用于使微粒过滤器再生的系统和方法
【专利摘要】提供了用于确定存储在微粒过滤器中的碳烟并使微粒过滤器再生的方法和系统。在一个示例中，提供了一种用于使氧传感器以允许排气中水被确定的方式运转的方法。排气中的水可以是用于确定存储在微粒过滤器中的碳烟量的基础。
【专利说明】
用于使微粒过滤器再生的系统和方法
技术领域
[0001]本发明大体涉及用于控制车辆发动机以使来自排气系统中的微粒过滤器的微粒物质氧化的方法和系统。
【背景技术】
[0002]微粒过滤器可以在车辆排气系统中被用来捕获可以从内燃发动机被排出的含碳的碳烟。一旦微粒物质被存储在微粒过滤器中，微粒物质就会被氧化，并且作为二氧化碳从微粒过滤器被释放。氧化发生会降低车辆燃料经济性。因此，希望仅当期望量的微粒物质已经积聚在微粒过滤器内时氧化或再生微粒过滤器。一种估计存储在微粒过滤器内的微粒物质的量的方法基于微粒过滤器上的压力变化。然而，压力传感器增加排气系统的成本，并且可能会被碳烟堵塞。估计被捕获在微粒过滤器中的碳烟的另一种方法是，经由模型估计发动机的碳烟输出，并且使用该模型输出作为对存储在微粒过滤器中的碳烟的估计。然而，建模误差和变化的工况会导致比期望的更频繁或更不频繁地启用过滤器再生的微粒物质估计。因此，希望以可以比使用压力传感器更低成本且比发动机微粒物质模型更准确的方式估计存储在微粒过滤器中的碳烟量。
【发明内容】
[0003]发明人在此已经认识到上面提到的问题，并且已经开发了一种用于使微粒过滤器再生的方法，其包含:估计存储在所述微粒过滤器内的水量；以及响应于所述存储的水量而使所述微粒过滤器再生。
[0004]通过响应于存储在微粒过滤器中的水量而使微粒过滤器再生，在不增加压力传感器的成本的情况下并且在当微粒过滤器再生被期望的状况下提供使微粒过滤器再生的技术效果是可能的。在一个示例中，现有的上游和下游氧传感器的输出是确定在发动机冷启动期间存储在微粒过滤器内的水量的基础。存储在微粒过滤器内的水量可以与被保持在微粒过滤器内的碳烟量相关，这是因为碳烟趋向于增加微粒过滤器可以存储的水量。以此方式，存储在微粒过滤器中的水的估计可以是用于确定存储在微粒过滤器中的碳烟量和发起微粒过滤器再生的基础。
[0005]本发明可以提供若干优势。具体地，该方法可以提供及时的微粒过滤器再生而不增加排气压力传感器的费用。进一步地，该方法可以使用现有的传感器来发起微粒过滤器再生，使得不需要额外的传感器诊断。更进一步地，该方法可以提供比其他估计方法更准确的对存储在微粒过滤器内的碳烟量的估计。
[0006]当单独或结合附图参照以下【具体实施方式】时，本发明的上述优点和其它优点以及特征将是显而易见的。
[0007]应当理解，提供以上概述以便以简化的形式介绍在【具体实施方式】中进一步描述的一些概念。这并不意味着指出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仅由随附的权利要求确定。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提及的任何缺点的实施方式。
【附图说明】
[0008]图1示出了发动机的示意图；
[0009]图2和图3示出了一种用于使微粒过滤器再生的示例方法的流程图；
[0010]图4示出了用于确定排气中的水所期望的氧传感器特性；以及
[0011]图5示出了根据图2和图3的方法的模拟顺序。
【具体实施方式】
[0012]本发明涉及使包括发动机的车辆的排气系统中的微粒过滤器再生。发动机可以被配置为如在图1中所示出的。图1的发动机可以根据图2和图3的方法运转以使微粒过滤器再生。图1和图2的方法可以利用在图4中示出的氧传感器的操作特性来确定响应于在发动机冷启动期间微粒过滤器存储的水量而希望何时使微粒过滤器再生。最后，图5示出了图1的系统根据图2和图3的方法操作的示例顺序。
