用于气体微粒过滤器的方法和系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明总体涉及用于控制车辆发动机以便选择性地使气体微粒过滤器再生的方法和系统。
【背景技术】
[0002]排放后处理装置被用来从内燃发动机的排气收集微粒物质。具体地，排放处理装置可以包括微粒过滤器、氧化催化剂和氮氧化物(NOx)催化剂。在微粒过滤器的情况下存在问题，因为主要由碳微粒组成的微粒趋向于堵塞过滤器，从而限制排气的流动。为了周期性地再生或吹扫微粒的过滤器，已知的是采取导致排气温度增加至预定水平之上(例如增加至600°C之上)的措施，以便烧掉在过滤器中积累的碳微粒。
[0003]—种用来增加排气温度的方法可以涉及控制发动机的进气歧管中的节流阀。具体地，通过节流/关闭节流阀，可以增加所有汽缸的排气温度，导致损害燃料经济性。被这种再生方法作为目标的气体微粒过滤器可以被放置在涡轮的上游且在排气歧管的下游。Winsor等人在美国专利US20090077954中示出了一种示例方法。在其中描述的非催化式微粒过滤器在具有过量空气的燃烧事件之后接收具有足够高温度的排气，以使过滤器再生。
[0004]然而，发明人在此已经认识到此类系统的潜在问题。作为一个示例，这些系统将微粒过滤器放置在排气歧管外面，并且因此利用增加的发动机调整来升高排气温度，并导致燃料经济性的总体降低。作为第二示例，单个大型微粒过滤器的使用提供了具有很少诊断能力的发动机系统。如果独立汽缸喷射器喷雾退化，那么具有单个大型微粒过滤器的系统不能诊断该退化，因为一个汽缸的排气对接收来自多个汽缸的排气的微粒过滤器有极小影响。
【发明内容】
[0005]在一个示例中，上述问题可以通过以下方法来解决，该方法包括:使来自第一汽缸的排气流过第一流道中的第一微粒过滤器；使来自第二汽缸的排气流过第二流道中的第二微粒过滤器；以及响应于微粒过滤器退化而调整发动机操作，所述微粒过滤器退化基于相对于燃烧事件的排气压力脉冲正时来区别第一与第二微粒过滤器的退化。发动机控制器可以基于测量的排气压力幅值与阈值的比较来检测微粒过滤器中的高微粒物质负荷或检测独立发动机汽缸的排气流道中的泄漏/缺失的微粒过滤器。以此方式，每个独立微粒过滤器可以针对微粒物质负荷被独立地评估，并且结污的微粒过滤器可以通过调整仅对应于该结污的微粒过滤器的发动机汽缸的操作而被独立地再生。发明人还认识到，独立的微粒过滤器结污可以指示结污的或其他方式退化的燃料喷射器。例如，具有高于期望或平均微粒物质负荷的独立微粒过滤器可以指示用于相关联的汽缸的燃料喷射器正表现出偏离的喷雾形式(例如，由于喷射器喷嘴上的物质累积)，所述偏离的喷雾形式引起不完全燃烧或导致来自汽缸的高微粒物质输出。通过增加汽缸温度以使上述的微粒过滤器再生，同样可以减少燃料喷射器上物质累积，从而减少来自汽缸的总微粒物质输出。此外，发明人已经认识至IJ，由于在排气流道中存在比在其他车辆构造中可以设置微粒过滤器的其他下游区域存在更高的热量，相对于利用定位在更下游的微粒过滤器进行过滤，将独立微粒过滤器设置在排气流道内将使此类过滤器中的微粒过滤得以增加。
[0006]应当理解，提供以上概述是为了以简化的形式介绍一些概念，这些概念在【具体实施方式】中被进一步描述。这并不意味着确定所要求保护的主题的关键或基本特征，要求保护的主题的范围被紧随【具体实施方式】之后的权利要求唯一地限定。此外，要求保护的主题不限于解决在上面或在本公开的任何部分中提及的任何缺点的实施方式。
【附图说明】
[0007]图1示出了根据本公开的发动机的示例汽缸。
[0008]图2示出了在每个汽缸排气流道中具有独立微粒过滤器的示例发动机。
[0009]图3示出了详细描述诊断排气流道微粒过滤器中的高微粒物质负荷的方法的高级流程图。
[0010]图4A和图4B示出了说明计算压力阈值并比较测量的压力与压力阈值以诊断退化的微粒过滤器的方法的流程图。
[0011]图5A-C分别示出了说明具有标准的气体微粒过滤器、退化的微粒过滤器或泄漏/缺失的微粒过滤器的发动机的各种压力传感器幅值的曲线图。
【具体实施方式】
[0012]本发明涉及微粒过滤器再生和喷射器喷雾诊断。在常规发动机系统中，汽油微粒过滤器被放置在催化转换器的下游，并且通过发动机调整来加热排气以进行再生。发明人在此提供了独立的微粒过滤器，每个微粒过滤器被放置在将发动机汽缸耦接至排气歧管的多个排气流道中的一个流道中。由于每个排气流道被耦接至发动机汽缸中的一个汽缸，因此可以分析排气流道内的独立微粒过滤器的性能，以诊断由独立汽缸引起的高微粒物质负荷和/或独立汽缸的偏离的燃料喷射器喷雾。
