在发动期间管理后处理部件效率的制作方法

本申请要求2014年2月28日提交的美国临时申请序列号61/946,217的提交日期的权益，所述申请以其整体通过引用并入本文中。

背景技术：

内燃机的发动事件可以在燃料未供应到内燃机的气缸或未由内燃机的气缸燃烧时发生。由于因缺乏燃烧产生的降低的排气温度，排气系统中的后处理部件的温度以使得后处理系统的效率被影响的速率或量降低或冷却。当发动事件结束时，降低了温度的后处理部件以降低的效率工作，从而产生增加HC和/或NOx排放物的可能性，直到达到后处理系统所期望的工作温度为止。因此，需要在内燃机的发动条件期间维持后处理部件效率的系统和方法。

技术实现要素：

现在构想本文公开的系统和方法的各种方面。根据一个方面，一种方法包括：确定内燃机发动事件发生或即将发生；响应于发动事件执行通过内燃机的减少的进气流操作以便在发动事件期间降低内燃机下游的后处理系统部件的冷却速率和氧饱和度；以及响应于减少的进气流操作执行增加的废气再循环(EGR)操作以便将进气歧管压力保持在预定阈值之上以便降低发动事件期间的油耗。

根据另一个方面，一种系统包括：连接到后处理系统的发动机；连接到发动机的进气通道；以及EGR通道，所述EGR通道将从发动机接收排气的排气通道连接到进气通道。进气通道包括进气节流阀并且EGR通道包括控制阀门。系统还包括连接到进气节流阀和控制阀门的控制器。

根据所述系统，或者在根据控制器装置的另一个方面中，控制器被构造来判读内燃机的发动条件，并且致动进气节流阀以便减少进气流以降低后处理部件的冷却速率，并且致动控制阀门以便增加EGR流以将进气歧管压力维持在压力阈值之上。

在系统和/或装置的一个实施方案中，增加EGR流将进气歧管压力维持在压力阈值之上，使得发动事件或条件期间油耗和颗粒数量排放低于将在没有EGR流条件下发生的情况。在另一个实施方案中，进气通道中的进气节流阀关闭来减少进气流，这降低了后处理系统部件的冷却速率和氧饱和度。在又一实施方案中，增加EGR流包括打开控制阀门。在另一实施方案中，发动事件或条件包括确定内燃机的一个或更多个气缸目前不接收燃料。在再一实施方案中，内燃机响应于确定发动事件或条件的结束返回到标称的空气流操作。

本概要旨在介绍一种概念的选择，这些概念将在以下说明性实施方案中进一步描述。本概要并不旨在识别要求保护的主题的关键特征或基本特征，也不旨在用作帮助限制要求保护的主题的范围。根据以下描述和附图，其他实施方案、形式、目标、特征、优点、方面和益处将变得显而易见。

附图说明

图1是系统的一个实施方案的示意图，所述系统具有内燃机和后处理部件效率管理系统。

图2是用于管理内燃机后处理系统的效率的控制器装置的一个实施方案的示意图。

图3是用于管理内燃机后处理系统的效率的过程的一个实施方案的流程图。

具体实施方式

为了促进对本发明原理的理解的目的，现在将参考附图中所示的实施方案，并且将使用特定语言来描述所述实施方案。然而应理解，并不旨在对本发明的范围构成任何限制，所示实施方案中的任何改变和其他修改，以及如本发明所涉领域的技术人员通常能想到的如本文所示的本发明的原理的任何其他应用在本文是可期的。

参考图1，描绘了系统10，系统10具有发动机12。发动机12是任意类型的内燃机并且可包括化学计量发动机、柴油机、汽油机和/或天然气发动机。在某些实施方案中，发动机12包括稀燃发动机，诸如稀燃汽油发动机或柴油循环发动机。在某些实施方案中，发动机12可以是产生排放物的任意发动机类型，所述发动机12可包括废气再循环(EGR)系统或环路14，例如以便减少来自发动机12的NO_x排放物。发动机12包括多个气缸16。气缸的数量可以是适合用于发动机的任意数量，并且布置可以是任意适合的布置。发动机12包括仅用于说明目的的直列式的6个气缸，但是其他布置也可预想并且未被排除。

