專利名稱：用于處理具有排氣系統(tǒng)的汽油發(fā)動機的微粒物質(zhì)的系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及機動車輛排放控制系統(tǒng)和方法的領域。
背景技術：
因為直接噴射到汽缸中的燃料能夠減少汽缸充氣溫度，直噴汽油發(fā)動機提供改善的效率。結果，與具有進氣道噴射燃料的相同汽缸相比，額外的空氣可以進入汽缸。因此，可以增進發(fā)動機功率和效率。此外，因為燃料在直噴汽油發(fā)動機的汽缸進氣口比進氣道燃料噴射發(fā)動機存在更小的聚集趨勢，直噴汽油發(fā)動機可以表現(xiàn)出改善的瞬態(tài)燃料控制。但是， 直噴發(fā)動機在較高的發(fā)動機轉速和負載狀況下會產(chǎn)生碳煙，這是因為具有較少的時間可被利用以將汽缸中的燃料霧化。因此，將微粒過濾器合并到直噴發(fā)動機的排氣系統(tǒng)中是有用的。汽油發(fā)動機包括用純汽油或汽油與諸如酒精的其他燃料的混合物作為燃料的那些發(fā)動機。此外，還包括用在火花點火的發(fā)動機中的其他的燃料，例如液化丙烷氣(LPG)和壓縮天然氣(CNG)。在美國專利申請2009/0193796中，提出一種用于處理汽油發(fā)動機排氣的系統(tǒng)。在多個實施例中，三元催化器后面有微粒過濾器。該微粒過濾器可以用鉬、鈀和銠的各種化合物涂覆。涂覆的微粒過濾器可以有助于被該微粒過濾器保持的碳煙的氧化。用微粒過濾器過濾汽油發(fā)動機排放物是有益的，但是，隨著時間過去，由于排氣系統(tǒng)中增加的反壓力，微粒過濾器可以積聚碳煙的量到減少發(fā)動機效率的程度。該參考文獻對于如何從微粒過濾器中除去碳煙沒有提供指導。因此，隨著時間的過去參考文獻中所公開的系統(tǒng)可以使發(fā)動機性能降低。此外，當進入三元催化器的氣體是化學計量狀態(tài)時，參考文獻中所公開的三元催化器以較高的效率工作。但是，在化學計量狀態(tài)下，難以再生微粒過濾器。相反，稀排氣更有利于微粒過濾器再生，但是在催化器中NOx的轉換效率將下降。參考文獻對于克服這些問題沒有提供指導。

實用新型內(nèi)容本實用新型能解決上述一些問題。本實用新型包括一種用于處理具有排氣系統(tǒng)的汽油發(fā)動機的微粒物質(zhì)的系統(tǒng)，其包括至少第一三元氧化催化器和微粒過濾器的裝置，與所述排氣系統(tǒng)中的其他所有的后處理裝置相比，所述裝置是設置在所述排氣系統(tǒng)中最上游的后處理裝置；以及設置在所述排氣系統(tǒng)中在所述裝置下游的第二三元催化器。通過在排氣系統(tǒng)中的三元催化器上游的位置設置微粒過濾器，能夠使以汽油運行的發(fā)動機排出稀排氣混合物，同時減少下游三元催化器的性能下降。例如，當微粒過濾器處在該過濾器中截獲的碳煙能夠被氧化的溫度時，稀排氣混合物能夠通過該微粒過濾器，以便該稀排氣混合物中的過量氧的至少一部分氧化被該過濾器保持的碳煙。因此，排氣中的過量的氧能夠用于氧化被該微粒過濾器保持的碳煙，使得流過下游三元催化器的排氣能夠接近化學計量的狀態(tài)。這使得與當稀混合物通過該下游催化器的狀況相比，設置在該微粒過濾器下游的三元催化器能夠以較高的效率運行。[0006]本實用新型具有若干優(yōu)點。具體說，本實用新型提供一種在保持凈化學計量排氣狀態(tài)的同時用于儲存并再生來自火花點火發(fā)動機的含碳的微粒排放物，從而控制排氣尾氣管排放物的方法。該方法通過對被三元催化器處理過的排氣提供改進的控制能夠改善發(fā)動機排放。此外，發(fā)動機空氣-燃料控制可以被簡化，特別是當氧傳感器設置在排氣系統(tǒng)中的微粒過濾器和下游催化器之間時，這是因為通過氧化碳煙所消耗的氧的量能夠直接測量而不是通過參考模型得到。此外，該方法恢復微粒過濾器而無需提供諸如空氣泵的附加硬件。根據(jù)另一方面，提供一種用于處理具有排氣系統(tǒng)的汽油發(fā)動機的微粒物質(zhì)的系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括設置在所述排氣系統(tǒng)中的第一三元催化器；設置在所述排氣系統(tǒng)中在所述第一三元催化器下游的位置處的微粒過濾器；設置在所述排氣系統(tǒng)中在所述微粒過濾器下游的第二三元催化器；以及控制器，該控制器響應所述排氣系統(tǒng)中的所述第一三元催化器的上游位置處的氧濃度并且響應所述排氣系統(tǒng)中的所述微粒過濾器的下游位置處的氧濃度調(diào)節(jié)供給所述汽油發(fā)動機的燃料。從下面單獨的或結合附圖的詳細描述很容易明白本實用新型的上述優(yōu)點以及其他優(yōu)點和特征。應當理解，提供上述實用新型內(nèi)容以便以簡化的形式引進選擇的基本原理，這些基本原理在下文的詳細描述中進一步描述。這不意味著想要限制所主張的主題的關鍵或基本特征，所主張的主題的范圍由權利要求唯一地限定。而且，所主張的主題不限于解決上面指出的任何優(yōu)點的或本實用新型的任何部分中的裝置。

圖1示出汽油直噴發(fā)動機的示例性實施例的示意圖；圖加示出示例性排氣系統(tǒng)結構的簡圖；圖2b示出示例性排氣系統(tǒng)結構的簡圖；圖2c示出示例性排氣系統(tǒng)結構的簡圖；圖3示出示例性排氣系統(tǒng)結構的簡圖；圖4示出燃料控制方法的一部分的流程圖，以再生用于汽油發(fā)動機的微粒過濾器；圖5示出圖4所示的燃料控制方法的剩余部分的流程圖；圖6示出用于增加用于汽油發(fā)動機的微粒過濾器的溫度的方法的流程圖；圖7示出用于在以減速燃料切斷模式或可變排量模式運行汽油發(fā)動機時再生微粒過濾器的方法的流程圖；圖8示出用于在再生微粒過濾器的同時運行汽油發(fā)動機的方法的流程圖；圖9示出汽缸空氣-燃料調(diào)節(jié)和微粒過濾器下游的排氣氧濃度的示例性曲線圖。
具體實施方式
圖1示出用10總的標示的汽油直噴發(fā)動機系統(tǒng)的示例性實施例。具體地，內(nèi)燃機 10包括多個汽缸，其中一個汽缸示于圖1。發(fā)動機10用電子發(fā)動機控制器12進行控制。發(fā)動機10包括燃燒室14和具有設置在其中并且連接于曲軸20活塞18的汽缸壁16。燃燒室 14經(jīng)由相應的進氣門沈和排氣門28與進氣歧管22和排氣歧管M連通。[0022]進氣歧管22經(jīng)由節(jié)氣門片32與節(jié)氣門體30連通。在一個實施例中，可以用電子控制的節(jié)氣門。在一個實施例中，電子控制節(jié)氣門，以在進氣歧管22中周期性的或連續(xù)地保持規(guī)定的真空水平。應當指出，在一些應用中，節(jié)氣門體30和節(jié)氣門片32可以設置在壓縮裝置90下游的位置?？蛇x地，節(jié)氣門體30和節(jié)氣門片32可以被省去。還示出燃燒室14具有與其連接的燃料噴嘴37，用于與來自控制器12的信號脈沖寬度(fpw)成比例提供燃料。燃料通過包括燃料箱、燃料泵和燃料管路的常規(guī)的燃料系統(tǒng) (未示出)提供給燃料噴嘴37。在如圖1所示的直噴式發(fā)動機的情況下，利用諸如共用諸如共軌裝置的高壓燃料系統(tǒng)?；鸹ㄈ?4提供用于燃燒室14的內(nèi)含物的點火源。用于產(chǎn)生火花的能量由點火系統(tǒng)35提供?？刂破?2調(diào)節(jié)為火花塞34提供電壓的點火線圈的充電。在所示的實施例中，控制器12是常規(guī)的微型計算機，并且包括微處理器單元 (CPU)40、輸入/輸出端口 42、在這個具體的示例中可以是電子可編程的存儲器的電子存儲器(例如隨機只讀存儲器，即ROM)44、隨機存取存儲器(RAM)46以及常規(guī)的數(shù)據(jù)總線?？