CN201924997U - 处理由直喷火花点火发动机产生的微粒物质的*** - Google Patents

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Abstract

本实用新型公开了一种处理由直喷火花点火发动机产生的微粒物质的***，包括具有进气***和排气***的直喷火花点火发动机；设置在所述排气***中的微粒过滤器和催化器，所述催化器位于所述微粒过滤器的上游；连接所述进气***和所述排气***的通道，所述通道连接至所述排气***中所述催化器下游和所述微粒过滤器上游的位置。通过同时将气体从排气***流动至进气***，并从进气***流动至排气***中催化器下游和微粒过滤器上游的位置，发动机排放可以被控制同时再生微粒过滤器。

Description

处理由直喷火花点火发动机产生的微粒物质的***
技术领域
本实用新型涉及车辆排放控制***和方法的领域。
背景技术
排气再循环(EGR)已经被用来减少内燃发动机的排放。将排气再循环(EGR)引入发动机汽缸可减少发动机泵送损失和NOx的形成。在WO2008/127755中，描述了一种具有排气再循环(EGR)通道的***，该EGR通道位于发动机进气侧的压缩机的下游并且位于发动机排气侧的涡轮机的上游。参考文献还描述了催化器和微粒过滤器，其被设置在排气***中的涡轮机下游位置。该参考文献在一种配置中描述将气体从发动机进气侧的压缩机的下游位置流动至排气***中的催化器和微粒过滤器上游位置。所述方法可以用于再生微粒过滤器，但当微粒过滤器正在再生时，发动机排放可能增加。
近来，直喷汽油发动机已经显示出被用来改进发动机性能和减少瞬态空-燃扰动，所述扰动可能由附着在进气歧管和发动机气口的燃料导致。然而，在更高发动机速度和更高发动机负载下，在发动机排气***中可能形成微粒。在一些条件下，微粒的形成与燃料喷射至汽缸和火花塞点火燃烧之间的较短时间差有关。具体地，可能仅有很小的机会使得喷射燃料能够在开始燃烧之前完全蒸发并形成均质混合物。如果在开始燃烧之前没有在汽缸内形成均质空气-燃料混合物，那么可能形成分层区域(pockets of stratification)并且在汽缸空气-燃料混合物内燃烧富燃区域可能产生烟尘。微粒过滤器已经被提出作为减少烟尘排放的一种方式。
实用新型内容
本实用新型能解决上述一些问题。本实用新型包括使用排气再循环调整发动机输送气(feed gas)排放的一种再生微粒过滤器的***。具体地，发明人已经研究了一种***，其包括：具有进气和排气***的发动机； 设置在所述排气***中的微粒过滤器和催化器，所述催化器位于所述微粒过滤器的上游；连接所述进气***和所述排气***的第一通道，所述第一通道在所述催化器下游和所述微粒过滤器上游的位置进入所述排气***；以及控制器，所述控制器调整致动器，通过所述第一通道将气体从所述进气***引导至所述排气***，所述控制器同时通过连接所述进气***和所述排气***的第二通道将排气从所述排气***引导至所述进气***。***进一步包括在进气***中的热交换器，并且其中进气从进气***中热交换器上游的位置流动至排气***中微粒过滤器上游的位置。
本实用新型可提供多个优点。通过同时将气体从排气***流动至进气***，并从进气***流动至排气***中催化器下游和微粒过滤器上游的位置，发动机排放可以被控制同时再生微粒过滤器。例如，在部分节气门条件期间，排气再循环(EGR)可以用于减少发动机输送气NOx的排放。同时，压缩的进气可被引导至排气***中微粒过滤器上游和催化器下游位置的排气***中。以此方式，额外的氧可被供给至排气***以氧化由微粒过滤器保持的材料同时位于微粒过滤器上游的催化器处理具有与排气再循环(EGR)相关的更低水平的NOx的发动机输送气体。
在一个实施例中，***进一步包括在所述第一通道的阀门和在所述第二通道中的排气再循环(EGR)阀门。
在另一个实施例中，***进一步包括位于所述排气***中所述微粒过滤器下游位置的氧传感器。
在另一个实施例中，所述第二通道连接至所述排气***中所述微粒过滤器的下游位置，所述第二通道连接至所述进气***中压缩机上游的位置。
在一个实施例中，所述第二通道连接至所述排气***中所述微粒过滤器的上游位置，所述第二通道连接至所述进气***中压缩机下游的位置。
在另一个实施例中，所述第二通道连接至所述排气***中所述微粒过滤器的下游位置，所述第二通道连接至所述进气***中压缩机上游的位置，其中所述发动机是火花点火直喷汽油发动机。
在另一个实施例中，所述控制器响应于所述发动机的速度和扭矩引导 大量的所述排气至所述进气***。
在另一个实施例中，所述控制器响应于增压调整凸轮正时。
在另一个实施例中，所述控制器响应于增压进一步调整点火正时。
在另一个实施例中，所述控制器响应于增压进一步调整节流板的位置。
本实用新型优点还包括可通过允许催化器运行在有效运行窗内且同时再生微粒过滤器而改进发动机排放。此外，本方法允许排气再循环(EGR)流动至发动机且同时再生微粒过滤器。此外，可通过位于微粒过滤器下游的氧传感器的反馈输出来控制进气***和排气***之间的流动，调整微粒物质氧化速度。
根据另一方面，提供处理由直喷火花点火发动机产生的微粒物质的***。该***包括具有进气***和排气***的直喷火花点火发动机；设置在所述***中的微粒过滤器和催化器，所述催化器位于所述微粒过滤器的上游；连接所述进气***和所述排气***的通道，所述通道连接至所述排气***中所述催化器下游和所述微粒过滤器上游的位置。
在一个实施例中，所述***进一步包括用于调整点火、进入所述直喷汽油发动机汽缸的燃料和空气的控制器，所述控制器响应于所述微粒过滤器的状况进一步调整流动至所述排气***的进气量。
根据另一方面，提供处理由直喷火花点火发动机产生的微粒物质的***。该***包括具有进气***和排气***的直喷火花点火发动机；设置在所述排气***中的微粒过滤器和催化器，所述催化器位于所述微粒过滤器的上游；连接所述进气***和排气***的通道，所述通道连接至所述排气***中所述催化器下游和所述微粒过滤器上游的位置；以及控制器，当所述微粒过滤器未以期望的方式再生时，所述控制器升高微粒过滤器的温度和增大流动至所述微粒过滤器的进气***气体的量。
在一个实施例中，当所述微粒过滤器未以所述期望的方式再生时，所述控制器进一步指示降级的状况。
在另一个实施例中，所述微粒过滤器的所述温度部分地通过推迟所述直喷火花点火发动机的至少一个汽缸的点火而被升高。
