專利名稱：內(nèi)燃發(fā)動機(jī)的排氣處理系統(tǒng)的制作方法
內(nèi)燃發(fā)動機(jī)的排氣處理系統(tǒng)技術(shù)領(lǐng)域
本公開一般涉及內(nèi)燃發(fā)動機(jī)的配置有捕獲排氣中的碳?xì)浠衔锖臀⒘Ｎ锏呐艢?處理系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
發(fā)動機(jī)排氣系統(tǒng)利用碳?xì)浠衔锉Ａ粼O(shè)備，例如碳?xì)浠衔锸占?HC)，從而為 后面的反應(yīng)保留冷起動排放(HC存儲)，或從而再循環(huán)(HC抽送)到發(fā)動機(jī)進(jìn)氣系統(tǒng)內(nèi)。然 而，在發(fā)動機(jī)中，例如基于汽油的直接噴射發(fā)動機(jī)，當(dāng)在高負(fù)載運(yùn)行時(shí)，也可以生成大量細(xì) 微粒物(例如碳煙)。通過這樣的碳?xì)浠衔锸占?，微粒?PM)可能不會被有效地去除。 當(dāng)釋放到大氣中時(shí)，這些細(xì)微顆?？尚纬蓢?yán)重的環(huán)境和健康危害。發(fā)明內(nèi)容
上面問題中的一些可通過操作發(fā)動機(jī)的方法得以解決，該發(fā)動機(jī)包括耦合到發(fā)動 機(jī)排氣裝置的排氣處理系統(tǒng)，排氣處理系統(tǒng)經(jīng)排氣再循環(huán)(EGR)系統(tǒng)進(jìn)一步耦合到發(fā)動機(jī) 進(jìn)氣裝置。在一個實(shí)施例中，該方法包括在第一模式操作，包括經(jīng)排氣處理系統(tǒng)向排氣尾管 發(fā)送排氣；在第二模式操作，包括通過EGR系統(tǒng)經(jīng)排氣處理系統(tǒng)到發(fā)動機(jī)進(jìn)氣裝置發(fā)送排 氣，以及在第三模式操作，包括經(jīng)EGR系統(tǒng)向發(fā)動機(jī)進(jìn)氣裝置發(fā)送排氣而繞過排氣處理系 統(tǒng)。
在一個例子中，在發(fā)動機(jī)冷起動狀況期間，排氣可通過排氣處理系統(tǒng)向排氣尾管 發(fā)送，從而在排氣處理系統(tǒng)中存儲排出的碳?xì)浠衔?HC)和微粒物(PM)。在另一例子中， 在抽送狀況期間，排氣可通過EGR系統(tǒng)，例如低壓EGR系統(tǒng)，經(jīng)排氣處理系統(tǒng)向發(fā)動機(jī)進(jìn)氣 裝置發(fā)送，從而將存儲的HC和PM抽送到發(fā)動機(jī)進(jìn)氣裝置。在另一例子中，在EGR狀況期間， 排氣可經(jīng)EGR系統(tǒng)向發(fā)動機(jī)進(jìn)氣裝置被發(fā)送而繞過排氣處理系統(tǒng)，從而僅再循環(huán)到發(fā)動機(jī) 進(jìn)氣裝置的排氣。這樣，排氣處理系統(tǒng)可用來存儲排出的HC和PM，直到達(dá)到催化劑起燃溫 度，接下來存儲的HC和PM的抽送流也可被用作EGR流。進(jìn)一步地，在需要時(shí)，也可執(zhí)行獨(dú) 立于排氣處理系統(tǒng)的EGR操作。
根據(jù)另一方面，提供操作發(fā)動機(jī)的方法，該發(fā)動機(jī)包括耦合到發(fā)動機(jī)排氣裝置的 排氣處理系統(tǒng)，排氣處理系統(tǒng)經(jīng)排氣再循環(huán)(EGR)系統(tǒng)進(jìn)一步耦合到發(fā)動機(jī)進(jìn)氣裝置。該 方法包含在發(fā)動機(jī)冷起動狀況期間，經(jīng)排氣處理系統(tǒng)向排氣尾管發(fā)送排氣，從而在排氣處 理系統(tǒng)中存儲碳?xì)浠衔锖臀⒘Ｎ?；在抽送狀況期間，通過EGR系統(tǒng)經(jīng)排氣處理系統(tǒng)向發(fā) 動機(jī)進(jìn)氣裝置發(fā)送排氣，從而抽送存儲的HC和PM碳?xì)浠衔?；以及在EGR狀況期間，經(jīng)EGR 系統(tǒng)向發(fā)動機(jī)進(jìn)氣裝置發(fā)送排氣而繞過排氣處理系統(tǒng)，從而僅執(zhí)行排氣再循環(huán)。
在一個實(shí)施例中，排氣處理系統(tǒng)包括收集裝置，該裝置包含用于存儲排出的HC的 一個或更多個HC收集器和存儲排出的PM的一個或更多個PM過濾器，一個或更多個HC收 集器包括不同孔隙率的一個或更多個HC收集器，一個或更多個PM過濾器包括不同孔隙率 的一個或更多個PM過濾器。
在另一實(shí)施例中，排氣處理系統(tǒng)進(jìn)一步包括排氣節(jié)氣門、隔離閥、分流閥，以及抽 送閥，并且其中EGR系統(tǒng)包括EGR閥，并且進(jìn)一步其中在發(fā)動機(jī)冷起動狀況期間，發(fā)送排氣 包括關(guān)閉排氣節(jié)氣門、打開隔離閥、關(guān)閉抽送閥、打開分流閥，以及關(guān)閉EGR閥，其中在抽送 狀況期間，發(fā)送排氣包括打開排氣節(jié)氣門、關(guān)閉隔離閥、打開抽送閥、關(guān)閉分流閥，以及打開 EGR閥，以及其中在EGR狀況期間，發(fā)送排氣包括打開排氣節(jié)氣門、關(guān)閉隔離閥、關(guān)閉抽送 閥、打開分流閥，以及打開EGR閥。
在另一實(shí)施例中，排氣處理系統(tǒng)進(jìn)一步包括排氣節(jié)氣門、隔離閥、分流閥，以及抽 送閥，并且其中EGR系統(tǒng)包括EGR閥，并且進(jìn)一步其中在發(fā)動機(jī)冷起動狀況期間，發(fā)送排氣 包括關(guān)閉排氣節(jié)氣門、打開隔離閥、關(guān)閉抽送閥、打開分流閥，以及關(guān)閉EGR閥，其中在抽送 狀況期間，發(fā)送排氣包括打開排氣節(jié)氣門、關(guān)閉隔離閥、打開抽送閥、關(guān)閉分流閥，以及打開 EGR閥，以及其中在EGR狀況期間，發(fā)送排氣包括打開排氣節(jié)氣門、關(guān)閉隔離閥、關(guān)閉抽送 閥、打開分流閥，以及打開EGR閥，該方法進(jìn)一步包含在發(fā)動機(jī)冷起動狀況之后和抽送狀況 之前的第一中間狀況期間，經(jīng)排氣處理系統(tǒng)向排氣尾管發(fā)送排氣而繞過收集裝置；以及在 抽送狀況之后和EGR狀況之前的第二中間狀況期間，經(jīng)排氣處理系統(tǒng)向排氣尾管發(fā)送排氣 而繞過收集裝置。
根據(jù)另一方面，為包括具有進(jìn)氣裝置和排氣裝置的發(fā)動機(jī)的車輛提供系統(tǒng)。該系 統(tǒng)包含耦合到發(fā)動機(jī)進(jìn)氣裝置和排氣裝置的EGR系統(tǒng)，該EGR系統(tǒng)被配置從發(fā)動機(jī)排氣裝 置到發(fā)動機(jī)進(jìn)氣裝置再循環(huán)排氣的至少一部分，所述排氣處理系統(tǒng)耦合到發(fā)動機(jī)排氣裝 置，所述排氣處理系統(tǒng)通過EGR系統(tǒng)進(jìn)一步耦合到發(fā)動機(jī)進(jìn)氣裝置，排氣處理系統(tǒng)包括收 集裝置，所述收集裝置包括用于存儲排出的HC和排出的PM的設(shè)備；以及具有計(jì)算機(jī)可讀存 儲介質(zhì)的控制系統(tǒng)，該計(jì)算機(jī)可讀存儲介質(zhì)包括操作發(fā)動機(jī)的指令，該指令在第一存儲狀 況期間，操作發(fā)動機(jī)處于第一模式，其中排氣在第一方向上流過排氣處理系統(tǒng)，并從排氣尾 管排出而繞過EGR系統(tǒng)；在第二抽送期間，操作發(fā)動機(jī)處于第二模式，其中排氣在第二相反 方向上流過排氣處理系統(tǒng)，并通過EGR系統(tǒng)進(jìn)入發(fā)動機(jī)進(jìn)氣裝置；以及在第三EGR狀況期 間，操作發(fā)動機(jī)處于第三模式，其中排氣流過EGR系統(tǒng)進(jìn)入發(fā)動機(jī)進(jìn)氣裝置而繞過排氣處 理系統(tǒng)。
在一個實(shí)施例中，排氣處理系統(tǒng)進(jìn)一步包括排氣節(jié)氣門、隔離閥、分流閥，以及抽 送閥，并且其中EGR系統(tǒng)包括EGR閥，并且進(jìn)一步其中，在第一模式操作包括關(guān)閉排氣節(jié)氣 門、打開隔離閥、關(guān)閉抽送閥、打開分流閥，以及關(guān)閉EGR閥，其中在第二模式操作包括打開 排氣節(jié)氣門、關(guān)閉隔離閥、打開抽送閥、關(guān)閉分流閥，以及打開EGR閥，以及其中在第三模式 操作包括打開排氣節(jié)氣門、關(guān)閉隔離閥、關(guān)閉抽送閥、打開分流閥，以及打開EGR閥。
在另一實(shí)施例中，排氣處理系統(tǒng)進(jìn)一步包括排氣節(jié)氣門、隔離閥、分流閥，以及抽 送閥，并且其中EGR系統(tǒng)包括EGR閥，并且進(jìn)一步其中，在第一模式操作包括關(guān)閉排氣節(jié)氣 門、打開隔離閥、關(guān)閉抽送閥、打開分流閥，以及關(guān)閉EGR閥，其中在第二模式操作包括打開 排氣節(jié)氣門、關(guān)閉隔離閥、打開抽送閥、關(guān)閉分流閥，以及打開EGR閥，以及其中在第三模式 操作包括打開排氣節(jié)氣門、關(guān)閉隔離閥、關(guān)閉抽送閥、打開分流閥，以及打開EGR閥，以及其 中控制系統(tǒng)進(jìn)一步包括指令，該指令在第一中間狀況期間，通過在排氣流過排氣處理系統(tǒng) 到排氣尾管而繞過收集裝置的第一中間模式操作，從第一操作模式向第二操作模式轉(zhuǎn)換； 以及在第二中間狀況期間，通過在排氣流過排氣處理系統(tǒng)到排氣尾管而繞過收集裝置的第二中間模式操作，從第二操作模式向第三操作模式轉(zhuǎn)換，其中在第一和第二中間模式操作 包括打開排氣節(jié)氣門、關(guān)閉隔離閥、打開抽送閥、關(guān)閉分流閥，以及關(guān)閉EGR閥。
在另一實(shí)施例中，收集裝置包括不同孔隙率的一個或更多個HC收集器，以及不同 孔隙率的一個或更多個PM過濾器。
在另一實(shí)施例中，EGR系統(tǒng)是低壓EGR系統(tǒng)。
