專利名稱：具有微粒過濾器的內(nèi)燃發(fā)動機(jī)排氣系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及具有微粒過濾器的內(nèi)燃發(fā)動機(jī)排氣系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
來自內(nèi)燃發(fā)動機(jī)的污染物排放可以通過利用排氣催化轉(zhuǎn)化器的排氣催化后處理以有效的方式減少。為了減少例如柴油燃燒期間產(chǎn)生的微粒排放，利用通常連接于一個(gè)或多于一個(gè)排氣催化轉(zhuǎn)換器的出口的微粒過濾器。利用微粒過濾器從排氣中除去的微粒，即在過濾器中捕集的微粒主要是炭煙微粒。根據(jù)微粒過濾器的炭煙微粒負(fù)荷和排氣背壓的相關(guān)增加需要定期清潔或再生微粒過濾器。這種清潔或再生通過微粒過濾器中的炭煙微粒的氧化作用來實(shí)現(xiàn)，即通過燃燒來實(shí)現(xiàn)，由此保持微粒過濾器的正常運(yùn)行。根據(jù)6級歐洲排氣標(biāo)準(zhǔn)(歐6)，對于具有直接噴射的火花點(diǎn)火發(fā)動機(jī)將來同樣也將必需采用嚴(yán)格的微粒排放限制。公布文件DE 10345986A1公開了一種用于內(nèi)燃發(fā)動機(jī)的排氣系統(tǒng)，該排氣系統(tǒng)具有包含一個(gè)或多于一個(gè)催化轉(zhuǎn)化器的催化轉(zhuǎn)化器部分和連接于該催化轉(zhuǎn)化器部分的出口的炭煙過濾器。而且用于附加空氣的供給裝置設(shè)置在催化轉(zhuǎn)化器部分和炭煙過濾器之間。 排氣流過的噴油器裝置，或連接在之間的被控制的控制閥用作供給裝置?？諝鈴目諝鈨Υ嫒萜骰驈墓鈫卧@得。用附加空氣加濃的排氣促進(jìn)炭煙過濾器的自清潔并且改善炭煙微粒的燃燒。歐洲專利EP 1970547B1也公開了一種用于內(nèi)燃發(fā)動機(jī)的排氣凈化系統(tǒng)。該排氣凈化系統(tǒng)用在摩托車上，以便利用在排氣管道中串連的三個(gè)催化轉(zhuǎn)換器清潔來自內(nèi)燃發(fā)動機(jī)的排氣。該方案(proposal)提供輔助空氣引進(jìn)管道，用于將輔助空氣引進(jìn)到至少在第二和第三催化轉(zhuǎn)換器之間的排氣管道中，以便幫助第三催化轉(zhuǎn)換器中的CO和HC的氧化。輔助空氣經(jīng)由簧片閥從空氣濾清器被供給排氣管道。特許公開申請DE 3818158A1也公開了一種用于除去沉積在內(nèi)燃發(fā)動機(jī)排氣過濾器中的炭煙的方法和裝置。在排氣過濾器的部位中，狀態(tài)的絕熱變化引起排氣溫度升高，因此引起沉積在過濾器中的炭煙的燃燒。用于施加在諧振狀態(tài)下振動的壓力的諧振系統(tǒng)設(shè)置在排氣過濾器的前面。用于諧振系統(tǒng)的激發(fā)壓力通過振動的燃燒器火焰或通過利用舌片 (flap)周期性地打開和關(guān)閉排氣出口導(dǎo)管產(chǎn)生。公開文件DE 10350485A1也公開了一種內(nèi)燃發(fā)動機(jī)，其中包含在排氣中的污染物利用凈化裝置減少。再一次說，凈化裝置通過氧化過程周期性地再生。為了再生凈化裝置， 利用凈化裝置上游的鼓風(fēng)機(jī)使新鮮空氣直接進(jìn)入排氣流。用于內(nèi)燃發(fā)動機(jī)的進(jìn)氣被用作新鮮空氣，所述進(jìn)氣被設(shè)置在進(jìn)氣區(qū)的鼓風(fēng)機(jī)(增壓器)壓縮，并且經(jīng)由設(shè)置在內(nèi)燃發(fā)動機(jī)上的排氣再循環(huán)導(dǎo)管并經(jīng)由排氣再循環(huán)閥進(jìn)入排氣流中。最后，公開文件DE 102006004239A1公開了一種操作用于內(nèi)燃發(fā)動機(jī)的輔助空氣裝置的方法。該空氣輔助裝置具有帶有渦輪機(jī)的輔助空氣增壓器和壓縮機(jī)。需要時(shí)連接于渦輪及的該壓縮機(jī)經(jīng)由壓縮機(jī)閥將輔助空氣吹進(jìn)內(nèi)燃發(fā)動機(jī)的排氣部分，以便實(shí)現(xiàn)排氣催化轉(zhuǎn)換器的加熱。電操作的閥或電動-氣動操作閥被提供為壓縮機(jī)閥，該閥或者完全打開或者完全關(guān)閉管道截面，或者能夠連續(xù)調(diào)節(jié)該截面。

