CN103047073B

CN103047073B - 电热塞加热器控制

Info

Publication number: CN103047073B
Application number: CN201210384854.5A
Authority: CN
Inventors: E·库尔茨; P·J·坦尼森; D·A·梅
Original assignee: Ford Global Technologies LLC
Current assignee: Ford Global Technologies LLC
Priority date: 2011-10-11
Filing date: 2012-10-11
Publication date: 2017-03-01
Anticipated expiration: 2032-10-11
Also published as: DE102012217375A1; US20130087122A1; US20120138033A1; RU2611550C2; US8281772B2; RU2012142546A; US8550060B2; CN103047073A

Abstract

本发明公开了一种用于运转电热塞的方法和系统。在一个示例中，可控制供应至电热塞的电流以在发动机起动之后改善汽缸的燃烧稳定性。在以其它方式可能减小燃烧稳定性的状况期间可减小发动机原料气碳氢化合物以减少尾气排放。

Description

电热塞加热器控制

【技术领域】

本发明涉及电热塞加热器控制。

【背景技术】

柴油发动机压缩空气-燃料混合物以在发动机汽缸中发起燃烧。当空气-燃料混合物的压缩可能不足以产生空气-燃料混合物的自动点火时，在柴油机冷机起动期间可使用电热塞以辅助发动机起动。电热塞可设置在燃烧室中以提升部分缸内空气-燃料混合物的温度使得当压缩时可点燃空气-燃料混合物。一旦发动机起动后可关闭电热塞或以较低电流运转预定量的时间以节省能量并延长电热塞的使用寿命。然而，可能不希望只是因为发动机已经起动了就在发动机起动后停用电热塞。此外，可能希望在某些发动机工况期间响应于除了发动机已起动的指示外的状况的指示对电热塞进行控制。

【发明内容】

发明人在此已经意识到上述缺点并已经开发了一种发动机运转方法，其包括：在发动机汽缸中执行燃烧；以及响应于催化剂温度和发动机温度而在汽缸中延迟燃烧相位并增加供应至汽缸中电热塞的电流。

在不同的发动机工况期间通过在发动机起动后选择性地运转电热塞，可减少发动机碳氢化合物同时增加发动机燃烧稳定性。此外，当启用电热塞时可增加发动机热量输出以改善催化剂起燃或排放控制装置的再生。例如，如果发动机进入可降低连接至发动机排气系统的催化剂的温度的低负载状况，可启用电热塞并延迟燃烧正时使得可保持或改善催化剂效率。此外，在马达连接至发动机的系统中，可调节马达以补偿或处理电热塞的响应时间，以便于在电热塞达到期望的运转温度所花费的时间期间控制发动机排放。这样，可选择性地运转电热塞以改善发动机运转和排放。

根据本发明的一个实施例，进一步包括响应于排放控制装置的工况而提前所述汽缸的燃烧相位并减小电热塞电流。

根据本发明的一个实施例，进一步包括在排放控制装置的一部分再生之后增加燃烧相位延迟。

根据本发明的一个实施例，进一步包括在排放控制装置再生之后提前燃烧相位至基准燃烧相位正时。

根据本发明的一个实施例，进一步包括在排放控制装置再生之后继续供应电流至电热塞。

根据本发明，提供一种发动机系统，包括：具有燃烧室的发动机；伸进燃烧室的电热塞；以及控制器，其包括指令用于识别催化剂不起燃，并且响应于在发动机已经达到暖机工况的温度指示之后催化剂不起燃而在燃烧室中延迟燃烧相位并增加供应至燃烧室中电热塞的电流。

根据本发明的一个实施例，进一步包括在发动机运转的所有时间内持续地供应电流至电热塞。

根据本发明的一个实施例，进一步包括额外的控制器指令用于响应于请求增加电热塞的温度而增加经由马达供应至发动机的负扭矩。

根据本发明的一个实施例，进一步包括额外的控制器指令用于响应于请求再生连接至发动机的排放系统中的排放控制装置而延迟燃烧室的燃烧相位并增加供应至电热塞的电流。

根据本发明的一个实施例，进一步包括额外的控制器指令用于响应于请求再生排放控制装置而逐渐斜坡改变电热塞温度。

根据本发明的一个实施例，进一步包括额外的控制器指令用于响应于排放控制装置的再生水平而提前燃烧室的燃烧相位，并且其中排放控制装置是DPF(柴油微粒过滤器)或LNT(稀NOx捕集器)。

本发明可提供多个优点。特别地，该方法可改善连接至发动机的排放控制装置当前运转低于期望效率的状况期间的发动机运转。此外，该方法提供了对电热塞加热响应时间的补偿。此外，该方法可在发动机达到热机工况后通过允许发动机延迟燃烧相位而减少发动机排放同时继续提供稳定的燃烧。

单独或结合附图阅读下面的具体实施方式，本发明的上述优点和其它优点以及特征将变得显而易见。

应理解，上述概要提供用于以简化形式引入一系列原理，其将在具体实施方式中进一步进行描述。这并不意味着识别所要求保护的主题的关键或实质特征，所要求保护的主题的范围唯一地由权利要求书确定。此外，所要求保护的主题并不局限于解决上文或本说明书中任意部分所提到的缺点的实施方式。

【附图说明】

图1显示了发动机的示意图；

图2显示了示例混合动力传动系统，其包括图1中的发动机；

图3-4显示了两个不同的发动机运转序列期间的相关信号；以及

图5-11显示了用于控制电热塞的示例方法的流程图。

【具体实施方式】

本发明涉及通过选择性地运转电热塞而改善发动机运转。图1显示了增压柴油发动机的一个示例，其中图5-11中的方法可调节电热塞运转和燃烧相位以改善发动机起动、减少发动机排放并改善排放控制装置的效率。图2显示了示例动力传动系统，其包括了图1中显示的发动机。图3和图4显示了两个不同的发动机运转序列期间的相关信号。图5-11显示了用于选择性地运转电热塞的示例方法的流程图。

参考图1，包括多个汽缸(图1中显示了其中的一个汽缸)的内燃发动机10由电子发动机控制器12控制。发动机10包括带有位于其中并连接至曲轴40的活塞36的燃烧室30和汽缸壁32。燃烧室30显示为通过各自的进气门52、排气门54和进气歧管44、排气歧管48连通。各个进气门和排气门可由进气凸轮51和排气凸轮53操作。进气凸轮传感器55可确定进气凸轮51的位置。排气凸轮传感器57可确定排气凸轮53的位置。

燃料喷射器66显示为设置以直接将燃料喷射到燃烧汽缸30内，本领域内技术人员称之为直接喷射。燃料喷射器66与来自控制器12的信号FPW的脉冲宽度成比例地传输燃料。燃料通过燃料系统(未示出)运送到燃料喷射器66，燃料系统包括燃料箱、燃料泵和燃料导轨(未示出)。此外，计量阀可位于燃料导轨内或其附近用于闭环燃料控制。泵计量阀还可调整流向燃料泵的燃料，从而减少泵送至高压燃料泵的燃料。

进气歧管44显示为和可选的电子节气门62连通，所述电子节气门调整节流板64的位置来控制来自进气增压室46的空气流。压缩器162从空气进气道42吸取空气提供给增压室46。排气使通过轴161连接至压缩器162的涡轮164旋转。在一些示例中，可提供增压空气冷却器。可通过调节可变叶片控制装置72的位置或压缩器旁通阀158而调节压缩器转速。在替代示例中，废气门74可取代可变叶片控制装置72或在可变叶片控制装置72之外还使用废气门。可变叶片控制装置72调节可变几何涡轮叶片的位置。当叶片处于打开位置时排气能穿过涡轮164而几乎不提供能量来旋转涡轮164。当叶片处于关闭位置时排气能穿过涡轮164并且向涡轮164上施加增加的力。可替代地，废气门74允许排气绕过涡轮164流动以便减小给涡轮提供的能量的量。压缩器旁通阀158允许压缩器162出口处的压缩空气返回至压缩器162的入口。这样，可降低压缩器162的效率以影响压缩器162的流量，并且减小进气歧管压力。

