CN102251834A - 发动机的排气系统中的微粒过滤器的再生 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种发动机系统，其包括配置为燃烧汽油和酒精中至少其一和空气的发动机；接收发动机排气的排气系统，所述排气系统包括排放控制装置；位于排放控制装置下游的微粒过滤器；位于微粒过滤器下游的氧传感器；提供微粒过滤器温度的温度传感器；和控制器，其被配置为在所述微粒过滤器再生期间提高所述微粒过滤器温度，并响应所述温度传感器提供的微粒过滤器温度高于温度阈值和氧传感器的λ值偏富的时间大于时间阈值，引入二次空气至所述排放控制装置下游和所述微粒过滤器上游的位置。

Description

发动机的排气系统中的微粒过滤器的再生
技术领域
本发明涉及发动机的排气系统中的微粒过滤器的再生。
背景技术
近来，直喷式汽油发动机已显示出改进了发动机性能并减少了附于发动机进气歧管和进气口的燃料引起的瞬时空气燃料干扰。但在较高发动机转速和较高发动机负载时，发动机排气内可能形成微粒。一些情况下，微粒的形成与燃料喷入汽缸和火花塞开始燃烧之间相隔的较短时间相关。具体地，开始燃烧前，喷射的燃料汽化并形成均质混合物的机会较小。开始燃烧前，如果汽缸内未形成均质空气燃料混合物，则可能形成分层气穴，且通过燃烧汽缸空气燃料混合物内的富区域，可以产生碳烟。已提出微粒过滤器作为减少碳烟排放的方式之一。
发明内容
本发明人已提出了一种用于再生微粒过滤器的方法。特别地，本发明人已提出了一种具有三元催化器及其下游的微粒过滤器的火花点火式发动机的运转方法，其包括：振荡进入微粒过滤器的排气空燃比，以在微粒过滤器下游产生空燃比振荡，同时提高排气温度；当下游振荡充分耗散时，稀化(enlean)进入微粒过滤器的排气空燃比；并且在运转参数超过阈值时减少稀化。
在一个实施例中，运转参数是上升到高于温度阈值的微粒过滤器的温度。
在另一实施例中，运转参数是上升到高于温度阈值的微粒过滤器的温度，且该方法进一步包括排气温度损失充分时终止稀化。
在另一实施例中，运转参数是稳定之后降低至低于压力阈值的微粒过滤器进气口压力。
在另一实施例中，运转参数是超过时间阈值的耗用时间。
在另一实施例中，下游振荡的充分耗散包括：尽管上游空燃比继续在稀富之间切换，但下游空燃比不再在稀富之间切换，并且稀化包括在三元催化器和微粒过滤器之间引入新鲜空气。
通过监控微粒过滤器下游的空燃比以获知排气空燃比振荡的变化，可以识别微粒过滤器再生的适当条件。特别地，振荡的耗散指示微粒过滤器内碳烟的氧化。因此，可以准确及时地执行排气空燃比的稀化，以再生微粒过滤器。例如，可以通过在三元催化器和微粒过滤器之间引入新鲜空气来执行稀化。相应地，当运转参数超过阈值，指示碳烟负载已被氧化时，减少稀化。例如，可以减少或停止新鲜空气的引入。这样，可以利用微粒过滤器下游的空燃比变化，准确地稀化进入微粒过滤器的排气，从而提高再生效率并减少再生时间。作为另一示例，发明人已提出一种发动机系统，其包括：配置为燃烧汽油和酒精至少其一和空气的发动机；配置为接收发动机排气的排气系统；和控制器，其被配置为在所述微粒过滤器再生期间提高微粒过滤器的温度，并响应温度传感器提供的微粒过滤器温度高于温度阈值和氧传感器的λ值偏富的时间大于时间阈值，引入二次空气至处于排放控制装置下游和微粒过滤器上游的位置。其中所述排气系统包括：排放控制装置；定位于所述排放控制装置下游的微粒过滤器；定位于所述微粒过滤器下游的氧传感器；和配置为提供微粒过滤器温度的温度传感器。
在一个实施例中，所述控制器被配置为通过以每秒1至10摄氏度的速率提高微粒过滤器的温度，来提高所述微粒过滤器的温度。
通过监控微粒过滤器的温度变化及微粒过滤器下游氧传感器λ值的变化，二次空气可以被准确引入上游排放控制装置和微粒过滤器之间，以辅助微粒过滤器的再生，而不干扰上游排放控制装置处理发动机排气。二次空气的准确引入可以增加微粒过滤器内碳烟的氧化率。这样，可以提高微粒过滤器的再生效率，并减少再生时间。另外，发动机的空燃比控制可以在稀富之间振荡，使得排放控制装置可以在微粒过滤器再生期间处理发动机排气。
根据另一方面，本发明提供了一种具有排气系统的火花点火式发动机的微粒过滤器的再生的执行方法，所述排气系统包括微粒过滤器、定位于微粒过滤器上游的排放控制装置、配置为提供微粒过滤器温度的温度传感器以及定位于微粒过滤器下游的下游氧传感器。该方法包括在微粒过滤器再生期间提高微粒过滤器的温度；响应微粒过滤器温度高于温度阈值以及下游氧传感器λ值偏富的时间大于时间阈值，引入二次空气至排放控制装置下游和微粒过滤器上游的位置；并响应微粒过滤器温度高于温度阈值以及下游氧传感器λ值偏富的时间不大于时间阈值，设定微粒过滤器的退化条件。
在一个实施例中，进一步包括：响应二次空气引入微粒过滤器进气口后下游氧传感器λ值偏稀的时间不大于第二时间阈值，设定微粒过滤器的退化条件。
在另一实施例中，所述排气系统包括定位于排放控制装置上游的上游氧传感器，该方法进一步包括：在微粒过滤器再生期间，基于上游氧传感器的闭环反馈，保持排放控制装置进气口处的空燃比，其中空燃比在稀富化学计量之间振荡。
在另一实施例中，引入二次空气至微粒过滤器进气口包括以下至少其一：运转空气泵，以及引导二次空气通过排气再生通道至微粒过滤器进气口。
应理解，上述发明内容是为了简化地介绍下文将进一步说明的部分原理而提供的。并非要限定本发明要求保护的主题的关键或基本特征，本发明要求保护的主题的范围由权利要求书确定。另外，本发明要求保护的主题不限于解决本公开上述缺点或任何部分的缺点的实现方式。
附图说明
根据参照附图对以下非限定性实施例的详细说明，可更好地理解本公开主题，其中：
图1是多汽缸发动机的一个汽缸实施例的示意图。
图2是发动机进气和排气系统实施例的示意图。
图3是发动机排气系统的另一实施例。
图4是发动机排气系统的另一实施例。
图5是发动机排气系统的另一实施例。
图6是发动机排气系统的另一实施例。
图7是发动机排气系统的另一实施例。
图8是发动机排气系统的另一实施例。
图9是发动机排气系统的另一实施例。
图10是发动机排气系统的另一实施例。
图11是发动机排气系统的另一实施例。
图12是发动机排气系统的另一实施例。
图13是发动机排气系统的另一实施例。
图14是发动机排气系统的另一实施例。
图15是发动机排气系统的另一实施例。
图16是发动机排气系统的另一实施例。
图17是发动机排气系统的另一实施例。