在另一實(shí)施例中，排氣處理系統(tǒng)進(jìn)一步包括排氣節(jié)氣門、隔離閥、分流閥，以及抽 送閥，并且其中EGR系統(tǒng)包括EGR閥，并且進(jìn)一步其中，在第一模式操作包括關(guān)閉排氣節(jié)氣 門、打開隔離閥、關(guān)閉抽送閥、打開分流閥，以及關(guān)閉EGR閥，其中在第二模式操作包括打開 排氣節(jié)氣門、關(guān)閉隔離閥、打開抽送閥、關(guān)閉分流閥，以及打開EGR閥，以及其中在第三模式 操作包括打開排氣節(jié)氣門、關(guān)閉隔離閥、關(guān)閉抽送閥、打開分流閥，以及打開EGR閥，其中在 第二抽送狀況期間，基于要求的EGR流速和要求的收集裝置入口溫度中的一個調(diào)節(jié)抽送閥 的工作循環(huán)。
根據(jù)另一方面，為包括具有進(jìn)氣裝置和排氣裝置的發(fā)動機(jī)的車輛提供系統(tǒng)，該系 統(tǒng)包含汽油、直接噴射并且耦合到發(fā)動機(jī)的燃料系統(tǒng)；包括微粒過濾器和碳?xì)浠衔锸占?器的排氣處理系統(tǒng)，排氣處理系統(tǒng)選擇性地耦合到至少排氣裝置和進(jìn)氣裝置。
在一個實(shí)施例中，碳?xì)浠衔锸占靼ㄓ锰細(xì)浠衔镂絼┩扛驳睦鋮s器。
在另一實(shí)施例中，該系統(tǒng)進(jìn)一步包括具有計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)的控制系統(tǒng)，該計(jì)算機(jī) 可讀介質(zhì)具有在其上編碼的指令，所述指令包括在第一模式操作的指令，包括經(jīng)排氣處理 系統(tǒng)向排氣尾管發(fā)送排氣的指令；在第二模式操作的指令，包括經(jīng)排氣處理系統(tǒng)向發(fā)動機(jī) 進(jìn)氣裝置發(fā)送排氣的指令；以及在第三模式操作的指令，包括發(fā)送排氣到發(fā)動機(jī)進(jìn)氣裝置 而繞過排氣處理系統(tǒng)的指令。
應(yīng)該理解，提供上面的發(fā)明內(nèi)容時(shí)為了以簡要形式介紹下面詳細(xì)描述中進(jìn)一步描 述的概念的選擇，其無意確認(rèn)要求保護(hù)的主題的關(guān)鍵或必要特征，所述關(guān)鍵或必要特征的 范圍由權(quán)利要求唯一地限定。此為，要求保護(hù)的主題不限于解決上面或本公開任何部分提 到的任何缺點(diǎn)的實(shí)施例。
圖1示出內(nèi)燃發(fā)動機(jī)和相關(guān)的排氣處理系統(tǒng)的示意圖。
圖2示出用直接燃料噴射器操作的燃燒室的示例實(shí)施例。
圖3A-E和圖4A-C示出各種操作模式的圖1中的排氣處理系統(tǒng)的示例實(shí)施例。
圖5-6示出圖3A中的排氣處理系統(tǒng)的收集裝置的可替換實(shí)施例。
圖7示出說明圖1中的排氣處理系統(tǒng)的操作的高級流程圖。
圖8示出概括各種操作模式的圖1中的排氣處理系統(tǒng)的各種閥門的位置的表格。
圖9示出本發(fā)明的示例收集裝置的碳?xì)浠衔镂叫实膱D表。
圖10示出本發(fā)明的示例收集裝置的整體耐久性的圖表。
圖11示出概括本發(fā)明的示例碳?xì)浠衔锖臀⒘Ｎ锸占b置的存儲的碳?xì)浠衔?去除效率的表格。
圖12示出可在圖3A中的收集裝置中使用的HC收集器/PM過濾器結(jié)合的例子。
具體實(shí)施方式
下面的描述涉及操作與內(nèi)燃發(fā)動機(jī)有關(guān)的用于從排氣中去除碳?xì)浠衔锖臀⒘?物的排氣處理系統(tǒng)的系統(tǒng)和方法。如圖1所示，通過將排氣處理系統(tǒng)與發(fā)動機(jī)的低壓EGR 系統(tǒng)耦合，可在兩個系統(tǒng)之間獲得有利協(xié)作。如圖3A-E和圖4A-C所示，通過將各排氣處理 系統(tǒng)閥門(例如分流閥、抽送閥、隔離閥和排氣節(jié)氣門)的打開與EGR系統(tǒng)的EGR閥協(xié)調(diào)， 冷起動排放HC和PM可為后面的反應(yīng)有效收集，或再循環(huán)到發(fā)動機(jī)進(jìn)氣裝置系統(tǒng)內(nèi)。如圖 5-6所示，排氣處理系統(tǒng)的收集裝置可配置有HC收集器和微粒物過濾器，從而有效降低排 氣排放物中的HC和PM比例?？商鎿Q地，如圖12所示，收集裝置可包括HC收集器/PM過濾 器的組合。如圖9-11所示，描述的系統(tǒng)和方法可使改進(jìn)的HC吸附效率和改進(jìn)的存儲的HC 去除效率成為可能，而不降低收集器耐久性。發(fā)動機(jī)控制被配置以執(zhí)行例程，例如圖7的例 程，從而恰當(dāng)?shù)貐f(xié)調(diào)排氣處理系統(tǒng)閥門的打開/關(guān)閉與EGR閥的打開/關(guān)閉。通過執(zhí)行這 樣的例程，可收集冷起動HC和PM排放物，直到達(dá)到閾值溫度，例如催化劑起燃溫度。可替 換地，存儲的HC和PM可使用EGR流再循環(huán)到發(fā)動機(jī)進(jìn)氣裝置內(nèi)。仍進(jìn)一步地，可提供EGR 流而繞過排氣處理系統(tǒng)。以這種方式，通過使發(fā)動機(jī)排氣處理系統(tǒng)與EGR系統(tǒng)協(xié)作，可減少 系統(tǒng)中組件的數(shù)量而改善排氣排放物的質(zhì)量。
圖1示出車輛系統(tǒng)6的示意圖。車輛系統(tǒng)6包括耦合到排氣處理系統(tǒng)22的發(fā)動 機(jī)系統(tǒng)8。發(fā)動機(jī)系統(tǒng)8可包括具有多個汽缸30的發(fā)動機(jī)10。發(fā)動機(jī)10包括進(jìn)氣裝置23 和排氣裝置25。進(jìn)氣裝置23包括通過進(jìn)氣通道42流動地耦合到發(fā)動機(jī)進(jìn)氣歧管44的節(jié) 氣門62。排氣裝置25包括導(dǎo)致排氣通道45通過尾管35發(fā)送排氣到大氣中的排氣歧管48。 排氣通道45可包括一個或更多個排放控制設(shè)備70，該排放控制設(shè)備70可安裝在排氣裝置 中緊密耦合的位置。一個或更多個排放控制設(shè)備可包括三效或三元催化裝置、稀NOx收集 器、氧化催化裝置等等。
發(fā)動機(jī)10可進(jìn)一步包括增壓設(shè)備，例如包括沿進(jìn)氣通道42布置的壓縮機(jī)52的渦 輪增壓器。壓縮機(jī)52可至少部分由沿排氣通道45布置的渦輪M通過軸56驅(qū)動。在可替 換實(shí)施例中，增壓設(shè)備可以是機(jī)械增壓器，其中壓縮機(jī)52可至少部分由發(fā)動機(jī)和/或電機(jī) 驅(qū)動，并可不包括渦輪。通過渦輪增壓器或機(jī)械增壓器向發(fā)動機(jī)的一個或更多個汽缸提供 的增壓(或壓縮)的量可由控制器12改變。在一些實(shí)施例中，在可選進(jìn)氣后冷卻器(charge after-cooler) 34可包括在進(jìn)氣通道42中的壓縮機(jī)52的下游。后冷卻器可被配置來降低 由增壓設(shè)備壓縮的進(jìn)氣空氣的溫度。
發(fā)動機(jī)10可進(jìn)一步包括一個或更多個排氣再循環(huán)(EGR)系統(tǒng)，該系統(tǒng)被配置以從 排氣通道45向進(jìn)氣通道42發(fā)送一部分排氣。例如，發(fā)動機(jī)10可包括第一高壓EGR (HP-EGR) 系統(tǒng)60和第二低壓EGR(LP-EGR)系統(tǒng)70。HP-EGR系統(tǒng)60可包括HP-EGR通道63、HP_EGR 閥四和HP-EGR冷卻器64。特定情況下，HP-EGR通道63可被配置從在渦輪M上游的排 氣通道45向在壓縮機(jī)52下游并在節(jié)氣門62上游的進(jìn)氣通道42發(fā)送一部分排氣。同樣， HP-EGR系統(tǒng)60可在增壓設(shè)備沒有提供增壓時(shí)操作。LP-EGR系統(tǒng)70可包括LP-EGR通道 73、LP-EGR閥39和LP-EGR冷卻器74。LP-EGR通道73可被配置從在渦輪M下游的排氣 通道45向在壓縮機(jī)52和節(jié)氣門62上游的進(jìn)氣通道42發(fā)送一部分排氣。LP-EGR系統(tǒng)70 可在來自增壓設(shè)備的增壓存在或缺失的情況下操作。HP-EGR冷卻器64和LP-EGR冷卻器 74可被配置在排氣再循環(huán)到發(fā)動機(jī)進(jìn)氣裝置內(nèi)之前，降低排氣流過各EGR通道的溫度。應(yīng)該認(rèn)識到其它組件也可包括在發(fā)動機(jī)10中，例如各種閥門和傳感器，如在這里描述并在圖 2-4的示例發(fā)動機(jī)中顯示的。
向進(jìn)氣歧管44提供HP-EGR的量和/或速率可由控制器12通過HP-EGR閥四改 變。HP-EGR傳感器65可設(shè)置在HP-EGR通道63內(nèi)，從而提供經(jīng)HP-EGR系統(tǒng)60再循環(huán)的 排氣的壓力、溫度、成分和濃度中的一個或更多個的指示。相似地，向進(jìn)氣通道42提供的 LP-EGR的量和/或速率可由控制器12通過LP-EGR閥39改變。LP-EGR傳感器75可被設(shè) 置在LP-EGR通道73內(nèi)，從而提供經(jīng)LP-EGR系統(tǒng)70再循環(huán)的排氣的壓力、溫度、成分和濃 度中的一個或更多個的指示。
在一些狀況下，經(jīng)HP-EGR系統(tǒng)60和/或LP-EGR系統(tǒng)70的排氣再循環(huán)可用來例 如調(diào)節(jié)進(jìn)氣歧管內(nèi)空氣和燃料混合物的溫度，和/或通過降低峰值燃燒溫度來減少燃燒形 成的N0X。如在這里參考圖3A-E和圖4A-C詳述，在一些狀況下，例如抽送狀況，經(jīng)過排氣處 理系統(tǒng)22和LP-EGR系統(tǒng)70的EGR流也可用來抽送從排氣處理系統(tǒng)22到發(fā)動機(jī)進(jìn)氣裝置 內(nèi)的存儲的碳?xì)浠衔锖臀⒘Ｎ?。特定情況下，通過使排氣處理系統(tǒng)22耦合到LP-EGR系 統(tǒng)70，可實(shí)現(xiàn)排氣處理系統(tǒng)和EGR系統(tǒng)之間的有利協(xié)作。
