專利名稱：運(yùn)行具有排氣后處理的火花點(diǎn)火內(nèi)燃發(fā)動機(jī)的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本申請要求2011年2月22日提交的德國專利申請?zhí)?02011004522. 8的優(yōu)先權(quán)，其全部內(nèi)容為所有目的包括在此以供參考。技術(shù)領(lǐng)域本公開涉及一種運(yùn)行火花點(diǎn)火內(nèi)燃發(fā)動機(jī)的方法，該內(nèi)燃發(fā)動機(jī)具有至少一個(gè)汽缸和至少一個(gè)用于排出來自于該至少一個(gè)汽缸的排氣的排氣管路，在該內(nèi)燃發(fā)動機(jī)中，在該至少一個(gè)排氣管路中提供用于排氣后處理的至少一個(gè)系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
為了減少污染物質(zhì)排放，火花點(diǎn)火內(nèi)燃發(fā)動機(jī)，即奧托循環(huán)內(nèi)燃發(fā)動機(jī)，裝備有各 種排氣后處理系統(tǒng)。即使沒有額外的措施，在足夠高的溫度水平以及足夠大量氧氣存在的情況下，在汽缸循環(huán)的膨脹和排氣期間也會適時(shí)地發(fā)生未燃燒碳?xì)浠衔?HC)和一氧化碳(CO)的氧化。然而，由于沿向下游方向快速降低的排氣溫度以及因而快速降低的反應(yīng)速率的原因，所述反應(yīng)快速停止。因?yàn)檫@些原因，所以使用催化反應(yīng)器，通過使用增加某些反應(yīng)的速率的催化材料，確保即使在低溫下也能氧化HC和CO。如果要另外地還原氮氧化物，則可通過三元催化轉(zhuǎn)化器來實(shí)現(xiàn)該目標(biāo)，然而，為了該目的，僅可以在窄范圍內(nèi)利用奧托循環(huán)發(fā)動機(jī)的理論化學(xué)計(jì)量比運(yùn)行(λ I)。此處，通過存在的非氧化排氣組分，具體是一氧化碳和未燃燒的碳?xì)浠衔铮瑏磉€原氮氧化物NOx，其中同時(shí)氧化所述排氣組分。在以過量空氣運(yùn)行內(nèi)燃發(fā)動機(jī)的情況下，即例如奧托循環(huán)發(fā)動機(jī)以稀燃模式運(yùn)行，但是仍為直接噴射奧托循環(huán)發(fā)動機(jī)的情況下，原則上不能還原排氣中的氮氧化物，這是因?yàn)槿鄙龠€原劑。為了進(jìn)行有效的排氣后處理，上述工作方法將要求使用在柴油發(fā)動機(jī)中使用的排氣后處理系統(tǒng)，其中所述柴油發(fā)動機(jī)原則上在過量空氣的情況下運(yùn)行。為了氧化未燃燒的碳?xì)浠衔?HC)以及碳氧化合物(CO)，將必須在排氣系統(tǒng)中提供氧化催化轉(zhuǎn)化器。為了還原氮氧化物，將使用選擇性催化轉(zhuǎn)化器，其中通過以針對性方式向排氣中引入還原劑來選擇性地還原氮氧化物。通過氮氧化物存儲催化轉(zhuǎn)化器，也能夠還原氮氧化物排放物，其中最初在內(nèi)燃發(fā)動機(jī)的稀燃模式期間在催化轉(zhuǎn)化器中吸收氮氧化物，即收集和存儲氮氧化物，以便然后當(dāng)氧在再生階段不足時(shí)還原氮氧化物。在柴油發(fā)動機(jī)中，起初僅認(rèn)為顆粒排放是個(gè)問題。然而，即使在火花點(diǎn)火內(nèi)燃發(fā)動機(jī)中，這些碳煙排放物也日益變?yōu)榱⒎C(jī)構(gòu)的焦點(diǎn)為了遵守污染物排放的未來限制值，特別是碳煙排放物的未來限制值，所以需要額外措施，從而要求火花點(diǎn)火內(nèi)燃發(fā)動機(jī)裝備有顆粒過濾器。為了最小化碳煙顆粒的排放，已在柴油發(fā)動機(jī)中使用“再生顆粒過濾器”。在該情況下，在過濾器的再生期間，將碳煙顆粒從排氣中濾出、存儲并且間歇地燃燒。為了氧化過濾器中的碳煙，在排氣中需要氧或過量空氣，并且這能夠通過例如內(nèi)燃發(fā)動機(jī)的超理論化學(xué)計(jì)量比運(yùn)行(λ > I)來實(shí)現(xiàn)。