[0013]参照图1，内燃发动机10由电子发动机控制器12控制，其中发动机10包含多个汽缸，在图1中示出了所述多个汽缸中的一个汽缸。发动机1包括燃烧室30和汽缸壁32，活塞36被设置在其中并被连接至曲轴40。飞轮97和环形齿轮99被联接至曲轴40。起动机96 (例如，低电压(以小于30伏运转)电动机)包括小齿轮轴98和小齿轮95。小齿轮轴98可以选择性地推进小齿轮95以啮合环形齿轮99。起动机96可以被直接安装在发动机的前面或发动机的后面。在一些示例中，起动机96可以通过带或链向曲轴40选择性地供应扭矩。在一个示例中，当不与发动机曲轴接合时，起动机96处于基础状态。燃烧室30被显示为经由相应的进气门52和排气门54与进气歧管44和排气歧管48连通。每个进气和排气门可以被进气凸轮51和排气凸轮53操作。进气凸轮51的位置可以由进气凸轮传感器55确定。排气凸轮53的位置可以由排气凸轮传感器57确定。进气门52可以通过气门激活装置59被选择性地激活和停用。排气门54可以通过气门激活装置58被选择性地激活和停用。
[0014]燃料喷射器66被示为设置为将燃料直接喷射到汽缸30内，本领域技术人员称之为直接喷射。燃料喷射器66与来自控制器12的脉冲宽度成比例地递送液体燃料。燃料通过包括燃料箱、燃料栗和燃料轨道(未示出)的燃料系统(未示出)递送至燃料喷射器66。在一个示例中，高压双级燃料系统可以用于产生较高的燃料压力。
[0015]此外，进气歧管44被示为与涡轮增压器压缩机162和发动机空气进气装置42连通。在另一些示例中，压缩机162可以是机械增压器压缩机。轴161将涡轮增压器涡轮164机械地联接至涡轮增压器压缩机162。可选的电子节气门62(例如，中心或发动机进气歧管节气门)调整节流板64的位置，以控制从压缩机162到进气歧管44的空气流量。升压室45中的压力可以被称为节气门入口压力，因为节气门62的入口在升压室45内。节气门出口在进气歧管44中。在一些示例中，节气门62和节流板64可以被设置在进气门52与进气歧管44之间，使得节气门62是进气道节气门。压缩机再循环阀47可以被选择性地调整到完全打开与完全关闭之间的多个位置。废气门163可以经由控制器12来调整，以允许排气选择性地绕过涡轮164，从而控制压缩机162的转速。
[0016]空气过滤器43清洁经由暴露于环境温度和压力的入口 3进入发动机空气进气装置42的空气。经转化的燃烧副产物在暴露于环境温度和压力的出口 5处被排出。因此，当发动机10旋转时，活塞36和燃烧室30可以作为栗运转。根据通过发动机10、排气歧管48和发动机空气进气装置42的流动方向，入口 3在出口 5的上游。上游不包括在发动机外部经过入口的任何事物，并且下游不包括在在发动机外部经过出口的任何事物。
[0017]响应于控制器12，无分电器式电子点火系统88经由火花塞92向燃烧室30提供点火火花。通用排气氧(UEGO)传感器126被显示为在排气系统151中联接至催化转化器70上游的排气歧管48。可替代地，双态排气氧传感器可以替代UEGO传感器126。
[0018]在一个示例中，转化器70能够包括多块催化剂砖。在另一示例中，可以使用每个均具有多块砖的多个排放控制装置。在一个示例中，转化器70可以是三元型催化剂。转化器70被设置在微粒过滤器170的上游。通用(线性)氧传感器127被设置在微粒过滤器170的上游，并且通用氧传感器128被设置在微粒过滤器170的下游。
[0019]发动机10可以经由止回阀83为真空贮存器81提供真空。当进气歧管中的压力小于真空贮存器81中的压力时，空气从真空贮存器81流入进气歧管44。真空贮存器81为真空消耗装置82提供真空。真空消耗装置可以包括但不限于制动助力器、废气门致动器和空气调节管道致动器。
[0020]控制器12在图1中被示为传统的微型计算机，其包括:微处理单元(CPU)102、输入/输出端口(I/0) 104、只读存储器(ROM)106(例如，非临时性存储器)、随机存取存储器(RAM)108、保活存取器(KAM) 110和传统的数据总线。控制器12可以接收来自联接至发动机100的传感器的各种信号，除了之前所讨论的那些信号外，还包括:来自联接至冷却套筒114的温度传感器112的发动机冷却液温度(ECT);联接至加速器踏板130用于感测由足部132施加的力的位置传感器134;联接至制动踏板150用于感测由足部152施加的力的位置传感器154;来自联接至进气歧管44的压力传感器123的发动机歧管压力(MAP)的测量;来自压力传感器122的发动机升压压力或节气门入口压力的测量;来自感测曲轴40位置的霍尔效应传感器118的发动机位置传;来自用于确定排气露点温度的湿度传感器145的湿度的测量;来自传感器120的进入发动机的空气质量的测量；以及来自传感器68的节气门位置的测量。大气压也可以被感测(传感器未示出)以用于由控制器12进行处理。在本发明的优选方面，发动机位置传感器118在曲轴的每次旋转产生预定数量的等间距脉冲，根据其能够确定发动机速度(腦)。
