再生微粒過濾器的方法和系統的制作方法

再生微粒過濾器的方法和系統的制作方法
【專利摘要】本發明涉及微粒過濾器再生的方法和系統。描述了用于操作包括微粒過濾器的發動機的發動機系統和方法。在一個實例中，向一個或多個發動機汽缸的火花輸送被終止，同時，燃料繼續被噴射至一個或多個汽缸，以提高微粒過濾器再生。系統和方法可特別有益于直接噴射渦輪增壓發動機。
【專利說明】再生微粒過濾器的方法和系統
[0001]【背景技術】/概述
[0002]直接噴射式汽油發動機可提供增強的性能，以便可提高發動機效率。直接噴射燃料至汽缸中可降低汽缸中的溫度，以便更多的空氣和燃料可被吸引至汽缸中。然而，汽缸中的空氣燃料混合物在較高的發動機轉速和負載下在點火時可能不充分蒸發，因此存在較少的時間來混合空氣與燃料。結果，部分噴射的燃料可能沒有完全氧化，從而在汽缸中形成含碳碳煙。在碳煙從發動機排出后，碳煙可存儲于微粒過濾器，以隨后進行氧化；然而，在微粒過濾器中啟動燃燒可能是具有挑戰性的。在微粒過濾器中啟動再生(例如，減少存儲在微粒過濾器中的碳煙量)的一種可能方法是延遲發動機點火定時，以提高汽缸排氣口溫度。然而，可能花費比期望的更久時間來使排氣口的溫度達到微粒過濾器，以便再生可以開始。
[0003]本文的
【發明者】已經認識到上述局限性，并已經發展了發動機操作方法，其包括:供應火花，以燃燒發動機中的空氣燃料混合物；將通過燃燒空氣燃料混合物產生的微粒物質存儲于微粒過濾器；和，當發動機負載小于閾值時并響應松開加速器踏板狀況，通過終止輸送火花至一個或多個汽缸和供應燃料至一個或多個汽缸，來再生微粒過濾器。
[0004]通過終止或停止向一個或多個汽缸的火花輸送，燃料可被供應至汽缸，以便燃料自汽缸被噴至排氣系統，其中，其可更接近微粒過濾器進行氧化。在一個實例中，供應至火花受到抑制的汽缸的燃料可提高位于微粒過濾器上游的三元催化劑的溫度，以便熱可自三元催化劑轉移至微粒過濾器。以這種方式，微粒過濾器的再生可在低發動機負載狀況中被啟動。例如，在松開加速器踏板(例如，釋放加速器踏板或發動機轉矩要求減少)后的車輛減速期間，供應至汽缸的火花可被停止，同時發動機通過由車輪供應的轉矩繼續旋轉。燃料可被噴射至火花被停止的汽缸，其后不久，則被噴出到排氣系統的三元催化劑中。氧化燃料加熱微粒過濾器，以便保存在微粒過濾器中的碳煙可被氧化。
[0005]在另一實施方式中，發動機操作方法包括:供應火花，以燃燒發動機中的空氣燃料混合物；將通過燃燒空氣燃料混合物產生的微粒物質存儲于微粒過濾器；當發動機負載小于閾值時和當發動機通過由車輪供應的轉矩被旋轉時，通過停止輸送火花至汽缸，加熱微粒過濾器，以幫助微粒過濾器再生；和，響應發動機負載增加，在汽缸的排氣行程中噴射燃料至汽缸。
[0006]在另一實施方式中，發動機操作方法還包括響應小于閾值的發動機負載和小于閾值的存儲在微粒過濾器中的微粒物質的量，不輸送燃料至汽缸，同時，停止輸送火花至汽缸。
[0007]在另一實施方式中，當不輸送燃料至汽缸時，發動機處于減速燃料切斷模式。
[0008]在另一實施方式中，響應稀的催化劑狀態，燃料在汽缸的排氣行程中被噴射。
[0009]在另一實施方式中，發動機操作方法還包括當三元催化劑的溫度小于閾值溫度時終止噴射燃料至汽缸。
[0010]在另一實施方式中，用于控制發動機的系統包括:發動機；點火系統，其供應火花至發動機；發動機排氣系統中的微粒過濾器；和控制器，其包括存儲在非暫時性存儲器中的可執行指令，用于延遲點火定時和增加空燃比的時間變化幅值，以再生第一模式中的微粒過濾器，和響應松開加速器踏板和低于閾值的發動機負載而終止火花輸送的可執行指令，以再生第二模式中的微粒過濾器。
[0011]在另一實施方式中，當在第一模式中空燃比稀時，系統還包括另外的可執行指令，用于另外的延遲點火。
[0012]在另一實施方式中，系統還包括三元催化劑和另外的可執行指令，用于響應微粒過濾器的再生狀態調節存儲在三元催化劑中的氧。
[0013]在另一實施方式中，系統還包括另外的可執行指令，以響應第二模式中的發動機負載要求增加，在排氣行程中供應燃料至汽缸。
[0014]在另一實施方式中，系統還包括另外的可執行指令，以響應在第二模式中的發動機負載要求增加期間催化劑的稀狀態，加濃發動機空燃比。
[0015]在另一實施方式中，時間變化幅值在化學計量的濃和稀之間變化。