当燃料随活塞36接近压缩冲程上止点而自动点燃时，燃烧室30中开始燃烧。在某些示例中，通用或宽域排气氧(UEGO)传感器126可连接至排放装置70上游的排气歧管48。在其它示例中，UEGO传感器可位于一个或多个排气后处理装置的下游。此外，在某些示例中，可用具有NOx和氧感测元件的NOx传感器取代UEGO传感器。

处于较低发动机温度时电热塞68可将电能转化为热能以增加燃烧室30中的温度。通过增加燃烧室30的温度，可更容易地通过压缩而点燃汽缸空气-燃料混合物。

在一个示例中，排放装置70可包括微粒过滤器和催化剂块。在另一个示例中，可使用多个排气控制装置，其每个具有多个催化剂块。在一个示例中，排放装置70可包括氧化催化剂。在其它示例中，排放装置可包括稀NOx捕集器或选择性催化还原(SCR)和/或柴油微粒过滤器(DPF)。

可经由排气再循环(EGR)阀80将EGR提供至发动机。EGR阀80是三通阀，其关闭或允许排气从排放装置70的下游流动至压缩器162上游的发动机进气系统中的位置。在替代示例中，EGR可从涡轮164的上游流动至进气歧管44。EGR可旁通EGR冷却器85，或者可替代地，可经由穿过EGR冷却器85而冷却EGR。在其它示例中，可提供高压和低压EGR系统。

图1中控制器12显示为常见的微型计算机，包括：微处理器单元102、输入/输出端口104、只读存储器106、随机存取存储器108、不失效(keep alive)存储器110和常规数据总线。控制器12显示为接收来自和发动机10相连的传感器的各种信号，除了上文讨论的那些信号，还包括：来自和冷却套筒114相连的温度传感器112的发动机冷却液温度(ECT)；和加速踏板130相连的用于感应通过脚132调节的加速踏板位置的位置传感器134的信号；来自和进气歧管44相连的压力传感器121的发动机歧管压力(MAP)测量值；来自压力传感器122的增压压力；来自氧传感器126的排气氧浓度；来自感应曲轴40位置的霍尔效应传感器118的发动机位置传感器信号；来自传感器120(例如热线式空气流量计)的进入发动机的空气质量的测量值；来自传感器58的节气门位置的测量值。还可感应大气压力(传感器未示出)用于由控制器12处理。在本发明的优选方面，发动机位置传感器118在曲轴每个旋转时产生预订数目的等距脉冲，根据其可确定发动机转速(RPM)。

在一些示例中，如图2显示的，发动机可连接至混合动力车辆中的电动马达/电池系统。混合动力车辆可具有并联配置、串联配置或它们的变形或它们的组合。

在运转期间，发动机10内的每个汽缸通常经历四冲程循环：循环包括进气冲程、压缩冲程、膨胀冲程和排气冲程。在进气冲程中，通常排气门54关闭且进气门52打开。空气通过进气歧管44流入燃烧室30，并且活塞36移动到汽缸的底部以便增加燃烧室30内的容积。本领域技术人员通常将活塞36接近汽缸的底部并且在其冲程的终点时(例如当燃烧室30处于最大容积时)所处的位置称为下止点(BDC)。在压缩冲程期间，进气门52和排气门54关闭。活塞36向汽缸的顶部运动以便压缩燃烧室30内的空气。本领域技术人员将活塞36处于其冲程的终点并且接近汽缸的顶部时(例如当燃烧室30处于最小容积时)所处的位置称为上止点(TDC)。在下文称为喷射的过程中，将燃料引入燃烧室。在某些示例中，单个汽缸循环期间可多次将燃料喷射进汽缸。在下文称为点火的过程中，通过压缩点火点燃喷射的燃料致使燃烧。在膨胀冲程期间，膨胀的气体将活塞36推回至下止点。曲轴40将活塞的运动转换为旋转轴的转矩。最后，在排气过程期间，排气门54打开以将燃烧过的空气燃料混合物释放至排气歧管48，并且活塞回到上止点。需要指出的是上文仅描述为实施例，并且进气门、排气门的打开和/或关闭正时可以改变，例如以提供气门正重叠或气门负重叠、推迟进气门关闭，或各种其它的实施例。此外，在某些示例中可使用双冲程循环而不是四冲程循环。

现在参考图2，显示了包括图1中的发动机的示例混合动力传动系统。混合动力传动系统200包括如图1中描述的发动机10和发动机控制器12。混合动力传动系统200还包括电动马达202和马达控制器210。发动机控制器12可通过通信连接250与马达控制器210通信。在一个示例中，通信连接250可以是控制器区域网络(CAN，Controller Area Network)连接。电动马达202显示为经由传动装置204机械地连接至发动机10。驱动轴230将电动马达202机械地连接至车轮222。电动马达202和发动机10可单独或一起将扭矩提供至车轮222。车轮222可以是车辆的前轮或后轮。在其它示例中，可以替代方式机械地连接发动机和电动马达。

从而，图1和图2中的系统提供了一种具有燃烧室的发动机；伸进燃烧室的电热塞；以及控制器，其包括指令用于识别或预测催化剂不起燃(light out)，并且响应于发动机已经达到指示暖机工况的温度之后的不起燃而延迟燃烧室中的燃烧相位以及增加供应至燃烧室中的电热塞的电流。发动机系统进一步包括在发动机运转的所有时间中持续地供应电流至电热塞。在又一些其它示例中，除了当发动机参数高于阈值时，发动机系统连续地供应电流至电热塞。例如，除了当发动机负载超过阈值(例如0.75负载)时，低水平的电流持续地供应至电热塞。发动机系统进一步包括额外的控制器指令用于响应于增加电热塞的温度的请求而通过马达增加供应至发动机的负扭矩。发动机系统进一步包括的额外控制器指令用于响应于请求再生连接至发动机的排气系统中的排放控制装置而延迟汽缸的燃烧相位并增加供应至电热塞的电流。在另一个示例中，发动机系统进一步包括额外的控制器指令用于响应于再生排放控制装置的请求而逐渐斜坡改变电热塞电流。发动机系统进一步包括额外的控制器指令用于响应于排放控制装置的再生水平而提前汽缸的燃烧相位，并且其中排放控制装置是DPF或稀NOx捕集器(LNT)。

现在参考图3，显示了第一发动机起动序列期间的相关模拟信号。可通过在图1的控制器12中执行图5-11的方法中的指令而提供显示的信号。图3是一个示例发动机冷起动序列和随后的发动机运转。垂直线T₀-T₈代表发生相关的特定事件的时间。

从图3顶部向下数的第一幅图代表发动机转速。可通过曲轴传感器或通过其它已知方法感测发动机转速。X轴代表时间并且时间从左向右增加。Y轴代表发动机转速并且发动机转速朝Y轴箭头方向增加。

从图3顶部向下数的第二幅图代表发动机扭矩和驾驶员请求的扭矩。X轴代表时间并且时间从左向右增加。发动机扭矩320和驾驶员请求的扭矩322朝Y轴箭头方向增加。除了在其中可看到驾驶员请求的扭矩322的虚线的地方外，发动机扭矩320基本上匹配于驾驶员请求的扭矩322。

从图3顶部向下数的第三幅图代表相对于时间的发动机冷却液温度(ECT)。X轴代表时间并且时间从左向右增加。Y轴代表ECT并且ECT朝Y轴箭头方向增加。水平线302代表温度阈值，其中当ECT高于水平线302(或在其上)时指示了发动机暖机。

从图3顶部向下数的第四幅图代表催化剂温度。X轴代表时间并且时间从左向右增加。Y轴代表催化剂温度并且催化剂温度朝Y轴箭头方向增加。水平线304代表当采取具体的发动机控制措施加热催化剂时的期望的催化剂温度。例如，如果调节燃烧相位以加热催化剂，至少部分地延迟燃烧相位直到达到线304代表的温度。水平线306代表催化剂起燃温度(例如高于其则催化剂的效率超过阈值效率的催化剂温度)。

从图3顶部向下数的第五幅图代表发动机燃烧相位(例如，汽缸的汽缸压力峰值的曲轴位置，或可替代地，汽缸的热量释放峰值的曲轴位置)。可通过调节燃料喷射正时、发动机EGR量、增压量以及空气-燃料混合物温度而改变燃烧相位。X轴代表时间并且时间从左向右增加。Y轴代表发动机燃烧相位并且燃烧相位朝Y轴箭头方向提前。

