CN106609689B - 用于旋转排气后处理装置的方法和系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及用于旋转排气后处理装置的方法和系统。提供了用于翻转微粒过滤器壳体的方法和系统。在一个实例中，方法可以包括翻转微粒过滤器壳体以移出微粒过滤器中的粉尘负荷。

Description

用于旋转排气后处理装置的方法和系统
技术领域
本描述一般地涉及用于旋转微粒过滤器壳体的方法和系统。
背景技术
从内燃机排出的排气可以包括非均质混合物，该混合物可以包括气体排放物，诸如一氧化碳(CO)、未燃烧的烃类(HC)、氮氧化物(NOx)和构成微粒物质(PM)的凝聚相材料(液体和固体)。过渡金属和主族金属催化剂通常连同基底涂覆催化剂载体，以为发动机排气系统提供将这些排气成分的一些——如果不是全部——转化为其它化合物的能力。
排气后处理系统可以包括三元催化剂(TWC)和微粒过滤器(PF)。TWC提供气体排放物流动通过的通道并与催化成分经历氧化和还原反应。TWC可以不包括结合元件(bindingelement)，而PF可以包括结合元件以捕获PM。
随着时间推移，PF可以变得充满，并且再生操作可以用于移除捕集的微粒。再生包括使微粒过滤器的温度增加至相对高的温度，诸如600℃以上，从而将累积的微粒燃烧为粉尘。
伴随再生过程的潜在的缺点是在火花点火式发动机中再生过程之后的粉尘聚集。火花点火式发动机的高排气温度(如，550℃)使燃烧之后释放的水蒸发，由此使水扫除来自排气通路的粉尘的能力失效。这通常与柴油发动机相反，在柴油发动机中，由于较低的排气温度(如，90℃)，水不被蒸发并能够减少粉尘负荷。尝试解决粉尘累积的一个实例包括注入空气以减少粉尘聚集，诸如，在Sorensen等人的美国专利号2011/0120090中所描述的。其中，氧注入被用于进一步燃烧粉尘聚集并将其从PF移除。
然而，本文中发明人已经认识到这样的系统的潜在问题。作为一个实例，PF上游的氧注入可以使排气温度增加至高于可以降解过滤器的阈值。通过注入空气以开始再生，再生温度可能使PF温度更难以调节和增加至PF可以被降解的温度。
发明内容
在一个实例中，上面描述的问题可以通过用于在车辆运转期间颠倒地(end overend)翻转断开的(disconnected)排气道的排气后处理壳体的方法解决。以该方式，基于壳体的翻转，壳体中的净化装置可以接收相对端处的排气。可以通过响应感测的运转条件经由车辆控制系统运转一个或多个电子控制的驱动器——诸如马达——实现翻转。
作为一个实例，微粒过滤器可以与排气后处理壳体一起定位。微粒过滤器可以流体地连接第一排气道至第二排气道，其中第一通道位于第二通道的上游。旋转臂可以经由马达围绕旋转轴转动，由此围绕轴颠倒地旋转壳体和翻转微粒过滤器。来自发动机的排气以相同的方式流动至壳体，但是由于壳体翻转，与翻转之前的流动相比，现在流动通过微粒过滤器的相对端。因此，在旋转过滤器以后，在过滤器的后侧上聚集的粉尘可以接受更高压力的排气，其可以移出粉尘并将其吹出过滤器。
应当理解，提供上面的发明内容来以简化的形式介绍概念的选择，其在具体实施方式中进一步描述。并非意在确定要求保护的主题的关键或实质特征，要求保护的主题的范围由权利要求唯一地限定。此外，要求保护的主题不限于解决上面提到的或在该公开内容的任何部分中的任何缺点的实施。
附图说明
图1图解了发动机的实例汽缸。
图2显示了具有气门系统的微粒过滤器，该气门系统用于翻转排气流动通过微粒过滤器的方向。
图3A和3B分别显示了具有定位于其中的微粒过滤器的可旋转的微粒过滤器壳体和描绘微粒过滤器的旋转的横截面。
图4A和4B分别显示了具有定位于其中的两个微粒过滤器的可旋转的微粒过滤器壳体和描绘微粒过滤器的旋转的横截面。
图5显示了用于控制排气后处理装置和/或排气流动流的翻转的方法。
具体实施方式
下面的描述涉及包括微粒过滤器的可翻转的排气后处理壳体的实例。在图1中显示了连接至包括排气后处理壳体的排气道的实例汽缸。在图2中，显示了用于翻转排气通过微粒过滤器流动的方向的实例气门系统。在图3A和3B中分别显示了将具有定位于其中的微粒过滤器的可旋转的排气后处理壳体流体连接第一排气道和第二排气道并且在第一排气道和第二排气道之间旋转。在图4A中显示了具有定位于其中的两个微粒过滤器的可旋转的排气后处理壳体。在图4B中显示了排气后处理壳体和微粒过滤器的旋转。两个微粒过滤器流体地连接各自的排气管路。图5中显示了旋转后处理装置的方法。
在一个实例中，装置的壳体经由用于旋转的电子控制器分开，然后一旦完成旋转重新建立连接。然后保持连接直到下次旋转，在该点，壳体可以被再一次分开。控制器可以通过调节一个或多个驱动器形成连接和产生分开状态，该驱动器控制进入和离开壳体的静止排气道和壳体开口之间的连接。在另一实例中，壳体被连续分开，但在运转条件期间充分对齐以密封排气道和防止排气流动的泄漏。
图2、3A、3B、4A和4B显示了具有各种零件的相对定位的实例配置。如果显示彼此直接接触，或直接连接的，那么至少在一个实例中这样的元件可以分别被称为直接接触或直接连接的。类似地，至少在一个实例中显示彼此连续或相邻的元件分别可以彼此连续或相邻。作为实例，彼此以共享面(face-sharing)接触安放的零件可以被称为共享面接触。作为另一个实例，在至少一个实例中彼此分离放置、其之间仅有间隔而没有其它零件的元件可以被称为如此。
