程序400進(jìn)行到步驟428，在此處確定 是否滿足(如上所述的)再生條件。如果確定滿足再生條件，則程序400繼續(xù)進(jìn)行到步驟 430，在此處真空泵被接通。一旦真空泵被接通，則在步驟432，可以基于期望的參數(shù)對(duì)其電 壓進(jìn)行調(diào)制。例如，位于三元催化劑和微粒過濾器之間的排氣傳感器可指示存在比期望更 少的氧氣。因此，可以增加施加于真空泵上的電壓，以增加通過尾管抽吸進(jìn)入排氣系統(tǒng)的新 鮮空氣量。
從步驟432或者步驟4M起，程序繼續(xù)進(jìn)行到步驟434，如上所述，在此處程序確定 是否產(chǎn)生結(jié)束再生的請(qǐng)求。
因而，通過在發(fā)動(dòng)機(jī)減速關(guān)閉期間操作真空泵，可以沿著與發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí)空氣流 動(dòng)方向相反的方向抽取新鮮空氣經(jīng)過排氣系統(tǒng)。以這種方式，可為微粒過濾器供給用于再 生的氧氣而不用調(diào)節(jié)發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行參數(shù)(例如空燃比)，并且不再冒著發(fā)動(dòng)機(jī)效率降低的風(fēng)險(xiǎn)。
接下來，圖5中的流程示說明用于使混合動(dòng)力推進(jìn)系統(tǒng)(如圖3所示的系統(tǒng)) 中的微粒過濾器再生的控制程序500。具體地，程序500確定車輛是否運(yùn)動(dòng)，并根據(jù)車輛運(yùn)動(dòng)速度，控制沖壓氣門或者EGR閥和真空泵以允許新鮮空氣流入排氣系統(tǒng)并經(jīng)過微粒過濾 器，以協(xié)助微粒過濾器的再生。
在程序500的步驟510處，估計(jì)微粒過濾器中的微粒(例如，碳煙)量。如上所述， 例如可以根據(jù)所測量的微粒過濾器兩端的壓降或者碳煙積累模型來估計(jì)碳煙量。在確定對(duì) 碳煙量的估計(jì)后，程序500進(jìn)行到步驟512，在此處確定微粒量是否大于閾值量。如果碳煙 量小于閾值量，則程序500進(jìn)行到步驟532，在此處執(zhí)行非再生減速關(guān)閉。
另一方面，如果確定微粒過濾器中微粒量超過了閾值量，則圖5中的程序500進(jìn)行 到步驟514，在此處確定電池儲(chǔ)備是否大于閾值量，以及微粒過濾器溫度是否大閾值量。在 混合動(dòng)力車輛的情況下，如果能量存儲(chǔ)裝置(例如，電池)沒有儲(chǔ)存足夠的能量，則當(dāng)發(fā)動(dòng) 機(jī)關(guān)閉時(shí)，車輛不能繼續(xù)運(yùn)行并且不能操作氣門致動(dòng)器之類的組件。此外，如果微粒過濾器 溫度小于閾值溫度，則不能實(shí)現(xiàn)再生。因此，如果電池儲(chǔ)備或者微粒過濾器溫度小于其各自 的閾值量或者溫度，則程序500進(jìn)行到步驟532，在此處執(zhí)行非再生減速關(guān)閉。在一些示例 中，發(fā)動(dòng)機(jī)是混合動(dòng)力推進(jìn)系統(tǒng)的一部分，為使微粒過濾器再生，可能期望減速關(guān)閉。在這 樣的一個(gè)示例中，在步驟532處，發(fā)動(dòng)機(jī)可能不被減速關(guān)閉，相反發(fā)動(dòng)機(jī)可以繼續(xù)運(yùn)行直到 滿足減速關(guān)閉條件。
在程序500的步驟516處，確定車輛是否運(yùn)動(dòng)。如果車輛不運(yùn)動(dòng)，則程序500進(jìn)行 到步驟518并且執(zhí)行如下所述的圖6中的程序600。繼續(xù)參考圖5，如果確定車輛在運(yùn)動(dòng)， 則程序500進(jìn)行到步驟520，在此處確定車輛速度是否大于閾值速度。
如果確定車輛速度大于閾值速度，則程序500進(jìn)行到步驟522，在此處發(fā)動(dòng)機(jī)被減 速關(guān)閉且EGR閥被閉合。然后，在步驟5M處，沖壓氣門被打開。在這一配置中，車輛的前 向運(yùn)動(dòng)使得新鮮空氣能夠被收攏到排氣系統(tǒng)中。隨著EGR閥關(guān)閉，新鮮空氣可流入排氣系 統(tǒng)中、經(jīng)過微粒過濾器并流出尾管。以這種方式，含有氧氣的新鮮空氣可以被供應(yīng)給微粒過 濾器以促進(jìn)微粒過濾器的再生。
