用于氣體微粒過濾器的方法和系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明總體涉及用于控制車輛發(fā)動機以便選擇性地使氣體微粒過濾器再生的方法和系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]排放后處理裝置被用來從內(nèi)燃發(fā)動機的排氣收集微粒物質(zhì)。具體地，排放處理裝置可以包括微粒過濾器、氧化催化劑和氮氧化物(NOx)催化劑。在微粒過濾器的情況下存在問題，因為主要由碳微粒組成的微粒趨向于堵塞過濾器，從而限制排氣的流動。為了周期性地再生或吹掃微粒的過濾器，已知的是采取導(dǎo)致排氣溫度增加至預(yù)定水平之上(例如增加至600°C之上)的措施，以便燒掉在過濾器中積累的碳微粒。
[0003]—種用來增加排氣溫度的方法可以涉及控制發(fā)動機的進氣歧管中的節(jié)流閥。具體地，通過節(jié)流/關(guān)閉節(jié)流閥，可以增加所有汽缸的排氣溫度，導(dǎo)致?lián)p害燃料經(jīng)濟性。被這種再生方法作為目標(biāo)的氣體微粒過濾器可以被放置在渦輪的上游且在排氣歧管的下游。Winsor等人在美國專利US20090077954中示出了一種示例方法。在其中描述的非催化式微粒過濾器在具有過量空氣的燃燒事件之后接收具有足夠高溫度的排氣，以使過濾器再生。
[0004]然而，發(fā)明人在此已經(jīng)認識到此類系統(tǒng)的潛在問題。作為一個示例，這些系統(tǒng)將微粒過濾器放置在排氣歧管外面，并且因此利用增加的發(fā)動機調(diào)整來升高排氣溫度，并導(dǎo)致燃料經(jīng)濟性的總體降低。作為第二示例，單個大型微粒過濾器的使用提供了具有很少診斷能力的發(fā)動機系統(tǒng)。如果獨立汽缸噴射器噴霧退化，那么具有單個大型微粒過濾器的系統(tǒng)不能診斷該退化，因為一個汽缸的排氣對接收來自多個汽缸的排氣的微粒過濾器有極小影響。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]在一個示例中，上述問題可以通過以下方法來解決，該方法包括:使來自第一汽缸的排氣流過第一流道中的第一微粒過濾器；使來自第二汽缸的排氣流過第二流道中的第二微粒過濾器；以及響應(yīng)于微粒過濾器退化而調(diào)整發(fā)動機操作，所述微粒過濾器退化基于相對于燃燒事件的排氣壓力脈沖正時來區(qū)別第一與第二微粒過濾器的退化。發(fā)動機控制器可以基于測量的排氣壓力幅值與閾值的比較來檢測微粒過濾器中的高微粒物質(zhì)負荷或檢測獨立發(fā)動機汽缸的排氣流道中的泄漏/缺失的微粒過濾器。以此方式，每個獨立微粒過濾器可以針對微粒物質(zhì)負荷被獨立地評估，并且結(jié)污的微粒過濾器可以通過調(diào)整僅對應(yīng)于該結(jié)污的微粒過濾器的發(fā)動機汽缸的操作而被獨立地再生。發(fā)明人還認識到，獨立的微粒過濾器結(jié)污可以指示結(jié)污的或其他方式退化的燃料噴射器。例如，具有高于期望或平均微粒物質(zhì)負荷的獨立微粒過濾器可以指示用于相關(guān)聯(lián)的汽缸的燃料噴射器正表現(xiàn)出偏離的噴霧形式(例如，由于噴射器噴嘴上的物質(zhì)累積)，所述偏離的噴霧形式引起不完全燃燒或?qū)е聛碜云椎母呶⒘Ｎ镔|(zhì)輸出。通過增加汽缸溫度以使上述的微粒過濾器再生，同樣可以減少燃料噴射器上物質(zhì)累積，從而減少來自汽缸的總微粒物質(zhì)輸出。此外，發(fā)明人已經(jīng)認識至IJ，由于在排氣流道中存在比在其他車輛構(gòu)造中可以設(shè)置微粒過濾器的其他下游區(qū)域存在更高的熱量，相對于利用定位在更下游的微粒過濾器進行過濾，將獨立微粒過濾器設(shè)置在排氣流道內(nèi)將使此類過濾器中的微粒過濾得以增加。