继续图1，显示了显示发动机系统100中多缸发动机10的一个汽缸的示意图，其可以包括在机动车辆的推进系统中。发动机10可以至少部分地通过包括控制器12的控制系统和通过来自车辆驾驶员132经由输入装置130的输入控制。在该实例中，输入装置130包括加速器踏板和用于产生成比例踏板位置信号的踏板位置传感器134。发动机10的燃烧室30可以包括由汽缸壁32和放置在其中的活塞36形成的汽缸。活塞36可以连接至曲轴40，以致活塞的往复运动被转换为曲轴的旋转运动。曲轴40可以经由中间传动系统连接至车辆的至少一个驱动轮。进一步，起动机可以经由飞轮连接至曲轴40，以实现发动机10的起动运转。发动机10可以包括涡轮增压器、机械增压器或其组合，并且发动机的运转可以包括压缩进气和然后递送至发动机气缸，以及然后将排气从那些汽缸流动至本文中描述的排气系统。
燃烧室30可以经由进气道42接收来自进气歧管44的进气并且可以经由排气道48排出燃烧气体。进气歧管44和排气道48可以经由各自的进气门52和排气门54选择性地与燃烧室30连通。在一些实例中，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。在该实例中，进气门52和排气门54可以通过凸轮驱动经由各自的凸轮驱动系统51和53控制。凸轮驱动系统51和53可以各自包括一个或多个凸轮并且可以利用凸轮轮廓转换(CPS)、可变凸轮正时(VCT)、可变气门正时(VVT)和/或可变气门升程(VVL)系统中的一个或多个，其可以由控制器12运转以改变气门运转。进气门52和排气门54的位置可以分别由位置传感器55和57确定。在可选的实例中，进气门52和/或排气门54可以由电动气门驱动控制。例如，汽缸30可以可选地包括经由电动气门驱动控制的进气门和经由包括CPS和/或VCT系统的凸轮驱动控制的排气门。
显示喷油器69被直接连接至燃烧室30，用于与从控制器12接收的信号的脉宽成比例地直接喷射其中的燃料。以该方式，喷油器69提供了被称为燃料进入燃烧室30的直接喷射。例如，喷油器可以被安装在燃烧室的侧面或燃烧室的顶部。燃料可以通过燃料系统(未示出)被递送至喷油器69，燃料系统包括燃料箱、燃料泵和燃料轨。在一些实例中，燃烧室30可以可选地或额外地包括布置在进气歧管44中的喷油器，喷油器如此配置——提供了被称为燃料进入燃烧室30的上游的进气口的进气道喷射。
火花经由火花塞66被提供至燃烧室30。点火系统可以进一步包括点火线圈(未示出)，用于增加供应至火花塞66的电压。在其它实例中，诸如柴油，可以省略火花塞66。
进气道42可以包括具有节流板64的节气门62。在该具体实例中，节流板64的位置可以通过控制器12经由提供至节气门62包括的电动马达或驱动器的信号改变，即通常称为节气门电子控制(ETC)的配置。以该方式，可以操作节气门62以改变提供至其它发动机汽缸之中的燃烧室30的进气。节流板64的位置可以通过节气门位置信号提供至控制器12。进气道42可以包括质量空气流量传感器120和歧管空气压力传感器122，用于感测进入发动机10的空气的量。
显示根据排气流动的方向将排气传感器126连接至排放控制装置68上游的排气道48。传感器126可以为用于提供排气空燃比的指示的任何适合的传感器，诸如线性氧传感器或UEGO(通用或宽域排气氧)、双态氧传感器或EGO、HEGO(加热型EGO)、NOx、HC或CO传感器。在一个实例中，上游排气传感器126为配置为提供输出——诸如与排气中存在的氧的量成比例电压信号——的UEGO。控制器12经由氧传感器传递函数将氧传感器输出转化为排气空燃比。
显示排放控制装置68沿排气传感器126下游的排气道48布置。装置68可以为三元催化剂(TWC)、NOx捕集器、选择性催化还原剂(SCR)、各种其它排放控制装置或其组合。在一些实例中，在发动机10的运转期间，排放控制装置68可以通过在具体的空燃比内运转发动机的至少一个汽缸周期地复位。
显示微粒过滤器(PF)70沿排放控制装置68下游的排气道48布置。PF 70的直径大于或等于排气道48的直径。排气后处理壳体72可以容纳PF 70。壳体72可以可旋转地连接至排气道48。旋转臂74颠倒地翻转壳体72以改变PF的取向并协助降低粉尘负荷以降低背压。在翻转之后，通过与翻转之前相比的相对端由PF 70接收排气。基于驾驶的英里数、粉尘负荷、烟粒负荷和发动机转速中一个或多个，可以旋转PF 70。
作为实例，在旋转事件之前，排气可以通过第一端(上游侧)进入PF 70持续一些时间段。在大量再生之后，粉尘可以聚集在PF 70的第二端(下游侧)。随着粉尘聚集，响应超过阈值背压的背压，可以请求旋转事件。响应正在被满足的一个或多个旋转条件，旋转PF 70。在旋转PF 70之后，第二端变为上游侧并在第一端之前接收排气，第一端变为下游侧。因此，第二端上聚集的粉尘接收较高压力排气并可以被移出并能够通过第一端被清扫出PF 70。下面将更加详细地描述PF 70。在一些实例中，在发动机10的运转期间，微粒过滤器70可以通过在具体的空燃比内运转发动机的至少一个汽缸周期地复位。
排气再循环(EGR)系统140可以经由EGR通道152从排气道48引导期望部分的排气至进气歧管44。提供至进气歧管44的EGR的量可以通过控制器12经由EGR阀144改变。在一些条件下，EGR系统140可以用于调节燃烧室内空气-燃料混合物的温度，由此提供在一些燃烧模式期间控制点火正时的方法。