發(fā)明內(nèi)容
在這種背景技術(shù)下，本發(fā)明的目的是以很少的費(fèi)用改進(jìn)內(nèi)燃發(fā)動機(jī)排氣系統(tǒng)中的微粒過濾器的功能。根據(jù)本發(fā)明，這個(gè)目的通過根據(jù)本發(fā)明的技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)。應(yīng)當(dāng)指出，在下面的描述中單個(gè)出現(xiàn)的特征可以以任何技術(shù)上合理的方式組合并且構(gòu)成本發(fā)明的其他實(shí)施例。該描述附加地突出本發(fā)明特征并且詳細(xì)描述本發(fā)明。


圖1是包括本公開的排氣系統(tǒng)的車輛系統(tǒng)的示意圖。圖2是示出根據(jù)本公開一個(gè)實(shí)施例的用于引導(dǎo)環(huán)境空氣和排氣系統(tǒng)中的排氣的方法的流程圖。圖3是示出根據(jù)本公開另一個(gè)實(shí)施例的用于引導(dǎo)環(huán)境空氣和排氣系統(tǒng)中的排氣的方法的流程圖。
具體實(shí)施例方式根據(jù)本發(fā)明用于內(nèi)燃發(fā)動機(jī)的排氣系統(tǒng)具有排氣出口導(dǎo)管，該排氣出口導(dǎo)管的一端可以連接于內(nèi)燃發(fā)動機(jī)的排氣口，排氣系統(tǒng)還具有設(shè)置在該排氣出口導(dǎo)管下游的至少一個(gè)催化轉(zhuǎn)換器、連接于該催化轉(zhuǎn)換器的出口的微粒過濾器，以及用于將輔助空氣引進(jìn)到排氣出口導(dǎo)管中的輔助空氣引進(jìn)口。在這種設(shè)置中，輔助空氣引進(jìn)口設(shè)置在內(nèi)燃發(fā)動機(jī)的排氣口和微粒過濾器之間，并且特別優(yōu)選地，在催化轉(zhuǎn)換器和微粒過濾器之間。此外，輔助空氣引進(jìn)口具有簧片閥，利用它能夠控制輔助空氣的引進(jìn)。圖1示出車輛系統(tǒng)6的示意圖。該車輛系統(tǒng)6包括連接于燃料系統(tǒng)18的發(fā)動機(jī)系統(tǒng)8。該發(fā)動機(jī)系統(tǒng)8可以包括具有多個(gè)汽缸30的發(fā)動機(jī)10。該發(fā)動機(jī)10包括發(fā)動機(jī)進(jìn)氣裝置23和發(fā)動機(jī)排氣裝置25。該發(fā)動機(jī)進(jìn)氣裝置23包括經(jīng)由進(jìn)氣道42流體地連接于發(fā)動機(jī)進(jìn)氣歧管44的節(jié)氣門62。發(fā)動機(jī)排氣裝置25包括通向排氣出口導(dǎo)管35的排氣歧管48 (也叫做排氣口)，該排氣出口導(dǎo)管35使排氣通向大氣。發(fā)動機(jī)排氣裝置25可以包括一個(gè)或多于一個(gè)排放控制裝置70、72，該排放控制裝置70、72可以在排氣裝置中安裝在靠近的耦合(close-coupled)位置。該一個(gè)或多于一個(gè)排放控制裝置可以包括三元催化劑、稀NOx捕集器、柴油微粒過濾器、氧化催化劑等。在圖1所示的實(shí)施例中，三元催化劑 (TffC) 70設(shè)置在微粒過濾器72的上游。該催化劑70被配置為氧化和/或還原諸如未燃燒的碳?xì)浠衔锖鸵谎趸嫉母鞣N排氣排放物。微粒過濾器72被配置為捕集排氣流中的微粒并且隨后將微粒燃燒掉。在排氣出口導(dǎo)管35中設(shè)置在催化劑70和微粒過濾器72之間的是將輔助空氣引進(jìn)通道76連接于排氣出口導(dǎo)管35的輔助空氣引進(jìn)口 74。通過閥78控制輔助空氣引進(jìn)口 74。閥78可以在輔助空氣引進(jìn)口 74處設(shè)置在排氣出口導(dǎo)管35的壁中， 或者可以在輔助空氣引進(jìn)口處設(shè)置在輔助空氣引進(jìn)通道76中。閥78可以是也叫做單向閥的簧片閥，被配置為基于閥兩側(cè)的壓力差沿著一個(gè)方向打開。在其他的實(shí)施例中，閥78可以是由諸如控制器12的控制器控制的簧片閥，并且被配置為在某種工況下封閉地關(guān)閉，這將在下面更詳細(xì)地討論。