一旦發(fā)動(dòng)機(jī)被減速關(guān)閉且EGR閥門被閉合，則程序500進(jìn)行到步驟524，在此處確 定是否滿足再生條件。如上所述，再生條件可包括例如排氣溫度和/或微粒過濾器溫度在 各自的閾值溫度之上。如果不滿足再生條件，則在發(fā)動(dòng)機(jī)減速關(guān)閉期間不會(huì)實(shí)現(xiàn)再生且程 序500可以結(jié)束。
另一方面，如果滿足再生條件，則圖5中的程序500繼續(xù)進(jìn)行到步驟526，在此處沖 壓氣門被打開。當(dāng)沖壓氣門被打開且EGR閥被閉合，而車輛以超過閾值速度的速度運(yùn)行時(shí)， 新鮮空氣可進(jìn)入排氣系統(tǒng)并流經(jīng)微粒過濾器，并且流出尾管進(jìn)入大氣(即排氣系統(tǒng)中的流 動(dòng)方向與發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行時(shí)的流動(dòng)方向相同)。在再生過程中，可以調(diào)整沖壓氣門的位置以使得 更多或者更少的空氣進(jìn)入排氣系統(tǒng)。例如，如果在微粒過濾器下游的排氣傳感器表明排出 微粒過濾器的氧氣量上升，則可以調(diào)整沖壓氣門以降低進(jìn)入排氣系統(tǒng)的新鮮空氣流量。
在程序500的步驟5 處，確定是否產(chǎn)生結(jié)束再生的請(qǐng)求(例如，是否存在結(jié)束再 生的時(shí)間)。如上所述，可以根據(jù)再生率、過濾器中的碳煙量、接收到發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)請(qǐng)求等做出 這一請(qǐng)求。例如，在混合動(dòng)力車輛中，由于低電池充電水平、馬達(dá)過熱等，起動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)的請(qǐng)求 可以來自于控制器。如果確定產(chǎn)生了再生請(qǐng)求，則程序500繼續(xù)進(jìn)行到步驟530，在此處沖 壓氣門被閉合并且微粒過濾器的再生被減弱。
相反，如果在圖5中的步驟520處確定車輛速度小于閾值速度，則程序500進(jìn)行到步驟534，在此處發(fā)動(dòng)機(jī)被減速關(guān)閉并減速旋轉(zhuǎn)至靜止且EGR閥被打開。如果車輛速度小 于閾值速度，則車輛移動(dòng)可能并不足夠快以通過沖壓空氣入口收攏空氣。因此，如果EGR閥 被打開，則可以如上所述使用真空泵來回吸空氣經(jīng)過排氣系統(tǒng)，并經(jīng)過排氣再循環(huán)系統(tǒng)。此 外，發(fā)動(dòng)機(jī)可以被減速關(guān)閉以使得汽缸中沒有正向氣門重疊(即發(fā)動(dòng)機(jī)的各汽缸中進(jìn)氣門 和排氣門被關(guān)閉)。此外，沖壓氣門可以在發(fā)動(dòng)機(jī)減速關(guān)閉且過濾器再生期間被閉合。以這 種方式，再生的產(chǎn)物可被三元催化劑所過濾和/或被送入連接到燃料系統(tǒng)的活性炭濾罐， 而不是被釋放到空氣中。
在程序500的步驟536處，確定是否滿足再生條件。如上所述，如果不滿足再生條 件，則可以不執(zhí)行再生且程序500結(jié)束。另一方面，如果滿足再生條件，則程序500繼續(xù)進(jìn) 行到步驟538，在此處真空泵被接通。一旦真空泵被接通，則空氣沿著與發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí)的排 氣流動(dòng)方向相反的方向被抽取經(jīng)過尾管，并經(jīng)過排氣系統(tǒng)內(nèi)的微粒過濾器和三元催化劑。
如同步驟526，從步驟538起，程序500繼續(xù)進(jìn)行到步驟M0，在此處確定是否產(chǎn)生 結(jié)束再生的請(qǐng)求。如果確定產(chǎn)生了結(jié)束再生的請(qǐng)求，則程序500繼續(xù)進(jìn)行到步驟M2，在此 處真空泵被關(guān)閉并且微粒過濾器的再生被減弱。