图1中显示控制器12为微型计算机，包括微处理器单元102、输入/输出端口104、用于可执行的程序和校准值的电子存储介质——在该具体实例中显示为只读存储器芯片106(如，非瞬态存储器)、随机存取存储器108、保活存储器110和数据总线。除了先前讨论的那些信号，控制器12可以接收来自连接至发动机10的传感器的各种信号，包括来自质量空气流量传感器120的进气质量空气流量计(MAF)的测量；来自连接至冷却套筒114的温度传感器112的发动机冷却液温度(ECT)；来自感测曲轴40的位置的霍尔传感器118(或其它类型)的发动机位置信号；来自节气门位置传感器65的节气门位置；和来自传感器122的歧管绝对压力(MAP)信号。发动机转速信号可以通过控制器12从曲轴位置传感器118产生。歧管压力信号还可以提供进气歧管44中真空或压力的指示。注意的是，可以使用上面传感器的各种组合，诸如MAF传感器而没有MAP传感器，反之亦然。在发动机运转期间，发动机扭矩可以由MAP传感器122和发动机转速推断出。进一步，该传感器，连同探测的发动机转速，可以是估算进入汽缸的进气(包括空气)的基础。在一个实例中，曲轴位置传感器118——其也被用作发动机转速传感器——可以在曲轴的每次旋转中产生预定数目的等距脉冲。
存储介质只读存储器106可以用计算机可读数据编程，该计算机可读数据表示由处理器102可执行的非瞬态指令，其用于执行下面描述的方法以及预期但没有具体列举的其它变体。
控制器12接收来自图1的各种传感器的信号并采用图1的各种驱动器基于接收的信号和在控制器的存储器上储存的指令调节发动机运转。例如，控制器12可以发信号给壳体72的旋转臂74以响应超过阈值背压的背压而旋转。背压可以通过定位在PF 70上游的排气质量压力传感器来测量。
图2显示了包括具有成直线布置的四个汽缸的发动机202的系统200。发动机202类似于图1的实施方式中的发动机10被使用。然而，应当理解，虽然图2显示了四个汽缸，但是发动机202可以包括任意数目的汽缸。例如，发动机202可以包括任何适合数目的汽缸，如，2、3、4、5、6、8、10、12或更多个处于任何配置汽缸，如，V-6、I-6、V-12、对置4缸等。虽然在图2中未示出，但是发动机202的每个燃烧室(即汽缸)可以包括具有放置于其中的活塞的燃烧室外壁。显示轴系统290包括两个轴——水平轴和垂直轴。
每个燃烧室可以经由连接至其的排气口排出燃烧气体。例如，图2中显示排气口212、214、216和218分别连接至汽缸204、206、208和210。每个各自的排气口可以直接从各自的汽缸排出燃烧气体至排气歧管220。
在流动进入通向微粒过滤器(PF)224的上游排气道222之前，来自燃烧室的排气可以在汇合区域处在排气歧管220内合并和混合。在图2的实施方式中，PF 224是固定的并且可以不被旋转。第一气门226和第二气门228控制排气流动通过PF 224的方向。第一气门226位于PF 224的上游和第二气门228位于PF的下游。气门可以基于由PF 224的负荷产生的背压一致地驱动。第一气门226和第二气门228的实线描绘了气门的第一位置。第一气门226和第二气门228的虚线轮廓描绘了气门的第二位置。第一气门226和第二气门228同步地移动，其中两个气门均处于第一位置或第二位置。因此，第一气门226和第二气门228两者可以经由来自控制器(如，图1的控制器12)的单一信号被同时地驱动。
对于处于第一位置的第一气门226和第二气门228，排气从上游排气道222流动进入PF 224的第一侧230，通过PF 224，流出PF 224的第二侧232，并且进入下游排气道234。第二气门228基本上不允许排气流出第一辅助通道236。第一气门226基本上不允许排气流入第二辅助通道238。排气在如实线箭头240所显示的水平方向上流动。
第一辅助通道236和第二辅助通道238为上游排气道222和下游排气道234的外部的扩展。第一辅助通道236的几何形状基本上类似于第二辅助通道238的几何形状。当第一气门226和第二气门228处于第二位置时，第一辅助通道236和第二辅助通道238可以仅接收排气。如所显示，处于第一位置点的气门处于水平方向。处于第二位置点的气门处于水平和垂直方向之间。因此，当在第一位置和第二位置之间切换时，气门被沿垂直轴驱动。
当第一气门226和第二气门228处于第二位置时，排气从上游排气道222流动通过第一辅助通道236，经由第二侧232进入PF 224，通过PF 224，经由第一侧230流出PF 224，通过第二辅助通道238，然后进入下游排气道234。以该方式，当驱动气门以移出在相对侧上聚集的粉尘时，排气通过相对侧进入PF 224。
作为实例，当气门处于第一位置时，在PF再生之后，粉尘可以聚集在第二侧232处。随着粉尘负荷增加，排气通过PF 224的流速减小(如，背压增加)。如果背压增加超过阈值背压，由于背压抑制发动机喷出排气，发动机性能可能降低。气门可以被驱动至第二位置，以反转排气流动通过PF 224和降低粉尘负荷。随着气门处于第二位置，排气经由第二侧232进入PF 224，由此允许第二侧接收排气，其与当气门处于第一位置时递送至第二侧的排气相比压力更大。更高压力的排气可以移出第二侧232的聚集的粉尘和将粉尘清扫出第一端230并进入下游排气道234。随着粉尘负荷降低，背压也降低。响应于第一侧上的粉尘产生大于阈值背压的背压，气门可以被驱动回第一位置。额外地或可选地，在第二侧232上的粉尘负荷降低之后，气门可以被驱动回第一位置。
