本發(fā)明涉及一種強制再生汽油機微粒過濾器(gasolineparticulatefilter,gpf)的方法。更具體地，本發(fā)明涉及這樣一種強制再生gpf的方法，其通過將附著在過濾器壁表面的灰燼推向過濾器的后側(cè)并去除這些灰燼(這些灰燼堵塞過濾器壁表面)而能夠改善gpf的背壓。

背景技術(shù)：

根據(jù)近來高輸出和高效率的發(fā)動機的趨勢，已經(jīng)廣泛采用使用汽油缸內(nèi)直噴(gdi)(將燃料直接噴射入缸內(nèi))方法的發(fā)動機。

gdi發(fā)動機和tgdi發(fā)動機(其中將渦輪增壓器應用于gdi發(fā)動機)具有的問題在于，由于在燃燒室內(nèi)不完全燃燒部分的增加而產(chǎn)生微粒物質(zhì)(pm)。

為了解決pm的產(chǎn)生，已經(jīng)積極地進行了例如汽油機微粒過濾器(gpf)(其用作在柴油發(fā)動機中使用的廢氣微粒過濾器)的應用的研究和開發(fā)。

不同于柴油機微粒過濾器，gpf通常燃燒碳煙(soot)并進行自發(fā)再生，操作溫度大多為400℃或更高，從而當過濾碳煙時，碳煙立即進行再生。

當完成160,000km的實際耐受(endurance)之后檢查過濾器時，碳煙的量非常小(0.1g)而灰燼(ash)的量很大(20g)。

灰燼(碳煙的最終產(chǎn)物)是當里程增加時引起背壓增加的主要原因。在gpf自發(fā)再生的情況下，發(fā)生灰燼堵塞壁表面的現(xiàn)象。

然而，在柴油過濾器中，在通過后噴射而強制再生的再生過程中溫度和壓力急劇地增加，從而灰燼積聚在過濾器的后側(cè)。

柴油碳煙的絕對量很大使得與汽油相比灰燼的量更大。

因此，就gpf而言，由于灰燼在過濾器的壁表面上堆積而使背壓增加，由此導致輸出下降并且燃料的消耗量增加。

公開于該發(fā)明背景技術(shù)部分的上述信息僅僅旨在加深對發(fā)明背景的理解，因此其可能包含并不構(gòu)成在本國已為本領(lǐng)域技術(shù)人員所公知的現(xiàn)有技術(shù)的信息。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明致力于解決與現(xiàn)有技術(shù)相關(guān)的上述問題。

本發(fā)明的目標為提供一種強制再生汽油機微粒過濾器(gpf)的方法，所述方法實施一種新的gpf背壓降低的方法，該方法通過在冬季期間低溫起動條件下和空轉(zhuǎn)操作條件下將堵塞過濾器壁表面的灰燼強制推向過濾器后側(cè)的方法而強制再生gpf，從而改善gpf的背壓、增大輸出并且減小燃料消耗的量。

為了實現(xiàn)上述目標，本發(fā)明提供的用于強制再生gpf的方法具有以下特征。

一方面，本發(fā)明提供一種強制再生汽油機微粒過濾器(gpf)的方法，所述方法可以包括：起動發(fā)動機的第一操作；確定在發(fā)動機工作狀態(tài)下的冷卻劑溫度是否等于或小于預定溫度的第二操作；當冷卻劑溫度等于或小于預定溫度時，確定發(fā)動機的空轉(zhuǎn)狀態(tài)是否維持了預定時間或更久的第三操作；以及當發(fā)動機的空轉(zhuǎn)狀態(tài)維持了預定時間或更久時，將燃料噴射轉(zhuǎn)換為空氣-燃料(a/f)稀燃料噴射并通過進行a/f稀燃料噴射而強制再生gpf的第四操作。

在一個實施方案中，在第二操作中，可以進一步進行確定車輛的里程是否等于或大于預定里程的操作，并且當車輛的里程等于或大于預定里程的條件滿足時，和/或冷卻劑溫度等于或小于預定溫度的條件滿足時，可以進行第三操作。

在另一實施方案中，在第二操作和第三操作之間，當冷卻劑溫度等于或小于預定溫度時可以進行執(zhí)行a/f富燃料噴射的2-1操作，然后可以進行確定在a/f濃燃料噴射的過程中發(fā)動機的空轉(zhuǎn)狀態(tài)是否維持了預定時間或更久的第三操作。

而在另一實施方案中，在第三操作中，用于確定空轉(zhuǎn)狀態(tài)的維持時間的預定時間可以為20秒至30秒。

根據(jù)本發(fā)明提供的用于強制再生gpf的方法，能夠通過設置里程、冷卻劑溫度、空轉(zhuǎn)時間等的條件來改善gpf的背壓，強制再生gpf，將灰燼推向過濾器的后側(cè)，并去除堵塞過濾器壁表面的灰燼，由此增加發(fā)動機的輸出并降低燃料的消耗量。