从图3顶部向下数的第六幅图代表电热塞电流。电热塞温度随电热塞的电流增加而增加。X轴代表时间并且时间从左向右增加。Y轴代表电热塞电流并且电热塞电流朝Y轴箭头方向增加。

从图3向下数的第七幅图代表马达扭矩。水平线308上方的马达扭矩是正马达扭矩(例如，马达正在向车辆传动系提供扭矩)而水平线308下方的马达扭矩是负马达扭矩(例如，马达正在从车辆传动系吸收扭矩以向电池充电)。X轴代表时间并且时间从左向右增加。Y轴代表马达扭矩。

在时间T₀处，发动机转速为零指示发动机停止。此外，发动机冷却液温度和催化剂温度处于低水平指示发动机已经在持续的一段时间内没有运转。虽然发动机当前没有燃烧，但是预见到即将发生的发动机起动请求时，计划提前用于发动机汽缸的燃烧相位。以较高水平将电流供应至电热塞以迅速加热电热塞。在一些示例中，供应至电热塞的电流在钥匙启动(key on)后和发动机转动起动前可被描述为在其中电热塞被迅速加热的推动阶段(push phase)。由于没有指令车辆移动，马达扭矩处于低水平。在一些示例中，在发动机起动前可增加马达扭矩以驱动与发动机和马达相连接的车辆。

在时间T₀和T₁之间，发动机转动起动以允许发动机转速增加至在时间T₁处开始的怠速。由于可能需要较高水平的发动机扭矩用于从停止加速发动机，发动机扭矩最初较大。当发动机转速在时间T₁处达到怠速时，延迟燃烧相位。电流推动阶段结束后将电热塞电流调节至减小的水平但仍然相对较高以便改善燃发动机冷机时的燃烧稳定性。此外，在发动机冷起动期间通过保持电热塞电流处于较高水平同时保持电热塞温度低于阈值，还可减小发动机原料气碳氢化合物排放。

在时间T₁和T₂之间，发动机转速随着发动机扭矩响应于驾驶员扭矩请求的增加而增加。ECT和催化剂温度仍然处于较低水平但是随发动机汽缸中的燃烧加热发动机和催化剂而开始增加。马达扭矩也增加使得马达扭矩可增大发动机扭矩以提供由驾驶员请求的扭矩。燃烧相位延迟至它的最低水平并且随后稍微提前以响应于驾驶员扭矩请求而增加发动机扭矩。

在时间T₂处，发动机转速和发动机扭矩继续增加。此外，催化剂温度达到由水平线306指示的起燃温度。燃烧相位响应于催化剂达到起燃温度而提前但是仍然是延迟的以继续发动机加热。ECT继续增加。

在时间T₃处，ECT达到水平线302的水平指示发动机已经达到暖机工况。发动机转速和发动机扭矩继续增加而使车辆加速。由于发动机负载处于较高水平，催化剂温度仍然高于催化剂起燃温度。发动机扭矩可以是发动机负载的一个指示。发动机空气量也可以是发动机负载的指示。随着ECT朝期望的ECT增加而提前燃烧相位使得燃烧相位提前至某个状态，在该状态中，由于ECT被控制至期望的ECT(例如发动机暖机运转温度)，燃烧状态响应于发动机转速和负载而不是ECT和催化剂温度而提前或延迟。当ECT达到阈值线302时电热塞电流减小。在该示例中，电热塞电流减小至某一水平但没停止。在其它示例中，当ECT和催化剂温度高于阈值水平时可停止电流流向电热塞。通过继续供应较低水平的电流至电热塞，当电热塞随后被再次启用时可以减小涌入电热塞的电流。

在时间T₄处，发动机扭矩请求320和驾驶员扭矩请求322减小而发动机转速响应于驾驶员减小发动机扭矩请求而开始减小。然而，驾驶员扭矩请求322减小至比发动机扭矩320更低的水平。发动机扭矩保持较高使得发动机转速可保持较高并且使得发动机不进入低扭矩水平直到电热塞处于期望的温度以便于可提供改善的燃烧稳定性。在一个示例中，当驾驶员扭矩请求从较高水平减小至计划启用电热塞的水平时预见到电热塞运转。在存在较低驾驶员扭矩请求的情况下发动机扭矩或负载继续处于较高水平并且发动机扭矩由马达吸收，使得提供至车辆传动系的净扭矩是驾驶员请求的扭矩。因此，马达扭矩从正扭矩切换为负扭矩以吸收多余的发动机扭矩。燃烧相位也延迟并且增加供应至电热塞的电流以改善发动机燃烧稳定性并减少发动机原料气碳氢化合物排放。

在时间T₅处，电热塞达到期望的温度并且减少至电热塞的电流以限制电热塞温度。在其它示例中，当施加的电流为用于实现期望的加热器温度的量时可保持至电热塞的电流。由于电热塞处于期望的温度并且由于可容许额外燃烧相位而没有降低燃烧稳定性，燃烧相位进一步延迟。由于增加的电热塞温度可改善燃烧稳定性并减少碳氢化合物，发动机扭矩也减小而马达扭矩增加。发动机转速随发动机扭矩的下降而继续下降。

在时间T₆处，催化剂温度减小至起燃温度以下的水平指示催化剂不起燃(lightout)。响应于催化剂不起燃，燃烧相位进一步延迟并且电热塞电流增加。通过延迟燃烧相位并增加电热塞电流，可增加从发动机至催化剂的热通量以使催化剂高于起燃温度，从而减小尾气排放。此外，增加电热塞电流可提高电热塞温度以改善燃烧相位延迟期间的燃烧稳定性同时也降低或保持发动机原料气碳氢化合物。

在时间T₇处，发动机扭矩需求增加并且催化剂温度超过起燃温度。此外，响应于提高的催化剂温度和增加的发动机负载电热塞电流减小。由于催化剂温度高于起燃温度，还提前燃烧相位以改善发动机效率。然而，催化剂温度小于阈值温度304所以保持部分燃烧延迟。此外，电热塞电流的水平调节至高于当催化剂温度高于阈值温度304时的水平。

这样，在催化剂温度小于催化剂起燃温度之后调节了电热塞电流和燃烧相位，直到催化剂实现高于催化剂起燃温度的期望的催化剂温度。这样，提供了催化剂温度滞后使得在较短时间间隔内不激活并禁用电热塞电流和燃烧相位。在时间T₈处，催化剂温度超过阈值温度304。响应于催化剂温度超过阈值温度304，燃烧相位进一步提前并且电热塞电流减小。发动机转速和发动机扭矩显示为处于提高的水平，其中发动机输出热量以保持高效地运转催化剂。所以，可响应于发动机转速和负载而提前并调节发动机燃烧相位，而不是根据催化剂和发动机温度调节。

现在参考图4，显示了第二发动机起动序列期间的相关模拟信号。可通过在图1的控制器12中执行图5-11方法中的指令而提供说明的信号。图4是发动机暖机起动序列和随后的发动机运转序列的一个示例。图4中的图共享了类似于图3中显示的图。这样，出于简洁的目的，省略了图3和图4之间具有相同标签的图片描述。垂直线T₀-T₅代表相关特定事件发生的时间。

从图4顶部向下数的第一幅图代表发动机转速。可通过曲轴传感器或通过其它已知方法感测发动机转速。X轴代表时间并且时间从左向右增加。Y轴代表发动机转速并且发动机转速朝Y轴箭头方向增加。

从图4顶部向下数的第二幅图代表发动机扭矩和驾驶员请求的扭矩。X轴代表时间并且时间从左向右增加。由于在该示例中发动机扭矩和驾驶员扭矩基本相同，发动机扭矩和驾驶员请求的扭矩通过一根线表示。发动机扭矩朝Y轴箭头方向增加。

从图4顶部向下数的第三幅图中，水平线402代表确定发动机处于暖机工况的阈值发动机温度。如果发动机温度在线402下方可确定发动机为冷机。否则，如果发动机温度在线402上方，可确定发动机为暖机。