[0021]在运转期间，发动机10内的每个汽缸通常经历四个冲程循环:循环包括进气冲程、压缩冲程、膨胀冲程和排气冲程。一般来说，在进气冲程期间，排气门54关闭，而进气门52打开。空气经由进气歧管44引入燃烧室30，并且活塞36移动至汽缸的底部，以便增加燃烧室30内的容积。活塞36靠近汽缸的底部并在其冲程结束的位置(例如，当燃烧室30处于其最大容积时)通常被本领域技术人员称为下止点(BDC)。
[0022]在压缩冲程期间，进气门52和排气门54关闭。活塞36朝向汽缸盖移动，以便压缩燃烧室30内空气。活塞36在其冲程结束并最靠近汽缸盖的点(例如，当燃烧室30处于其最小容积时)通常被本领域技术人员称为上止点(TDC)。在下文中被称为喷射的过程中，燃料被引入燃烧室。在下文中被称为点火的过程中，被喷射的燃料通过已知的点火手段(如火花塞92)点燃，从而导致燃烧。
[0023]在膨胀冲程期间，膨胀的气体将活塞36推回至BDC。曲轴40将活塞运动转换为旋转轴的旋转扭矩。最后，在排气冲程期间，排气门54打开，以便将已燃烧的空气-燃料混合物释放至排气歧管48，并且活塞返回至TDC。注意，上述内容仅作为示例示出，并且进气和排气门打开和/或关闭正时可以改变，诸如以提供正或负气门重叠、进气延迟关闭或各种其他示例。
[0024]因此，图1的系统提供了一种车辆系统，其包含:发动机;排气系统，其被联接至所述发动机，所述排气系统包括微粒过滤器、第一氧传感器和第二氧传感器；以及控制器，其包括指令，所述指令被存储在非临时性存储器中，用于响应于所述第一和第二氧传感器的输出而估计存储在所述微粒过滤器中的水量。所述车辆系统包括，其中所述第一氧传感器沿排气流的方向在所述微粒过滤器的上游，并且其中所述第二氧传感器在所述微粒过滤器的下游。所述车辆系统包括，其中所述控制器包括调整所述第一和第二氧传感器的能斯特电池电压(Nernst cell voltage)的进一步指令。
[0025]在一些示例中，所述车辆系统包括，其中存储在所述微粒过滤器中的水量基于所述第一氧传感器的栗送电流的差和所述第二氧传感器的栗送电流的差。所述车辆系统包括，其中所述控制器包括基于在所述微粒过滤器的温度大于所述微粒过滤器中的露点温度之前进入所述微粒过滤器的水量估计存储在所述微粒过滤器中的所述水量的进一步指令。所述车辆系统进一步包含响应于存储在所述微粒过滤器中的所述水量大于阈值量而使所述微粒过滤器再生的额外指令。所述车辆系统包括，其中所述阈值量对应于存储在所述微粒过滤器内的阈值碳烟量。所述车辆系统包括，其中使所述微粒过滤器再生的所述额外指令包括，延迟火花正时以增加排气温度的指令。
[0026]现在参照图2和图3，示出了一种用于运转发动机的方法。图2和图3的方法可以被并入到图1的系统内，作为可执行指令被存储在非临时性存储器中。另外，图2和图3的方法可以提供如在图4中示出的操作顺序。
[0027]在202处，方法200确定发动机工况。发动机工况可以包括但不限于自发动启动以后的时间、发动机冷却液温度、排气露点温度、环境空气温度、发动机转速和发动机负荷。发动机工况可以经由来自在图1中描述的发动机传感器和来自用于将传感器输出转换为变量值的传递函数的数据来确定。在发动机工况被确定之后，方法200进入到204。
[0028]在204处，方法200判断发动机冷启动状况是否存在。在当发动机温度小于第一阈值温度时的发动机启动之后并且在预定的状况之前，发动机冷启动状况存在。预定的状况可以包括但不限于发动机排气温度大于排气系统中或微粒过滤器中的露点温度和/或发动机温度小于第二阈值温度，所述第二阈值温度大于所述第一阈值温度。也可以响应于自发动机停止以后的时间大于阈值时间而退出发动机冷启动。如果方法200判断发动机冷启动状况存在，那么回答为是，并且方法200进入到208。否则，回答为否，并且方法200进入到206。