在另一个实施例中，从所述进气***至所述排气***的流动响应于所 述微粒过滤器的温度被调整。
当单独参考或结合附图参考下面具体描述时，本实用新型的以上优点和其他优点以及特征将变得明显。
应理解，提供上述实用新型内容以简化形式介绍了将在具体实施例方式中被进一步描述的选择性概念。这不意味着确定要求保护的主题的关键特征或重要特征，要求保护的范围由所附权利要求唯一限定。此外，要求保护的主题不限于解决以上或在本实用新型的任何部分提到的任何缺点的实施方式。
附图说明
图1显示汽油直喷发动机的示例性实施例的示意图；
图2显示微粒过滤器再生程序的流程图；
图3显示用于调整从进气***至微粒过滤器入口的流量控制程序的流程图；
图4显示用于在微粒过滤器再生期间控制发动机燃料的燃料控制程序；并且
图5显示用于再生微粒过滤器的可替代方法的流程图。
具体实施方式
图1显示一般标示为10的汽油直喷发动机***的示例性实施例。具体地，内燃发动机10包括多个汽缸，其中的一个汽缸被显示在图1中。发动机10由电子发动机控制器12控制。发动机10包括燃烧室14和汽缸壁16，其中汽缸壁16具有位于其内的活塞18并且活塞18被连接至曲轴20。燃烧室14经进气门26和排气门28分别与进气歧管22和排气歧管24连通。
进气歧管22经节流板32与节气门本体30连通。在一个实施例中，可以使用电子控制节气门。在一个实施例中，节气门被电子控制，以周期性地或连续地在进气歧管22中保持一定的真空度。注意到在一些应用中节气门本体30和节流板32可位于压缩装置90下游的位置。在节气门处于压缩装置下游的配置中，用于使进气***气体流动至排气***的接 头(tap)可位于压缩装置的下游和节气门的上游。可替代地，可省略节气门本体30和节流板32。
燃烧室14还显示具有联接其上的燃料喷射器37，以用于与来自控制器12的信号脉冲宽度(fpw)成比例地输送燃料。燃料通过常规燃料***(未示出)被输送至燃料喷射器37，所述常规燃料***包括燃料箱、燃料泵和燃料轨(未示出)。在直喷发动机的情况下，如图1所示，使用高压燃料***诸如共轨***。
对于汽油发动机应用，火花塞34为燃烧室14的内容物提供点火源。用于产生火花的能量由点火***35提供。控制器12调整点火线圈的充电，点火线圈为火花塞34提供电压。对于柴油机应用，可以移除火花塞34和点火***35。
在所述的实施例中，控制器12是常规的微处理器，并且包括微处理器单元(CPU)40、输入/输出口(I/O)42、电子存储器44(在这个具体示例中可以是电可编程存储器)(ROM)、随机存取存储器(RAM)46和常规总线。
控制器12接收来自与发动机10联接的传感器的各种信号，这些信号包括但不限于：来自联接至空气过滤器的质量空气流量传感器50(图1上的A))的感应质量空气流量(MAF)测量值；来自联接至冷却套54的温度传感器52的发动机冷却剂温度(ECT)；来自联接至进气歧管22的歧管压力传感器56的歧管压力(MAP)测量值；来自联接至节流板32的节气门位置传感器58的节气门位置(TP)测量值；以及来自联接至指示发动机速度的曲轴20的霍尔效应(或可变磁阻)传感器60的表面点火感测信号(PIP)。
发动机10可以包括排气再循环(EGR)***以协助减少NOx和其他排放。例如，发动机10可以包括高压EGR***，其中排气通过高压排EGR管70被输送至进气歧管22，其中高压EGR管70在压缩装置90的排气涡轮机90a上游位置处与排气歧管24连通，并且在压缩装置90的进气压缩机90b下游位置处与进气歧管22连通。所述高压EGR***包括位于高压EGR管70内的高压EGR阀组件72。排气首先从排气歧管24穿过高压EGR阀组件72，并且然后至进气歧管22。EGR冷却器(在 图1中以Y示出)可以位于高压EGR管70中，以便在再循环排气进入进气歧管之前冷却再循环排气。冷却一般使用发动机水完成，但也可使用空气-空气热交换器完成。
发动机10还可以包括低压EGR***。所述的低压EGR***包括低压EGR管170，其中低压EGR管170在排气涡轮机90a下游位置处与排气歧管24连通，并且在进气压缩机90b上游位置处与进气歧管22连通。低压阀组件172位于低压EGR管170中。低压EGR回路中的排气在进入低压EGR管170之前，从涡轮机90a运动穿过催化器装置82(例如，可具有包括铂、铑、钯涂层的三元催化器)和微粒过滤器80。催化器装置82处理发动机排气，例如氧化排气成分。低压EGR冷却器Ya可沿低压EGR管170设置。
高压EGR阀组件72和低压EGR阀组件172均具有用于控制高压EGR管70和低压EGR管170中的可变区域限制的气门(未示出)，从而分别控制高压EGR和低压EGR中的气流。
从压缩机90b供给高压空气至微粒过滤器再生回路179。高压空气流动至排气***中催化器82和微粒过滤器80之间的位置。根据***的配置，可从节气门本体的上游或节气门本体的下游提供来自进气***的气体。例如，如果压缩机位于节气门本体的上游，则进气***气体可从压缩机的下游和节气门本体的上游被泵送至排气***。另一方面，如果节气门本***于压缩机的上游，则进气***气体可从节气门本体的下游和压缩机的上游被泵送至排气***。在一个可替代实施例中，额外的三元催化器可以设置在微粒过滤器80的下游。如果需要，则在发动机正在运行并且当进气歧管压力低于微粒过滤器80和催化器82之间的排气***压力的条件下，排气可穿过微粒过滤器再生回路被泵送至进气歧管。
真空调整器74、174和177可分别联接至高压EGR阀组件72、低压EGR阀组件172和微粒过滤器空气供给阀组件77。真空调整器74、174和177接收来自控制器12的致动信号，以控制高压EGR阀组件72、低压EGR阀组件172和微粒过滤器空气供给阀组件77的阀位置。在优选的实施例中，高压EGR阀组件72、低压EGR阀组件172是真空致动阀。然而，可使用任何类型的一个或多于一个流量控制阀，例如电磁控制阀 或步进电机控制阀。孔口和压力传感器组件79提供数据，该数据可由控制器12使用伯努利方程处理以确定当微粒过滤器空气供给阀组件77处于打开位置时进气***和排气***之间的流量。
压缩装置90可以是涡轮增压器或任何其他的装置。所述的压缩装置90具有联接在排气歧管24中的涡轮机90a和经中间冷却器(在图1中以X示出)联接在进气歧管22中的压缩机90b，所述中间冷却器一般是空气-空气热交换器，但也可以是水冷却。涡轮机90a一般经驱动轴92联接至压缩机90b。(这也可以是串联涡轮增压装置、单可变几何涡轮增压器(VGT)、双可变几何涡轮增压器(VGT)或可以使用的任何其他涡轮增压器装置)。