柴油發(fā)動機(jī)和火花點(diǎn)火內(nèi)燃發(fā)動機(jī)在工作方法方面有顯著不同。與原則上在非常過量空氣(λ >> I)的情況下運(yùn)行的柴油發(fā)動機(jī)相比，奧托循環(huán)發(fā)動機(jī)通常裝備有三元催化轉(zhuǎn)化器，如上所述，其利用窄范圍內(nèi)的理論化學(xué)計(jì)量比運(yùn)行。在奧托循環(huán)發(fā)動機(jī)的情況下，因此使用顆粒過濾器要求這樣的概念，即提供再生過濾器所需的氧，然而，在柴油發(fā)動機(jī)的情況下，由于工作方法原因，無論如何都在排氣中存在過量的空氣。由于與柴油發(fā)動機(jī)相比的高排氣溫度的原因，當(dāng)不存在催化劑支持時(shí)，充分頻繁地在火花點(diǎn)火內(nèi)燃發(fā)動機(jī)中實(shí)現(xiàn)再生顆粒過濾器所需的高溫，例如TKeg ^ 550°C，即使在正常運(yùn)行期間也是如此。然而，如果過濾器的當(dāng)前負(fù)荷要求如此，則過濾器也能夠以有針對性地方式再生。這是因?yàn)椋Q于具體駕駛者的駕駛行為，即內(nèi)燃發(fā)動機(jī)運(yùn)行的方式，不再可能假設(shè)運(yùn)行期間充分頻繁地容易地實(shí)現(xiàn)再生所需的條件，即無援助。例如，在僅用于短距離并且要求大量的冷起動的車輛情況下，由于運(yùn)行期間不存在再生所需的條件，所以過濾器會危險(xiǎn)地過載。因此，為了確保過濾器再生，需要采取額外的措施。

發(fā)明內(nèi)容
發(fā)明人在此已認(rèn)識到上述方法的問題，并且在此提供一種方法從而至少部分解決這些問題。在一個(gè)實(shí)施例中，一種運(yùn)行具有收集和燃燒排氣中的碳煙顆粒的顆粒過濾器的火花點(diǎn)火內(nèi)燃發(fā)動機(jī)的方法包含為了開始顆粒過濾器的再生，增加顆粒過濾器的溫度Tfilte至這樣的程度，即Tfilte彡Tlteg，其中Tlteg為可預(yù)定義的最小再生溫度；并且超理論化學(xué)計(jì)量比(λ > I)地運(yùn)行內(nèi)燃發(fā)動機(jī)。依照本公開，為了凈化過濾器的目的，以有針對性的方式增加過濾器溫度Tfilte,以便提供過濾器再生的條件。另外，通過超理論化學(xué)計(jì)量比(λ > I)地運(yùn)行內(nèi)燃發(fā)動機(jī)來提供氧化在過濾器中收集的顆粒所需的氧，即如果內(nèi)燃發(fā)動機(jī)先前以低于理論化學(xué)計(jì)量比或以理論化學(xué)計(jì)量比運(yùn)行，在也將其轉(zhuǎn)換為超理論化學(xué)計(jì)量比模式。當(dāng)單獨(dú)閱讀或結(jié)合附圖時(shí)，通過以下詳細(xì)說明，將更容易明白本說明的以上優(yōu)點(diǎn)和其他優(yōu)點(diǎn)以及特征。應(yīng)理解，提供以上總結(jié)，從而以簡化方式引入詳細(xì)說明中進(jìn)一步描述的概念選擇。無意確定所要求主旨的關(guān)鍵或本質(zhì)特征，其內(nèi)容僅由詳細(xì)說明隨附的權(quán)利要求限定。此外，所要求主旨不限于解決上述缺點(diǎn)或本公開中任何部分中的實(shí)施。


圖I示意性示出內(nèi)燃發(fā)動機(jī)的第一實(shí)施例。圖2示出依照本發(fā)明實(shí)施例，再生顆粒過濾器的方法的流程圖。
具體實(shí)施例方式雖然汽油發(fā)動機(jī)通常只產(chǎn)生少量顆粒物質(zhì)，但是日益嚴(yán)格的排放限制已導(dǎo)致在這些發(fā)動機(jī)的排氣系統(tǒng)中包含顆粒過濾器。在汽油發(fā)動機(jī)的某些工況期間，顆粒過濾器可以不需要特定再生命令就經(jīng)歷再生事件。然而，如果發(fā)動機(jī)已經(jīng)以大量冷起動運(yùn)行，或者經(jīng)常短距離行駛，則可以指示顆粒過濾器的再生，并且為了再生過濾器，可以通過增加排氣溫度并在稀燃條件下來運(yùn)行發(fā)動機(jī)。