[0029]在206处，如果发动机之前被冷启动，那么方法200停止确定存储在发动机排气系统的微粒过滤器中的水量。另外，如果发动机正以冷启动模式运转，那么方法200可以退出发动机冷启动模式。此外，被估计的将被存储在微粒过滤器内的碳烟和水的量可以被调整为零，或被存储到存储器用于冷启动与冷启动的比较。在退出冷启动模式之后，发动机可以响应于驾驶员要求的扭矩和发动机转速而被运转。
[0030]在208处，方法200开始或继续确定在微粒过滤器上游的排气中的水的浓度。方法200如在图3的方法中描述的确定排气中的水的浓度。在排气中的水浓度的确定已经开始之后，方法200进入到210。
[0031 ]在210处，方法200开始或继续确定在微粒过滤器下游的排气中的水的浓度。方法200如在图3的方法中描述的确定排气中的水的浓度。在排气中的水浓度的确定已经开始之后，方法200进入到212。
[0032]在212处，方法200对在微粒过滤器上游的排气中的水与在微粒过滤器下游的排气中的之间的差进行积分，以确定存储在微粒过滤器中的水量。在一个示例中，当在发动机冷启动状况下时，在208处确定的排气中的水的浓度乘以通过质量空气流量传感器或歧管绝对压力传感器确定的发动机空气流速，以确定每次上游氧传感器被采样用于排气水数据时水进入微粒过滤器内的流速。另外，在210处确定的排气中的水的浓度乘以通过质量空气流量传感器或歧管绝对压力传感器确定的发动机空气流速，以确定每次下游氧传感器被采样用于排气水数据时水从微粒过滤器出来的流速。从每次上游氧传感器被采样用于排气水数据时水进入微粒过滤器的流速中减去水从微粒过滤器出来的流速，并且在发动机冷启动时间间隔内的结果被积分。积分结果是存储在微粒过滤器中的水量，并且在发动机正以冷启动模式运转的同时继续所述积分。
[0033]以此方式，在从发动机经由起动机被起动转动的时间直至排气温度超过排气系统或微粒过滤器中的露点温度的发动机冷启动时间间隔上确定在微粒过滤器上游和下游的多个水浓度估计。水浓度被转换为流入和流出微粒过滤器的水流速，并且进入微粒过滤器的水流与离开微粒过滤器的水流之间的差被积分，以确定存储在微粒过滤器中的水量。在每次氧传感器被采样以确定排气中的水浓度时存储在微粒过滤器中的水量被更新之后，方法200进入到214。
[0034]在214处，方法200基于在发动机冷启动期间存储在微粒过滤器中的水量估计存储在微粒过滤器内的碳烟量。在一个示例中，经验确定的碳烟量(例如，碳烟质量值)被存储在利用或经由在212处确定的存储在微粒过滤器中的水量被索引的表或函数中。每次存储在微粒过滤器中的水量在发动机冷启动期间被更新时，存储在微粒过滤器中的碳烟量基于存储在微粒过滤器中的水量被更新。以此方式，存储在表和/或函数中的经验确定的值与存储在微粒过滤器中的水量相关。在存储在微粒过滤器中的微粒物质的量在发动机冷启动期间被更新之后，方法200进入到216。
[0035]在216处，方法200判断存储在微粒过滤器中的碳烟量是否大于阈值量。在一个示例中，阈值量可以被经验地确定，并且被存储在存储器中。阈值量可以是将排气流动限制增加至大于阈值阻力量的量。如果方法200判断存储在微粒过滤器中的碳烟量大于阈值量，那么回答为是，并且方法200进入到218。否则，那么回答为否，并且方法200进入到220。
[0036]在218处，方法200在存储器中设定变量的值，以便只要车辆工况允许就指示微粒过滤器再生开始。在一个示例中，当发动机温度超过阈值温度时，微粒过滤器可以开始被再生。另外，在微粒过滤器再生开始之前，可能需要其他状况。例如，车辆速度可能必须大于阈值速度，并且发动机气流可能必须大于阈值气流。
[0037]在一个示例中，发动机火花正时被延迟，并且一个或更多个发动机汽缸以稀空气-燃料混合物运转，以使微粒过滤器再生。延迟的火花正时增加微粒过滤器温度，而稀空气-燃料混合气增加发动机排气中的氧气，使得存储微粒过滤器中的微粒物质可以被氧化。基于存储在微粒过滤器中的碳烟的质量，发动机可以在一定时间量上在一个或更多个汽缸内以延迟的火花正时和稀空燃比运转。在微粒过滤器被再生之后，方法200退出。