从图4顶部向下数的第四幅图中，水平线406代表催化剂起燃温度。如果催化剂温度在线406下方，可确定催化剂没有处于起燃状况。如果催化剂温度在线406上方，可确定催化剂处于起燃状况。水平线404代表当采取发动机控制措施增加催化剂温度时的期望的催化剂温度。例如，当确定需要运转电热塞以改善燃烧稳定性同时加热催化剂时，期望的催化剂温度可设置或控制至由水平线404指示的温度。水平线405代表催化剂温度，其中催化剂转化效率可能高于水平线404指示的催化剂温度处的催化剂转化效率。

从图4顶部向下数的第五幅图代表发动机燃烧相位(例如汽缸的汽缸压力峰值的曲轴位置，或可替代地，汽缸的热量释放峰值的曲轴位置)。通过调节燃烧喷射正时、发动机EGR量、增压量和空气-燃料混合物温度可改变燃烧相位。X轴代表时间并且时间从左向右增加。Y轴代表发动机燃烧相位并且燃烧相位朝Y轴箭头方向提前。

从图4顶部向下数的第六幅图代表电热塞电流。电热塞温度随电热塞电流的增加而增加。X轴代表时间并且时间从左向右增加。Y轴代表电热塞电流并且电热塞电流朝Y轴箭头方向增加。

从图4顶部向下数的第七幅图代表相对于时间的柴油微粒过滤器(DPF)两端的压力差(ΔP)。压力差朝Y轴方向增加。X轴代表时间并且时间从左向右增加。水平线408代表DPF需要再生的压力差水平。水平线410代表需要停止DPF再生的压力差水平。在一些示例中，对于发动机工况可将压力差水平标准化使得对于发动机工况(例如发动机空气流速)调节压力差再生水平408和410。

从图4顶部向下数的第八幅图代表请求DPF再生的信号。在一个示例中，再生请求的状态是基于DPF两端的压力差。如果压力差处于或高于由线408指示的阈值，作出再生请求。保持再生请求激活直到确定DPF再生。

这样，可调节供应至电热塞的电流和燃烧相位以减少发动机暖机起动和发动机排放系统中排放控制装置的再生期间的发动机排放。

在时间T₀处，发动机转速为零指示发动机是停止的。此外，发动机冷却液温度和催化剂温度处于指示在发动机起动时发动机是暖机的水平。然而，催化剂低于起燃阈值406。由于发动机停止后电热塞冷却速度可能比发动机快，在推动阶段以较高水平供应电流至电热塞以快速加热电热塞。

在时间T₀和T₁之间，发动机转动起动以允许发动机加速至在时间T₁处开始的怠速。由于可能需要较高水平的发动机扭矩用于从停止加速发动机，发动机扭矩最初较大。在时间T₁处当发动机转速达到怠速时燃烧相位显示为正在延迟使得可迅速地再次加热催化剂。电流推动阶段之后，电热塞电流处于减小的但还相对较高的水平以改善燃烧稳定性，同时通过延迟燃烧相位增加催化剂温度。特别地，在发动机起动后响应于催化剂温度而延迟燃烧相位。因此，通过延迟燃烧相位而增加催化剂加热。

在时间T₂处，催化剂达到期望的催化剂温度404。燃烧相位显示为正逐渐随催化剂温度的增加而提前。类似地，电热塞电流随燃烧相位的提前而减小以减小电热塞温度，使得降低电热塞温度和电能消耗。发动机温度维持高于温度阈值402并且DPF压力差低于压力阈值408使得控制器不产生DPF再生请求。在时间T₂和时间T₃之间，发动机转速和扭矩根据包括驾驶员需求扭矩的车辆状况而改变。发动机温度维持高于温度阈值402并且催化剂温度维持高于催化剂起燃温度406。刚好在时间T₃之前发动机扭矩和发动机转速减小；然而，催化剂温度仍然高于催化剂起燃温度。DPF压力差随着发动机的继续运转而逐渐增加并且小量电流显示为流向电热塞，使得当请求较高的电热塞温度时可减小涌入电热塞的电流。

在时间T₃处，DPF两端的压力差超过需要再生DPF的压力差水平408。结果，如再生请求信号转变为较高水平指示的，请求DPF再生。响应于压力差超过需要再生DPF的水平，电热塞电流和电热塞温度增加。发动机的燃烧相位响应于压力差超过需要再生DPF的水平以及响应于电热塞温度而延迟。特别地，当电热塞温度达到预定的阈值水平时，发动机燃烧相位延迟。

在时间T₄处，发动机扭矩和发动机转速增加至向排气提供额外热量的水平。此外，催化剂温度超过采取控制措施用于发动机运转以加热催化剂的期望的催化剂温度。所以，发动机燃烧相位提前并且电热塞电流和温度减小。此外，在一些示例中，在这类状况期间可停止至电热塞的电流并且可在排气冲程期间提供后喷射(post injection)以进一步加热催化剂和DPF。

在时间T₄和时间T₅之间，随DPF两端压力差的减小，燃烧相位减小而电热塞电流增加。在一些示例中，如果没有发动机转速和负载调节，燃烧相位延迟和电热塞电流可保持恒定使得由发动机在整个DPF再生期间提供相同量的额外热通量。接近时间T₅处，电热塞电流增加并且燃烧相位进一步延迟以从发动机提供热量至DPF以完成DPF再生。在一个示例中，当DPF两端的压力改变减小至阈值水平时可增加电热塞电流以便在DPF尾部附近完成烟粒的再生。在时间T₅处，DPF两端的压力差减小至小于需要停止DPF再生的压力差的水平。结果，再生请求转变为较低水平并且燃烧相位提前至燃烧相位响应于发动机转速和负载而不是响应于催化剂温度、DPF状态或发动机温度的位置。此外，电热塞电流减小至电热塞温度小于阈值的较低水平。此外，电热塞电能消耗减小至小于阈值的水平。

这样，可调节燃烧相位和电热塞电流控制以降低发动机原料气碳氢化合物排放、改善燃烧稳定性以及使DPF再生。类似地，当请求稀NOx捕集器(LNT)的再生或在SCR上还原尿素沉积时，可采取控制措施。例如，当请求LNT的再生时，响应于电热塞温度，电热塞电流增加并且燃烧相位延迟。

现在参考图5-11，显示了用于控制电热塞的方法的流程图。可通过如图1和图2显示的系统中的控制器的指令执行方法500。方法500可提供图2和图3中说明的信号。

在502处，方法500确定发动机工况。发动机工况可包括但不限于发动机温度、催化剂温度、发动机转速、发动机扭矩、驾驶员扭矩需求、电热塞电流和环境温度及压力。确定发动机工况后方法500前进至503。

在503处，方法500判断发动机是否正在冷机起动。在一个示例中，当驾驶员请求发动机起动而发动机温度小于阈值时，可确定发动机冷机起动。此外，在一些示例中，在发动机停止和发动机起动之间需要阈值量的时间的状况可以是用于确定发动机冷机起动的额外状况。如果发动机正在冷机起动，方法500前进至520。否则，方法500前进至504。

在504处，方法500判断发动机是否经历暖机起动。在一个示例中，当驾驶员或控制器在当发动机温度高于阈值温度时请求发动机从停止起动时，可确定暖机起动。在一些示例中，在发动机停止和发动机起动之间需要小于阈值量的时间的状况可以是用于确定发动机暖机起动的额外状况。如果方法500确定请求暖机起动，方法500前进至540。否则，方法500前进至505。

在505处，方法500判断是否正请求DPF、LNT、SCR、碳氢化合物(HC)捕集器或其它排放控制装置的再生。当DPF两端的压力差高于阈值水平时可请求DPF再生。当LNT的效率小于阈值水平时可请求LNT再生。通过类似的标准可请求其它排放装置的再生。如果方法500判断正在请求排放控制装置的再生，方法500前进至550。否则，方法500前进至506。

在506处，方法500判断是否存在或预测到催化剂不起燃。在发动机运转期间催化剂已经达到起燃温度至少一次之后当催化剂温度小于阈值温度时，可确定催化剂不起燃。可测量或推算催化剂温度。此外，可基于当前催化剂温度和当前发动机负载而预期或预示催化剂不起燃。例如，如果催化剂温度小于阈值，并且如果发动机转速和负载小于阈值，可预测如果不采取减缓措施将会在预定量的时间内发生催化剂不起燃。如果方法500判断出现催化剂不起燃，方法500前进至560。否则，方法500前进至507。