刂破?2接收來自連接于發(fā)動機10的各傳感器的各種信號，包括但不限于從連接于空氣過濾器(圖1的A)質(zhì)量空氣流傳感器50引入的質(zhì)量空氣流的測量結果；來自連接于冷卻液套M的溫度傳感器52的發(fā)動機冷卻劑溫度(ECP)；來自連接于進氣歧管22的歧管壓力傳感器56的歧管壓力的測量結果(MAP)；來自連接于節(jié)氣門片32的節(jié)氣門位置傳感器58節(jié)氣門位置測量結果(TP)；以及來自連接于表示發(fā)動機轉速的曲軸20的霍爾效應(或可變磁阻)傳感器60的表面點火感測信號(PIP)。發(fā)動機10可以包括排氣再循環(huán)(EGR)系統(tǒng)以幫助降低NOx和其他排放物。例如發(fā)動機10可以包括高壓EGR系統(tǒng)，其中排氣通過高壓EGR管70提供給進氣歧管22，該高壓 EGR管70在壓縮裝置90的排氣渦輪90a上游的位置與排氣歧管M連通，并且在壓縮裝置 90的進氣壓縮器90b下游的位置與進氣歧管22連通。所示的高壓EGR系統(tǒng)包括設置在該高壓EGR管70中的高壓EGR閥組件72。排氣從排氣歧管M移動首先通過高壓EGR閥組件72，并且然后到進氣歧管22。EGR冷卻器(圖1中用Y表示)可以設置在高壓EGR管70 中，以在進入進氣歧管之前冷卻再循環(huán)的排氣。冷且通常用發(fā)動機水進行，但是也可以用空氣來冷卻空氣熱交換器。發(fā)動機10還可以包括低壓EGR系統(tǒng)。所示的低壓EGR系統(tǒng)包括低壓EGR管170， 該低壓EGR管170在排氣渦輪90a下游的位置與排氣歧管M連通，并且在進氣壓縮器90b 上游的位置與進氣歧管22連通。低壓閥組件172設置在低壓EGR管170中。在低壓EGR 回路中的排氣從渦輪90a移動通過后處理裝置82 (例如，由包括鉬、鈀和銠的涂層構成的三元催化器的微粒過濾器)和在進入低壓EGR管170之前的后處理裝置80。后處理裝置82， 例如，處理發(fā)動機排氣以保持碳煙和氧化的排氣組分。附加的排氣系統(tǒng)結構在下面的描述和附圖中進行描述。低壓EGR冷卻器私可以沿著低壓EGR管170設置。應當指出，在本實用新型的上下文中，后處理裝置可以包括各種類型的催化器，包括氧化催化器、SCR催化器、催化微粒過濾器(例如，均勻的涂層區(qū)域，或分層的催化過濾器)、三元催化器，并且還包括微粒過濾器、碳氫化合物收集器以及NOx收集器，但不包括傳感器和致動器，例如氧傳感器、NOx傳感器或微粒傳感器。后處理器的一些具體的例子可以通過例子清楚地參考。[0030]高壓EGR閥組件72和低壓EGR閥組件172每個具有用于控制高壓EGR管70和低壓EGR管170中的節(jié)流閥(未示出)，因此該閥分別控制高壓EGR流和低壓EGR流。真空調(diào)節(jié)器74和174分別連接于高壓EGR閥組件72、低壓EGR閥組件172。真空調(diào)節(jié)器74和174接收來子控制器12的致動信號，分別用于控制高壓EGR閥組件72和低壓 EGR閥組件172的閥位置。在優(yōu)選實施例中，高壓EGR閥組件72和低壓EGR閥組件172是真空致動的閥。但是，可以用任何類型的流量控制閥，例如電螺線管驅(qū)動的閥或步進電機驅(qū)動的閥。壓縮裝置90可以是渦輪增壓器或任何其他這種裝置。所示的壓縮裝置90具有連接于排氣歧管M的渦輪90a和經(jīng)由中間冷卻器(圖1用X表示)連接于進氣歧管22的壓縮機90b，該中間冷卻器通常用空氣來冷卻空氣換熱器，但是也可以是水冷卻的。渦輪90a通常經(jīng)由驅(qū)動軸92連接于壓縮機90b (這也可以是順序起動的渦輪增壓器設置、單個VGT (可變幾何渦輪增壓器)、雙VGT或能夠應用的任何其他渦輪增壓器的設置)。出現(xiàn)在排氣系統(tǒng)中的氧濃度可以由氧傳感器175、178和176確定。而且，附加的氧傳感器(未示出)或更少的傳感器可以設置在這里所述的排氣系統(tǒng)中的各種位置。氧傳感器175檢測發(fā)動機供給氣體的氧濃度，而氧傳感器178檢測后處理器裝置82下游的排氣氧濃度。氧傳感器可以是具有線性化輸出的寬范圍氧傳感器，或者它們可以是指示接近化學計量狀態(tài)的高增益信號的傳感器。而且，驅(qū)動踏板94與駕駛員的腳95 —起示出。踏板位置傳感器(pps) 96測量駕駛員驅(qū)動的踏板的角度位置。應當理解，所示的發(fā)動機10僅僅為了舉例的目的而被示出， 并且這里描述的該系統(tǒng)和方法可以在具有任何合適的部件和/或部件的設置的任何其他合適的發(fā)動機中實現(xiàn)或應用于具有任何合適的部件和/或部件的設置的任何其他合適的發(fā)動機?，F(xiàn)在參考圖2a，圖加示出示例性排氣系統(tǒng)結構的簡圖。排氣系統(tǒng)201包括后處理裝置230，該后處理裝置230由氧化催化器和沒有氧儲存介質(zhì)(例如，二氧化鈰)的微粒過濾器構成。可選地，在一些應用中，后處理裝置230可以包括微粒過濾器或均勻的涂層區(qū)， 或分層的催化微粒過濾器，該過濾器沒有氧儲存介質(zhì)。后處理裝置230被示出在發(fā)動機200 下游的最上游的位置230。氧傳感器202設置在后處理裝置230的下游并且在后處理裝置 232的上游。后處理裝置232可以包括三元催化器，例如，氧傳感器204設置在后處理裝置 232的下游。在圖加的實施例中，氧傳感202有利地計算當碳煙在微粒過濾器230中燃燒時所消耗的發(fā)動機排氣氧。當微粒過濾器230在碳煙的氧化溫度之下時，氧傳感器202指示發(fā)動機供出氣體的氧濃度。另一方面，氧傳感器202指示進入后處理裝置232的氧濃度，無論被微粒過濾器230保持碳煙是否燃燒。通過檢測發(fā)動機排氣中的氧，能夠確定發(fā)動機燃燒濃空氣-燃料混合物或稀空氣-燃料混合物。而且，通過檢測進入后處理裝置中的氧濃度能夠估計并控制后處理裝置的工作。在圖加的具體結構中，氧傳感器202提供進入后處理裝置232中的氧的指示。而且，當后處理裝置232保持的碳煙不被氧化時，氧傳感器202檢測發(fā)動機供給氣中的氧。另一方面，當碳煙被后處理裝置230氧化時，不需要估計氧化的碳煙來確定進入下游后處理裝置232中的氧的量。因此，能夠調(diào)節(jié)提供給發(fā)動機200的燃料的量，以便后處理裝置暴露于接近化學計量排氣而不必估計多少氧被碳煙氧化所消耗。例如，如果碳煙被氧化，并且氧傳感器202指示稀空氣-燃料混合物，則可以增加發(fā)動機燃料，使得進入后處理裝置中的氧濃度處在化學計量水平。相反，如果碳煙被氧化并且氧傳感器202指示濃空氣-燃料混合物，則可以減少發(fā)動機燃料。因此，當來自發(fā)動機排氣中的氧參與被后處理裝置230保持的碳煙的氧化時，能夠調(diào)節(jié)發(fā)動機燃料使得下游后處理裝置232暴露于希望的氧的量。還應當指出，氧傳感器202可以用于確定其他排氣組分是增加或者減少。例如，接近化學計量狀態(tài)，增加氧的量可以指示增加的N0X，而減少氧濃度可以指示增加的HC和CO 排放物。下游氧傳感器204可以用于指示或推知后處理裝置232的狀態(tài)。在一個例子中， 當氧傳感器204指示稀狀態(tài)時，可以使供給發(fā)動機的空氣-燃料混合物變濃，以便后處理裝置232可以回到化學計量狀態(tài)。在另一個例子中，當氧傳感器204指示濃狀態(tài)時，可以使供給發(fā)動機的空氣-燃料混合物變稀，以便后處理裝置232可以回到化學計量狀態(tài)。以這種方式，能夠調(diào)節(jié)供給發(fā)動機的空氣-燃料混合物，以改善并補償設置在排氣系統(tǒng)上游的后處理裝置(例如，微粒過濾器)的性能，同時也保持下游后處理裝置(例如，三元催化器) 的有效運行?，F(xiàn)在參考圖2b，圖2b示出示例性排氣系統(tǒng)結構的簡圖。上游氧傳感器206直接檢測來自發(fā)動機200的發(fā)動機供給氣。