图18是发动机排气系统的另一实施例。
图19是发动机排气系统的另一实施例。
图20是汽油微粒过滤器温度对时间的曲线图。
图21是汽油微粒过滤器进气口空燃比对和时间的曲线图。
图22是汽油微粒过滤器出气口空燃比对时间的曲线图。
图23-24是汽油微粒过滤器再生方法实施例的流程图。
图25是基于汽油微粒过滤器再生执行闭环空燃比反馈发动机控制的方法的实施例的流程图。
具体实施方式
图1是示出了多汽缸发动机10的一个汽缸的示意图，多汽缸发动机10可以包括在汽车动力推进系统内。通过包括控制器12的控制系统和车辆操作人员132通过输入装置130的输入可以至少部分控制发动机10。在此示例中，输入装置130包括加速器踏板和生成比例踏板位置信号PP的踏板位置传感器134。发动机10的燃烧室(即汽缸)30可以包括燃烧室壁32和定位其中的活塞36。活塞36可以连至曲轴40，使得活塞的往复运动转化为曲轴的旋转运动。曲轴40可以通过中间变速系统连至车辆的至少一个驱动轮。另外，起动马达可以通过飞轮连至曲轴40，以使能发动机10的起动运转。
燃烧室30可以通过进气通道42接收来自进气歧管44的进气，并通过排气歧管48排出燃烧气体。进气歧管44和排气歧管48可以分别通过相应的进气门52和排气门54与燃烧室30有选择地连通。一些实施例中，燃烧室30可以包括两个或更多个进气门和/或两个或更多个排气门。
进气门52可以由控制器12通过电动气门致动器(EVA)51控制。类似地，排气门54可以由控制器12通过EVA 53控制。一些条件下，控制器12可以改变提供至致动器51和53的信号，以分别控制相应进气和排气门的打开和闭合。进气门54和排气门54的位置可以分别由气门位置传感器55和57确定。在可替换实施例中，一个或多于一个进气和排气门可以由一个或多于一个凸轮致动，且可以利用凸轮廓线变换系统(CPS)、可变凸轮正时(VCT)系统、可变气门正时(VVT)系统和/或可变气门升程(VVT)系统中的一个或多于一个来改变气门操作。例如，汽缸30可以可替换地包括通过电动气门驱动控制的进气门和通过包括CPS和/或VCT的凸轮致动控制的排气门。
所示燃料喷射器66直接连至燃烧室30，从而与经电子驱动器68从控制器12接收的FPW(P波离散度)信号的脉冲宽度成比例地直接喷射燃料于其中。这样，燃料喷射器66提供燃料至燃烧室30的直接喷射。例如，燃料喷射器可以安装于燃烧室侧面或燃烧室顶部。燃料可以通过包括燃料箱、燃料泵和燃料轨的燃料系统(未示出)传送至燃料喷射器66。在一些实施例中，燃烧室30可以可替换地或另外包括设置于进气歧管44内的燃料喷射器，其配置为提供燃料至燃烧室30上游进气口的进气口喷射。燃料喷射器66可以喷射任何适当燃料，包括汽油、酒精或其组合。在一些实施例中，发动机10可以包括喷射相同或不同类型燃料的多个燃料喷射器。
进气通道42可以包括具有节流板64的节气门62。在该特定示例中，节流板64的位置可以由控制器12通过提供至节气门62内所含的电动马达或致动器的信号改变，该配置通称为电子节气门控制(ETC)。这样，可以操作节气门62，来改变提供至其它发动机汽缸中的燃烧室30的进气空气。节流板64的位置可以通过节气门位置信号TP提供至控制器12。进气通道42可以包括分别提供信号MAF和MAP至控制器12的质量空气流量传感器120和歧管空气压力传感器122。
在选择的运转模式下，点火系统88可以响应来自控制器12的点火提前信号SA，经火花塞92提供点火火花至燃烧室30。尽管所示为火花点火式部件，但在一些实施例中，发动机10的燃烧室30或一个或多于一个其他燃烧室可以在具有或不具有点火火花的情况下在压缩点火模式下运转。在一些运转条件下，点火系统88可以提供火花，以燃烧空气和汽油混合物来执行化学计量(stoichiometry)的火花点火燃烧。
所示排气传感器126连至排放控制系统70上游的排气歧管48，该排放控制系统70包括排放控制装置71和汽油微粒过滤器(GPF)72。传感器126可以是提供排气空燃比指示的任何适当传感器，如线性氧传感器或UEGO(通用或宽域排气氧传感器)、两态氧传感器或EGO(排气氧传感器)、HEGO(加热排气氧传感器)、NOx、HC或CO传感器。
所示排放控制装置71沿排气传感器126下游的排气歧管48设置。例如，排放控制装置71可以包括三元催化器(TWC)、碳氢化合物或NOx捕集器、各种其它排放控制装置或其组合。另外，GPF 72可以包括微粒过滤器、碳氢化合物捕集器、催化涂层或其组合。在一些实施例中，在发动机10运转期间，可以通过在特定空燃比内运转发动机的至少一个汽缸，来周期性地重设排放控制装置71。例如，空燃比可在稀富之间振荡。在一些实施例中，在发动机10运转期间，可以通过在特定空燃比内运转发动机的至少一个汽缸以提高GPF 72的温度，使得保留的碳氢化合物和碳烟微粒被氧化，从而周期性再生GPF 72。
另外，在公开的实施例中，排气再循环(EGR)系统可以通过EGR通道140从排气歧管48传送所需部分排气至进气通道42。提供至进气通道44的EGR量可以由控制器12通过EGR阀142改变。EGR通道可以包括中间冷却器146，排气可以通过该中间冷却器146以降低排气温度并增加发动机10内用于燃烧的空气充气密度。另外，EGR传感器144可以设置于EGR通道内，并且可以提供排气压力、排气温度和排气浓度中一个或多于一个的指示。在一些条件下，EGR系统可以用于调节燃烧室内空气燃料混合物的温度，因而提供用于在一些燃烧模式下控制点火正时的方法。另外，在一些条件下，可以通过控制排气门正时来保留或捕集部分燃烧气体于燃烧室内，如通过控制可变气门正时机构。
发动机10可以进一步包括具有沿进气歧管44设置的至少一个压缩机162的压缩装置，如涡轮增压器或机械增压器。对于涡轮增压器，压缩机162可以至少部分由涡轮164例如通过沿排气歧管48设置的轴163驱动。对于机械增压器，压缩机162可以至少部分由发动机和/或电机驱动，并且可以不包括涡轮。进气歧管44可以包括定位于压缩机162下游和节气门62上游的压力传感器123，从而以增压(Boost)信号形式提供压缩装置增压气压的指示至控制器12。因此，可以通过控制器12来改变经涡轮增压器或机械增压器提供至一个或多于一个发动机汽缸的压缩量。