排气***中的氧浓度可由氧传感器178和176来估算。此外，额外的氧传感器(未示出)可被设置在催化器82和微粒过滤器80之间。氧传感器178感测发动机输送气体氧浓度而传感器176感测经过催化器之后和微粒过滤器之后的排气氧浓度。氧传感器可以是具有线性输出的宽域传感器或者可以是指示接近化学计量条件的高增益信号的传感器。
此外，驾驶踏板94与驾驶员的脚95一同示出。踏板位置传感器(pps)96测量驾驶员致动踏板的角度位置。
应该理解所述发动机10仅用于示例目的并且在此描述的***和方法可以在实施或应用于具有任何适当部件和/或部件设置的任何其他适当的发动机中。
现参考图2，其示出微粒过滤器再生程序200的流程图。在202，由传感器和致动器确定发动机工况。在一个示例中，程序200确定发动机温度、环境温度、微粒过滤器两端的压降、发动机起动之后的时间、发动机负载、发动机扭矩需求、发动机速度和引入发动机的空气量。在其他示例性实施例中，可基于具体目标确定额外或更少的工况。
在204，可以响应于发动机工况建立EGR的需求量。具体地，发动机速度和需求扭矩被用来指示(index)以经验确定的EGR量的表格或函数。可对表格单元或函数中包含的值进行插值，并确定对应当前工况的具体EGR量。应该注意在一个实施例中，不管微粒过滤器是否正在再生，机械增压器或涡轮增压器的输出压力响应于在204确定的驾驶员需求扭 矩被调整。在确定EGR的所需量之后，程序200进行至206。
在206，程序200判断从哪一个EGR回路中获得EGR。特别地，程序200响应于进气歧管压力、发动机速度和驾驶员需求扭矩来选择EGR回路(高压回路或低压回路)。如果需要低压回路形式的EGR，则程序200进行至208。否则，程序200进行至210。在可替代实施例中，可响应于工况利用高压EGR和低压EGR的组合。
在210，控制器12输出命令到真空调整阀74，以调整EGR阀组件72中EGR阀的位置。具体地，控制器12响应于在压缩机90b下游位置处排气***和进气***之间的压力差值而调整EGR阀位置，以提供期望量的EGR，所述期望量的EGR以经验确定并且储存在由发动机速度和驾驶员期望扭矩请求所指示的表格或函数中。在一个实施例中，程序响应于通过孔口观测的压力差值而调整EGR阀位置，以实现期望的EGR流速。EGR阀的位置可以以开环或闭环方式被控制。例如，EGR阀的位置可由设置在控制器12中的PID控制器来调整。因此，EGR阀的位置可以被调整以将排气从微粒过滤器上游的位置提供至进气***。在这种配置中，EGR可以从微粒过滤器上游位置处的排气***中被直接抽取至压缩机下游位置处的进气***中。在调整高压EGR之后，程序200进行至212。
在208，控制器12输出命令到真空调整阀172，以调整EGR阀组件174中EGR阀的位置。具体地，控制器12响应于在压缩机90b上游位置处排气***和进气***之间的压力差值而调整EGR阀的位置，以提供期望量的EGR，所述期望量的EGR以经验确定并且储存在由发动机速度和驾驶员期望扭矩请求所指示的表格或函数中。在一个实施例中，程序响应于通过孔口观测的压力差值而调整EGR阀位置，以实现期望的EGR流速。EGR阀的位置可以以开环或闭环方式被控制。例如，EGR阀的位置可由设置在控制器12中的PID控制器来调整。因此，在一种配置中，EGR可以从微粒过滤器下游位置处的排气***中被直接抽取至压缩机上游位置处的进气***中。在调整低压EGR之后，程序200进行至212。
在212，程序判断是否再生微粒过滤器。在一个实施例中，程序200基于微粒过滤器两端的压降做出决定。在另一个实施例中，程序200可响应于模型确定是否再生微粒过滤器。例如，估算由发动机产生的烟尘 量的烟尘积聚模型可以作为再生微粒过滤器的基础。如果估算的烟尘积聚量超过阈值，则启动微粒过滤器再生。另一方面，如果微粒过滤器两端的压力由传感器或估算模型确定，则在观测或估算的压力超过阈值之后，可以启动微粒过滤器再生。
此外，可包括其他条件确定何时再生微粒过滤器。例如，如果发动机温度高于阈值温度或发动机温度低于阈值温度，则不进行过滤器的再生。此外，在一个示例中，如果过滤器温度低于阈值，则不进行过滤器的再生。然而，如果烟尘积聚在过滤器上，则控制器12可通过推迟点火并且增加发动机空气流量来增大过滤器温度，直到达到阈值过滤器温度。在这个示例中，可在达到阈值温度之后进行微粒过滤器的再生。在另一个示例中，在发动机起动之后的一段时间内，可不进行微粒过滤器的再生。例如，微粒过滤器的再生可在发动机起动后直到发动机速度稳定足够时间以后才启动。在另一个实施例中，微粒过滤器可在减速燃料关闭(shut-off)期间启动。在又一个实施例中，微粒过滤器的再生可在发动机负载大于阈值(例如0.3负载)时起动(例如，发动机负载可以是期望的发动机扭矩除以发动机可使用的总扭矩；在其他应用中，负载可以是汽缸充气除以理论上总的汽缸充气)。如果微粒过滤器的再生是期望的并且满足条件，则程序200进行至214。否则，程序200进行至226。
在214，程序200判断在进气***中是否存在足够的压力来使气体从进气***流动至排气***。在一个示例中，由发动机速度、涡轮增压器废气门位置或叶片位置指示的表格或函数可以被用来确定在进气***和排气***之间是否存在足以将气流从进气***驱动至排气***的压力差值。在另一个实施例中，进气***和排气***之间的压力可由压力传感器确定。进气***的压力可由涡轮增压器或机械增压器的压缩机来增加。如果进气***中的增压超过排气压，则程序200进行至216。否则，程序200进行至步骤218。
在218，对发动机致动器进行调整，以便增压可被调整，同时保持期望的发动机扭矩或遵循(following)驾驶员需求扭矩。在一个实施例中，当增压(如压缩机下游进气***中的压力)小于在微粒过滤器上游位置的排气***压力时，凸轮正时被调整产生期望的发动机扭矩同时增压被 增加。这种方法允许使气体从进气***流动至排气***，同时发动机扭矩遵循驾驶员需求扭矩。根据发动机配置，关于气门打开事件的凸轮正时可随增压的增加而相对曲轴位置被提前或推迟。凸轮正时可由表格或函数确定，所述表格和函数保持(hold)根据经验确定的凸轮正时调整，以提供与启动微粒过滤器再生之前的发动机空气量相等的发动机空气量。然而，注意到当驾驶员需求扭矩保持不变时，发动机空气量在增压增大之前和增压增大之后是相等的；但是，如果在过滤器再生期间驾驶员需求扭矩增大，则凸轮正时和节气门位置可被调整，以提供对应于增大的驾驶员需求扭矩的期望空气量。
