CN102877922A - 运行具有排气后处理的火花点火内燃发动机的方法 - Google Patents

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Abstract

本公开提供用于颗粒过滤器的再生的实施例。在一个示例中，一种运行具有收集和燃烧排气中的碳烟颗粒的颗粒过滤器的火花点火内燃发动机的方法包含，为了开始颗粒过滤器的再生，将颗粒过滤器温度Tfilter增加至Tfilter≥TReg的程度，其中TReg为可预定义的最小再生温度，并且超理论化学计量比(λ＞1)地运行内燃发动机。

Description

运行具有排气后处理的火花点火内燃发动机的方法
技术领域
本申请要求2011年2月22日提交的德国专利申请号102011004522.8的优先权，其全部内容为所有目的包括在此以供参考。
技术领域
本公开涉及一种运行火花点火内燃发动机的方法，该内燃发动机具有至少一个汽缸和至少一个用于排出来自于该至少一个汽缸的排气的排气管路，在该内燃发动机中，在该至少一个排气管路中提供用于排气后处理的至少一个系统。
背景技术
为了减少污染物质排放，火花点火内燃发动机，即奥托循环内燃发动机，装备有各种排气后处理系统。即使没有额外的措施，在足够高的温度水平以及足够大量氧气存在的情况下，在汽缸循环的膨胀和排气期间也会适时地发生未燃烧碳氢化合物(HC)和一氧化碳(CO)的氧化。然而，由于沿向下游方向快速降低的排气温度以及因而快速降低的反应速率的原因，所述反应快速停止。
因为这些原因，所以使用催化反应器，通过使用增加某些反应的速率的催化材料，确保即使在低温下也能氧化HC和CO。如果要另外地还原氮氧化物，则可通过三元催化转化器来实现该目标，然而，为了该目的，仅可以在窄范围内利用奥托循环发动机的理论化学计量比运行(λ≈1)。此处，通过存在的非氧化排气组分，具体是一氧化碳和未燃烧的碳氢化合物，来还原氮氧化物NOx，其中同时氧化所述排气组分。
在以过量空气运行内燃发动机的情况下，即例如奥托循环发动机以稀燃模式运行，但是仍为直接喷射奥托循环发动机的情况下，原则上不能还原排气中的氮氧化物，这是因为缺少还原剂。为了进行有效的排气后处理，上述工作方法将要求使用在柴油发动机中使用的排气后处理系统，其中所述柴油发动机原则上在过量空气的情况下运行。为了氧化未燃烧的碳氢化合物(HC)以及碳氧化合物(CO)，将必须在排气系统中提供氧化催化转化器。为了还原氮氧化物，将使用选择性催化转化器，其中通过以针对性方式向排气中引入还原剂来选择性地还原氮氧化物。通过氮氧化物存储催化转化器，也能够还原氮氧化物排放物，其中最初在内燃发动机的稀燃模式期间在催化转化器中吸收氮氧化物，即收集和存储氮氧化物，以便然后当氧在再生阶段不足时还原氮氧化物。
在柴油发动机中，起初仅认为颗粒排放是个问题。然而，即使在火花点火内燃发动机中，这些碳烟排放物也日益变为立法机构的焦点
为了遵守污染物排放的未来限制值，特别是碳烟排放物的未来限制值，所以需要额外措施，从而要求火花点火内燃发动机装备有颗粒过滤器。
为了最小化碳烟颗粒的排放，已在柴油发动机中使用“再生颗粒过滤器”。在该情况下，在过滤器的再生期间，将碳烟颗粒从排气中滤出、存储并且间歇地燃烧。为了氧化过滤器中的碳烟，在排气中需要氧或过量空气，并且这能够通过例如内燃发动机的超理论化学计量比运行(λ＞1)来实现。
柴油发动机和火花点火内燃发动机在工作方法方面有显著不同。与原则上在非常过量空气(λ＞＞1)的情况下运行的柴油发动机相比，奥托循环发动机通常装备有三元催化转化器，如上所述，其利用窄范围内的理论化学计量比运行。在奥托循环发动机的情况下，因此使用颗粒过滤器要求这样的概念，即提供再生过滤器所需的氧，然而，在柴油发动机的情况下，由于工作方法原因，无论如何都在排气中存在过量的空气。
由于与柴油发动机相比的高排气温度的原因，当不存在催化剂支持时，充分频繁地在火花点火内燃发动机中实现再生颗粒过滤器所需的高温，例如TReg≈550℃，即使在正常运行期间也是如此。
然而，如果过滤器的当前负荷要求如此，则过滤器也能够以有针对性地方式再生。这是因为，取决于具体驾驶者的驾驶行为，即内燃发动机运行的方式，不再可能假设运行期间充分频繁地容易地实现再生所需的条件，即无援助。例如，在仅用于短距离并且要求大量的冷起动的车辆情况下，由于运行期间不存在再生所需的条件，所以过滤器会危险地过载。因此，为了确保过滤器再生，需要采取额外的措施。
发明内容