[0038]在220处，方法200不发起微粒过滤器再生。由于存储在微粒过滤器中的碳烟量小于阈值量，因此微粒过滤器再生不开始。在发动机在冷启动状况下运转的同时，存储在微粒过滤器内的水和碳烟的量继续被估计。在被估计的将被存储在微粒过滤器中的碳烟和水被更新之后，方法200退出。
[0039]现在参照图3，描述了一种用于确定排气中的水的浓度的方法。图3的方法可以在图1的系统中与图2的方法一起或作为图2的方法的一部分运转。在图3的方法被执行的同时，发动机可以以恒定的空燃比运转。
[0040]在302处，方法300向车辆的排气系统中的氧传感器供应第一参考电压。氧传感器可以被设置在微粒过滤器的上游或下游。第一参考是更低的参考电压，并且所述参考电压被施加于氧传感器的能斯特电池。第一参考电压可以小于700mV。在第一参考电压被施加于能斯特电池之后，氧传感器的栗送电流被确定。在一个示例中，氧传感器的栗送电流经由电阻器被感测，并且被转换为被解读为氧传感器的栗送电流的电压。
[0041]因此，第一参考电SV1可以具有使得氧气从氧传感器的电池中被栗送，但是足够低以至于含氧化合物(诸如水)不在传感器处被离解的值。第一参考电压％的施加可以产生第一栗送电流Ipi形式的氧传感器的输出，所述第一栗送电流Ipi表不米样排气中的氧气量。在当第一参考电压被施加于氧传感器的能斯特电池时确定氧传感器的栗送电流之后，方法300进入到304。
[0042]在304处，方法300增加被施加于氧传感器的能斯特电池的参考电压。在一个示例中，数模转换器增加被供应给能斯特电池的电压。参考电压被增加至第二参考电压水平。在一个示例中，第二参考电压水平大于1000mV。在参考电压被增加之后，方法300进入到306。
[0043]在306处，方法300向车辆的排气系统中的氧传感器供应第二参考电压。第二参考电压大于第一参考电压，并且第二参考电压被施加于氧传感器的能斯特电池。在第二参考电压被施加于能斯特电池之后，氧传感器的栗送电流被确定。在一个示例中，氧传感器的栗送电流经由电阻器被感测，并且被转换为被解读为氧传感器的栗送电流的电压。
[0044]因此，第二电压V2可以具有高到足以离解期望的含氧化合物的值。例如，第二电压V2可以高到足以将水分子离解为氢气和氧气。第二电压乂2的施加可以产生第二栗送电流Ip2，所述第二栗送电流Ip2表示采样气体中的氧气和水的量。应理解，在本文中所使用的术语“氧气和水的量”中的“7K”指的是来自采样气体中的离解的水分子的氧气量。在当第二参考电压被施加于氧传感器的能斯特电池时确定氧传感器的栗送电流之后，方法300进入到308。
[0045]在308处，方法300确定经过氧传感器的排气中的水浓度。具体地，从在306处确定的第二栗送电流减去在302处确定的第一栗送电流。氧气浓度的改变表示排气中的水的浓度。在一个示例中，经验确定的排气中的水浓度被输入到通过氧传感器栗送电流的改变被索引的表和/或函数。表和/或函数输出排气中的水的浓度。方法300退出或返回到图2的方法。
[0046]方法300可以在冷启动期间多次被执行，使得上游和下游氧传感器的参考电压在第一与第二参考电压之间被调节，以确定上游和下游氧传感器的栗送电流。以此方式可以在发动机冷启动状况期间修正，流入和流出微粒过滤器的水浓度。
[0047]因此，图2和图3的方法提供了一种用于使微粒过滤器再生的方法，其包含:估计存储在所述微粒过滤器内的水量；以及响应于所述存储的水量而使所述微粒过滤器再生。所述方法包括，其中存储在所述微粒过滤器内的所述水量的估计量是基于在发动机冷启动之后并且在超过所述微粒过滤器中的露点温度之前存储在所述微粒过滤器内的水量。通过在超过微粒过滤器中的所述露点温度之后停止估计存储在所述微粒过滤器中的水，曾被存储在所述微粒过滤器中的水可以不从存储在所述微粒过滤器中的所述水量中减去。所述方法包括，其中存储在所述微粒过滤器内的所述水量的所述估计是基于两个氧传感器的输出。