在另一个实施例中，当驾驶员需求扭矩大致为零(例如，小于全负荷发动机扭矩的2％)时可调整压缩机增压，以便当驾驶员需求扭矩大致为零并且当微粒过滤器没有再生时使得增压低于阈值。因此，当微粒过滤器没有再生时，可减少增压至低于阈值，从而发动机执行更少的工作并且节省燃料。
在另一个实施例中，当增压增大时，点火正时被推迟从而提供期望的发动机扭矩。点火可根据增压的增大而被推迟。例如，如果增压增大40mm-H2O，则点火可被推迟5度曲轴角度。
在另一个实施例中，当节气门位于压缩装置下游时，节气门位置可随增压的增大而朝关闭位置移动。具体地，如果节气门位于压缩机的下游，则可减少节气门打开量以便节气门本体上游的气体可被引导至排气***中的微粒过滤器上游位置。
在另一个实施例中，当增压被调整用于补偿增大的增压(能够使气体从进气***流动至排气***)时，可调整点火正时、节气门位置和凸轮正时。在另一个实施例中，可以通过调整增压来进行点火、节气门和凸轮调整的组合以及子组合。调整致动器之后，程序200进行至220。
在220，增大增压，以便气体可以从进气***流动至排气***。在一个示例中，涡轮增压器可变几何叶片可以被调整以增大增压。在另一个示例中，涡轮增压器废气门位置可以被调整以增大增压。增压在增大时可能遭受喘振和压缩机限制。例如，如果增大增压将导致喘振状况，则增压可以被增大至低于喘振阈值压力的压力。在一个实施例中，增压被 增大为超过引导气流从进气***至排气***的增压一个恒定量。例如，增压可以被增大超过产生从进气***至排气***的流动水平60mm-H2O。增大增压的致动器调整可以基于储存在控制器的存储器中的经验数据。调整增压之后，程序200继续至222。
在222，程序200根据哪个压力回路被启动来调整低压EGR阀和/或高压EGR阀的位置。由于EGR可以流动到进气***中且同时进气***气体流动至排气***，所以EGR阀的位置可随增压的增大而改变。在一个示例中，当增压增大时，可以减少低压EGR阀的打开量。此外，因为压缩机进口压力可以被减少，所以如果保持EGR阀位置不变，则增加到进气***的流动可以增加到压缩机的EGR流动，从而增大进气***和排气***之间的压力差。因此，低压EGR阀朝关闭位置移动。在另一个示例中，如果高压EGR阀的位置保持不变，则可以减少高压EGR回路中的流动，因为进气***中的压力增大可以减少从排气***至进气***的流动。因此，高压EGR控制阀可以被移动至更加打开的位置，以便可随着增压增大而实现期望的EGR流速。调整一个或多于一个EGR阀之后，程序200进行至224。
在224，程序200使微粒过滤器再生并且设定进气***和排气***之间的流速。从进气***至排气***的流速可响应于驾驶员需求扭矩、EGR量、储存的微粒量以及微粒过滤器温度而被确定。
在一个实施例中，可基于氧气的质量流速建立从进气***至排气***的流动。进入发动机的氧气量可由质量空气流速传感器确定。但是因为EGR也可流动至进气***中，所以从进气***流动至排气***的气体可以包括氧气和EGR。因此，与进气***中无EGR的情况相比，通过微粒过滤器再生回路方式从进气***流动至排气***的气体的总质量可以被增大以补偿在进气***中EGR的部分(fraction)。可以根据位于微粒过滤器再生回路内的孔口两端的压降和需要的流速来确定EGR阀的位置。通过知道进入进气***的EGR质量，并且通过知道进入进气***的氧气质量，可确定进气***中的氧气浓度。氧气浓度乘以从进气***至排气***的流速来确定被输送至微粒过滤器的氧气量。当EGR从排气***流动至进气***时，微粒过滤器空气供给阀组件开口可以被打开以进一步 增加流动至微粒过滤器的氧气量。
在另一个示例中，进气***和排气***之间的流速可以基于根据经验确定的流速，该根据经验确定的流速能够响应于位于微粒过滤器下游的温度传感器而被调整。例如，当微粒过滤器再生被启动时，微粒过滤器空气供给阀组件的位置可被命令至预定位置。随着排气***中温度的增大(由于微粒的氧化)，阀门位置可被进一步打开，以在氧化开始之后提供额外的氧气至氧化过程。然而，如果微粒过滤器的温度或微粒过滤器下游的温度增大超过阈值，则从进气***至排气***的氧气流量可以被减少以控制微粒过滤器的温度。
在另一个示例中，进气***和排气***之间的流速可以基于根据经验确定的流速，该根据经验确定的流速能够响应于位于微粒过滤器上游或下游的氧传感器而被调整。例如，当微粒过滤器处于可以进行再生的温度时，氧气被引入微粒过滤器的上游。如果在过滤器下游感测的氧气量增大超过阈值，则微粒过滤器空气供给阀可朝向关闭位置移动(阀打开量可被减少)。另一方面，如果与微粒过滤器上游的氧气量相比，下游氧传感器指示氧气减少，则可以增大从进气***至排气***的流动。然而，应该注意可以响应于从再生启动后的时间和响应于微粒过滤器的温度来限制从进气***至排气***的流量增大。例如，如果微粒过滤器温度增大到高于阈值温度或减少至低于阈值温度，则可以减少从进气***至排气***的流量。另一方面，当催化器和微粒过滤器之间的排气***中的氧气浓度超过阈值时，微粒过滤器空气供给阀可从第一打开位置移动至第二打开位置，其中第二打开位置是比第一打开位置更闭合的位置。同样地，当催化器和微粒过滤器之间的排气***中的氧气浓度低于阈值时，微粒过滤器空气供给阀可从第一打开位置移动至第二打开位置，其中第二打开位置是比第一打开位置更打开的位置。此外，如果位于微粒过滤器下游位置的排气***中的氧气量超过阈值，则可以禁止从进气***至排气***的气体流量。
在又一个示例中，微粒过滤器空气供给阀组件的位置可遵循存储在控制器中的预定轨迹。不同微粒过滤器空气供给阀轨迹可被提供用于不同工况。例如，微粒过滤器空气供给阀位置可响应于保持在微粒过滤器中 的烟尘量而被调整以遵循第一轨迹。在另一个示例中，微粒过滤器空气供给位置可响应于推导或观测的微粒过滤器温度而被调整以遵循第二轨迹。因此，供给至微粒过滤器的氧气量可根据工况而改变。
此外，随着进气开始从进气***流动至排气***，涡轮增压器废气门位置或可变几何叶片可以被调整以保持期望的增压。例如，废气门控制阀可以被移动至更加闭合的状态，以便更大的排气量撞击涡轮增压器的涡轮机。对于具有可变几何叶片控制的涡轮增压器来说，叶片可以被移动以便排气在涡轮增压器的涡轮机上做更多的功。因此，涡轮机效率可以被增加，以便当气体从进气***流动至排气***时，涡轮增压器压缩机泵送额外的气体至进气***。此外，从进气***输送至排气***的空气量可以从进入发动机进气***的空气量中减去。当微粒过滤器正在再生时，通过减掉流向排气***的那部分空气，可以以基本化学计量的空气-燃料混合物运行发动机。