发明人在此已认识到上述方法的问题，并且在此提供一种方法从而至少部分解决这些问题。在一个实施例中，一种运行具有收集和燃烧排气中的碳烟颗粒的颗粒过滤器的火花点火内燃发动机的方法包含：为了开始颗粒过滤器的再生，增加颗粒过滤器的温度Tfilte至这样的程度，即Tfilter≥TReg，其中TReg为可预定义的最小再生温度；并且超理论化学计量比(λ＞1)地运行内燃发动机。
依照本公开，为了净化过滤器的目的，以有针对性的方式增加过滤器温度Tfilter，以便提供过滤器再生的条件。另外，通过超理论化学计量比(λ＞1)地运行内燃发动机来提供氧化在过滤器中收集的颗粒所需的氧，即如果内燃发动机先前以低于理论化学计量比或以理论化学计量比运行，在也将其转换为超理论化学计量比模式。
当单独阅读或结合附图时，通过以下详细说明，将更容易明白本说明的以上优点和其他优点以及特征。
应理解，提供以上总结，从而以简化方式引入详细说明中进一步描述的概念选择。无意确定所要求主旨的关键或本质特征，其内容仅由详细说明随附的权利要求限定。此外，所要求主旨不限于解决上述缺点或本公开中任何部分中的实施。
附图说明
图1示意性示出内燃发动机的第一实施例。
图2示出依照本发明实施例，再生颗粒过滤器的方法的流程图。
具体实施方式
虽然汽油发动机通常只产生少量颗粒物质，但是日益严格的排放限制已导致在这些发动机的排气系统中包含颗粒过滤器。在汽油发动机的某些工况期间，颗粒过滤器可以不需要特定再生命令就经历再生事件。然而，如果发动机已经以大量冷起动运行，或者经常短距离行驶，则可以指示颗粒过滤器的再生，并且为了再生过滤器，可以通过增加排气温度并在稀燃条件下来运行发动机。
依照示例性实施例，如果内燃发动机具有在至少一个排气管路中布置的三元催化转化器，则为了尤其是在过滤器再生期间确保在三元催化转化器中转换污染物所要求的空气比，优选地仅以稍微稀燃来进行。
因为上述原因，本方法的如下实施例是有利的，其中为了再生颗粒过滤器，以λ≤1.15的空气比来运行内燃发动机。本方法的如下实施例是尤其有利的，其中为了再生颗粒过滤器，以λ≤1.1的空气比，可能以λ≤1.05的空气比，来运行内燃发动机。然而，在一些实施例中，可以λ□1.15的空气比来运行内燃发动机。
本方法的如下实施例是有利的，其中如果过滤器的当前负荷比过滤器的可预定义负荷更大，则开始过滤器再生。此处的如下实施例是有利的，其中仅在过滤器的当前负荷比过滤器的名义最大负荷大，即如果过滤器过载时，开始过滤器再生。
上述两种方法替代性方案确保了根据需要再生。仅在实际需要时，氧化在过滤器中收集的颗粒。因此，考虑如下事实，即在再生期间通常不能最优化地运行内燃发动机，即在效率方面不是最优化的，这基本上应被视为缺点。
就此而论，本方法的如下实施例有利，其中通过数学模型来估计过滤器的当前负荷。
本方法的有利实施例包括如下实施例，其中使用在过滤器上游的排气反压力来估计过滤器的当前负荷。
能够由传感器通过测量来探测排气反压力，或者能够通过数学模型来依次估计排气反压力，其中所述排气反压力由于过滤器中积聚颗粒块导致过滤器的流阻增加从而升高。
也能够做出对过滤器上游的排气反压力的确定，即基于在排气管道中的不同位置处确定的排气压力来确定。通过该方式，在一些环境中能够使用已经存在的压力传感器，即使是未直接布置在过滤器的上游的所述压力传感器。
本方法的如下实施例也是有利的，其中当达到预定里程时开始过滤器再生。依照该替代性方案，在不考虑过滤器的实际负荷的情况下，大体地清洁过滤器，也就是说总是在已经达到固定的预定距离之后清洁过滤器。如果立法机构将过滤器再生规定成关于参考距离(例如五千千米)来预定义容许清洁操作的数量，则该过程是有利的。
本方法的如下实施例也是有利的，其中当达到预定的运行周期时开始过滤器再生。
与上述方法替代性方案相比，在目前并非是探测行驶距离(即所经过的距离)的情况下，而是测量并且积累自上一再生后内燃发动机已运行的持续时间。即使在该过程中，也不考虑过滤器的实际负荷，并且也不考虑运行的方式，并且具体地不考虑内燃发动机是否经历主要为城市交通中出现的大量冷起动，或者是否以其他方式长距离地使用(即运行)内燃发动机。
因此，本方法的如下实施例也是有利的，其中当达到可预定数量的冷起动ncold时，开始过滤器再生。本方法替代性方案也不严格遵循在考虑过滤器的实际负荷且将其用作开始再生的关键标准时所需的过滤器再生原则。然而，与上述两种方法替代性方案相比，以监控内燃发动机的运行方式(即冷起动的数量ncold)的程度来考虑过滤器的负荷，并且起点被假定成在某一数量的冷起动ncold后，过滤器将要求或要求清洁。