燃料系統(tǒng)18可以包括連接于燃料泵系統(tǒng)21的燃料箱20。該燃料泵系統(tǒng)21可以包括一個(gè)或多于一個(gè)泵，用于對提供給發(fā)動機(jī)10的噴射器(例如所示的示例性的噴射器66) 的燃料加壓。噴射器66可以是被配置為直接將燃料噴射到汽缸中的直接式噴射器，或者在其他實(shí)施例中，噴射器66也可以是被配置為將燃料噴射到連接于汽缸的進(jìn)氣道的進(jìn)氣道噴射器。雖然只示出單個(gè)噴射器66，但是對于每個(gè)汽缸可以設(shè)置附加的噴射器。應(yīng)當(dāng)明白， 燃料系統(tǒng)18可以是非回流式燃料系統(tǒng)、回流式燃料系統(tǒng)或各種其他類型的燃料系統(tǒng)。車輛系統(tǒng)6還可以包括控制系統(tǒng)14。所示的控制系統(tǒng)14接收來自多個(gè)傳感器16 的信息并且將控制信號發(fā)送給多個(gè)致動器81。作為一個(gè)示例，傳感器16可以包括設(shè)置在排氣控制裝置上游的排氣傳感器1 和設(shè)置在排放控制裝置下游的排氣傳感器129、130、 微粒過濾器溫度傳感器127和被配置為確定微粒過濾器上的炭煙負(fù)荷的微粒過濾器炭煙負(fù)荷傳感器128。諸如壓力、溫度和成分傳感器的其他傳感器可以連接于車輛系統(tǒng)6中的各種位置。作為另一個(gè)示例，致動器可以包括燃料噴射器66、節(jié)氣門62和閥78?？刂葡到y(tǒng) 14可以包括控制器12?？刂破?2可以接收來起各種傳感器的輸入數(shù)據(jù)，處理該輸入數(shù)據(jù)， 并且根據(jù)對應(yīng)于一個(gè)或多于一個(gè)子程序的指令或其中的編程碼，響應(yīng)該處理的輸入數(shù)據(jù)觸發(fā)致動器。 提供在其中設(shè)置有簧片閥78的輔助引進(jìn)口 74使得能夠?qū)⑤o助空氣供給到排氣口 48中，因而將用于氧化或燃燒微粒過濾器72中的炭煙微粒所需要的氧直接供給到排氣口 48中。因此，例如，不需要將附加的輔助空氣引進(jìn)到內(nèi)燃發(fā)動機(jī)的燃燒室中，以便在燃燒室中的燃料燃燒之后增加保留在排氣流中的氧的比例，并且以這種方式能夠燃燒微粒過濾器 72中的炭煙微粒。在內(nèi)燃發(fā)動機(jī)燃燒室中的燃料燃燒期間，過量的空氣意味著內(nèi)燃發(fā)動機(jī)以稀燃料 /空氣混合物(λ > 1)運(yùn)行。但是，非常重要的是保持化學(xué)計(jì)量比，即，例如當(dāng)利用三元催化轉(zhuǎn)化器后處理來自火花點(diǎn)火發(fā)動機(jī)的排氣時(shí)，出現(xiàn)燃料完全燃燒所用的燃料/空氣比 (λ =1)。因此，根據(jù)本發(fā)明的排氣系統(tǒng)提供主要的優(yōu)點(diǎn)是內(nèi)燃發(fā)動機(jī)一直能夠以正常的， 即化學(xué)計(jì)量比的模式(λ = 1)運(yùn)行，因?yàn)橛糜谌紵⒘＿^濾器中的炭煙微粒的輔助空氣不通過內(nèi)燃發(fā)動機(jī)弓I進(jìn)而是直接進(jìn)入排氣導(dǎo)管中。所以，不需要將內(nèi)燃發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)變成稀燃運(yùn)行以再生過濾器。因此，使用的任何催化轉(zhuǎn)換器(例如特別是三元催化轉(zhuǎn)換器)總是實(shí)現(xiàn)最佳效率，其中特別優(yōu)選在催化轉(zhuǎn)換器和微粒過濾器之間設(shè)置輔助空氣引進(jìn)口。而且，也能夠取消為了再生微粒過濾器用于轉(zhuǎn)換所需要的專用的發(fā)動機(jī)管理系統(tǒng)，或?yàn)榱诉@個(gè)目的提供的發(fā)動機(jī)控制系統(tǒng)。因此，為了再生微粒過濾器和為了持續(xù)確保微粒過濾器的功能，根據(jù)本發(fā)明的排氣系統(tǒng)具有特別簡單的結(jié)構(gòu)，并且特別適合與具有三元催化轉(zhuǎn)換器和連接于其出口的微粒過濾器的火花點(diǎn)火發(fā)動機(jī)一起使用。