用于减少发动机排气排放物的方法和系统的制作方法
【专利摘要】本申请提供了用于在排气催化剂被激活时处理发动机冷起动排放物的方法和系统。在一个示例中，一种用于改善排气排放物的方法可以包含使离子化空气流入排气催化剂下游的发动机排气中，以氧化未经催化剂处理而遗留的排气排放物。该方案减少了排气以及下游微粒物过滤器的PM负荷。
【专利说明】
用于减少发动机排气排放物的方法和系统
技术领域
[0001]本说明书总体涉及用于减少发动机冷起动排气排放以及微粒物排放的方法和系统。
【背景技术】
[0002]在排气系统排放控制设备(例如，催化转化器)起燃之前生成的发动机排出冷起动排放可以占到总排气排放中的大部分。发动机控制系统可以使用各种方案来加快达到催化剂起燃温度。例如，昂贵的电催化剂加热器可以被用于生成热量。作为另一示例，火花正时延迟、气门重叠以及增加燃料喷射的各种组合可以被用于加快催化剂升温。
[0003]在Shimoda在美国专利US7，331，170中示出的另一种方案中，等离子体发生器被耦接到在氧化催化剂的下游且在柴油微粒过滤器的上游的排放控制设备。由等离子体发生器对排气流放电以将微粒过滤器的工作温度维持在目标工作区内。
[0004]然而，本发明人已经认识到这种系统的潜在问题。由于等离子体发生器的电极本身暴露于排气流，因此碳烟和微粒被携带并且累积在电极上。这可能导致漏电，使得难以在等离子体发生器的电极间施加电压，并且阻碍等离子体的进一步生成。为了解决该问题，Shimoda要求定期将燃料添加到氧化催化剂上游。在氧化催化剂处生成的所得热量提供足够的热量以燃尽在等离子体发生器上累积的碳烟。但是，添加燃料并且定期地再生等离子体发生器的需求会导致劣化的燃料经济性。此外，虽然等离子体的生成解决了过滤器的温度要求，但耦接在排气内的其他排放控制设备的温度要求可能仍然未满足。结果，排气排放可能仍然未达标。作为另一示例，在上游添加离子化空气之后，发动机可能需要富燃运行以将排气催化剂维持在化学计量比，由此劣化了燃料经济性。
【发明内容】
[0005]本发明人已经认识到，通过在排放控制设备较冷时使用离子化空气流转化冷起动碳氢化合物而不是(或者附加地)在冷起动期间集中加快排放控制设备的起燃，可以更好地处理冷起动排放物。使用离子化空气可以提供在多发动机配置中可实现的更低的总排放物，所述多发动机配置包含以不同的燃料(例如，汽油或柴油)和不同的燃料喷射类型(例如，进气道喷射或直接喷射)运行发动机并且对现有发动机冷起动控制有最小的干扰。此夕卜，通过使用离子化空气来处理排气碳烟，可以减少对微粒过滤器的需要。
[0006]因此，在一个示例中，冷起动发动机排放物可以通过一种用于发动机的方法来处理，该方法包括:响应于催化剂温度，将离子化空气引入排气催化剂的下游。以此方式，离子化空气可以被用于燃尽冷起动排放物直到排气催化剂被激活。
[0007]作为一个示例，在发动机冷起动期间，当排气催化剂升温时，冷起动排放物可以在它们被生成时就用离子化空气来氧化。离子化空气可以流到排气催化剂的下游，从而未被催化剂处理而遗留的排气排放物可以使用离子化空气来处理。例如，离子化气流可以被输送以使得在排气催化剂下游接收的阈值部分的空气充气被提供作为离子化空气。离子化空气的流动可以伴随有火花延迟，在较少的积极削减(aggressive cIip)下加快催化剂加热。此外，当离子化空气流动时可以限制富燃发动机操作以保护组件免于过热。离子化空气可以继续被输送，直到排气催化剂被激活，在此时之后离子化空气流可以被终止。除了响应于催化剂温度来调节离子化气流之外，离子化气流还可以基于排气微粒物负荷而被调节。例如，离子化空气可以在踩加速器踏板期间、预期排气碳烟负荷升高期间流动。
[0008]以此方式，冷起动排放物可以在它们生成时就被处理，而不需要使用积极的火花延迟或专用的催化剂加热器来加快催化剂加热。这允许减少排气排放物而不要求在排气催化剂上加载贵金属。这减少了催化剂成本和复杂度。通过减少冷起动期间对积极的火花延迟的需要，可以减少与积极的火花延迟相关的NVH问题，例如火花延迟期间来自邻近宽开口节气门的进气轰鸣声，进而改进驾驶质量。通过将空气引入排气催化剂(例如，氧化催化剂或三元催化剂)的下游，催化剂可以几乎以化学计量比升温。这使得离子化空气能够氧化残余的碳氢化合物而不会在排气催化剂处生成NOx。以此方式，将离子化空气引入排气催化剂的下游允许在发动机冷起动期间实现排放物减少的优点。应该认识到，在替换示例中，离子化空气可以被引入到排气催化剂的上游。在这种实施例中，除了排放物减少的优点之外，还可以实现加热优点。具体地说，在上游引入离子化空气之后，为将三元催化剂维持在化学计量比，发动机将需要富燃运行以平衡离子化空气流。虽然这可能加快催化剂加热，但是燃料经济性可能受到影响。
[0009]在混合动力车辆中，使用离子化空气还可以提供时机以延迟发动机上拉(pull-up) 到较冷的催化剂温度。通过也使用离子化空气以在冷起动期间以及在排气碳烟水平升高的状态期间减少排气PM排放物，可以延长微粒物过滤器的寿命。总之，对燃料经济性的影响被改善并且同时减少了排气排放物。
[0010]应该认识到，提供上述内容是为了以简化的形式引入在【具体实施方式】中将会进一步描述的选择构思。这不意味着识别了所要求保护主题的关键或本质特征，所述主题的范围由随附于【具体实施方式】的权利要求书唯一地限定。而且，所要求保护的主题不局限于解决上文或在本公开的其他部分中指出的任何缺点的实施方式。
【附图说明】
[0011]图1显示了示例混合动力电动车辆系统。
[0012]图2显示了配置有离子化空气源的示例内燃发动机。
[0013]图3显示了使用离子化空气流来减少发动机冷起动排放物的方法的高级流程图。
[0014]图4显示了根据本公开使用离子化空气的示例发动机冷起动操作。
【具体实施方式】
[0015]本申请提供了使用离子化空气来处理来自耦合在车辆内的发动机系统(如图1-2中的系统)的冷起动排放物和微粒物排放物的方法和系统。发动机控制器可以被配置为执行控制程序，例如图3中的示例程序，以便至少基于催化剂温度使离子化空气流入在排气氧化催化剂下游且在排气微粒过滤器上游的发动机排气。未被氧化催化剂氧化的冷起动排放物被离子化空气氧化，从而减少排气排放物。此外，在来自发动机的微粒物(PM)排放物较高时的其他状态期间，离子化空气可以被用于减少PM排放物，进而减少对排气微粒过滤器的依赖。然后，被离子化空气氧化的有机物可以通过排气尾管被排出。参考图4示出了示例冷起动操作。以此方式，可以改善发动机排气排放物达标率。