依照示例性實(shí)施例，如果內(nèi)燃發(fā)動機(jī)具有在至少一個(gè)排氣管路中布置的三元催化轉(zhuǎn)化器，則為了尤其是在過濾器再生期間確保在三元催化轉(zhuǎn)化器中轉(zhuǎn)換污染物所要求的空氣比，優(yōu)選地僅以稍微稀燃來進(jìn)行。因?yàn)樯鲜鲈?，本方法的如下?shí)施例是有利的，其中為了再生顆粒過濾器，以λ < I. 15的空氣比來運(yùn)行內(nèi)燃發(fā)動機(jī)。本方法的如下實(shí)施例是尤其有利的，其中為了再生顆粒過濾器，以λ <1.1的空氣比，可能以λ < I. 05的空氣比，來運(yùn)行內(nèi)燃發(fā)動機(jī)。然而，在一些實(shí)施例中，可以λ □ I. 15的空氣比來運(yùn)行內(nèi)燃發(fā)動機(jī)。本方法的如下實(shí)施例是有利的，其中如果過濾器的當(dāng)前負(fù)荷比過濾器的可預(yù)定義負(fù)荷更大，則開始過濾器再生。此處的如下實(shí)施例是有利的，其中僅在過濾器的當(dāng)前負(fù)荷比過濾器的名義最大負(fù)荷大，即如果過濾器過載時(shí)，開始過濾器再生。
上述兩種方法替代性方案確保了根據(jù)需要再生。僅在實(shí)際需要時(shí)，氧化在過濾器中收集的顆粒。因此，考慮如下事實(shí)，即在再生期間通常不能最優(yōu)化地運(yùn)行內(nèi)燃發(fā)動機(jī)，即在效率方面不是最優(yōu)化的，這基本上應(yīng)被視為缺點(diǎn)。就此而論，本方法的如下實(shí)施例有利，其中通過數(shù)學(xué)模型來估計(jì)過濾器的當(dāng)前負(fù)荷。本方法的有利實(shí)施例包括如下實(shí)施例，其中使用在過濾器上游的排氣反壓力來估計(jì)過濾器的當(dāng)前負(fù)荷。能夠由傳感器通過測量來探測排氣反壓力，或者能夠通過數(shù)學(xué)模型來依次估計(jì)排氣反壓力，其中所述排氣反壓力由于過濾器中積聚顆粒塊導(dǎo)致過濾器的流阻增加從而升聞。也能夠做出對過濾器上游的排氣反壓力的確定，即基于在排氣管道中的不同位置處確定的排氣壓力來確定。通過該方式，在一些環(huán)境中能夠使用已經(jīng)存在的壓力傳感器，即使是未直接布置在過濾器的上游的所述壓力傳感器。本方法的如下實(shí)施例也是有利的，其中當(dāng)達(dá)到預(yù)定里程時(shí)開始過濾器再生。依照該替代性方案，在不考慮過濾器的實(shí)際負(fù)荷的情況下，大體地清潔過濾器，也就是說總是在已經(jīng)達(dá)到固定的預(yù)定距離之后清潔過濾器。如果立法機(jī)構(gòu)將過濾器再生規(guī)定成關(guān)于參考距離(例如五千千米)來預(yù)定義容許清潔操作的數(shù)量，則該過程是有利的。本方法的如下實(shí)施例也是有利的，其中當(dāng)達(dá)到預(yù)定的運(yùn)行周期時(shí)開始過濾器再生。與上述方法替代性方案相比，在目前并非是探測行駛距離(即所經(jīng)過的距離)的情況下，而是測量并且積累自上一再生后內(nèi)燃發(fā)動機(jī)已運(yùn)行的持續(xù)時(shí)間。即使在該過程中，也不考慮過濾器的實(shí)際負(fù)荷，并且也不考慮運(yùn)行的方式，并且具體地不考慮內(nèi)燃發(fā)動機(jī)是否經(jīng)歷主要為城市交通中出現(xiàn)的大量冷起動，或者是否以其他方式長距離地使用(即運(yùn)行)內(nèi)燃發(fā)動機(jī)。因此，本方法的如下實(shí)施例也是有利的，其中當(dāng)達(dá)到可預(yù)定數(shù)量的冷起動nMld時(shí)，開始過濾器再生。本方法替代性方案也不嚴(yán)格遵循在考慮過濾器的實(shí)際負(fù)荷且將其用作開始再生的關(guān)鍵標(biāo)準(zhǔn)時(shí)所需的過濾器再生原則。然而，與上述兩種方法替代性方案相比，以監(jiān)控內(nèi)燃發(fā)動機(jī)的運(yùn)行方式(即冷起動的數(shù)量nrald)的程度來考慮過濾器的負(fù)荷，并且起點(diǎn)被假定成在某一數(shù)量的冷起動nMld后，過濾器將要求或要求清潔。