[發明專利]用于微粒過濾器再生的系統和方法

在審

• 申請號: 201810781644.7
• 申請日: 2018-07-17
• 公開（公告）號: CN109268105A
• 公開（公告）日: 2019-01-25
• 發明（設計）人: M·J·于里克;J·N·尤瑞爾;R·D·普爾斯福;C·P·格魯格拉;E·G·塞爾班
• 申請（專利權）人: 福特全球技術公司
• 主分類號: F01N3/023
• 分類號: F01N3/023;F02D15/00;F02D43/00
• 代理公司: 北京紀凱知識產權代理有限公司 11245
• 代理人: 徐東升;趙蓉民

本申請涉及用于微粒過濾器再生的系統和方法，提供了用于調整發動機壓縮比(CR)和火花正時以獲得微粒過濾器(PF)再生溫度的系統和方法。在一個示例中，一種方法包括，響應于PF負載到達閾值以及PF溫度低于PF再生溫度，降低CR且然后基于在較低CR時的估計的殘余氣體分數(RGF)選擇性地調整火花正時。

技術領域

本說明書總體涉及用于調整發動機壓縮比和火花正時以獲取微粒過濾器再生溫度的方法和系統。

背景技術

使用汽油燃料的發動機燃燒可以產生微粒物質(PM)(諸如碳煙和氣溶膠)，這些微粒物質可以排放到大氣。為了使排放合規，微粒過濾器(PF)可以被包含在發動機排氣中，以在將排氣釋放到大氣之前過濾掉排氣PM。在發動機運行期間，這樣的裝置可以被周期性地或適時地再生，以減少捕集的微粒物質的量。再生通常通過將PF的溫度升高到預定的水平達持續的時間段來完成，同時使限定的成分的排氣流動通過PF，以便燃燒或氧化捕集的微粒物質。

提供了用于響應于PM加載到達閾值量而再生PM的多種方法。在一個示例中，如US8,833,060中示出的，Ruhland等人公開了一種用于在滿足微粒過濾器再生條件時增加排氣溫度的方法。排氣溫度可以通過延遲火花正時和/或通過后噴射加注燃料來增加。進一步地，在微粒過濾器的上游處耦合到排氣通道的加熱器可以被用于增加排氣到達微粒過濾器的溫度。

然而，本文發明人已經認識到上述方法的潛在缺點。作為一個示例，為了排氣加熱的目的，在自MBT的大量火花延遲的情況下，發動機的擴展運行可能導致汽缸指示平均有效壓力(IMEP)的增加的變化，這可能降低燃燒穩定性并觸發失火監控器。

發明內容

本文發明人已經認識到改變發動機的壓縮比可能影響扭矩脈沖的均勻性，從而導致發動機振動，以及可能影響由汽缸所釋放的排氣溫度。可以利用這些影響以用于加快排氣微粒過濾器的加熱，同時降低對火花延遲的依賴并且改善發動機平滑度。因此在一個示例中，上述問題可以通過一種方法來至少部分地解決，該方法包括：響應于在排氣微粒過濾器(PF)處高于閾值負載和低于閾值溫度的中的每個，經由可變壓縮比(VCR)機構，機械地選擇性地降低發動機壓縮比(CR)；以及基于PF溫度和以較低CR的估計的殘余氣體分數(residualgas fraction，RGF)中的每個，選擇性地調整火花正時。以此方式，通過經由發動機壓縮比調整來首先增加排氣溫度，并且然后基于殘余氣體分數來調整火花正時，在發動機粗暴性(roughness)降低的情況下，排氣溫度可以增加以用于適時再生PF。

作為一個示例，一旦排氣PF的PM負載到達閾值負載，則PF溫度可以增加到在閾值溫度之上以燃燒累積的負載。在變矩器處于鎖定位置的運行期間，為了將排氣溫度(以及因此PF溫度)增加到閾值溫度而不增加發動機噪音、振動和粗糙性(harshness)(NVH)，發動機的壓縮比(CR)可以經由可變壓縮裝置的致動來降低，例如降低到最低可能壓縮比。相對于較高壓縮比，以較低壓縮比來運行發動機可以降低發動機效率，同時增加發動機出口溫度(out temperature)并產生均勻的扭矩脈沖。除增加排氣溫度之外，發動機以較低CR來運行可能導致剩余在發動機汽缸中的殘余氣體量較高，從而增加殘余氣體分數(RGF)。RGF的增加可能減慢燃燒過程，從而將火花正時穩定性極限朝向最大制動扭矩(MBT)正時轉移。如果將壓縮比降低到較低極限之后PF溫度保持在閾值溫度以下，則可以通過延遲火花來進一步地增加PF溫度，同時以較低CR來提前保留火花正時穩定性極限。在變矩器處于未鎖定位置的運行期間，更高量的火花延遲可以被應用，同時以較高CR來運行發動機。一旦PF溫度到達閾值溫度，則PF可以適時地或通過主動地使發動機稀薄(enleaning)來再生，并且再生歷史可以被更新。