最上游后處理裝置240檢測可以包括微粒過濾器和三元催化器。氧傳感器208檢測已經(jīng)被后處理裝置240處理過的排氣。通過在后處理裝置 240的下游提供氧傳感器，可以在206提供單一氧傳感器的系統(tǒng)或在208提供單一傳感器的系統(tǒng)上獲得優(yōu)點。例如，發(fā)動機供給氣排放物可以被傳感器206直接檢測，而在后處理裝置240的三元催化器部分中利用的或儲存的氧可以被氧傳感器208探測。此外，當碳煙在后處理裝置240的微粒過濾器部分燃燒時，氧傳感器208檢測排氣氧的減少。因此，可以比較傳感器206和298的輸出，以確定什么時候后處理裝置的催化器部分起燃(例如，起燃可以用催化器轉換氧的能力表示)和什么時候開始微粒過濾器中的碳煙氧化。例如，通過上游后處理裝置的氧濃度可以從進入上游后處理裝置的氧的量中減去。當氧濃度偏離氧使用的基本水平時，能夠確定催化器已經(jīng)被激活(例如，存在催化器起燃)或碳煙在微粒過濾器中燃燒。由于催化器在低于碳煙被氧化的溫度被激活，因此能夠監(jiān)控用作催化器和微粒過濾器的裝置的上游和下游的氧濃度，并且確定什么時候發(fā)生催化器起燃以及什么時候碳煙氧化開始。例如，在微粒過濾器的第一溫度范圍內(nèi)，通過檢測的氧儲存，后處理裝置下游的氧濃度能夠從上游后處理裝置上游的氧濃度中減去，并且該差能夠表示催化器起燃。在高于第一溫度范圍的第二溫度范圍內(nèi)，后處理裝置下游的氧濃度可以從該后處理裝置上游的氧濃度中減去，并且該差能夠指示什么時候碳煙開始在后處理裝置內(nèi)氧化。下游后處理裝置242可以包括在所示的結構中的三元催化器。并且，下游氧傳感器212可以用于指示下游后處理裝置對2的狀態(tài)。而且，氧傳感器208和212的組合可以提供關于后處理裝置M2的狀態(tài)的更多的信息。例如，氧傳感器212的輸出可以從氧傳感器208的輸出中減去，以確定后處理裝置242的氧儲存容量。具體說，當后處理裝置242的狀態(tài)從濃轉變成稀時，氧的差由氧傳感器208和氧傳感器212檢測，由氧傳感器212和208 檢測氧濃度的差提供后處理裝置M2的氧儲存容量的指示。在一個實施例中，由后處理裝置240保持的碳煙部分可以被在濃排氣狀態(tài)和稀排氣狀態(tài)之間反覆周期性工作的后處理裝置240氧化，同時在后處理裝置242中的氧被消耗， 和再儲存而沒有被完全消耗的或再儲存的后處理裝置M2的總儲存容量。例如，供給發(fā)動機的燃料能夠圍繞化學計量調(diào)整，使得發(fā)動機的至少一個汽缸燃燒濃的或稀的化學計量的空氣-燃料混合物。頻度、工作循環(huán)以及濃或稀的程度可以變化以調(diào)整燃燒的空氣-燃料混合物，因而調(diào)整排氣氧濃度。圖2b的結構使后處理裝置240的狀態(tài)能夠在超過化學計量狀態(tài)的氧濃度和少于化學計量狀態(tài)的氧濃度之間變化。同時，能夠監(jiān)控后處理裝置M2的狀態(tài)，因此調(diào)節(jié)供給發(fā)動機的燃料，使得后處理裝置M2的氧儲存容量不完全被消盡或充滿。 例如，氧儲存量可以保持在后處理裝置M2的氧儲存容量的大約50 %，或者氧儲存量可以保持在氧儲存量的20% -80%的范圍內(nèi)，優(yōu)選在氧儲存量的40% -60%的范圍內(nèi)。在另一個實施例中，氧傳感器208可以從圖2b的系統(tǒng)中去掉。如果氧傳感器208 被去掉，發(fā)動機燃料調(diào)節(jié)可以基于氧傳感器206和212。在一個實施例中，進入后處理裝置 242的氧的量可以用估計碳煙聚集和碳煙氧化的模型進行估計。碳煙聚集可以模擬為從經(jīng)驗確定的測試結果的質(zhì)量。例如，在不同的發(fā)動機速度和負載下由發(fā)動機排放的碳煙的量可以儲存在表或函數(shù)中。當發(fā)動機運行時，該表可以根據(jù)當前發(fā)動機速度和負載詢問，以確定引向排氣系統(tǒng)的微粒過濾器的碳煙的量。同樣，碳煙的氧化速率可以用與發(fā)動機排氣氧濃度和微粒過濾器溫度類似的方式估計。通過已知進入后處理裝置MO的排氣的氧濃度、 后處理裝置的240的氧儲存容量、后處理裝置的MO的碳煙氧化速率以及后處理裝置240 儲存的碳煙的量，能夠估計進入后處理裝置M2的氧的量。當儲存在后處理裝置M2中估計的氧的量低于閾值或超過閾值時，可以將發(fā)動機燃料調(diào)節(jié)成濃或稀，以使后處理裝置242 返回到儲存氧的希望的量。氧傳感器212提供來自后處理裝置242的下游的氧濃度信息，因此能夠響應探測的氧濃度調(diào)節(jié)發(fā)動機燃料。例如，如果氧傳感器212指示稀狀態(tài)，則可以增加發(fā)動機的燃料，以減少排氣中的氧。如果氧傳感器212指示濃狀態(tài)，則可以減少發(fā)動機的燃料，以增加排氣中的氧?，F(xiàn)在參考圖2c，圖2c示出示例性排氣系統(tǒng)結構的簡圖。氧傳感器220直接檢測來自發(fā)動機200的排氣。在排氣流到微粒過濾器252之前三元催化器250氧化并減少排氣組分。氧傳感器222檢測已經(jīng)通過三元催化器250的排氣。三元催化器2M進一步處理已經(jīng)通過三元催化器250和微粒過濾器252不希望的排氣。下游氧傳感器2 檢測已經(jīng)通過上游催化器和微粒過濾器的排氣。圖2c的系統(tǒng)的運行類似于圖沘的系統(tǒng)。但是，三元催化器250和微粒過濾器252 是分開的部件，因此每個部件的體積可以變化而無需改變另一個部件的體積。在一個例子中，三元催化器體積小于微粒過濾器252或三元催化器254的體積的一半。通過減少三元催化器的體積，該催化器可以更快地起燃，因為在三元催化器達到工作溫度之前較少的質(zhì)量被加熱。氧傳感器220提供與氧傳感器206相同的作用，并且以類似于氧傳感器206的方式利用。氧傳感器222提供已經(jīng)被三元催化器250處理過的排氣的氧濃度信息。氧傳感器2M提供已經(jīng)在碳煙氧化中被利用的排氣的氧濃度信息。通過提供在微粒過濾器上游和下游的氧傳感器，提供最上游催化器的氧儲存容量和在碳煙氧化期間所用的氧之間的測量的差別。最后，氧傳感器2 提供與上面描述的傳感器212相同的功能和類似的使用方式?，F(xiàn)在參考圖3，圖3示出示例性排氣系統(tǒng)結構的簡圖。上游傳感器302和304直接
8檢測來自發(fā)動機300的不同汽缸組的發(fā)動機供給氣。最上游的三元催化器320和322設置在微粒過濾器3 的上游。氧傳感器306檢測已經(jīng)被三元催化器320和322處理過的排氣。 具體說，來自兩個汽缸組的排氣在到達氧傳感器306之前混合并提供給微粒過濾器324。氧傳感器306設置在微粒過濾器324的下游和三元催化器326的上游。氧傳感器306提供關于發(fā)動機300的兩個汽缸組的氧濃度的指示。在一個例子中，如果氧傳感器306探測到出現(xiàn)在排氣系統(tǒng)中的較高的氧濃度，則指示比較稀的空氣-燃料混合物被燃燒的汽缸組將被變濃，使該排氣濃度接近于化學計量混合物。類似于圖2c的傳感器224，下游氧傳感器308 可以用于調(diào)節(jié)提供給發(fā)動機300的汽缸的燃料量。具體說，氧傳感器308提供來自后處理裝置326的下游的氧濃度信息，以便能夠響應由下游傳感器308可探測的氧濃度來調(diào)節(jié)每個汽缸組的發(fā)動機燃料。例如，如果氧傳感器308指示稀狀態(tài)，則增加具有氧傳感器302或 304檢測的最稀混合物的發(fā)動機汽缸組的燃料。如果氧傳感器308指示濃狀態(tài)，則減少具有氧傳感器302或304檢測的最濃混合物的發(fā)動機汽缸組的燃料?，F(xiàn)在參考圖4，圖4示出燃料控制方法的一部分的流程圖，以再生用于汽油發(fā)動機的微粒過濾器。