在507处，方法500判断是否调节连接至发动机的马达的运转。在一个示例中，当驾驶员扭矩请求小于阈值水平而电热塞温度小于阈值水平时，可调节马达运转以增加由马达提供至发动机的负扭矩。例如，在电热塞从一个温度转变为第二种较高温度所花费的一段时间内可提供负马达扭矩。此外，在一些示例中，当电热塞从第一温度加热至第二较高温度的时间期间发动机扭矩输出可以比驾驶员需要的扭矩增加得更多以抵消马达的负扭矩增加。如果发动机工况符合用于调节马达运转的要求，方法500前进至570。否则，如果发动机工况不符合用于调节马达运转的需求或者如果不存在马达，方法500前进至508。

在508处，方法500判断发动机是否正在以较低负载水平运转，在该负载水平中需要激活或增加至电热塞的电流以减小发动机排放并改善燃烧稳定性。在一个示例中，当发动机以低于阈值水平的负载运转时方法500可判断发动机正以需要增加电热塞电流的负载运转。可从汽缸空气量、发动机扭矩或从喷射的燃料量确定发动机负载。如果方法500确定发动机正以较低负载运转，方法500前进至580。否则，方法500前进至509。

在509处，方法500停用电热塞或减小电热塞电流至较低水平。在一个示例中，电热塞电流减小至电热塞电能消耗小于阈值水平的水平。例如，发动机转动起动期间电热塞可以小于供应至电热塞的电流运转。这样，在发动机运转的全部时间可继续运转电热塞使得在请求较高的电热塞温度的任何时间可减小涌入电热塞的电流。即，在发动机停止之间的所有发动机运转期间可向电热塞供应电流。因此，当不存在503-508处的状况时可减小电热塞电能消耗。减小电热塞电能消耗之后方法500前进至510。

在510处，方法500响应于发动机转速和发动机负载而调节发动机燃烧相位。即，发动机达到期望的运转温度之后，根据响应于发动机转速、负载和发动机温度的基准燃烧相位正时而调节发动机。在一些示例中，通过发动机转速和负载索引具有凭经验确定的期望的燃烧相位正时的表格。因此，燃烧相位随发动机转速和负载的改变而提前和延迟使得可以较低排放水平提供期望的发动机扭矩。在510处调节燃烧相位而没有针对排放装置再生、发动机起动、混合动力马达或较低负载状况的调节。调节燃烧相位之后方法500前进至退出。

现在参考图6，在520处，方法500通过调节电流推动阶段期间的电热塞电流而调节用于发动机冷机起动的发动机运转。推动阶段期间供应至电热塞的电流增加至使电热塞在小量时间内达到期望的温度的水平，使得驾驶员在起动发动机之前不必等待持续的一段时间。因此，电流推动阶段期间，以高于当电流供应至电热塞时的其它示例的速率供应至电热塞的电流。在一些示例中，电流推动阶段期间可允许发动机转动起动。在其它示例中，可禁止电流推动阶段期间的发动机转动起动使得在空气-燃料混合物被压缩且从发动机汽缸排出之前电热塞达到期望的温度。在又一些其它示例中，可允许发动机转动起动但是禁止燃料喷射直到电热塞达到期望的温度。电流推动阶段期间供应至电热塞的电流可遵循基于发动机温度的预定模式。例如，可基于自从电流供应至电热塞的时间和发动机或电热塞温度而调节供应至电热塞的电流。还可响应于发动机正在燃烧的燃料的十六烷值而调节推动阶段期间供应至电热塞的电流。例如，当燃烧的燃料具有较低的十六烷值时额外的电流可供应至电热塞以增加电热塞温度。另一方面，当燃烧具有较高十六烷值的燃料时可供应更少电流至电热塞。调节推动阶段电流之后方法500前进至521。

在521处，方法500调节燃料正时。在一个示例中，在发动机转动起动和加速期间(例如，发动机转动起动之间的时间和发动机达到怠速的时间)可调节汽缸的单个循环期间输送至汽缸的燃料喷射的开始和多个燃料喷射的数量和持续时间以提供期望的发动机扭矩和燃烧相位。在一个示例中，在发动机转动起动以及加速期间提前燃烧相位。在发动机转动起动和加速期间可在预定的时间处或发动机位置处调节燃料喷射正时和燃料量。调节燃料正时之后方法500前进至522。

在522处，方法500判断电流推动阶段是否完成。在一个示例中，预定量的时间之后可确定电流推动阶段完成。在其它示例中，当电热塞达到预定温度时可确定电流推动阶段完成。可推断或测量电热塞温度。如果电流推动阶段完成，方法500前进至523。否则，方法500返回至520。

在523处，方法500将燃烧相位从基准燃烧相位正时延迟至延迟的或较晚的正时。在一个示例中，方法500延迟燃料喷射正时的开始用于较晚的相位燃烧。喷射正时的燃料喷射开始可延迟以将燃烧改变为较晚的相位燃烧。在一个示例中，当汽缸混合物放热峰值出现在汽缸的压缩冲程上止点之后5-20度曲轴转角之后时应用较晚的相位燃烧，注意基准燃烧相位随发动机工况改变。燃烧相位最初根据发动机温度和自从发动机上一次停止后的时间的函数而延迟。燃烧相位还可响应于当前燃烧燃料的十六烷值而延迟。例如，发动机达到怠速之后，当燃烧具有较高十六烷值的燃料时可进一步延迟喷射正时的开始。类似地，当燃烧具有较低十六烷值的燃料时可更少地延迟喷射正时的开始。还可通过增加EGR而延迟燃烧相位。燃料喷射正时调节为延迟的燃烧相位之后方法500前进至524。

在524处，方法500调节电热塞电流以促进延迟的燃烧相位期间的稳定燃烧。在一个示例中，电流推动阶段完成之后，基于从基准燃烧相位正时(例如，基于发动机转速、负载和发动机温度的燃烧正时)延迟的燃烧量将电流供应至电热塞。此外，供应至电热塞的电流随燃烧相位的延迟而增加直到达到电热塞阈值温度。例如，对于燃烧相位从基准燃烧相位正时延迟的每个曲轴转角，预定量的额外电流供应至电热塞以增加电热塞温度直到达到阈值电热塞温度。在一些示例中，可响应于电热塞温度而提前燃烧相位使得电热塞处于当发动机燃烧相位延迟时燃烧稳定性处于期望水平的温度。这样，可存在较高的可能性使发动机以期望的燃烧稳定性水平运转。

因此，在523和524处基于发动机刚刚起动之后的发动机状况而调节最初的电热塞电流和燃烧相位。当然，对于不同的发动机起动状况可将电热塞电流和燃烧相位调节至不同的水平。例如，在第一发动机温度处可将燃烧相位设置为第一延迟水平。在第二温度处可将燃烧相位设置为第二延迟水平，第二温度高于第一温度，第二延迟水平高于第一延迟水平。因此，发动机温度较高时可获得额外的热通量。

在525处，方法500判断发动机的排气系统中的催化剂是否处于期望的温度。在一个示例中，期望的温度是催化剂起燃温度(例如，在其中催化剂具有预定运转效率的催化剂温度)。在其它示例中，期望的催化剂温度可高于催化剂起燃温度。如果方法500判断催化剂没有处于期望的催化剂温度，方法500前进至526。否则，方法500前进至529。

在526处，方法500判断发动机温度是否正在增加和/或发动机温度自上次执行方法500的时间起是否已经增加。如果是，方法500前进至527。否则，方法500前进至528。

在527处，方法500延迟燃烧相位以便于增加从发动机至催化剂的热通量。由于发动机温度正在增加，发动机能容许额外的燃烧相位延迟。在一个示例中，方法500延迟燃料喷射正时的开始用于较晚的相位燃烧。如果需要，还可通过增加EGR而延迟燃烧相位。燃料喷射正时调节至延迟的燃烧相位之后方法500返回至525。

在528处，方法500将燃烧相位保持在它的当前状态以便于允许以当前的发动机温度继续加热催化剂。然而，在528、527或531处燃烧相位可响应于驾驶员需求(例如驾驶员的增加发动机扭矩需求)而提前。这样，可增加发动机扭矩以提供额外的扭矩至车轮。方法500返回至525。