图1所示控制器12为微型计算机，包括微型处理器单元102、输入输出端口(I/O)104、本特定示例中示为只读存储器芯片106的用于可执行程序和标定值的电子存储介质、随机存取存储器108、保活存储器(KAM)110及数据总线。控制器12可以从连至发动机10的传感器接收各种信号，除上述信号外，还包括来自质量空气流量传感器120的进气质量空气流量(MAF)的测量；来自连至冷却套114的温度传感器112的发动机冷却液温度(ECT)；来自连至曲轴40的霍尔(Hall)效应传感器118(或其它类型传感器)的表面点火感测信号(PIP)；来自节气门位置传感器的节气门位置(TP)；以及来自传感器122的歧管绝对压力信号MAP。发动机每分钟转速信号RPM可以由控制器12从信号PIP生成。来自歧管压力传感器的歧管压力信号MAP可以用于提供进气歧管内的真空或压力指示。注意，可以使用上述传感器的多种组合，如使用MAF传感器而不使用MAP传感器，反之亦然。化学计量运转期间，MAP传感器可以给出发动机扭矩的指示。另外，该传感器及检测到的发动机转速可以提供引入汽缸的充气(包括空气)的估计值。在一个示例中，传感器118(也用作发动机转速传感器)在曲轴每旋转一周时，产生预定数量的等距脉冲。
存取介质只读存储器106可以通过计算机可读数据编程，该计算机可读数据表示可由处理器102执行以实施下述方法以及可预期但未具体列出的其它变体的指令。
如上所述，图1仅示出了多汽缸发动机的一个发动机，且各汽缸可相似地包括一组进气/排气门、燃料喷射器、火花塞等。
图2是可实施在车辆动力推进系统内的发动机10的进气和排气系统的示意图。进气和排气系统的部件可以与图1所示发动机10的那些部件基本相同，并以相同方式标识，因此不再说明。但应注意，在本公开的不同实施例中以相同方式标识的部件可以至少部分不同。
发动机10可以包括有助于降低NOx和其它排放的排气再循环(EGR)系统。例如，发动机10可以包括高压EGR(HP-EGR)系统，其中排气通过高压EGR通道202传送至进气歧管44，该高压EGR通道202在压缩装置的排气涡轮164上游位置与排气歧管48流体连通且在压缩装置的进气压缩机162下游位置与进气歧管44流体连通。所示高压EGR系统包括位于高压EGR通道202内的高压EGR阀组件142。排气从排气歧管48首先通过高压EGR阀组件142，然后行进至进气歧管44。EGR冷却器146可以位于高压EGR通道202内，以冷却进入进气歧管前的再循环排气。冷却一般使用发动机水冷进行，但也可以使用空气-空气热交换器。
发动机10也可以包括低压EGR(LP-EGR)系统。所示低压EGR系统包括低压EGR通道204，其在排气涡轮164下游位置与排气歧管48流体连通，且在进气压缩机162上游位置与进气歧管44流体连通。低压阀组件206位于低压EGR通道204内。在进入低压EGR通道204前，低压EGR环路内的排气从涡轮164行进，经过排放控制装置71(例如具有涂层的三元催化器，该涂层包括钛、钯和铑)。催化装置71处理发动机排气，以便例如氧化排气成分。低压EGR冷却器208可以沿低压EGR通道204定位。
GPF 72截留发动机10排出的残余碳烟和其它碳氢化合物，以降低排放。截留的微粒可以在发动机运转期间执行的强制再生过程中被氧化，从而产生CO2。可以执行GPF再生过程，以减少GPF中截留的碳烟负载。GPF再生可以在高GPF温度(如600℃及以上)执行，使得截留的微粒迅速燃烧，并且不释放至大气。为加速再生过程并有效氧化碳烟，可以使进入微粒过滤器的排气稀化。例如，可以将富氧空气引入至GPF 72的进气口，以使空燃比稀化。下文将参照图7-12进一步详细说明汽油微粒过滤器再生过程。GPF 72可以在排放控制装置71下游位置与排气歧管48连通。
可以使进入GPF 72的排气稀化，用与以一种或多于一种的不同方式进行再生。空气泵214定位于GPF 72上游，可以被运转以便将新鲜空气引入至GPF 72以进行再生。可以通过高压EGR通道202经旁通通道210来为GPF 72供应增压空气。旁通通道210可以用于在一些条件下使排放控制装置71周围的空气转向，以便使得排放控制装置71的运转不会因为加载氧而中断。旁通通道210可以包括可由控制器12控制的旁通阀212，以允许增压空气绕开排放控制装置71并进入GPF 72。旁通阀212可以是三向阀，并且可以控制从旁通通道210、空气泵214或其组合提供至GPF 72的空气量。
另外，在一些条件下，空气可以经低压EGR通道204通过低压EGR阀组件206的运转提供至GPF 72的进气口。特别地，在GPF 72进气口压力低于进气通道42的压力的情况下，空气可以被引入GPF 72以进行再生。在一些条件下，冲压空气可以用于引导二次空气，以通过低压EGR通道204引入GPF 72的进气口。另外，来自进气系统的气体可以根据系统配置从节气门体上游或节气门体下游提供。如需要，发动机运转并且进气歧管压力低于排放控制装置71和GPF 72之间排气系统压力的情况下，排气可以从在排放控制装置71和GPF 72之间的排气通道抽至进气歧管。
高压EGR阀组件142和低压EGR阀组件206各具有控制高压EGR通道202和低压EGR通道204内可变区域限制并因而分别控制高压和低压EGR流量的阀。在一些实施例中，高压EGR阀组件142和低压EGR阀组件206是真空致动阀。但可以使用任何类型的(一个或多个)流量控制阀，如螺线管动力阀或步进电机动力阀。高压EGR阀组件142和低压EGR阀组件206的致动可以由控制器12基于传感器16提供的信息控制。
排气系统内存在的氧浓度可以通过氧(O2)传感器126、216和218估算。氧传感器126定位于排放控制装置71上游，并且感测发动机进给气体氧浓度。氧传感器216定位于排放控制装置71和GPF 72之间，并且感测GPF进气口氧浓度。氧传感器218定位于GPF 72下游，并且感测GPF后排气的氧浓度。氧传感器126、216和218可以是具有线性输出的宽域传感器，或可以是接近化学计量条件时指示高增益信号的传感器。
排气系统中的温度可以由温度传感器222和224估算。温度传感器222可以定位于GPF 72进气口上游，而温度传感器224可以定位于GPF72下游。温度传感器222和224可以用于估算GPF 72的温度用于再生。
排气系统的压力可以通过压力传感器220估算。压力传感器220可以是定位于GPF 72上游和下游的压差传感器。压力传感器220可以用于确定GPF 72进气口处的压力，以估算引入GPF 72进气口用于再生的空气的运转条件。
碳烟传感器226可以定位于GPF 72下游，以估算GPF 72释放的碳烟水平。除其他功能外，碳烟传感器226还可以用于诊断GPF 72的运转。