設(shè)置在輔助空氣引進(jìn)口 74中的簧片閥78是沿著一個(gè)方向(即打開方向)打開的單向閥，并且自動關(guān)閉，優(yōu)選不需要任何外部驅(qū)動而是僅僅根據(jù)該閥兩側(cè)的壓力差。本發(fā)明所用意義上的術(shù)語“打開方向”是指從排氣出口導(dǎo)管35的外側(cè)到排氣出口導(dǎo)管35中的方向，因此輔助空氣能夠流過簧片閥78進(jìn)入排氣出口導(dǎo)管35中，但是排氣不能在非受控制的狀態(tài)下從排氣出口導(dǎo)管35逃出?；善y78用柔性材料制造，例如彈簧鋼或甚至塑料，并且同時(shí)材料的性質(zhì)選擇成使得它們能夠確保閥的嚴(yán)密密封。該材料同樣具有足夠的剛度，在壓差的作用與打開方向相反的情況下確保保持閥運(yùn)行，這種情況例如在排氣系統(tǒng)中經(jīng)常發(fā)生。在內(nèi)燃發(fā)動機(jī)工作期間由于排氣的動態(tài)特性，排氣出口導(dǎo)管35中的排氣壓力周期性地變化。根據(jù)本發(fā)明，簧片閥78以這樣的方式設(shè)置在輔助空氣引進(jìn)口 74中，使得排氣壓力的周期性地變化打開和關(guān)閉該簧片閥78而沒有任何附加的外部控制，即，簧片閥78以純粹的無源方式運(yùn)行。具體說，當(dāng)排氣出口導(dǎo)管35中的排氣壓力低于環(huán)境壓力時(shí)簧片閥78 打開，并且如果排氣出口導(dǎo)管35中的排氣壓力高于環(huán)境壓力時(shí)簧片閥78關(guān)閉。因此，根據(jù)排氣壓力的變化，輔助空氣經(jīng)由簧片閥78周期性地流進(jìn)排氣出口導(dǎo)管35。于是輔助空氣中所攜帶的氧氣可用于氧化或燃燒微粒過濾器72中的炭煙微粒。如果排氣出口導(dǎo)管35中的排氣壓力高于環(huán)境壓力，簧片閥78關(guān)閉并且防止排氣和預(yù)先已經(jīng)流進(jìn)的輔助空氣以非受控制的方式從排氣出口導(dǎo)管35逃逸到外面。利用根據(jù)本發(fā)明的排氣系統(tǒng)，可以省去用于將輔助空氣引進(jìn)到排氣出口導(dǎo)管35的泵或鼓風(fēng)機(jī)?？梢允褂媒?jīng)由簧片閥78引進(jìn)的輔助空氣持續(xù)氧化在微粒過濾器72中捕集的炭煙微粒。這在內(nèi)燃發(fā)動機(jī)的低負(fù)荷范圍或怠速范圍內(nèi)尤其具有優(yōu)勢。在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例中，排氣系統(tǒng)具有超速斷油(overrun cutoff)功能。超速斷油是當(dāng)內(nèi)燃發(fā)動機(jī)不輸出任何功率時(shí)受控制地中斷供給內(nèi)燃發(fā)動機(jī)的燃料，例如在內(nèi)燃發(fā)動機(jī)超速運(yùn)行期間會出現(xiàn)這種情況。在具有同時(shí)超速斷油的超速運(yùn)行期間，空氣或氧氣繼續(xù)被傳遞通過內(nèi)燃發(fā)動機(jī)用于再生微粒過濾器72。微粒過濾器72的這種再生在內(nèi)燃發(fā)動機(jī)的所有運(yùn)行狀態(tài)下都是可能的，而不需要例如將內(nèi)燃發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)變成稀燃燒模式。還能夠免除協(xié)助燃燒或氧化微粒過濾器72中的炭煙微粒的添加劑的使用。在本發(fā)明的另一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，簧片閥78是由諸如控制器12的控制單元主動控制的簧片閥。例如，這使得能夠以特別有利的方式控制進(jìn)入排氣出口導(dǎo)管35的輔助空氣的引進(jìn)，或在一段之間完全抑制輔助空氣。因此，控制單元能夠以最佳方式控制微粒過濾器的清潔或再生。例如，通保持過簧片閥關(guān)閉能夠防止再生，直到微粒過濾器72中達(dá)到特定的微粒質(zhì)量濃度，并且只有當(dāng)高于過濾器的預(yù)定微粒負(fù)荷時(shí)，通過打開排氣出口導(dǎo)管35并將輔助空氣引進(jìn)排氣出口導(dǎo)管35來啟動和進(jìn)行再生。