[0016]本說明書可提供若干優勢。具體地，該方法可應用燃料，以更有效的方式再生微粒過濾器。另外，通過改進催化劑化學進行微粒過濾器再生后，該方法可提供改進的排放物。此外，該方法可提供增加的機會，用于再生微粒過濾器。
[0017]本說明書的上述優勢和其他優勢以及特征將通過以下詳細描述——單獨進行描述或結合附圖進行描述——而更明顯。
[0018]應該理解，提供以上概述以以簡化形式介紹對在詳細描述中進一步描述的概念的選擇。其不意為確定要求保護的主題的關鍵或本質特征，要求保護的主題的范圍由所述詳細描述之后的權利要求書唯一限定。此外，要求保護的主題不限于解決上面或在本公開內容任何部分中所述的任意缺點的實施。
附圖簡介
[0019]圖1顯示發動機的示意圖；
[0020]圖2顯示預言的(prophetic)實例發動機和排氣操作程序；
[0021]圖3和4顯示操作發動機的實例方法的流程圖；和
[0022]圖5顯示實例車輛，其中圖1的發動機運轉。
[0023]詳細描沭
[0024]本說明書涉及操作火花點火發動機，該發動機包括其排氣系統中的微粒過濾器。一個實例系統顯示于圖1中。發動機和排氣系統可被操作，以通過圖3和4所示方法提供圖2的程序。方法包括以較高發動機負載和較低發動機負載再生微粒過濾器的模式。在一個實例中，在車輛滑行或從較高速度減速至較低速度時，微粒過濾器可被再生。發動機可在所示圖5的車輛中運轉。
[0025]參考圖1,內燃發動機10-包括多個汽缸，其中一個汽缸顯不于圖1-通過發
動機電子控制器12被控制。發動機10包括燃燒室30和汽缸壁32，其中活塞36位于其中并連接至曲軸40。顯示燃燒室30與進氣歧管44和排氣歧管48通過各自的進氣門52和排氣門54連通。每一進氣門和排氣門均可通過進氣門凸輪51和排氣門凸輪53被操作。進氣門凸輪51的位置可通過進氣門凸輪傳感器55而確定。排氣門凸輪53的位置可通過排氣門凸輪傳感器57而確定。
[0026]顯示燃料噴射器66被布置，以將燃料直接噴射至汽缸30，這被本領域的技術人員稱為直接噴射。可選地，燃料可被噴射至進氣口，這被本領域的技術人員稱為進氣道噴射。燃料噴射器66輸送與通過控制器12提供的脈寬成比例的液體燃料。燃料通過燃料系統(未顯示)——包括燃料箱、燃料泵和燃料導軌(未顯示)——被輸送至燃料噴射器66。
[0027]進氣歧管44通過壓縮機162被供應空氣。排氣使連接至軸161的渦輪164旋轉，從而驅動壓縮機162。在一些實例中，包括旁通通道，以便排氣可在選定工況下繞過渦輪164。此外，在一些實例中，可提供壓縮機旁通通道，以限制通過壓縮機162提供的壓力。另外，顯示進氣歧管44與中央節氣門62——調節節流板64的位置以控制發動機進氣42的空氣流量——連通。中央節氣門62可以是電操作的。
[0028]響應控制器12，沒有分配器的點火系統88通過火花塞92提供點火電火花至燃燒室30。顯示通用排氣氧(UEGO)傳感器126連接至催化轉化器70上游的排氣歧管48。可選地，雙態排氣氧傳感器可取代UEGO傳感器126。
[0029]在一個實例中，轉化器70可包括多個催化劑磚。在另一實例中，可使用多個排放控制裝置，每一個均具有多個磚。在一個實例中，轉化器70可以是三元型催化劑。微粒過濾器71布置在轉化器70下游。第二 UEG0125布置在轉化器70下游，以提供轉化器70的氧存儲狀態的指示。
[0030]控制器12作為常規微型計算機顯示于圖1，其包括:微處理器單元102、輸入/輸出端口 104、只讀存儲器106、隨機存取存儲器108、保活存儲器110和常規數據總線。除了之前論述的那些信號之外，顯示控制器12還接收來自與發動機10連接的傳感器的各種信號，包括:來自連接至冷卻套筒114的溫度傳感器112的發動機冷卻液溫度(ECT);連接至加速器踏板130的位置傳感器134，用于檢測通過腳132調節的加速器位置132 ;來自連接至進氣歧管44的壓力傳感器122的發動機歧管壓力(MAP)的測量結果；來自檢測曲軸40位置的霍爾傳感器118的發動機位置傳感器；來自傳感器120 (例如，熱線式空氣流量計)的、進入發動機的進氣質量的測量結果；和來自傳感器58的節氣門位置測量結果。大氣壓力還可被檢測(未顯示傳感器)，以通過控制器12進行處理。在本說明書的優選方面，曲軸每旋轉一次，發動機位置傳感器118產生預定數目的等間隔脈沖，由此可確定發動機轉速(RPM) ο