[0048]在一些示例中，所述方法包括，其中所述两个氧传感器中的第一个被设置在所述微粒过滤器的上游，并且所述两个氧传感器中的第二个被设置在所述微粒过滤器的下游。所述方法包括，其中所述微粒过滤器经由将所述微粒过滤器的温度增加至阈值温度之上并向所述微粒过滤器供应稀发动机排气而被再生。所述方法包括，其中使所述微粒过滤器再生包括，使存储在所述微粒过滤器内的微粒物质氧化。所述方法进一步包含，响应于存储在所述微粒过滤器内的所述水量的所述估计而估计存储在所述微粒过滤器内的微粒物质量。
[0049]图2和图3的方法还提供了一种用于使微粒过滤器再生的方法，其包含:响应于进入所述微粒过滤器的水量与离开所述微粒过滤器的水量之间的差的积分而使所述微粒过滤器再生。所述方法包括，其中进入所述微粒过滤器的所述水量基于在发动机启动之后并且在所述微粒过滤器中到达露点温度之前进入所述微粒过滤器的水。所述方法包括，其中所述微粒过滤器响应于所述积分的值超过阈值而被再生。所述方法包括，其中进入所述微粒过滤器的所述水量基于在所述微粒过滤器上游的氧传感器的输出。
[0050]现在参照图4，示出了氧传感器栗送电流(Ip)随着能斯特电池电压变化的曲线图。在图4中示出的氧传感器响应表示在图1中示出的氧传感器127和氧传感器128。
[0051]竖直轴线表示以mA为单位的氧传感器栗送电流，并且栗送电流沿竖直轴线箭头的方向增加。水平轴线表示能斯特电池电压，并且能斯特电池电压沿水平轴线箭头的方向增加。
[0052]曲线410表示针对以质量计含有1^H2O的排气的氧传感器响应。曲线420表示针对以质量计含有6.3%H20的排气的氧传感器响应。曲线430表示针对以质量计含有1.2%H20的排气的氧传感器响应。Vl表不较低或第一参考电压，而V2表不较高或第二参考电压。
[0053]因此，可以观察到，当小于Vl的参考电压被施加于氧传感器的能斯特电池时，曲线410呈现最低栗送电流。当小于Vl的参考电压被施加于氧传感器的能斯特电池时，曲线430呈现最高栗送电流。然而，当参考电压被增加至大于V2时，曲线430指示出最低栗送电流，而曲线410指示出最高栗送电流。竖直标记450表示针对排气中的1^H2O的栗送电流的变化，而竖直标记460表示针对排气中的1.2%H20的栗送电流的变化。因此，栗送电流的变化表示经由氧传感器感测的排气中的H2O的浓度。
[0054]因此，暴露于不同能斯特电池电压的氧传感器的栗送电流的变化可以表示排气中的H20。排气中的水可以表示存储在微粒过滤器中的碳烟，因为可存储在微粒过滤器中的水量随着存储在微粒过滤器中的碳烟量增加而增加，至少高达一定的碳烟存储极限。在不同的情况下，可能的是，取决于供应给发动机的燃料的类型和发动机机油消耗，碳烟颗粒可以是憎水的(例如，排水的)而非亲水的(吸水的)。碳烟颗粒类型和碳烟的量确定存储在微粒过滤器上的水量。因此，本发明还包括使用存储在微粒过滤器内的水量的任何变化(例如，增加或减小)来确定存储在微粒过滤器内的碳烟量。
[0055 ]现在参照图5，示出了图1的系统根据图2和图3的方法运转的示例顺序。竖直标记T0-T3表示顺序中的具体感兴趣的时间。图5的顺序表示发动机冷启动(例如，当发动机未在其稳定的暖运转温度时发动机被启动)。
[0056]自图5顶部的第一曲线图是经由氧传感器确定的流入微粒过滤器的水和通过发动机的质量空气流速随着时间变化的曲线图。竖直轴线表示流入微粒过滤器的水并且水流速沿Y轴线箭头的方向增加。水平轴线表示时间，并且时间从曲线图的左侧向曲线图的右侧增加。
[0057]自图5顶部的第二曲线图是经由氧传感器确定的从微粒过滤器流出的水和通过发动机的质量空气流速随着时间变化的曲线图。竖直轴线表示从微粒过滤器流出的水并且水流速沿Y轴线箭头的方向增加。水平轴表示时间，并且时间从曲线图的左侧向曲线图的右侧增加。
[0058]自图5顶部的第三曲线图是积分的经由氧传感器确定的流入微粒过滤器的水减去从微粒过滤器流出的水随着时间变化的曲线图。竖直轴线表示存储在微粒过滤器中的水，并且存储的水量沿Y轴线箭头的方向增加。水平轴线表示时间，并且时间从曲线图的左侧向曲线图的右侧增加。水平线502表示存储在微粒过滤器中的水的阈值量。所述阈值量与被捕获在微粒过滤器中的碳烟的阈值量相关。微粒过滤器再生可以响应于积分的存储在微粒过滤器中的水超过阈值502而被发起。