控制系统14可以包括发送信号至控制器12的传感器16，其包括上述传感器。另外，控制器12可以发送信号至致动器81，以控制发动机10以及包括上述阀的进气排气系统部件的运转。
在一些实施例中，一个或多于一个附加传感器可以定位于进气和排气系统内。例如，附加压力传感器可以定位于排放控制装置71上游。在一些实施例中，可以从进气或排气系统省去一个或多于一个传感器。例如，在一些实施例中，可以省去进气和排气系统的氧传感器216，使得仅有定位于供给气体排放控制装置上游的(一个)氧传感器和定位于GPF下游的(一个)氧传感器。应理解，所示发动机10仅作为示例示出，本文所述系统和方法可以实施或应用于具有适当部件和/或部件设置的任何其它适当发动机。
图3示出了发动机排气系统的另一实施例。在所示实施例中，在GPF72再生期间，新鲜空气或稀空气燃料混合物可以绕开排放控制装置304和排放控制装置306，并且可以被供应至GPF 72的进气口，从而不中断排放控制装置的运转。新鲜空气可以通过空气源302(如空气泵)供应至GPF 72，并且/或者稀空气燃料混合物可以基于旁通阀212的操作从发动机10导入。
图4示出了发动机排气系统的另一实施例。在所示实施例中，GPF 72可以从涡轮164通过旁通阀212的操作来接收用于再生的增压空气。空气可以从涡轮164通过旁通阀212行进至GPF 72的进气口，无需通过排放控制装置(ECD)404和排放控制装置(ECD)406。或者或另外，空气源402可供应通过运转旁通阀212导入GPF 72的新鲜空气。
图5示出了发动机排气系统的另一实施例。在所示实施例中，稀空气燃料混合物可以从发动机10供应至GPF 72，同时绕开排放控制装置(ECD)504、涡轮164和排放控制装置(ECD)506。可替换或另外，空气源402可以基于旁通阀212的操作来将新鲜空气供应至GPF 72。在一些实施例中，可以省去排放控制装置504。
图6示出了发动机排气系统的另一实施例。在所示实施例中，GPF 72可以与排放控制装置604并行设置，并位于排放控制装置606上游。在一些实施例中，GPF 72可以包括碳氢化合物捕集器。稀空气燃料混合物可以从发动机10供应至GPF 72，同时基于旁通阀212和/或下游阀608的操作来绕开排放控制装置604。可替换地或另外，空气源602可以基于旁通阀212的操作来将新鲜空气供应至GPF 72。
图7示出了发动机排气系统的另一实施例。在所示实施例中，GPF 72可以与排放控制装置704并行设置，并位于排放控制装置706上游。在一些实施例中，GPF 72可以包括碳氢化合物捕集器。稀空气燃料混合物可以从涡轮164出气口供应至GPF 72，同时基于旁通阀212和/或下游阀708的操作来绕开排放控制装置704。可替换地或另外，空气源702可以基于旁通阀212和/或下游阀708的操作来将新鲜空气供应至GPF 72。在一些实施例中，可以省去排放控制装置710。
图8示出了发动机排气系统的另一实施例。在所示实施例中，GPF 72可以与排放控制装置810、涡轮164和排放控制装置804并行设置，并且位于排放控制装置806上游。稀空气燃料混合物可以从发动机10供应至GPF 72，同时基于旁通阀212和/或下游阀808的操作来绕开排放控制装置810、涡轮164和排放控制装置804。可替换地或另外，空气源802可以基于旁通阀212和/或下游阀808的操作来将新鲜空气供应至GPF 72。一些实施例中，可以省去排放控制装置810。
图9示出了发动机排气系统的另一实施例。所示实施例中，GPF 72可以定位于排放控制装置908、涡轮164和排放控制装置910下游以及排放控制装置904上游。基于旁通阀212和下游阀906的操作，可选地引导排气穿过GPF 72以进行处理。在再生期间，空气源902可以基于旁通阀212的操作来供应新鲜空气至GPF 72的进气口。另外，排气系统包括低压EGR通道912。在一些条件下，空气可以经低压EGR通道912引入GPF 72。阀212和906可以联合操作，以从低压EGR通道912引导空气至GPF 72的进气口。例如，当存在正进气歧管压力时，空气可以通过低压EGR通道912引导至GPF 72。
图10示出了发动机排气系统的另一实施例。在所示实施例中，GPF 72与排放控制装置1008和涡轮164并行设置，并且位于排放控制装置1004上游。基于旁通阀212和下游阀1006的操作，可选地引导排气穿过GPF72以进行处理。在再生期间，空气源1002可以基于旁通阀212的操作来供应新鲜空气至GPF 72的进气口。另外，排气系统包括低压EGR通道1010。在一些条件下，空气可以经低压EGR通道1010引入GPF 72。阀212和1006可以联合操作，以从低压EGR通道1010引导空气至GPF 72的进气口。例如，当存在正进气歧管压力时，空气可以通过低压EGR通道1010引导至GPF 72的进气口。在优选实施例中，图9和10所示的排气系统可以在(例如L3、L4、L5或L6)直列式汽缸发动机处理后使用。
图11示出了发动机排气系统的另一实施例。所示实施例中，GPF 72可以与涡轮164和排放控制装置1108并行设置，并位于排放控制装置1102上游。在一些实施例中，GPF 72可以包括碳氢化合物捕集器。稀空气燃料混合物可以从发动机10供应至GPF 72，同时基于旁通阀1106和/或下游阀1104的操作来绕开涡轮164和排放控制装置1108。在一些实施例中，旁通阀1106包括具有涡轮164的涡轮增压器的废气门。在一些条件下，废气门可以打开，以引导稀空气燃料混合物至GPF 72的进气口。例如，在冷起动条件下，可以起用废气门。另外，发动机系统包括低压EGR通道1110。在一些条件下，空气可以经低压EGR通道1110引入GPF 72。例如，当存在正进气歧管压力时，空气可以通过低压EGR通道1110引导至GPF 72。
图12示出了发动机排气系统的另一实施例，其配置与图11所示的排气系统相似，除了排放控制装置1208定位于涡轮164上游，而不是下游。其它所示元件与图11所示配置功能相同或相似，因此不再进一步详细说明。
图13示出了发动机排气系统的另一实施例，其配置与图11所示排气系统相似。该实施例进一步包括可供应空气至GPF 72用以再生的电子温控空气(ETA)系统1302。其它所示元件与图11所示配置功能相同或相似，因此不再进一步详细说明。