本方法的如下實(shí)施例也是有利的，其中為了增加過濾器溫度Tfiltw，增加排氣溫度Traihg，通過至少一種發(fā)動機(jī)內(nèi)部措施來獲得排氣溫度Traihg的增加。發(fā)動機(jī)內(nèi)部措施能夠被用于加熱被布置在排氣系統(tǒng)中的排氣后處理系統(tǒng)，具體是三元催化轉(zhuǎn)化器和/或顆粒過濾器。本方法的如下實(shí)施例也是有利的，其中通過調(diào)整來延遲點(diǎn)火點(diǎn)而增加排氣溫度Texhgt5因此，汽缸中進(jìn)行的燃燒過程類似地被延遲，即在充氣交換的方向上被延遲，由此增加了被允許到達(dá)排氣系統(tǒng)或排氣的熱且因而增加了排氣溫度。本方法的如下實(shí)施例也是有利的，其中通過向至少一個(gè)汽缸中的至少一次燃料后噴射(post-injection)來增加排氣溫度I；xhg。能夠通過向燃燒室內(nèi)額外的燃料后噴射來加熱顆粒過濾器，其中后噴射燃料實(shí)際上在燃燒室中被點(diǎn)燃，這能夠通過在其達(dá)到末期時(shí)的主燃燒或者通過朝著燃燒末期的燃燒室中出現(xiàn)的高溫來實(shí)現(xiàn)，并且因此以發(fā)動機(jī)內(nèi)部方 式增加被排進(jìn)排氣管道的排氣的排氣溫度。結(jié)合后噴射，必須考慮到為了加熱顆粒過濾器而使用額外的燃料原則上對內(nèi)燃發(fā)動機(jī)的效率具有不利影響。具體地，顆粒過濾器再生的頻率以及過濾器再生的持續(xù)時(shí)間決定性地并且直接地對這些目的使用的燃料的量和因此對內(nèi)燃發(fā)動機(jī)的總消耗量有影響。作為后噴射的替代性方案，也可將燃料直接引入到過濾器上游的排氣管道中，其中將用于加熱過濾器的所述燃料與位于排氣中氧或額外引入的空氣一起燃燒。本方法的如下替代性方案也有優(yōu)點(diǎn)，其中通過排氣再循環(huán)(EGR)來實(shí)現(xiàn)排氣溫度的增加，其中在本公開的背景下，排氣再循環(huán)被視為發(fā)動機(jī)內(nèi)部措施。被再循環(huán)到燃燒室中的熱排氣增加了汽缸的新鮮充氣的溫度。另外，由于該混合物的成分，所以減小了燃燒率，并且因此燃燒過程被延長并且直到達(dá)到或進(jìn)入充氣交換。本方法的如下實(shí)施例也是有利的，其中為了增加過濾器溫度Tfiltw，顆粒過濾器裝備有加熱器，并且所述加熱器被啟動。通過以下火花點(diǎn)火內(nèi)燃發(fā)動機(jī)來實(shí)現(xiàn)執(zhí)行上述類型方法的火花點(diǎn)火內(nèi)燃發(fā)動機(jī)，其中該火花點(diǎn)火內(nèi)燃發(fā)動機(jī)具有至少一個(gè)汽缸以及用于將排氣從至少一個(gè)汽缸排出的至少一個(gè)排氣管路，在該內(nèi)燃發(fā)動機(jī)中，在所述至少一個(gè)排氣管路中提供三元催化轉(zhuǎn)化器以及顆粒過濾器，前者用于排氣后處理，后者用于收集和燃燒排氣中的碳煙顆粒。關(guān)于依照本公開已述的方法將類似地應(yīng)用于依照本公開的內(nèi)燃發(fā)動機(jī)，并且因此做出已結(jié)合本方法提出的參考。三元催還轉(zhuǎn)換器以及顆粒過濾器的組合允許排氣的完全后處理，也就是未燃燒的碳?xì)浠衔?HC)、一氧化碳(CO)、氮氧化物(NOx)以及碳煙的完全后處理。排氣后處理的兩個(gè)組件能夠被設(shè)計(jì)為獨(dú)立的組件。能夠?yàn)槿哌€轉(zhuǎn)換器以及顆粒過濾器兩者提供專用的載體基底。此處的兩個(gè)載體基底或者是彼此分開的，或者是結(jié)合在一起的，并且優(yōu)選地將三元催化轉(zhuǎn)化器布置在顆粒過濾器的上游。該布置是有利的，因?yàn)楸仨毧紤]到冷起動后應(yīng)盡快加熱三元催化轉(zhuǎn)化器，而為了執(zhí)行其功能，顆粒過濾器僅為了相對較少地被執(zhí)行的再生而利用高溫。作為替代性方案，可使用如下的組合排氣后處理系統(tǒng)，其中三元催還轉(zhuǎn)換器和顆粒過濾器被設(shè)計(jì)作為一體組件，即四元催化轉(zhuǎn)化器。