在系统10中，EGR流18在EGR通道20中再循环并且在进气歧管26的上游位置处与进气通道24中的进气流22组合。进气歧管26提供包括与EGR流18组合的进气流22的供给流。进气歧管26连接到进气通道24，并且进气通道24包括进气节流阀28以便调控通过进气歧管26至气缸16的供给流。进气通道24还可包括增压空气冷却器(未示出)以便冷却提供到进气歧管26的供给流。进气通道24还可包括压缩机(未示出)以便压缩从进气清洁器(未示出)接收的进气流。还预想没有压缩机和/或增压空气冷却器的实施方案。

EGR流18可在EGR通道20的出口处、在混合器处或通过任意其他布置与进气流22组合。在某些实施方案中，EGR流18直接返回到进气歧管26。进气节流阀28在EGR通道20上游的进气通道24中并且包括进气通道24中的板或其他适合的机构以便调控提供到进气歧管26的进气流22的量。进气节流阀28可包括致动器或连接到控制器50的其他设备，所述进气节流阀28或连接到控制器50的其他设备被构造来从控制器50接收通过调制进气通道24中的板或进气节流阀28的其他流阻塞构件调控进气流22的控制命令。

在说明性实施方案中，EGR流18与进气节流阀28下游的进气流22混合使得进气歧管26上的进气歧管压力可响应于通过进气节流阀28的进气流22的减少通过增加EGR流18而增加，这在发动条件期间降低发动机12的油耗。在其他实施方案中，EGR通道20可包括EGR冷却器(未示出)以及带有阀门的旁路(未示出)，所述阀门选择性地允许EGR流绕开EGR冷却器。EGR冷却器和/或EGR冷却器旁路的存在是任选的并且非限制性的。

EGR通道20还包括可操作来在打开位置与关闭位置之间移动以便调控提供到进气通道24的EGR流18的量的EGR流控制阀门38。控制阀门38可以是二元的，这是由于它仅具有“打开”位置和“关闭”位置，所述控制阀门38可以在打开与关闭位置之间的多个位置的所选择一个处是可定位的，和/或可以在打开与关闭位置之间持续可变化。控制阀门38包括致动器或其他适合的设备以便调控其打开和关闭，所述控制阀门38连接到来自控制器50的控制命令并且响应于来自控制器50的控制命令。

气缸16连接到排气系统，所述排气系统包括接收以来自气缸16的排气流30形式的排气的排气歧管28和从排气歧管28接收气流30的排气通道32。在其他实施方案中，提供排气通道32中的涡轮(未示出)，所述涡轮通过排气可操作来驱动进气通道24中的压缩机。排气通道32包括在排气通道32中带有一个或更多个部件的后处理系统34，所述后处理系统34被构造来处理排气流30中的排放物。后处理系统34可以是本领域已知的任意类型的后处理系统，并且可包括催化剂和/或过滤后处理部件。后处理系统34包括一个或更多个部件，所述一些或更多个部件(至少在一些操作条件中)需要最小温度来正常起作用、有效地起作用和/或再生或恢复存储容量或催化剂活性。示例性后处理部件包括但不限于氧化催化剂(例如，柴油机氧化催化剂-DOC)、NO_x处理部件(三元催化剂、稀NO_x催化剂、SCR催化剂等等)、过滤部件、脱除催化剂(例如，氨氧化催化剂)。

系统10还包括可操作来从燃料存储源42(诸如燃料箱)向气缸16提供燃料的燃料系统40。燃料存储源42包括，例如，随车携带的燃料泵44，所述燃料泵44经由导管46通过过滤器(未示出)将燃料从源42递送到公共供应轨道48。公共轨道48经由相应燃料线将燃料供给到多个燃料喷射器(未示出)，每个气缸16至少一个。燃料泵44通过继电器或至控制器50的其他适合的连接操作来响应于燃料加注命令提供燃料加注量。