本方法的如下实施例也是有利的，其中为了增加过滤器温度Tfilter，增加排气温度Texhg，通过至少一种发动机内部措施来获得排气温度Texhg的增加。发动机内部措施能够被用于加热被布置在排气系统中的排气后处理系统，具体是三元催化转化器和/或颗粒过滤器。
本方法的如下实施例也是有利的，其中通过调整来延迟点火点而增加排气温度Texhg。因此，汽缸中进行的燃烧过程类似地被延迟，即在充气交换的方向上被延迟，由此增加了被允许到达排气系统或排气的热且因而增加了排气温度。
本方法的如下实施例也是有利的，其中通过向至少一个汽缸中的至少一次燃料后喷射(post-injection)来增加排气温度Texhg。能够通过向燃烧室内额外的燃料后喷射来加热颗粒过滤器，其中后喷射燃料实际上在燃烧室中被点燃，这能够通过在其达到末期时的主燃烧或者通过朝着燃烧末期的燃烧室中出现的高温来实现，并且因此以发动机内部方式增加被排进排气管道的排气的排气温度。
结合后喷射，必须考虑到为了加热颗粒过滤器而使用额外的燃料原则上对内燃发动机的效率具有不利影响。具体地，颗粒过滤器再生的频率以及过滤器再生的持续时间决定性地并且直接地对这些目的使用的燃料的量和因此对内燃发动机的总消耗量有影响。
作为后喷射的替代性方案，也可将燃料直接引入到过滤器上游的排气管道中，其中将用于加热过滤器的所述燃料与位于排气中氧或额外引入的空气一起燃烧。
本方法的如下替代性方案也有优点，其中通过排气再循环(EGR)来实现排气温度的增加，其中在本公开的背景下，排气再循环被视为发动机内部措施。被再循环到燃烧室中的热排气增加了汽缸的新鲜充气的温度。另外，由于该混合物的成分，所以减小了燃烧率，并且因此燃烧过程被延长并且直到达到或进入充气交换。
本方法的如下实施例也是有利的，其中为了增加过滤器温度Tfilter，颗粒过滤器装备有加热器，并且所述加热器被启动。
通过以下火花点火内燃发动机来实现执行上述类型方法的火花点火内燃发动机，其中该火花点火内燃发动机具有至少一个汽缸以及用于将排气从至少一个汽缸排出的至少一个排气管路，在该内燃发动机中，在所述至少一个排气管路中提供三元催化转化器以及颗粒过滤器，前者用于排气后处理，后者用于收集和燃烧排气中的碳烟颗粒。
关于依照本公开已述的方法将类似地应用于依照本公开的内燃发动机，并且因此做出已结合本方法提出的参考。
三元催还转换器以及颗粒过滤器的组合允许排气的完全后处理，也就是未燃烧的碳氢化合物(HC)、一氧化碳(CO)、氮氧化物(NOx)以及碳烟的完全后处理。
排气后处理的两个组件能够被设计为独立的组件。能够为三元催还转换器以及颗粒过滤器两者提供专用的载体基底。此处的两个载体基底或者是彼此分开的，或者是结合在一起的，并且优选地将三元催化转化器布置在颗粒过滤器的上游。该布置是有利的，因为必须考虑到冷起动后应尽快加热三元催化转化器，而为了执行其功能，颗粒过滤器仅为了相对较少地被执行的再生而利用高温。
作为替代性方案，可使用如下的组合排气后处理系统，其中三元催还转换器和颗粒过滤器被设计作为一体组件，即四元催化转化器。
因为上述原因，如下的内燃发动机实施例因此是有利的，其中在颗粒过滤器的上游布置三元催化转化器，并且如下的内燃发动机实施例是有利的，其中三元催还转换器和颗粒过滤器形成一体组件。
具体实施方式
图1示意性示出执行再生颗粒过滤器的方法的火花点火内燃发动机1的实施例，以下将关于图2更详细描述该实施例。示出三缸直列发动机1，其中沿汽缸盖的纵轴线(即成直线地)布置三个汽缸，并且每个汽缸都装备有用于开始火花点火的火花塞5。发动机控制器8通过控制线路10单独地激活(即控制)火花塞5。通过喷射的燃料质量(未示出)来设定空气比λ。
为了向汽缸3提供新鲜空气或新鲜混合物，提供吸气管路2。排气管路4用于排出热燃烧气体。在排气管路4中提供用于排气后处理的三元催化转化器7以及用于收集排气中的碳烟颗粒的颗粒过滤器6，其中三元催化转化器7被布置在颗粒过滤器6的上游且因此处于发动机附近。
为了开始颗粒过滤器6的再生，通过由发动机控制器8调整来延迟点火点，从而将过滤器温度Tfilter升高至所需的再生温度TReg。另外，如果需要，则将内燃发动机转换到超理论化学计量比运行(λ＞1)。
如果过滤器6的当前负荷使其必要则可以开始过滤器再生，即如果负荷超过预定负荷就开始过滤器再生，并且因此确保了再生。能够使用排气反压力来估计过滤器6的当前负荷，其中在过滤器6的上游由于在过滤器6中积聚颗粒物质而产生该排气反压力。在该情况中，通过由压力传感器9测量来探测排气反压力。