[0006]應(yīng)當(dāng)理解，提供以上概述是為了以簡化的形式介紹一些概念，這些概念在【具體實施方式】中被進一步描述。這并不意味著確定所要求保護的主題的關(guān)鍵或基本特征，要求保護的主題的范圍被緊隨【具體實施方式】之后的權(quán)利要求唯一地限定。此外，要求保護的主題不限于解決在上面或在本公開的任何部分中提及的任何缺點的實施方式。
【附圖說明】
[0007]圖1示出了根據(jù)本公開的發(fā)動機的示例汽缸。
[0008]圖2示出了在每個汽缸排氣流道中具有獨立微粒過濾器的示例發(fā)動機。
[0009]圖3示出了詳細描述診斷排氣流道微粒過濾器中的高微粒物質(zhì)負荷的方法的高級流程圖。
[0010]圖4A和圖4B示出了說明計算壓力閾值并比較測量的壓力與壓力閾值以診斷退化的微粒過濾器的方法的流程圖。
[0011]圖5A-C分別示出了說明具有標(biāo)準(zhǔn)的氣體微粒過濾器、退化的微粒過濾器或泄漏/缺失的微粒過濾器的發(fā)動機的各種壓力傳感器幅值的曲線圖。
【具體實施方式】
[0012]本發(fā)明涉及微粒過濾器再生和噴射器噴霧診斷。在常規(guī)發(fā)動機系統(tǒng)中，汽油微粒過濾器被放置在催化轉(zhuǎn)換器的下游，并且通過發(fā)動機調(diào)整來加熱排氣以進行再生。發(fā)明人在此提供了獨立的微粒過濾器，每個微粒過濾器被放置在將發(fā)動機汽缸耦接至排氣歧管的多個排氣流道中的一個流道中。由于每個排氣流道被耦接至發(fā)動機汽缸中的一個汽缸，因此可以分析排氣流道內(nèi)的獨立微粒過濾器的性能，以診斷由獨立汽缸引起的高微粒物質(zhì)負荷和/或獨立汽缸的偏離的燃料噴射器噴霧。
[0013]現(xiàn)在參照附圖，圖1描述了內(nèi)燃發(fā)動機111的燃燒室或汽缸的示例實施例。發(fā)動機111可以接收來自包括控制器121的控制參數(shù)和經(jīng)由輸入裝置132來自車輛操作者130的輸入。在這個示例中，輸入裝置132包括加速器踏板和用于產(chǎn)生成比例的踏板位置信號PP的踏板位置傳感器134。發(fā)動機111的汽缸(在本文中也被稱為“燃燒室”)141可以包括燃燒室壁136，活塞138被定位在該燃燒室壁中并且被汽缸蓋152覆蓋。汽缸蓋152可以與其他汽缸(未示出)的蓋鄰接。冷卻套(未示出)可以被布置在汽缸蓋152中和/或在燃燒室壁136內(nèi)?；钊?38可以被耦接至曲軸140，使得活塞的往復(fù)運動被轉(zhuǎn)換為曲軸的旋轉(zhuǎn)運動。曲軸140可以經(jīng)由變速器系統(tǒng)耦接至客車的至少一個驅(qū)動輪。此外，起動器馬達可以經(jīng)由飛輪耦接至曲軸140，以實現(xiàn)發(fā)動機111的起動操作。
[0014]其中至少一個汽缸蓋配備有集成的冷卻套的內(nèi)燃發(fā)動機的實施例是有利的。具體地，機械增壓內(nèi)燃發(fā)動機受到高熱負荷，因此對冷卻裝置有高要求。
[0015]冷卻裝置有可能采取空氣式冷卻裝置或液體式冷卻裝置的形式。然而，使用液體式冷卻裝置能夠比使用空氣式冷卻裝置消散更多的熱量。
[0016]液體冷卻需要汽缸蓋或汽缸體配備有集成的冷卻套，即引導(dǎo)冷卻液通過汽缸蓋或汽缸體的冷卻液管道的布置。熱量被消散到已經(jīng)在部件的內(nèi)部中的冷卻液。冷卻液通過布置在冷卻回路中的栗(未示出)來供給，使得冷卻液在冷卻套中循環(huán)。被消散到冷卻液的熱量以此方式從汽缸蓋或體的內(nèi)部消散，并且在熱交換器(未示出)中被再次從冷卻液汲取。