图14示出了发动机排气系统的另一实施例，其配置与图12所示排气系统相似。该实施例进一步包括可供应空气至GPF 72用以再生的端口电子温控空气(ETA)系统1402。其它所示元件与图12的配置功能相同或相似，因此不再进一步详细说明。
图15示出了发动机排气系统的另一实施例。在所示实施例中，GPF 72可以定位于涡轮164和排放控制装置1506下游。稀空气燃料混合物可以从燃料蒸汽罐(FVC)1508供应至GPF 72的进气口用以再生，该燃料蒸汽罐1508聚集来自燃料箱1510的燃料蒸汽。特别地，空气可以通过空气泵1502和/或压缩机162从燃料蒸汽罐1508抽出，并可以基于旁通阀212的操作被导入GPF 72的进气口，从而使得空气被供应至排放控制装置1506下游。
图16示出了发动机排气系统的另一实施例。所示实施例中，GPF 72可以定位于涡轮164和排放控制装置1604下游以及回气管(muffler)1608上游。另外，碳氢化合物捕集器(HC TRAP)1614可以定位于GPF 72下游，且可以可选地基于阀1610和/或阀1612的操作来处理排气。可变流量抽取泵1616可以与GPF 72并行设置，并且位于碳氢化合物捕集器1614上游。在一些条件下，可以操作泵1616以抽吸空气至GPF 72的进气口。另外，发动机系统可以包括端口电温控空气(PETA)系统，该PETA系统可以在一些条件下通过操作阀1606来供应空气至GPF进气口。阀1606可以是包括涡轮162的涡轮增压器的废气门。废气门可以在冷起动条件下打开，以供应空气至GPF 72用以再生。另外，发动机系统包括低压EGR通道1620。在一些条件下，空气可以经低压EGR通道1620引入GPF 72。例如，当存在正进气歧管压力时，空气可以通过低压EGR通道1620引导至GPF 72。
图17示出了发动机排气系统的另一实施例。在所示实施例中，发动机10可以是V型发动机，其中各列发动机具有独立排气系统。另外，发动机可以包括两个涡轮增压器，每列一个。各排气系统可以包括相同排气部件。第一排气系统可以包括定位于排放控制装置1704、涡轮164和排放控制装置1706下游及排放控制装置1708上游的GPF 72。稀空气燃料混合物可以从涡轮164出气口供应至GPF 72的进气口，同时基于旁通阀1707的操作来绕开排放控制装置1706。空气泵1702可以提供新鲜空气至GPF 72进气口，同时基于旁通阀1707的操作来绕开排放控制装置1704、涡轮164和排放控制装置1706。
同样，第二排气系统可以包括定位于排放控制装置1712、涡轮1658和排放控制装置1714下游及排放控制装置1718上游的GPF 1716。稀空气燃料混合物可以从涡轮165出气口供应至GPF 1716的进气口，同时基于旁通阀1709的操作来绕开排放控制装置1714。空气泵1710可以提供新鲜空气至GPF 72进气口，同时基于旁通阀1707的操作来绕开排放控制装置1712、涡轮165和排放控制装置1714。
图18示出了发动机排气系统的另一实施例。在所示实施例中，发动机10可为V型发动机，其中各列发动机具有独立排气系统，在定位于排放控制装置1808上游的GPF 72上游合并。另外，发动机可以包括两个涡轮增压器，每列一个。各排气系统可以包括相同排气部件。第一排气系统可以包括定位于GPF 72上游的排放控制装置1804、涡轮164和排放控制装置1806。稀空气燃料混合物可以基于旁通阀1803的操作从排放控制装置1804上游或涡轮165下游和排放控制装置1806上游供应至GPF72的进气口。另外，新鲜空气可以基于旁通阀1803的操作由空气泵1802供应至GPF 72进气口。同样，第二排气系统可以包括定位于GPF 72上游的排放控制装置1812、涡轮165和排放控制装置1814。稀空气燃料混合物可以基于旁通阀1811的操作从排放控制装置1812上游或涡轮165下游和排放控制装置1814上游供应至GPF 72的进气口。另外，新鲜空气可以基于旁通阀1811的操作由空气泵1810供应至GPF 72进气口。
图19示出了发动机排气系统的另一实施例。在所示实施例中，发动机10可以是V型发动机，各列发动机具有独立排气系统，在定位于排放控制装置1808上游的GPF 72的上游合并。另外，发动机可以包括两个涡轮增压器，每列一个。另外，一个旁通阀/通道可以有助于绕开各排放系统的排放控制装置到达GPF 72进气口。第一排气系统可以包括定位于GPF 72上游的排放控制装置1904、涡轮164和排放控制装置1906。同样，第二排气系统可以包括定位于GPF 72上游的排放控制装置1910、涡轮165和排放控制装置1912。稀空气燃料混合物可以从发动机10供应至GPF 72的进气口，同时基于旁通阀1903的操作来绕开排放控制装置1904、1906、1910和1912。另外，新鲜空气可以基于旁通阀1903的操作由空气泵1902供应至GPF 72进气口。
应理解，上述排气系统配置仅为示例性，也可以实施其它配置。另外，在一些实施例中，可以添加或省去排气系统部件，以产生不同于上述的排气系统配置。
图20-22所示图表集中示出了本公开发动机排气系统内的GPF再生过程。图20是GPF温度(摄氏度)和时间(秒)的曲线图。图21是汽油微粒过滤器进气口空燃比(λ值)和时间(秒)的曲线图。图22是汽油微粒过滤器出气口空燃比(λ值)和时间(秒)的曲线图。
上述配置允许多种方法执行GPF的再生。因此，现将继续参照上述配置和曲线图通过示例说明一些方法。但应理解，完全在本公开范围内的这些及其它方法也可以通过其它配置执行。
图23-24示出了用于汽油微粒过滤器再生的方法2300的实施例的流程图。该方法可以在再生期间进一步执行对汽油微粒过滤器的诊断，并在汽油微粒过滤器的再生未进行时执行对于位于汽油微粒过滤器上游的排放控制装置的诊断。
步骤2302处，该方法可以包括根据传感器和致动器确定发动机的运转条件。在一个示例中，确定GPF负载、GPF温度、GPF进气口空燃比、GPF出气口空燃比、发动机供给气体空燃比、经过GPF的压降、空气进气压力、自发动机起动的时间、发动机负载、发动机扭矩要求、发动机转速和引入发动机的空气量。在其它实施例中，可以基于具体目标确定更多或更少运转条件。