排氣處理系統(tǒng)22可沿排氣通道45耦合到排氣裝置25。在一個例子中，當(dāng)排氣通 道45包括排氣節(jié)氣門和排氣冷卻器時(shí)，排氣處理系統(tǒng)22可設(shè)置在排氣節(jié)氣門的下游和排 氣冷卻器的上游。在一些操作狀況下，例如，在排放控制設(shè)備不在它的起燃溫度(例如，設(shè) 備達(dá)到對于特定排氣組成的選擇的充分高的轉(zhuǎn)化效率的溫度)，排氣可在沿尾管35被排到 大氣之前被發(fā)送到排氣處理系統(tǒng)22。這樣，冷起動碳?xì)浠衔?HC)和微粒物(PM)排放物 的增加量可在排氣加熱排放控制設(shè)備70時(shí)存儲在排氣處理系統(tǒng)22中。然后，一旦排放控 制設(shè)備70達(dá)到它的操作溫度，那么保留的HC和PM可從排氣處理系統(tǒng)22經(jīng)LP-EGR通道73 到發(fā)動機(jī)進(jìn)氣裝置23被抽送，如本文下面描述。
發(fā)動機(jī)10可由包括控制器12的控制系統(tǒng)14和由來自車輛操作員經(jīng)輸入設(shè)備(未 示出)的輸入至少部分地控制?？刂葡到y(tǒng)14示出從多個傳感器16 (在此描述了各種例子) 接收信息，并向多個致動器81 (在此描述了各種例子)發(fā)出控制信號。如一個例子，傳感器 16可包括位于排放控制設(shè)備上游的排氣傳感器126、位于尾管35中排放控制設(shè)備和排氣處 理系統(tǒng)下游的排氣溫度傳感器1 和排氣壓力傳感器129、位于HP-EGR通道63中的HP-EGR 傳感器65，以及位于LP-EGR通道73中的LP-EGR傳感器75。其它傳感器，例如附加壓力、 溫度、空氣/燃料比和成分傳感器可被耦合到車輛系統(tǒng)6中的各種位置。如另一例子，致動 器81可包括燃料噴射器66、HP-EGR閥^、LP_NGR閥39和節(jié)氣門62。其它致動器，例如各 種附加閥門和節(jié)氣門，可耦合到車輛系統(tǒng)6中的各種位置，例如，如這里在關(guān)于排氣處理系 統(tǒng)22的各種閥門和節(jié)氣門或節(jié)氣閥的圖3-4中描述?？刂破?2可從各種傳感器接收輸入 數(shù)據(jù)，處理輸入數(shù)據(jù)，并響應(yīng)處理的輸入數(shù)據(jù)，基于其中經(jīng)編程的對應(yīng)一個或更多個例程的 指令或代碼觸發(fā)致動器。本文中參照圖7描述一個示例控制例程。
圖2示出內(nèi)燃發(fā)動機(jī)10的燃燒室或汽缸的示例實(shí)施例。發(fā)動機(jī)10可由包括控制 器12的控制系統(tǒng)和來自車輛操作員130經(jīng)輸入設(shè)備132的輸入而被至少部分地控制。在該 例子中，輸入設(shè)備132包括用于生成成比例的踏板位置信號PP的加速踏板和踏板位置傳感 器134。發(fā)動機(jī)10的汽缸(即，燃燒室)30可包括具有設(shè)置在其中的活塞138的燃燒室壁 136?；钊?38可耦合到曲軸140，以使活塞的往復(fù)運(yùn)動轉(zhuǎn)化為曲軸的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動。曲軸140可通過傳動系統(tǒng)耦合到客車的至少一個驅(qū)動輪。進(jìn)一步地，起動電動機(jī)可通過飛輪耦合到 曲軸140，從而使發(fā)動機(jī)10的起動操作成為可能。
汽缸30可通過一系列的進(jìn)氣通道142、144和146接收進(jìn)氣。進(jìn)氣通道146可與 汽缸30之外的發(fā)動機(jī)10的其它汽缸連通。在一些實(shí)施例中，進(jìn)氣通道中的一個或更多個 可包括增壓設(shè)備，例如渦輪增壓器或機(jī)械增壓器。例如，圖2示出配置有渦輪增壓器的發(fā)動 機(jī)10，該渦輪增壓器包括在進(jìn)氣通道142和144之間布置的壓縮機(jī)52，以及沿排氣通道148 布置的排氣渦輪討。壓縮機(jī)52可至少部分由排氣渦輪M通過軸56驅(qū)動。然而，在其它例 子中，例如其中發(fā)動機(jī)10被提供有機(jī)械增壓器的情形，排氣渦輪M可以可選地省略，其中 壓縮機(jī)52可由來自電動機(jī)或發(fā)動機(jī)的機(jī)械輸入而被驅(qū)動。仍進(jìn)一步地，如需要，軸56可耦 合到電動機(jī)(如圖1所示)，從而提供電增壓。包括節(jié)流板164的節(jié)氣門62可沿發(fā)動機(jī)的 進(jìn)氣通道提供，以便改變向發(fā)動機(jī)汽缸提供的進(jìn)氣的流速和/或壓力。例如，如圖2所示， 節(jié)氣門62可布置在壓縮機(jī)52下游，或可以可替換地在壓縮機(jī)52上游的提供。
排氣通道148可從汽缸30之外的發(fā)動機(jī)10的其它汽缸接收排氣。顯示的排氣傳 感器1 耦合到在排放控制設(shè)備70上游的排氣通道148。傳感器1 可以是用于提供排氣 空氣/燃料比的指示的任何合適傳感器，例如線性氧傳感器或UGEO(通用或?qū)捰蚺艢庋? 傳感器、雙態(tài)氧傳感器或EGO (如所示)傳感器、HEGO (熱的EGO)傳感器、N0x、HC或CO傳感 器。排放控制設(shè)備70可以是三效或三元催化(TWC)裝置、NOx收集器、各種其它排放控制設(shè) 備，或他們的結(jié)合。
發(fā)動機(jī)10的每個汽缸都可包括一個或更多個進(jìn)氣門或進(jìn)氣閥和一個或更多個排 氣門。例如，所顯示的汽缸30包括位于汽缸30上部區(qū)域的至少一個進(jìn)氣提升閥150和至 少一個排氣提升閥156。在一些實(shí)施例中，發(fā)動機(jī)10的每個汽缸，包括汽缸30，可包括位于 汽缸上部區(qū)域的至少兩個進(jìn)氣提升閥和至少兩個排氣提升閥。
進(jìn)氣門或進(jìn)氣閥150可由控制器12通過致動器152控制。相似地，排氣門或排氣 閥156可由控制器12通過致動器IM控制。在一些狀況期間，控制器12可改變提供給致 動器152和154的信號，從而控制各進(jìn)氣門和排氣門的打開和關(guān)閉。進(jìn)氣門150和排氣門 156的位置可通過各閥門位置傳感器(未示出)確定。閥門致動器可具有電閥門致動類型 或凸輪致動類型，或他們的結(jié)合。進(jìn)氣門和排氣門正時(shí)可同時(shí)控制，或可使用可變進(jìn)氣凸輪 正時(shí)、可變排氣凸輪正時(shí)、雙獨(dú)立可變凸輪正時(shí)或固定凸輪正時(shí)中任何可能的正時(shí)。每個 凸輪致動系統(tǒng)都可包括一個或更多個凸輪，并可利用可由控制器12操作的凸輪廓線變換 (CPS)、可變凸輪正時(shí)(VCT)、可變閥門正時(shí)(VVT)和/或可變閥門提升(VVL)系統(tǒng)中的一 個或更多個來改變閥門操作。例如，汽缸30可以可替換地包括通過電閥門致動控制的進(jìn)氣 門，以及通過包括CPS和/或VCT的凸輪致動控制的排氣門。在其它實(shí)施例中，進(jìn)氣門和排 氣門可由普通閥門致動器或致動系統(tǒng)，或可變閥門正時(shí)致動器或致動系統(tǒng)控制。發(fā)動機(jī)可 進(jìn)一步包括凸輪位置傳感器，該傳感器的數(shù)據(jù)可與曲軸位置傳感器的數(shù)據(jù)合并，從而確定 發(fā)動機(jī)位置和凸輪正時(shí)。
汽缸30可具有壓縮比，該壓縮比是活塞138在底部中間到頂部中間時(shí)的容積比。 通常，壓縮比在9 1到10 1的范圍內(nèi)。然而，在使用不同燃料的一些例子中，壓縮比可提尚。
在一些例子中，發(fā)動機(jī)10中的每個汽缸都可包括引燃的火花塞192。在選擇的操作模式下，點(diǎn)火系統(tǒng)190可響應(yīng)來自控制器12的火花提前信號SA，通過火花塞192向燃燒 室30提供點(diǎn)火火花。然而，在一些實(shí)施例中，火花塞192可省略，例如其中發(fā)動機(jī)10可通 過自動點(diǎn)火或通過燃料的噴射引燃，如在使用一些柴油機(jī)的情況。
在一些實(shí)施例中，發(fā)動機(jī)10的每個汽缸都可配置有一個或更多個燃料噴射器，以 便向其中提供燃料。如非限制性例子，汽缸30示出包括直接耦合到汽缸30的燃料噴射器 166。燃料噴射器166可直接向其中噴射燃料，噴射的燃料與從控制器12通過電驅(qū)動器168 接收的信號FPW的脈沖寬度成比例。這樣，燃料噴射器166提供稱為直接噴射(在此稱作 “DI”)的燃料進(jìn)入汽缸30。而圖2將噴射器166顯示為側(cè)噴射器，它也可設(shè)置在活塞上面， 例如接近火花塞192的位置。可替換地，噴射器可設(shè)置在進(jìn)氣門上面并接近進(jìn)氣門。燃料 可從包括燃料箱、燃料泵和燃料導(dǎo)管的高壓燃料系統(tǒng)172向燃料噴射器166輸送?？商鎿Q 地，燃料可通過單級燃料泵以低壓輸送。進(jìn)一步地，盡管未示出，但燃料箱可具有向控制器 12提供信號的壓力變換器。
應(yīng)該認(rèn)識到在可替換實(shí)施例中，噴射器166可以是提供燃料進(jìn)入汽缸30的進(jìn)氣口 上游的進(jìn)氣道噴射器。也應(yīng)該認(rèn)識到，汽缸30可從多個噴射器例如多個端口噴射器、多個 直接噴射器或他們的組合接收燃料。