在216，可以类似地确定供给至微粒过滤器的氧气量。
在226，微粒过滤器再生可以被逐渐关闭(ramped off)。如果微粒过滤器再生完成，或如果工况使微粒过滤器再生变得困难或不能实行，则微粒过滤器空气供给阀可被逐渐关闭。微粒过滤器空气供给阀可以根据存储在控制器中的预定轨迹被逐渐关闭。
在另一个示例中，可响应于位于微粒过滤器下游的排气***中的氧传感器来控制微粒过滤器空气供给阀。在一些实施例中，可能有利的是将催化器设置在微粒过滤器后面。对于这种配置，可以响应于位于微粒过滤器和催化器之间的氧传感器来调整下游催化器的状态。例如，燃料可被富化(enriched)同时微粒过滤器空气供给阀被移动至闭合位置，以便从催化器的下游移除过量的氧气。如果氧传感器确定后微粒混合物比期望的更贫/稀，则微粒过滤器空气供给阀可以以增大的速率被关闭。如果氧传感器确定后微粒混合物比期望的更富/浓，则微粒过滤器空气供给阀可以以减小的速率被关闭。
现在参考图3，其显示用于调整从进气***至微粒过滤器入口的流动的流动控制程序的流程图。在302，程序300确定是否满足再生微粒过滤器的条件。这些条件可包括但不限于微粒过滤器两端的压降、发动机温 度、发动机起动之后的时间量以及微粒过滤器温度。在一个示例中，当微粒过滤器温度超过阈值并且当微粒过滤器两端的压降超过阈值时开始再生。如果微粒过滤器再生是期望的，则程序300进行至304，否则程序300结束。
在304，程序300确定是否在无再生发生的情况下已经做出多于四次尝试以再生微粒滤波器。可替代地，根据需要可以增加或减少再生尝试次数。例如，如果空气被引入处于阈值温度的微粒过滤器并且微粒过滤器温度不增大、或穿过微粒过滤器的气体的氧浓度不减少、或微粒过滤器两端的压降不减少，则过滤器可被判断为不再生。如果程序300判断已经做出多于四次微粒过滤器再生尝试，则程序300进行至322，在322设定降级标志，以便不再做出微粒过滤器再生的额外尝试，直到该***已经被检测或参数改变至允许额外再生尝试。当然，可以作出更少或更多次的再生尝试。
在306，可以控制从进气***至排气***的质量空气流速。在一个示例中，通过响应于由发动机速度、EGR量和进气***压力指示的表格或函数设定微粒过滤器空气供给阀的位置来建立质量空气流速。微粒过滤器空气供给阀位置可随工况而改变，以便在进气***和排气***之间建立期望的流速。然后程序300进行至308。
在308，程序300判断是否已经开始微粒过滤器再生。如上所述，可以根据微粒过滤器温度或发动机排气中氧气的变化来确定微粒过滤器再生，或者根据微粒过滤器两端的压降变化来确定微粒过滤器再生。例如，如果微粒过滤器的温度在发动机工况不变的情况下增大大于10℃，则微粒过滤器再生可被判断为已开始。在另一个示例中，如果穿过微粒过滤器的气体中氧气的浓度减少超过5％，或例如压降减少2kPA，则微粒过滤器再生可被判断为已开始。此外，如果已经开始微粒过滤器再生并且微粒过滤器温度正在减少至低于阈值温度的温度，则程序300可进行至310和314，以在开始再生之后保持微粒过滤器再生。这个特征允许甚至在发动机从节气门部分或全开条件过渡至发动机怠速条件时的微粒过滤器的再生。如果程序300判断已经开始微粒过滤器再生，则程序300进行至316。否则，程序300进行至310。
在310，可以通过增加进气***和排气***之间的流速来尝试第二微粒过滤器再生。在一个示例中，进气***和排气***之间的流速被增大10％。在增加从进气***至排气***的流量之后，程序300进行至312。
在312，如在308所述的，判断是否已经开始微粒过滤器再生。如果没有开始再生，则程序300进行至314。否则，程序300进行至316。
在314，增大过滤器温度。在一个实施例中，可通过推迟点火正时和增加穿过发动机的质量空气流量来增大过滤器温度。通过推迟点火，驾驶员扭矩需求被保持同时穿过发动机的空气流量增大。因此，发动机控制器可满足驾驶员需求且同时增大被输送至微粒捕集器的热量。然后程序300进行至304并且尝试在另一时刻再生微粒过滤器。在一个示例中，微粒过滤器温度被增大预定量，例如20℃。
在316，程序300判断微粒过滤器是否具有催化剂涂层。如果不具有，程序300进行至320。如果具有，程序300进行至318。在一些发动机配置中，对微粒过滤器有益的是具有催化剂涂层。涂层可改进微粒的氧化并且可协助减少从车辆尾管中排出的碳氢化合物量。然而，在其他应用中，催化剂涂层可以是不太期望的，因为其使得空-燃控制更加困难(由于涂层可以以不期望的方式改变排气成分)。因此，根据具体微粒过滤器是否具有用于处理排气的涂层，发动机控制器可被编程以存储信息。
在320，程序通过图2中的226说明的相同方法调整从进气***至排气***的流量。调整流速之后，程序320结束。
在318，程序通过图2中的216说明的方法调整从进气***至排气***的流量，但是程序300还响应于微粒过滤器的氧气状态调整流量。例如，微粒过滤器空气供给阀位置可以根据预定轨迹或函数而改变，所述预定轨迹或函数与在微粒过滤器涂层中可供使用的氧气存储量有关。具体地，可以某一频率(例如1Hz)调整微粒过滤器空气供给阀位置。在另一个示例中，可以响应于位于微粒过滤器下游的氧传感器的输出来调整微粒过滤器空气供给阀位置。并且在又一个示例中，可响应于位于微粒过滤器上游的氧传感器和微粒过滤器下游的氧传感器来改变微粒过滤器供给阀位置。具体地，可响应于进入微粒过滤器的氧浓度和排气流速以及排出微粒过滤器的气体的氧浓度来调整微粒过滤器供给阀位置。在 一个实施例中，可以响应于存储在微粒过滤器中的氧气量和由过滤器保持的烟尘量和烟尘氧化速率来调整微粒过滤器空气供给阀位置。例如，可以随着微粒过滤器中利用或储存的氧气量的增加而增大从进气***至排气***的进气流速。同样地，可以随着微粒过滤器中利用或储存的氧气量的减少而减少从进气***至排气***的流量。
现参考图4，其显示在微粒过滤器的再生期间用于控制发动机燃料的燃料控制程序流程图。在402，由传感器和致动器确定发动机工况。在一个示例中，程序400确定发动机温度、环境温度、发动机起动之后的时间、发动机负载、发动机扭矩需要、发动机速度。在其他示例实施例中，可以基于具体目的确定额外或更少的工况。确定工况之后，程序402进行至404。