因?yàn)樯鲜鲈?，如下的?nèi)燃發(fā)動機(jī)實(shí)施例因此是有利的，其中在顆粒過濾器的上游布置三元催化轉(zhuǎn)化器，并且如下的內(nèi)燃發(fā)動機(jī)實(shí)施例是有利的，其中三元催還轉(zhuǎn)換器和顆粒過濾器形成一體組件。
具體實(shí)施例方式圖I示意性示出執(zhí)行再生顆粒過濾器的方法的火花點(diǎn)火內(nèi)燃發(fā)動機(jī)I的實(shí)施例，以下將關(guān)于圖2更詳細(xì)描述該實(shí)施例。示出三缸直列發(fā)動機(jī)1，其中沿汽缸蓋的縱軸線(即成直線地)布置三個(gè)汽缸，并且每個(gè)汽缸都裝備有用于開始火花點(diǎn)火的火花塞5。發(fā)動機(jī)控制器8通過控制線路10單獨(dú)地激活(即控制)火花塞5。通過噴射的燃料質(zhì)量(未示出)來設(shè)定空氣比入。為了向汽缸3提供新鮮空氣或新鮮混合物，提供吸氣管路2。排氣管路4用于排出熱燃燒氣體。在排氣管路4中提供用于排氣后處理的三元催化轉(zhuǎn)化器7以及用于收集排氣中的碳煙顆粒的顆粒過濾器6，其中三元催化轉(zhuǎn)化器7被布置在顆粒過濾器6的上游且因此處于發(fā)動機(jī)附近?！榱碎_始顆粒過濾器6的再生，通過由發(fā)動機(jī)控制器8調(diào)整來延遲點(diǎn)火點(diǎn)，從而將過濾器溫度Tfilte升高至所需的再生溫度TKeg。另外，如果需要，則將內(nèi)燃發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)換到超理論化學(xué)計(jì)量比運(yùn)行(λ >1)。如果過濾器6的當(dāng)前負(fù)荷使其必要則可以開始過濾器再生，即如果負(fù)荷超過預(yù)定負(fù)荷就開始過濾器再生，并且因此確保了再生。能夠使用排氣反壓力來估計(jì)過濾器6的當(dāng)前負(fù)荷，其中在過濾器6的上游由于在過濾器6中積聚顆粒物質(zhì)而產(chǎn)生該排氣反壓力。在該情況中，通過由壓力傳感器9測量來探測排氣反壓力。然而，在一些實(shí)施例中，如果發(fā)動機(jī)運(yùn)行參數(shù)指示出再生條件，則可以開始過濾器再生。這些參數(shù)可以包括發(fā)動機(jī)運(yùn)行預(yù)定持續(xù)時(shí)間，例如100小時(shí)或5000km,或者可以包括自從上次再生后發(fā)動機(jī)運(yùn)行超過閾值數(shù)量的冷起動，例如超過30次冷起動。參考圖2，其中提供再生顆粒過濾器的方法200?？梢砸罁?jù)存儲在發(fā)動機(jī)控制器中(例如圖I中的控制器8中)的指令來執(zhí)行方法200。在202，方法200包括確定發(fā)動機(jī)運(yùn)行參數(shù)。發(fā)動機(jī)運(yùn)行參數(shù)可以包括關(guān)于過濾器再生條件的參數(shù)，例如上次再生后的發(fā)動機(jī)已經(jīng)運(yùn)行的持續(xù)時(shí)間和/或距離、再生后的發(fā)動機(jī)冷起動次數(shù)、過濾器上游的排氣背壓等等。發(fā)動機(jī)運(yùn)行參數(shù)可以也包括當(dāng)前發(fā)動機(jī)速度、負(fù)荷、點(diǎn)火正時(shí)、空氣/燃料比等等。在204，確定發(fā)動機(jī)是否處于顆粒過濾器再生條件。顆粒過濾器再生條件可以指示出將要開始顆粒過濾器的再生的適當(dāng)發(fā)動機(jī)條件。再生條件可以包括大于閾值的發(fā)動機(jī)運(yùn)行持續(xù)時(shí)間和/或距離、高于閾值的排氣背壓、大于閾值的發(fā)動機(jī)冷起動次數(shù)等等。再生條件也可以包括大于閾值的發(fā)動機(jī)溫度(例如不在冷起動期間)，或者可以包括發(fā)動機(jī)不在被命令的富燃運(yùn)行情況下運(yùn)行。如果在204確定發(fā)動機(jī)不處于再生條件，則方法200返回。