直接喷射器，如本文所利用，包括将燃料直接喷射到气缸容积中的任意燃料喷射设备，并且能够在(多个)进气门和(多个)排气门关闭时将燃料递送到气缸容积。直接喷射器可以构建来在气缸的顶部处喷射燃料。在某些实施方案中，直接喷射器可以构建来将燃料喷射到预燃烧室。直接喷射器可以是用于气缸16的主要或仅有的燃料加注设备，或者可替代地直接喷射器可以是用于气缸16的辅助或次级燃料加注设备。在某些实施方案中，直接喷射器能够在任意操作条件下提供用于气缸16的所有所设计的燃料加注量。可替代地，直接喷射器可以仅是部分作用的，例如直接喷射器可以能够提供用于具体目的的指定的燃料量。

在其他实施方案中，除了直接喷射器或替代直接喷射器，气缸16包括端口喷射器(未示出)。在这些实施方案中，进气歧管26可被分开(未示出)，或端口燃料喷射器可以被定位使得系统10中没有其他气缸位于端口燃料喷射器的下游，即仅目标气缸位于端口燃料喷射器的下游。

供应到每个气缸的燃烧室的燃料通过燃料控制模块52控制，所述燃料控制模块52是分离的控制器或控制器50的一部分。燃料控制模块52根据通过控制器50产生的燃料命令响应于发动机操作条件操作喷射器。控制器50连接到燃料泵44以及示意性地示出为传感器60的多个其他发动机条件传感器。发动机条件传感器60可包括但不限于，监测发动机位置、发动机速度、歧管静态压力、进入歧管的质量空气流、发动机温度、空气温度、凸轮轴位置(进气和排气)、进气歧管调谐阀门、气压、EGR量、VGT位置、转矩需求、齿轮位置等等的传感器。此外，至少一个进气歧管压力传感器62提供在进气歧管26处，所述至少一个进气歧管压力传感器62可操作来提供指示组合的气缸16和/或针对气缸16的每个的进气歧管压力的信号。

在某些实施方案中，系统10包括控制器50，所述控制器50被构建来执行某些操作以便在发动机12的发动事件或条件期间控制后处理系统34的效率。在某些实施方案中，控制器50形成处理子系统的一部分，所述处理子系统包括具有存储、处理和通信硬件的一个或更多个计算设备。控制器50可以是单一设备或分布式设备，并且控制器50的功能可以通过硬件或软件执行。控制器50可以包括在、部分包括在发动机控制器(未示出)内或完全与其分离。控制器50与贯穿系统10的任意传感器或致动器通信，包括通过直接通信、在数据链路上通信和/或通过与处理子系统的其他控制器或部分通信，向控制器50提供传感器和/或致动器信息。

在某些实施方案中，控制器50被描述为在功能上执行的某些操作。本文中包括控制器操作的描述强调独立于控制器的结构并且说明操作的一个分组以及控制器的职责。应当理解，执行类似整体操作的其他分组也在本申请的范围内。控制器的方面可在硬件中和/或通过执行存储在一个或更多个计算机可读介质上的非暂时性存储器中的指令的计算机实现，并且控制器可跨过各种基于硬件或计算机的部件分布。

示例性和非限制性控制器实现元件包括提供本文确定的任意值的传感器，提供是本文确定的值的前体的任意值的传感器，包括通信芯片、振荡晶体、通信链路、电缆、扭绞二股线、同轴布线、遮蔽布线、信号传送器、接收器和/或收发器的数据链路和/或网络硬件，逻辑电路，硬连线的逻辑电路，根据模块指定构造的具体非暂时性状态中的可重构逻辑电路，包括至少电气、液压或气动致动器的任意致动器，螺线管，运算放大器，模拟控制元件(弹簧、过滤器、积分器、加算器、分隔器、增益元件)和/或数字控制元件。