[0016]图1描绘了车辆的混合推进系统6。在所描述的实施例中，该车辆是混合电动车辆(HEV)，其能够从发动机系统8和/或车载能量存储设备(未显示)汲取推进动力。在可替代实施例中，推进系统6可以仅从发动机系统8汲取推进动力。发动机系统8包含具有多个汽缸30的内燃发动机10。燃料可以从燃料系统(未显示)提供给发动机10的各个汽缸，所述燃料系统包含一个或多个燃料箱、一个或多个燃料栗以及喷射器66。
[0017]发动机系统8可以包含具有多个汽缸30的发动机10。在当前示例中，发动机10是车辆的火花点火发动机。如本领域技术人员所熟知，每个汽缸内的燃烧事件驱动活塞，活塞进而旋转曲轴。进一步地，发动机1可以包含用于控制多个汽缸内的气体的进气和排气的多个发动机气门。
[0018]发动机10包含发动机进气装置23和发动机排气装置25。发动机进气装置23包含经由进气通道42流体地耦接到发动机进气歧管44的主空气进气节气门62。空气可以从空气进气系统进入进气通道42，该空气进气系统包含与车辆的环境连通的空气滤清器33。主节气门62的位置可以由控制器12经由提供给主节气门62内所包含的电动马达或驱动器(一般被称作电子节气门控制的一种配置)的信号而改变。以此方式，可以操作节气门62以使提供给进气歧管的进气变化。
[0019]在图1所示的示例实施例中，质量空气流量(MAF)传感器50被耦接在进气通道42内以便向控制器12提供关于进气通道内的质量空气流量的信号。在所描绘的示例中，MAF传感器50提供关于在空气滤清器33上游的进气通道42入口处的质量空气流量的信号。但是，应该意识到，MAF传感器可以被耦接到进气系统或发动机系统内的其他地方，并且进一步地，可以在进气系统或发动机系统内布置多个MAF传感器。
[0020]传感器60可以被耦接到进气歧管44以便向控制器12提供关于歧管空气压力(MAP)和/或歧管真空(MANVAC)的信号。例如，传感器60可以是压力传感器或读取真空度的仪表传感器，并且可以将如负真空(例如，压力)的数据传输给控制器12。在一些示例中，额外的压力/真空传感器可以被耦接在发动机系统内的其他地方以向控制器12提供关于发动机系统的其他区域内的压力/真空的信号。这些传感器可以包含例如耦接到压缩机上游的进气通道42以便提供关于大气压力(BP)的信号的传感器、布置在压缩机上游的压缩机入口压力(CIP)传感器，等等。
[0021]在所描绘的实施例中，发动机系统8不包含升压设备并且采用自然吸气进行操作。但是，在可替代实施例中，如参照图2所示，发动机系统8可以是包含压缩机形式的升压设备的升压发动机系统。该压缩机可以是例如涡轮增压器的压缩机，其中压缩机经由轴耦接到排气涡轮并且由其驱动。进一步地，压缩机可以至少部分地由电动马达或发动机曲轴驱动。在可替代实施例中，升压设备可以是机械增压器的压缩机，其中压缩机仅由电动马达驱动。当包含压缩机时，该压缩机被配置为使沿进气通道42接收到的进气充气升压。
[0022]发动机排气装置25包含通向排气通道35的排气歧管48，排气通道35将排气传送到大气。发动机排气装置25可以包含安装在紧密耦合位置的一个或多个排放控制设备。所述一个或多个排放控制设备可以包含例如氧化催化剂70和微粒物(PM)过滤器72。在所描绘的实施例中，氧化催化剂70被定位在微粒物(PM)过滤器7 2的上游。耦接到排气的其他排放控制设备可以包含三元催化剂、稀NOx捕集器、选择性还原催化剂等。
[0023]当在冷环境状态下起动发动机时，或者在一段足够长的停车时间段之后起动发动机时(例如，当车辆是通过马达推进时或者当车辆停车时)，排气催化剂(例如，氧化催化剂或催化转化器)可以处于低于其活化温度(也被称为起燃温度)的温度。因此，在排气催化转化器起燃之前生成的发动机排出冷起动排放物占到总排气排放物中的大部分。为了减少这些排放物，发动机控制系统使用各种方案来加快加热催化剂并达到催化剂起燃温度。例如，昂贵的电催化剂加热器可以被用于在催化剂处局部地产生热量。作为另一示例，火花正时延迟、气门重叠以及增加的燃料喷射的不同组合可以被用于提高排气温度并由此加快催化剂升温。然而，这种方案可能劣化车辆燃料经济性和性能。本发明人已经认识到可以使用离子化空气(也被称为离子空气)来处理发动机排出冷起动排放物，而不会劣化燃料经济性。如参考图3所详述，离子化空气可以被引入到排气催化剂下游的发动机排气装置内，从而未被排气催化剂处理过的任何排气排放物(包含有机物和微粒物)能够被离子化空气氧化。这种氧化改善了排气排放物的质量。
[0024]除了冷起动状态之外，在预期(估计)排气PM水平将较高的其他发动机操作状态期间，例如在操作者踩加速器踏板(例如，直至节气门全开)期间，离子化空气的引入可以减小排气的碳烟负荷，从而改善排气排放物并且减小碳烟过滤对下游排气PM过滤器的依赖。在一个示例中，可以避免对排气PM过滤器的需要，从而提供组件减少的优点。在另一些其他的示例中，例如在包含PM过滤器的示例中，也可以在PM过滤器的PM负荷需要过滤器再生的状态期间引入离子化空气。通过在这些状态期间引入离子化空气，PM过滤器可以被再生而不要求进行稀燃发动机操作并且可以处于比否则可能的情况显著更低的排气温度。更进一步地，将不会要求减速燃料切断(DFSO)事件以完成PM过滤器的再生。
[0025]当需要离子化空气时，离子化空气可以由离子化空气系统80经由导管83引入在氧化催化剂70下游且在PM过滤器72上游的发动机排气装置25内。离子化空气系统80包括电动空气栗81和离子发生器82。具体地，为了引入离子化空气，电动空气栗81可以被操作以通过空气滤清器34将新鲜空气吸入导管83。空气栗81的输出可以基于来自发动机进气装置23的在排气催化剂70处预期的空气充气量而被调节，从而在催化剂的下游处接收到的总空气充气的阈值部分(如15%)可以被来自空气栗81的离子化空气替换。除了操作空气栗81外，还可以操作离子发生器82以离子化被栗81栗送到导管83内的空气。在一个示例中，离子发生器82的功率设置可以被调节，从而使得在排气催化剂下游接收到的气流的阈值部分(或预定义部分)(如20% )被离子化。在一些示例中，当离子化空气将要流入排气时，控制器12可以协调离子发生器82的功率设置并且通过进气节气门62的打开程度协调空气栗81的流率，从而以(空气充气的)目标比率和目标离子化水平提供离子化空气。