因此，方法500可随发动机温度的增加而进一步增加燃烧相位延迟以便于随发动机温度的增加而减少催化剂起燃时间。这样，方法500能集中在减少催化剂的起燃时间上以减少发动机尾气排放。

在529处，方法500判断发动机是否处于期望的温度。在一个示例中，期望的发动机温度是稳定的暖机运转温度(例如90℃)。发动机温度可以是发动机冷却液温度、汽缸盖温度或其它发动机温度。如果方法500判断发动机处于期望的发动机温度，方法500前进至532。否则，方法500前进至530。

在530处，方法500响应于当前的发动机温度而调节电热塞电流。特别地，在524处随着发动机温度从发动机起动时的温度的增加而从最初的电热塞电流中减去一定量的电流。因此，在524处较低的发动机温度时从提供至电热塞的最初电流减去更少电流。随着发动机温度从发动机起动增加，从供应至电热塞的最初量的电流减去额外的电流。在一个示例中，当发动机达到期望的发动机温度时可仍然将较低水平的电流供应至电热塞使得即使在发动机以较低的温度运转期间仍保持电热塞启用。

在530处还可响应于燃料十六烷值而调节电热塞电流。例如发动机在加速之后达到怠速后，当燃烧具有较低十六烷值的燃料时增加量的电流可供应至电热塞以增加电热塞温度。类似地，当燃烧具有较高十六烷值的燃料时在达到发动机怠速之后更少量的电流可供应至电热塞。在一些示例中，可基于发动机工况推断燃料十六烷值。调节电热塞电流之后方法500前进至531。

在531处，方法500响应于当前的发动机温度而调节燃烧相位。具体地，催化剂已经达到期望的温度之后燃烧相位随发动机温度的增加而提前。可通过调节发动机EGR量、提前燃料喷射正时的开始和/或发动机空气温度而提前燃烧相位。例如，可减少EGR量以便于随发动机温度的增加而提前燃烧相位。调节燃烧相位之后方法500返回至525。

在532处，方法500提前燃烧相位至基准燃烧相位。与当延迟燃烧相位以加热发动机或催化剂时相比，通过提前燃烧相位可更高效地运转发动机。如上文所述，可通过调节燃料喷射正时的开始、减小EGR和/或增加发动机空气充气温度而提前燃烧相位。提前燃烧相位之后方法500前进至533。

在533处，方法500减小电热塞电流。特别地，电热塞电流可设置为零或使电热塞电能消耗小于阈值量的较低量。在其它示例中，当发动机转速和负载高于阈值发动机转速和负载水平时，电热塞电流可设置为使电热塞温度小于阈值量的电流。减小电热塞电流之后方法500前进至退出。

现在参考图7，在540处，方法500通过调节电流推动阶段期间的电热塞电流而调节用于暖机起动的发动机运转。暖机起动期间，在推动阶段中供应至电热塞的电流可等于、高于或小于冷机起动期间提供至电热塞的电流量。在一些示例中，因为电热塞可能具有较高的初始温度，在推动阶段中供应的电流可高于冷机起动的电流推动阶段期间供应的电流以便于减小由将电流供应至电热塞而产生的热应力。在一些示例中，可去除推动电流并且可只提供较低的电热塞电流(例如，小于提供低于电热塞额定温度的电热塞温度的电流的电流)。暖机起动期间供应至电热塞的电流可以是自发动机停止起的时间以及电热塞温度和/或发动机温度的函数。调节推动阶段电流之后方法500前进至541。

在541处，方法500调节燃料正时。在一个示例中，可调节汽缸的单个循环期间输送至汽缸的燃料喷射的开始以及多个燃料喷射的数量和持续时间以提供发动机转动起动和加速期间(即发动机转动起动和发动机达到怠速时之间的时间)的期望的发动机扭矩和燃烧相位。调节燃料正时之后方法500前进至542。

在542处，方法500判断电流推动阶段是否完成。在一个示例中，预定量的时间之后可确定电流推动阶段完成。在其它示例中，当电热塞达到预定温度时可确定电流推动阶段完成。推动阶段期间或推动阶段完成之后可允许发动机转动起动。如果电流推动阶段完成，方法500前进至543。否则，方法500返回至540。

在543处，方法500将燃烧相位从基准燃烧相位延迟至较晚的正时。发动机加速至怠速之后延迟燃烧正时。在一个示例中，延迟燃料喷射正时的开始用于较晚的相位燃烧。在其它示例中，可通过延迟喷射正时的开始、增加EGR和/或减小发动机进气温度而延迟燃烧相位。燃烧相位最初根据催化剂温度和自从发动机上一次停止起的时间的函数而延迟。在暖机起动期间还可响应于正在燃烧的燃料的十六烷值而调节燃烧相位。例如，发动机达到怠速之后，当燃烧具有较高十六烷值的燃料时可进一步延迟喷射正时的开始。类似地，当燃烧具有较低十六烷值的燃料时可更少地延迟喷射正时的开始。燃料喷射正时调节为延迟的燃烧相位之后方法500前进至544。

在544处，方法500调节电热塞电流以促进延迟的燃烧相位期间的稳定燃烧。在一个示例中，电流推动阶段完成之后，供应至电热塞的电流是基于燃烧从期望的基准燃烧相位(例如，基于发动机转速、负载和发动机温度的燃烧正时)延迟的量，并且燃烧相位延迟可进一步基于发动机起动时的催化剂温度。此外，供应至电热塞的电流随燃烧相位从基准燃烧相位正时的延迟而增加至少直到达到电热塞阈值温度。例如，如果确定响应于催化剂温度需要从基准燃烧相位正时将燃烧相位延迟5度曲轴转角，增加电热塞电流使得电热塞达到燃烧稳定性达到阈值水平的温度。电流可保持在达到期望的电热塞温度的水平以提供稳定的燃烧。随着催化剂温度的增加，因为催化剂能处理一些碳氢化合物，可提前燃烧相位并可减小电热塞电流。

在545处，方法500判断发动机的排气系统中的催化剂是否处于期望的温度。在一个示例中，期望的温度是催化剂起燃温度(例如，催化剂具有预定运转效率的催化剂温度)。在其它示例中，期望的催化剂温度可以高于催化剂起燃温度(例如，通过水平线304表示的温度)。如果方法判断催化剂处于期望的催化剂温度，方法500前进至546。否则，方法500前进至548。

在548处，方法500响应于当前的催化剂温度而调节电热塞电流。特别地，在544处随着催化剂温度从发动机起动时的温度的增加而从初始电热塞电流中减去一定量的电流直到达到期望的催化剂温度。因此，当发动机暖机再起动并且催化剂温度较低时，在544处从提到供至电热塞的初始电流减去更少电流。随着催化剂温度从发动机起动起增加，从供应至电热塞的初始电流量中减去额外的电流。在一个示例中，当催化剂达到期望的催化剂温度时可仍然将小量的电流供应至电热塞处。可替代地，电热塞电流可保持恒定使得可随发动机温度的增加而进一步延迟燃烧相位直到催化剂达到起燃温度。调节电热塞电流之后方法500前进至549。

在549处，方法500响应于增加的发动机温度而延迟燃烧相位。特别地，燃烧相位随发动机温度从发动机在发动机起动时的增加而延迟直到发动机达到运转温度。可通过调节喷射正时的开始或增加发动机EGR量而延迟燃烧相位。调节燃烧相位之后方法500返回至545。

这样，由于发动机温度高于期望的发动机温度，方法500响应于催化剂温度调节发动机暖机起动期间的电热塞电流和温度以及燃烧相位而不调节发动机温度。

在546处，方法500提前燃烧相位至基准燃烧相位。与当延迟燃烧相位以加热发动机和催化剂时相比，通过提前燃烧相位可使发动机更高效地运转。如上文所述，可通过调节燃料喷射正时的开始、减小EGR和/或增加的发动机空气充气温度而提前燃烧相位。提前燃烧相位之后方法500前进至547。

在547处，方法500减小电热塞电流。特别地，电热塞电流可设置为零或使电热塞电能消耗低于阈值量的较低量。在其它示例中，当发动机转速和负载高于阈值发动机转速和负载水平时电热塞电流可设置为电热塞温度小于阈值量的电流以便于限制电热塞温度。减小电热塞电流之后方法500前进至退出。