步骤2304处，该方法可以包括基于运转条件确定是否再生GPF。例如，GPF再生可以基于经过GPF的压降确定。作为另一示例，GPF再生可以基于模型来确定。例如，估算发动机产生的碳烟量的碳烟蓄积模型可以作为再生微粒过滤器的基础。如果碳烟估算量超过碳烟阈值，开始微粒过滤器再生。另一方面，如果通过传感器或估算模型来确定经过微粒过滤器的压力，则可以在观测或估算的压力超过压力阈值后开始微粒过滤器再生。作为另一示例，GPF再生可以基于从定位于GPF下游的碳烟传感器接收的信号确定。
另外，可以包括确定GPF再生时间的其它条件。例如，如果发动机温度高于温度阈值时或发动机温度低于温度阈值，可以不进行过滤器再生。另外，在一个示例中，如果GPF温度低于温度阈值，可以不进行GPF再生。在又一示例中，发动机起动一定时间段内可以不进行微粒过滤器再生。例如，发动机起动后经过的时间足以使发动机转速稳定时才开始微粒过滤器再生。在另一实施例中，在减速燃料关断期间可以开始微粒过滤器再生。在又一实施例中，发动机负载不大于负载阈值(例如发动机负载可以是所需发动机扭矩除以发动机可用总扭矩；在其它应用中，负载可以是汽缸充气量除以总理论汽缸充气量)时，例如0.3负载，可以不开始微粒过滤再生。确定GPF需再生时，该方法移至步骤2306。否则不进行再生GPF时该方法移至步骤2310。
步骤2306处，该方法可以包括提高GPF温度。在一个示例中，可以通过延迟燃烧火花正时同时通过空燃比反馈控制使燃烧保持在排气空燃比在富、稀化学计量之间振荡，来提高GPF温度。通过延迟火花正时，燃烧可以在排气门打开附近或期间进行，因此燃烧产生的更多热量可以从汽缸传至排气系统，以提高排气温度。燃烧可以控制为化学计量或在稀富间振荡，以不干扰定位于GPF上游的排气系统中的供给气体排放控制装置的运转。GPF温度可以逐渐提高，以抑制对GPF的热冲击，从而不造成其老化(如裂开)。例如，GPF温度可以每秒约1-10摄氏度的速率渐增。
参照图20-22，步骤2002处，如温度提高所指示，开始强制再生过程。在步骤2004处，所示GPF温度渐增至温度阈值。在步骤2102和2202处，约化学计量的燃烧空燃比反馈控制由富/稀切换循环所示。最初，进入微粒过滤器的振荡排气空燃比在微粒过滤器下游产生空燃比振荡。
步骤2308处，该方法可以包括确定GPF温度是否大于温度阈值。该温度阈值可以设定为发生碳烟燃烧的任何适当温度。在一个示例中，该温度阈值可以设定为600℃。如果GPF温度大于阈值温度，该方法移至步骤2310。否则，如果GPF不大于阈值温度则该方法返回步骤2306以进一步提高GPF温度。
可以在温度渐增期间比较GPF进气口和出气口的λ信号(切换比)以估算GPF的状态。在步骤2318处，该方法可以包括确定GPF出气口λ值持续偏富时间是否大于时间阈值。换句话说，可确定排气空燃比下游振荡是否充分耗散。下游振荡的充分耗散可以包括即使上游空燃比持续在稀富间切换，下游空燃比也不再在稀富间切换。GPF持续偏富的时间阈值可以设定为适于确定阈值温度下GPF底层发生微粒物质氧化的任何适当阈值。如果GPF出气口λ值持续偏富的时间大于时间阈值时，则该方法移至步骤2318。否则，当GPF出气口λ值持续偏富的时间不大于时间阈值，该方法移至步骤2320。
在步骤2320处，该方法可以包括确定GPF温度高于温度阈值的时间是否大于时间阈值。该确定可以用于检测GPF的功能性。换句话说，一旦GPF达到发生碳烟氧化的温度阈值后，正常运转的GPF应产生偏富的出气口λ值，因此如果GPF温度处于阈值温度的时间阈值已经过去而GPF出气口λ值没有偏富，则GPF未正常运转，且该方法移至步骤2326。否则，如果GPF温度处于温度阈值的时间不大于时间阈值，则该方法返回步骤2318。
在步骤2322处，已确定GPF温度处于阈值温度，且GPF出气口λ值已偏富达时间阈值，如此，该方法可以包括使进入微粒过滤器的排气空燃比稀化。例如，稀化可以包括在排放控制装置(如三元催化器)和GPF进气口之间引入二次空气或新鲜空气。添加二次空气可以提供氧以有助于微粒物质氧化，并清理GPF内的碳氢化合物和一氧化碳残余量。二次空气可以在上游排放控制装置的下游引入，从而不会使上游排放控制装置偏稀并造成排放残余。
如上所述，二次空气可以根据系统配置和运转条件以多种方式引入。例如，引入二次空气可以包括起动将空气泵入GPF进气口的空气泵。作为另一示例，引入二次空气可以包括引导空气通过高压EGR通道，并通过控制一个或多个阀来绕开GPF上游的排放控制装置。在另一示例中，引入二次空气可以包括引导空气通过低压EGR通道。在一些条件下，冲压空气可以用于引入二次空气至GPF进气口。二次空气的引入可以造成GPF内碳烟氧化率的增加，使得GPF再生效率提高，且GPF再生时间减少。
在步骤2324处，该方法可以包括控制空燃比以将供给气体排放控制装置上游的出气口保持在化学计量条件。换句话说，该方法可以包括振荡进入排放控制装置的排气空燃比。通过在化学计量运转，排放控制装置可以迅速达到点火温度，且可以不受处理发动机供给气体排气的干扰，因而不会造成排放逸出。
在步骤2326处，在一些实施例中，该方法可以包括控制空燃比使GPF进气口偏富，以提供附加碳氢化合物至GPF进气口，从而提高二次空气引入时碳烟微粒的燃烧。GPF包括催化层的实施例中可以执行该操作。
参照图20-22，在步骤2006处，GPF温度已提高至碳烟微粒燃烧的温度阈值。相应地，在步骤2204处，振荡充分耗散，且GPF出气口λ值已偏富的时间大于指示碳烟燃烧的时间阈值。因此，可以执行使进入微粒过滤器的排气空燃比稀化。例如，可以引入二次空气至GPF，使得GPF出气口λ值偏稀。如步骤2104所示，在一些情况下，GPF进气口λ值可以偏富，以提高GPF再生期间的碳烟氧化。
在步骤2328处，该方法可以包括确定GPF温度是否大于阈值温度且GPF出气口λ值是否大于λ阈值。在一些实施例中，可以确定下游空燃比是否升高到超过阈值。λ阈值可以是大于1或偏稀的任何适当λ值。温度提高和偏稀可以指示GPF碳烟负载已减小且已再生GPF。另外，再生结束的指示可以包括在GPF温度开始降低之前使排气压力正常化。如果确定GPF温度大于阈值温度且GPF出气口λ值大于λ阈值，则该方法移至步骤2332。否则，如果GPF出气口λ值不大于λ阈值，则该方法移至2330。
在一些情况下，例如，GPF部分负载时，在步骤2328处，该方法可以包括确定自再生起动的时间是否大于时间阈值。时间阈值可以设定为基于提供估算再生时间的GPF碳烟负载和/或GPF再生模型的持续时间。如果该时间大于阈值时间，则该方法移至2332。否则，如果该时间不大于时间阈值，则该方法移至2330。