如果指示出再生條件，則方法200繼續(xù)前進(jìn)到206，從而增加排氣溫度?？梢酝ㄟ^調(diào)整點(diǎn)火正時(shí)(例如延遲點(diǎn)火時(shí)間)和/或通過后噴射加燃料事件來增加排氣溫度。然而，其他的加熱排氣的機(jī)構(gòu)也在本公開的范圍之內(nèi)，例如顆粒過濾器上游的加熱器。在208，發(fā)動機(jī)在稀燃情況下運(yùn)行。稀燃可以包括減少燃料噴射量、開啟節(jié)流閥從而增加入流、調(diào)整汽缸中的EGR量等等。稀燃度可以基于顆粒過濾器的狀態(tài)和/或基于過濾器上游的三元催化劑的狀態(tài)。例如，可以確定三元催化劑的氧存儲量，并且空氣-燃料比的稀貧度至少部分基于催化劑的氧存儲能力。類似地，燃燒的稀貧度可以基于將被再生的過濾器內(nèi)的顆粒量。通過增加排氣溫度并且增大排氣中的氧濃度，顆粒過濾器可以被加熱至足夠的溫度來開始并執(zhí)行顆粒過濾器再生。一旦再生過濾器，則方法200返回。因而，圖2中的方法200提供一種再生顆粒過濾器的方法。該方法可以包括,響應(yīng)再生條件，通過調(diào)整點(diǎn)火正時(shí)來增加排氣溫度，并且一旦達(dá)到再生，則在稀燃情況下運(yùn)行發(fā)動機(jī)從而再生顆粒過濾器，其中稀貧度基于過濾器和上游三元催化劑中每個(gè)的狀態(tài)。在另一實(shí)施例中，該方法可以包括，響應(yīng)再生 條件，在稀燃情況下運(yùn)行發(fā)動機(jī)并且執(zhí)行后噴射燃料事件以便再生顆粒過濾器，其中稀貧度和后噴射的量中的每個(gè)都基于三元催化劑中存儲的氧的瞬時(shí)量以及由于再生而在過濾器中起反應(yīng)的顆粒的瞬時(shí)量中的每一者。在一個(gè)示例中，稀貧度可基于過濾器的再生狀態(tài)、過濾器的工況以及三元催化劑的狀態(tài)。例如，三元催化劑可以能夠在稀燃條件期間存儲最大量的氧，之后發(fā)生實(shí)質(zhì)性的氧突破。同時(shí)，需要在稀燃條件中的過量氧，以便與過濾器中再生的碳煙起反應(yīng)。因此，稀貧度可以被調(diào)節(jié)成不僅考慮到三元催化劑的氧存儲狀態(tài)而且也考慮到顆粒過濾器的碳煙存儲水平以及再生期間過濾器中的反應(yīng)速率(例如碳煙氧化速率)。換句話說，可以基于過濾器溫度來確定向過濾器的氧傳送率的期望量，以便獲得期望的碳煙反應(yīng)速率，該反應(yīng)速率足夠高以便維持過濾器再生溫度，但是又不會過高而引起過濾器過熱情況。于是，通過將被傳送至過濾器的期望氧量，可以基于三元催化劑的氧存儲水平，例如基于三元催化劑中的氧存儲的相對充滿度，來確定期望的稀燃排氣空氣-燃料比。在較低的三元催化劑存儲水平，針對向過濾器傳送的給定期望氧水平，選擇較大稀貧度，這是因?yàn)橥ㄟ^三元催化劑在排氣中保留了更多的過量氧，并且反之亦然。例如，隨著更多的排氣過量氧突破通過三元催化劑，能夠降低稀貧度(例如，空氣-燃料比能夠朝著理論化學(xué)計(jì)量比漸變)，從而向過濾器提供給定的期望氧水平。同樣地，如果要求向過濾器傳送的更大氧傳送速率，則與三元催化劑的較高氧存儲水平時(shí)相比，在三元催化劑的較低氧存儲水平處提供稀貧度的較大增加，從而再次考慮到了通過三元催化劑保留氧的程度的不同。類似地，三元催化劑溫度的變化可以改變整體氧存儲能力，并且因而對于給定情況改變相對的氧存儲程度。這樣，本方法可以基于三元催化劑的瞬時(shí)氧存儲水平、三元催化劑的最大氧存儲以及向過濾器傳送的期望氧傳送速率(基于過濾器工況)來調(diào)整稀貧度。例如，隨著三元催化劑中的溫度隨過濾器再生過程而升高，三元催化劑的氧存儲能力可以首先在再生開始階段增加，并且然后隨著溫度繼續(xù)升高而降低。這樣，排氣的稀貧度能夠被調(diào)整成補(bǔ)償這種影響，且同時(shí)仍向顆粒過濾器傳送期望的氧量。例如，為了向過濾器提供給定的氧傳送水平，可以首先增大稀貧度，從而考慮到三元催化劑所保持的較大氧量，并且然后隨著溫度超過最大氧存儲水平溫度而降低稀貧度，從而考慮到將被三元催化劑釋放的氧。應(yīng)明白，在此公開的構(gòu)造和方法實(shí)質(zhì)上是例示性的，并且不應(yīng)以限制意義考慮這些特定實(shí)施例，因?yàn)榭赡苡性S多變體。例如，上述技術(shù)能夠應(yīng)用于￥-6、1-4、1-6、￥-12、對置4以及其他類型的發(fā)動機(jī)。本公開的主旨包括在此公開的各種系統(tǒng)和構(gòu)造以及其他特征、功能和/或特性的所有和非明顯組合以及子組合。