现在参考图8，在550处，方法500开始调节发动机运转用于发动机排气后处理排放装置(例如DPF或LNT)的再生。特别地，方法500开始逐渐斜坡式(ramp)或阶梯式增加电热塞电流而不调节燃烧相位正时。例如，可以一系列的阶梯增量增加或连续地增加电热塞电流直到达到期望的电热塞电流。在调节发动机燃烧相位之前增加电热塞电流使得在排气控制装置的再生期间考虑电热塞的加热时间常数(例如，当电流施加至电热塞时电热塞加热至期望的电热塞温度的预定百分比所需要的时间)。调节电热塞电流之后方法500前进至551。

在551处，方法500判断电热塞是否处于期望的温度。可通过温度传感器测量或者通过模型或基于自从电流提供至电热塞的时间而估算电热塞的温度。如果方法500判断电热塞没有处于期望的温度，方法500返回至550。否则，方法500前进至552。

在552处，方法500调节发动机的燃烧相位并且开始后燃烧喷射(postcombustioninjection)(例如，汽缸的排气冲程期间的喷射)。特别地，从基准燃烧正时延迟燃烧相位。在一个示例中，方法500通过延迟燃料喷射正时的开始或增加EGR而延迟燃烧相位正时。此外，在一个示例中，基于排放控制装置两端的压力差而延迟燃烧相位。例如，燃烧相位可基于排放控制装置两端的压力差而调节至初始水平并且之后随着排放控制装置两端的压力差的减小而进一步延迟，直到排放控制装置在燃烧相位返回至基准燃烧相位正时的时候再生。此外，排放控制装置的一部分再生之后增加的燃烧相位延迟可增加排放控制装置的温度，使得减少保持在排放装置的最远的下游端或下游排放装置的微粒物质或物质的量(例如SO₂)而排放控制装置没有达到不期望的温度。调节发动机燃烧相位之后方法500前进至553。

在553处，方法500判断在穿过排放系统的排气流方向上位于将再生的排放控制装置上游的催化剂是否处于或高于期望的温度。在一个示例中，期望的催化剂温度是催化剂起燃温度。如果方法500判断催化剂温度处于或高于期望的温度，方法500前进至554。否则，方法500返回至552。

在554处，由于在催化剂起燃温度之后催化剂能转化可由发动机产生的碳氢化合物，方法500减小电热塞电流。特别地，基于催化剂温度而减小电热塞电流。例如，对于催化剂温度每增加20℃，电热塞电流可减小预定量。在一些示例中，预定量的排放控制装置已经再生之后电热塞电流可随后升高使得发动机热量可促进排放控制装置的剩余部分的再生。在催化剂起燃后减小电热塞电流之后方法500前进至555。

在555处，方法500判断DPF、LNT、SCR、HC捕集器或其它排放装置是否再生。在一个示例中，当DPF两端的压力差小于阈值压力时可确定DPF再生。在另一个示例中，当LNT的转化效率高于阈值水平时可确定LNT再生。可以类似的方法判断其它排放装置的再生。如果判断排气后处理装置再生，方法500前进至556。否则，方法500返回至555。

在556，方法500提前燃烧相位至基准燃烧相位正时。在一个示例中，可提前预定数量的汽缸循环的燃烧相位以提供平滑的扭矩过渡。在其它示例中，由于确定排气后处理装置再生，燃烧相位可提前预定时间量。燃烧相位提前之后方法500前进至557。

在557处，方法500响应于排气后处理装置的再生而减小电热塞电流。在一个示例中，可基于自排气后处理装置再生起的汽缸事件(例如燃烧事件或进气事件)的数量而减小电热塞电流。这样，可响应于汽缸事件而调节电热塞电流以便于更好地使电热塞温度匹配于发动机汽缸工况。在其它示例中，可基于自从排气后处理装置再生起的时间而减小电热塞电流。可停止电热塞电流流动或将其减小至电热塞电能消耗小于阈值水平的大小。调节电热塞电流之后方法500前进至退出。

现在参考图9，在560处，方法500开始针对存在的或预测的催化剂不起燃的状况(例如，发动机运转期间催化剂温度减小至小于催化剂起燃温度的温度)而调节发动机运转。特别地，响应于发动机持续燃烧空气-燃料混合物的一段时间期间催化剂温度达到和/或超过催化剂起燃温度之后下降至起燃温度以下，通过供应电流至电热塞而启用电热塞。启用电热塞之后方法500前进至561。

在561处，方法500增加电热塞电流使得可延迟发动机的燃烧正时。在一个示例中，基于使催化剂返回至催化剂起燃温度或更高温度所需的时间量而增加电热塞电流。例如，如果需要在一分钟内使催化剂返回至高于起燃温度，可基于时间将燃烧相位延迟凭经验确定的量(例如曲轴转角10度)以便于在延迟的燃烧相位使催化剂在一分钟内返回至高于起燃温度，并且电热塞电流增加至在延迟的发动机燃烧相位支持期望水平的燃烧稳定性的水平。增加电热塞电流之后方法500前进至562。

在562处，方法500延迟燃烧相位至与基准燃烧相位正时相比较晚的正时。在一个示例中，基于催化剂达到起燃温度或更高温度所需的时间量而调节燃烧相位。在一个示例中，通过使催化剂返回至起燃温度或更高温度需要的时间量索引使催化剂返回至起燃温度的凭经验确定的燃烧相位延迟量。在其它示例中，燃烧相位延迟是基于催化剂和催化剂起燃温度之间的温度差异。此外，燃烧相位的延迟可以是基于电热塞温度。即，以关联于或基于电热塞温度的速率延迟燃烧相位。随着电热塞温度的增加，燃烧相位可进一步延迟高达阈值量。延迟燃烧相位之后方法500前进至563。

在563处，方法500判断催化剂温度是否处于或高于期望的温度。在一个示例中，期望的催化剂温度是催化剂起燃温度。在其它示例中，期望的催化剂温度高于催化剂起燃温度。当催化剂温度处于或高于期望的温度时方法500前进至564。否则，方法500返回至560。

在564处，方法500通过停止至电热塞的电流或减小电流至电热塞电能消耗小于阈值水平的水平而停用电热塞。因此，在催化剂温度增加后可减小电热塞的电能消耗。调节电热塞电流之后方法500前进至565。

在565处，方法500提前燃烧相位正时。方法500通过提前燃料喷射正时的开始、减小EGR量和/或增加发动机进气温度而提前燃烧相位正时。提前燃烧相位正时之后方法500前进至退出。

现在参考图10，在570处，方法500判断在车辆运转期间是否预测到低发动机负载。在一个示例中，可基于驾驶员扭矩需求而预测低发动机负载。例如，当驾驶员减小发动机扭矩需求时发动机当前可能在中等至高负载之间运转。发动机可花费有限量的时间用于发动机响应驾驶员扭矩需求。这样，实际或估计的发动机扭矩和驾驶员扭矩需求之间的差异可以是确定发动机负载可能马上达到低负载运转状态的基础，在该状态下燃烧稳定性可能劣化。例如，如果发动机扭矩比驾驶员需求的扭矩高出阈值扭矩量，方法500可预测发动机可能最终进入低负载状况。如果方法500判断预测到较低发动机负载，方法500前进至571。否则，方法500返回至508。

在571处，在预期到发动机以低负载运转后方法500增加电热塞电流以增加电热塞温度。增加电热塞电流以补偿以低负载运转的发动机，在该低负载中燃烧稳定性可能降低并且碳氢化合物可能增加。然而，电热塞具有加热时间常数使得在电流施加至电热塞之后的预定时间量电热塞可能达不到期望的温度以改善燃烧稳定性。因此，可能需要以较高的负载运转发动机直到电热塞达到在较低发动机负载时促进期望水平的燃烧稳定性的温度。电流供应至电热塞之后电热塞温度增加。增加电热塞电流之后方法500前进至572。

在572处，增加连接至发动机的马达的负扭矩输出。此外，还控制发动机的转速使得发动机不停止或减小至发生不希望的振动的转速。发动机扭矩增加至某个水平，在该水平中，尽管发动机扭矩高于驾驶员需求的扭矩，来自发动机和马达的净扭矩提供驾驶员需求的扭矩至车辆传动系。这样，发动机扭矩或负载增加至某个水平，在该水平中发动机以期望水平的燃烧稳定性运转同时电热塞加热至高于期望的温度。通过增加马达负扭矩，可增加电池再充电。马达负扭矩增加之后并且发动机扭矩保持在提供了期望水平的燃烧稳定性的水平之后，方法500前进至573。