參考圖6，圖6中的流程示說明用于使混合動(dòng)力推進(jìn)系統(tǒng)(如圖3所示的系 統(tǒng))中的微粒過濾器再生的控制程序600。具體地，程序600確定車輛是否運(yùn)動(dòng)，以及當(dāng)確 定車輛停止時(shí)，控制EGR閥和真空泵以允許新鮮空氣流入排氣系統(tǒng)并經(jīng)過微粒過濾器，以 協(xié)助微粒過濾器的再生。
在程序600的步驟610處，估計(jì)微粒過濾器中的微粒(例如，碳煙)量。如上所述， 可以根據(jù)例如所測量的微粒過濾器兩端的壓力降或者碳煙積累模型對(duì)微粒量進(jìn)行估計(jì)。一 旦確定了微粒過濾器中的碳煙量，程序600進(jìn)行到步驟612，在此處確定微粒量是否大于閾 值量。如果碳煙量小于閾值量，則程序600進(jìn)行到步驟630，在此處執(zhí)行非再生關(guān)閉。
如同圖5中的程序500，如果確定微粒過濾器中碳煙量超過了閾值量，則程序600 進(jìn)行到步驟614，在此處確定電池儲(chǔ)備是否大于閾值儲(chǔ)備量，以及微粒過濾器溫度是否大于 閾值溫度。在一些示例中，當(dāng)車輛不運(yùn)動(dòng)時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)可被減速關(guān)閉。在這樣的示例中，電池 儲(chǔ)備閾值量不像當(dāng)能量存儲(chǔ)裝置被用來促進(jìn)車輛運(yùn)動(dòng)時(shí)那樣大。因此，在程序600中的電 池儲(chǔ)備閾值量可能小于在程序500中的閾值量。如果，確定電池儲(chǔ)備小于閾值量或者微粒 過濾器溫度小于閾值溫度，則程序600進(jìn)行到步驟628，在此處執(zhí)行非再生關(guān)閉。
如果確定電池儲(chǔ)備大于閾值并且微粒過濾器溫度超過閾值溫度，則圖6中的程序 600進(jìn)行到步驟616，在此處確定車輛是否在運(yùn)動(dòng)。如果確定車輛在運(yùn)動(dòng)，則程序600進(jìn)行 到步驟618，在此處執(zhí)行圖5中的程序500。
另一方面，如果確定車輛不運(yùn)動(dòng)，則圖6中的程序600繼續(xù)進(jìn)行到步驟620，在此處 發(fā)動(dòng)機(jī)被減速關(guān)閉且EGR閥被打開。由于車輛不運(yùn)動(dòng)，空氣不能被強(qiáng)迫通過沖壓氣門并進(jìn) 入排氣系統(tǒng)。因此，可以使用連接到進(jìn)氣歧管的真空泵來抽取空氣經(jīng)過排氣，以促進(jìn)微粒過 濾器的再生。在這種配置中，如上所述，EGR閥打開，以使得真空泵可抽取空氣通過尾管進(jìn) 入排氣系統(tǒng)，并通過EGR系統(tǒng)進(jìn)入進(jìn)氣歧管。
一旦EGR閥被打開，則在程序600的步驟622處，確定是否滿足再生條件。再生條 件可包括排氣溫度和/或微粒過濾器溫度在閾值之上。如果在步驟622處不滿足再生條件， 則可以不執(zhí)行再生且程序600結(jié)束。另一方面，如果滿足再生條件，則程序600繼續(xù)進(jìn)行到步驟624，在此處真空泵被接通。
在程序600的步驟似6處，確定是否產(chǎn)生了結(jié)束微粒過濾器再生的請(qǐng)求。如上所 述，該請(qǐng)求可包括例如接收到發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)請(qǐng)求、達(dá)到最小再生率等條件。如果確定產(chǎn)生了結(jié) 束再生的請(qǐng)求，程序600進(jìn)行到步驟628，在此處真空泵被關(guān)閉并且微粒過濾器的再生被減 弱。
因此，可以在車輛運(yùn)動(dòng)中發(fā)動(dòng)機(jī)減速關(guān)閉期間或者在車輛停止時(shí)執(zhí)行微粒過濾器 的再生。根據(jù)車輛是否移動(dòng)和車輛移動(dòng)時(shí)的速度，可通過經(jīng)由真空泵或沖壓空氣入口抽取 新鮮空氣進(jìn)入排氣系統(tǒng)而促進(jìn)發(fā)動(dòng)機(jī)減速關(guān)閉期間的再生。