如虚线箭头242所显示，与气门处于第一位置(由箭头240所显示)的排气流动相比，当第一气门226和第二气门228处于第二位置时通过PF 224的排气流动的方向被反转。气门处于第二位置的排气流动的距离大于气门处于第一位置的排气流动的距离。在一个实例中，气门处于第二位置的排气流动的距离比第一位置处排气流动的距离大至少三倍。
对于处于第一位置的第一气门226和第二气门228，与由第二侧232接受的排气压力相比，第一侧230接收更高的压力排气，并且在PF再生之后粉尘聚集至第二侧232上。对于处于第二位置的气门，与由第一侧230接受的排气压力相比，第二侧232接收更高的压力排气，并且在PF再生之后粉尘聚集至第一侧230上。
图3显示了包括具有成直线布置的四个汽缸的发动机302的系统300。发动机302可以类似于图1的实施方式中的发动机10被使用，或其可以类似于图2的实施方式中的发动机202被使用。发动机302可以包括多个燃烧室(即，汽缸)。发动机302可以包括以成直线配置布置的燃烧室304、306、308和310。然而，应当理解，虽然图3显示了四个汽缸，但是发动机302可以包括任意数目的汽缸。例如，发动机302可以包括任何适合数目的汽缸，如，2、3、4、5、6、8、10、12或更多个处于任何配置的汽缸，如，V-6、I-6、V-12、对置4缸等。虽然在图3中未示出，但是发动机302的每个燃烧室(即汽缸)可以包括具有放置于其中的活塞的燃烧室外壁。显示轴系统390包括两个轴，在水平方向的x-轴方向和在垂直方向指向的y-轴。通过虚线显示壳体380的旋转轴395。
每个燃烧室可以经由连接至其的排气口排出燃烧气体。例如，图3中显示排气口312、314、316和318被分别连接至汽缸304、306、308和310。每个各自的排气口可以直接从各自的汽缸将燃烧气体排出至排气歧管320。
在流动进入通向微粒过滤器(PF)324的第一排气道322之前，来自燃烧室的排气可以在汇合区域处在排气歧管320内合并和混合。PF 324可以定位在壳体380中，在此壳体和PF可以经由臂382被颠倒地旋转。臂可以可旋转地连接至壳体380和/或PF 324。PF 324将第一排气道322桥连至第二排气道326。换句话说，第一排气道和第二排气道被位于其间的间隙分开。微粒过滤器324横穿该间隙。
如所示，PF 324包括第一端328和第二端330。在PF 324的第一位置处，第一端328与第一排气道322相邻并且第二端330与第二排气道326相邻。随着旋转臂382围绕旋转轴395颠倒地转动壳体380，第一端328和第二端330转换位置。因此，在处于第一位置的PF 324旋转之后的第二位置处，第一端328可以与第二排气道326相邻并且第二端330可以与第一排气道322相邻。第一通道322更接近发动机302，而第二通道326更接近排气尾管。
当在第一位置处时，在PF中聚集的烟粒再生之后，粉尘可以聚集至PF 324的第二端330上。如上面所描述，粉尘可以增加排气背压至大于阈值背压的背压并降低发动机性能。响应超过阈值背压的背压，PF 324可以被翻转，移动第二端232与第一排气道322相邻并使较高压力排气直接流动至第二端。较高的压力排气可以移出聚集的粉尘并降低排气背压。
壳体380和PF 324流体地连接第一排气道322至第二排气道326。当旋转壳体380时，由于PF 324与第一排气道322和第二排气道326的不对准，排气道不被流体地连接。因此，旋转壳体380的条件可以包括不产生排气的发动机条件(如，发动机关闭，从车辆移除点火钥匙等)。额外地或可选地，在背压超过背压阈值之前，当满足旋转壳体380的条件时，可以旋转PF 324，从而防止增加粉尘聚集。以该方式，旋转壳体380和PF 324使PF 324与第一排气道322和第二排气道326之间的流体连通分开。
图3B显示了沿图3A的系统300的第一排气道322向下的横截面视图350。如此，在图3B中类似地编号图3A中先前介绍的零件。PF 324由方格填充指示。壳体380经由旋转臂382的驱动围绕旋转轴395旋转。PF 324与第一通道322和第二通道(未示出)不对准。另一种说法，PF 324在第一排气道322和第二排气道的路径外移动并变倾斜和/或垂直于排气道直到旋转完成。因此，在当前旋转位置，第一通道322和第二通道与PF 324被部分地流体连接，而剩余部分与环境大气流体连接。随着PF 324继续旋转，第一通道322、第二通道326和PF 324可能不再流体连接(如，PF 324垂直于第一通道322和第二通道326)。因此，如果当旋转壳体380时，排气流动通过第一排气道322，那么一部分排气流动通过PF 324并进入第二排气道或环境大气，而剩余部分直接流动进入环境大气而没有流动进入PF 324。以该方式，壳体仅在不包括产生排气的发动机条件期间旋转，以防止使排气流动进入环境大气。
轴系统390显示了基本上等同于横截面视图350中排气流动通过第一通道322的方向的x-轴。壳体380沿着y-轴围绕旋转轴395旋转。如所示，PF 324处于第一位置，其中第一侧328与第一通道322相邻。从第一位置旋转壳体380包括沿负的y-轴旋转第一侧同时沿正的y-轴旋转第二侧(未示出)。当PF324与第一排气道322和第二排气道对齐并且来自第一排气道322的全部排气流流动通过PF 324并进入第二排气道时，旋转完成。