[0031]在一些實例中，發動機可連接于混合動力車輛中的電動馬達/電池系統。混合動力車輛可具有并聯構造、串聯構造或其變型或組合。此外，在一些實施方式中，可應用其他發動機構造，例如柴油發動機。
[0032]在操作期間，發動機10內的每一汽缸通常經歷四行程周期:該周期包括進氣行程、壓縮行程、膨脹行程和排氣行程。通常，在進氣行程中，排氣門54關閉和進氣門52開啟。空氣通過進氣歧管44引入燃燒室30，并且，活塞36移動到汽缸底部，以便增加燃燒室30內的體積。活塞36接近汽缸底部以及處于行程末端的位置(例如，當燃燒室30體積最大時)通常被本領域的技術人員稱為下止點(BDC)。在壓縮行程中，進氣門52和排氣門54關閉。活塞36朝向汽缸蓋移動，以便壓縮燃燒室30內的空氣。活塞36處于其行程末端并最接近汽缸蓋的點(例如，當燃燒室30體積最小時)通常被本領域的技術人員稱為上止點(TDC)。在下文中被稱為噴射的過程中，燃料被引入燃燒室。在下文中被稱為點火的過程中，噴射的燃料通過已知點火裝置，諸如火花塞92被點燃，導致燃燒。在膨脹行程中，膨脹氣體推動活塞36返回至BDC。曲軸40將活塞運動轉換成旋轉軸的旋轉轉矩。最后，在排氣行程中，排氣門54開啟，以釋放燃燒的空氣燃料混合物至排氣歧管48，并且，活塞返回至TDC。注意，以上僅作為實例被描述，而且，進氣門和排氣門開啟和/或關閉正時可變化，例如，以提供正或負氣門開啟重疊角、遲后進氣門關閉或各種其他實例。
[0033]因此，圖1系統提供系統，其包括:發動機；點火系統，其供應火花至發動機；發動機排氣系統中的微粒過濾器；和控制器，其包括存儲在非暫時性存儲器中的可執行指令，用于延遲點火定時和增加空燃比的時間變化幅值，以再生第一模式中的微粒過濾器，和終止火花輸送的可執行指令，以再生第二模式中的微粒過濾器。當在第一模式中空燃比稀時，系統還包括另外的可執行指令，用于另外的延遲點火。
[0034]在一個實例中，系統還包括三元催化劑和另外的可執行指令，以響應微粒過濾器的再生狀態，調節存儲在三元催化劑中的氧。系統還包括另外的可執行指令，以響應第二模式中的發動機負載要求增加，在排氣行程中供應燃料至汽缸。系統還包括另外的可執行指令，以在第二模式中的發動機負載要求增加期間，響應催化劑的稀狀態，使發動機空燃比變稀。系統還包括時間變化幅值在化學計量的濃和稀之間變化的情況。
[0035]現在參考圖2，顯示預言的實例發動機和排氣系統操作程序。程序可通過圖1系統提供，該圖1系統執行圖3和4所示方法的指令。垂直標記表示程序中感興趣的具體時間。
[0036]自圖2頂部的第一圖表是微粒過濾器(PF)溫度對比時間的圖表。X軸表不時間和Y軸表示PF溫度。時間從圖左側至圖右側增加。PF溫度在Y軸箭頭方向上增加。信號痕跡306表示根據圖3和4方法的PF溫度。信號痕跡306表示不通過圖3和4方法、在松開加速器踏板的狀況下的PF溫度。在時間T3和時間T4之間斷開的時間線通過雙SS表示。時間T3和時間T4之間的時間間隔可以分鐘或小時測量。從第二至第八圖表的時間線也包括時間線斷開。此外，第一至第八圖表的時間線以時間進行排列。
[0037]自圖2頂部的第二圖表是要求的發動機負載對比時間的圖表。X軸表不時間和Y軸表示發動機負載。要求的發動機負載可通過圖1所示加速器踏板130確定。時間從圖左側至圖右側增加。要求的發動機負載在Y軸箭頭方向上增加。要求的發動機負載可表征為發動機轉矩，或在一些實例中，表征為供應至發動機的空氣量。
[0038]自圖2頂部的第三圖表是發動機節氣門位置對比時間的圖表。X軸表示時間和Y軸表示發動機節氣門位置。時間從圖左側至圖右側增加。節氣門位置在Y軸箭頭方向上增力口，Y軸箭頭表示增加的節氣門開啟量。
[0039]自圖2頂部的第四圖表是存儲在位于發動機下游的微粒過濾器(例如，圖1的71)的微粒物質的量對比時間的圖表。X軸表示時間和Y軸表示存儲在微粒過濾器的微粒物質的量。微粒物質的量可通過微粒過濾器上游和下游的排氣壓力確定，如本領域中已知的。時間從圖左側至圖右側增加。存儲的微粒物質的量在Y軸箭頭方向上增加。水平標記302表示期望再生微粒過濾器的微粒物質的閾值水平。