在步骤2330处，该方法可以包括确定引入二次空气后GPF出气口λ值偏富的时间是否小于时间阈值。换句话说，再生期间GPF出气口λ值非稀足够长时间时，可以确定GPF未正确储存碳烟，且未正确运转。在一些情况下，可以基于定位于GPF上游的O2传感器和定位于GPF下游的O2传感器之间的增量执行该确定。如果确定引入二次空气后GPF出气口λ值偏富的时间小于时间阈值，则该方法移至步骤2336。否则，如果确定引入二次空气后GPF出气口λ值偏富的时间不小于时间阈值，则该方法返回步骤2322。
在步骤2336处，该方法可以包括设定GPF老化条件。GPF老化条件可以指示GPF不再正常运行。在一些实施例中，设定老化条件可以包括触发车载诊断(OBD)故障代码，以提醒车辆驾驶员GPF需要更换。在一些实施例中，设定GPF老化条件可以包括调整和/或限制车辆运转。
在步骤2332处，已确定GPF再生完成，因此，该方法可以包括减少进入微粒过滤器的排气空燃比的稀化(enleanment)。例如，减少稀化可以包括减少或停止新鲜空气或二次空气的引入。例如，停止二次空气喷射可以包括停止空气泵的运转或改变高压和/或低压EGR通道相关阀的状态。在步骤2334处，该方法可以包括降低GPF温度且该方法终止或返回其它操作。例如，降低GPF温度可以包括提前火花正时。
参照图20-22，在步骤2008处，GPF再生已停止或完成，且GPF温度开始降低。相应地，在步骤2206处，二次空气喷射停止，且减少GPF出气口λ值稀化。同样，在步骤2106和2208处，GPF进气口λ值和GPF出气口λ值回到化学计量运转或在稀富之间振荡。
至步骤2310处，确定GPF再生未进行。因GPF再生未进行，因此可以对上游排放控制装置(如TWC)执行诊断，而不受GPF再生期间的二次空气喷射的干扰。在步骤2310处，该方法可以包括确定GPF温度是否小于温度阈值。如果GPF温度小于阈值温度，可以对上游排放控制装置执行诊断而不受GPF的干扰，且该方法移至步骤2312。特别地，在GPF包括催化层的实施例中，可以用于诊断的定位于GPF下游的O2传感器可以受GPF流出的热排气影响。否则，如果GPF温度不小于阈值温度，则GPF可以干涉上游排放控制装置的诊断，因此不执行上游排放控制装置的诊断，且该方法终止或返回其它操作。
步骤2312处，该方法可以包括在稀富运转之间调整空燃比。这可以包括由富至稀或由稀至富的调整。可以执行一次或多次切换，以增加传感器读数的可信度。
在步骤2314处，该方法可以包括确定下游λ值读数切换(由稀至富或由富至稀)的时间是否大于时间阈值。如果下游λ值读数切换的时间不大于时间阈值，则排放控制装置未老化，且该方法终止或返回其它操作。否则，如果下游λ值读数切换的时间大于时间阈值，则该方法移至步骤2316。
在步骤2316处，该方法包括设定排放控制装置老化条件。排放控制装置老化条件可以指示排放控制装置不再正常运行。在一些实施例中，设定老化条件可以包括触发OBD故障代码，以提醒车辆驾驶员排放控制装置需要更换。在一些实施例中，设定排放控制装置老化条件可以包括调整和/或限制车辆运转。
可以执行上述方法来控制GPF进气口处供给气体排放控制装置下游二次空气的引入，以快速有效地进行再生。特别地，通过提高GPF温度以引发碳烟氧化并且通过确定GPF持续偏富指示碳烟氧化开始的时间，可以准确地引入二次空气用以GPF再生。这样，可以提高GPF再生效率并减少GPF再生时间。另外，通过将空燃比控制在化学计量并且在供给气体排放控制装置下游引入二次空气，可以执行GPF再生，而不会造成供给气体排放控制装置偏稀。这样，可以再生GPF，而不造成供给气体排放控制装置排放残余。
另外，可以基于发动机和排气系统的运转条件执行上述方法来诊断GPF或供给气体排放控制装置的功能性。特别地，GPF诊断可以在GPF再生期间执行，并且排放控制装置诊断可以在GPF再生以外的时间执行，因为GPF再生期间二次空气的引入可能影响用于排放控制装置诊断的下游O2传感器的读数。排放控制装置诊断可以特别适用于包括供给气体排放控制装置上游的O2传感器和GPF下游的O2传感器的系统配置。
图25示出了控制燃料同时允许通过空燃比反馈控制进行GPF再生的方法2500的实施例的流程图。该方法进一步考虑了执行排放控制装置诊断时进行GPF再生。该方法可以在配有位于上游排放控制装置的上游的第一O2传感器和位于GPF下游的第二O2传感器的系统内执行。在步骤2502处，该方法可以包括根据传感器和致动器确定发动机的运转条件。
在步骤2504处，该方法可以包括基于运转条件确定是否再生GPF。如果确定GPF需再生，该方法移至步骤2506。否则，如果无需再生GPF，则该方法移至步骤2516。
在步骤2506处，该方法可以包括提高GPF温度。在一个示例中，通过延迟燃烧的火花正时同时将燃烧保持在化学计量，来提高GPF温度。GPF温度可以逐渐提高，以抑制对GPF的热冲击，从而不造成其老化(如裂开)。
在步骤2508处，该方法包括确定GPF温度是否大于温度阈值且GPF出气口λ值小于1或偏富的时间是否大于时间阈值。该确定可以指示GPF是否如GPF出气口λ值偏富所示已达到适于发生碳烟氧化的温度。另外，该确定可以指示运转条件是否适于喷射二次空气以辅助GPF再生。如果GPF温度大于阈值温度，且GPF出气口λ值偏富时间大于时间阈值，该方法移至步骤2510。或者，GPF温度不大于阈值温度或GPF出气口λ值偏富时间不大于时间阈值时，该方法返回步骤2506。
在步骤2510处，该方法可以包括以第一模式运转，其包括基于位于GPF上游的O2传感器的信号而不是基于位于GPF下游的O2传感器的信号，来通过闭环反馈控制调整空燃比。例如，参照图2，排气系统可以包括位于GPF 72上游和引入二次空气位置上游(如排放控制装置71上游)的上游O2传感器。另外，排气系统可以包括位于GPF 72下游的下游O2传感器。空燃比反馈控制可以基于上游O2传感器，而不是下游O2传感器，这是因为辅助GPF再生的二次空气的引入会影响下游O2传感器的读数，导致在一些条件下读数较不准确。因为上游O2传感器位于二次空气喷射的上游，其读数不受二次空气引入的影响。
在步骤2512处，该方法可以包括忽略排放控制装置诊断。例如，参照图23-24，在步骤2310-2316处执行的排放控制装置诊断可以比较上游O2传感器和下游O2传感器之间的读数。由于在GPF再生期间引入二次空气，下游O2传感器的读数较不准确，所以排放控制装置诊断可能提供对上游排放控制装置的错误诊断。因此，需忽略排放控制诊断。在一些实施例中，忽略排放控制装置诊断可以包括使GPF再生期间的诊断不可用。在一些实施例中，可以执行排放控制装置诊断并且可以忽略诊断结果。