在404，程序400确定发动机基本燃料量。在一个示例中，可以响应于期望的驾驶员需求扭矩和发动机速度来确定基本燃料量。具体地，由驾驶员请求的期望需求扭矩被转换为在当前发动机速度下输出期望的发动机扭矩所需要的燃料和空气量。期望的发动机扭矩和发动机速度可用于指示记录根据经验确定的燃料量的表格，所述根据经验确定的燃料量对应于提供期望发动机扭矩的基本化学计量的空气-燃料混合物(例如，±0.06λ，其中λ是空-燃比除以化学计量空燃比)中的燃料量。确定基本发动机燃料量之后，程序400进行至406。
在406，程序400判断是否已经开始微粒过滤器再生。如果已经开始，则程序400进行至408。如果未开始，则程序400进行至结束。如在图3中308描述的，当微粒过滤器的温度增大超过阈值量，例如10℃时，可以在不改变发动机工况下建立微粒过滤器再生。此外，如果穿过微粒过滤器的气体中氧浓度减少超过阈值量，例如5％，则微粒过滤器再生被判断为开始。如果微粒再生被判断为已经开始，则程序400进行至408。否则，程序400进行至结束。
在408，程序400判断微粒过滤器是否具有催化剂涂层。在一个实施例中，发动机控制器可以被编程以储存关于微粒过滤器是否具有用于处理排气的涂层的信息。如果具有，则程序400进行至410。如果不具有，则程序400进行至418。
在418，程序400禁止对在404建立的基本发动机燃料量的调整。因为氧气是从进气***被引入至微粒过滤器上游和催化器下游的排气***中，所以位于微粒过滤器下游的氧传感器可以具有受引入氧气影响的输出。结果，如果基本燃料响应于从进气***中引入的氧气而调整，则发动机燃料可能偏离期望的燃料量。例如，如果位于微粒过滤器下游的氧传感器检测到过量的氧气，则可增加至发动机的燃料，以便进入上游三元催化器的气体比期望的化学计量混合物更加富化。结果，三元催化器的转化效率被降低，至少对一些排气成分是被降低的。具体地，在尾管排气中可以存在额外的碳氢化合物和CO。因此，位于进气被引入至排气***位置的下游的氧传感器的输出可以通过燃料控制程序被忽略，以便基本燃料量不受下游氧传感器影响。禁止响应于下游氧传感器对基本燃料量进行调整后，程序400进行至420。
在可替代实施例中，程序400可以响应于位于微粒过滤器下游和第二三元催化器上游的氧传感器调整输送至汽缸的燃料量。在一个示例中，如果微粒过滤器的下游排气氧浓度比化学计量排气更稀，则可富化输送至汽缸的燃料量。在另一个示例中，如果微粒过滤器的下游排气氧浓度比化学计量排气更富，则可稀化输送至汽缸的燃料量。可替代地，当微粒过滤器下游位置的排气***中的氧浓度比化学计量排气的氧浓度更稀(例如，在排气***中具有较高的氧浓度)时，可减少流至排气***的进气量。当微粒过滤器下游位置的排气***中的氧浓度比化学计量排气的氧浓度更富(例如，在排气***中具有较低的氧浓度)时，可以增大流至排气***的进气量。
在又一个实施例中，程序400可以响应于位于微粒过滤器下游的氧传感器并且响应于从进气***至排气***的气体流速调整输送的燃料量。例如，如果排气***中的氧浓度减去从进气***供给至排气***的氧浓度高于期望值，则发动机燃料可以被增加以补偿排气***中额外的氧气。另一方面，如果排气***中的氧浓度减去从进气***供给至排气***的氧浓度低于期望值，则发动机燃料可以被减少以补偿排气***中更少的氧气。
在420，可以控制从进气***至排气***的流量。具体地，可以如图 2中216的描述控制从进气***至排气***的流量。在此，为了简明而省略了方法的重复叙述。
在422，程序400判断过滤器再生是否完成或再生条件是否不再存在。在一个实施例中，当微粒过滤器两端的压力差值小于预定量时，再生可被确定为完成。在另一个示例中，当微粒过滤器下游的排气指示穿过微粒过滤器的排气中氧浓度的增加时，再生可被确定为完成。增加的氧浓度可以指示过滤器中的烟尘已经被氧化和烟尘量被减少以便消耗更少氧来氧化保持在过滤器中的烟尘。如果程序400判断再生完成，则程序400进行至424。否则，程序400进行至420。
在424，在404确定的发动机基本燃料的反馈控制被再次激活。此外，可以停止从进气***至排气***的气流。在一个实施例中，可以如图2中226描述的停止从进气***至排气***的流动。
在410，程序400调整在404确定的基本燃料量。在一个实施例中，被输送至发动机汽缸的调制的燃料量的频率、偏置或者稀或富的程度可以响应于具有催化涂层的微粒过滤器的下游位置的氧传感器而被调整。注意，燃料控制项诸如偏置、稀或富的程度以及频率还可以响应于位于催化器上游的氧传感器而被调整。此外，燃料控制项诸如偏置、稀或富的程度以及频率可以通过一个氧传感器或多于两个氧传感器而被调整(例如，位于第一催化器上游的传感器、位于微粒过滤器上游的传感器和位于微粒过滤器下游的第三传感器；位于第一催化器上游的传感器、位于微粒过滤器下游的传感器和位于第二催化器下游的第三传感器)。当发动机正在运行并且微粒过滤器没有再生时，可以响应于下游氧传感器通过第一组控制参数或变量来调整发动机基本燃料，所述第一组控制参数包括但不限于偏置项(例如，在平均汽缸空气-燃料混合物中富或稀的改变)、稀或富程度的项和与发动机空气-燃料混合比有关的第一调制频率项。此外，所述第一组控制参数可包括凸轮角度或正时以及点火正时和节气门位置。在404确定的基本燃料和第一偏置、第一程度的富或稀和第一调制频率使得以基本化学计量的空气-燃料混合物运行发动机。微粒再生开始之后(例如，在从进气***至排气***的流动建立之后)，可响应于位于微粒过滤器下游的氧传感器通过使用第二组控制参数或变量运 行发动机来调整基本燃料，第二组参数或变量与第一组参数或变量不同，第二组控制参数可以包括但不限于偏置项、第二程度的富或稀以及与发动机空气-燃料混合比有关的第二调制频率项。此外，第二组控制参数可以包括凸轮角度或正时以及点火正时和节气门位置。在404确定的基本燃料以及第二偏置、第二程度的稀或富和第二调制频率用于以基本化学计量的空气-燃料混合物运行发动机；然而，混合物可以被偏置为稍富以补偿引入至排气***的空气。通过以基本化学计量条件运行发动机，不管微粒过滤器是否正在再生，位于微粒过滤器上游的三元催化器以高效率运行。此外，可响应于在再生过程中存储或正在被氧化的烟尘量来调整偏置、稀或富的程度以及调制频率。例如，富偏置可富化发动机空燃比，从而当微粒过滤器被再生时，发动机产生较少NOx并且从而在微粒过滤器再生期间催化器NOx的转换率增大。并且，引入排气***的进气通过增加的氧化来协助减少HC排放，所述增加的氧化通过催化器下游的过量氧气而可供使用。