[0040]自圖2頂部的第五圖表是發動機空燃比對比時間的圖表。汽缸空氣燃料混合物可在發動機中燃燒或不燃燒，這取決于發動機和排氣操作模式。X軸表不時間和Y軸表不發動機空燃比。時間從圖左側至圖右側增加。發動機空燃比在Y軸箭頭方向上變稀。化學計量空燃比通過水平標記304指示。
[0041]自圖2頂部的第六圖表是發動機點火提前對比時間的圖表。X軸表示時間和Y軸表示發動機點火提前。時間從圖左側至圖右側增加。發動機點火定時在Y軸箭頭方向上提N /.刖。
[0042]自圖2頂部的第七圖表是三元催化劑狀態對比時間的圖表。在一個實例中，三元催化劑狀態基于位于三元催化劑下游排氣流中的氧傳感器(例如，圖1的125)被確定。三元催化劑狀態指示較濃的狀況(例如，在Y軸箭頭方向上較少的氧存儲在催化劑中。三元催化劑狀態指示較稀的狀況(例如，當痕跡接近于X軸時，更多的氧存儲在催化劑中。X軸表示時間和Y軸表示三元催化劑狀態。時間從圖左側至圖右側增加。
[0043]自圖2頂部的第八圖表是微粒過濾器再生狀態信號對比時間的圖表。X軸表示時間和Y軸表示微粒過濾器的再生狀態。時間從圖左側至圖右側增加。當痕跡接近于X軸時，微粒過濾器不被再生。當痕跡處于遠離X軸的較高水平時，微粒過濾器被再生。
[0044]在時間Ttl,發動機負載處于較高水平，指示相對高的發動機負載。微粒過濾器溫度處于中間水平。節氣門開口也開啟至較大的量。存儲在微粒過濾器中的微粒物質的量小于期望再生微粒過濾器的閾值水平302。顯示發動機空燃比以較小的交替振幅圍繞化學計量狀況波動。點火提前處于中等水平(例如，上止點壓縮行程的25度提前)。三元催化劑狀態稍濃，表明氧存儲引用(cite)是可得的。微粒過濾器再生狀態信號處于低水平，表明微粒過濾器不被再生。
[0045]在時間T1，發動機負載和節氣門開啟量仍相對高，并且自時間Ttl以來增加了。存儲在微粒過濾器中的微粒物質的量已增加至期望來再生微粒過濾器的水平302。然而，再生被延遲較短的時間，直到微粒過濾器再生的工況處于期望的狀況。發動機空燃比被加濃，以保持連接至發動機的三元催化劑的溫度低于閾值溫度。點火提前被維持在相對提前的水平。隨著存儲在催化劑中的氧被消耗燃燒碳氫化合物，三元催化劑狀態開始朝向更濃的狀態移動。微粒過濾器再生狀態信號處于低水平，表明微粒過濾器不被再生。
[0046]在時間T2，發動機負載隨發動機節氣門開啟量減少而減少。在該實例中，響應松開加速器踏板狀況，發動機節氣門開啟量關閉，這有助于微粒過濾器再生。因此，存在從較高發動機負載至較低發動機負載的過渡，例如松開加速器踏板或釋放加速器踏板。在一個實例中，過渡表示車輛減速狀況，其中可應用或不應用車輛制動。存儲在微粒過濾器的微粒物質自時間T1以來已經增加了少量。在過渡開始增加三元催化劑的溫度后不久，驅使發動機空燃比至更稀的空燃比，從而促進微粒過濾器中微粒物質的氧化。再生狀態信號狀態也從低值改變至較高的值，以指示微粒過濾器再生已經開始。此后不久，向一個或多個發動機汽缸的火花輸送終止。例如，向六汽缸發動機的所有六個汽缸的火花輸送可停止。可選地，向發動機汽缸的三個或一些其它子集的火花輸送可終止。因此，燃燒在火花被停止的汽缸中終止。還顯示響應微粒過濾器再生，節氣門位置被開啟少量。開啟節氣門使得空氣和未燃燒的燃料到達三元催化劑，其中，其可被氧化，以提高三元催化劑和微粒過濾器的溫度。增加發動機空燃比幅值，以供應另外量的燃料和空氣給三元催化劑。發動機空氣燃料循環變化率可足夠低，以改變如在自圖2頂部的第六圖表中指示的三元催化劑的狀態。換言之，發動機空氣燃料變化率可足夠低，以導致三元催化劑處的空氣和/或碳氫化合物的斷缺(breakthrough)。可選地，發動機空氣燃料變化率可足夠快，以提高三元催化劑溫度而不引起斷缺。隨著車輛慣性被轉移至發動機，發動機通過由車輪供應至發動機的轉矩繼續旋轉，以便發動機可繼續旋轉——即使一個或多個發動機汽缸中的火花輸送終止。
[0047]在時間T2和時間T3之間，發動機負載保持低，并且，節氣門位置被調節，以在催化劑和微粒過濾器中提供期望的氧化速率。響應操作者要求，不調節節氣門位置，因為操作者要求為零。如果微粒過濾器氧化速率高于期望的速率，則節氣門開啟量被關閉。如果微粒過濾器氧化速率低于期望的速率，則節氣門開啟量可被開啟。驅使發動機空燃比在化學計量的稀和濃之間。在一些實例中，響應微粒過濾器中的氧化速率，向不接收火花的發動機汽缸進行的燃料噴射被停用(inactivate),以便燃料可得以保存。例如，當微粒過濾器達到閾值溫度時，向不接收火花的汽缸進行的燃料噴射被停止。微粒過濾器的溫度在時間T2和時間T3之間提高。不使用本發明方法時，微粒過濾器的溫度降低。