在步骤2514处，该方法可以包括确定GPF再生是否结束。例如，改确定可以基于GPF温度、GPF出气口λ值、二次空气引入的停止、自GPF再生开始相对时间阈值的时间或其组合。如果确定GPF再生结束，则该方法移至步骤2516。否则，如果GPF再生未结束，则该方法返回步骤2510。
在步骤2516处，该方法可以包括以第二模式运转，其包括基于位于GPF上游的O2传感器的信号和基于定位于GPF下游的O2传感器的信号，通过闭环反馈控制来调整空燃比。因为GPF再生未发生，且二次空气未引入，所以上游O2传感器和下游O2传感器均可以提供准确读数，用于闭环反馈空燃比控制。
在步骤2518处，该方法可以包括确认排放控制装置诊断。例如，在方法2300的步骤2310-2316处执行的上游排放控制装置诊断可以比较上游O2传感器和下游O2传感器的读数。因为二次空气未被引入，两个O2传感器的读数均适当准确，可以用于执行上游O2传感器的准确诊断。
通过以闭环反馈空燃比控制的第一模式运转，其包括在引入二次空气至GPF的GPF再生期间使用上游O2传感器的读数而不使用下游O2传感器的读数，可以在GPF再生期间准确执行空燃比控制。另外，通过以闭环反馈空燃比控制的第二模式运转，包括在未引入二次空气至GPF时使用上游O2传感器的读数并使用下游O2传感器的读数，可以使用两个O2传感器的读数执行可信度增强的空燃比控制。这样，闭环反馈空燃比控制可以更稳定。
另外，GPF再生期间通过忽略排放控制诊断，可以避免定位于GPF下游的O2传感器的读数不准确造成错误诊断结果。这样，排放控制装置诊断可以更稳定。
在上述方法中，通过引入二次空气至催化器下游和微粒过滤器上游的排气系统内的位置，可以氧化微粒过滤器内的碳烟，而不会干扰上游催化器内对发动机排气的处理。例如，在部分节流条件下，包括HC、CO和NOX的发动机供给气体排放可以通过三元催化器转换为N2、CO2和H2O。但发动机供给气体接近化学计量条件时，催化器引发的反应更有效。另外，当微粒过滤器中的氧和温度充分时，排气系统内的微粒过滤器中蓄积的碳烟可以转换为CO2。从进气系统引入氧至催化器下游和微粒过滤器上游的排气系统内位置，允许进入催化器的气体保持接近化学计量，同时也允许微粒过滤器内氧的存在。
本说明可以提供几个优势。具体地，该方法可以通过允许催化器在有效的运转窗口内运转同时再生微粒过滤器，来改进发动机排放。另外，本方法允许在微粒过滤器再生时EGR流入发动机。另外，可以通过根据位于微粒过滤器下游的氧传感器的反馈输出，控制进气系统和排气系统之间的流量来调整微粒物质氧化的速率。
应理解，本文公开的示例控制和估算方法和程序可以用于多种系统配置。这些程序可以表示一个或多个不同处理策略，如事件驱动、中断驱动、多任务、多线程等。因此，公开的程序步骤(运转、功能和/或动作)可以表示编入电子控制系统的计算机可读存储介质内的代码。
应理解，本文所述和/或所示的一些程序步骤在一些实施例中可以被省略，而不背离本发明的范围。同样，所示程序步骤的顺序不必始终要求达到所需结果，仅为示例和说明方便提供。一个或多个所示的动作、功能或操作/运转可以根据使用的特定策略重复执行。在一些实施例中，程序步骤可以用于所示控制方法和程序以外的不同控制方法和程序。例如，方法2300中使用的程序步骤可以结合到方法2500中，反之亦然。
最后，应理解本文所述主题、系统和方法仅为示例性，且这些具体实施方式或示例不应视为限制性，因为可设想多种变化。因此，本公开包括本文所公开的各种系统和方法及其任一和所有等效物的所有新颖和非明显组合与子组合。

Claims (10)

1.一种发动机系统，其包括：
配置为燃烧汽油和酒精中至少其一和空气的发动机；
配置为接收发动机排气的排气系统，所述排气系统包括：
排放控制装置；
定位于排放控制装置下游的微粒过滤器；
定位于微粒过滤器下游的氧传感器；和
配置为提供微粒过滤器温度的温度传感器；和
控制器，其被配置为在所述微粒过滤器再生期间提高所述微粒过滤器温度，并响应所述温度传感器提供的微粒过滤器温度高于温度阈值和氧传感器的λ值偏富的时间大于时间阈值，引入二次空气至所述排放控制装置下游和所述微粒过滤器上游的位置。
2.根据权利要求1所述的系统，进一步包括：
空气泵；并且
所述控制器被配置为通过运转所述空气泵将所述二次空气泵入所述排放控制装置下游和所述微粒过滤器上游的位置，从而引入二次空气。
3.根据权利要求1所述的系统，进一步包括：
包括涡轮的涡轮增压器；并且
所述控制器被配置为通过从压缩机出气口引导二次空气至所述排放控制装置下游和所述微粒过滤器上游的位置，从而引入二次空气。
4.根据权利要求1所述的系统，进一步包括：
与所述微粒过滤器的进气口流体连通的排气再循环通道；并且
所述控制器被配置为通过从所述排气再循环通道引导所述二次空气至所述排放控制装置下游和所述微粒过滤器上游的位置，从而引入二次空气。
5.根据权利要求4所述的系统，其中所述排气再循环通道是与压缩装置的出气口和所述微粒过滤器的进气口流体连通的高压排气再循环通道；并且
所述控制器被配置为通过从所述压缩装置的所述出气口引导所述二次空气通过所述高压排气再循环通道到达所述排放控制装置下游和所述微粒过滤器上游的位置，从而引入二次空气。
6.根据权利要求4所述的系统，其中所述排气再循环通道是与发动机进气口和所述微粒过滤器的所述进气口流体连通的低压排气再循环通道；并且
所述控制器被配置为通过从所述发动机进气引导所述二次空气通过所述低压排气再循环通道到达所述排放控制装置下游和所述微粒过滤器上游的位置，从而引入二次空气。
7.根据权利要求6所述的系统，其中通过正进气歧管空气压力引导所述二次空气经过所述低压排气再循环通道。
8.根据权利要求1所述的系统，其中所述控制器被配置为响应温度传感器提供的所述微粒过滤器温度高于温度阈值和氧传感器的λ值大于λ阈值，停止引入所述二次空气。
9.根据权利要求1所述的系统，其中所述控制器被配置为响应距微粒过滤器再生开始的时间大于时间阈值、微粒过滤器进气口压力大于压力阈值和碳烟水平大于碳烟减少阈值中的至少其一，停止引入二次空气。
10.根据权利要求1所述的系统，其中所述控制器被配置为通过延迟所述发动机的火花正时，来提高所述微粒过滤器的温度。
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