在步驟402，從傳感器和致動器確定發(fā)動機運行狀況。在一個示例中，程序 400確定發(fā)動機溫度、環(huán)境溫度、通過微粒過濾器或后處理裝置的壓力降、從發(fā)動機起動的時間、發(fā)動機負載、發(fā)動機扭矩要求、微粒過濾器下游的催化器的溫度、發(fā)動機速度以及引入發(fā)動機中的空氣的量。在另一些示例性的實施例中，可以根據(jù)規(guī)定的目的確定附加的或更少的運行狀況。在確定發(fā)動機運行狀況之后，程序400進行到404。在步驟404，確定由微粒過濾器保持的碳煙的量以及碳煙的氧化速率。正如上面所討論的，在一個實施例中，碳煙聚集可以模擬成由經(jīng)驗確定的測試結果的質(zhì)量。在這個實施例中，在不同的發(fā)動機速度和負載下由發(fā)動機排放的碳煙的量可以儲存在表或函數(shù)中。當發(fā)動機運行時，可以根據(jù)當前發(fā)動機速度和負載詢問該表，以確定引到排氣系統(tǒng)的微粒過濾器的碳煙的量。同樣，碳煙的氧化速率可以從發(fā)動機排氣氧濃度和微粒過濾器溫度用類似的方式確定。例如，保持碳煙氧化速率的表可以通過微粒過濾器溫度和到該過濾器的氧的質(zhì)量流率檢索。如果碳煙的氧化速率超過碳煙的儲存速率，則認為微粒過濾器被再生，因為碳煙儲存容量的一部分被碳煙的氧化釋放。然后程序400進行到406。在步驟406，程序400判斷是否開始再生微粒過濾器。在一個實施例中，程序400 根據(jù)通過微粒過濾器的壓力降進行判斷。在另一個實施例中，程序400可以根據(jù)模型判斷再生微粒過濾器。例如，估計由發(fā)動機產(chǎn)生的碳煙的量的碳煙聚集模型可以是用于再生微粒過濾器的根據(jù)。如果估計的碳煙的量超過閾值，則微粒過濾器再生已經(jīng)開始。另一方面， 如果通過微粒過濾器的壓力從傳感器或估計模型確定，則微粒過濾器再生可以在探測的或估計的壓力超過閾值之后開始。此外，其他狀況可以包括確定什么時候再生微粒過濾器，例如，如果發(fā)動機溫度高于閾值溫度，或如果發(fā)動機溫度低于閾值溫度，過濾器再生可以不進行。而且，在一個例子中，如果過濾器溫度低于閾值溫度，過濾器再生可以不進行。但是，如果碳煙聚集在該過濾器上，控制器12可以通過延遲點火并且如圖6的描述所述增加發(fā)動機空氣流來升高該過濾器溫度，直到達到閾值過濾器溫度。在這個例子中，在達到閾值溫度之后可以進行微粒過濾器再生。在又一個例子中，對于從發(fā)動機起動的一段時間，可以不進行微粒過濾器再生。例如，可以不開始微粒過濾器再生，直到在發(fā)動機起動之后為了使發(fā)動機速度穩(wěn)定已經(jīng)過去足夠的時間。在另一個實施例中，在減速燃料切斷期間，可以開始微粒過濾器再生。在又一個實施例中，可以不開始微粒過濾器再生，除非發(fā)動機負載大于閾值值(例如，發(fā)動機負載可以是希望的發(fā)動機扭矩與發(fā)動機得到的總扭矩之比，在其它應用中，負載可以是汽缸空氣充入與總的理論汽缸空氣充入之比)，例如0. 3負載。在另一個例子中，可以不進行微粒過濾器再生，直到設置在微粒過濾器下游的催化器處于閾值溫度。應當指出，微粒過濾器可以主動或被動地再生。在主動再生期間，發(fā)動機運行狀況能夠被調(diào)節(jié)，潛在地方便或改善微粒過濾器再生。例如，可以調(diào)節(jié)發(fā)動機點火正時以增加微粒過濾器的溫度來增加碳煙氧化。相反，例如，當發(fā)動機運行狀況使被微粒過濾器保持的碳煙氧化而沒有微粒過濾器再生要求時，被動的微粒過濾器再生是可能的。在一個實施例中， 當發(fā)動機以較高發(fā)動機轉速和負載運行時，微粒過濾器可以被動地再生。該再生可以是被動的，盡管響應排氣系統(tǒng)中的氧濃度調(diào)節(jié)發(fā)動機空氣燃料，該氧濃度受被微粒過濾器保持的微粒物質(zhì)的氧化的影響。如果希望微粒過濾器再生并且滿足條件，則程序400進行到408。否則程序400進行到418。在步驟418，程序400返回到用基本的化學計量的燃料控制來運行發(fā)動機。應當指出，在一些狀況下，基本的燃料控制使發(fā)動機能夠以稀或濃化學計量運行。例如，在冷起動期間發(fā)動機能夠以具有基本的燃料控制的稀化學計量運行，以減少碳氫化合物排放物。相反，在高負載狀況下發(fā)動機能夠以具有基本燃料控制的濃化學計量運行，以減少發(fā)動機性能下降的可能性。此外，發(fā)動機可以以保持平均時間的凈化學計量狀態(tài)的各種周期性的稀濃狀態(tài)運行。在步驟408，程序400判斷微粒過濾器是否處在支持被微粒過濾器保持的碳煙或其他物質(zhì)氧化的溫度。如果程序400判斷微粒過濾器是處在支持再生和氧化的溫度，則程序400進行到410。否則程序400進行到414。在步驟414，程序400開始升高微粒過濾器的溫度以促進微粒過濾器再生。具體說，由圖6描述的方法用于升高微粒過濾器的溫度。然后程序400返回到408，以判斷微粒過濾器的溫度是否足以使程序400進行到410。在步驟410，程序判斷是用稀燃燒產(chǎn)物還是用濃燃燒產(chǎn)物開始微粒過濾器再生。在一個實施例中，在第一運行狀況期間，通過從基本上化學計量(例如，士0.04λ，其中λ是空燃比比/化學計量的空燃比)的燃燒調(diào)節(jié)(ramp)成濃燃燒再生開始。具體說，發(fā)動機空氣-燃料調(diào)節(jié)到濃空氣-燃料，直到基本上所有的氧儲存(例如，多于75%可得到的儲存容量)在包括微粒過濾器的上游的任何后處理裝置中被消耗。然后通過調(diào)節(jié)燃料變稀或通過汽缸中空氣-燃料混合物的調(diào)節(jié)變化(例如，響應氧消耗從0. 95 λ到1. 05 λ )使發(fā)動機空氣-燃料混合物變稀。通過消耗上游后處理裝置中的氧，能夠增加到微粒過濾器中的氧流率，同時減少氧通過微粒過濾器以及氧和/或NOx通過設置在該微粒過濾器下游的后處理裝置的可能性。以這種方式，能夠改善氧化速率，因為碳煙和氧之間的動力互作用隨著較高的氧流率而增加。在另一個實施例中，或在不同于第一運行狀況的第二運行狀況期間，通過將發(fā)動機空氣-燃料混合物調(diào)節(jié)成稀化學計量狀態(tài)再生開始。在一個例子中，發(fā)動機空氣-燃料逐漸調(diào)節(jié)成稀，因此碳煙的氧化逐漸增加。以這種方式，能夠控制氧化率，因此微粒過濾器溫度逐漸增加，并且因此發(fā)動機空燃比能夠用于控制微粒過濾器的溫度。在一個
10例子中，程序400判斷響應微粒過濾器的溫度開始稀還是濃氧化過程。例如，如果微粒過濾器溫度接近閾值氧化溫度，則程序400通過空氣-燃料變濃變濃開始微粒過濾器氧化過程。 另一方面，如果微粒過濾器溫度高于閾值氧化溫度，則程序400通過空氣-燃料變濃變稀開始微粒過濾器氧化過程。如果程序400判斷通過空氣-燃料變濃開始微粒過濾器氧化過程， 則程序400進行到412。否則，程序400進行到416。因此，程序400提供總是開始濃或稀微粒過濾器氧化過程的能力。但是，程序400也根據(jù)狀況提供開始濃或稀微粒過濾器氧化過程。例如，在第一狀況下，微粒過濾器氧化過程可以稀或濃開始，而在第二狀況下，微粒過濾器氧化過程可以以濃或稀的另一種狀態(tài)開始。在步驟412，程序通過使發(fā)動機空氣-燃料調(diào)節(jié)成濃開始微粒過濾器氧化，直到它確定微粒過濾器的下游的排氣包含少于化學計量排氣混合物的氧的閾值量。在一個實施例中，微粒過濾器下游的氧傳感器提供指示什么時候氧傳感器上游的氧基本被消耗掉的數(shù)據(jù)。在一個實施例中，發(fā)動機空氣-燃料混合物的能夠變濃的程度被限制于閾值量。在發(fā)動機的空燃比變濃之后，程序400進行到圖5所描述的程序的其余部分，即程序500。