[0026]就此而言，当能量被供应给物质时，物质会改变其状态，具体地说，固态变成液态，并且液态变成气态。如果更多的能量被供应给气体，则气体会被离子化并且进入高能等离子体状态。可以通过加热气体(例如，环境空气)或者使气体经受通过发生器(如激光器或微波发生器)施加的强电磁场来创造等离子体(或离子化空气)。这会减少或增加电子的数量，创造带正电荷或负电荷的粒子或离子，并且伴随有分子键(如果存在)的离解。因此离子发生器82可以使用静电放电板来产生带正电荷或负电荷的气体离子(例如N2—或02—)，有机物或微粒物会以类似静电效应的方式粘附到所述带正电荷或负电荷的气体离子。在一个示例中，离子发生器可以使用20000V电源来提供离子化空气流。例如，离子化空气可以包含特制的空气，在这种空气内氧含量已经被给予电荷，其可以包含由于每个氧分子存在一个或多个额外电子而产生的负电荷，或者由于每个分子存在少于正常数量的电子而产生的正电荷。应该认识到的是，离子发生器82生成的离子化空气(在此也可以称为离子空气或等离子体)可以不同于臭氧(其包含三键氧分子)。离子发生器(或者等离子体发生器或者离子化空气源)可以使用带电表面或带电针来生成带电空气或气体离子。这些离子可以附着到微粒物，微粒物然后被氧化或者被静电吸引到带电集电板。离子发生器可以是无风扇的或基于风扇的。在一个示例中，离子发生器可以包含等离子体源，例如“Openair”(商标)等离子体表面制备系统(由 Plasmatreat，2541 Techno logy Drive,Elgin,IL 60124 制造)。
[0027]发动机10经由扭矩输入轴18将动力输送到变速器46。在一个示例中，变速器46是动力分配变速器(或驱动桥)，其包含行星齿轮组和一个或多个旋转齿轮元件。变速器46进一步包含发电机58和电动马达56。发电机58和电动马达56也可以被称为电机，因为其每一个都可以作为马达或发电机来运行。扭矩被从变速器46输出，用于经由功率传输齿轮装置(未显示)、扭矩输出轴19以及差速器与桥总成(未显示)来推进车辆牵引轮52。
[0028]发电机58可驱动地连接到电动马达56，从而发电机58和电动马达56中的每一个都可以使用来自电能存储设备(本文描述为电池54)的电能来操作。在一些实施例中，能量转换设备(例如逆变器)可以被耦接在电池与马达之间以将电池的DC输出转换成AC输出以便由马达使用。然而，在可替代实施例中，该逆变器可以被配置在电动马达内。
[0029]电动马达56可以以再生模式即作为发电机进行操作，以吸收来自车辆运动和/或发动机的能量并且将所吸收的动能转换成适于存储在电池54内的能量形式。此外，电动马达56可以根据需要作为马达或发电机来操作以增大或吸收由发动机提供的扭矩，例如在发动机1在不同燃烧模式之间的过渡期间(例如，在火花点火模式和压缩点火模式之间的过渡期间)。
[0030]混合推进系统6可以在包含全混合动力系统的各种实施例中操作，其中车辆仅由发动机和发电机协作地驱动，或者仅由电动马达驱动，或者由其组合驱动。可替代地，也可以采用辅助或轻度混合动力实施例，其中发动机是主要的扭矩源并且电动马达在特定状态期间(例如在踩加速器踏板事件期间)选择性地添加扭矩。
[0031]推进系统6可以进一步包含控制系统14。控制系统14被显示为接收来自多个传感器16(其各种示例在此参照图2描述)的信息并且将控制信号发送给多个驱动器81(其各种示例在此参照图2描述)。作为一个示例，传感器16可以包含位于排放控制设备上游的排气传感器126、排气温度传感器128、排气压力传感器129、MAP传感器60以及MAF传感器50。其他的传感器(例如额外的压力传感器、温度传感器、空燃比传感器以及成分传感器)可以被耦接至推进系统6中的各个位置。作为另一示例，驱动器可以包含燃料喷射器66、节气门62、空气栗81以及离子发生器82。控制系统14可以包含控制器12。该控制器可以接收来自各种传感器的输入数据，处理输入数据并且响应于基于与一个或多个程序相对应的被编入其中的指令或代码而处理的输入数据而触发驱动器。控制器12接收来自图1(和图2)中各个传感器的信号，并且基于所接收到的信号和存储在控制器存储器上的指令采用图1(和图2)中的各个驱动器来调节车辆操作。应该认识到的是，可以基于由控制器执行的动作和/或结合与控制器配合的各个车辆和发动机驱动器执行的动作而由控制器来调节车辆操作。示例控制程序在此参考图3来描述。
[0032 ]图2描绘了(图1的)发动机1的燃烧室或汽缸的示例实施例。发动机1可以接收来自控制系统的控制参数和经由输入设备132来自车辆操作者130的输入，所述控制系统包含控制器12。在该示例中，输入设备132包含加速器踏板和用于生成比例的踏板位置信号PP的踏板位置传感器134。发动机10的汽缸(在此也被称为“燃烧室”)30可以包含燃烧室壁136，活塞138被定位在燃烧室壁136内。活塞138可以耦接到曲轴140，从而将活塞的往复运动转变为曲轴的旋转运动。曲轴140可以经由变速器系统耦接到客用车辆的至少一个驱动轮。进一步地，起动机马达可以经由飞轮耦接到曲轴140以便实现发动机10的起动操作。例如，图1中的发电机58和/或马达56可以被耦接到曲轴以提供用于发动机起动转动的扭矩。
[0033]汽缸30可以经由一系列进气通道142、144和146接收进气。除了汽缸30之外，进气通道146也可以与发动机10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含升压设备，例如涡轮增压器或机械增压器。例如，图2所示的发动机10配置有涡轮增压器，该涡轮增压器包含布置在进气通道142与144之间的压缩机174以及沿着排气通道148布置的排气涡轮机176。压缩机174可以经由轴180由排气涡轮机176至少部分地供应动力，其中升压设备被配置为涡轮增压器。然而，在其他示例中，例如在发动机10装备有机械增压器的示例中，排气涡轮机176可以被可选地省略，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。可以沿着发动机的进气通道提供包含节流板164的节气门162，以用于改变提供给发动机汽缸的进气的流率和/或压力。例如，节气门62可以如图2所示设置在压缩机174的下游，或者可替代地，可以被提供在压缩机174的上游。