[0048]在時間T3，發動機負載仍處于低水平，并且，存儲在微粒過濾器的微粒的量已經達到期望來停止微粒過濾器再生的水平。結果，微粒過濾器再生被停止，如由從較高水平向較低水平過渡的微粒再生信號所指示的。微粒過濾器溫度開始降低。在時間T3，重新開始向火花被停用的發動機汽缸進行火花輸送。發動機空燃比幅值也被降低，以提高三元催化劑效率。驅使三元催化劑狀態返回至濃狀態和稀狀態之間的水平。
[0049]在時間T3和時間T4之間，存儲在微粒過濾器的微粒量隨燃料在發動機中燃燒而增力口。當發動機以較高發動機轉速和負載運轉時，微粒物質可較快地積累。存儲在微粒過濾器的微粒物質在制動時間間隔之間明顯增加。
[0050]在時間T4，存儲在微粒過濾器中的微粒物質的量達到期望來再生微粒過濾器的水平302。發動機以較高發動機負載運轉，并且，節氣門以相對大的量開啟。微粒再生信號被設置在較高水平，以指示微粒過濾器再生正在進行。點火提前被延遲，以提高微粒過濾器溫度。當發動機被稀地操作以減少發動機NOx輸出時，點火提前另外被延遲。通過增加節氣門開啟面積或氣門正時增加經過發動機的空氣流量，可補償點火延遲。與發動機不以微粒過濾器再生模式被操作時相比，在濃和稀操作之間的發動機空燃比幅值也被增加。微粒物質的量在微粒過濾器再生開始后開始下降。
[0051]因此，微粒過濾器的再生可在不同工況中發生于不同的時間。在點火定時被延遲時，當發動機負載低或處于較高發動機負載時，微粒過濾器可被再生而無需將火花應用于一個或多個汽缸。
[0052]現在參考圖3和4，顯示用于再生微粒過濾器的方法。圖3和4方法可作為可執行指令存儲在圖1控制器12的非暫時性存儲器中。另外，圖3和4方法可提供圖2所示的程序。
[0053]在302，方法300判斷車輛是否處于操作狀態。當給出(例如，通過按鍵開關或遙控信號)操作車輛的指令時，車輛可被調節，以處于操作狀態。如果方法300判斷車輛處于操作狀態，答案為是，并且方法300進行至304。否則，答案是否，并且方法300進行至退出。
[0054]在304，方法300提供火花點火至發動機空氣燃料混合物，并且，可在燃燒期間形成的微粒物質被存儲于連接至發動機的排氣系統中的微粒過濾器。發動機通過由火花點燃發動機空氣燃料混合物提供的燃燒轉矩旋轉。在火花點火被提供至發動機汽缸之后，方法300進行至306。
[0055]在306，方法300判斷存儲在微粒過濾器的微粒物質是否大于閾值量。在一個實例中，存儲在微粒過濾器中的微粒量可基于以給定流動速率經過微粒過濾器下橫跨微粒過濾器的壓降被評估。壓降可通過位于微粒過濾器上游和下游位置的排氣中的壓力傳感器被監測。壓降越大，微粒過濾器中的微粒物質積累越大。如果判斷大于閾值量的微粒物質存儲在微粒過濾器中，答案為是，并且方法300進行至308。否則，答案是否，并且方法300進行至退出。
[0056]在308，方法300判斷是否存在從較高發動機負載至較低發動機負載的過渡。在一些實例中，方法300僅僅判斷發動機是否以較低發動機負載運轉并且車輛是否移動。另外，方法300可判斷松開加速器踏板是否存在和發動機負載是否趨于較低或低于閾值水平。如果這樣，答案為是，方法300進行至310。否則，答案是否，并且方法300進行至340。
[0057]如果存儲在微粒過濾器中的微粒物質小于閾值水平，并且，發生松開加速器踏板，導致低發動機負載，燃料不輸送至發動機汽缸，并且，火花被停用或可保持啟用，以便發動機進入減速燃料切斷模式，以便以低發動機負載——其中，通過車輪提供旋轉發動機的轉矩——保存燃料。
[0058]在310，方法300暫停或停止輸送火花至一個或多個發動機汽缸，并且，發動機通過由車輪供應的轉矩繼續旋轉。車輪將車輛的動能轉移至發動機，以維持發動機旋轉。因此，發動機轉動能量在由燃燒提供轉動能量后即刻得自車輪，以便發動機旋轉不停止。在一些實例中，向所有發動機汽缸進行的火花輸送被停止。在其他實例中，向小于發動機汽缸總數目的汽缸進行的火花輸送被暫停。在向選定汽缸進行的火花輸送被停止后，方法300進行至312。