[0013]现在参照附图，图1描述了内燃发动机111的燃烧室或汽缸的示例实施例。发动机111可以接收来自包括控制器121的控制参数和经由输入装置132来自车辆操作者130的输入。在这个示例中，输入装置132包括加速器踏板和用于产生成比例的踏板位置信号PP的踏板位置传感器134。发动机111的汽缸(在本文中也被称为“燃烧室”)141可以包括燃烧室壁136，活塞138被定位在该燃烧室壁中并且被汽缸盖152覆盖。汽缸盖152可以与其他汽缸(未示出)的盖邻接。冷却套(未示出)可以被布置在汽缸盖152中和/或在燃烧室壁136内。活塞138可以被耦接至曲轴140，使得活塞的往复运动被转换为曲轴的旋转运动。曲轴140可以经由变速器系统耦接至客车的至少一个驱动轮。此外，起动器马达可以经由飞轮耦接至曲轴140，以实现发动机111的起动操作。
[0014]其中至少一个汽缸盖配备有集成的冷却套的内燃发动机的实施例是有利的。具体地，机械增压内燃发动机受到高热负荷，因此对冷却装置有高要求。
[0015]冷却装置有可能采取空气式冷却装置或液体式冷却装置的形式。然而，使用液体式冷却装置能够比使用空气式冷却装置消散更多的热量。
[0016]液体冷却需要汽缸盖或汽缸体配备有集成的冷却套，即引导冷却液通过汽缸盖或汽缸体的冷却液管道的布置。热量被消散到已经在部件的内部中的冷却液。冷却液通过布置在冷却回路中的栗(未示出)来供给，使得冷却液在冷却套中循环。被消散到冷却液的热量以此方式从汽缸盖或体的内部消散，并且在热交换器(未示出)中被再次从冷却液汲取。
[0017]汽缸141可以经由一系列进气通道142、144和146通过汽缸盖152中的入口接收进气。除了汽缸141外，进气通道146还可以与发动机111的其他汽缸连通。在一些实施例中，一个或多个进气通道可以包括升压装置，例如涡轮增压器或机械增压器。例如，图1示出了被配置为具有涡轮增压器的发动机111，该涡轮增压器包括在进气通道142与144之间布置的压缩机174和沿排气通道148布置的排气涡轮176。压缩机174可以通过轴180至少部分地由排气涡轮176提供动力，其中升压装置被配置为涡轮增压器。然而，在其他示例中，例如在发动机111装备有机械增压器的示例中，排气涡轮176可以被选择性地省略，其中压缩机174可以由来自马达或发动机的机械输入提供动力。包括节流板164的节气门20可以沿发动机的进气通道设置，以便改变提供给发动机汽缸的进气流量和/或进气压力。例如，节气门20可以如图1所示被设置在压缩机174的下游，或可替代地，可以被提供在压缩机174的上游。
[0018]在其中内燃发动机是自然吸气发动机的内燃发动机的实施例是有利的。
[0019]然而，具体地，在其中提供了机械增压装置的内燃发动机的实施例是有利的。机械增压内燃发动机的汽缸中的排气在内燃发动机的操作期间处于显著更高的压力下，因此在充气交换期间排气排出系统中的动态波动现象(尤其是出口前振动)相当更显著。
[0020]相应地，在机械增压内燃发动机的情况下，在充气交换期间汽缸的相互影响的问题具有甚至更大的相关性。
[0021]在其中提供包含布置在排气排出系统中的涡轮的至少一个排气涡轮增压器的内燃发动机的实施例是尤其有利的。
[0022]排气涡轮增压器例如相对于机械增压器的优点是，在增压器与内燃发动机之间不存在或不需要用于传递功率的机械连接。当机械增压器完全从内燃发动机获取驱动它所需的能量时，排气涡轮增压器利用热排气的排气能量。由排气流给予涡轮的能量被用于驱动压缩机，该压缩机输送并压缩向其供应的充气空气，由此实现汽缸的机械增压。可以提供增压空气冷却装置，借助于该装置，被压缩的燃烧空气在其进入汽缸之前被冷却。
[0023]机械增压主要用于增加内燃发动机的功率。然而，机械增压也是用于针对相同的车辆边界条件使负荷集合朝向更高负荷转变的适当手段，由此能够降低比燃料消耗。
[0024]如下内燃发动机的实施例是尤其有利的，即其中提供两个排气涡轮增压器，所述两个排气涡轮增压器包含布置在排气排出系统中的两个涡轮。
[0025]如果提供一个排气涡轮增压器，那么当未达到某一发动机转速时，通常会观察到扭矩下降。如果考虑到充气压力比取决于涡轮压力比，那么该扭矩下降是可理解的。例如，如果转速降低，这导致更小的排气质量流量，并且因此导致更低的涡轮压力比。这具有以下结果:朝向更低的发动机转速，充气压力比同样降低，这相当于扭矩下降。
[0026]在这里，基本上有可能通过涡轮横截面尺寸的减小和相关联的涡轮压力比的增加来抵消充气压力的下降，然而在高转速下，这会导致不利的情况。
[0027]因此通常试图通过使用多于一个排气涡轮增压器(即通过并联或串联布置的多个涡轮增压器，即通过并联或串联布置的多个涡轮)来增加机械增压内燃发动机的扭矩特性。
[0028]如果提供了两个排气涡轮增压器，则其中总排气管路中的两个涡轮被串联地布置的内燃发动机的实施例是有利的。
[0029]通过串联连接两个排气涡轮增压器，其中一个排气涡轮增压器充当高压级而另一个排气涡轮增压器充当低压级，则压缩机特性映射图可以具体地沿更小的压缩机流量的方向以及沿更大的压缩机流量的方向都被有利地扩大。
[0030]具体地，借助于充当高压级的排气涡轮增压器，有可能使得喘振极限沿更小的压缩机流量的