在另一個(gè)示例中，當(dāng)微粒過濾器的溫度高于閾值時(shí)，簧片閥78可以被控制器控制，從而被封閉地關(guān)閉。這樣，如果微粒過濾器的溫度高，使微粒過濾器的溫度升高的再生能夠被延遲直到溫度下降，從而避免損壞微粒過濾器。因此在內(nèi)燃發(fā)動機(jī)運(yùn)行期間微粒過濾器72具有最佳過濾性能?；善y的控制可以通過任何合適的機(jī)構(gòu)發(fā)生。在一個(gè)示例中，在輔助空氣引進(jìn)通道76中可以設(shè)置附加的閥。該附加的閥可以由控制器控制以在某種工況下打開，例如當(dāng)過濾器的炭煙負(fù)荷高于閾值時(shí)， 并且在其他時(shí)間保持關(guān)閉。在其他實(shí)施例中，簧片閥自身可以由控制器控制，以在某些工況下封閉地關(guān)閉，并且然后在其他條件下能夠根據(jù)排氣壓力打開。在優(yōu)選實(shí)施例中，排氣傳感器129、130可以用來診斷簧片閥78不能適當(dāng)?shù)卮蜷_和關(guān)閉。例如，簧片閥78可以由控制器12控制，以當(dāng)過濾器72的炭煙負(fù)荷高于閾值時(shí)能夠打開。當(dāng)簧片閥78能夠打開時(shí)，從設(shè)置在輔助空氣引進(jìn)口 74上游的傳感器1 獲得的讀數(shù)可以與從設(shè)置在輔助空氣引進(jìn)口 74下游的傳傳感器130獲得的讀數(shù)進(jìn)行比較。由于當(dāng)環(huán)境壓力超過排氣壓力時(shí)簧片閥78打開，額外的氧出現(xiàn)在輔助空氣引進(jìn)口 74下游的排氣中，并且傳感器130將具有比傳感器1 高的氧讀數(shù)。如果兩個(gè)傳感器指示相同的讀數(shù)，則簧片閥78可能不會適當(dāng)?shù)卮蜷_。在另一個(gè)實(shí)施例中，在汽缸中的燃燒期間傳感器130可以用于確定空氣/燃料比，以便確保在設(shè)置在排氣出口導(dǎo)管35中的排放控制裝置中存在合適的空氣/燃料比。當(dāng)簧片閥78打開時(shí)，由傳感器130給出的讀數(shù)可能需要調(diào)節(jié)以補(bǔ)償由輔助空氣引進(jìn)口 74引進(jìn)的額外的氧氣。在優(yōu)選實(shí)施例中，根據(jù)本發(fā)明的排氣系統(tǒng)用于具有直接噴射的內(nèi)燃發(fā)動機(jī)，具體說用于具有直接噴射的火花點(diǎn)火的內(nèi)燃發(fā)動機(jī)。其中至少一個(gè)三元催化轉(zhuǎn)換器70設(shè)置在排氣出口導(dǎo)管35的下游，并且其出口連接有微粒過濾器72、設(shè)置在三元催化轉(zhuǎn)換器70和微粒過濾器72之間并具有無源或有源控制閥78的輔助空氣引進(jìn)口 74?；氐綀D2，圖2示出用于引導(dǎo)發(fā)動機(jī)中的環(huán)境空氣和排氣的方法200。該方法200 可以由諸如控制器12的發(fā)動機(jī)的控制器執(zhí)行，方法200包括，在202，判斷發(fā)動機(jī)是否運(yùn)行。 發(fā)動機(jī)運(yùn)行可以通過合適的方法確定，例如點(diǎn)火鑰匙是處于接通還是斷開狀態(tài)。如果發(fā)動機(jī)不運(yùn)行，方法200結(jié)束。但是，如果發(fā)動機(jī)運(yùn)行，方法200則進(jìn)行到204以判斷發(fā)動機(jī)的汽缸是否接收燃料。在發(fā)動機(jī)超速斷油狀態(tài)期間，例如當(dāng)車輛減速時(shí)，可以不需要發(fā)動機(jī)功率，并且因此可以停止到汽缸的燃料噴射以節(jié)約燃料。如果確定汽缸正在接收燃料，那么方法200進(jìn)行到206。但是，如果汽缸不接收燃料，汽缸中不發(fā)生燃燒，結(jié)果不產(chǎn)生排氣?？刂仆ㄟ^汽缸的空氣流的進(jìn)氣門和排氣門仍然可以打開和關(guān)閉，泵送環(huán)境空氣通過汽缸。因此，在208，方法200包括將環(huán)境空氣引導(dǎo)至微粒過濾器。除了被引導(dǎo)經(jīng)過汽缸到過濾器的空氣之外，取決于設(shè)置在輔助空氣引進(jìn)口中的閥兩側(cè)的壓力差，環(huán)境空氣也可以被引導(dǎo)通過輔助空氣引進(jìn)口。