[0059]在312，方法300通過節氣門和/或氣門正時調節而調節發動機空氣流量。在一個實例中，節氣門被開啟至一定的量，在該量下，放熱反應發生于位于發動機下游的三元催化劑中。響應三元催化劑的溫度和/或微粒過濾器的溫度，節氣門開啟量可被調節。如果催化劑或微粒過濾器溫度小于期望的溫度，則節氣門開啟量可基于實際催化劑/微粒過濾器溫度和期望催化劑/微粒過濾器溫度之間的溫差增加預定量。在調節了經過發動機的空氣流量后，方法300進行至314。
[0060]在314，方法300提供燃料至汽缸，其中，火花輸送被停止。然而，如果三元催化劑溫度小于閾值溫度(例如，噴射的燃料將燃燒的溫度)，則燃料不被噴射至發動機，同時火花被停止。此外，燃料流量可被提供至火花被輸送的汽缸以保持發動機旋轉。在一些實例中，在車輛減速期間的車輛慣性使得發動機繼續旋轉，同時火花不被輸送至發動機汽缸。基于期望的催化劑溫度和發動機空氣流量，燃料被輸送至不接收火花的汽缸。在燃料供應至發動機汽缸后，方法300進行至316。
[0061 ] 因此響應存儲在催化劑中的微粒物質的量和響應車輛繼續在路上移動的松開加速器踏板狀況，在低負載狀況下，通過終止火花輸送和向火花輸送被停止的汽缸噴射燃料，啟動微粒過濾器再生。
[0062]在316，方法300最初驅使發動機空燃比至稀水平，以提供氧來氧化可存儲在三元催化劑中的碳氫化合物。方法300還圍繞化學計量狀況提高空燃比幅值，以進一步促進微粒過濾器再生。發動機空燃比可包括燃料和與燃料一起燃燒的空氣以及在經過發動機之前不燃燒的空氣。在提供對發動機空燃比的調節之后，方法300進行至318。
[0063]在318，方法300判斷微粒過濾器再生是否完成。在一個實例中，當以給定流動速率經過微粒過濾器下橫跨微粒過濾器的壓降小于閾值時，可確定微粒過濾器再生完成。如果這樣，答案是是，并且方法300進行至320。否則，答案是否，并且方法300返回至308。
[0064]在320，方法300重新開始輸送火花至火花被終止的發動機汽缸。在一個實例中，通過使電流流至點火線圈，火花被啟用。
[0065]在322，方法300判斷是否存在發動機負載增加。在一個實例中，發動機負載增加可通過由車輛駕駛員操作的加速器踏板的位置被指示。在一些實例中，當發動機負載增加超過閾值量時，可判斷存在發動機負載增加。如果方法300判斷存在發動機負載增加，答案為是，并且方法300進行至324。否則，答案是否，并且方法300進行至330。
[0066]在324，方法300判斷位于發動機下游和微粒過濾器上游的三元催化劑是否處于稀狀態。在一個實例中，可通過位于指示稀狀況的三元催化劑下游的氧傳感器判斷三元催化劑處于稀狀態。如果方法300判斷三元催化劑處于稀狀態，答案為是，并且方法300進行至328。否則，答案是否，并且方法300進行至326。
[0067]在328，方法300將另外的燃料噴到發動機汽缸，以將三元催化劑驅動至濃和稀之間的狀態。在一個實例中，燃料在接收燃料的汽缸的排氣行程中被噴射，以便燃料可在檢測到發動機負載變化后盡可能快地被供應至三元催化劑。因為汽缸內容物在排氣行程中被排至排氣系統，所以在其排氣行程中噴射燃料至汽缸可減少用來驅動三元催化劑在濃和稀之間的狀態所需的時間量。以這種方式，催化劑狀態可被調節，以便NOx可在增加發動機負載期間被三元催化劑更好地處理。在調節了噴射至發動機汽缸的燃料后，方法300進行至退出。
[0068]在326，方法300減少燃料至第一汽缸的燃料量，以在發動機負載增加后接收燃料。通過減少輸送至發動機汽缸的燃料量，有可能推動三元催化劑的狀態成為在濃和稀狀況之間平衡的狀況。尤其地，更多的氧可流經第一汽缸，以便氧可存儲于三元催化劑。在噴射至發動機的燃料量減少后，方法300進行至退出。
[0069]在330，響應微粒過濾器的再生狀態，通過在發動機汽缸中大約化學計量燃燒濃和稀空氣燃料混合物，方法300調節存儲在三元催化劑的氧的量。例如，在微粒過濾器再生完成后，可以更偏向化學計量的濃一方或化學計量的稀一方調節發動機空燃比，以便三元催化劑中的氧存儲被平衡(例如，三元催化劑中50%可用的氧存儲被利用)。當發動機負載不增加時，催化劑狀態可隨時間被調節，以便不要求發動機加燃料的劇變。在一個實例中，當再生后三元催化劑狀態是濃的時，將偏向稀應用于發動機空燃比。當再生后三元催化劑狀態為稀的時，將偏向濃應用于發動機空燃比。以這種方式，在再生微粒過濾器后，三元催化劑的氧存儲狀態被調節。存儲在三元催化劑中的氧的量被調節以后，方法300進行至退出。