[0034]除了汽缸30之外，排气通道148也可以接收来自发动机10的其他汽缸的排气。排气传感器128被显示为耦接到排放控制设备170上游的排气通道148。传感器128可以选自用于提供排气空燃比的指示的各种合适的传感器，例如线性氧传感器或UEGO(通用或宽域排气氧传感器)、双态氧传感器或者EGO(如所描绘的)、HEG0(加热型EG0)、N0x传感器、HC传感器或者例如CO传感器。排放控制设备170可以是氧化催化剂(例如图1中的催化剂70)、三元催化剂(TWC)、NOx捕集器、各种其他排放控制设备或其组合。例如，排放控制设备170可以包含耦接在汽油微粒物过滤器上游的氧化催化剂。消声器178可以被包含在排放控制设备170下游的排气通道内。如图1所论述的，在选定状态期间，在离子化空气系统80处生成的离子化空气可以流入在排放控制设备170下游且在消声器178上游的排气通道148内。结果，离子化空气可以在消声器内与排气排放物(例如发动机冷起动排放物和PM排放物)更好地反应，从而用离子化空气改进排气排放物的氧化。然后被氧化的物质可以沿着排气尾管被释放。
[0035]在一些实施例中，排气再循环通道可以被配置为将来自排气通道的至少一部分排气再循环到进气通道。可以经由耦接到EGR通道的EGR阀来调节再循环排气(EGR)的流量。EGR通道可以被配置为提供低压排气再循环(LP-EGR)，其中排气被从涡轮机176下游的排气通道再循环到压缩机174上游的进气通道。可替代地，EGR通道可以被配置为提供高压排气再循环(HP-EGR)，其中排气被从涡轮机176上游的排气通道再循环到压缩机174下游的进气通道。更进一步地，发动机可以被配置为经由相应的通道和气门提供LP-EGR和HP-EGR。
[0036]排气温度可以由位于排气通道148内的一个或多个温度传感器(未显示)来估计。例如，排气温度传感器可以位于排放控制设备170或消声器178的下游，以用来估计排气温度。可替代地，排气温度可以基于发动机工况例如转速、负荷、空燃比(AFR)、火花延迟等来推断。进一步地，排气温度可以由一个或多个排气传感器128计算。应该认识到，可替代地，排气温度可以由在此列举的温度估计方法的任一组合来估计。
[0037]发动机10的每个汽缸可以包含一个或多个进气门和一个或多个排气门。例如，所示的汽缸30包含位于汽缸30的上部区域的至少一个进气提升阀150和至少一个排气提升阀156。在一些实施例中，发动机10的每个汽缸(包含汽缸30)可以包含位于汽缸的上部区域的至少两个进气提升阀和至少两个排气提升阀。
[0038]进气门丨50可以由控制器12经由凸轮致动系统151借助凸轮致动来控制。类似地，排气门156可以由控制器12经由凸轮致动系统153来控制。凸轮致动系统151和153可以均包含一个或多个凸轮并且可以利用凸轮廓线变换(CPS)系统、可变凸轮正时(VCT)系统、可变气门正时(VVT)系统和/或可变气门升程(VVL)系统中的一个或多个，这些系统可以由控制器12操作以改变气门操作。进气门150和排气门156的位置可以分别由气门位置传感器155和157确定。在可替代实施例中，进气门和/或排气门可以由电动气门致动来控制。例如，汽缸30可以替代地包含经由电动气门致动来控制的进气门和经由包含CPS和/或VCT系统的凸轮致动来控制的排气门。在另一些实施例中，进气门和排气门可以由共同的气门致动器或致动系统或者可变气门正时致动器或致动系统来控制。
[0039]汽缸30可以具有压缩比，该压缩比是当活塞138处于下止点和处于上止点时的容积比。通常，压缩比是在9:1到10:1的范围内。然而，在使用不同燃料的一些示例中，可以增加压缩比。例如，当使用较高辛烷值的燃料或者具有较高的汽化潜焓的燃料时，这种情况可以发生。如果因直接喷射对发动机爆震的影响而使用直接喷射，则压缩比也可以增加。
[0040]在一些实施例中，发动机10的每个汽缸可以包含用于启动燃烧的火花塞192。在选择的操作模式下，点火系统190可以响应于来自控制器12的火花提前信号SA经由火花塞192向燃烧室30提供点火火花。但是，在一些实施例中，火花塞192可以被省略，例如当发动机10可以通过自动点火或者通过喷射燃料来启动燃烧时，在一些柴油发动机中可能是这样。
[0041]在一些实施例中，发动机10的每个汽缸可以被配置有用于向其提供爆震或提前点火抑制流体的一个或多个喷射器。在一些实施例中，该流体可以是燃料，其中喷射器也被称为燃料喷射器。作为非限制性不例，汽缸30被显不为包含一个燃料喷射器166。燃料喷射器166被显示为直接耦接到汽缸30，以便与经由电子驱动器168从控制器12接收的信号FPW的脉冲宽度成比例地向其中直接喷射燃料。以此方式，燃料喷射器166向燃烧汽缸30提供所谓的燃料直接喷射(下文也被称为“DI”)。虽然图2显示的喷射器166为侧面喷射器，但是其也可以位于活塞的上方，例如靠近火花塞192的位置。当用醇基燃料操作发动机时，由于一些醇基燃料的较低挥发性，这种位置可以改进混合和燃烧。可替代地，喷射器可以位于进气门的上方并且靠近进气门以改进混合。
[0042]燃料可以被从高压燃料系统8输送到燃料喷射器166，高压燃料系统8包含燃料箱、燃料栗和燃料轨。可替代地，燃料可以由单级燃料栗以较低的压力输送，在这种情况下直接燃料喷射的正时可以在压缩冲程期间比使用高压燃料系统的情况更多地受到限制。此外，虽然未显示，但是燃料箱可以具有向控制器12提供信号的压力换能器。应该认识到，在可替代实施例中，喷射器166可以是将燃料提供到汽缸30上游的进气道内的进气道喷射器。
[0043]如上所述，图2仅显示了多缸发动机的一个汽缸。同样地，每个汽缸可以类似地包含其自己的一组进气门/排气门、(多个)燃料喷射器、火花塞等。
[0044]燃料系统8中的燃料箱可以保存不同品质的燃料，例如不同的成分。这些不同可以包含不同的酒精含量、不同的辛烷值、不同的汽化热、不同的燃料混合物和/或其组合等。
[0045]控制器12在图2中被显示为微型计算机，其包含微处理器单元106、输入/输出端口108、用于可执行程序和校准值的电子存储介质(在该特定示例中被显示为只读存储器芯片110)、随机存取存储器112、不失效存储器114以及数据总线。控制器12可以接收来自耦接到发动机10的传感器的各种信号，除了前面论述的那些信号外，还可以包含:来自质量空气流量传感器122的引入质量空气流量(MAF)的测量值;来自耦接到冷却套筒118的温度传感器116的发动机冷却剂温度(ECT);来自耦接到曲轴140的霍尔效应传感器120(或其他类型)的表面感测点火信号(PIP);来自节气门位置传感器的节气门位置(TP);来自传感器124的歧管压力信号(MAP);来自EGO传感器128的汽缸AFR;以及来自爆震传感器的异常燃烧。发动机转速信号RPM可以由控制器12根据信号PIP来生成。