最后，圖7中的流程示說明用于在發(fā)生了減速關(guān)閉后且進(jìn)行微粒過濾器再生 后起動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)的控制程序700，其中在減速關(guān)閉再生和當(dāng)前起動(dòng)之間沒有任何其它的起動(dòng)。 具體地，根據(jù)在發(fā)動(dòng)機(jī)減速關(guān)閉期間嘗試的再生的狀態(tài)，程序700調(diào)整在發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)期間 的發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行參數(shù)。
在這一示例中，在程序700的步驟710處，通過檢查車鑰匙是否在接通位置(on) 上來確定車輛是否被開動(dòng)。在一些實(shí)施例中，例如當(dāng)車輛具有混合動(dòng)力推進(jìn)系統(tǒng)時(shí)，車鑰匙 在發(fā)動(dòng)機(jī)減速關(guān)閉期間可以仍然保持在接通位置。如果確定車鑰匙不在接通位置，則程序 700結(jié)束。
另一方面，如果確定車鑰匙在接通位置，則程序700進(jìn)行到步驟712，在此處確定 在發(fā)動(dòng)機(jī)減速關(guān)閉期間是否嘗試再生。在一些實(shí)施例中，發(fā)動(dòng)機(jī)可被減速關(guān)閉而不嘗試使 微粒過濾器再生(例如，不經(jīng)由真空泵或沖壓空氣入口抽取新鮮空氣)。如果確定在減速關(guān) 閉期間不嘗試再生，則程序700進(jìn)行到步驟722，在此處起動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)且同時(shí)不為再生而調(diào)整 發(fā)動(dòng)機(jī)。這可以包括按第一空燃比廓線、怠速設(shè)置點(diǎn)、火花正時(shí)廓線等起動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)。
但是，如果確定在先前發(fā)動(dòng)機(jī)減速關(guān)閉期間嘗試了和/或成功地完成了再生，則 程序700繼續(xù)進(jìn)行到步驟714，在此處確定再生的狀態(tài)。例如，可能已經(jīng)嘗試了再生，但由于 不滿足再生條件或者請(qǐng)求了發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)，該嘗試可能已經(jīng)被取消。在另一示例中，可能已經(jīng) 開始再生，并且在微粒過濾器的再生完成前被終止(例如，部分完成再生)。在進(jìn)一步的示 例中，可能已經(jīng)開始再生，但是僅僅一部分儲(chǔ)存的碳煙被再生所移除。此外，根據(jù)在發(fā)動(dòng)機(jī) 減速關(guān)閉再生期間的三元催化劑溫度，或多或少的過量氧氣可被儲(chǔ)存于三元催化劑中。
一旦確定了再生狀態(tài)，圖7中的程序700進(jìn)行到步驟718，在此處發(fā)動(dòng)機(jī)被起動(dòng)。 然后程序700繼續(xù)進(jìn)行到步驟720，在此處根據(jù)再生的狀態(tài)來調(diào)整發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行參數(shù)。發(fā)動(dòng)機(jī) 運(yùn)行參數(shù)可包括但不限于空燃比、火花正時(shí)等。例如，如果嘗試并且僅僅部分完成再生，則 三元催化劑中的化將少于更充分地執(zhí)行再生的情況。因此，空燃比可被調(diào)整到比化學(xué)計(jì)量 更富(或更稀)的狀態(tài)以在發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)期間減少三元催化劑中的過量02。
在另一示例中，發(fā)動(dòng)機(jī)可以這種方式起動(dòng)，S卩如果再生在發(fā)動(dòng)機(jī)減速關(guān)閉期間沒 有完成，則繼續(xù)進(jìn)行再生。例如，在具有混合動(dòng)力推進(jìn)系統(tǒng)的車輛中，發(fā)動(dòng)機(jī)可能需要在車 輛加速時(shí)被起動(dòng)，并且發(fā)動(dòng)機(jī)減速關(guān)閉期間的微粒過濾器的再生可能還沒有完成。因此，空 燃比可被調(diào)整到比化學(xué)計(jì)量更稀并可以延遲火花正時(shí)，以繼續(xù)向微粒過濾器供給化進(jìn)行再 生。