控制器12在圖2中示作微型計(jì)算機(jī)，包括微處理器(CPU) 106、輸入/輸出端 口(I/O) 108、存儲可執(zhí)行程序和校準(zhǔn)值的電存儲介質(zhì)、隨機(jī)存儲器(RAM) 112、?；畲鎯ζ?(KAM) 114以及數(shù)據(jù)總線，該電存儲介質(zhì)在該特別例子中示作只讀存儲器(ROM) 110?？刂破?12可從耦合到發(fā)動機(jī)10的傳感器接收各種信號，除先前討論的信號之外，包括來自空氣流 量計(jì)傳感器122的進(jìn)氣質(zhì)量空氣流量計(jì)(MAF)的測量值；來自耦合到冷卻套筒118的溫度 傳感器116的發(fā)動機(jī)冷卻劑溫度(ECT)；來自耦合到曲軸140的霍爾效應(yīng)傳感器120(或其 它類型，例如曲軸位置傳感器)的表面點(diǎn)火感測信號(PIP)；來自節(jié)氣門位置傳感器(未示 出)的節(jié)氣門位置(TP)；以及來自傳感器124的絕對歧管壓力信號(MAP)。發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速信 號RPM可通過控制器12從信號PIP(或曲軸位置傳感器)生成。來自歧管壓力傳感器的歧 管壓力信號MAP可用來提供進(jìn)氣歧管中真空或壓力的指示。存儲介質(zhì)只讀傳感器110可用 代表微處理器106執(zhí)行的指令的計(jì)算機(jī)可讀數(shù)據(jù)編程，以便執(zhí)行下面描述的方法和構(gòu)想的 但沒有具體列出的其它變體。
排氣再循環(huán)(EGR)系統(tǒng)(如圖1所示)可從排氣通道148經(jīng)EGR通道(未示出) 向進(jìn)氣通道144發(fā)送排氣的要求的部分。向進(jìn)氣通道提供的EGR的量可由控制器12通過 EGR閥(未示出)改變。進(jìn)一步地，EGR傳感器(未示出)可在EGR通道內(nèi)布置，并可提供 排氣的壓力、溫度和濃度中的一個或更多個的指示。在一些狀況下，EGR系統(tǒng)可用來調(diào)整燃 燒室內(nèi)空氣和燃料混合物的溫度，因此提供在一些燃燒模式期間控制點(diǎn)火的正時(shí)的方法。
如上所述，圖2僅示出多缸發(fā)動機(jī)中的一個汽缸。同樣，每個汽缸可相似地包括它 自己的一套進(jìn)氣/排氣門、燃料噴射器、火花塞等等。
現(xiàn)在轉(zhuǎn)到圖3A-E，圖3A示出排氣處理系統(tǒng)22在操作的第一模式(Mode Α)的示例 實(shí)施例。圖3B-E分別示出圖3A的排氣處理系統(tǒng)在操作的第一中間模式(Mode I)、第二模 式(Mode B)、第二中間模式(Mode II)和第三模式(Mode C)的示例實(shí)施例。圖4A_C分別 示出排氣處理系統(tǒng)22在操作的第一模式(Mode Α)、第二模式(Mode B)和第三模式(Mode C)的可替換實(shí)施例。應(yīng)該認(rèn)識到圖3A中介紹的相似編號的組件在圖:3B-E和4A-C中被類似地標(biāo)記。
回到圖3A，其示出排氣處理系統(tǒng)22的示例實(shí)施例300。排氣處理系統(tǒng)22可被配 置從沿排氣通道145的排放控制設(shè)備在經(jīng)過尾管35將排氣排出到大氣之前接收排氣。排 氣節(jié)氣門302可包括在排氣通道145中，從而使在通道中排氣節(jié)流和排氣流動和壓力控制 成為可能。在一個例子中，排氣節(jié)氣門302可以是包括具有偏移90度的兩塊板的單軸的雙 孔排氣節(jié)氣門。這里，節(jié)氣門可在完全打開和完全關(guān)閉的位置之間調(diào)節(jié)。在可替換例子中， 排氣節(jié)氣門302可被配置提供寬范圍節(jié)氣門打開角。例如，排氣節(jié)氣門302可包括一個或 更多個不同的閥門，并可以沒有普通軸，從而使更寬范圍節(jié)氣門打開角成為可能。這里，節(jié) 氣門可調(diào)節(jié)為完全打開、完全關(guān)閉或部分打開。
分流閥306可被配置分流通過管道373從排氣通道145到旁路通道245的至少一 些排氣，例如在冷起動狀況期間。旁路通道245可包括用于保留排放的HC和PM的收集裝 置320。如圖5-6中進(jìn)一步詳述，收集裝置320可包括保留排放的HC的一個或更多個HC收 集器、保留排放的PM的一個或更多個PM過濾器，和/或可包括HC收集器/PM過濾器的組 合(如圖12所示)。旁路通道245可接近收集裝置320的入口耦合到LP-EGR通道73。這 里，管道373可充分延伸到LP-EGR通道73內(nèi)。
在打開時(shí)，分流閥306可在接近收集裝置320入口的位置將排氣分流到旁路通道 M5內(nèi)。然后經(jīng)收集裝置320的排氣可沿排氣管道310排出到大氣。來自收集裝置320經(jīng) 排氣管道310的排氣的流動可由隔離閥304調(diào)整。隔離閥304可使附加排氣節(jié)流成為可能， 并可幫助實(shí)現(xiàn)要求的EGR流速。在一個例子中，如所示，排氣節(jié)氣門302和隔離閥304的致 動可通過第一致動耦合器311耦合到第一致動器303。因此，在一個例子中，通過第一致動 器303的致動，排氣節(jié)氣門302的關(guān)閉可與隔離閥304的打開相耦聯(lián)或配合。在可替換例 子中，排氣節(jié)氣門和隔離閥可通過不同致動器獨(dú)立致動。
抽送閥308也可被配置分流從排氣通道145沿抽送管道312到旁路通道245的至 少一些排氣，例如，在抽送狀況期間，在達(dá)到催化劑起燃溫度后。特定地，抽送閥308可在接 近收集裝置320出口的位置將排氣分流到旁路通道M5內(nèi)。這里，抽送管道312可基本平 行于管道373和LP-EGR通道73。這樣，排氣可用來抽送來自收集裝置320的存儲的HC和 PM。然后，抽送的排氣可沿LP-EGR通道73再循環(huán)到發(fā)動機(jī)進(jìn)氣裝置。抽送的排氣從收集 裝置320到LP-EGR通道73的流動可由LP-EGR閥39調(diào)節(jié)。在一個例子中，如所示，分流閥 306和抽送閥308的致動可通過第二致動耦合器309耦合到第二致動器307。因此，在一個 例子中，通過第二致動器307的致動，抽送閥308的關(guān)閉與分流閥306的打開相配合或耦 聯(lián)。然而，在可替換例子中，分流閥和抽送閥可通過不同致動器獨(dú)立致動。在其它例子中， 分流閥、抽送閥、隔離閥和排氣節(jié)氣門中的一個或更多個的致動可耦合到LP-EGR閥39的致 動。
排氣處理系統(tǒng)22可由控制器通過各種閥門的選擇性調(diào)節(jié)在多種模式操作。例如， 可執(zhí)行下面的操作模式
Mode A 排氣的HC和PM存儲
Mode I 中間冷卻發(fā)動機(jī)操作
Mode B 收集裝置抽送
Mode II 中間怠速發(fā)動機(jī)操作
Mode C :EGR
在此詳述各種操作模式中的排氣處理系統(tǒng)22的各種閥門和節(jié)氣門的配置，并在 圖8的表格中概括。
回到圖3A，其示出第一操作模式(Mode A，排出的HC和PM存儲)中排氣處理系統(tǒng) 22的各種閥門的示例配置。在選擇發(fā)動機(jī)和/或車輛操作狀況期間，例如在發(fā)動機(jī)冷起動 狀況期間(例如，在發(fā)動機(jī)和/或催化轉(zhuǎn)化器處于冷狀態(tài)時(shí))，例如，通過調(diào)節(jié)第一致動器 303，控制器12可關(guān)閉排氣節(jié)氣門302并打開隔離閥304。另外，例如，通過調(diào)節(jié)第二致動器 307，控制器12可關(guān)閉抽送閥308并打開分流閥306。仍進(jìn)一步地，控制器可關(guān)閉LP-EGR閥 39。在該配置中，來自發(fā)動機(jī)的排氣在通過隔離閥304和尾管35排放到大氣前分流到旁路 通道245和收集裝置320。特定地，排氣可被配置流過排氣處理系統(tǒng)22的收集裝置320到 達(dá)尾管而繞過LP-EGR系統(tǒng)。這樣，在排放到大氣前，從停用的催化轉(zhuǎn)化器排放的未處理的 排出的碳?xì)浠衔锖臀⒘？苫緩呐艢庵腥コ?。在存儲操作期間，溫度傳感器(例如，排氣 溫度傳感器128)可用來確定排氣溫度和/或推斷排放控制設(shè)備的溫度，并因此調(diào)節(jié)每個模 式和/或模式之間的轉(zhuǎn)換的持續(xù)時(shí)間。這樣，第一操作模式，ModeA，使在收集裝置中存儲來 自發(fā)動機(jī)排氣裝置的碳?xì)浠衔锖臀⒘Ｎ锍蔀榭赡堋?br>
圖;3B示出第一中間操作模式(Mode I，中間冷卻發(fā)動機(jī)操作)中排氣處理系統(tǒng)22 的各種閥門的示例配置350。在選擇發(fā)動機(jī)和/或車輛操作狀況期間，例如第一中間狀況， 該狀況在發(fā)動機(jī)冷起動狀況后和抽送狀況前，包括在達(dá)到催化器起燃溫度后，但在達(dá)到EGR 有益(conducive)排氣溫度前，例如，控制器12可通過調(diào)節(jié)第一致動器303來打開(例如 完全打開或部分打開)排氣節(jié)氣門302和關(guān)閉隔離閥304。另外，例如控制器12可通過調(diào) 節(jié)第二致動器307打開抽送閥308并關(guān)閉分流閥306。仍進(jìn)一步地，控制器可關(guān)閉LP-EGR 閥39。在該配置中，排氣可經(jīng)排氣處理系統(tǒng)沿排氣通道145發(fā)送，并可在排放控制設(shè)備處理 后，經(jīng)排氣尾管向大氣排出而繞過收集裝置。即，收集裝置320可與排氣和EGR系統(tǒng)隔離， 并且保留的HC和PM以有限的泄露(limited slip)保留存儲在收集裝置320中。這樣，第 一中間操作模式使中間冷卻發(fā)動機(jī)操作成為可能，并推遲存儲的HC和PM的抽送，直到獲得 要求的排氣溫度(例如，有利于EGR操作的發(fā)動機(jī)溫度)。