[0059]自图5顶部的第四曲线图是发动机火花提前随着时间变化的曲线图。竖直轴线表示发动机火花提前，并且发动机火花提前沿Y轴线箭头的方向增加。水平轴线表示时间，并且时间从曲线图的左侧向曲线图的右侧增加。水平线504表示用于发动机汽缸的上止点压缩冲程火花正时。小于上止点的火花正时表示压缩冲程中的火花正时。大于上止点的火花正时表示压缩冲程期间的提前的火花正时。
[0060]自图5顶部的第五曲线图是微粒过滤器再生标识(例如，存储在存储器中以指示开始(值I)或不开始(值O)微粒过滤器再生的二进制位)随着时间变化的曲线图。沿竖直轴线箭头的较高的轨迹值指示当状况有益于再生时开始使微粒过滤器再生。较低的轨迹值指示不开始使微粒过滤器再生。水平轴线表示时间，并且时间从曲线图的左侧向曲线图的右侧增加。
[0061]自图5顶部的第六曲线图是发动机转速随着时间变化的曲线图。竖直轴线表示发动机转速，并且发动机转速沿竖直轴线箭头的方向增加。水平轴线表示时间，并且时间从曲线图的左侧向曲线图的右侧增加。
[0062]在时间TO处，发动机被启动，并且上游和下游氧传感器被监测，以确定流入微粒过滤器的水。上游氧传感器的参考电压和下游氧传感器的参考电压在来自发动机排气的水不被离解的较低电压与来自发动机排气的水被离解的较高电压之间进行切换(未示出)。经过上游和下游氧传感器的水浓度乘以排气流速或发动机气流流速，以确定进入和离开微粒过滤器的水流，如在图2和图3中描述的。经由上游氧传感器确定的流入微粒过滤器的水与经由下游氧传感器确定的流出微粒过滤器的水之间的差开始被积分。存储器中的指示是否开始微粒过滤器再生的微粒过滤器(PF)标识或二进制位未被激活(asserted)，并且发动机从零速度被加速到怠速速度。
[0063]在时间TO与时间Tl之间，进入微粒过滤器的水的流速增加，并且从微粒过滤器出来的水流速保持为低，从而表明微粒过滤器正在存储水。存储在微粒过滤器中的积分的水增加，并且火花提前从延迟被移动到提前。微粒过滤器再生标识保持不被激活，并且发动机转速在Tl附近增加。
[0064]在时间TI处，存储在微粒过滤器中的水的积分量超过阈值502。因此，微粒过滤器再生标识被激活。火花正时继续是提前的，并且水继续流入微粒过滤器。发动机转速继续以缓慢的速率增加。
[0065]在时间T2处，微粒过滤器内的温度超过露点温度，并且存储在微粒过滤器中的水开始被释放。从微粒过滤器流出的水增加，并且发动机继续运转。微粒过滤器再生尚未开始。在微粒过滤器中的存储的水量随着水从微粒过滤器流出而减少。
[0066]在时间T3处，微粒过滤器再生开始。在发动机到达阈值温度和/或其他发动机工况满足之后，微粒过滤器可以被再生。火花正时被延迟，以增加微粒过滤器温度并促进碳烟氧化。另外，发动机可以以稀空燃比运转。存储在微粒过滤器中的水量被调整为零
[0067]以此方式，在发动机冷启动期间存储在微粒过滤器中的水可以是用于使微粒过滤器再生的基础。通过应用氧传感器来确定微粒过滤器负载，利用现有的排气系统传感器而不必增加系统成本是可能的。
[0068]注意，本文中包括的示例控制和估计程序能够与各种发动机和/或车辆系统配置一起使用。在本文中所公开的控制方法和程序可以作为可执行指令存储在非临时性存储器中。在本文中所描述的具体程序可以代表任意数量的处理策略中的一个或更多个，诸如事件驱动、中断驱动、多任务、多线程等。因此，所描述的各种动作、操作和/或功能可以所示顺序、并行地被执行，或者在一些情况下被省略。同样，实现在本文中所描述的本发明的示例实施例的特征和优点不一定需要所述处理顺序，但是为了便于图释和说明而提供了所述处理顺序。取决于所使用的特定策略，所示出的动作、操作和/或功能中的一个或更多个可以被重复执行。另外，所描述的动作、操作和/或功能可以图形地表示被编入发动机控制系统中的计算机可读存储介质的非临时性存储器的代码，其中通过配合电子控制器执行包括各种发动机硬件部件的系统中的指令而使所描述的动作得以实现。
[0069]应认识到，在本文中所公开的配置和程序本质上是示范性的，并且这些具体的实施例不被认为是限制性的，因为许多变体是可能的。例如，上述技术能够应用于V-6、I_4、1-