因而，根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)減速關(guān)閉期間的再生狀態(tài)，可以以這樣的方式重起動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)，即 使得繼續(xù)再生過程或者減小再生對(duì)組件例如三元催化劑的影響。
如上所述并參考附圖，直噴汽油發(fā)動(dòng)機(jī)可具有連接到其排氣系統(tǒng)的微粒過濾器， 以收集在各種工況下例如在高速或者高負(fù)載的工況下產(chǎn)生的碳煙。此外，為保持發(fā)動(dòng)機(jī)效 率，微粒過濾器可以在發(fā)動(dòng)機(jī)減速關(guān)閉時(shí)被再生。根據(jù)工況和車輛系統(tǒng)(例如，混合動(dòng)力車 輛)，可以使用真空泵或沖壓空氣入口來在發(fā)動(dòng)機(jī)減速關(guān)閉期間促進(jìn)微粒濾波器的再生。
應(yīng)注意在此包括的示例性控制和估計(jì)程序可以用于不同的發(fā)動(dòng)機(jī)和/或車輛系 統(tǒng)配置。在此描述的具體程序可以代表一個(gè)或多于一個(gè)任意數(shù)量的處理策略，例如事件驅(qū) 動(dòng)、中斷驅(qū)動(dòng)、多任務(wù)、多線程等等。就此而言，各種步驟、操作或功能可以以所示的順序?qū)?施、并行實(shí)施或者在一些工況下被省略。類似地，該處理的順序并不是實(shí)現(xiàn)在此所述的示例 性實(shí)施例的特征和優(yōu)點(diǎn)所必需的，只不過被提供以便于展示和說明。根據(jù)所使用的特別策 略可以重復(fù)實(shí)施一個(gè)或多于一個(gè)所示的步驟或者功能。此外，所述步驟可以圖表性地代表 有待編程到發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)中的計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)媒介內(nèi)的代碼。
應(yīng)該理解的是，在此公開的這些配置和程序本質(zhì)上是示例性的，并且這些具體的 實(shí)施例不應(yīng)從限定的角度進(jìn)行解釋，因?yàn)榭赡艽嬖诙喾N變體。例如，上述技術(shù)可以應(yīng)用于 ￥-6、1-4、1-6、￥-12、對(duì)置4(叩 0如(14)以及其他發(fā)動(dòng)機(jī)類型。本公開的主題包括多種系統(tǒng) 和配置以及在此公開的其他特征、功能和/或特性的所有新穎的且非顯而易見的組合。
隨附的權(quán)利要求特別指出了被認(rèn)為是新穎的和非顯而易見的某些組合以及子組 合。這些權(quán)利要求可能提到“一個(gè)”元件或“第一”元件或者其等價(jià)物。這種權(quán)利要求應(yīng)該 被理解為包括一個(gè)或多于一個(gè)這種元件的結(jié)合，既不必需也不排除兩個(gè)或多于兩個(gè)這種元 件。所公開的這些特征、功能、元件和/或特性的其他組合以及子組合可能通過當(dāng)前權(quán)利要 求的修改或者通過在本申請(qǐng)或相關(guān)申請(qǐng)中提出新權(quán)利要求而要求保護(hù)。
不管是否比原始權(quán)利要求的范圍更寬、更窄、相等或者不同，這種權(quán)利要求均被視 為包括在本公開的主題內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種控制發(fā)動(dòng)機(jī)的方法，該發(fā)動(dòng)機(jī)具有排氣系統(tǒng)，該排氣系統(tǒng)包括微粒過濾器，該方 法包括在減速關(guān)閉所述發(fā)動(dòng)機(jī)并且減速旋轉(zhuǎn)所述發(fā)動(dòng)機(jī)至靜止時(shí)，操作真空泵以抽取新鮮空 氣經(jīng)由所述排氣系統(tǒng)至進(jìn)氣系統(tǒng)；以及在所述發(fā)動(dòng)機(jī)靜止期間使所述微粒過濾器的至少一部分再生。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其進(jìn)一步包括，在發(fā)動(dòng)機(jī)減速關(guān)閉期間，根據(jù)所述微粒過 濾器中的微粒數(shù)量調(diào)整發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行參數(shù)。