然而，在一些实施例中，如果发动机运行参数指示出再生条件，则可以开始过滤器再生。这些参数可以包括发动机运行预定持续时间，例如100小时或5000km，或者可以包括自从上次再生后发动机运行超过阈值数量的冷起动，例如超过30次冷起动。
参考图2，其中提供再生颗粒过滤器的方法200。可以依据存储在发动机控制器中(例如图1中的控制器8中)的指令来执行方法200。在202，方法200包括确定发动机运行参数。发动机运行参数可以包括关于过滤器再生条件的参数，例如上次再生后的发动机已经运行的持续时间和/或距离、再生后的发动机冷起动次数、过滤器上游的排气背压等等。发动机运行参数可以也包括当前发动机速度、负荷、点火正时、空气/燃料比等等。
在204，确定发动机是否处于颗粒过滤器再生条件。颗粒过滤器再生条件可以指示出将要开始颗粒过滤器的再生的适当发动机条件。再生条件可以包括大于阈值的发动机运行持续时间和/或距离、高于阈值的排气背压、大于阈值的发动机冷起动次数等等。再生条件也可以包括大于阈值的发动机温度(例如不在冷起动期间)，或者可以包括发动机不在被命令的富燃运行情况下运行。
如果在204确定发动机不处于再生条件，则方法200返回。如果指示出再生条件，则方法200继续前进到206，从而增加排气温度。可以通过调整点火正时(例如延迟点火时间)和/或通过后喷射加燃料事件来增加排气温度。然而，其他的加热排气的机构也在本公开的范围之内，例如颗粒过滤器上游的加热器。在208，发动机在稀燃情况下运行。稀燃可以包括减少燃料喷射量、开启节流阀从而增加入流、调整汽缸中的EGR量等等。稀燃度可以基于颗粒过滤器的状态和/或基于过滤器上游的三元催化剂的状态。例如，可以确定三元催化剂的氧存储量，并且空气-燃料比的稀贫度至少部分基于催化剂的氧存储能力。类似地，燃烧的稀贫度可以基于将被再生的过滤器内的颗粒量。通过增加排气温度并且增大排气中的氧浓度，颗粒过滤器可以被加热至足够的温度来开始并执行颗粒过滤器再生。一旦再生过滤器，则方法200返回。
因而，图2中的方法200提供一种再生颗粒过滤器的方法。该方法可以包括，响应再生条件，通过调整点火正时来增加排气温度，并且一旦达到再生，则在稀燃情况下运行发动机从而再生颗粒过滤器，其中稀贫度基于过滤器和上游三元催化剂中每个的状态。在另一实施例中，该方法可以包括，响应再生条件，在稀燃情况下运行发动机并且执行后喷射燃料事件以便再生颗粒过滤器，其中稀贫度和后喷射的量中的每个都基于三元催化剂中存储的氧的瞬时量以及由于再生而在过滤器中起反应的颗粒的瞬时量中的每一者。
在一个示例中，稀贫度可基于过滤器的再生状态、过滤器的工况以及三元催化剂的状态。例如，三元催化剂可以能够在稀燃条件期间存储最大量的氧，之后发生实质性的氧突破。同时，需要在稀燃条件中的过量氧，以便与过滤器中再生的碳烟起反应。因此，稀贫度可以被调节成不仅考虑到三元催化剂的氧存储状态而且也考虑到颗粒过滤器的碳烟存储水平以及再生期间过滤器中的反应速率(例如碳烟氧化速率)。换句话说，可以基于过滤器温度来确定向过滤器的氧传送率的期望量，以便获得期望的碳烟反应速率，该反应速率足够高以便维持过滤器再生温度，但是又不会过高而引起过滤器过热情况。于是，通过将被传送至过滤器的期望氧量，可以基于三元催化剂的氧存储水平，例如基于三元催化剂中的氧存储的相对充满度，来确定期望的稀燃排气空气-燃料比。
在较低的三元催化剂存储水平，针对向过滤器传送的给定期望氧水平，选择较大稀贫度，这是因为通过三元催化剂在排气中保留了更多的过量氧，并且反之亦然。例如，随着更多的排气过量氧突破通过三元催化剂，能够降低稀贫度(例如，空气-燃料比能够朝着理论化学计量比渐变)，从而向过滤器提供给定的期望氧水平。同样地，如果要求向过滤器传送的更大氧传送速率，则与三元催化剂的较高氧存储水平时相比，在三元催化剂的较低氧存储水平处提供稀贫度的较大增加，从而再次考虑到了通过三元催化剂保留氧的程度的不同。类似地，三元催化剂温度的变化可以改变整体氧存储能力，并且因而对于给定情况改变相对的氧存储程度。这样，本方法可以基于三元催化剂的瞬时氧存储水平、三元催化剂的最大氧存储以及向过滤器传送的期望氧传送速率(基于过滤器工况)来调整稀贫度。例如，随着三元催化剂中的温度随过滤器再生过程而升高，三元催化剂的氧存储能力可以首先在再生开始阶段增加，并且然后随着温度继续升高而降低。