[0070]在340，方法300從選定汽缸中的基礎點火定時延遲點火定時，以提高排氣系統中的溫度。在較高發動機負載下提高排氣溫度可促進微粒過濾器中的微粒物質氧化，因為在較高發動機負載下的較高質量流動速率可驅使三元催化劑下游的溫度更高。當火花被延遲時，流經發動機的空氣量可被提高，使得火花被延遲時相當的發動機轉矩被提供。在點火定時被延遲后,方法300進行至342。
[0071]在342，方法300在化學計量狀況周圍提高發動機空燃比幅值變化。在一個實例中，發動機空燃比圍繞化學計量狀況的極大到極小(peak-to-peak)變化被增加。調節發動機空燃比后，方法300進行至344。
[0072]在344，方法300在閾值持續時間內使三元催化劑斷缺濃和稀燃燒產物。例如，如果在三元催化劑出口處確定稀狀況，則在預定的時間量中保持稀狀況。稀斷缺時間的量可通過在期望的持續時間內減少噴射至發動機汽缸的燃料量而被調節。以這種方式，在微粒過濾器再生期間被供應至微粒過濾器的氧的量可被控制。在調節濃和稀斷缺狀況后，方法300進行至346。
[0073]在346，當汽缸被稀地操作時，方法300提供另外的點火延遲給發動機汽缸，以便汽缸的NOx輸出可減少。點火延遲的量可與發動機空燃比的稀態成比例。例如，如果發動機被更稀地操作，則可提供更多的點火延遲。在稀發動機運轉期間點火定時被另外延遲后，方法300進行至348。
[0074]在348，方法300增加發動機空氣流量的量，同時發動機被稀地操作。轉矩減小發生，同時，汽缸被稀地操作，其中延遲點火定時可通過開啟發動機節氣門增加發動機空氣流量而被抵消。以這種方式，發動機轉矩可更一致。在調節發動機空氣流量后，方法300進行至 350。
[0075]在350，方法300判斷微粒過濾器再生是否完成。當以給定流動速率經過微粒過濾器下橫跨微粒過濾器的壓降小于期望量時，可認為微粒過濾器再生完成。如果這樣，答案是是，并且方法300進行至352。否則，答案是否，并且方法300返回至340。
[0076]在352，方法300將點火定時提前至基礎點火定時并減小發動機極大到極小空燃t匕，以便減小催化劑的濃和稀斷缺。極大到極小空燃比可通過更接近化學計量狀況地操作發動機而被減小。在發動機火花和燃料返回至基礎操作后，方法300進行至退出。
[0077]因此，圖3方法提供發動機操作方法，包括:供應火花，以燃燒發動機中的空氣燃料混合物；將通過燃燒空氣燃料混合物產生的微粒物質存儲于微粒過濾器；和當發動機負載小于閾值時并響應松開加速器踏板狀況，通過停止輸送火花至一個或多個汽缸和供應燃料至一個或多個汽缸再生微粒過濾器。以這種方式，通過在三元催化劑一比發動機更接近微粒過濾器一中產生熱，微粒過濾器可被再生。
[0078]發動機操作方法包括微粒過濾器位于三元催化劑下游的情況和通過由車輪供應的轉矩發動機被旋轉同時火花輸送被終止的情況。發動機操作方法還包括在再生微粒過濾器時，調節流經發動機的空氣量。在一些實例中，發動機操作方法包括流經發動機的空氣量通過節氣門或氣門正時被調節的情況。發動機操作方法還包括通過將稀空氣燃料混合物從發動機供應至位于微粒過濾器上游的三元催化劑啟動再生的情況。在一個實例中，發動機操作方法包括在再生微粒過濾器期間在一個或多個汽缸中的燃燒終止的情況，和發動機通過在再生微粒過濾器和停止火花輸送之前即刻在其汽缸中的燃燒而旋轉的情況。發動機操作方法包括噴射至一個或多個汽缸的燃料在位于微粒過濾器上游的三元催化劑中燃燒的情況。發動機操作方法還包括發動機是直接噴射渦輪增壓發動機的情況和供應至一個或多個汽缸的燃料量被改變，以提供濃和稀空氣燃料混合物至一個或多個汽缸的情況。
[0079]在另一實例中，圖3和4方法提供發動機操作方法，包括:供應火花，以燃燒發動機中的空氣燃料混合物；將通過燃燒空氣燃料混合物產生的微粒物質存儲于微粒過濾器；當發動機負載小于閾值時，通過在發動機負載小于閾值時和發動機通過由車輪供應的轉矩旋轉時停止輸送火花至汽缸，再生微粒過濾器；和在汽缸的排氣行程中，響應發動機負載增力口，噴射燃料至汽缸。發動機操作方法還包括供應燃料至汽缸同時停止輸送火花至汽缸。發動機操作方法還包括響應小于閾值的發動機負載和小于閾值的存儲在微粒過濾器中的微粒物質的量，不輸送燃料至汽缸同時停止輸送火花至汽缸。