本文列出的具体实现元件是非限制性的，并且用于本领域技术人员能够理解的如本文所述的任何控制器的任何实现元件在本文是可期的。一旦操作被描述，则本文的控制器可为基于多个硬件和/或计算机的实现方式，其中许多具体实现方式涉及本领域技术人员受益于本公开并理解本公开所提供的控制器操作的机械步骤。

本文描述的某些操作包括用于判读或确定一个或更多个参数的操作。如本文所利用的，判读或确定包括通过本领域中已知的任何方法接收值，至少包括从数据链路或网络通信接收值、接收指示值的电子信号(例如，电压、频率、电流或PWM信号)、接收指示值的软件参数、从非暂时性计算机可读存储介质上的存储器位置读取值、通过本领域中已知的任何方式接收作为运行时间参数的值、和/或通过接收可用来计算所判读或确定的参数的值和/或通过引用将被判读或确定为参数值的默认值。

某些系统在下文描述，并且在本公开的各种语境中包括控制器操作和过程的实例。在某些实施方案中，控制器50判读发动机12的发动条件或事件，并且响应于所述发动条件或事件，控制器50向气缸16的一个或更多个提供关闭进气节流阀28以降低或截止进气流22的后处理部件效率维护命令。发动条件或事件包括本领域中所理解的任意条件或事件，可指示发动机12在发动条件下操作或者指示发动条件是即将来临的使得后处理系统34和/或其部件的一个或更多个的不被希望的冷却量将或潜在地在现在的进气流条件下发生。

示例性系统包括控制器50，所述控制器50具有被构建来执行操作来响应于发动机12的发动条件减少进气流的模块。在图2中用于控制器50的示例性装置包括发动事件模块100，所述发动事件模块100被构建来响应于发动机转矩要求104和/或提供到气缸16的燃料加注量106判读内燃机的发动事件102。发动机转矩要求104通常是用于发动机的速度/转矩调节器的电流输出，尽管在混合动力系统中可替代转矩源的存在和容量还可被认为确定发动机是否需要提供转矩。发动事件模块100还可被构造来确定在现在的操作条件下发动机是否需要提供零(或者更少)转矩，不管发动机现在是否喷射燃料和/或不管发动机是否正在“发动”。

示例性控制器50还包括后处理部件效率维护模块110。效率维护模块110可被构造来响应于发动事件102提供进气节流阀命令112以便关闭进气节流阀28以便降低经由进气流22被推动通过后处理系统34的空气的量。减少的空气流降低由后处理系统34损耗的热量的量并且降低存储在后处理系统34的任意催化剂部件中的氧气的量。示例性实施方案后处理系统34包括，例如，在冷却时在转换NOx和HC排放物处变得效率更低的三元催化剂。移动通过催化剂的冷却空气的量在发动事件102期间通过关闭进气节流阀28来降低。在一个实施方案中，用于空气流/节流阀位置144的表格、图表或公式在某些操作条件下提供用于各种进气节流阀位置的进气流量。此外，如果进气流以就在发动事件102之前存在的速率继续，催化剂可以是氧气饱和的，进一步降低催化剂转换NOx排放物的能力。通过减少通过后处理系统34的进气流22，催化剂保持能够以所希望的水平在更长的时间段内转换NOx排放物。

示例性控制器50还可包括颗粒数量排放减少模块120，所述颗粒数量排放减少模块120还被构造来在发动事件102期间判读进气歧管压力122并且，响应于将进气歧管压力降低到压力阈值126之下的所减少的进气流，提供EGR控制阀门命令122增加EGR流18以便将进气歧管26的压力维持在预定的压力阈值126之上，在发动事件102期间降低或提供油耗的可接受的量和/或将颗粒数量排放维持在可接受的阈值之下。在发动事件期间打开EGR控制阀门38增加进气歧管压力，这进而降低油耗以及颗粒数量排放。EGR控制阀门38的调制可利用来自进气歧管压力传感器48的反馈控制或通过任意适合的控制方案执行。例如，表格、图表或公式可被提供，包括在某些操作条件下响应于控制阀门位置发生的EGR流/控制阀门位置124和对应的EGR流。