在573处，方法500判断电热塞温度是否处于期望的温度。在一个示例中，期望的温度是经验确定的温度，在该温度中低负载时的燃烧稳定性高于阈值水平。如果是，方法500前进至574。否则，方法500返回至573。

在574处，方法500判断发动机排气系统中的催化剂是否处于期望的温度。在一个示例中，期望的催化剂温度是催化剂起燃温度。在其它示例中，期望的催化剂温度可以高于催化剂起燃温度。如果催化剂处于期望的温度，方法500前进至576。否则，方法500前进至575。

在575处，方法500使燃烧相位正时从基准燃烧相位正时延迟以便于增加催化剂温度至期望的温度。可通过延迟燃料喷射正时的开始、增加发动机EGR以及减小进气温度而延迟燃烧相位正时。在一个示例中，燃烧相位延迟量可以是基于期望的和实际的催化剂温度之间的温度差异。例如，如果催化剂温度小于期望的催化剂温度200℃，可将燃烧相位延迟预定量的曲轴角度。然而，如果催化剂温度小于期望的催化剂温度20℃；可以使燃烧相位从基准燃烧相位正时延迟小于该预定量的曲轴转角。调节燃烧相位之后方法500前进至574。

在576处，方法500减小马达负扭矩并提前燃烧相位至基准燃烧相位正时。由于当马达负扭矩减小时需要更小的发动机扭矩使发动机以期望的转速运转，发动机转速控制器对应地减小发动机扭矩。因此，减小发动机负载使得发动机可转变为由驾驶员请求的扭矩。这样，发动机可以高于由车辆驾驶员请求的负载运转直到电热塞处于燃烧稳定性处于期望水平时的温度。当发动机可能正以低于期望的发动机温度的温度运转时尤其需要这种运转模式。减小马达负扭矩之后方法500返回至508。

现在参考图11，方法500在580处启用电热塞(如果电热塞是停用的)或者通过相较于当发动机暖机并且没有以较低负载或怠速状况运转时增加电热塞电流而增加电热塞热输出。在增加电热塞输出之后方法500前进至581。在581处，方法500提前燃烧相位发动机可更高效地提供扭矩的较早处。由于在581处发动机负载较低，预期发动机NOx较低。提前燃烧相位之后方法500前进至退出。

注意，当发动机退出低负载或怠速状况时，可通过减小电热塞电流而减小或停止电热塞输出。

因此，图5-11提供的方法包括：在发动机汽缸中执行燃烧；以及响应于催化剂温度和发动机温度而在汽缸中延迟燃烧相位并且增加供应至汽缸中电热塞的电流。这样，可改善发动机排放和燃烧稳定性。该发动机运转方法进一步包括响应于再生连接至发动机的排气系统中的排放控制装置的请求而在汽缸中延迟燃烧相位并增加至电热塞的电流。该发动机运转方法中，发动机温度是暖机运转温度(例如90℃的标称运转温度)的指示。在一些示例中，发动机运转方法中，催化剂的温度低于催化剂起燃温度。该发动机运转方法进一步包括当催化剂达到阈值温度时提前汽缸的燃烧相位并减小供应至电热塞的电流。该发动机运转方法进一步包括当汽缸的负载水平低于阈值负载水平时延迟汽缸的燃烧相位并增加供应至电热塞的电流。在其它示例中，该发动机运转方法进一步包括通过发动机控制参数(例如当前催化剂温度、处于当前模式的时间以及发动机排气温度)预测催化剂不起燃以及响应于催化剂不起燃而在汽缸中延迟燃烧相位并增加供应至汽缸中电热塞的电流。

图5-11提供的方法还包括：在发动机的汽缸中执行燃烧；响应于催化剂温度和发动机温度而延迟汽缸的燃烧相位并增加供应至汽缸中电热塞的电流以及响应于排放控制装置劣化状况的工况而增加电热塞电流并延迟汽缸的燃烧相位。该发动机运转方法包括其中排气控制装置的劣化状况为压力差高于阈值水平。该发动机运转方法还包括，其中排放控制装置的劣化状况为由于排放控制装置的劣化(包括不起燃状况)导致的排放控制装置的效率低于阈值水平。在一个示例中，该发动机运转方法进一步包括响应于排放控制装置的工况而提前汽缸的燃烧相位并减少电热塞电流。该发动机运转方法进一步包括排放控制装置的一部分再生之后增加燃烧相位延迟。这样，能促进剩余部分的排放装置的再生。该发动机运转方法进一步包括在排放控制装置再生之后将燃烧相位提前至基准燃烧相位正时。该发动机运转方法进一步包括在排放控制装置再生之后继续供应电流至电热塞以减小随后电热塞电流增加期间的电流涌入。

本领域内的一个普通技术人员所理解的，图5-11中描述的方法代表任意数量处理策略中的一个或多个，比如事件驱动、中断驱动、多任务、多线程等。这样，所描述的各个步骤和功能可以描述的顺序、并行执行，或在某些情况下有所省略。同样，由于便于说明和描述，处理顺序并非达到本文描述的目标、功能和优点所必需的，而提供用于说明和描述的方便。即使没有明确地描述，本领域内的普通技术人员可理解根据使用的特定策略可反复执行一个或多个描述的步骤、方法或功能。

总而言之，本领域技术人员阅读本说明书之后，可想到多种替代和变型而不背离描述的实质和范围。例如，可用天然气、汽油、柴油或替代燃料配置运转的单缸、I2，I3，I4，I5，V6，V8，V10，V12和V16发动机可使用本发明来优化。

Claims

1.一种发动机运转方法，包括：

在发动机汽缸中执行燃烧；以及

响应于催化剂温度和所述发动机的温度而在所述汽缸中延迟燃烧相位并且增加供应至所述汽缸中电热塞的电流，

其中当所述催化剂不处于期望的温度并且所述发动机的温度正在增加时，延迟所述燃烧相位；并且当所述催化剂不处于期望的温度并且所述发动机的温度没有正在增加时，所述燃烧相位保持处于它的当前状态。

2.根据权利要求1所述的发动机运转方法，进一步包括响应于再生连接至所述发动机的排气系统中的排放控制装置的请求而在所述汽缸中延迟燃烧相位并且增加至所述电热塞的电流。

3.根据权利要求1所述的发动机运转方法，其中所述发动机温度指示发动机暖机运转温度。

4.根据权利要求3所述的发动机运转方法，其中所述催化剂温度低于催化剂起燃温度。

5.根据权利要求1所述的发动机运转方法，进一步包括当所述催化剂达到阈值温度时提前所述汽缸的燃烧相位并减小供应至所述电热塞的电流。

6.根据权利要求1所述的发动机运转方法，进一步包括当所述汽缸的负载水平低于阈值负载水平时延迟所述汽缸的燃烧相位并增加供应至所述电热塞的电流。

7.根据权利要求1所述的发动机运转方法，进一步包括预测或识别催化剂不起燃并响应于所述催化剂不起燃而在所述汽缸中延迟燃烧相位以及增加供应至所述汽缸中的电热塞的电流。

8.一种发动机运转方法，包括：

在发动机汽缸中执行燃烧；

响应于催化剂温度和所述发动机的温度而延迟所述汽缸的燃烧相位并增加供应至在所述汽缸中的电热塞的电流，

其中当所述催化剂不处于期望的温度并且所述发动机的温度正在增加时，延迟所述燃烧相位；当所述催化剂不处于期望的温度并且所述发动机的温度没有正在增加时，所述燃烧相位保持处于它的当前状态；以及

响应于排放控制装置劣化状况的工况而增加电热塞电流并延迟所述汽缸的燃烧相位。

9.根据权利要求8所述的发动机运转方法，其中所述排放控制装置的所述劣化状况是高于阈值水平的压力差。

10.根据权利要求8所述的发动机运转方法，其中所述排放控制装置的所述劣化状况为由于所述排放控制装置的劣化而导致的所述排放控制装置的效率低于阈值水平。