旋转臂382可以旋转壳体380达180度以从第一位置移动至第二位置，翻转PF 324。旋转臂382可以旋转壳体另一个180度以从第二位置转变至第一位置。因此，壳体具有360度的旋转范围。可选地，旋转臂382可以旋转壳体380负180度以从第二位置转变至第一位置。因此，壳体可以可选地具有±180度的旋转范围。在一个实例中，任选地，在车辆运转但同时发动机关闭和/或响应发动机关闭期间(例如，在混合动力车辆运转或车辆向前但发动机关闭运转期间)，旋转臂可以被连接至电动马达，电动马达被连接至图1的发动机控制系统，并接收来自控制器12的驱动信号和/或发送感测的位置和/或角度信号返回至控制器12，以便控制器可以响应连接至臂和/或壳体的传感器感测的信息经由反馈控制来控制壳体至期望的位置和/或角度。
图4A显示了具有包括至少两个汽缸组的发动机402的系统400，其中第一组包括至少一个汽缸和第二组包括不同的汽缸。第一组404包括汽缸408、410和412，由虚线框指示。第二组包括汽缸414、416和418，也由虚线框指示。发动机402可以为V-6发动机，其中第一组和第二组两者都包括与发动机轴向的轴倾斜的三个汽缸。本领域技术人员将理解，发动机402可以为其它适合的形状和配置。显示轴系统包括两个轴，在水平方向指向的x-轴和在垂直方向指向的y-轴。
汽缸408、410和412释放燃烧气体至第一套各自的排气流道420、422和424。汽缸414、416和418释放燃烧气体至第二套各自的排气流道426、428和430。来自第一组的汽缸的排气不与来自第二组的汽缸的排气混合。来自第一套排气流道的排气朝向第一微粒过滤器436流动通过第一上游排气道432。来自第二套排气流道的排气朝向第二微粒过滤器438流动通过第二上游排气道434。微粒过滤器定位在第一上游排气道432和第二上游排气道434之间，使得排气道弯曲朝向彼此，从而引导排气至过滤器。排气道不合并或混合排气。
如所描绘，第二上游排气道434跨越出口(如，第一下游排气道448)以到达第二微粒过滤器438。因此，第二微粒过滤器438可以沿y-轴垂直地高于第一微粒过滤器436。可选地，第二上游排气道434可以环绕第一下游排气道448成曲线，使得第一过滤器和第二过滤器在y-轴上基本上相等。
第一微粒过滤器436和第二微粒过滤器438定位在共用的可旋转的壳体440内，如由虚线框所指示。第一微粒过滤器436和第二微粒过滤器438不流体连通，并且在过滤器的一个中的排气不与另一个中的排气混合。壳体440可以通过旋转臂442围绕旋转轴495被旋转，移动第一微粒过滤器436至第二微粒过滤器438的定位，并且反之亦然。臂442可以旋转壳体440通过±180度或360度的范围以在第一位置和第二位置之间转变。显示壳体440在第一位置，其中第一微粒过滤器436接收仅来自第一组404的排气，并且第二微粒过滤器438接收仅来自第二组406的排气。然而，在经由臂442围绕轴495从第一位置旋转壳体440至第二位置之后，第一微粒过滤器436接收仅来自第二组406的排气，并且第二微粒过滤器438接收仅来自第一组404的排气。
在一个实施方式中，额外地或可选地，可以旋转壳体440，使得过滤器可以类似于图3A的PF 324被旋转，其中第一微粒过滤器436仍然被流体连接至第一组404并且第二微粒过滤器438仍然被流体连接至第二组406。旋转壳体440翻转过滤器并且不允许过滤器交换位置(如，在旋转之后第一过滤器仍然被流体连接至第一组和在旋转之后第二过滤器仍然被流体连接至第二组)。
排气从第一上游排气道432流动通过第一微粒过滤器436的第一侧444，进入第一微粒过滤器436，流出第二侧446，并进入第一下游排气道448。第一下游排气道448与第一上游排气道432分开。因此，当处于第一位置时，第一微粒过滤器436流体地连接第一上游排气道432和第一下游排气道448。
排气从第二上游排气道434流动通过第二微粒过滤器438的第一侧450，进入第二微粒过滤器438，流出第二微粒过滤器438的第二侧452，并进入第二下游排气道454。第二下游排气道与第二上游排气道434分开。因此，当处于第一位置时，第二微粒过滤器438流体地连接第二上游排气道434和第二下游排气道454。第二下游排气道454不与第一下游排气道448流体连通。
当壳体440旋转至第二位置时，第一微粒过滤器436流体地连接第二上游排气道434至第二下游排气道454，并且第二微粒过滤器438流体地连接第一上游排气道432至第一下游排气道448。当处于第二位置时，排气从第一上游排气道432流动通过第二微粒过滤器438的第二侧425，进入第二微粒过滤器438，流出第二微粒过滤器438的第一侧450，并进入第一下游排气道448。排气从第二上游排气道434流动通过第一微粒过滤器436的第二侧446，进入第一微粒过滤器436，流出第一微粒过滤器436的第一侧444，并进入第二下游排气道454。以该方式，在第二位置处通过与第一位置相比的相对端进入和离开第一和第二微滤过滤器。通过这样做，排气可以移出至少一个过滤器内聚集的粉尘并降低排气背压。