如果對于在204的答案是“是”，并且汽缸正在接收燃料，則在燃燒期間產(chǎn)生排氣。結(jié)果，在206，環(huán)境空氣和排氣被引導(dǎo)到過濾器。排氣被持續(xù)引導(dǎo)到微粒過濾器。如果環(huán)境壓力大于排氣壓力，設(shè)置在輔助空氣引進(jìn)口中的簧片閥在210打開，引導(dǎo)環(huán)境空氣通過該閥到微粒過濾器。在210來自汽缸中的燃燒的排氣也被引導(dǎo)到微粒過濾器。但是，如果環(huán)境壓力不大于排氣壓力，簧片閥在212關(guān)閉。因此，來自汽缸的排氣被引導(dǎo)到微粒過濾器，同時(shí)環(huán)境空氣被阻擋不到達(dá)微粒過濾器。圖3示出根據(jù)本公開另一個(gè)實(shí)施例的用于響應(yīng)各種發(fā)動機(jī)運(yùn)行參數(shù)控制引導(dǎo)環(huán)境空氣和發(fā)動機(jī)中的排氣的方法。方法300可以通過諸如控制器12的車輛系統(tǒng)的控制單元進(jìn)行。方法300包括在302判斷微粒過濾器上的炭煙負(fù)荷是否高于閾值。閾值可以用任何合適的方式設(shè)置并且可以指示微粒過濾器炭煙容量。炭煙負(fù)荷可以通過諸如傳感器1 的傳感器確定。如果炭煙負(fù)荷小于閾值，在304簧片閥被阻止打開，以防止環(huán)境空氣到達(dá)微粒過濾器，并且因此微粒過濾器再生。如果炭煙負(fù)荷大于或等于閾值，方法300進(jìn)行到306，以確定微粒過濾器的溫度。如果微粒過濾器的溫度高于閾值，則方法300再一次進(jìn)行到304， 以防止簧片閥打開，從而防止在高溫再生，高溫將損壞微粒過濾器。如果微粒過濾器的溫度低于閾值，則方法進(jìn)行到308，以使簧片閥能夠基于排氣壓力打開。程序308可以類似于關(guān)于圖2所描述的程序206，相同之處在于當(dāng)環(huán)境壓力超過排氣壓力時(shí)簧片閥打開。
因此，圖2和圖3示出用于引導(dǎo)環(huán)境空氣和排氣到微粒過濾器的各種實(shí)施例。在 208,206和308引導(dǎo)環(huán)境空氣到微粒過濾器允許微粒過濾器中存在過量的氧，以進(jìn)行過濾器的再生。另一方面，當(dāng)單向閥被關(guān)閉或防止被打開時(shí)，例如在212和304，過量的氧不到達(dá)微粒過濾器，并且不進(jìn)行再生。應(yīng)當(dāng)理解，當(dāng)簧片閥被控制以封閉地關(guān)閉時(shí)，當(dāng)允許它打開時(shí)，該簧片閥仍然基于環(huán)境空氣壓力與排氣壓力的對比而打開，正如在上面關(guān)于圖1所描述的。應(yīng)當(dāng)注意，這里包括的示例性的控制和估計(jì)程序可以與各種發(fā)動機(jī)和/或車輛系統(tǒng)配置一起應(yīng)用。這里描述的具體程序可以表示任何數(shù)目的處理策略的一個(gè)或多于一個(gè)， 例如事件驅(qū)動、中斷驅(qū)動、多任務(wù)、多線程等。因此，所示的各種動作、操作或功能可以以所示的順序進(jìn)行，同時(shí)進(jìn)行，或在一些情況下可以省略。同樣，為了實(shí)現(xiàn)這里所述示例性實(shí)施例的特征和優(yōu)點(diǎn)，處理的次序不是必需要求的，而是為了容易示出和描述而提供。一個(gè)或多于一個(gè)所示的動作或功能根據(jù)所用的特定策略可以重復(fù)地進(jìn)行。而且，所述的動作可以圖示地表示被編程為在發(fā)動機(jī)控制系統(tǒng)中的計(jì)算機(jī)可讀的儲存介質(zhì)中的編碼。應(yīng)當(dāng)明白，這里所公開的配置和程序在性質(zhì)上是示例性的，并且這些具體的實(shí)施例不被認(rèn)為是限制性的，因?yàn)樵S多變化是可能的。例如，上述技術(shù)可以用于V-6、L-4、L-6、 V-12、對置4缸以及其他發(fā)動機(jī)類型。本公開的主題包括這里公開的各種系統(tǒng)和結(jié)構(gòu)、以及其他特征、功能和/或性質(zhì)的所有新穎的和非顯而易見的組合和子組合。所附權(quán)利要求具體指出某些被認(rèn)為是新穎且非顯而易見的組合和子組合。