在步驟416，程序通過使發(fā)動機空氣-燃料調(diào)節(jié)變稀開始微粒過濾器氧化直到它確定微粒過濾器的下游的排氣包含多于化學計量排氣混合物的氧的閾值量。在一個實施例中，微粒過濾器下游的氧傳感器提供指示什么時候氧開始穿過設置在該氧傳感器上游的后處理裝置的數(shù)據(jù)。在一個實施例中，發(fā)動機空氣-燃料混合物的能夠變稀的程度被限制于閾值量。在發(fā)動機的空燃比比變稀之后，程序400進行到圖5所描述的程序的其余部分，即程序500。現(xiàn)在參考圖5，圖5示出圖4所示的程序的剩余部分。在步驟502，程序500判斷是否存在設置在催化器上游的氧傳感器，并且該氧傳感器是否用于確定發(fā)動機供給氣氧濃度的氧傳感器。例如，程序500可以根據(jù)儲存在發(fā)動機控制器的儲存器中的系統(tǒng)結構信息判斷氧傳感器的位置。如果程序500判斷最上游氧傳感器設置在催化器的上游，則程序500 進行到504，否則程序500進行到506。在步驟504，程序500計算在微粒過濾器中聚集的氧化的碳煙的量。具體說，在一個實施例中，程序500將化學計量空燃比調(diào)節(jié)成比較稀，使得在發(fā)動機排氣通過該微粒過濾器并且發(fā)動機供給氣氧的一部分氧化由微粒過濾器保持的碳煙之后該發(fā)動機供給氣氧濃度表示化學計量的發(fā)動機空燃比。然后程序500進行到506。在步驟506，程序500判斷在微粒過濾器的上游是否存在催化器以及該催化器是否具有氧儲存容量?？蛇x地，該催化器可以被微粒過濾器包括。例如，程序500可以根據(jù)儲存在發(fā)動機控制器的儲存期器中的系統(tǒng)結構信息判斷在該微粒過濾器上游是否存在催化器以及該催化器是否具有氧儲存容量。如果程序500判斷存在具有氧儲存容量的催化器， 程序500進行到508。如果沒有催化器存在或如果該催化器不包括氧儲存介質(zhì)，則程序500 進行到510。在步驟508，程序500確定上游催化器的氧儲存容量。在一個實施例中，氧儲存容量從包含可以被催化器溫度檢索的氧儲存數(shù)據(jù)的表確定。此外，從該表提取的氧儲存容量可以被調(diào)節(jié)以計算隨著時間發(fā)生的催化器性能下降。在一個實施例中，根據(jù)在稀濃狀態(tài)之間循環(huán)催化器來調(diào)節(jié)氧儲存容量，并且當催化器的狀態(tài)變化時，由來自設置在該催化器上游和下游的氧傳感器的數(shù)據(jù)檢測。在確定催化器的氧儲存容量之后，程序500進行到510。[0064]在步驟510，調(diào)節(jié)發(fā)動機空燃比以改變進入該上游催化器的排氣組分，如果存在上游催化器的話。在一個實施例中，其中上游氧傳感器設置在發(fā)動機和催化器之間，該上游氧傳感器提供發(fā)動機供給氣氧濃度的反饋。而且，上游氧傳感器指示進入上游催化器的氧的濃度。通過用流過發(fā)動機的質(zhì)量流率乘以氧濃度，能夠確定進入上游催化器中的氧的質(zhì)量。 在一個實施例中，設置在催化器上游的氧傳感器確定在一段時間內(nèi)多少氧(例如，氧的質(zhì)量)被提供該催化器。在一個實施例中，供給上游催化器的氧的流率能夠根據(jù)運行狀況調(diào)節(jié)。例如，在微粒過濾器的溫度超過閾值氧化溫度閾值量而微粒過濾器的溫度在不同的閾值溫度之下時，可以增加提供給上游催化器和微粒過濾器的氧的流率。當微粒過濾器的溫度下降或接近閾值氧化溫度時，可以減少供給上游催化器和微粒過濾器的氧流率。在一個實施例中，在微粒過濾器再生期間，供給發(fā)動機的燃料通過燃料控制參數(shù)控制，該燃料控制參數(shù)不同于當發(fā)動機在類似的狀況下運行而微粒過濾器不被再生時用于控制發(fā)動機加油的燃料控制參數(shù)。例如，在發(fā)動機在類似運行狀況下運行時，當微粒過濾器再生時與當微粒過濾器不再生時相比，供給排氣系統(tǒng)的氧流率以及來自化學計量狀態(tài)的稀或濃的程度可以不同。在一個實施例中，在微粒過濾器再生時通過使汽缸空氣-燃料混合物變稀，額外的氧被添加到排氣組分中。如果在具體結構中不存在上游催化器，可以調(diào)節(jié)發(fā)動機空燃比，以促進碳煙的氧化。在一個實施例中，設置在微粒過濾器上游的氧傳感器可以控制提供給微粒過濾器的氧的量。例如，可以響應被微粒過濾器保持的碳煙的量或響應碳煙氧化的速率，可以產(chǎn)生超過化學計量排氣濃度的氧的量。對于被微粒過濾器保持的較高的碳煙量，較高的氧的量可以供給該微粒過濾器。對于被微粒過濾器保持的較低的碳煙量，較低的氧的量可以供給該微粒過濾器。以這種方式，能夠控制發(fā)動機排氣的氧的量，因此排氣中過量的氧用于氧化由微粒過濾器保持的碳煙，并且因此在微粒過濾器下游的催化器的狀態(tài)不受妨礙到導致NOx穿過微粒過濾器下游的催化器的程度。圖8提供在微粒過濾器再生期間關于如何調(diào)節(jié)發(fā)動機空氣-燃料的更多的細節(jié)。在步驟512，調(diào)節(jié)發(fā)動機空燃比，以改變進入下游催化器的排氣組分。在一個實施例中，調(diào)節(jié)在步驟510確定的發(fā)動機空燃比，使得微粒過濾器下游的催化器的狀態(tài)發(fā)生變化。例如，汽缸的空氣-燃料混合物能夠被調(diào)節(jié)成比在步驟510確定的空氣-燃料混合物的調(diào)節(jié)更稀或更濃。通過改變發(fā)動機空氣-燃料混合物，下游催化器的狀態(tài)被調(diào)節(jié)，因此它在微粒過濾器再生模式中有效地轉換?？梢哉{(diào)節(jié)發(fā)動機空氣-燃料，以利用設置在該下游催化器上游的氧傳感器、設置在該下游催化器下游的氧傳感器、或者通過設置在該下游催化器上游的氧傳感器和設置在該下游催化器下游的氧傳感器的組合，控制微粒過濾器下游的催化器的狀態(tài)。在一個例子中，當設置在該下游催化器下游的氧傳感器指示稀狀態(tài)時，進入汽缸的空氣-燃料混合物可以調(diào)節(jié)成比較濃。當設置在該下游催化器下游的氧傳感器指示濃狀態(tài)時，汽缸空燃比可以調(diào)節(jié)成比較稀。另一方面，當稀的閾值排氣量進入下游催化器時，設置在該下游催化器上游的氧傳感器能夠用來將汽缸的空氣-燃料混合物調(diào)節(jié)成變濃。當設置在該下游催化器上游的氧傳感器指示進入下游催化器的排氣的閾值量為濃時，汽缸空氣-燃料混合物能夠調(diào)節(jié)成變稀。以這種方式，可以控制出現(xiàn)在下游催化器中的氧的量，因此，在NOx減少的同時 HC和CO可以被氧化。[0069]在步驟514，程序500能夠調(diào)節(jié)發(fā)動機汽缸空氣-燃料混合物，以控制碳煙氧化的速率。在一個例子中，通過稀汽缸空氣-燃料混合物能夠?qū)⒀跻M到微粒過濾器中，因此在微粒過濾器中能夠得到過量的氧以氧化碳煙。如果氧化速率高于希望的氧化速率，或如果微粒過濾器溫度升高到閾值溫度之上，發(fā)動機汽缸空氣-燃料混合物能夠變濃，因此能夠得到較少的氧參與氧化被微粒過濾器保持的碳煙。例如，微粒過濾器溫度可以用傳感器測量，或從發(fā)動機運行狀況推知。此外，根據(jù)運行狀況可以改變提供給微粒過濾器的氧的流率。例如，如果微粒過濾器溫度高于閾值氧化溫度，但是低于希望的氧化溫度，于是供給該微粒過濾器的氧的量能夠通過使汽缸空氣-燃料混合物變稀而增加。但是，如果微粒過濾器溫度高于閾值氧化溫度但是接近希望的氧化溫度，于是供給該微粒過濾器的氧的量可以通過使汽缸空氣-燃料混合物變濃而減少。在步驟516，程序500判斷該微粒過濾器是否已經(jīng)充分再生。換句話說，程序判斷被該微粒過濾器保持的碳煙的希望的量是否已經(jīng)被氧化。程序500判斷微粒過濾器的再生是否已經(jīng)完成，或再生的狀態(tài)是否不再存在。在一個實施例中，當通過該微粒過濾器的壓力差小于預定的量時確定再生完成。