[0046]可以用计算机可读数据对存储介质只读存储器110进行编程，该计算机可读数据表示由处理器106可执行以便实现下文所述的方法以及可预期但未具体列举的其他变体的指令。
[0047]应该认识到，图1-2显示了具有相对定位的各个组件的车辆系统的示例配置。如果所述元件被显示为直接互相接触或者直接耦接，则所述元件可以至少在一个示例内被分别称为直接接触或直接耦接。类似地，被显示为互相邻近或相邻的元件可以至少在一个示例内分别互相邻近或相邻。作为一个示例，彼此共面接触布置的发动机组件可以被称为共面接触。作为另一示例，被定位成彼此分开并且之间只有空间而没有其他组件的元件在至少一个示例中也可以这么描述。
[0048]现在转向图3，其显示了用于在选择的发动机工况期间使用离子化空气来氧化排气排放物的示例方法300。通过响应于催化剂温度并且进一步基于排气PM负荷将离子化空气弓I入排气催化剂的下游，发动机冷起动排放物和PM排放物可以被更好地处理。
[0049]在302处，该方法包含估计和/或测量发动机工况。所估计的工况可以包含例如发动机转速和负荷、操作者扭矩需求、踏板位置、升压压力、发动机温度、排气温度、环境条件(例如，环境温度、压力和湿度)、排气催化剂温度、最后一次发动机起动之后经过的持续时间(或距离)、车辆操作模式(例如，车辆是否正以电动模式、发动机模式或辅助模式操作)等等。
[0050]在304处，可以确定排气催化剂温度是否低于阈值，例如低于起燃温度。就此而言，在阈值温度以下，排气催化剂不可能被完全激活并且不可能在排气排放物通过排气尾管释放以前有效地转化排气排放物。因此，如果排气催化剂不是足够地热，则该方法包含响应于催化剂温度将离子化空气引入到排气催化剂的下游。
[0051 ]具体地，在306处，该方法包含基于工况确定到发动机的预期空气流量。例如，在排气催化剂处预期的空气质量可以基于MAF和/或MAP传感器的输出来计算。在另一示例中，预期空气流量可以从查找表中检索到，其中空气流量被存储为空气质量和排气背压的函数。在308处，该方法包含操作电动空气栗和离子发生器从而用来自离子发生器的离子化空气替换在催化剂处接收到的空气充气的阈值部分。例如，栗的流量可以被调节以提供阈值部分的离子化空气。该阈值部分可以基于与阈值温度相关的催化剂温度。例如，该阈值部分可以随着催化剂温度与阈值温度之间的差值的增加而增加(通过增加栗的输出)。在一个示例中，空气栗的输出可以被调节，从而将来自离子发生器的占通过汽缸的总空气质量流量的15%的空气量输送到催化剂下游的管道。
[0052]除了调节空气栗的输出之外，离子发生器的输出(例如，功率设置)也可以被调节，从而使得由空气栗输送的空气中的阈值量空气(或阈值比率空气)被离子化。例如，离子发生器的功率设置可以被调节，从而由空气栗输送的空气中的20%被提供作为离子化空气。所引入的离子化空气的量、离子化空气的引入速率以及离子化空气的引入持续时间中的一个或多个可以基于相对于阈值的催化剂温度。
[0053]在310处，该方法包含响应于催化剂温度将在空气栗和离子发生器处生成的离子化空气引到排气催化剂下游的位置。此外，可以使用离子化空气在排气催化剂的下游氧化有机物。在一个示例中，在耦接到排气催化剂下游的混合室(例如，消声器)中氧化有机物，然后将被氧化的有机物从混合室释放到排气尾管。当在消声器内混合时，提供较好的时机以用于等离子体与有机物的反应。在此，催化剂是排气氧化催化剂，并且响应于催化剂温度引入离子化空气包含当催化剂温度低于阈值时开始引入离子化空气，继续引入离子化空气直到催化剂温度处于阈值，以及当催化剂温度高于阈值时中断引入离子化空气。如本文将会详述的那样，离子化空气的引入可以进一步基于估计的排气微粒物负荷。
[0054]在312处，该方法进一步包含:当引入离子化空气时，限制富燃发动机操作到阈值空燃比以上。作为一个示例，λ值可以被限制为0.90或0.90以上。在另一示例中，富燃发动机操作可以被限制在阈值富集程度内。通过在离子化空气被引入排气内的状态期间限制富燃发动机操作，可以预先制止(pre-empt)排气内的超温状态。因此，这避免了由于过热引起的排气组件损坏。
[0055]在一些实施例中，除了在使离子化空气流动之时控制发动机燃烧比之外，排气催化剂处的空燃比可以被调节到化学计量比或比化学计量比更富。例如，在催化剂的闲置升温期间，空燃比可以被保持刚好稀于化学计量比或处于化学计量比。但是，在动力富集期间，空燃比可以被调节到富于化学计量比。富集的范围或程度可以在添加来自离子发生器的空气期间被限制以避免当富空燃混合物与离子化空气混合时排气管内的放热处于正常水平以上。
[0056]在314处，该方法包含确定排气温度(或排气催化剂温度)是否高于阈值，例如高于起燃温度。当离子化空气氧化排气有机物时，生成了热量。如果排气不够热，并且排气催化剂仍没有被激活，则在316处，该方法包含继续使离子化空气流入催化剂下游的发动机排气内并且继续使用离子化空气氧化冷起动排气排放物。如果排气足够热，并且排气催化剂被激活，则在332处，该方法包含关停空气栗并且停用离子化发生器，从而中断将离子化空气输送到排气内。
[0057]离子化空气的下游引入使得排气催化剂(例如，氧化催化剂或三元催化剂)能够升温接近化学计量比，与此同时添加较冷温度的额外空气以将残余碳氢化合物转化成二氧化碳且不会生成NOx。以此方式，将离子化空气引入排气催化剂下游允许在发动机冷起动期间实现排放物减少的优点。应该认识到，在可替代的示例中，离子化空气可以被引入到排气催化剂的上游。在这种实施例中，除了排放物减少的优点之外，也可以实现加热优点。具体地，在上游引入离子化空气的情况下，为了将三元催化剂维持在化学计量比，发动机将需要富燃运行以平衡离子化空气流。虽然这可以加快催化剂加热，但是可能影响燃料经济性。
[0058]返回到304，如果排气催化剂已经被激活，则在317处，该方法包含确认是否要求富燃发动机操作。在一个示例中，可以暂时要求富燃发动机操作以用于组件保护，例如当(涡轮增压器的)涡轮叶片或排气催化剂接近可能劣化组件预期寿命的阈值温度时。如果要求富燃发动机操作，则方法进行到332以维持空气栗和离子发生器停用，从而停用离子化空气到排气内的输送。这将排气系统的下游部分维持在与催化剂所要求的相同阈值内。