这样，排气的稀贫度能够被调整成补偿这种影响，且同时仍向颗粒过滤器传送期望的氧量。例如，为了向过滤器提供给定的氧传送水平，可以首先增大稀贫度，从而考虑到三元催化剂所保持的较大氧量，并且然后随着温度超过最大氧存储水平温度而降低稀贫度，从而考虑到将被三元催化剂释放的氧。
应明白，在此公开的构造和方法实质上是例示性的，并且不应以限制意义考虑这些特定实施例，因为可能有许多变体。例如，上述技术能够应用于V-6、I-4、I-6、V-12、对置4以及其他类型的发动机。本公开的主旨包括在此公开的各种系统和构造以及其他特征、功能和/或特性的所有和非明显组合以及子组合。
本申请的权利要求具体地指出某些被认为是新颖的和非显而易见的组合和次组合。这些权利要求可引用“一个”元素或“第一”元素或其等同物。这些权利要求应该理解为包括一个或多个这种元素的结合，既不要求也不排除两个或多个这种元素。所公开的特征、功能、元件和/或特性的其他组合和次组合可通过修改现有权利要求或通过在这个或关联申请中提出新的权利要求得到主张。这些权利要求，无论与原始权利要求范围相比更宽、更窄、相同或不相同，也被认为包括在本发明主题内。

Claims (20)

1.一种运行火花点火内燃发动机的方法，所述内燃发动机具有收集和燃烧排气中的碳烟颗粒的颗粒过滤器，所述方法包含：
为了开始所述颗粒过滤器的再生，将颗粒过滤器温度Tfilter增加至Tfilter≥TReg的程度，其中TReg为可预定义的最小再生温度，并且以超理论化学计量比来运行所述内燃发动机，即在λ＞1的情况下运行所述内燃发动机。
2.根据权利要求1所述的方法，其中在空气比λ≤1.15的情况下运行所述内燃发动机以便再生所述颗粒过滤器。
3.根据权利要求1所述的方法，其中在空气比λ≤1.1的情况下运行所述内燃发动机以便再生所述颗粒过滤器。
4.根据权利要求1所述的方法，其中如果所述颗粒过滤器的当前负荷大于所述颗粒过滤器的可预定义负荷，则开始所述过滤器再生。
5.根据权利要求4所述的方法，其中通过数学模型来估计所述颗粒过滤器的所述当前负荷。
6.根据权利要求4所述的方法，其中使用所述颗粒过滤器上游的排气反压力来估计所述颗粒过滤器的所述当前负荷。
7.根据权利要求1所述的方法，其中当达到预定里程时，开始所述颗粒过滤器再生。
8.根据权利要求1所述的方法，其中当达到预定运行周期或预定时间间隔时，开始所述颗粒过滤器再生。
9.根据权利要求1所述的方法，其中当达到可预定冷起动次数ncold或加速阶段时，开始所述颗粒过滤器再生。
10.根据权利要求1所述的方法，其中，为了增加所述颗粒过滤器温度Tfilter，增加排气温度Texhg，其中通过至少一种发动机内部措施来获得所述排气温度Texhg的增加。
11.根据权利要求10所述的方法，其中，通过延迟所述发动机的点火点来增加所述排气温度Texhg。
12.根据权利要求10所述的方法，其中，通过向所述发动机的至少一个汽缸中的至少一次燃料后喷射来增加所述排气温度Texhg。
13.一种执行权利要求1所述的方法的火花点火内燃发动机，其具有至少一个汽缸以及用于将排气从所述至少一个汽缸排出的至少一个排气管路，在所述内燃发动机中，在所述至少一个排气管路中提供用于排气后处理的三元催化转化器以及所述颗粒过滤器。
14.根据权利要求13所述的火花点火内燃发动机，其中所述三元催化转化器被布置在所述颗粒过滤器的上游。
15.根据权利要求13所述的火花点火内燃发动机，其中所述三元催化转化器和所述颗粒过滤器形成一体组件。
16.一种用于发动机颗粒过滤器的方法，其包含：
响应再生条件，通过延迟点火正时来增加排气温度，并且一旦达到再生，则在稀燃情况下运行所述发动机从而再生所述颗粒过滤器，其中稀贫度基于所述过滤器和上游三元催化剂中每个的状态。
17.根据权利要求16所述的方法，其中所述再生条件包含排气背压超过阈值。
18.根据权利要求16所述的方法，其中所述再生条件包含在上次再生后的发动机冷起动次数超过发动机冷起动阈值次数。
19.一种发动机系统，其包含：
发动机，其被联接至排气系统；
三元催化剂，其被布置在所述排气系统中；
颗粒过滤器，其被布置在所述三元催化剂下游的所述排气系统中；以及
控制系统，其包括指令，从而：
响应再生条件，在稀燃情况下运行所述发动机并且执行后喷射加燃料事件以便再生所述颗粒过滤器，其中稀贫度和后喷射的量中的每个都基于所述三元催化剂中存储的瞬时氧量和由于再生而在所述过滤器中起反应的瞬时颗粒量中的每个。
20.根据权利要求19所述的发动机系统，其中所述再生条件包含在上次再生后的发动机冷起动次数超过发动机冷起动阈值次数。