在412，程序400控制从进气***至排气***的流动。具体地，在图3中的318描述的方法控制进气***和排气***之间的流量。在此为了简便省略了在318描述的方法的重复。在414，程序判断微粒过滤器的再生是否可以完成。在422使用的确定再生可以完成的相同方法在414被使用。如果微粒过滤器再生未完成，则程序400进行至410。否则，程序400进行至416。在416，第一偏置、第一程度的稀或富、与发动机空气-燃料混合比有关的第一调整频率被再次激活，以便可以控制上游催化器的氧储存能力以及微粒过滤器和任何位于微粒过滤器下游的催化器的氧储存能力。在一个实施例中，第一偏置、第一程度的稀或富以及第一频率被调整以便当发动机运行时，在后处理***中可供使用的氧储存容量的20％-80％(优选为40％-60％)被用于存储氧气。再次激活第一组燃料控制参数之后，程序400结束。
因此，图4的程序提供控制器响应于第一组条件供给燃料至直喷汽油发动机的方法。此外，控制器响应于第二组条件供给燃料至直喷发动机，第二组条件不同于第一组条件。同样地，控制器可以运行直喷汽油发动机，以便调整发动机燃料以使用进气***供给的气体提供微粒过滤器的 再生。
微粒过滤器再生可以通过涡轮增压器或机械增压器以附加方式协助。具体地，进气歧管气体可以在进气门和排气门重叠期间被推动通过发动机汽缸，以在不产生稀空气-燃料混合物的情况下供给氧气至微粒过滤器。美国专利7,275,516描述了一种使气体从进气歧管流动至排气歧管的方法并且为所有意图和目的通过参考被完全合并于此。当期望微粒过滤器的再生时，进气***的气体可以通过调整增压和阀门正时穿过发动机汽缸而被引导至排气***。并且，可以在排气门关闭之后通过富化空气-燃料混合物并且通过将燃料喷射入汽缸来减少形成的NOx。以此方式，进气***的稀气体可在不稀化汽缸空气-燃料混合物的情况下被引导至排气***。
现参考图5，其显示用于再生微粒过滤器的可替代方法的流程图。在502，由传感器和致动器确定发动机工况。在一个示例中，程序500确定发动机温度、环境温度、微粒过滤器两端的压降、发动机起动之后的时间、发动机负载、发动机扭矩需求、发动机速度和被引入至发动机的空气量。在其他示例实施例中，可基于具体目的确定额外或更少的工况。
在504，程序判断是否再生微粒过滤器。在一个实施例中，程序500基于微粒过滤器两端的压降做出决定。在另一个实施例中，程序500可响应于在图2中的212描述的模型决定再生微粒过滤器。
此外，可包括其他条件来确定何时再生微粒过滤器。例如，如果发动机温度高于阈值温度或者发动机温度低于阈值温度，则可以不进行过滤器再生。在另一个示例中，如果过滤器温度低于阈值，则可以不进行过滤器再生。然而，如果烟尘积聚在过滤器上，则控制器12可通过推迟点火并且增加发动机空气流量来提高过滤器温度，直到达到阈值过滤器温度。在此示例中，可在阈值温度达到之后进行微粒过滤器再生。在另一个示例中，可在发动机起动之后一段时间不进行微粒过滤器再生。例如，直到发动机起动之后且发动机速度达到稳定的足够时间后才启动微粒过滤器再生。在另一个实施例中，可在发动机负载大于阈值后才启动微粒过滤器再生。如果期望微粒过滤器再生并且满足条件，则程序500进行至506。否则，程序500进行至结束。
在506，对发动机致动器做出调整，以便可以增大增压同时进气流动至排气***并且保持期望的发动机扭矩或遵循驾驶员需求扭矩。根据发动机配置，可以随增压增大相对曲轴位置提前或推迟关于阀门打开事件的凸轮正时。可由记录根据经验确定的凸轮正时调整的表格或函数来确定凸轮正时调整，以提供与微粒过滤器再生启动之前的发动机空气量相等的发动机空气量。然而，注意当驾驶员需求扭矩保持不变时，发动机空气量在增压增大之前和之后可以相等；然而，如果驾驶员需求扭矩在过滤器再生期间增大，则可调整凸轮正时，以提供对应于增大的驾驶员需求扭矩的期望的空气量。此外，调整排气门打开时间和进气门关闭时间以便进气可以从进气***流动至排气***。在一个示例中，在由从进气***至排气***的期望流速、期望增压和发动机速度指示的表格或函数中描述阀门重叠。
当请求微粒过滤器再生时，通过提前或推迟进气凸轮轴或排气凸轮轴来增加进气门和排气门同时打开的时间，由此允许额外的进气流至排气***。在一些应用中，也可以调整节气门位置。因此，可以响应于例如微粒过滤器的工况、微粒过滤器两端的压降以及微粒过滤器的温度来调整凸轮轴正时。此外，可以响应于由位于微粒过滤器的上游或下游的传感器确定的氧浓度来调整增压。在一个实施例中，如果在排气***中感测的氧浓度大于阈值量，则减少压缩机增压。相反地，如果在排气***中感测的氧浓度小于阈值量，则增大压缩机增压。
在微粒过滤器再生期间也可调整点火提前角。在一个示例中，可推迟点火以增加微粒过滤器的温度。在另一个示例中，可以响应于微粒过滤器的工况来调整点火正时。例如，如果在微粒过滤器中保持的烟尘量高于阈值，则点火可以被推迟至第一值。随着微粒过滤器的再生，点火可以被推迟至第二值，第二值小于第一值。调整致动器之后，程序500进行至508。
在508，可以增加增压使得气体从进气***流动至排气***。在一个示例中，可以调整涡轮增压器可变几何叶片以增大增压。在另一个示例中，可以调整涡轮增压器废气门以增大增压。增压可以在增大时遭受喘振和压缩机极限。例如，如果增大增压将导致喘振状况，则增压可以被 增大至低于喘振阈值压力的压力。增压被增大为超过引导气流从进气***至排气***的增压一个恒定量。例如，增压可以被增大为超过产生从进气***至排气***的流动水平60mm-H2O。增大增压的致动器调整可以基于储存在控制器的存储器中的经验数据。因此，可以响应于例如微粒过滤器的状态、微粒过滤器两端的压降、烟尘氧化率或微粒过滤器的温度来调整压缩机增压。在一个示例中，可以随着烟尘氧化率增大而增大增压。调整增压之后，程序500进行至510。