本申請的權(quán)利要求具體地指出某些被認(rèn)為是新穎的和非顯而易見的組合和次組合。這些權(quán)利要求可引用“一個(gè)”元素或“第一”元素或其等同物。這些權(quán)利要求應(yīng)該理解 為包括一個(gè)或多個(gè)這種元素的結(jié)合，既不要求也不排除兩個(gè)或多個(gè)這種元素。所公開的特征、功能、元件和/或特性的其他組合和次組合可通過修改現(xiàn)有權(quán)利要求或通過在這個(gè)或關(guān)聯(lián)申請中提出新的權(quán)利要求得到主張。這些權(quán)利要求，無論與原始權(quán)利要求范圍相比更寬、更窄、相同或不相同，也被認(rèn)為包括在本發(fā)明主題內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種運(yùn)行火花點(diǎn)火內(nèi)燃發(fā)動機(jī)的方法，所述內(nèi)燃發(fā)動機(jī)具有收集和燃燒排氣中的碳煙顆粒的顆粒過濾器，所述方法包含 為了開始所述顆粒過濾器的再生，將顆粒過濾器溫度Tfilte增加至Tfilto彡TEeg的程度，其中Tlteg為可預(yù)定義的最小再生溫度，并且以超理論化學(xué)計(jì)量比來運(yùn)行所述內(nèi)燃發(fā)動機(jī)，即在λ >I的情況下運(yùn)行所述內(nèi)燃發(fā)動機(jī)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其中在空氣比λ< I. 15的情況下運(yùn)行所述內(nèi)燃發(fā)動機(jī)以便再生所述顆粒過濾器。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其中在空氣比λ< I. I的情況下運(yùn)行所述內(nèi)燃發(fā)動機(jī)以便再生所述顆粒過濾器。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其中如果所述顆粒過濾器的當(dāng)前負(fù)荷大于所述顆粒過濾器的可預(yù)定義負(fù)荷，則開始所述過濾器再生。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其中通過數(shù)學(xué)模型來估計(jì)所述顆粒過濾器的所述當(dāng)前負(fù)荷。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其中使用所述顆粒過濾器上游的排氣反壓力來估計(jì)所述顆粒過濾器的所述當(dāng)前負(fù)荷。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其中當(dāng)達(dá)到預(yù)定里程時(shí)，開始所述顆粒過濾器再生。
8.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其中當(dāng)達(dá)到預(yù)定運(yùn)行周期或預(yù)定時(shí)間間隔時(shí)，開始所述顆粒過濾器再生。
9.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其中當(dāng)達(dá)到可預(yù)定冷起動次數(shù)nMld或加速階段時(shí)，開始所述顆粒過濾器再生。