在一个实施方案中，系统和方法包括确定指示发动机12的操作的发动条件的发动事件102。对于带有被构造来通过截止燃料加注停止一个或更多个气缸16的控制器50的发动机12，发动事件102可以响应于来源于用于一个或更多个气缸16的燃料加注的停止或者用于所有气缸16的燃料加注的停止的气缸停止108确定。示例性控制器和过程还包括在发动机燃料加注需要为零时通过确定发动机转矩要求为零或负值，通过确定发动机目前不注射燃料来确定发动事件，和/或确定来自联接到车辆动力系统的另一转矩供应者的可替代转矩输出可用性109，所述车辆动力系统能够供应全转矩量来代替发动机。

在一个实施方案中，控制器和/或过程包括操作以便响应于发动事件指示通过发动机12执行减少的空气流操作。执行减少的空气流操作的操作还可包括后处理系统34或其部件的温度，或者指示后处理系统34或其部件的温度，其落在后处理温度阈值116的第一值以下。执行减少的空气流操作的操作还可包括关闭进气通道24中的进气节流阀28。过程的某些其他实施方案包括通过响应于发动事件结论和/或指示抬升到用于后处理温度阈值116的第二值之上的温度的后处理温度打开进气节流阀28将发动机12返回到标称空气流操作的操作，其中第二阈值大于第一阈值。

参考图3，示出过程200的一个实施方案。过程200包括操作202以便利用进气系统和EGR系统中的标称空气流操作来操作发动机。在发动机的操作期间，一个或更多个系统被监测来确定指示发动事件的条件句204是否被满足。如果条件句204是否定的，过程200返回到操作202。如果条件句204是肯定的，过程200在操作206处继续。在操作206处，过程200包括操作来减少进气新鲜空气流并且增加EGR流。进气新鲜空气流可通过关闭进气通道中的进气节流阀减少，并且EGR流可通过打开EGR通道中的EGR阀门增加。

在再一实施方案中，控制器和/或过程包括操作以便响应于通过发动机12的减少的空气流操作执行用于进气歧管26的增加的EGR流操作。增加EGR流的操作维持或增加进气歧管26的压力高于进气歧管压力阈值126，其提供油耗的可接受速率和颗粒数量排放的量。在某些实施方案中，增加EGR流的操作包括响应于进气节流阀28的关闭打开EGR控制阀门38以便提供足够的EGR流以将进气歧管压力维持为高于进气歧管压力阈值126。

现在构想本公开的各种方面。例如，根据一个方面，方法包括：在利用标称新鲜空气流和标称EGR流操作内燃机的同时确定所述内燃机的发动事件；响应于所述发动事件，执行减少的进气流操作以便减少来自标称新鲜空气流的通过内燃机的新鲜空气流，其中减少的进气流操作在发动事件期间降低内燃机下游的后处理系统部件的冷却速率和氧饱和度；以及在发动事件期间执行增加的EGR操作以便增加来自标称EGR流的EGR流并且将进气歧管压力维持在预定阈值之上。

在一个实施方案中，在发动事件期间执行增加的EGR操作将油耗和颗粒数量排放降低到低于将在没有EGR流的情况下发生的量。在另一实施方案中，执行减少的进气流操作包括关闭连接到内燃机的进气通道中的进气节流阀。在另一实施方案中，油耗在内部燃烧的操作期间与进气歧管压力成反比变化并且颗粒数量排放物与油耗成正比变化。

根据本方法的另一实施方案，执行增加的EGR操作包括打开连接到进气通道的EGR通道中的EGR阀门，所述进气通道连接到内燃机。在另一实施方案中，确定发动事件包括确定内燃机目前不接收燃料。在又一实施方案中，方法包括响应于确定发动事件结束利用标称新鲜空气流和标称EGR流返回操作内燃机。