圖3C示出第二操作模式(Mode B，收集裝置抽送)中排氣處理系統(tǒng)22的各種閥門 的示例配置360。在選擇發(fā)動機(jī)和/或車輛操作狀況期間，例如在已經(jīng)達(dá)到催化器起燃溫 度和EGR有益排氣溫度后，例如通過調(diào)節(jié)第一致動器303，控制器12可打開(例如完全打 開或部分打開)排氣節(jié)氣門302并關(guān)閉隔離閥304。另外，例如通過調(diào)節(jié)第二致動器307， 控制器12可打開抽送閥308并關(guān)閉分流閥306。仍進(jìn)一步地，控制器可打開LP-EGR閥39。 在該配置中，來自發(fā)動機(jī)的變暖了的排氣通過抽送管道312分流到旁路通道M5，并然后分 流到收集裝置320上，以便沿EGR通道73將存儲的HC和PM抽送到發(fā)動機(jī)進(jìn)氣裝置內(nèi)。同 樣，在該配置中，排氣可被配置從收集裝置320向收集裝置320入口流動(即，在與第一模 式，Mode A的存儲操作期間使用的流動方向相反的流動方向上)。在一個例子中，控制器12 可被配置基于關(guān)于由溫度傳感器(例如排氣溫度傳感器128)確定的排氣溫度的反饋調(diào)節(jié) 至少抽送閥308的工作循環(huán)。工作循環(huán)可被調(diào)節(jié)使提供要求的排氣進(jìn)氣溫度成為可能。在 一個例子中，要求的排氣溫度可作為排氣氧含量的函數(shù)調(diào)節(jié)。通過基于溫度反饋協(xié)調(diào)抽送 閥工作循環(huán)，可實(shí)現(xiàn)要求的收集裝置入口溫度和經(jīng)過收集裝置的要求的排氣流速，從而有效清潔存儲的HC和PM的收集器。
這樣，第二操作模式，Mode B，使來自收集裝置的存儲的HC和PM抽送到發(fā)動機(jī)內(nèi) 并由發(fā)動機(jī)燃燒成為可能。特定地，在第二操作模式，排氣可經(jīng)排氣處理系統(tǒng)的收集裝置發(fā) 送，然后在LP-EGR系統(tǒng)分流前發(fā)送到發(fā)動機(jī)進(jìn)氣裝置。即，抽送流也可用作EGR流。通過 引導(dǎo)抽送流作為冷卻的EGR流進(jìn)入進(jìn)氣歧管，第二操作模式使在排氣處理系統(tǒng)和LP-EGR系 統(tǒng)之間實(shí)現(xiàn)協(xié)作成為可能。
圖3D示出第二中間操作模式(Mode II，中間怠速發(fā)動機(jī)操作)中排氣處理系統(tǒng)22 的各種閥門的示例配置370。在選擇發(fā)動機(jī)和/或車輛操作狀況期間，例如第二中間狀況， 該狀況在抽送狀況后和EGR狀況前，包括在排氣溫度高于閾值溫度(例如，高于排氣可損害 收集裝置材料的溫度，例如高于400°C )、處于發(fā)動機(jī)怠速和/或沒有要求EGR時(shí)的狀況，例 如通過調(diào)節(jié)第一致動器303，控制器12可打開(例如完全打開或部分打開)排氣節(jié)氣門302 合關(guān)閉隔離閥304。另外，例如通過調(diào)節(jié)第二致動器307，控制器12可打開抽送閥308和關(guān) 閉分流閥306。仍進(jìn)一步地，控制器可關(guān)閉LP-EGR閥39。在該配置中，排氣可排出到大氣， 并且收集裝置320可與熱稀排氣相隔離。這樣，排氣可沿排氣通道145經(jīng)排氣處理系統(tǒng)發(fā) 送，并可在排放控制設(shè)備處理后，經(jīng)排氣尾管排出到大氣而繞過收集裝置。在一個例子中， 控制器12可進(jìn)一步被配置以基于關(guān)于來自排氣溫度傳感器128的排氣溫度的反饋調(diào)節(jié)至 少抽送閥308的工作循環(huán)(例如，導(dǎo)致它迅速向零移動)。這樣，第二中間操作模式使中間 怠速發(fā)動機(jī)操作成為可能，并減少收集裝置(例如，收集材料、收集過濾器、收集支持結(jié)構(gòu)) 由于熱的排氣的劣化。
圖3E示出第三模式操作(Mode C，EGR)中排氣處理系統(tǒng)22的各種閥門的示例配 置380。在選擇發(fā)動機(jī)和/或車輛操作狀況期間，例如在收集裝置抽送操作完成后和/或 在僅要求EGR時(shí)，例如通過調(diào)節(jié)第一致動器303，控制器12可打開(例如完全打開或部分 打開)排氣節(jié)氣門302和關(guān)閉隔離閥304。另外，例如通過調(diào)節(jié)第二致動器307，控制器12 可關(guān)閉抽送閥308和打開分流閥306。仍進(jìn)一步地，控制器可打開LP-EGR閥39。在該配置 中，來自發(fā)動機(jī)的排氣可沿EGR通道73發(fā)送到發(fā)動機(jī)進(jìn)氣裝置。同樣，在該配置中，收集裝 置320可保持與EGR排氣流隔離。這樣，通過經(jīng)EGR系統(tǒng)發(fā)送排氣而繞過排氣處理系統(tǒng)的 收集裝置，第三操作模式使EGR操作獨(dú)立于排氣處理操作執(zhí)行成為可能。
圖4A-C分別示出第一模式(Mode Α,排出的HC和PM存儲)操作、第二模式(Mode B，收集裝置抽送)操作和第三模式(Mode C，EGR)操作中排氣處理系統(tǒng)22的可替換實(shí)施 例。應(yīng)該認(rèn)識到圖3A和4A中相似編號的組件在圖4B-C中看而被類似標(biāo)記。
回到圖4A，其示出排氣處理系統(tǒng)22的示例實(shí)施例。排氣可在經(jīng)尾管35排放到大 氣前從排放控制設(shè)備沿排氣通道145被接收。排氣節(jié)氣門402可包括在排氣通道145中。 這里，分流閥406可被設(shè)置在旁路通道M5，收集裝置320的上游。在打開時(shí)，例如在冷起 動狀況期間，分流閥406可從排氣通道145經(jīng)管道473接收至少一些排氣，并將排氣分流到 旁路通道M5內(nèi)。如在圖5-6中進(jìn)一步細(xì)化的，收集裝置320可包括一個或更多個HC收集 器、一個或更多個PM過濾器，和/或一個或更多個HC收集器/PM過濾器。旁路通道245可 接近收集裝置320入口耦合到LP-EGR通道73。這里，(與圖3A-E的示例實(shí)施例不同)，管 道473可不充分延伸到LP-EGR通道73內(nèi)。
借助經(jīng)收集裝置320的通道，排氣可沿排氣管道410經(jīng)隔離閥404排出到大氣。在一個例子中，排氣節(jié)氣門402和隔離閥404的致動可由第一致動耦合器411耦合到第一致 動器403，這樣，第一致動器403可被配置來關(guān)閉排氣節(jié)氣門402而打開隔離閥404。在可 替換例子中，排氣節(jié)氣門和隔離閥可由不同的致動器獨(dú)立致動。
例如，設(shè)置在抽送通道412內(nèi)的抽送閥408在抽送狀況期間，在接近收集器320出 口的位置可分流經(jīng)管道473從排氣通道145接收的至少一些排氣沿抽送管道412進(jìn)入旁路 通道M5。這里，抽送管道412可基本平行于旁路通道245和排氣通道145。在流過收集裝 置320后，抽送的排氣可沿LP-EGR通道73，通過LP-EGR閥39再循環(huán)到發(fā)動機(jī)進(jìn)氣裝置內(nèi)。 在一個例子中，分流閥406和抽送閥408的致動可由第二致動耦合器409耦合到第二致動 器407，這樣，第二致動器407可被配置以打開分流閥406而關(guān)閉抽送閥408。然而在可替 換例子中，分流閥和抽送閥可由不同的致動器獨(dú)立致動。仍在其它例子中，分流閥、抽送閥、 隔離閥和排氣節(jié)氣門中的一個或更多個的致動可被耦合到LP-EGR閥39的致動。
這里，第一操作模式(Mode A，排出的HC和PM存儲)中排氣處理系統(tǒng)22的各種 閥門的配置可與前面圖3A和表800(圖8)中表示的配置基本相同。特定地，在選擇發(fā)動機(jī) 和/或車輛操作狀況期間，例如在發(fā)動機(jī)冷起動期間，例如通過調(diào)節(jié)第一致動器403，控制 器12可關(guān)閉排氣節(jié)氣門402和打開隔離閥404。另外，例如通過調(diào)節(jié)第二致動器407，控制 器12可關(guān)閉抽送閥408和打開分流閥406。仍進(jìn)一步地，控制器可關(guān)閉LP-EGR閥39。在 該配置中，在將排氣經(jīng)隔離閥404、排氣管道410和尾管35排放到大氣前，來自發(fā)動機(jī)的排 氣沿管道473運(yùn)動到旁路通道M5，其中分流閥406從旁路通道245將排氣導(dǎo)向收集裝置 320。這樣，在排放到大氣前，從停用的催化轉(zhuǎn)化器排放的未處理的排出的碳?xì)浠衔锖臀??？苫緩呐艢馊コ囟葌鞲衅?例如，排氣溫度傳感器128)可用來確定排氣溫度和/ 或推斷排放控制設(shè)備的溫度，并因此調(diào)節(jié)每個模式和/或模式之間的轉(zhuǎn)換的持續(xù)時(shí)間。
圖4B示出第二模式(Mode B，收集裝置抽送)操作中排氣處理系統(tǒng)22的各種閥門 的示例配置460。在選擇發(fā)動機(jī)和/或車輛操作狀況期間，例如在達(dá)到催化器起燃溫度和 EGR有益排氣溫度后，例如通過調(diào)節(jié)第一致動器403，控制器12可打開(例如完全打開或部 分打開)排氣節(jié)氣門402和關(guān)閉隔離閥404。另外，例如通過調(diào)節(jié)第二致動器407，控制器 12可打開抽送閥408和關(guān)閉分流閥406。仍進(jìn)一步地，控制器可打開LP-EGR閥39。在該配 置中，來自發(fā)動機(jī)的變暖了的排氣通過抽送閥408被分流到抽送管道412，其在接近收集裝 置320出口的位置排氣被引導(dǎo)到旁路通道245和收集裝置320處。由此，抽送流可沿EGR 通道73通過LP-EGR閥39被引向發(fā)動機(jī)進(jìn)氣裝置。例如，控制器12可基于來自排氣溫度 傳感器128的反饋來調(diào)節(jié)抽送閥408的工作循環(huán)。例如，工作循環(huán)可經(jīng)調(diào)節(jié)使要求的排氣 進(jìn)氣溫度作為排氣的氧含量的函數(shù)提供成為可能。