6、V_12、对置4缸和其他发动机类型。本公开的主题包括在本文中所公开的各种系统和构造和其他的特征、功能和/或性质的所有新颖的和非显而易见的组合和子组合。
[0070]本申请的权利要求具体地指出某些被认为是新颖的和非显而易见的组合和子组合。这些权利要求可能涉及“一个”元件或“第一”元件或其等同物。这些权利要求应当被理解为包括一个或更多个这种元件的结合，既不要求也不排除两个或更多个这种元件。所公开的特征、功能、元件和/或特性的其他组合和子组合可通过修改现有权利要求或通过在这个或关联申请中提出新的权利要求而得要求保护。这些权利要求，无论与原始权利要求范围相比更宽、更窄、相同或不相同，都被认为包括在本公开的主题内。
【主权项】
1.一种用于使微粒过滤器再生的方法，其包含: 估计存储在所述微粒过滤器内的水量；以及 响应于存储的所述水量而使所述微粒过滤器再生。2.根据权利要求1所述的方法，其中存储在所述微粒过滤器内的所述水量的估计量基于在发动机冷启动之后并且在超过所述微粒过滤器中的露点温度之前存储在所述微粒过滤器内的水量。3.根据权利要求1所述的方法，其中存储在所述微粒过滤器内的所述水量的所述估计基于两个氧传感器的输出。4.根据权利要求3所述的方法，其中所述两个氧传感器中的第一个被设置在所述微粒过滤器的上游，并且所述两个氧传感器中的第二个被设置在所述微粒过滤器的下游。5.根据权利要求1所述的方法，其中所述微粒过滤器经由将所述微粒过滤器的温度增加至阈值温度之上并向所述微粒过滤器供应稀发动机排气而被再生。6.根据权利要求5所述的方法，其中使所述微粒过滤器再生包括，使存储在所述微粒过滤器内的微粒物质氧化。7.根据权利要求1所述的方法，其进一步包含，响应于存储在所述微粒过滤器内的所述水量的所述估计，估计存储在所述微粒过滤器内的微粒物质量。8.一种用于使微粒过滤器再生的方法，其包含: 响应于进入所述微粒过滤器的水量与离开所述微粒过滤器的水量之间的差的积分而使所述微粒过滤器再生。9.根据权利要求8所述的方法，其中进入所述微粒过滤器的所述水量基于在发动机启动之后并且在所述微粒过滤器中到达露点温度之前进入所述微粒过滤器的水。10.根据权利要求8所述的方法，其中所述微粒过滤器经由增加所述微粒过滤器的温度而被再生。11.根据权利要求8所述的方法，其中所述微粒过滤器响应于所述积分的值超过阈值而被再生。12.根据权利要求8所述的方法，其中进入所述微粒过滤器的所述水量基于在所述微粒过滤器上游的氧传感器的输出。13.—种车辆系统，其包含: 发动机； 排气系统，其被联接至所述发动机，所述排气系统包括微粒过滤器、第一氧传感器和第二氧传感器；以及 控制器，其包括被存储在非临时性存储器中用于响应于所述第一氧传感器和第二氧传感器的输出而估计存储在所述微粒过滤器中的水量的指令。14.根据权利要求13所述的车辆系统，其中所述第一氧传感器沿排气流的方向在所述微粒过滤器的上游，并且其中所述第二氧传感器在所述微粒过滤器的下游。15.根据权利要求13所述的车辆系统，其中所述控制器包括调整所述第一氧传感器和第二氧传感器的能斯特电池电压的进一步指令。16.根据权利要求15所述的车辆系统，其中存储在所述微粒过滤器中的水量基于所述第一氧传感器的栗送电流的差和所述第二氧传感器的栗送电流的差。17.根据权利要求13所述的车辆系统，其中所述控制器包括基于在所述微粒过滤器的温度大于所述微粒过滤器中的露点温度之前进入所述微粒过滤器的水量估计存储在所述微粒过滤器中的所述水量的进一步指令。18.根据权利要求13所述的车辆系统，其进一步包含响应于存储在所述微粒过滤器中的所述水量大于阈值量而使所述微粒过滤器再生的额外指令。19.根据权利要求18所述的车辆系统，其中所述阈值量对应于存储在所述微粒过滤器内的阈值碳烟量。20.根据权利要求19所述的车辆系统，其中使所述微粒过滤器再生的所述额外指令包括，延迟火花正时以增加排气温度的指令。
【文档编号】F01N9/00GK106014551SQ201610055984
【公开日】2016年10月12日
【申请日】2016年1月27日
【发明人】G·苏妮拉, M·夏尔马, J·R·华纳
【申请人】福特环球技术公司