在第一微粒过滤器中排气流动的方向与在第二微粒过滤器中流动的方向相反。因此，在旋转(如，翻转)壳体440之后，排气流动通过微粒过滤器的方向被反转。作为实例，在第一位置处，排气从第一排气道432流动通过第一微粒过滤器的方向与在第二位置处排气从第二排气道434流动通过第一微粒过滤器的方向相反。换句话说，在翻转壳体440之后，第一微粒过滤器436的入口可以变为出口。可以经由杆或另一适合的旋转装置来旋转壳体440。
来自第一下游通道448和第二下游通道454的排气流动进入共享的通道456，来自第一组404和第二组406的排气可以在此混合。可选地，通道456可以包括隔板458，如由虚线所指示，用于保持来自汽缸组的排气的分离。
图4B显示了图4A的系统400的微粒过滤器的横截面视图450。如此，在图4B中类似地编号图4A中先前介绍的零件。描绘轴系统490以匹配视图450的视角。第一微粒过滤器436和第二微粒过滤器438是有方格的。经由虚线框描绘壳体440。在壳体440中过滤器彼此间隔开并且不流体连通。
如所显示，壳体440经由旋转臂442的驱动从第一位置旋转至第二位置。如上面关于其它实施方式所描述，旋转臂可以被连接至马达，以便旋转可以自动地启动并由控制器控制。第一微粒过滤器436沿正的y-轴向上旋转，变得与第一上游排气道432和第一下游排气道不对准。第二微粒过滤器438沿负的y-轴向下旋转，变得与第二下游排气道454和第一上游排气道不对准。以该方式，在旋转期间，过滤器可以变得倾斜于和/或垂直于排气流动的方向。
如上面所描述，旋转臂442颠倒地翻转壳体440，引起第一微粒过滤器436和第二微粒过滤器438交换定位(如，位置)。例如，如果在第一位置处，第一微粒过滤器与第一组404流体连通并且第二微粒过滤器与第二组406流体连通，那么在第二位置处，第一微粒过滤器与第二组406流体连通并且第二微粒过滤器与第一组404流体连通。
图5显示了旋转包括定位在至少一个排气道中的至少一个微粒过滤器的可旋转的排气后处理装置的方法500。方法还可以被用于旋转用于再引导排气流动通过微粒过滤器的一个或多个气门。具体而言，可旋转的排气后处理装置可以是可旋转的微粒过滤器和/或包括一个或多个微粒过滤器的可旋转的壳体。基于储存在控制器的存储器上的指令并结合从发动机系统的传感器接收的信号，可以由控制器执行进行方法500的指令，传感器诸如以上参考图1描述的传感器。根据下面描述的方法，控制器可以采用发动机系统的发动机驱动器来调节发动机运转。
在502处，方法500开始，其中方法包括测定、评估和/或测量当前发动机运转参数。当前发动机运转参数可以包括发动机转速、发动机负荷、车辆速度、歧管真空度、排气流量、发动机温度、冷却液温度和空燃比中的一个或多个。
在504处，方法500评估排气背压。排气背压可以基本上等于预期的排气流速和由排气传感器(如，质量空气流量传感器)测量的排气流速之间的差。因此，随着差增加，排气背压也增加。排气背压可以经由排气道的至少一个微粒过滤器内累积的粉尘产生。如上面所描述，在微粒过滤器的再生之后，粉尘可以聚集在微粒过滤器内。燃烧的烟粒(粉尘)可以粘附在微粒过滤器的后部分并限制排气通过过滤器的流动。
在506处，方法500测定排气背压是否大于阈值背压。阈值背压可以基于妨碍排气流动的背压，其可以导致降低的发动机燃烧稳定性和/或降低的发动机排放排气进入排气道的能力。如果背压不大于阈值背压，那么方法500可以继续进行至508以维持当前的发动机运转，并且不旋转微粒过滤器或微粒过滤器壳体。以该方式，至少一个微粒过滤器的粉尘负荷不降低发动机的性能。
如果背压大于阈值压力，那么方法500可以继续进行至510，从而测量一个或多个旋转条件。在一些实施方式中，额外地或可选地，506可以从方法500省略，使得在502之后，方法可以直接继续进行至510。以该方式，当满足翻转条件时，可以翻转至少一个微粒过滤器，从而防止粉尘聚集。额外地或可选地，506可以基于其它适合的条件，例如，驾驶的英里。
在510处，方法500包括测定是否满足旋转条件。旋转条件包括发动机转速基本上等于零512、点火钥匙由点火移出514、驾驶员离开车辆516和冷却液温度在运转温度518。可以测量上述条件以防止排气直接流动至环境温度而不流动通过微粒过滤器。如上面所描述，在微粒过滤器的旋转期间，分开的排气道的上游和下游排气道不被流体地连接。
在一个实例中，在冷气候中，发动机可以被关闭延长的时间段。在冷却液温度达到运转温度之前，可以启动和再次停用发动机。因此，当冷却液温度低于运转温度的同时，发动机转速可以是0，点火钥匙可以被移出，和驾驶员在车辆外部。在一个实施方式，响应于上述条件，至少一个微粒过滤器可以不被翻转。在另一实施方式中，响应于上述条件，至少一个微粒过滤器可以被旋转。
在520处，方法500包括测定是否满足一个或多个旋转条件。如果旋转条件都没有被满足，那么方法500继续进行至522以继续监测是否满足旋转条件。作为实例，对于在低负荷下运转的车辆，旋转条件都没有被满足。作为另一个实例，对于在制动灯处怠速的车辆，旋转条件都没有被满足。对于车辆关闭和驾驶员离开随后车辆运转的车辆，车辆条件可以被满足。
如果满足一个或多个旋转条件，那么方法500继续进行至524，以旋转至少一个微粒过滤器和移除过滤器内聚集的粉尘。在一些实施方式中，额外地或可选地，当满足全部旋转条件时，方法500可以继续进行至524。如上面所描述，当从第一位置旋转至少一个微粒过滤器至第二位置时，排气从不同侧进入微粒过滤器。因此，在第一位置处微粒过滤器的后侧可以变为第二位置处微粒过滤器的前侧。通过旋转微粒过滤器，由于增加引导朝向粉尘的排气压力，移出粉尘的可能性增加。以该方式，排气背压和微粒过滤器中粉尘负荷降低。