圖4C示出第三模式(Mode C,EGR)操作中排氣處理系統(tǒng)22的各種閥門的示例配置 480。在選擇發(fā)動機(jī)和/或車輛操作狀況期間，例如在收集裝置抽送操作完成后和/或在僅 要求EGR時(shí)，例如通過調(diào)節(jié)第一致動器403，控制器12可打開(例如完全打開或部分打開) 排氣節(jié)氣門402和關(guān)閉隔離閥404。另外，例如通過調(diào)節(jié)第二致動器407，控制器12可關(guān)閉 抽送閥408和打開分流閥406。仍進(jìn)一步地，控制器可打開LP-EGR閥39。在該配置中，來 自發(fā)動機(jī)的排氣可沿通道473被發(fā)送到旁路通道M5，其中分流閥406從旁路通道245可將 排氣沿EGR通道73引導(dǎo)到發(fā)動機(jī)進(jìn)氣裝置。因此，排氣可經(jīng)EGR系統(tǒng)發(fā)送到發(fā)動機(jī)進(jìn)氣裝 置而繞過排氣處理系統(tǒng)的收集裝置。即，收集裝置320與EGR排氣流保持隔離。因此，ModeC使EGR操作獨(dú)立于排氣處理系統(tǒng)執(zhí)行成為可能。
這樣，基于發(fā)動機(jī)狀況，可調(diào)節(jié)經(jīng)排氣處理系統(tǒng)和EGR系統(tǒng)的排氣的流動。在一個 例子中，各種操作模式之間的轉(zhuǎn)換可基于排氣溫度和排放控制設(shè)備溫度中的至少一個。
現(xiàn)在轉(zhuǎn)到圖5-6，其示出收集裝置320的示例實(shí)施例(500和600)。收集裝置320 可包括用于轉(zhuǎn)入收集裝置各組成部分的收集器外殼502、602。收集器外殼502、602可由例 如塑料或鋼制成。收集裝置320可包括用于保留排出的HC的一個或更多個HC收集器，以 及用于保留排出的PM的一個或更多個微粒物過濾器(在此也剛好稱為“過濾器”)。
在一個例子中，如圖5的示例實(shí)施例500所示，收集裝置320可包括第一 HC收集 器522、第二 HC收集器5 和第一過濾器526。進(jìn)一步地，HC收集器和過濾器可以各種順序 布置。例如，第一 HC收集器522可設(shè)置在接近收集裝置320的入口 510處，而第一過濾器 5 可設(shè)置在接近收集裝置320的出口 512處。例如，第二 HC收集器5M可設(shè)置在第一 HC 收集器522和第一過濾器5 之間。在該配置中，在裝載(或存儲)操作期間，排氣可以該 順序(如箭頭514表示)流過第一 HC收集器522、第二 HC收集器5 和第一過濾器526。 相反，在抽送操作期間，排氣可以該順序(如箭頭516表示)流過第一過濾器526、第二 HC 收集器5M和第一 HC收集器522。
在另一例子中，如在圖6的示例實(shí)施例600所示，收集裝置320可包括裝在收集器 外殼602中的第一 HC收集器622、第二 HC收集器624、第一過濾器6 和第二過濾器628。 HC收集器和過濾器可以各種順序布置。例如，第一過濾器6 可設(shè)置在接近收集裝置320 的入口 610處，而第二過濾器6 可設(shè)置在接近收集裝置320的出口 612處。例如，第一 HC 收集器622和第二 HC收集器6M可設(shè)置在第一和第二過濾器之間，其中第一 HC收集器622 臨近第一過濾6 并且第二 HC收集器624臨近第二過濾器628。在該配置中，在裝載(或 存儲)操作期間，排氣可以該順序(如箭頭614表示)流過第一過濾器626、第一 HC收集器 622、第二 HC收集器擬4和第二過濾器628。相反，在抽送操作期間，排氣可以該順序(如箭 頭616表示)流過第二過濾器628、第二 HC收集器624、第一 HC收集器622和第一過濾器 626。
在一個例子中，HC收集器可用包括與一種或更多種合適的HC吸附劑層疊在一起 的底座的磚形或整體(例如，擠壓的整體)的形式。在另一例子中，HC收集器可包括合適 吸附劑的片塊(pellets)。可選擇HC收集器吸附劑，以使在HC存儲期間吸附最大量的HC， 而允許在HC抽送期間在足夠低的溫度下解吸附HC而不使收集器老化。選擇的吸附劑也可 具有高耐久性，從而防止來自排氣的熱或毒化引起的褪化。例如，HC收集器可包括活性碳 和催化沸石中的至少一種。
使用的各吸附劑在孔隙率方面可以不同。例如，接近收集裝置入口的HC收集器和 /或過濾器可包括孔隙率較大的吸附劑(例如，用于收集較大的鏈狀HC和PM)，而接近收集 裝置出口的HC收集器和/或過濾器可包括孔隙率較小的吸附劑(例如，用于收集較小的鏈 狀HC和PM)。另外或可選地，使用的各吸附劑在化學(xué)性質(zhì)上可以不同。例如，接近收集裝置 入口的HC收集器和/或過濾器可包括對較長鏈的HC和較大的PM具有較高親和力的吸附 劑，而接近收集裝置出口的HC收集器和/或過濾器可包括對較短鏈的HC和較小的PM具有 較高親和力的吸附劑。在一個例子中，通過在存儲操作期間，在排氣流的方向上，在孔隙率 較小的收集器/過濾器之前，設(shè)置孔隙率較大的收集器/過濾器，可減少與收集器/過濾器堵塞有關(guān)的潛在問題。
在一個例子中，第一 HC收集器(522、62幻可包括大孔活性碳(例如，以整體形式 或片塊形式)，而第二 HC收集器(524、624)可包括微孔活性碳(例如，以整體形式或片塊 形式)。在另一例子中，第一 HC收集器可包括大孔催化沸石(例如，以整體形式或片塊形 式)，而第二 HC收集器可包括微孔催化沸石(例如，以整體形式或片塊形式)。催化沸石可 包括多種離子交換沸石，例如銅離子交換沸石和鐵離子交換沸石。仍在其它例子中，可使用 基于活性碳的收集器和基于沸石的收集器的組合，例如大孔活性碳的第一 HC收集器和微 孔沸石的第二 HC收集器。
吸附劑的組合也可基于要求的或期望的收集裝置入口溫度的范圍調(diào)節(jié)。例如，可 為較低入口溫度(例如，不超過350°C)使用基于活性碳的收集器，而可為較高入口溫度 (例如，高達(dá)600°C )使用基于催化沸石的收集器。
第一和第二PM過濾器可包括例如柴油機(jī)微粒過濾器、活性碳片塊(大孔或微孔)、 催化沸石片塊(大孔或微孔)、沸石的多孔塊、各種規(guī)格的金屬濾網(wǎng)、天然纖維(例如棉和/ 或紙)、合成纖維和泡沫塑料塊中的至少一種。
盡管示出的例子說明較大孔隙率的收集器/過濾器可在存儲操作期間設(shè)置在較 小孔隙率的收集器/過濾器前面，在排氣流方向上，但在可替換例子中，較小孔隙率的收集 器/過濾器可在存儲操作期間設(shè)置在較大孔隙率的收集器/過濾器前面，在排氣流方向上。 仍在其它例子中，第一和第二收集器可具有相同組成和/或孔隙率，并且第一和第二過濾 器可具有相同組成和/或孔隙率。仍在其它例子中，EGR冷卻器管路用催化沸石覆蓋或涂 覆，并可用作HC收集器。
仍在其它例子中，收集裝置320可包括用于存儲排出的HC和PM的設(shè)備，例如一個 或更多個組合的HC收集器/PM過濾器的磚狀塊，如參考圖12的示例實(shí)施例1200說明。磚 狀塊可具有整體結(jié)構(gòu)，例如柴油機(jī)微粒過濾器的整體結(jié)構(gòu)。磚狀塊可由例如擠壓的HC收集 劑或吸附劑(例如活性碳或催化沸石)制成。磚塊底座的孔隙率，即擠壓的HC吸附劑的孔 隙率，可被調(diào)節(jié)以允許排氣流過墻壁。如圖12所示，磚狀塊在里面可包括多條管路1202， 用于從排氣1206中過濾微粒物。此外，例如通過各塞子1204可堵住交替的各管路1202。 在一個例子中，塞子可強(qiáng)迫排氣1206流過管路壁1208，并允許在其上收集來自冷起動排放 物的微粒物1210。仍在其它例子中，微粒物可在管路塞子出口面上收集，在該情況下，在存 儲操作結(jié)束處，交替的管路塞子的出口面可用微粒物覆蓋，增加特征化的方格(checkered) 圖案。相似地，通過由HC收集劑制成的管路壁的排氣1206的流動可使排出的HC存儲在管 路中(例如存儲在集中區(qū)域1212中)成為可能。
盡管未示出，但圖5-6和12的收集裝置可進(jìn)一步包括各種傳感器，例如壓力傳感 器、溫度傳感器和/或排氣傳感器。在一個例子中，壓力傳感器可耦合到收集裝置320，例 如在收集器殼中。然后可基于估計(jì)的壓力推斷存儲在收集裝置320的收集器和過濾器中的 HC和PM的量。例如，在壓力低于閾值時(shí)，可確定存儲狀況。然后，隨著存儲的進(jìn)行，壓力可 升高，并在壓力高于閾值時(shí)，確定抽送狀況。相似地，隨著抽送操作的進(jìn)行，壓力可下降，并 在壓力低于閾值時(shí)，可認(rèn)為抽送操作完成。在另一例子中，可基于設(shè)置在收集裝置下游，或 設(shè)置在接近收集裝置出口處的排氣傳感器的讀數(shù)，確定存儲在收集裝置320的收集器和過 濾器中的HC和PM的量。
現(xiàn)在轉(zhuǎn)到圖7，其示出通過調(diào)節(jié)排氣處理系統(tǒng)中閥門的配置，調(diào)節(jié)排氣處理系統(tǒng)的 操作模式的示例例程700(如在圖8的表格中概括)。同樣，排氣處理系統(tǒng)可在5種操作模 式的一種中操作，這5種操作模式包括存儲模式、抽送模式、EGR模式和兩種中間模式。例 程700可使用在此描述的系統(tǒng)、組件和設(shè)備實(shí)施，但可替換地可使用其它合適的系統(tǒng)、組件 和設(shè)備實(shí)施。
在702，例程確認(rèn)發(fā)動機(jī)冷起動狀況。例如，例程可確定發(fā)動機(jī)是否從休息狀態(tài)起 動，和/或確定發(fā)動機(jī)是否通過發(fā)動機(jī)起動轉(zhuǎn)動操作而被啟動。進(jìn)一步地，例程可估計(jì)和/ 或推斷排放控制設(shè)備溫度，并確認(rèn)該溫度低于閾值溫度(例如，催化劑起燃溫度)。在一個 例子中，可使用專用溫度傳感器，例如安裝到排放控制設(shè)備的溫度傳感器，估計(jì)排放控制設(shè) 備溫度。在另一例子中，可從位于排氣通道45或排氣歧管中的一個或更多個排氣溫度傳感 器推斷該溫度。在另一例子中，可基于發(fā)動機(jī)關(guān)機(jī)時(shí)間(濕機(jī)時(shí)間(soak time))、環(huán)境溫 度、發(fā)動機(jī)冷卻劑溫度和進(jìn)氣負(fù)荷溫度，推斷排放控制設(shè)備溫度。如果確認(rèn)沒有冷起動狀 況，那么例程可結(jié)束。在704，可確認(rèn)HC和PM存儲狀況。在一個例子中，可在排氣處理系統(tǒng) 22的一個或更多個收集器和過濾器的存儲容量大于閾值時(shí)確認(rèn)存儲狀況。在另一例子中， 可根據(jù)確定排氣處理系統(tǒng)22在先前發(fā)動機(jī)操作期間已經(jīng)進(jìn)行抽送來確認(rèn)存儲狀況。另外， 例程可使排氣處理系統(tǒng)22中的存儲在排氣處理系統(tǒng)22的溫度低于最大存儲溫度時(shí)成為可 能。仍進(jìn)一步地，該例程可使基于發(fā)動機(jī)中燃燒的燃料的性質(zhì)(例如燃料中的酒精量)在 排氣處理系統(tǒng)22中存儲排出的HC和PM成為可能。如果確認(rèn)沒有存儲狀況，例程可結(jié)束。