3.如權(quán)利要求2所述的方法，其中所述發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行參數(shù)包括所述發(fā)動(dòng)機(jī)的至少一個(gè)汽 缸的進(jìn)氣門和排氣門位置，并且其中所述進(jìn)氣門和排氣門在所述發(fā)動(dòng)機(jī)靜止時(shí)處于打開位 置。
4.如權(quán)利要求2所述的方法，其中所述發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行參數(shù)包括排氣再循環(huán)閥，并且其中 所述排氣再循環(huán)閥在所述發(fā)動(dòng)機(jī)靜止時(shí)被移動(dòng)至打開位置。
5.如權(quán)利要求4所述的方法，其進(jìn)一步包括，根據(jù)流經(jīng)所述排氣系統(tǒng)的期望新鮮空氣 流量調(diào)整所述排氣再循環(huán)閥的位置。
6.如權(quán)利要求1所述的方法，其中新鮮空氣沿與在發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行時(shí)相反的方向流動(dòng)。
7.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述發(fā)動(dòng)機(jī)是渦輪增壓汽油直噴發(fā)動(dòng)機(jī)。
8.—種控制車輛中的發(fā)動(dòng)機(jī)的方法，該發(fā)動(dòng)機(jī)具有排氣系統(tǒng)，該排氣系統(tǒng)包括微粒過 濾器，該方法包括在第一工況下，執(zhí)行化學(xué)計(jì)量燃燒，并且使排氣沿第一方向從所述發(fā)動(dòng)機(jī)流經(jīng)三元催 化劑且然后流至所述微粒過濾器；以及在所述發(fā)動(dòng)機(jī)被減速關(guān)閉的第二工況下，使來自大氣的新鮮空氣沿與所述第一方向相 反的第二方向流經(jīng)微粒過濾器，并使所述微粒過濾器的至少一部分再生。
9.如權(quán)利要求8所述的方法，其中在所述第二工況下，通過連接到所述發(fā)動(dòng)機(jī)的進(jìn)氣 系統(tǒng)的真空泵產(chǎn)生所述新鮮空氣流。
10.如權(quán)利要求8所述的方法，其中在所述第二工況下，排氣再循環(huán)閥門是至少部分打 開的。
全文摘要
本發(fā)明描述了控制發(fā)動(dòng)機(jī)減速關(guān)閉過程中排氣系統(tǒng)中的微粒過濾器再生的系統(tǒng)和方法，該發(fā)動(dòng)機(jī)具有排氣系統(tǒng)，該排氣系統(tǒng)包括微粒過濾器。一種示例方法包括，在減速關(guān)閉發(fā)動(dòng)機(jī)并減速旋轉(zhuǎn)發(fā)動(dòng)機(jī)至靜止時(shí)，操作真空泵以抽取空氣經(jīng)由排氣系統(tǒng)至進(jìn)氣系統(tǒng)，以及在發(fā)動(dòng)機(jī)靜止期間使微粒過濾器的至少一部分再生。以這種方式，當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)被減速關(guān)閉后，執(zhí)行火花點(diǎn)火發(fā)動(dòng)機(jī)中的至少部分過濾器再生，由此降低對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)排放的影響。
文檔編號(hào)F01N9/00GK102032027SQ20101050906
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D·K·比德納, J·S·赫伯恩, R·W·坎寧安 申請(qǐng)人:福特環(huán)球技術(shù)公司