[发明专利]用于微粒过滤器再生的系统和方法

说明书

本申请涉及用于微粒过滤器再生的系统和方法，提供了用于调整发动机压缩比(CR)和火花正时以获得微粒过滤器(PF)再生温度的系统和方法。在一个示例中，一种方法包括，响应于PF负载到达阈值以及PF温度低于PF再生温度，降低CR且然后基于在较低CR时的估计的残余气体分数(RGF)选择性地调整火花正时。

技术领域

本说明书总体涉及用于调整发动机压缩比和火花正时以获取微粒过滤器再生温度的方法和系统。

背景技术

使用汽油燃料的发动机燃烧可以产生微粒物质(PM)(诸如碳烟和气溶胶)，这些微粒物质可以排放到大气。为了使排放合规，微粒过滤器(PF)可以被包含在发动机排气中，以在将排气释放到大气之前过滤掉排气PM。在发动机运行期间，这样的装置可以被周期性地或适时地再生，以减少捕集的微粒物质的量。再生通常通过将PF的温度升高到预定的水平达持续的时间段来完成，同时使限定的成分的排气流动通过PF，以便燃烧或氧化捕集的微粒物质。

提供了用于响应于PM加载到达阈值量而再生PM的多种方法。在一个示例中，如US8,833,060中示出的，Ruhland等人公开了一种用于在满足微粒过滤器再生条件时增加排气温度的方法。排气温度可以通过延迟火花正时和/或通过后喷射加注燃料来增加。进一步地，在微粒过滤器的上游处耦合到排气通道的加热器可以被用于增加排气到达微粒过滤器的温度。

然而，本文发明人已经认识到上述方法的潜在缺点。作为一个示例，为了排气加热的目的，在自MBT的大量火花延迟的情况下，发动机的扩展运行可能导致汽缸指示平均有效压力(IMEP)的增加的变化，这可能降低燃烧稳定性并触发失火监控器。

发明内容

本文发明人已经认识到改变发动机的压缩比可能影响扭矩脉冲的均匀性，从而导致发动机振动，以及可能影响由汽缸所释放的排气温度。可以利用这些影响以用于加快排气微粒过滤器的加热，同时降低对火花延迟的依赖并且改善发动机平滑度。因此在一个示例中，上述问题可以通过一种方法来至少部分地解决，该方法包括：响应于在排气微粒过滤器(PF)处高于阈值负载和低于阈值温度的中的每个，经由可变压缩比(VCR)机构，机械地选择性地降低发动机压缩比(CR)；以及基于PF温度和以较低CR的估计的残余气体分数(residualgas fraction，RGF)中的每个，选择性地调整火花正时。以此方式，通过经由发动机压缩比调整来首先增加排气温度，并且然后基于残余气体分数来调整火花正时，在发动机粗暴性(roughness)降低的情况下，排气温度可以增加以用于适时再生PF。

作为一个示例，一旦排气PF的PM负载到达阈值负载，则PF温度可以增加到在阈值温度之上以燃烧累积的负载。在变矩器处于锁定位置的运行期间，为了将排气温度(以及因此PF温度)增加到阈值温度而不增加发动机噪音、振动和粗糙性(harshness)(NVH)，发动机的压缩比(CR)可以经由可变压缩装置的致动来降低，例如降低到最低可能压缩比。相对于较高压缩比，以较低压缩比来运行发动机可以降低发动机效率，同时增加发动机出口温度(out temperature)并产生均匀的扭矩脉冲。除增加排气温度之外，发动机以较低CR来运行可能导致剩余在发动机汽缸中的残余气体量较高，从而增加残余气体分数(RGF)。RGF的增加可能减慢燃烧过程，从而将火花正时稳定性极限朝向最大制动扭矩(MBT)正时转移。如果将压缩比降低到较低极限之后PF温度保持在阈值温度以下，则可以通过延迟火花来进一步地增加PF温度，同时以较低CR来提前保留火花正时稳定性极限。在变矩器处于未锁定位置的运行期间，更高量的火花延迟可以被应用，同时以较高CR来运行发动机。一旦PF温度到达阈值温度，则PF可以适时地或通过主动地使发动机稀薄(enleaning)来再生，并且再生历史可以被更新。