在另一個實施例中，當該微粒過濾器下游的排氣指示通過該微粒過濾器的排氣中的氧濃度增加時確定再生完成。該增加的氧濃度可以是該過濾器中碳煙已經(jīng)被氧化并且碳煙的量被減少使得較少的氧被消耗于氧化保持在過濾器中的碳煙的指示器。如果程序500判斷再生被完成，則程序500進行到518。否則程序500進行到 510。在步驟518，程序500將燃料控制返回到基本燃料控制。在一個示例性實施例中， 調(diào)節(jié)燃料，因此當微粒過濾器再生已經(jīng)停止與當微粒過濾器再生正在進行相比，在整個時間間隔較少的氧出現(xiàn)在排氣中。當然，許多方法可以用來達到這種結果。例如，汽缸事件的時間的總數(shù)或汽缸事件的數(shù)目在發(fā)動機稀運行期間能夠減少。在另一個例子中，汽缸稀運行的程度能夠被減小。例如，汽缸可以用化學計量空氣燃料混合物而不是0. 5空氣-燃料混合物的稀空氣-燃料混合物運行。以這種方式，例如，發(fā)動機空燃比可以被調(diào)節(jié)返回到發(fā)動機燃燒基本上化學計量的空氣-燃料混合物的基本燃料?，F(xiàn)在參考圖6，圖6示出用于增加汽油發(fā)動機的微粒過濾器的溫度的方法的流程圖。在步驟602，程序600判斷微粒過濾器是否在希望的閾值氧化溫度。如果是，程序600 進行到610，在步驟610點火提前到最大扭矩最小點火提前角(MBT)或爆燃界限點火角。如微粒過濾器不在希望的溫度，程序進行到604。應當指出，希望的閾值氧化溫度可以設置在高于碳煙氧化開始的溫度。例如，希望的閾值溫度可以設置在40°C，高于碳煙開始氧化的溫度。在步驟604，程序600判斷發(fā)動機是否在希望的點火延遲的區(qū)域中運行。在一個例子中，當發(fā)動機負載高于閾值量時點火可以不延遲。此外，對于不同的發(fā)動機速度，該閾值可以變化。例如，對于發(fā)動機負載大于0. 6發(fā)動機速度為1200RPM，點火可以不延遲，而對于發(fā)動機負載大于0. 45發(fā)動機速度為5000RPM，點火可以不延遲。在另一個實施例中，在火花發(fā)動機的微粒過濾器的再生期間，至少一個發(fā)動機的汽缸的點火正時能夠被調(diào)節(jié)，以調(diào)整所述微粒過濾器的溫度高于閾值溫度。而且，響應增加的駕駛員要求的扭矩點火正時可以提前。例如，如果點火延遲10度以增加微粒過濾器的溫度，當駕駛員扭矩要求增加時點火可以提前，以便發(fā)動機產(chǎn)生希望的扭矩，并且因此發(fā)動機具有希望扭矩響應。如果駕駛員隨后降低駕駛員要求的扭矩，當駕駛員扭矩要求被降低時點火可以延遲，因此達到希望的微粒過濾器溫度。如果發(fā)動機在希望延遲點火的狀態(tài)下運行，程序600進行到606，在步驟606點火延遲，否則程序600進行到610。在步驟606，發(fā)動機點火從MBT或爆燃邊界點火延遲。在一個例子中，在發(fā)動機燃燒時間數(shù)目上點火可以逐漸延遲，使得點火延遲對車輛駕駛員來說不太明顯。點火延遲的量可以經(jīng)驗確定并且儲存在被微粒過濾器、負電荷速度和發(fā)動機負載檢索的表或函數(shù)中。在步驟608，程序600增加汽缸空氣充入，使得在點火被延遲以加熱微粒過濾器時發(fā)動機能夠產(chǎn)生相等的扭矩。在一個例子中增加的空氣的量儲存被從MBT延遲的點火、發(fā)動機速度和發(fā)動機負載檢索的表中。因此，同時調(diào)節(jié)發(fā)動機點火提前和汽缸空氣量，以便在增加微粒過濾器溫度的同時發(fā)動機將提供希望的操作者扭矩。現(xiàn)在參考圖7，圖7示出在以減速燃料切斷模式(DSFO)或以可變排量模式(VDE) 運行汽油發(fā)動機的同時用于再生微粒過濾器的方法的流程圖。在DSFO期間，至少一個汽缸的燃料被切斷或減少到不能用稀燃料混合物燃燒的程度。在VDE模式期間，產(chǎn)生扭矩的活動汽缸的數(shù)目少于發(fā)動機汽缸的總數(shù)目。在一個實施例中當微粒過濾器的溫度大于閾值量時并且當希望以稀空燃比運行發(fā)動機汽缸時，可以開始稀空燃比模式VDE或DSF0，例如在圖4的416和圖5的510-514。而且，當汽缸負載低并且微粒過濾器溫度超過閾值量時可以進入VDE模式。在步驟702，程序700判斷是否要求或希望稀微粒過濾器再生。如果是，程序700 進行到704。如果不是，程序700進行到退出。在稀微粒過濾器再生期間，微粒過濾器通過向該微粒過濾器供給過量的氧，因此碳煙可以被過量的氧氧化而再生。在步驟704，程序700判斷條件是否滿足用于VDE或DSFO微粒過濾器再生。在一個實施例中，對于VDE發(fā)動機可以以預定的閾值發(fā)動機速度/負載范圍運行。當操作者的腳釋放節(jié)氣門并且車輛高于閾值速度時，DSFO微粒過濾器再生可以被激活。如果不滿足VDE 或DSFO條件，則程序700進行到714，在步驟714稀微粒過濾器再生可以通過調(diào)節(jié)發(fā)動機汽缸空燃比而不使發(fā)動機汽缸停止工作而完成。圖8提供關于通過這種方法再生微粒過濾器的細節(jié)。如果滿足VDE或DSFO稀模式微粒過濾器再生條件，則程序700進行到706。在步驟706，程序700判斷該微粒過濾器是否處于希望的再生溫度。在一個例子中，該微粒過濾器必需高于閾值溫度。該閾值溫度可以為碳煙氧化溫度或高于碳煙氧化溫度。如果微粒過濾器高于該閾值溫度，則程序700進行到712。如果微粒過濾器不高于該閾值溫度，則程序700進行到708。在步驟708，發(fā)動機點火從MBT或爆燃界限點火延遲。在一個例子子中，點火可以在整個發(fā)動機燃燒事件數(shù)目上逐漸延遲，因此點火延遲對于車輛操作者而言不太明顯。點火延遲的量可以經(jīng)驗地確定并且儲存在被微粒過濾器溫度、發(fā)動機速度和發(fā)動機負載檢索的表或函數(shù)中。在步驟710，程序700增加汽缸空氣充入，使得在點火延遲以加熱微粒過濾器的同時發(fā)動機能夠產(chǎn)生相等的扭矩。在一個例子中，附加的空氣的量儲存在被從MBT的點火延遲、發(fā)動機速度和發(fā)動機負載檢索的表中。因此，同時調(diào)節(jié)發(fā)動機點火提前和發(fā)動機汽缸空氣量，以便在增加微粒過濾器溫度的同時發(fā)動機將提供希望的操作者扭矩。應當指出，步驟708和710可以不延遲點火并且增加發(fā)動機空氣量，除非發(fā)動機負載低于對不同的發(fā)動機速度可以變化的閾值水平。在步驟712，發(fā)動機汽缸可以不工作(既，不進行燃燒)以支撐VDE或DSFO模式。 在一個例子中，汽缸響應希望的發(fā)動機負載和發(fā)動機速度不工作。而在VDE或DSFO模式中，該不工作的汽缸可以通過泵送稀空氣-燃料混合物通過發(fā)動機和排氣系統(tǒng)為微粒過濾器提供氧。可選地，發(fā)動機汽缸可以泵送進氣系統(tǒng)氣體通過發(fā)動機并且到微粒過濾器。在不工作的汽缸泵送氧到微粒過濾器的同時，工作的汽缸可以用濃空氣-燃料混合物和/或延遲點火正時運行。如果催化器設置在微粒過濾器的上游，濃汽缸混合物和不活動的汽缸內(nèi)含物可以在上游催化器混合以提供附加的熱，以增加微粒過濾器溫度。在一個實施例中， 在工作的汽缸中燃燒的空氣-燃料混合物可以在稀和濃混合物之間交替變化。例如，一個特定的汽缸在一個汽缸周循環(huán)可以燃燒濃空氣-燃料混合物，然后在一個或多個汽缸循環(huán)可以燃燒稀空氣-燃料混合物。以這種方式，濃和稀空氣-燃料混合物可以周期性地循環(huán)， 因此在下游催化器保持接近化學計量狀態(tài)的同時微粒過濾器暴露于過量的氧。現(xiàn)在參考圖8，圖8示出用于運行汽油發(fā)動機和再生微粒過濾器的方法的流程圖。 該方法允許在下游催化器中保持接近化學計量的狀態(tài)。