下面討論本發(fā)明的其它方面和優(yōu)選實施方案。

應當理解，此處所使用的術(shù)語“車輛”或“車輛的”或其它類似術(shù)語一般包括機動車輛，例如包括運動型多用途車輛(suv)、大客車、卡車、各種商用車輛的乘用汽車，包括各種舟艇、船舶的船只，航空器等等，并且包括混合動力車輛、電動車輛、可插式混合動力電動車輛、氫動力車輛以及其它替代性燃料車輛(例如源于非石油的能源的燃料)。正如此處所提到的，混合動力車輛是具有兩種或更多動力源的車輛，例如汽油動力和電力動力兩者的車輛。

下面討論本發(fā)明的上述及其它特征。

附圖說明

接下來將參照由所附附圖顯示的本發(fā)明的某些示例性實施方案來詳細地描述本發(fā)明的以上及其它特征，這些附圖在下文中僅以說明的方式給出，因而對本發(fā)明是非限定性的，在這些附圖中：

圖1為說明根據(jù)本發(fā)明示例性實施方案的強制再生汽油機微粒過濾器(gpf)方法的流程圖。

圖2為說明根據(jù)本發(fā)明示例性實施方案的強制再生gpf方法的gpf背壓降低效果的圖表。

應當了解，所附附圖不是必須按比例的，其顯示了說明本發(fā)明的基本原理的各種優(yōu)選特征的略微簡化的表示。在此所公開的本發(fā)明的特定的設計特征，包括例如特定的尺寸、定向、位置和形狀，將部分地由特定目標應用和使用環(huán)境來確定。

在這些圖形中，貫穿附圖的多幅圖形，附圖標記表示本發(fā)明的相同的或等同的部分。

具體實施方式

現(xiàn)在將在下文中詳細地參考本發(fā)明的各個實施方案，這些實施方案的示例示出在附圖中并描述如下。雖然本發(fā)明與示例性的實施方案相結(jié)合進行描述，但是應當了解，本說明書不是要將本發(fā)明限制為那些示例性的實施方案。相反，本發(fā)明旨在不但覆蓋這些示例性實施方案，而且覆蓋可以被包括在由所附權(quán)利要求所限定的本發(fā)明的精神和范圍之內(nèi)的各種替換形式、修改形式、等同形式和其它實施方案。

下文中將通過參考附圖詳細描述本發(fā)明。

圖1為說明根據(jù)本發(fā)明示例性實施方案的強制再生汽油機微粒過濾器(gpf)方法的流程圖。

如圖1所示，強制再生gpf的方法為這樣的方法：在包括gdi發(fā)動機的安裝有g(shù)pf的車輛行駛預定里程的情況下(例如，通過耐久性評估確定大約為50,000km)，當發(fā)動機在較低冷卻劑溫度下(冬季)進行起動時，所述方法通過在空轉(zhuǎn)期間執(zhí)行強制地將灰燼沉積的再生而改善gpf背壓。

為此目的，在第一操作中，可以首先起動發(fā)動機(s100)。

然后，在第二操作中，可以確定在發(fā)動機工作狀態(tài)下的冷卻劑溫度是否等于或小于預定溫度(s110)。

操作s110是考慮外部溫度的操作，而且，在外部溫度較低的情況下，如冬季，gpf的溫度增加較慢并且會沉積相對較大量的碳煙，因此可以在強制沉積碳煙的狀態(tài)下強制進行再生。也即，可以在低溫條件下引起碳煙的強制沉積之后再強制進行再生，由此改善再生效果。

對于汽油發(fā)動機而言，由于廢氣的溫度較高，當過濾碳煙時，碳煙立即進行再生從而碳煙不會沉積。因此，可以優(yōu)選在通過選擇盡可能低的溫度條件而確保沉積大量的碳煙的狀態(tài)下進行強制再生(在較高壓下進行強制再生)。

此處，冷卻劑溫度的預定溫度可以通過數(shù)個實驗進行設定，可以考慮冬季外部溫度低于零度的情況而設定為0℃或者更低，并且可以考慮較熱區(qū)域的情況下在相應的區(qū)域中的最低外界溫度而進行設定。

在第二操作中，作為用于強制再生的條件，可以進一步進行考慮車輛里程的步驟。

例如，可以進行確定車輛里程是否等于或大于預定里程的步驟。

在這種情況下，可以通過在車輛的耐久性評估之后的各種校準而獲得的沉積在過濾器壁表面上的灰燼的量的數(shù)據(jù)來確定預定里程，并且預定里程可以確定為大約50,000km。

也即，可以根據(jù)50,000km的周期進行g(shù)pf的強制再生。

此處，當車輛里程等于或大于預定里程的條件滿足時，并且冷卻劑溫度等于或小于預定溫度的條件滿足時，或者當車輛里程等于或大于預定里程的條件滿足時，或者當冷卻劑溫度等于或小于預定溫度的條件滿足時，可以進行下一步操作，即2-1操作或第三操作。