可选地，对于具有一个或多个用于重定向排气流动通过过滤器主体的气门的微粒过滤器，类似于图2的过滤器，气门(一个或多个)可以被旋转以将排气的流动从通过过滤器的第一方向改变为通过过滤器的第二方向，其中第一方向与第二方向相反。以该方式，响应满足的上面描述的条件的一个或多个，翻转流动通过过滤器的排气，用于旋转气门(一个或多个)以移除粉尘。
在一个实例中，首先运转壳体处于第一位置的发动机，并且然后响应如本文中提到的选择的条件，在发动机关闭条件期间，控制器旋转壳体至第二位置，并且然后运转壳体处于第二位置的发动机。进一步，响应如本文中提到的选择的条件，在另一个发动机关闭条件期间，控制器旋转壳体返回至第一位置，然后运转壳体处于第一位置的发动机。虽然对于每个例子，旋转可以仅发生在发动机关闭条件期间，但是可以使用可选的途径，诸如在发动机泵送空气而没有燃烧期间(如，在减速燃料切断期间)旋转。
以该方式，可以旋转微粒过滤器以降低过滤器内粉尘负荷。由于旋转排气流动从过滤器的不同侧进入，使粉尘负荷能够经历较大压力的排气。增加的排气压力移出聚集的粉尘并引导其离开微粒过滤器并进入排气系统的剩余部分。旋转微粒过滤器以移除排气的技术效果是降低排气背压和增加发动机性能。
方法包括颠倒地翻转分开的排气道的排气后处理壳体。在方法的第一实例中，其中翻转改变了定位在壳体内的微粒过滤器的位置。在方法的第二实例中，任选地包括第一实例，并且进一步包括流体地连接分开的排气道的第一通道和第二通道与微粒过滤器。在该方法的第三实例中，任选地包括第一和/或第二实例，并且进一步包括翻转壳体，其包括驱动壳体的可旋转的臂至少180度。在该方法的第四实例中，任选地包括第一至第三实例的一个或多个，并且进一步包括响应排气超过阈值背压的背压而翻转。
第二方法包括利用微粒过滤器桥连分开的上游和下游排气道之间的间隙，和颠倒地旋转微粒过滤器的壳体以使微粒过滤器在第一位置和第二位置之间翻转。在第二方法的第一实例中，进一步包括将壳体从第一位置旋转至第二位置，其包括反转微粒过滤器的入口端和出口端。在第二方法的第二实例中，任选地包括第一实例，并且进一步包括旋转壳体使微粒过滤器与上游排气道和下游排气道不对准为倾斜或垂直于排气流动通过排气道的方向。在第二方法的第三实例中，任选地包括第一和/或第二实例，并且进一步包括旋转壳体响应点火钥匙被移除、发动机关闭和驾驶员在车辆外部中的一个或多个。在第二方法的第四实例中，任选地包括第一至第三实例，并且进一步包括旋转壳体，其包括驱动壳体的旋转臂。在第二方法的第五实例中，任选地包括第一至第四实例，并且进一步包括旋转壳体，其包括使微粒过滤器与上游排气道和下游排气道之间的流体连通分开。
系统包括具有包括至少一个汽缸的汽缸组的发动机；与下游排气道分开的上游排气道，其中上游排气道流体地连接至微粒过滤器的第一侧，并且下游排气道流体地连接至微粒过滤器的第二相对侧；具有旋转臂和容纳微粒过滤器的可旋转的壳体；具有计算机可读的指令的控制器，用于响应一个或多个发动机条件旋转微粒过滤器的壳体以流体地连接第二侧至上游排气道和流体地连接第一侧至下游排气道。在系统的第一实例中，进一步包括微粒过滤器，当微粒过滤器不旋转时，通过桥连上游排气道和下游排气道之间定位的间隙流体地连接上游排气道至下游排气道。在系统的第二实例中，任选地包括第一实例，并且进一步包括具有±180度的旋转范围的壳体。在系统的第三实例中，任选地包括第一和/或第二实例，并且进一步包括为第一汽缸组的汽缸组，并且发动机进一步包括具有与第一汽缸组不同的汽缸的第二汽缸组。在系统的第四实例中，任选地包括第一至第三实例，并且进一步包括为第一上游排气道的上游排气道，为第一下游排气道的下游排气道，和为第一微粒过滤器的微粒过滤器，进一步包括第二上游排气道、第二下游排气道和第二微粒过滤器。在系统的第五实例中，任选地包括第一至第四实例，并且进一步包括与第一上游通道流体地连接的第一汽缸组和与第二上游通道流体地连接的第二汽缸组。在系统的第六实例中，任选地包括第一至第五实例，并且进一步包括在壳体内间隔开的第一和第二微粒过滤器。在系统的第七实例中，任选地包括第一至第六实例，并且进一步包括壳体，其颠倒地旋转，并且在第一位置处，流体地连接第一微粒过滤器至第一上游通道和流体地连接第二微粒过滤器至第二上游通道。在系统的第八实例中，任选地包括第一至第七实例，并且进一步包括壳体，其颠倒地旋转，并且在第二位置处，流体地连接第一微粒过滤器至第二上游通道和流体地连接第二微粒过滤器至第一上游通道。
注意，本文中包括的实例控制和评估程序可以用于各种发动机和/或车辆系统配置。本文中公开的控制方法和程序可以在非瞬态存储器中储存为可执行的指令并可以由包括控制的控制系统结合各种传感器、驱动器和其它发动机硬件进行。本文中描述的具体程序可以代表任意数目的处理策略中的一个或多个，诸如事件驱动、中断驱动、多任务、多线程等等。如此，图解的各种动作、操作和/或功能可以以图解的顺序、并行地或在一些情况中忽略地执行。同样，处理顺序对实现本文中描述的实例实施方式的特征和优点不是必须需要的，而是提供便于说明和描述。图解的动作、操作和/或功能中的一个或多个可以重复地执行，取决于使用的具体策略。进一步，描述的动作、操作和/或功能可以图表地表示为待编程入发动机控制系统中计算机可读储存介质的非瞬态存储器的代码，其中描述的动作通过执行包括各种发动机硬件零件结合电子控制器的系统中的指令进行。