這些權(quán)利要求可能涉及“一個(gè)”元件或“第一”元件或其等同物。這種權(quán)利要求應(yīng)當(dāng)理解為包括包含一個(gè)或多于一個(gè)這樣的元件，既不要求也不排除兩個(gè)或更多個(gè)這種元件。所公開的特征、 功能、元件和/或性質(zhì)的其他組合或子組合可以通過在本申請或相關(guān)申請中修改這些權(quán)利要求，或通過提出新權(quán)利要求來主張。這些權(quán)利要求，無論其范圍比原權(quán)利要求更寬、更窄、 等同或不同，都被認(rèn)為包含在本公開的主題內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種用于內(nèi)燃發(fā)動機(jī)的排氣系統(tǒng)，其具有一端能夠連接于所述內(nèi)燃發(fā)動機(jī)排氣口的排氣出口導(dǎo)管、設(shè)置在所述排氣出口導(dǎo)管中的下游的至少一個(gè)催化轉(zhuǎn)換器、連接于所述催化轉(zhuǎn)換器的出口的微粒過濾器以及用于將輔助空氣引進(jìn)到所述排氣出口導(dǎo)管的輔助空氣引進(jìn)口，其中所述輔助空氣引進(jìn)口設(shè)置在所述內(nèi)燃發(fā)動機(jī)的排氣口和所述微粒過濾器之間，或設(shè)置在所述催化轉(zhuǎn)換器和所述微粒過濾器之間，并且具有用于控制輔助空氣引進(jìn)的簧片閥。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的排氣系統(tǒng)，其中所述簧片閥被配置為當(dāng)環(huán)境空氣壓力大于所述排氣出口導(dǎo)管中的排氣壓力時(shí)打開。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的排氣系統(tǒng)，其中所述內(nèi)燃發(fā)動機(jī)被配置為在發(fā)動機(jī)正常運(yùn)行期間，經(jīng)由所述排氣出口導(dǎo)管引導(dǎo)在燃燒期間從一個(gè)或多于一個(gè)汽缸產(chǎn)生的排氣到所述催化轉(zhuǎn)換器和所述微粒過濾器。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的排氣系統(tǒng)，其中所述內(nèi)燃發(fā)動機(jī)被配置為在發(fā)動機(jī)超速斷油狀況期間，經(jīng)由所述排氣出口導(dǎo)管引導(dǎo)被泵送通過一個(gè)或多于一個(gè)汽缸的環(huán)境空氣到所述催化轉(zhuǎn)換器和所述微粒過濾器。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的排氣系統(tǒng)，其中所述簧片閥由控制器控制，當(dāng)所述微粒過濾器的炭煙負(fù)荷低于閾值時(shí)所述簧片閥被封閉地關(guān)閉。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的排氣系統(tǒng)，其中所述簧片閥由控制器控制，當(dāng)所述微粒過濾器的溫度高于閾值時(shí)所述簧片閥被封閉地關(guān)閉。
7.一種用于控制發(fā)動機(jī)中微粒的系統(tǒng)，包括汽缸；連接于所述汽缸的排氣出口導(dǎo)管；設(shè)置在所述排氣出口導(dǎo)管中的三元催化劑；在所述催化劑下游設(shè)置在所述排氣出口導(dǎo)管中的微粒過濾器；以及設(shè)置在所述催化劑和所述微粒過濾器之間并且由簧片閥控制的輔助空氣引進(jìn)口。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的系統(tǒng)，其中所述簧片閥被配置為打開以便將環(huán)境空氣供給至所述微粒過濾器，以提供用于微粒過濾器再生的氧，所述簧片閥設(shè)置在所述輔助空氣引進(jìn)口處。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的系統(tǒng)，其中所述簧片閥包括被配置為當(dāng)環(huán)境空氣壓力大于排氣壓力時(shí)打開的單向閥。