[0059]如果没有要求富燃发动机操作，则在318处，该方法包含基于发动机工况计算预期排气微粒物(PM)负荷。在一个示例中，PM负荷可以基于排气碳烟传感器的输出而被确定。在另一示例中，PM负荷可以基于操作者扭矩需求和踏板位置而被确定。例如，在操作者扭矩需求高的状态期间，或者在操作者踩加速器踏板期间，排气的PM负荷可以增加。
[0060]在320处，该方法包含比较预期PM负荷与阈值负荷。如果发动机的预期PM负荷不高于阈值负荷，则该方法进行到322，在322处可以确定是否已经满足排气PM过滤器的再生条件。如果排气PM过滤器的PM负荷高于阈值负荷，则可以认为满足过滤器再生条件。
[0061]如果发动机的预期PM负荷高于阈值负荷，或者如果认为满足PM过滤器再生条件，则该方法进行到324处以操作空气栗和离子发生器。如前所述，电动空气栗和离子发生器可以被操作以便用来自离子发生器的离子化空气替换在PM过滤器处接收到的空气充气的阈值部分(例如，15%)。例如，栗的流量可以被调节以提供离子化空气的阈值部分。该阈值部分可以基于相对于阈值负荷的PM负荷(或PM过滤器负荷)，该阈值部分随着差异的增加而增加。除了调节空气栗的输出之外，离子发生器的输出(例如，功率设置)也可以被调节，从而使得由空气栗输送的空气中的阈值量空气或阈值比率空气被离子化，例如由空气栗输送的空气的20%被提供作为离子化空气。所引入的离子化空气的量、离子化空气的引入速率以及离子化空气的引入持续时间中的一个或多个可以基于相对于阈值的PM负荷(或PM过滤器负荷)。
[0062]在326处，该方法包含响应于PM负荷将在空气栗和离子发生器处生成的离子化空气引到在排气催化剂下游且在PM过滤器上游的位置。此外，可以使用离子化空气在排气催化剂的下游氧化有机物。例如，可以使用离子化空气在PM过滤器上游且在排气催化剂下游氧化排气PM。在一个示例中，在耦接到排气催化剂下游且在PM过滤器上游的混合室(例如，消声器)内氧化有机物，然后被氧化的有机物被从混合室释放到排气尾管中。在此，离子化空气响应于PM负荷而被引入，其中当PM负荷在阈值负荷以上时开始离子化空气的引入，继续引入离子化空气直到PM负荷处于阈值负荷，并且当PM负荷低于阈值负荷时中断离子化空气的引入。
[0063]通过基于PM负荷引入离子化空气可以实现几个优点。在一个示例中，通过更好地预料排气PM负荷高的状况，并且在这些状况期间使离子化空气流动，排气PM可以被氧化而不需要在稍后时间累积并且烧掉PM。因此，减小了将PM存储在过滤器上的需求。换句话说，离子化空气流可以在排气流内的PM产生时就将其氧化。在一个示例中，通过在高PM负荷状况期间输送离子化空气，可以消除对排气装置中的PM过滤器的需求，从而提供组件减少的优点(例如降低的成本和改善的封装)。此外，减少了对用于过滤器再生控制的相关温度和压力传感器的需求。即使存在PM过滤器，通过使离子化空气流动，可以减小PM过滤器的再生频率。
[0064]更进一步地，通过在PM过滤器被加载并且需要再生的状况期间输送离子化空气，过滤器可以在明显较低的排气温度下被再生，因为离子化空气流以比传统过滤器再生方法低很多的温度氧化碳烟。此外，DFSO可以不被要求再生过滤器。通过在排气催化剂的下游添加离子化空气，排气催化剂(例如，TWC)可以被有利地用于控制气态排放物的空燃比。通过将TWC维持接近化学计量比，碳氢化合物(HC)和NOx的排放可以被最小化，从而允许催化剂的输出与离子化氧气的大量混合以减少微粒物排放。以此方式，微粒物负荷可以被减小而不会增加NOx排放物，正如空气流在TWC之前被引入时将发生的那样。
[0065]当引入离子化空气时，发动机的富燃发动机操作可以被限制到阈值空燃比以上。作为一个示例，λ值可以被限制为0.90或0.90以上。通过在将离子化空气引入排气的状况期间限制富燃发动机操作，预先制止了排气内的超温状况。因此，这避免了由于过热引起的排气组件损坏。
[0066]在328处，该方法包含确定PM负荷是否低于阈值负荷，或者过滤器是否已经被再生。如果为“否”，则在330处，方法继续使离子化空气流入发动机排气内。否则，在332处，空气栗和离子发生器可以被关停，从而停用离子化空气到排气内的输送。
[0067]以此方式，可以在发动机操作期间有利地使用离子化空气来加快排气加热、催化剂活化并且控制排气PM问题。通过减小在冷起动期间对积极火花延迟的需要，可以通过减小因使用积极火花延迟而导致的近乎全开节气门的进气轰鸣声来改善NVH。此外，排气催化剂上的贵金属负载可以被减小，从而降低催化剂成本。
[0068]在一个示例实施例中，一种用于混合动力车辆系统的方法包括:响应于排气催化剂温度低于活化阈值和排气微粒物负荷高于阈值负荷中的一个或多个，操作离子发生器以将离子化空气引入排气催化剂的下游。排气微粒物负荷可以是由碳烟传感器估计的估计排气微粒物负荷、基于发动机工况推断的预期排气微粒物负荷以及耦接在排气催化剂下游的微粒过滤器的碳烟负荷之一。该方法可以进一步包括:继续离子发生器的操作直到排气催化剂温度处于或高于活化温度，或者排气微粒物负荷低于阈值负荷。在此，所述操作包含启用离子发生器并且调节耦接到离子发生器的电动空气栗的输出，从而用离子化空气添加在排气催化剂的下游接收到的空气充气的阈值部分。
[0069]该方法可以进一步包括:当引入离子化空气时，将发动机燃烧空燃比限制为处于或高于阈值空燃比，阈值空燃比基于在催化剂下游引入的离子化空气的持续时间和数量中的一个。此外，响应于请求富燃发动机操作以用于发动机组件保护，该方法可以包含停用离子发生器的操作。更进一步地，该方法可以包含:在耦接到排气催化剂下游的混合室内氧化包含排气微粒物的排气有机物，并且将来自混合室的被氧化有机物和热量释放到排气尾管内。
[0070]应该认识到，在混合电动车辆中，通过使用离子化空气来处理冷起动排放物，可以提供时机以允许通过等待直到较冷的催化剂温度才使发动机转速上拉以加热催化剂来使转速下拉更长久。在一个示例实施例中，混合动力车辆系统包括:含有进气装置和排气装置的发动机，该排气装置包含氧化催化剂;用于使空气流入离子发生器内的电动空气栗;用于将空气离子化成离子空气的离子发生器；电动马达;经由发动机和电动马达中的一个或多个推进的车轮；以及控制器。该控制器可以被配置有存储在非临时存储器上的计算机可读指令，以便:在行驶周期的第一发动机冷起动期间，中断通过马达来推进车辆，同时以点火正时延迟操作发动机以将催化剂的温度升高到阈值温度以上。然后，在行驶周期的随后的第二发动机冷起动期间，控制器可以经由马达继续推进车辆，同时催化剂冷却到较低温度。然后，当操作发动机时，控制器可以使离子化空气流入排气催化剂下游的发动机排气中以减少尾管处的HC排放物，直到排气催化剂的温度高于阈值温度。以此方式，排放物被维持在低水平，该低水平是在冷催化剂上仅使用火花延迟不可能实现的。