如果確認(rèn)了存儲狀況，那么在706，例程可調(diào)節(jié)排氣處理系統(tǒng)22的多個閥門，從而 使系統(tǒng)在第一操作模式中操作(Mode A，排出的HC和PM存儲)成為可能。特定地，發(fā)動機(jī) 控制器12可調(diào)節(jié)第一致動器303、403，從而完全關(guān)閉排氣節(jié)氣門302而打開隔離閥304、 404。另外，發(fā)動機(jī)控制器12可調(diào)節(jié)第二致動器307、407，從而關(guān)閉抽送閥308、408而打開 分流閥306、406。仍進(jìn)一步地，控制器12可關(guān)閉LP-EGR閥39。在該配置中，排氣可在流過 收集裝置320后排到大氣，其中可保留排出的HC和PM。
在708，可確定排放控制設(shè)備溫度是否已經(jīng)達(dá)到閾值。在一個例子中，閾值可對應(yīng) 排放控制設(shè)備催化劑起燃溫度(即，催化劑可高效運(yùn)行的溫度)。如果沒有達(dá)到閾值溫度， 那么例程可回到706，并繼續(xù)在第一操作模式(存儲)中操作。這樣，沒有處理的HC排放物 可保留在收集裝置中，直到催化轉(zhuǎn)化器激活，由此改善冷起動排放物的質(zhì)量。
如果確認(rèn)達(dá)到閾值溫度(S卩，排放控制設(shè)備已經(jīng)達(dá)到被催化活化的溫度)，在710， 例程可調(diào)節(jié)排氣處理系統(tǒng)22的多個閥門，從而使系統(tǒng)在第一中間操作模式中操作(Mode I，中間冷卻發(fā)動機(jī))成為可能。特定地，發(fā)動機(jī)控制器12可調(diào)節(jié)第一致動器303、403，從而 至少部分打開排氣節(jié)氣門302而關(guān)閉隔離閥304、404。另外，發(fā)動機(jī)控制器12可調(diào)節(jié)第二 致動器307、407，以打開抽送閥308、408而關(guān)閉分流閥306、406。仍進(jìn)一步地，控制器12可 維持LP-EGR閥39在關(guān)閉狀態(tài)。在該配置中，排氣可在通過(現(xiàn)在催化活化的)排放控制 設(shè)備催化處理后排到大氣。這里，收集器裝置320可與排氣流隔離開，允許處理的排氣無阻 礙地流過排氣通道，并從尾管35進(jìn)入大氣。這樣，在發(fā)動機(jī)暖機(jī)和/或直到抽送狀況被確 認(rèn)時(shí)，清潔的排氣可排到大氣。
在712，可確定是否符合抽送狀況。同樣，可基于各種發(fā)動機(jī)和車輛操作參數(shù)使抽 送成為可能，所述參數(shù)包括存儲在排氣處理系統(tǒng)22中的HC和PM的量(例如收集裝置320中存儲的在HC收集器中的HC的量和/或存儲在過濾器中的大于閾值的PM量)、排氣處理系 統(tǒng)的溫度和/或壓力(例如，高于閾值的溫度和壓力)、燃料溫度、發(fā)動機(jī)溫度、最后抽送后 的起動數(shù)(例如大于閾值的起動數(shù))、燃料性質(zhì)(例如燃燒的燃料中的酒精量、隨燃料中酒 精量的增加而提高的抽送頻率)，以及各種其它參數(shù)。在一個例子中，存儲在收集裝置320 的收集器和過濾器中的HC和PM的量可基于收集器320壓力的增加而確定(例如，通過專 用壓力傳感器確定)。在另一例子中，存儲在收集裝置320的收集器和過濾器中的HC和PM 的量可基于設(shè)置在收集裝置下游的排氣傳感器的讀數(shù)確定。在一個例子中，如果例程確定 在當(dāng)前發(fā)動機(jī)啟動期間排氣被在之前發(fā)送到排氣處理系統(tǒng)22，那么可認(rèn)為符合抽送狀況。 在另一例子中，如果發(fā)動機(jī)溫度已經(jīng)提高到符合EGR穩(wěn)定閾值(即，高于EGR可有效的閾值 溫度)，那么可認(rèn)為符合抽送狀況。如果不符合抽送狀況，而排放控制設(shè)備溫度仍高于閾值 溫度，那么例程可繼續(xù)在第一中間操作模式中操作。
如果確認(rèn)抽送狀況，那么在714，例程可調(diào)節(jié)排氣處理系統(tǒng)22的多個閥門，從而使 系統(tǒng)在第二操作模式(Mode B，收集裝置抽送)中操作成為可能。特定地，發(fā)動機(jī)控制器12 可調(diào)節(jié)第一致動器303、403，從而維持排氣節(jié)氣門302至少部分打開，而維持隔離閥304、 404關(guān)閉。另外，發(fā)動機(jī)控制器12可調(diào)節(jié)第二致動器307、407，從而維持抽送閥308、408打 開和分流閥306、406關(guān)閉。仍進(jìn)一步地，控制器12可打開LP-EGR閥39。在該配置中，排氣 可通過抽送管道312、412在與第一(存儲)模式操作期間的流動方向相反的流動方向上被 發(fā)送到收集裝置320。特定地，熱的排氣在經(jīng)LP-EGR通道被再循環(huán)到發(fā)動機(jī)進(jìn)氣裝置內(nèi)之 前，可從收集裝置320的出口向收集裝置320入口流動。這樣，抽送流也可用作EGR流，由 此提供燃料經(jīng)濟(jì)性益處。通過在排氣處理系統(tǒng)和EGR系統(tǒng)之間共享組件，也可實(shí)現(xiàn)組件減 少的益處。
盡管示出的例程說明通過在第一中間模式中操作，從第一操作模式轉(zhuǎn)換到第二操 作模式，但在可替換例子中，該例程可從第一操作模式轉(zhuǎn)換到第二操作模式而不經(jīng)過中間 模式。
接下來完成抽送操作，在716，可確定是否僅要求EGR。在一個例子中，可在收集裝 置320的HC收集器中存儲的HC量和/或過濾器中存儲的PM量低于閾值時(shí)認(rèn)為抽送操作 完成。在另一例子中，可在抽送操作開始后的預(yù)定持續(xù)時(shí)間之后，認(rèn)為抽送操作完成。
在一個例子中，當(dāng)在716不要求EGR，并且發(fā)動機(jī)處于怠速和/或排氣溫度高于閾 值(例如，高于400°C時(shí))，在718，例程可調(diào)節(jié)排氣處理系統(tǒng)22的多個閥門，從而使系統(tǒng)在 第二中間操作模式中(Mode II，中間怠速發(fā)動機(jī)操作)操作成為可能。特定地，發(fā)動機(jī)控制 器12可調(diào)節(jié)第一致動器303、403，從而維持排氣節(jié)氣門302至少部分打開，而維持隔離閥 304,404關(guān)閉。另外，發(fā)動機(jī)控制器12可調(diào)節(jié)第二致動器307、407，從而維持抽送閥308、 408打開和分流閥306、406關(guān)閉。仍進(jìn)一步地，控制器12可關(guān)閉LP-EGR閥39。在該配置 中，熱排氣可在經(jīng)過排放控制設(shè)備催化處理后排到大氣，而收集裝置320與熱的排氣流的 潛在有害效應(yīng)隔離。
比較而言，如果在716僅要求EGR，例如在成功的抽送操作之后，那么在720，例程 可調(diào)節(jié)排氣處理系統(tǒng)22的多個閥門，從而使系統(tǒng)在第三操作模式(Mode C，僅EGR)操作成 為可能。特定地，發(fā)動機(jī)控制器12可調(diào)節(jié)第一致動器303、403，從而維持排氣節(jié)氣門302 至少部分打開，而維持隔離閥304、404關(guān)閉。另外，發(fā)動機(jī)控制器12可調(diào)節(jié)第二致動器307、407，從而關(guān)閉抽送閥308、408和打開分流閥306、406。仍進(jìn)一步地，控制器12可維持 LP-EGR閥39打開。在該配置中，排氣可通過管道373、473和LP-EGR通道73再循環(huán)到發(fā)動 機(jī)進(jìn)氣裝置內(nèi)。進(jìn)一步地，收集裝置320可保持與EGR流隔離，由此使EGR操作獨(dú)立于排氣 處理系統(tǒng)來執(zhí)行成為可能。
盡管示出的例程說明通過在第二中間模式操作，從第二操作模式轉(zhuǎn)換到第三操作 模式，但在可替換例子中，該例程可從第二操作模式轉(zhuǎn)換到第三操作模式而不經(jīng)過中間模 式。
這樣，通過將排氣處理系統(tǒng)與EGR系統(tǒng)耦合，當(dāng)要求抽送操作時(shí)，存儲的HC和PM 的抽送流可用作EGR流，并且當(dāng)僅要求EGR流時(shí)，可實(shí)現(xiàn)獨(dú)立于抽送流的EGR流。通過使排 氣處理系統(tǒng)與EGR系統(tǒng)協(xié)作，也可減少車輛系統(tǒng)中組件的數(shù)量。
現(xiàn)在轉(zhuǎn)到圖9，圖表900參照各種不同碳?xì)浠衔锓N類示出排氣處理系統(tǒng)22的碳 氫化合物吸附效率。特定地，圖表比較各種不同的HC種類(特定地，不同的非甲烷HC種類， NMHC)的每個在收集裝置入口的量(以毫克)與在收集裝置出口(例如，使用氣體色譜法 或傅里葉變換紅外光譜確定)的量，由此為每個收集的HC種類確定吸附效率。在一個例子 中，如所描述的，測試的收集裝置可具有直徑3英寸且長度8英寸，并可充滿200cpsi/0. 88L 吸附劑的基質(zhì)容器。在此測試的燃料可以是乙醇混合物，例如在此所描述的E85 (具有85% 乙醇和15%汽油的組成)。同樣，在基于具有可變酒精組成(例如范圍從汽油(EO)到乙醇 (E85))的燃料操作的柔性燃料(flex fuel)車輛中，酒精混合燃料可產(chǎn)生具有廣泛可變組 成的排氣。例如，來自具有較大酒精含量的酒精混合燃料的排氣可具有較大百分比的非甲 烷有機(jī)氣體(NM0G，這里也稱為NMHC)，包括較小的鏈烴。同樣，排氣的變化的組成可導(dǎo)致普 通使用的收集器的吸附效率的廣泛變化。如圖表900所示，如本公開的示例排氣處理系統(tǒng) 中所述，通過使用收集器材料和微粒過濾器的組合，各種排出的HC種類的吸附效率都可充 分改善。在一個例子中，如所描述的，排放的乙醇種類的80%可被吸附，而C3碳?xì)浠衔锏?60%可被吸附。在另一例子中，C4-C9碳?xì)浠衔锏?3-99%可被吸附。同樣，可充分改善 排出的HC種類的全面吸附效率(例如，提高到72%)。因此，收集器可以能夠從排氣排放 物中去除更寬范圍的HC和PM成分。通過使用這樣的收集器，排氣處理系統(tǒng)的效率可以得 以改善。