[0080]在一些實例中，發動機操作方法包括在不輸送燃料至汽缸時發動機處于減速燃料切斷模式的情況。發動機操作方法還包括在汽缸的排氣行程中，響應稀的催化劑狀態，噴射燃料的情況。發動機操作方法還包括在三元催化劑溫度時終止噴射燃料至汽缸。
[0081]現在參考圖5，顯示實例車輛，其中圖1的發動機10運轉。車輛500包括發動機
10、傳動裝置502、差速機構504和車輪506。當發動機轉矩為正時，發動機10供應轉矩，以通過傳動裝置502中的齒輪(gearing)(未顯示)旋轉車輪506。差速機構504將轉矩從傳動裝置502轉移至車輪506。當發動機轉矩為負時，車輪506可供應轉矩，以通過傳動裝置502旋轉發動機10。車輪506將車輛的動能轉移至發動機10。以這種方式，發動機可繼續旋轉——即使火花和/或燃料在車輛移動時被停用。
[0082]如將被本領域的普通技術人員所理解地，圖3和4所述方法可代表任意數目處理策略中的一個或多個，所述處理策略諸如事件驅動、中斷驅動、多任務、多線程等。因此，所示的各個步驟或功能均可以所示的程序執行，并行執行，或在一些情況中被省略。類似地，不一定要求處理順序達到本文所述的目標、特征和優勢，而是提供來方便說明和描述。盡管沒有清楚地示例，但本領域的普通技術人員將會認識到，一個或多個示例的步驟或功能可重復執行，這取決于所應用的具體策略。
[0083]現在結束說明書。本領域的技術人員通過閱讀本說明書，將會想到許多變化和修改而不背離本說明書的精神和范圍。例如，以天然氣、汽油、柴油或可選燃料配置運轉的單汽缸、12、13、14、15、V6、V8、V10、V12和V16發動機可應用本申請說明書，以獲得益處。
【權利要求】
1.發動機操作方法，包括: 供應火花，以燃燒發動機中的空氣燃料混合物； 將通過燃燒所述空氣燃料混合物產生的微粒物質存儲于微粒過濾器；和 在發動機負載小于閾值時并響應松開加速器踏板狀況，通過終止輸送火花至一個或多個汽缸和供應燃料至所述一個或多個汽缸，加熱所述微粒過濾器，以促進微粒過濾器再生。
2.權利要求1所述的發動機操作方法，其中所述微粒過濾器位于三元催化劑下游，并且，其中火花輸送被終止時，通過由車輪供應的轉矩，所述發動機被旋轉。
3.權利要求1所述的發動機操作方法，還包括在再生所述微粒過濾器時，調節流經所述發動機的空氣量。
4.權利要求3所述的發動機操作方法，其中流經所述發動機的所述空氣量通過節氣門或氣門正時被調節。
5.權利要求1所述的發動機操作方法，其中，通過將稀空氣燃料混合物從所述發動機供應至位于所述微粒過濾器上游的三元催化劑，啟動微粒過濾器溫度提高，以進行再生。
6.權利要求1所述的發動機操作方法，其中，在所述一個或多個汽缸中的燃燒在再生所述微粒過濾器期間終止，并且，其中所述發動機在開始再生所述微粒過濾器之前即刻通過其汽缸中的燃燒進行旋轉。
7.權利要求6所述的發動機操作方法，其中，噴射至所述一個或多個汽缸的燃料在位于所述微粒過濾器上游的三元催化劑中被燃燒。
8.權利要求1所述的發動機操作方法，其中，所述發動機是直接噴射渦輪增壓發動機，并且，其中供應至所述一個或多個汽缸的燃料量被改變，以提供濃和稀空氣燃料混合物至所述一個或多個汽缸。
9.發動機操作方法,包括: 供應火花，以燃燒發動機中的空氣燃料混合物； 將通過燃燒所述空氣燃料混合物產生的微粒物質存儲于微粒過濾器； 當發動機負載小于閾值時并且當發動機通過由車輪供應的轉矩旋轉時，通過終止輸送火花至汽缸，加熱所述微粒過濾器，以促進微粒過濾器再生；和 響應發動機負載增加，在所述汽缸的排氣行程中，噴射燃料至所述汽缸。
10.權利要求9所述的發動機操作方法，還包括供應燃料至所述汽缸，同時終止輸送火花至所述汽缸。
【文檔編號】F02D43/00GK103590916SQ201310348830
【公開日】2014年2月19日 申請日期:2013年8月12日 優先權日:2012年8月13日
【發明者】J·N·阿勒瑞, A·N·班克, W·C·羅那, H·W·帕特森 申請人:福特環球技術公司