在步驟802，程序800判斷微粒過濾器再生是否完成。如果是，則程序800進行到退出。如果不是，則程序800進行到804。在步驟802可以用在圖5的步驟516描述的方法，以確定如果微粒過濾器再生完成并且因此為了簡化被省去。并且，如果圖8的方法用在圖5的步驟510和512，則由于這個功能在步驟516被完成而步驟802可以被省去。在步驟804，程序800確定在排氣系統(tǒng)的所有催化器的氧儲存容量。在一個例子中，通過在稀和濃狀態(tài)之間循環(huán)系統(tǒng)催化器并且探測催化器改變狀態(tài)所花費的時間，能夠確定如上所述的氧儲存容量。在另一個例子中，在稀和濃狀態(tài)之間循環(huán)系統(tǒng)催化器同時紀錄提供給出催化器的氧的質(zhì)量(例如，氧濃度乘以發(fā)動機質(zhì)量流率)的同時可以確定氧儲存容量。在又一個實施例中，每個催化器的氧儲存可以儲存在被催化器溫度檢索的表中，并且通過探測設置在催化器上游和下游的氧傳感器之間的轉換時間來修改。在步驟806，確定被微粒過濾器保持的碳煙的量。如上所述，可以通過測量經(jīng)過微粒收集器的壓力降來確定碳煙的量?；蚩蛇x地，聚集的碳煙和碳煙氧化速率可以從描述由發(fā)動機產(chǎn)生的碳煙的量的模型(例如，被發(fā)動機速度和負載檢索的表)和碳煙氧化速率 (例如，碳煙氧化速率可以與微粒過濾器溫度和發(fā)動機排氣中得到的氧的量相關)來確定。在步驟808，程序800確定在該系統(tǒng)的每個催化器中儲存的氧的量。當排氣通過排氣系統(tǒng)時，氧可以從排氣中提取并且用于在系統(tǒng)催化器或微粒過濾器中氧化HC和CO;因此，程序800始終監(jiān)視氧在系統(tǒng)中的儲存和利用。例如，在一個實施例中，保持在發(fā)動機供給氣中的氧的量在排氣通過催化器或微粒過濾器之前被上游氧傳感器探測。當排氣通過催化器或微粒過濾器時，氧氣的一部分可以用于氧化HC、CO和碳煙?？梢酝ㄟ^用每個催化器或微粒過濾器的利用系數(shù)乘以發(fā)動機供給氣體氧質(zhì)量能夠估計從排氣消耗的氧的量。例如，每個后處理裝置的利用系數(shù)例如可以根據(jù)溫度和質(zhì)量流率調(diào)節(jié)。不參與氧化并且不在下游傳感器被探測的氧可以被認為儲存在催化器中。如果氧傳感器檢測不被預期或與儲存的氧的估計量不一致的氧濃度，可以重新設置或調(diào)節(jié)每個催化器的氧儲存容量。以這種方式，可以估計儲存在每個氧儲存催化器中的氧的量。[0089]在步驟810，程序800確定微粒過濾器溫度。在一個實施例中，溫度傳感器可以用于確定微粒過濾器溫度。在另一個實施例中，可以根據(jù)發(fā)動機速度、發(fā)動機負載、發(fā)動機點火提前以及發(fā)動機空氣-燃料混合物估計微粒過濾器溫度。例如，經(jīng)驗確定排氣溫度的表可以被儲存并且在以后被檢索，以便發(fā)動機控制器能夠估計微粒過濾器溫度。在步驟812，程序800判斷碳煙氧化速率是否增加。在一個實施例中，希望的碳煙氧化速率可以以被微粒過濾器保持的碳煙的量和發(fā)動機負載為依據(jù)。例如，如果，希望的碳煙氧化速率為0. Img/秒，并且當前的碳煙氧化速率為0. 05mg/秒，則根據(jù)50mg收集的碳煙汽缸空燃比以被變稀0. 01 λ。在另一個例子中，如果希望的碳煙氧化速率為0. Img/秒， 并且當前的碳煙氧化速率是0. 05mg/秒，則根據(jù)20mg收集的碳煙汽缸空燃比可以被變稀 0.05λ。因此在第一狀態(tài)期間，可以調(diào)節(jié)汽缸空氣-燃料以響應被微粒過濾器保持的碳煙第一量改變碳煙氧化的速率，在第二狀態(tài)期間，可以調(diào)節(jié)汽缸空氣-燃料以根據(jù)被微粒過濾器保持的碳煙第二量改變碳煙氧化的速率。如果估計的碳煙氧化速率比希望的氧化速率小，則程序800進行到814。如果估計的碳煙氧化速率比希望的氧化速率大，則程序800進行到826。在步驟814，程序800判斷發(fā)動機汽缸空氣-燃料混合物是否處于稀極限，如果是， 程序800進行到818。否則程序800進行行到816，在步驟816汽缸空氣-燃料混合物被變稀。在步驟816發(fā)動機或汽缸空氣-燃料混合物可以逐漸地變稀，或以分級的方式變稀到某個預定的量。例如，通過將汽缸空氣-燃料混合物從λ = 1變稀到λ = 1.01，少量的氧可以提供給排氣系統(tǒng)。隨著時間過去(5秒鐘)和隨著燃燒事件的數(shù)目增加(例如500 次)，氧緩慢地添加到排氣系統(tǒng)中。另一方面，通過將汽缸變稀為λ = 1. 1在較短的時間內(nèi)相同數(shù)量的氧可以提供給排氣系統(tǒng)。汽缸變稀的速率或汽缸燃料減少的速率與被微粒過濾器保持的碳煙的希望的氧化速率或碳煙的量有關。例如，當微粒過濾器一半充滿時汽缸可以每分鐘移動0. 001 λ，而當微粒過濾器充滿時速率為每分鐘0. 002 λ。因此，在第一狀態(tài)下，汽缸的燃料可以以第一速率變稀，而在第二狀態(tài)下汽缸的燃料可以以第二速率變稀，該第二速率不同于第一速率。在步驟818，程序800判斷下游催化器是否處于稀極限。在圖2a_2c和圖3的所示結構中，該下游催化器用作緩沖器，其中既使通過將過量的氧供給微粒過濾器和上游催化器來處理排氣組分。但是，希望保持下游催化器高于閾值溫度，并且利用催化器氧儲存容量的氧儲存容量在20% -80%之間的狀態(tài)(優(yōu)選在40% -60%之間)。如果催化器溫度低于第一閾值溫度，或如果過量的氧儲存在催化器尾管中，HC、CO和NOx的排放物可能增加。因此，程序800根據(jù)下游催化器的氧容量的量以及儲存在該催化器中的氧的量判斷該下游催化器是否在稀極限。如果儲存的氧的量超過閾值量，則程序800進行到820。否則程序800 進行到擬4。在步驟820，既使希望較高的氧化速率程序800使發(fā)動機燃料調(diào)節(jié)變濃。程序800 使發(fā)動機燃料調(diào)節(jié)變濃，因此下游催化器可以有效地連續(xù)工作，燃料調(diào)節(jié)變濃直到下游催化器處于濃極限，并且然后用于微粒過濾器的稀運行，碳煙減少可以重新開始。當發(fā)動機排放稀燃燒的產(chǎn)物時，在排氣中的氧的一部分通過氧化被微粒過濾器保持的碳煙而被消耗。 因此，由于較少的氧將進入下游催化器，發(fā)動機能夠稀運行延長的時間段。在步驟824，程序800判斷下游催化器是否在濃極限。如上所述，希望將下游催化器保持在利用20%-80%之間(優(yōu)選在40%-60%之間)的催化器氧儲存容量的狀態(tài)。在這種狀態(tài)，催化器保持用于氧化和還原排氣的組分。因此，程序800根據(jù)下游催化器的氧容量的量以及儲存在催化器中的氧的量判斷下該游催化器是否在濃極限。如果儲存在下游催化器中的氧的量少于閾值量，則程序800進行到822。否則程序800進行到802。在步驟822，程序800使發(fā)動機燃料調(diào)節(jié)變稀，以便下游催化器能夠有效地連續(xù)運行。在一個例子中，燃料調(diào)節(jié)變稀直到達到儲存在該下游催化器中的希望的氧的量。在稀運行期間，燃料可以調(diào)節(jié)變化，直到實現(xiàn)在汽缸中的希望的空氣-燃料混合物，于是發(fā)動機可以以稀空氣-燃料混合物連續(xù)運行，直到下游催化器達到希望的氧的儲存量。在步驟826，程序800判斷是否通過使發(fā)動機汽缸空燃比變濃而減少微粒過濾器氧化。如上所述，在一個實施例中，希望的碳煙氧化速率可以以由微粒過濾器保持的碳煙的量和發(fā)動機負載為依據(jù)。例如，如果希望的碳煙氧化速率是0. 05mg/秒并且當前的碳煙氧化速率是0. Img/秒，則根據(jù)5mg收集的碳煙，汽缸空燃比可以變濃0. 02 λ。