當車輛里程等于或大于預定里程的條件不滿足，并且冷卻劑溫度等于或小于預定溫度的條件不滿足時(車輛里程小于預定里程并且冷卻劑溫度大于預定溫度)，或者當車輛里程等于或大于預定里程的條件不滿足時，或者當冷卻劑溫度等于或小于預定溫度的條件不滿足時，可以不進行g(shù)pf的強制再生，并且可以正常操作車輛(s150)。

接下來，在2-1操作中，當冷卻劑溫度等于或低于預定溫度(和/或車輛里程等于或大于預定里程)時，可以進行a/f濃燃料噴射(richinjection)。

此處，a/f可以指燃料與空氣的比例(空氣-燃料比)，a/f濃燃料噴射可以指相對于一般的理論空氣-燃料比，空氣-燃料比相對較大(燃料的量相對于空氣的量更大)，下文將描述的a/f稀燃料噴射(leaninjection)指相對于一般的理論空氣-燃料比，空氣-燃料比相對較小(燃料的量相對于空氣的量更小)。

也即，在該操作中，相對于理論的空氣-燃料比，更大量的燃料得到供應，使得可以引起不完全燃燒碳煙的強制產(chǎn)生并由此可能沉積大量的碳煙，因此，可以形成在gpf的內(nèi)部沉積大量碳煙的狀態(tài)。

如果a/f濃燃料噴射控制方法和a/f稀燃料噴射控制方法等是本領(lǐng)域所公知的方法，那么可以采用這些方法而沒有特別限制，并且在本發(fā)明中進行的各個操作可以通過控制器(如電子控制單元(ecu))進行控制。

在這種情況下，a/f濃燃料噴射可以在發(fā)動機的空轉(zhuǎn)狀態(tài)下進行，并且可以在將在下文描述的發(fā)動機空轉(zhuǎn)狀態(tài)下進行預定時間。

接下來，在第四操作中，可以確定發(fā)動機的空轉(zhuǎn)狀態(tài)是否維持預定時間或更久(s130)。

也即，通過維持空轉(zhuǎn)狀態(tài)持續(xù)預定時間而使得一定量的碳煙在過濾器上沉積，在空轉(zhuǎn)狀態(tài)中可以進行a/f濃燃料噴射。

此處，發(fā)動機空轉(zhuǎn)狀態(tài)的預定時間可以為碳煙被強制沉積所持續(xù)的時間。

也即，可以根據(jù)持續(xù)預定時間的a/f濃燃料噴射而沉積預定量的碳煙，在所述預定時間中維持發(fā)動機的空轉(zhuǎn)狀態(tài)。

預定時間可以通過數(shù)次校準而得到確定，如當發(fā)動機在較低溫度下起動時通過進行a/f濃燃料噴射時檢測沉積碳煙的量或者碳煙沉積的狀態(tài)，并且預定時間可以設定在10秒至1分鐘的范圍內(nèi)，優(yōu)選在20秒至30秒的范圍內(nèi)。

此處，當駕駛員進行操作(如起動車輛)時，在發(fā)動機的空轉(zhuǎn)狀態(tài)沒有超過預定時間之前，不會進行g(shù)pf的強制再生，并且可以正常操作車輛(s160)。

接下來，在第四操作中，當空轉(zhuǎn)狀態(tài)的維持時間等于或大于預定時間時，a/f濃燃料噴射可以轉(zhuǎn)換為a/f稀燃料噴射，然后可以通過進行a/f稀燃料噴射來進行g(shù)pf的強制再生(s140和s170)。

也即，當空轉(zhuǎn)狀態(tài)的維持時間超過預定時間時，a/f濃燃料噴射可以轉(zhuǎn)換為a/f稀燃料噴射，并且在該操作中，gpf的強制再生可以通過經(jīng)由供應相對于理論空氣-燃料比更大量的空氣至gpf(充分地供應氧氣至gpf)來燃燒碳煙而進行，因此，在強制再生的過程中，可以分離堵塞過濾器壁表面的灰燼，將其推向過濾器的后側(cè)并使其沉積。

通過a/f稀燃料噴射的gpf的強制再生時間可以通過對每個發(fā)動機和每個車輛的實驗進行恰當?shù)脑O定。

圖2為說明根據(jù)本發(fā)明示例性實施方案的強制再生gpf的方法的gpf背壓降低效果的圖表。可以看出在gpf的強制再生之后(具有細虛線的曲線)，相對于gpf的強制再生之前(具有粗實線的曲線)，背壓能夠得到改善(改善了大約5kpa)。

通過gpf的強制再生而改善背壓，能夠減小gpf的長度，由此獲得成本降低的效果。

例如，現(xiàn)有g(shù)pf的6.5英寸的長度能夠減小至5.5英寸(25.4mm)，而當的長度減小至25.4mm時，體積減小了0.35升，由此獲得大約10,000元/個的成本降低。

已參考本發(fā)明的優(yōu)選實施方案詳細描述了本發(fā)明。然而，應理解，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以在不脫離本發(fā)明的原理和精神的情況下對這些實施方案作出改變，本發(fā)明的范圍由所附權(quán)利要求及其等同形式所限定。