10.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其中，為了增加所述顆粒過濾器溫度Tfilte，增加排氣溫度Traihg，其中通過至少一種發(fā)動機(jī)內(nèi)部措施來獲得所述排氣溫度Traihg的增加。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其中，通過延遲所述發(fā)動機(jī)的點(diǎn)火點(diǎn)來增加所述排氣溫度Texhg O
12.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其中，通過向所述發(fā)動機(jī)的至少一個(gè)汽缸中的至少一次燃料后噴射來增加所述排氣溫度Traihg。
13.—種執(zhí)行權(quán)利要求I所述的方法的火花點(diǎn)火內(nèi)燃發(fā)動機(jī)，其具有至少一個(gè)汽缸以及用于將排氣從所述至少一個(gè)汽缸排出的至少一個(gè)排氣管路，在所述內(nèi)燃發(fā)動機(jī)中，在所述至少一個(gè)排氣管路中提供用于排氣后處理的三元催化轉(zhuǎn)化器以及所述顆粒過濾器。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的火花點(diǎn)火內(nèi)燃發(fā)動機(jī)，其中所述三元催化轉(zhuǎn)化器被布置在所述顆粒過濾器的上游。
15.根據(jù)權(quán)利要求13所述的火花點(diǎn)火內(nèi)燃發(fā)動機(jī)，其中所述三元催化轉(zhuǎn)化器和所述顆粒過濾器形成一體組件。
16.—種用于發(fā)動機(jī)顆粒過濾器的方法,其包含 響應(yīng)再生條件，通過延遲點(diǎn)火正時(shí)來增加排氣溫度，并且一旦達(dá)到再生，則在稀燃情況下運(yùn)行所述發(fā)動機(jī)從而再生所述顆粒過濾器，其中稀貧度基于所述過濾器和上游三元催化劑中每個(gè)的狀態(tài)。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，其中所述再生條件包含排氣背壓超過閾值。
18.根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，其中所述再生條件包含在上次再生后的發(fā)動機(jī)冷起動次數(shù)超過發(fā)動機(jī)冷起動閾值次數(shù)。
19.一種發(fā)動機(jī)系統(tǒng),其包含 發(fā)動機(jī)，其被聯(lián)接至排氣系統(tǒng)； 三元催化劑，其被布置在所述排氣系統(tǒng)中； 顆粒過濾器，其被布置在所述三元催化劑下游的所述排氣系統(tǒng)中；以及 控制系統(tǒng)，其包括指令，從而 響應(yīng)再生條件，在稀燃情況下運(yùn)行所述發(fā)動機(jī)并且執(zhí)行后噴射加燃料事件以便再生所述顆粒過濾器，其中稀貧度和后噴射的量中的每個(gè)都基于所述三元催化劑中存儲的瞬時(shí)氧量和由于再生而在所述過濾器中起反應(yīng)的瞬時(shí)顆粒量中的每個(gè)。
20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的發(fā)動機(jī)系統(tǒng)，其中所述再生條件包含在上次再生后的發(fā)動機(jī)冷起動次數(shù)超過發(fā)動機(jī)冷起動閾值次數(shù)。
全文摘要
本公開提供用于顆粒過濾器的再生的實(shí)施例。在一個(gè)示例中，一種運(yùn)行具有收集和燃燒排氣中的碳煙顆粒的顆粒過濾器的火花點(diǎn)火內(nèi)燃發(fā)動機(jī)的方法包含，為了開始顆粒過濾器的再生，將顆粒過濾器溫度Tfilter增加至Tfilter≥TReg的程度，其中TReg為可預(yù)定義的最小再生溫度，并且超理論化學(xué)計(jì)量比(λ＞1)地運(yùn)行內(nèi)燃發(fā)動機(jī)。
文檔編號F01N3/035GK102877922SQ20121004064
公開日2013年1月16日 申請日期2012年2月21日 優(yōu)先權(quán)日2011年2月22日
發(fā)明者H·H·魯蘭德, M·K·施普林格, B·P·卡伯里 申請人:福特環(huán)球技術(shù)公司