在另一個例子中，如果希望的碳煙氧化速率是0. 05mg/秒并且當前的碳煙氧化速率是0. 15mg/秒，則根據(jù) 2mg收集的碳煙，汽缸空燃比可以變濃0.05 λ。因此，在第一狀態(tài)期間，可以響應被微粒過濾器保持的碳煙的第一量調(diào)節(jié)汽缸空氣-燃料，以改變碳煙氧化的速率，并且在第二狀態(tài)期間，可以響應被微粒過濾器保持的碳煙的第二量調(diào)節(jié)汽缸空氣-燃料，以改變碳煙氧化的速率。如果估計碳煙氧化的速率大于希望的氧化速率，則程序800進行到828，否則程序 800進行到818。在步驟828，程序800判斷發(fā)動機汽缸空氣-燃料混合物是否在濃極限。如果是， 程序800進行到818。否則程序800進行到830，在步驟830汽缸空氣-燃料混合物變濃。 在步驟830發(fā)動機或汽缸空氣-燃料混合物可以逐漸變濃或可以分級的方式變濃到預定的量。例如通過使汽缸空氣-燃料混合物從λ = 1變濃到λ =0.98，很少的氧的量可以從排氣中提取。隨著時間過去(5秒鐘)和隨著燃燒事件的數(shù)目增加(例如500次)，氧從排氣中緩慢地提取。另一方面，通過使汽缸空氣-燃料混合物變濃到λ =0.98相同數(shù)量的氧能夠從排氣中提取。在步驟830，使發(fā)動機汽缸空氣-燃料混合物變濃。在步驟830發(fā)動機或汽缸空氣-燃料混合物可以逐漸變濃或可以以分級的方式變濃到預定的量。例如通過使汽缸空氣-燃料混合物從λ = 1變濃到λ =0.98，很少的氧的量可以從排氣中除去。隨著時間過去(5秒鐘)和隨著燃燒事件的數(shù)目增加(例如500次)，氧可以從后處理裝置除去，因為儲存的氧被用于氧化增加的HC和CO。另一方面，通過將汽缸空氣-燃料混合物變濃為λ =0. 9，在較短的時間內(nèi)相同的氧的量可以從后處理裝置除去。類似于在步驟816描述的方式，汽缸變濃的速率與被微粒過濾器保持的碳煙的希望的氧化的速率或碳煙的量有關。以這種方式，圖8的方法在微粒過濾器再生期間調(diào)節(jié)汽缸空氣-燃料混合物，使得在汽缸循環(huán)數(shù)目中，平均的或整體的空氣-燃料混合物變成比較稀。同時，在微粒過濾器下游的排氣中氧的濃度減少，使得在汽缸循環(huán)數(shù)目中平均的或整體的排氣混合物處于基本上化學計量的狀態(tài)。應當指出，所有的程序4-8可以由單個控制器執(zhí)行，或者可選地，發(fā)動機控制器可以僅僅執(zhí)行方法4-8的一部分。因此，程序4-8可以用于各種系統(tǒng)結構。現(xiàn)在參考圖9，圖9示出汽缸空氣-燃料調(diào)節(jié)和微粒過濾器下游的排氣氧濃度的示例性曲線圖。上部的曲線圖示出在汽缸循環(huán)數(shù)目中汽缸的示例性空燃比。該空燃比圍繞χ 軸線振蕩，該X軸線表示化學計量空燃比。時間從左向右增加。在Tl之前汽缸空燃比是關于化學計量對稱的并且微粒過濾器不被再生。在Tl和T2之間微粒過濾器再生開始，并且汽缸空燃比變稀，以計算參與微粒過濾器中的碳煙的氧化的氧。應當注意整個振蕩的空燃比變稀。在T2和T3之間汽缸空燃比更進一步變稀，以進一步增加微粒過濾器中的氧化速率?？諝?燃料混合物的濃側也增加進入汽缸的空氣-燃料混合物的濃或稀的程度，以便保持后部三元催化器平衡和有效的運行。在T3之后，汽缸的空燃比變濃并且當碳煙氧化已經(jīng)完成時再一次關于化學計量對稱。應當指出，圖9所示的空燃比僅僅為了舉例說明的目的并且不是想要以任何方式限制本實用新型。例如發(fā)動機空燃比可以通過關于化學計量的三角形空燃比分布或通過關于化學計量的隨機分布控制。此外，可以調(diào)節(jié)空燃比濃或稀的持續(xù)時間以及空燃比濃或稀的程度，以保持下游三元催化器對化學計量的平衡。下部曲線圖示出排氣系統(tǒng)中在微粒過濾器下游位置的氧濃度。應當注意，當在微粒過濾器再生期間碳煙被氧化時汽缸空燃比變稀時，氧濃度保持關于化學計量對稱。當稀排氣在Tl和T3之間通過微粒過濾器時，氧參與碳煙氧化生成⑶和/或C02。碳煙局部氧化成CO可以為NOx的減少提供還原劑。結果，存在于微粒過濾器中的氧濃度關于化學計量狀態(tài)對稱。因此，在下游催化器中保持化學計量狀態(tài)。以這種方式，在下游催化器中保持化學計量狀態(tài)的同時，能夠再生上游微粒過濾器。因此，在微粒過濾器中的碳煙氧化的同時下游催化器能夠有效地轉換排氣。應當理解，這里所公開的結構和程序在性質(zhì)上是示范性的，并且這些具體的實施例不認為是限制的意義，因為許多變化是可能的。例如上述方法能夠應用于V6、L4、L6、V12、 對置4缸和其他發(fā)動機類型。本實用新型的主題包括這里描述的各種系統(tǒng)和結構、以及其他特征、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。下面的權利要求具體指出認為是新穎的和非顯而易見的某些組合和子組合。這些權利要求可能涉及“一個”元件或“第一”元件或其等同物。這種權利要求應當理解為包括一個或多個這種元件的結合，既不要求也不排除兩個或更多個這種元件。所公開的特征、功能、元件和/或性質(zhì)的其他組合和子組合可以通過修改現(xiàn)有權利要求或在這種應用或相關應用中新權利要求的形式來主張。這些權利要求，與原權利要求在范圍上無論更寬、更狹、 相等或不同，也都認為包括在本實用新型的主題內(nèi)。
權利要求1.一種用于處理具有排氣系統(tǒng)的汽油發(fā)動機的微粒物質(zhì)的系統(tǒng)，其特征在于，包括 包括至少第一三元催化器和微粒過濾器的裝置，與所述排氣系統(tǒng)中所有的其他后處理裝置相比，所述裝置是設置在所述排氣系統(tǒng)中的最上游的后處理裝置；以及設置在所述排氣系統(tǒng)中在所述裝置下游的第二三元催化器。
2.根據(jù)權利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，還包括在增加被所述微粒過濾器保持的碳煙的氧化速率之前基本耗盡在所述第一三元催化器中的氧的量且其中所述被耗盡的氧的量響應于超過閾值的被所述微粒過濾器保持的碳煙的量的控制器。
3.根據(jù)權利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，進一步包括設置在所述第一催化器的上游的第一氧傳感器和設置在所述微粒過濾器的下游的第二氧傳感器。
4.根據(jù)權利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，進一步包括設置在所述第一催化器的上游的第一氧傳感器；設置在所述微粒過濾器的下游的第二氧傳感器；和基于所述第一氧傳感器和所述第二氧傳感器的信息調(diào)節(jié)提供給所述汽油發(fā)動機的燃料的控制器。
專利摘要本實用新型公開一種用于處理具有排氣系統(tǒng)的汽油發(fā)動機的微粒物質(zhì)的系統(tǒng)，包括具有至少第一三元催化器和微粒過濾器的裝置，與所述排氣系統(tǒng)中所有的其他后處理裝置相比，所述裝置是設置在所述排氣系統(tǒng)中的最上游的后處理裝置；以及設置在所述排氣系統(tǒng)中在所述裝置下游的第二三元催化器。通過在排氣系統(tǒng)中的三元催化器上游的位置設置微粒過濾器，能夠使以汽油運行的發(fā)動機排出稀排氣混合物，同時減少下游三元催化器的性能下降。
文檔編號F01N9/00GK202039925SQ20102055398
公開日2011年11月16日 申請日期2010年9月29日 優(yōu)先權日2009年9月29日
發(fā)明者C·P·哈伯德, D·K·比德納, E·喬娜蘇, G·盧旺, H·H·魯蘭, J·M·克恩斯, J·S·赫伯恩, M·K·施普林格, R·W·麥凱布, T·洛倫茨, 肖年 申請人:福特環(huán)球技術公司