[0017]汽缸141可以經(jīng)由一系列進氣通道142、144和146通過汽缸蓋152中的入口接收進氣。除了汽缸141外，進氣通道146還可以與發(fā)動機111的其他汽缸連通。在一些實施例中，一個或多個進氣通道可以包括升壓裝置，例如渦輪增壓器或機械增壓器。例如，圖1示出了被配置為具有渦輪增壓器的發(fā)動機111，該渦輪增壓器包括在進氣通道142與144之間布置的壓縮機174和沿排氣通道148布置的排氣渦輪176。壓縮機174可以通過軸180至少部分地由排氣渦輪176提供動力，其中升壓裝置被配置為渦輪增壓器。然而，在其他示例中，例如在發(fā)動機111裝備有機械增壓器的示例中，排氣渦輪176可以被選擇性地省略，其中壓縮機174可以由來自馬達或發(fā)動機的機械輸入提供動力。包括節(jié)流板164的節(jié)氣門20可以沿發(fā)動機的進氣通道設(shè)置，以便改變提供給發(fā)動機汽缸的進氣流量和/或進氣壓力。例如，節(jié)氣門20可以如圖1所示被設(shè)置在壓縮機174的下游，或可替代地，可以被提供在壓縮機174的上游。
[0018]在其中內(nèi)燃發(fā)動機是自然吸氣發(fā)動機的內(nèi)燃發(fā)動機的實施例是有利的。
[0019]然而，具體地，在其中提供了機械增壓裝置的內(nèi)燃發(fā)動機的實施例是有利的。機械增壓內(nèi)燃發(fā)動機的汽缸中的排氣在內(nèi)燃發(fā)動機的操作期間處于顯著更高的壓力下，因此在充氣交換期間排氣排出系統(tǒng)中的動態(tài)波動現(xiàn)象(尤其是出口前振動)相當(dāng)更顯著。
[0020]相應(yīng)地，在機械增壓內(nèi)燃發(fā)動機的情況下，在充氣交換期間汽缸的相互影響的問題具有甚至更大的相關(guān)性。
[0021]在其中提供包含布置在排氣排出系統(tǒng)中的渦輪的至少一個排氣渦輪增壓器的內(nèi)燃發(fā)動機的實施例是尤其有利的。
[0022]排氣渦輪增壓器例如相對于機械增壓器的優(yōu)點是，在增壓器與內(nèi)燃發(fā)動機之間不存在或不需要用于傳遞功率的機械連接。當(dāng)機械增壓器完全從內(nèi)燃發(fā)動機獲取驅(qū)動它所需的能量時，排氣渦輪增壓器利用熱排氣的排氣能量。由排氣流給予渦輪的能量被用于驅(qū)動壓縮機，該壓縮機輸送并壓縮向其供應(yīng)的充氣空氣，由此實現(xiàn)汽缸的機械增壓?？梢蕴峁┰鰤嚎諝饫鋮s裝置，借助于該裝置，被壓縮的燃燒空氣在其進入汽缸之前被冷卻。
[0023]機械增壓主要用于增加內(nèi)燃發(fā)動機的功率。然而，機械增壓也是用于針對相同的車輛邊界條件使負荷集合朝向更高負荷轉(zhuǎn)變的適當(dāng)手段，由此能夠降低比燃料消耗。
[0024]如下內(nèi)燃發(fā)動機的實施例是尤其有利的，即其中提供兩個排氣渦輪增壓器，所述兩個排氣渦輪增壓器包含布置在排氣排出系統(tǒng)中的兩個渦輪。
[0025]如果提供一個排氣渦輪增壓器，那么當(dāng)未達到某一發(fā)動機轉(zhuǎn)速時，通常會觀察到扭矩下降。如果考慮到充氣壓力比取決于渦輪壓力比，那么該扭矩下降是可理解的。例如，如果轉(zhuǎn)速降低，這導(dǎo)致更小的排氣質(zhì)量流量，并且因此導(dǎo)致更低的渦輪壓力比。這具有以下結(jié)果:朝向更低的發(fā)動機轉(zhuǎn)速，充氣壓力比同樣降低，這相當(dāng)于扭矩下降。
[0026]在這里，基本上有可能通過渦輪橫截面尺寸的減小和相關(guān)聯(lián)的渦輪壓力比的增加來抵消充氣壓力的下降，然而在高轉(zhuǎn)速下，這會導(dǎo)致不利的情況。
[0027]因此通常試圖通過使用多于一個排氣渦輪增壓器(即通過并聯(lián)或串聯(lián)布置的多個渦輪增壓器，即通過并聯(lián)或串聯(lián)布置的多個渦輪)來增加機械增壓內(nèi)燃發(fā)動機的扭矩特性。
[0028]如果提供了兩個排氣渦輪增壓器，則其中總排氣管路中的兩個渦輪被串聯(lián)地布置的內(nèi)燃發(fā)動機的實施例是有利的。
[0029]通過串聯(lián)連接兩個排氣渦輪增壓器，其中一個排氣渦輪增壓器充當(dāng)高壓級而另一個排氣渦輪增壓器充當(dāng)?shù)蛪杭?，則壓縮機特性映射圖可以具體地沿更小的壓縮機流量的方向以及沿更大的壓縮機流量的方向都被有利地擴大。
[0030]具體地，借助于充當(dāng)高壓級的排氣渦輪增壓器，有可能使得喘振極限沿更小的壓縮機流量的