在本方法的另一实施方案中，确定发动事件包括确定对内燃机的转矩要求为零或更小。在再一实施方案中，确定发动事件包括确定对内燃机的一个或更多个气缸的燃料加注停止。

根据另一方面，系统包括利用排气通道联接到后处理系统的发动机，以及联接到发动机的进气通道，所述进气通道包括进气节流阀。所述系统还包括将从发动机接收排气的排气通道连接到进气通道的EGR通道，所述EGR通道包括控制阀门和可操作地连接到进气节流阀和控制阀门的控制器。控制器被构造来判读发动机的发动事件，并且响应于所述发动事件，关闭进气节流阀以便减少从进气通道通过发动机的新鲜空气流，并且在发动事件期间打开控制阀门以便增加流向进气通道的EGR流。

在一个实施方案中，系统包括可操作地连接到控制器的进气歧管压力传感器，并且所述控制器被构造来在发动事件期间在进气歧管压力小于阈值进气歧管压力时致动控制阀门以增加EGR流。

在另一实施方案中，控制器包括发动事件模块，所述发动事件模块被构建来响应于发动机转矩要求和提供到发动机的燃料加注量中的至少一个判读发动事件。在此实施方案的改进中，控制器包括被构建来提供响应于发动事件关闭进气节流阀的进气节流阀命令的后处理部件效率维护模块。在另一改进中，控制器被构造来关闭进气节流阀以便减少新鲜空气流以降低后处理系统的冷却和氧饱和度。在再一改进中，后处理系统包括三元催化剂。

在另一个实施方案中，控制器包括颗粒数量排放降低模块，所述颗粒数量排放降低模块被构建来在发动事件期间判读发动机的进气歧管的进气歧管压力并且提供EGR控制阀门命令以便增加EGR流并且将进气歧管压力维持在预定阈值之上。在此实施方案的改进中，在发动事件期间打开EGR控制阀门降低发动机的油耗并且降低来自发动机的颗粒数量排放。

根据另一方面，装置包括可操作地连接到具有后处理系统的内燃机的控制器。控制器还可操作地连接到内燃机的进气系统的进气节流阀以及EGR系统的EGR控制阀门，所述EGR系统连接到所述进气系统。控制器包括多个模块，所述多个模块包括：发动事件模块，所述发动事件模块被构建来响应于发动机转矩要求和提供到内燃机的燃料加注量中的至少一个判读发动事件；后处理部件效率维护模块，所述后处理部件效率维护模块被构建来提供响应于发动事件关闭进气节流阀的进气节流阀命令；以及颗粒数量排放降低模块，所述颗粒数量排放降低模块被构建来在发动事件期间判读内燃机的进气歧管的进气歧管压力并且在发动事件期间提供EGR控制阀门命令以便增加EGR流动以便将进气歧管压力维持在预定阈值之上。

在一个实施方案中，与不关闭进气节流阀相比，在发动事件期间关闭进气节流阀以减少新鲜空气流降低了后处理系统的冷却和氧饱和度，并且与不打开EGR控制阀门相比，在发动事件期间打开EGR控制阀门降低了内燃机的油耗以及来自内燃机的颗粒数量排放。在另一实施方案中，发动事件模块被构建来响应于发动机转矩要求和为零或更少的燃料加注量中的至少一个判读发动事件。

尽管已在附图和上述描述中详细地示出并描述了本发明，但附图和上述描述在性质上应被认为是示例性的而非限制性的，应当理解，仅示出并描述了某些示例性实施方案。本领域技术人员将理解，在不实质性地脱离本发明的情况下，许多修改在示例性实施方案中是可能的。因此，所有这些修改意图包括在所附权利要求书中界定的本公开的范围内。

在阅读权利要求书时，旨在当使用诸如“一个”、“一种”、“至少一个”或“至少一部分”的单词时，并不意图将权利要求限制到仅一个项目，除非在权利要求书中有明确的相反陈述。当使用语言“至少一部分”和/或“一部分”时，此项可包括一部分和/或整个项目，除非有明确的相反陈述。