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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105604650A (zh) * 2014-11-13 2016-05-25 福特环球技术公司 用于气体微粒过滤器的方法和系统
CN109693661A (zh) * 2017-10-20 2019-04-30 铃木株式会社 车辆的控制装置
CN110040129A (zh) * 2018-01-15 2019-07-23 丰田自动车株式会社 混合动力车辆
CN110945219A (zh) * 2017-07-19 2020-03-31 标致雪铁龙汽车股份有限公司 用于启动颗粒过滤器的再生的方法
CN113027571A (zh) * 2019-12-09 2021-06-25 保时捷股份公司 用于再激活排气后处理部件的方法和驱动设备

Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9771888B2 (en) * 2013-10-18 2017-09-26 GM Global Technology Operations LLC System and method for controlling an engine based on an oxygen storage capability of a catalytic converter
JP6551426B2 (ja) * 2017-01-13 2019-07-31 トヨタ自動車株式会社 内燃機関の排気浄化装置
DE102017209693A1 (de) * 2017-06-08 2018-12-13 Volkswagen Aktiengesellschaft Verfahren zum Regenerieren eines Partikelfilters in der Abgasanlage eines Verbrennungsmotors sowie Verbrennungsmotor
US10378400B2 (en) 2017-07-18 2019-08-13 Ford Global Technologies, Llc Systems and methods for particulate filter regeneration
JP7163779B2 (ja) * 2019-01-10 2022-11-01 トヨタ自動車株式会社 ハイブリッド車両の制御装置
US10865676B1 (en) * 2019-07-08 2020-12-15 Denso International America, Inc. Emission control system
CN111749803B (zh) * 2020-05-20 2022-10-14 中国第一汽车股份有限公司 一种汽油机颗粒捕集器再生控制方法
JP7414022B2 (ja) * 2021-01-13 2024-01-16 トヨタ自動車株式会社 ハイブリッド車両の制御装置

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20050022505A1 (en) * 2003-07-30 2005-02-03 Nissan Motor Co., Ltd. Regeneration control system
US20090084097A1 (en) * 2007-10-01 2009-04-02 Honda Motor Co., Ltd. Exhaust gas purifying apparatus for internal combustion engine
US20100192543A1 (en) * 2007-11-21 2010-08-05 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Control apparatus for internal combustion engine

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5100632A (en) * 1984-04-23 1992-03-31 Engelhard Corporation Catalyzed diesel exhaust particulate filter