[0071]行驶周期的第一发动机冷起动可以响应于车辆经由马达推进期间的排气催化剂温度的初始下降来执行，而行驶周期的第二发动机冷起动可以响应于车辆经由马达推进时的排气催化剂温度的随后下降来执行。在行驶周期的第一发动机冷起动期间催化剂温度的下降可以比在行驶周期的第二发动机冷起动期间催化剂温度的下降降至更低的温度。进一步地，在行驶周期的第一发动机冷起动期间排气的微粒物负荷可以高于在行驶周期的第二发动机冷起动期间排气的微粒物负荷。控制器可以包含进一步的指令以用于通过基于排气催化剂的温度和阈值温度之间的差值操作离子发生器和调节电动空气栗的输出来使离子化空气流入发动机排气内。
[0072]现在转向图4，图表400描绘了响应于催化剂温度和微粒物负荷在发动机排气内使用离子化空气的示例。图表400在曲线图402处描绘了排气催化剂的温度，在曲线图404处描绘了排气PM负荷，在曲线图406处描绘了离子化空气的流量，在曲线图408处描绘了操作者踏板位置，在曲线图410处描绘了发动机燃料喷射，在曲线图412处描绘了排气空燃比，在曲线图414处描绘了车辆速度，并且在曲线图416处描绘了(从MBT起的)火花正时延迟。在当前示例中，车辆是能够经由发动机、马达或者两者推进的混合动力车辆。
[0073]在tl之前，车辆正以电动模式操作，其中车轮仅经由马达扭矩来推进。此时没有发生发动机燃烧，并且没有发动机扭矩被生成或者被输送至车轮。在tl处，操作者可以踩加速器踏板以请求较高的车辆速度。为了输送需求扭矩，发动机可能需要被起动。因此，在发动机内恢复燃料和火花以生成发动机扭矩。但是，此时，催化剂温度低于其活化温度。为了减少与钝化催化剂相关的冷起动排放物，发动机在具有一些火花延迟的情况下进行操作。此夕卜，离子化空气流入排气催化剂下游的发动机排气通道内。在当前示例中，离子化空气以预先限定的速率流动，但是应当认识到，在可替代的示例中，离子化空气的流量也可以变化。通过提供从MBT起的某一火花延迟，排气温度并且因此排气催化剂温度可以升高。通过在催化剂被激活时使离子化空气同时流动，没有被催化剂转化的未处理碳氢化合物可以被离子化空气氧化，从而减少排气排放物。因此，如果在冷起动期间没有引入离子化空气，排气PM排放物可能已经是明显更高的，如虚线段401所示。也应该认识到，通过在冷起动期间引入离子化空气以处理排气排放物，可以较不积极地使用火花延迟来加快催化剂加热。在一个示例中，在11和t2之间，与曲线图416所示的火花延迟使用相比，火花正时可以以较小的量从MBT延迟和/或可以被延迟较短的持续时间。
[0074]在t2处，催化剂可能足够温暖，并且因此可以终止离子化空气的进一步输送。此夕卜，火花正时可以返回至MBT并且可以不再应用进一步的火花延迟以用于催化剂加热目的。在t2和t3之间，车辆可以继续以至少一些发动机扭矩进行操作。在t3处，操作者可以再次踩加速器踏板。例如，操作者可以暂时踩加速器踏板至节气门全开。因此，在踩加速器踏板期间，排气PM排放物可能升高。为了处理该PM负荷，在t3处，当操作者踩加速器踏板并且产生排气碳烟时，重新开始将离子化空气输送至排气催化剂下游的发动机排气。通过在排气PM水平高升高时的状况期间使离子化空气流动，碳烟可以在其生成之时就被氧化，从而避免了排气排放劣化。具体地，通过在预期碳烟水平将会较高时提供离子化空气，可以使得所产生的排气PM排放物低于否则可能产生的排气PM排放物。例如，如果没有离子化空气输送，则排气PM排放物可能更高，如虚线段403所示。
[0075]在t4处，操作者扭矩需求可能下降并且可能处于仅经由马达扭矩就可提供的水平。因此，发动机可以被关闭并且车辆可以仅经由马达来推进。
[0076]在t4和t5之间，由于车辆仅通过马达扭矩来运行，所以催化剂温度开始下降。在t5处，催化剂温度可能足够低至如果发动机被操作则可以生成排气PM(虚线段405所示)的温度。因此，在t5处，离子化空气可以被输送至排气催化剂下游的排气，从而减少排气PM排放物。在t6处，催化剂温度可能进一步降低并且现在可能要求发动机将转速上拉以用于催化剂加热。因此，在t6处，发动机被重新起动并且伴随火花延迟进行操作以加快催化剂加热。在此，发动机转速上拉被推迟直到t6，此时催化剂温度比用其他方式可能达到的催化剂温度更冷。具体地说，在没有离子化空气输送的情况下，发动机可能需要在t5处将转速上拉。
[0077]在另一种实施方式中，在一个给定的行驶周期内，响应于当经由马达推进混合动力车辆时的排气催化剂温度的首次下降，控制器可以立即过渡到以点火正时延迟操作发动机，并且至少维持发动机操作直到排气催化剂的温度高于阈值温度。相比之下，响应于当经由马达推进该车辆时的排气催化剂温度的随后的二次下降，控制器可以维持马达操作同时使离子化空气流入排气催化剂下游的发动机排气，直到排气催化剂的温度高于阈值温度。
[0078]以此方式，排气微粒物排放物和发动机冷起动排放物中的每一种都可以被处理，而不需要依靠燃料低效方法来加快催化剂加热。使离子化空气流入排气催化剂下游的发动机排气的技术效果是冷起动排放物和排气PM可以在它们生成之时就被氧化，从而改善排气排放物。这不仅减少对排气微粒过滤器的需要，而且也减少与过滤器再生相关的成本和控制，例如对稀燃发动机操作、额外的温度和压力传感器的需要以及对DFSO操作期间专门进行再生的需要。此外，有利于进行封装。与过滤器过渡活化相关的散热问题也可以被减少，因为碳烟累积的水平较低。进一步地，冷起动频率可以被减小，并且因此排放物可以在它们生成之时就被处理，而不需要通过使用燃料低效方法(例如积极火花延迟)加快催化剂加热。这还减少在排气催化剂上加载贵金属的需要，从而减少催化剂成本。同样，将离子化空气添加到排气催化剂的下游使得催化剂能够接近化学计量比操作，从而使得PM排放物能够减少，而不会引起NOx排放物的增加。总之，对燃料经济性的影响被提高，同时减少了排气排放物。