10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的系統(tǒng)，其中所述簧片閥由控制器控制，從而如果所述微粒過濾器中的炭煙負(fù)荷低于預(yù)定的閾值就被封閉地關(guān)閉。
11.根據(jù)權(quán)利要求7所述的系統(tǒng)，其中所述簧片閥由控制器控制，從而如果所述微粒過濾器的溫度高于預(yù)定的閾值就被封閉地關(guān)閉。
12.一種用于控制發(fā)動機(jī)中的微粒的方法，包括在第一發(fā)動機(jī)工況期間，引導(dǎo)排氣和環(huán)境空氣通過微粒過濾器；在第二發(fā)動機(jī)工況期間，引導(dǎo)排氣通過所述微粒過濾器，并且阻擋環(huán)境空氣到達(dá)所述微粒過濾器。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其中引導(dǎo)環(huán)境空氣通過所述微粒過濾器還包括引導(dǎo)環(huán)境空氣經(jīng)由具有簧片閥的輔助空氣引進(jìn)口通過所述微粒過濾器。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，其中所述第一發(fā)動機(jī)工況包括環(huán)境空氣壓力大于排氣壓力，而所述第二發(fā)動機(jī)工況包括排氣壓力大于或等于環(huán)境空氣壓力。
15.根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，其中所述簧片閥被配置為由控制器控制，當(dāng)所述微粒過濾器的炭煙負(fù)荷低于閾值時(shí)所述簧片閥被封閉地關(guān)閉。
16.根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，其中所述簧片閥被配置為由控制器控制，當(dāng)所述微粒過濾器的溫度高于閾值時(shí)所述簧片閥被封閉地關(guān)閉。
17.根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，還包括響應(yīng)所述簧片閥打開調(diào)節(jié)設(shè)置在所述微粒過濾器下游的氧傳感器的讀數(shù)。
18.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其中所述微粒過濾器設(shè)置在發(fā)動機(jī)的一個(gè)或多于一個(gè)汽缸的下游的排氣出口導(dǎo)管中。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的方法，還包括在第三發(fā)動機(jī)工況下，引導(dǎo)來自所述發(fā)動機(jī)的一個(gè)或多于一個(gè)汽缸的環(huán)境空氣到所述微粒過濾器。
20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的方法，其中所述第三發(fā)動機(jī)工況包括發(fā)動機(jī)超速斷油狀況。
全文摘要
本發(fā)明公開一種發(fā)動機(jī)排氣系統(tǒng)，該排氣系統(tǒng)具有能夠在一端連接于內(nèi)燃發(fā)動機(jī)的排氣出口導(dǎo)管、設(shè)置在該排氣出口導(dǎo)管中的下游的至少一個(gè)催化轉(zhuǎn)換器、連接于該催化轉(zhuǎn)換器的出口的微粒過濾器以及用于將輔助空氣引進(jìn)到排氣出口導(dǎo)管的輔助空氣引進(jìn)口。而且該輔助空氣引進(jìn)口設(shè)置在內(nèi)燃發(fā)動機(jī)的排氣口和微粒過濾器之間，或設(shè)置在該催化轉(zhuǎn)換器和微粒過濾器之間并且具有用于控制輔助空氣引進(jìn)的簧片閥。
文檔編號F01N3/023GK102465741SQ201110379118
公開日2012年5月23日 申請日期2011年11月18日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月18日
發(fā)明者G·盧旺, H·魯蘭, J·鄧斯?fàn)柲? M·克勞斯, T·洛倫茨 申請人:福特環(huán)球技術(shù)公司