DE10001541B4 (de) * 2000-01-14 2005-04-28 Uhde Gmbh Verfahren zur Beseitigung von NOx und N¶2¶O aus dem Restgas der Salpetersäureproduktion
JP4710846B2 (ja) * 2007-02-21 2011-06-29 トヨタ自動車株式会社 内燃機関の排気浄化装置
DE102008036127A1 (de) * 2008-08-01 2010-02-04 Emitec Gesellschaft Für Emissionstechnologie Mbh Verfahren zum Betrieb einer Abgasanlage mit Lambda-Regelung
US8474247B2 (en) * 2009-03-18 2013-07-02 GM Global Technology Operations LLC Particulate filter regeneration post-injection fuel rate control
DE102009002198A1 (de) * 2009-04-06 2010-10-14 Robert Bosch Gmbh Verfahren zum Betreiben einer mehrere Zylinder aufweisenden Brennkraftmaschine

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20050022505A1 (en) * 2003-07-30 2005-02-03 Nissan Motor Co., Ltd. Regeneration control system
US20090084097A1 (en) * 2007-10-01 2009-04-02 Honda Motor Co., Ltd. Exhaust gas purifying apparatus for internal combustion engine
US20100192543A1 (en) * 2007-11-21 2010-08-05 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Control apparatus for internal combustion engine

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105604650A (zh) * 2014-11-13 2016-05-25 福特环球技术公司 用于气体微粒过滤器的方法和系统
CN105604650B (zh) * 2014-11-13 2019-11-15 福特环球技术公司 用于气体微粒过滤器的方法和系统
CN110945219A (zh) * 2017-07-19 2020-03-31 标致雪铁龙汽车股份有限公司 用于启动颗粒过滤器的再生的方法
CN110945219B (zh) * 2017-07-19 2021-12-10 标致雪铁龙汽车股份有限公司 用于启动颗粒过滤器的再生的方法
CN109693661A (zh) * 2017-10-20 2019-04-30 铃木株式会社 车辆的控制装置
CN109693661B (zh) * 2017-10-20 2022-03-01 铃木株式会社 车辆的控制装置
CN110040129A (zh) * 2018-01-15 2019-07-23 丰田自动车株式会社 混合动力车辆
CN113027571A (zh) * 2019-12-09 2021-06-25 保时捷股份公司 用于再激活排气后处理部件的方法和驱动设备

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Publication number Publication date
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US20120210699A1 (en) 2012-08-23
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