应当理解，本文中公开的配置和程序本质上是示例性的，并且这些具体的实施方式不被认为限制性意义，因为众多变化是可能的。例如，上面的技术可以被应用于V-6、I-4、I-6、V-12、对置4缸和其它发动机类型。本公开内容的主题包括各种系统和配置以及本文公开的其它特征、功能和/或性质的所有新颖的和非显而易见的组合和子组合。
权利要求具体地指出认为新颖和非显而易见的某些组合和子组合。这些权利要求可以指“一个”元件或“第一”元件或其等价形式。这样的权利要求应当被理解为包括一个或多个这样的元件的合并，既不需要也不排除两个或更多个这样的元件。通过本权利要求的修改或通过在该申请或相关申请中提出新的权利要求，可以要求保护公开的特征、功能、元件和/或性质的其它组合和子组合。这样的权利要求，不管在范围上比原始权利要求更宽、更窄、相等或不同，也被认为包括在本公开内容的主题内。

Claims (19)

1.一种用于翻转排气后处理壳体的方法，其包括：
在车辆运转期间，通过驱动排气后处理壳体的旋转臂颠倒地翻转断开的排气道的排气后处理壳体并使所述排气后处理壳体内的微粒过滤器一同翻转,使得与翻转之前相比，排气流过所述微粒过滤器的相对端，其中所述翻转响应于排气背压超过阈值背压。
2.根据权利要求1所述的方法，其中所述翻转改变定位在所述壳体内的微粒过滤器的位置。
3.根据权利要求2所述的方法，进一步包括经由所述微粒过滤器流体地连接所述断开的排气道的第一通道和第二通道。
4.根据权利要求1所述的方法，其中翻转所述壳体包括驱动所述壳体的所述旋转臂至少180度。
5.根据权利要求1所述的方法，其中翻转所述壳体响应于下述中的一个或多个：点火钥匙被移出、发动机关闭和驾驶员在车辆外部。
6.一种用于旋转微粒过滤器的壳体的方法，其包括：
利用微粒过滤器桥连空间上分离的上游排气道和下游排气道之间的间隙；和
响应于确定驾驶员在具有所述微粒过滤器的车辆外部，围绕从所述微粒过滤器的中心轴线偏移的轴线旋转所述微粒过滤器的壳体以使所述微粒过滤器在第一位置和第二位置之间翻转，所述方法包括确定所述驾驶员在所述车辆的外部，其中所述旋转响应于排气背压超过阈值背压。
7.根据权利要求6所述的方法，其中从所述第一位置旋转所述壳体至所述第二位置包括反转所述微粒过滤器的入口端和出口端，其中所述壳体旋转至少180度。
8.根据权利要求6所述的方法，其中旋转所述壳体使所述微粒过滤器与上游排气道和下游排气道不对准为倾斜或垂直于排气流动通过排气道的方向。
9.根据权利要求6所述的方法，其中旋转所述微粒过滤器的所述壳体包括通过驱动所述壳体的旋转臂颠倒地旋转所述微粒过滤器以使所述微粒过滤器在所述第一位置和所述第二位置之间翻转。
10.根据权利要求6所述的方法，其中旋转所述壳体包括使所述微粒过滤器与所述上游排气道和所述下游排气道之间的流体连通断开。
11.一种发动机系统，其包括：
发动机，其具有包括至少一个汽缸的汽缸组；
上游排气道，其与下游排气道分离，其中所述上游排气道流体地连接至微粒过滤器的第一侧，并且所述下游排气道流体地连接至所述微粒过滤器的第二相对侧；
可旋转的壳体，其具有旋转臂并容纳所述微粒过滤器；和
控制器，其具有计算机可读的指令，所述控制器用于：
响应于一个或多个发动机条件旋转所述微粒过滤器的所述壳体并使所述排气后处理壳体内的微粒过滤器一同旋转以流体地连接所述第二相对侧至所述上游排气道和流体地连接所述第一侧至所述下游排气道，其中所述旋转还响应于排气背压超过阈值背压。
12.根据权利要求11所述的发动机系统，其中当所述微粒过滤器不旋转时，所述微粒过滤器通过桥连所述上游排气道和所述下游排气道之间的间隙流体地连接所述上游排气道至所述下游排气道。
13.根据权利要求11所述的发动机系统，其中所述壳体具有±180度的旋转范围。
14.根据权利要求11所述的发动机系统，其中所述汽缸组为第一汽缸组，并且所述发动机进一步包括具有第二汽缸的第二汽缸组，所述第二汽缸不同于所述第一汽缸组的第一汽缸。
15.根据权利要求14所述的发动机系统，其中所述上游排气道是第一上游排气道，所述下游排气道是第一下游排气道，并且所述微粒过滤器是第一微粒过滤器，所述系统进一步包括第二上游排气道、第二下游排气道和第二微粒过滤器，其中所述第一上游排气道和第二上游排气道分别接收来自不同汽缸组的排气。
16.根据权利要求15所述的发动机系统，其中所述第一汽缸组与所述第一上游排气道流体地连接并且所述第二汽缸组与所述第二上游排气道流体地连接。
17.根据权利要求15所述的发动机系统，其中所述第一微粒过滤器和所述第二微粒过滤器在所述壳体内被间隔开。
18.根据权利要求15所述的发动机系统，其中所述壳体颠倒地旋转，并且在第一位置处流体地连接所述第一微粒过滤器至所述第一上游排气道和流体地连接所述第二微粒过滤器至所述第二上游排气道。
19.根据权利要求15所述的发动机系统，其中所述壳体颠倒地旋转，并且在第二位置处流体地连接所述第一微粒过滤器至所述第二上游排气道和流体地连接所述第二微粒过滤器至所述第一上游排气道。
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