圖10示出圖表1000，該圖表1000描述整體老化對排氣處理系統(tǒng)22的收集器的HC 吸附效率的影響。特定地，通過借助在一定范圍的排氣溫度(例如，從250°C到350°C)以 及一定范圍的空氣燃料比(例如，從1. 0到1. 31ambda)使整體老化0-300小時(shí)，研究對HC 吸附效率的影響，來測試收集器/過濾器的整體耐久性。如所顯示的，即使在長時(shí)間在充分 高溫處理富排氣時(shí)(例如，如圖表所示出的350C Iam 1. 3)，老化的收集器整體的吸附效率 可能不會顯著降低。例如，與可以是例如92%的新收集器整體的HC吸附效率相比，老化的 整體可具有在50-90%吸附的范圍內(nèi)的HC吸附效率。因此，收集器可以能夠在較長時(shí)期以 改善的效率去除排放的HC和PM。這樣，可延長排氣處理系統(tǒng)的操作壽命。
圖11示出表格1100，該表格1100描繪排氣處理系統(tǒng)22的存儲的碳?xì)浠衔锏娜?除效率。特定地，該表格比較在以不同溫度(如在進(jìn)氣溫度指示)的排氣抽送時(shí)從收集器 釋放的存儲的HC的量(以百分比)和流速(如通過CHCT的循環(huán)平均(average on-cycle) 流量表示)。如所示，即使當(dāng)以較低溫度(例如，在200°C到250°C范圍中)、較高流速(例如，在53L/min)的排氣抽送時(shí)，也可有效釋放存儲的HC的充分的量(例如，存儲的HC的 80% )。當(dāng)以較高溫度(例如，在300°C到350°C范圍中)和高流速(例如，在53L/min)的 排氣抽送時(shí)，可有效釋放基本上全部存儲的HC(例如，存儲的HC的95% )。
因此，排氣處理系統(tǒng)的收集器和過濾器可以能夠有效釋放各種HC種類，并也在中 等抽送氣體溫度和流速下有效釋放(或去除)存儲的HC。這樣，排氣處理系統(tǒng)可充分改善 排氣排放物的質(zhì)量。
這樣，耦合到低壓EGR系統(tǒng)的排氣處理系統(tǒng)可有利地用來當(dāng)要求抽送存儲的HC和 PM時(shí)使抽送流與EGR流結(jié)合，而當(dāng)僅要求EGR時(shí)僅使EGR流成為可能。通過調(diào)節(jié)分流閥和 抽送閥的打開和關(guān)閉，經(jīng)排氣后處理系統(tǒng)的排氣流的方向可有選擇地被改變，由此在存儲 操作、抽送操作和EGR操作之間改變操作模式。通過在排氣處理系統(tǒng)和EGR系統(tǒng)之間共享 組件，可降低排氣處理系統(tǒng)的成本和復(fù)雜性而改善它的性能。
注意包括在此的示例控制和估計(jì)例程可與各種發(fā)動機(jī)和/或車輛系統(tǒng)配置一起 使用。在此描述的特定例程可代表任何數(shù)量的處理策略中的一個或更多個，例如事件驅(qū)動、 中斷驅(qū)動、多任務(wù)、多線程等等。同樣，所描述的各種行動、操作或功能可按說明的順序執(zhí) 行、并行執(zhí)行或在一些情況省略執(zhí)行。同樣，為了達(dá)到所描述的各示例實(shí)施例的特征和優(yōu) 點(diǎn)，不必要求處理的順序，所述的順序而只是為了便于說明和描述。所說明的行動或功能中 的一個或更多個可根據(jù)使用的特別策略重復(fù)執(zhí)行。進(jìn)一步地，描述的行動可圖形代表要編 程到發(fā)動機(jī)控制系統(tǒng)中的計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)內(nèi)的代碼。
應(yīng)該認(rèn)識到，在此公開的配置和例程實(shí)際上是一些例子，而且這些特定實(shí)施例不 應(yīng)被認(rèn)為具有限制意義，原因在于許多變化都是可能的。例如，上面的技術(shù)可應(yīng)用于V-6、 I-4、I-6、V-12、對置4，以及其它發(fā)動機(jī)類型。本發(fā)明的主題包括在此公開的各種系統(tǒng)和配 置，以及其它特正、功能和/或性質(zhì)的全部新穎且非明顯的組合與子組合。
權(quán)利要求
1.一種操作包括耦合到發(fā)動機(jī)排氣裝置的排氣處理系統(tǒng)的發(fā)動機(jī)的方法，所述排氣處 理系統(tǒng)通過排氣再循環(huán)系統(tǒng)，即EGR系統(tǒng)，進(jìn)一步耦合到發(fā)動機(jī)進(jìn)氣裝置，所述方法包含在第一模式操作，包括經(jīng)所述排氣處理系統(tǒng)向排氣尾管發(fā)送排氣；在第二模式操作，包括通過所述EGR系統(tǒng)經(jīng)排氣處理系統(tǒng)向發(fā)動機(jī)進(jìn)氣裝置發(fā)送排 氣；以及在第三模式操作，包括經(jīng)所述EGR系統(tǒng)向發(fā)動機(jī)進(jìn)氣裝置發(fā)送排氣而繞過所述排氣處 理系統(tǒng)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中在所述第一模式操作包括在所述排氣處理系統(tǒng)中 存儲排出的碳?xì)浠衔锛碒C和微粒物即PM，并且其中在所述第二模式操作包括將所存儲 的HC和PM抽送到所述發(fā)動機(jī)進(jìn)氣裝置，以及在所述第三模式操作包括將排氣再循環(huán)到所 述發(fā)動機(jī)進(jìn)氣裝置。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中所述排氣處理系統(tǒng)包括收集裝置，所述收集裝置 包含被配置以收集HC和PM的至少一個設(shè)備。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其中所述收集裝置包括不同孔隙率的多個HC收集器， 以及不同孔隙率的多個PM過濾器。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其中所述HC收集器包括活性碳和催化沸石中的至少一 種，并且其中所述PM過濾器包括柴油微粒過濾器、活性碳、催化沸石、天然纖維、合成纖維 和泡沫塑料中的至少一種。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述操作模式之間的轉(zhuǎn)換是基于排氣溫度和排放 控制設(shè)備溫度中的至少一個。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述排氣處理系統(tǒng)包括排氣節(jié)氣門、隔離閥、分流 閥和抽送閥，并且其中所述EGR系統(tǒng)包括EGR閥，并且進(jìn)一步其中，在所述第一模式操作包 括關(guān)閉所述排氣節(jié)氣門、打開所述隔離閥、關(guān)閉所述抽送閥、打開所述分流閥，以及關(guān)閉所 述EGR閥，其中在所述第二模式操作包括打開所述排氣節(jié)氣門、關(guān)閉所述隔離閥、打開所述 抽送閥、關(guān)閉所述分流閥，以及打開所述EGR閥，和其中在所述第三模式操作包括打開所述 排氣節(jié)氣門、關(guān)閉所述隔離閥、關(guān)閉所述抽送閥、打開所述分流閥，以及打開所述EGR閥。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其中所述排氣節(jié)氣門的打開與所述隔離閥的關(guān)閉通過 第一致動耦合器相耦聯(lián)，并且其中所述分流閥的打開與所述抽送閥的關(guān)閉通過第二致動耦 合器相耦聯(lián)。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其中所述排氣處理系統(tǒng)進(jìn)一步包括收集裝置，所述方 法進(jìn)一步包括通過在第一中間模式操作，從所述第一操作模式向所述第二操作模式轉(zhuǎn)換； 以及通過在第二中間模式操作，從所述第二操作模式向所述第三操作模式轉(zhuǎn)換，所述第一 和第二中間模式包括經(jīng)排氣處理系統(tǒng)向排氣尾管發(fā)送排氣而繞過所述收集裝置。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其中在所述第一和第二中間模式操作包括打開所述 排氣節(jié)氣門、關(guān)閉所述隔離閥、打開所述抽送閥、關(guān)閉所述分流閥，以及打開所述EGR閥。
全文摘要
本發(fā)明提供為操作包括耦合到發(fā)動機(jī)排氣裝置的排氣處理系統(tǒng)的發(fā)動機(jī)的方法和系統(tǒng)，該排氣處理系統(tǒng)通過排氣再循環(huán)(EGR)系統(tǒng)進(jìn)一步耦合到發(fā)動機(jī)進(jìn)氣裝置。一種示例方法包括在第一模式操作，包括經(jīng)排氣處理系統(tǒng)向排氣尾管發(fā)送排氣；在第二模式操作，包括通過EGR系統(tǒng)經(jīng)排氣處理系統(tǒng)向發(fā)動機(jī)進(jìn)氣裝置發(fā)送排氣；以及在第三模式操作，包括經(jīng)EGR系統(tǒng)向發(fā)動機(jī)進(jìn)氣裝置發(fā)送排氣而繞過排氣處理系統(tǒng)。
文檔編號F02M25/07GK102032033SQ20101029535
公開日2011年4月27日 申請日期2010年9月27日 優(yōu)先權(quán)日2009年9月29日
發(fā)明者J·A·盧佩斯庫, J·M·克恩斯, K·O·雅爾, M·J·于里克 申請人:福特環(huán)球技術(shù)公司