[0079]应注意，本文包含的示例控制和估计程序可以与各种发动机和/或发动机系统配置一起使用。在此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存储器内并且可以被控制系统执行，所述控制系统包含与各种传感器、致动器以及其他发动机硬件组合的控制器。本文所述的具体程序可以表示任何数量的处理策略中的一个或多个，例如事件驱动、中断驱动、多任务、多线程等等。同样，所示的各个动作、操作和/或功能可以按照所示的顺序、平行地或在某些情况下省略地进行。同样地，处理次序不是为实现本文所述示例实施例的特征和优点所必需的，其被提供以便于说明和描述。所示动作、操作和/或功能中的一个或多个可以根据所使用的特定策略重复地进行。进一步地，所述的动作、操作和/或功能可以图解地表示成代码以待编入发动机控制系统内计算机可读存储介质的非临时存储器内，其中所述动作通过执行系统内的指令来完成，所述系统包含与电子控制器组合的各个发动机硬件组件。
[0080]应当认识到，本文所述配置和程序本质上是示例性的，并且这些具体实施例不被认为具有限制意义，因为若干变化是可能的。例如，以上技术可以应用到V-6、1-4、1-6、V-
12、对置4缸以及其他的发动机类型。本公开的主题包含本文公开的各个系统和配置以及其他特征、功能和/或属性的所有新颖且非显而易见的组合和子组合。
[0081]之后的权利要求书特别指出被认为是新颖且非显而易见的某些组合和子组合。这些权利要求可以涉及到“一个”元件或“第一”元件或其等同物。这种权利要求应该理解为包含一个或多个这种元件的合并，既不要求也不排除两个或多个这种元件。公开特征、功能、元件和/或属性的其他组合和子组合可以通过修改本权利要求书或者通过在该或相关申请中提出新的权利要求来请求保护。这种权利要求，无论比原始权利要求的范围更宽、更好、相等或不同，也都被认为是被包含在本公开的主题内。
【主权项】
1.一种用于发动机的方法，其包括: 响应于催化剂温度，将离子化空气引入到排气催化剂的下游。2.根据权利要求1所述的方法，其进一步包括:使用所述离子化空气氧化所述排气催化剂下游的有机物。3.根据权利要求2所述的方法，其中所述催化剂是排气氧化催化剂，并且其中所述引入包含在催化剂温度低于阈值时开始引入离子化空气，继续引入所述离子化空气直到所述催化剂温度处于所述阈值，以及当所述催化剂温度高于所述阈值时中断所述离子化空气的引入。4.根据权利要求3所述的方法，其中所述引入包含操作电动空气栗和离子发生器以将离子化空气添加到在所述催化剂处接收的空气充气的阈值部分，所述阈值部分基于相对于所述阈值的所述催化剂温度。5.根据权利要求3所述的方法，其进一步包括:基于相对于所述阈值的所述催化剂温度，调节离子化空气的引入量、所述离子化空气的引入速率以及所述离子化空气的引入持续时间中的一个或多个。6.根据权利要求2所述的方法，其中所述氧化包含在耦接到所述排气催化剂下游的混合室内氧化有机物，并且将已氧化的有机物从所述混合室释放到排气尾管内。7.根据权利要求1所述的方法，其中所述离子化空气的引入进一步基于估计的排气微粒物负荷。8.根据权利要求1所述的方法，其进一步包括:当引入所述离子化空气时，将富燃发动机操作限制到阈值空燃比以上。9.一种用于混合动力车辆系统的方法，其包括: 响应于排气催化剂温度低于活化阈值和排气微粒物负荷高于阈值负荷中的一个或多个，操作离子发生器以将离子化空气引入到所述排气催化剂的下游。10.根据权利要求9所述的方法，其中所述排气微粒物负荷是由碳烟传感器估计的估计排气微粒物负荷、基于发动机工况推断的预期排气微粒物负荷以及耦接到所述排气催化剂下游的微粒过滤器的碳烟负荷中的一个或多个。11.根据权利要求9所述的方法，其进一步包括:持续操作所述离子发生器，直到所述排气催化剂温度处于或高于所述活化阈值或者所述排气微粒物负荷低于所述阈值负荷。12.根据权利要求9所述的方法，其中所述操作包含:启用所述离子发生器并且调节耦接到所述离子发生器的电动空气栗的输出，以将离子化空气添加到在所述排气催化剂下游接收到的空气充气的阈值部分。13.根据权利要求9所述的方法，其进一步包括:当引入所述离子化空气时，将发动机燃烧空燃比限制为处于或高于阈值空燃比，所述阈值空燃比基于引入到所述催化剂下游的离子化空气的持续时间和数量中的一个。14.根据权利要求9所述的方法，其进一步包括:响应于用于发动机组件保护的富燃发动机操作的请求，停用所述离子发生器的操作。15.根据权利要求9所述的方法，其进一步包括:在耦接到所述排气催化剂下游的混合室内氧化包含排气微粒物的排气有机物，并且将已氧化的有机物和热量从所述混合室释放到排气尾管内。16.一种混合动力车辆系统，其包括: 发动机，其包含进气装置和排气装置，所述排气装置包含氧化催化剂； 电动空气栗，其用于使空气流入离子发生器； 离子发生器，其用于将空气离子化成离子空气； 电动马达； 车轮，其经由所述发动机和所述电动马达中的一个或多个推进；以及 控制器，其具有存储在非临时存储器上的计算机可读指令以用于: 在行驶周期的第一发动机冷起动期间，中断经由所述马达进行车辆推进，同时以点火正时延迟操作所述发动机以将所述催化剂的温度提升到阈值温度以上，以及 在所述行驶周期的随后的第二发动机冷起动期间，继续经由所述马达进行车辆推进，同时使离子化空气流入所述排气催化剂下游的发动机排气中，同时操作所述发动机直到所述排气催化剂的温度高于所述阈值温度。17.根据权利要求16所述的系统，其中所述行驶周期的所述第一发动机冷起动响应于经由所述马达进行车辆推进期间的排气催化剂温度的初始下降，并且其中所述行驶周期的所述第二发动机冷起动响应于经由所述马达推进所述车辆时的排气催化剂温度的随后下降。18.根据权利要求16所述的系统，其中所述行驶周期的所述第一发动机冷起动期间的催化剂温度的下降比所述行驶周期的所述第二发动机冷起动期间的催化剂温度的下降降至更低的温度。19.根据权利要求16所述的系统，其中所述行驶周期的所述第一发动机冷起动期间的排气的微粒物负荷高于所述行驶周期的所述第二发动机冷起动期间的排气的所述微粒物负荷。20.根据权利要求16所述的系统，其中所述控制器包含用于以下操作的指令:通过基于所述排气催化剂的温度与所述阈值温度之间的差值操作所述离子发生器和调节所述电动空气栗的输出，使离子化空气流入所述发动机排气。
【文档编号】F01N3/22GK106050370SQ201610237912
【公开日】2016年10月26日
【申请日】2016年4月15日
【发明人】D·R·马丁, K·J·米勒, M·J·V·尼乌斯塔特, J·E·罗林格
【申请人】福特环球技术公司