在510，喷入到汽缸中的燃料可以在微粒过滤器再生期间被富化。在一个示例中，排气门关闭之后，燃料可以被喷入到汽缸中，以便燃料不被运送至排气***。富化汽缸混合物可以减少在发动机汽缸内产生的NOx，且同时穿过汽缸至排气***的进气可以被用于氧化微粒过滤器的烟尘。在一个示例中，被喷射以富化汽缸混合物的额外燃料可以基于流动穿过至排气***但未参与汽缸内的燃烧事件的进气量。当汽缸混合物被富化时，其随后被燃烧并且然后与进气***至排气***的排气混合。结果，可以使排气***中的气体混合物更接近期望的氧浓度。因此，与当稀排气混合物被输送至催化器时相比，可以改进位于微粒过滤器上游或下游的三元催化器的性能。在另一个实施例中，可以响应于烟尘氧化率调整被供给至发动机汽缸的燃料量。例如，如果微粒过滤器的温度增大或微粒过滤器两端的压降减少，则可确定烟尘氧化率正在增大。相反地，如果微粒过滤器的温度减少或微粒过滤器两端的压降对于给定排气流速基本恒定，则可确定烟尘氧化率正在减少。如果烟尘氧化率正在增大，则可以增大被输送至汽缸的燃料量。如果烟尘氧化率正在减少，则可以减少被输送至汽缸的燃料量。
此外，可响应于微粒过滤器的工况进行燃料量的富化。例如，随着微粒过滤器开始再生，其将在排气流中消耗氧气。随着再生的继续，因为更少微粒物质正在被氧化，所以在排气流中消耗更少氧气。相应地，可以通过富化或稀化汽缸空气-燃料混合物来调整排气中过量氧气量。例如，如果位于微粒过滤器下游的氧传感器指示排气中过量的氧浓度且同时微粒过滤器正在再生，则汽缸空气-燃料混合物可以被富化以减少过量的氧气。如果位于微粒过滤器下游的氧传感器指示排气中较低的氧浓度，同 时微粒过滤器正在再生，则汽缸空气-燃料混合物可以被稀化以增大过量的氧。
应该注意，进气门正时和排气门正时以及进气歧管压力和排气歧管压力可以被用于推导不参与燃烧的穿过汽缸的空气量。在一个示例中，经验确定的空气量表格或函数可由进气门和排气门正时和进气歧管和排气歧管压力指示。在汽缸循环期间从进气***流动至排气***的空气量可从在汽缸循环期间流动进入汽缸的空气量中减去，以便可以确定在汽缸循环期间保持在汽缸中用于燃烧事件的空气量。然后，程序500进行至512。
在512，程序500确定排气氧浓度是否在期望的水平。如果是这样，则程序500进行至514。如果不是，则程序500进行至506。在一个实施例中，排气可以被控制为期望的氧浓度。例如，可以基于氧传感器感测的氧浓度来调整用于阀门重叠的阀门正时或被喷射至汽缸的燃料量。如果排气氧浓度比期望值更高或更低，则在506可以调整增压和凸轮正时。例如，如果排气***中感测的氧浓度高于期望值，则可减少阀门重叠量和增压。如果排气***中感测的氧浓度低于期望值，则可增大阀门重叠量和增压。在一个实施例中，当排气氧浓度低于期望用于微粒过滤器再生的氧浓度时，可以增大增压量。在另一个实施例中，当排气氧浓度低于期望微粒过滤器再生的氧浓度时，可以增大进气和排气门重叠量。在另一个实施例中，当排气氧浓度高于期望用于微粒过滤器再生的氧浓度时，则可以减少增压量。在另一个实施例中，当排气氧浓度高于期望用于微粒过滤器再生的氧浓度时，可以减少进气和排气门重叠量。
在514，程序判断微粒过滤器的再生是否完成或再生的条件是否不再存在。在一个实施例中，当微粒过滤器两端的压力差值小于预定量时，可确定再生完成。在另一个示例中，当微粒过滤器下游的排气指示穿过微粒过滤器的排气中氧浓度增大时，可确定再生完成。增大的氧浓度可以是在过滤器中被氧化烟尘和烟尘量减少的指示，以便消耗更少氧气以氧化保持在过滤器中的烟尘。如果程序500判断再生完成，则程序500进行至516。否则，程序500保持在514直到再生完成。
在516，调整增压、凸轮正时和节气门的致动器返回至基于发动机工 况的基值。在一个示例中，当微粒过滤器再生完成时，可以减少排气门重叠。此外，富偏置从汽缸燃料添加中被移除，以便发动机汽缸以接近化学计量的空气-燃料混合物运行。然后程序500进行至结束。
以此方式，图5的方法提供响应于微粒过滤器第一条件的第一发动机气门正时，和响应于微粒过滤器第二条件的第二发动机气门正时，第二气门正时允许在从进气***流到排气***之前没有气体参与燃烧事件的情况下，更多气体流动通过进气***到排气***。此外，图5的方法可以响应于位于排气***中的一个或多于一个氧传感器来控制气门重叠量。例如，如果微粒过滤器下游的氧气量增大超过期望值，则可减少气门重叠量。另一方面，如果微粒过滤器下游的氧气量减少超过期望值，则可增大气门重叠量。如以上讨论的，可以通过调整进气凸轮轴和排气凸轮轴关于曲轴的正时来增大或减少气门重叠。在一个实施例中，氧传感器可位于微粒过滤器上游的排气***中。在另一个实施例中，氧传感器位于微粒过滤器的下游。如果选择的配置具有位于微粒过滤器下游的氧传感器，则氧传感器可以通过感测排气中更少氧气来检测烟尘的氧化程度。作为可替代实施例，如果需要，可使用模型来替代氧传感器。
应该理解的是，此处公开的这些配置和程序本质上是示例性的，并且这些具体的实施方案不应认为是限制性的，因为多种变体是可能的。例如，上述方法可以被应用于V-6、I-4、I-6、V-12、对置4缸以及其他发动机类型。
本实用新型的主题包括多种***和配置以及此处公开的其他特征、功能和/或特性的所有新颖的且非显而易见的组合和子组合。
附属的权利要求特别指出了被认为是新颖的和非显而易见的某些组合以及子组合。这些权利要求可能提到“一个”元件或“第一”元件或者其等价物。这种权利要求应该被理解为包括一个或多于一个这种元件的结合，既不必需也不排除两个或多于两个这种元件。所公开的这些特征、功能、元件和/或特性的其他组合以及子组合可能通过当前权利要求的修改或者通过在本申请或相关申请中提出新权利要求而要求保护。不管是否比原始权利要求的范围更宽、更窄、等同或者不同，这种权利要求均被视为包括在本公开的主题内。

Claims (5)

1.一种处理由直喷火花点火发动机产生的微粒物质的***，其特征在于，包括：
具有进气***和排气***的直喷火花点火发动机；
设置在所述排气***中的微粒过滤器和催化器，所述催化器位于所述微粒过滤器的上游；
连接所述进气***和所述排气***的通道，所述通道连接至所述排气***中所述催化器下游和所述微粒过滤器上游的位置。
2.如权利要求1所述的***，其特征在于，所述***进一步包括在所述进气***中的热交换器，并且其中进气从所述进气***中所述热交换器上游的位置流动至所述排气***中所述微粒过滤器上游的位置。
3.如权利要求1所述的***，其特征在于，所述***进一步包括位于所述排气***中所述微粒过滤器下游的第二三元催化器。
4.如权利要求1所述的***，其特征在于，所述***进一步包括连接所述进气***和所述排气***的第二通道。
5.如权利要求4所述的***，其特征在于，排气在所述第二通道中从所述排气***流动至所述进气***。
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