CN109488474A - 柴油发动机微粒过滤器再生系统和方法 - Google Patents

Abstract

本申请涉及柴油发动机微粒过滤器再生系统和方法。本申请描述了用于向二冲程柴油发动机供应后喷射燃料的方法和系统。在一个示例中，响应于汽缸中的内部残余燃烧产物的量，调整后喷射燃料正时，使得在汽缸的后续循环中较少的后喷射燃料可被捕集在汽缸中。响应于汽缸中的内部残余物，可以调整后喷射燃料正时的开始和后喷射燃料量。

Description

柴油发动机微粒过滤器再生系统和方法

背景技术

柴油发动机可以在其排气系统中包括微粒过滤器，以捕集可作为燃烧副产物产生的含碳碳烟。在一段时间内，微粒过滤器可能填充有碳烟，使得其可能对排气提供更显著的限制。可以通过提高排气温度并且向微粒过滤器供应富氧排气混合物来再生微粒过滤器，使得保持在微粒过滤器内的碳烟燃烧，从而再生微粒过滤器。

提高排气温度的一种方法是将未参与发动机汽缸内的燃烧的燃料供应到氧化催化剂。燃料在氧化催化剂内燃烧以增加排气温度，然后排气温度提高微粒过滤器温度，使得微粒过滤器中的碳烟可燃烧，从而再生微粒过滤器。可以通过将后喷射燃料脉冲喷射到汽缸来将燃料供应到氧化催化剂，使得燃料可在汽缸的排气冲程期间从汽缸喷出。即，当汽缸的排气门打开时，膨胀的燃烧气体与未参与燃烧的燃料离开汽缸。因为进气门和排气门重叠很小，并且因为排气和燃料经由排气门关闭而回流到汽缸中的流量减少，因此已喷射到汽缸的大部分燃料离开汽缸。然而，两冲程柴油发动机可能不包括进气门或排气门，以防止排气和燃料在提供后喷射燃料脉冲以促进微粒过滤器再生时回流到汽缸中。进一步地，二冲程柴油发动机的汽缸的排气道和进气道可能在长曲轴角持续时间内同时打开，使得排气和后喷射燃料可能被吸回到汽缸中。因此，后喷射燃料可能在随后的汽缸循环期间参与汽缸内的燃烧，这可能是不期望的。因此，期望提供一种再生二冲程柴油发动机的微粒过滤器的方法，使得后喷射燃料的大部分离开发动机汽缸并且到达氧化催化剂以促进微粒过滤器再生。

发明内容

发明人在此已认识到上述挑战并且已开发出一种微粒过滤器再生方法，其包括：将传感器数据接收到控制器；以及响应于根据传感器数据估计的汽缸中的内部残余量(internal residual)，经由控制器调整提供给汽缸的第二燃料喷射器的后喷射(postinjection)燃料脉冲宽度。

通过响应于内部残余量调整后喷射燃料脉冲宽度，可以经由向二冲程柴油发动机的汽缸喷射燃料来再生微粒过滤器。进一步地，本方法可以减少或有助于确保在一个汽缸循环期间喷射的燃料较少地保留在汽缸中直到后续汽缸循环。减少从一个汽缸循环到下一个汽缸循环保留的燃料量可以降低燃料自动点火的可能性。进一步地，可以使发动机扭矩产生更加一致。

本说明书可以提供若干优点。具体地，该方法可以改善二冲程柴油发动机的微粒过滤器再生。进一步地，该方法可以通过改善对汽缸循环中燃烧的燃料量的控制来改善发动机扭矩控制。另外，该方法可以提供对喷入排气系统中以用于微粒过滤器再生的后喷射燃料量的改善控制。

当单独或结合附图考虑时，本说明书的上述优点和其它优点以及特征将在以下具体实施方式中变得显而易见。

应当理解，提供以上发明内容是为了以简化的形式引入在具体实施方式中进一步描述的概念的选择。这并不意味着确立所要求保护的主题的关键或必要特征，所述主题的范围由随附于具体实施方式的权利要求唯一限定。此外，所要求保护的主题不限于解决上述或本公开的任何部分中提到的任何缺点的实施方式。

附图说明

图1示出发动机的示意图；

图2示出示例微粒过滤器再生序列；

图3示出相对于活塞位置的后燃料喷射正时；以及

图4是用于再生微粒过滤器的示例方法。

具体实施方式

本说明书涉及再生二冲程柴油发动机的微粒过滤器。图1示出增压二冲程柴油发动机的一个示例。图1中的柴油发动机是对置(opposed)活塞发动机，但是本文描述的方法也可以应用于在每个发动机汽缸中包括单个活塞的二冲程发动机。图2示出示例微粒过滤器再生序列。图3中示出二冲程柴油发动机的燃料喷射正时。图4中示出一种用于再生微粒过滤器的方法。

参照图1，包括多个汽缸的对置活塞内燃发动机10由电子发动机控制器12控制，所述多个汽缸中的一个汽缸在图1中示出。控制器12接收来自图1的各种传感器的信号，并且采用图1的各种致动器，以基于接收到的信号和储存在控制器的存储器上的指令调整发动机操作。

发动机10包括汽缸30和汽缸壁32，其中进气活塞36a和排气活塞36b定位在汽缸壁32中并分别连接到曲轴40a和曲轴40b。曲轴40a和曲轴40b可以经由皮带、链条或齿轮耦接在一起。曲轴40a和曲轴40b可以被电机77(例如，起动器马达)旋转以便启动转动发动机10。汽缸30被示出为经由进气道44a和44b以及排气道48a和48b与进气歧管44和排气歧管48连通。

第一燃料喷射器69和第二燃料喷射器68被示出为定位在汽缸壁32中，并且它们可以将燃料直接喷射到汽缸30中，这是本领域技术人员已知的直接喷射。通过包括燃料箱95、燃料泵91、燃料泵控制阀93以及燃料轨(未示出)的燃料系统将燃料输送到第一燃料喷射器69和第二燃料喷射器68。可以通过改变调节流向燃料泵(未示出)的流量的位置阀来调整由燃料系统输送的燃料压力。另外，计量阀可以位于燃料轨中或燃料轨附近，以用于闭环燃料控制。泵计量阀也可以调节流向燃料泵的燃料流量，从而减少泵送到高压燃料泵的燃料。第一燃料喷射器被定位成使得其纵向轴线69d和燃料喷雾锥69c与汽缸壁32的位于燃料喷射器69和排气活塞36b之间的部分成钝角69b。因此，燃料喷雾锥69c指向进气活塞36a的方向并且远离排气活塞36b。第二燃料喷射器68可以被定位成其喷嘴68a直接指向排气道48a。当经由第二燃料喷射器68喷射燃料时，第二燃料喷射器68可以输送燃料喷雾锥68c中的燃料直接撞击到排气道48a上。另选地，第二燃料喷射器可以被定位成使得其纵向轴线69b和燃料喷雾锥68c与汽缸壁32的位于燃料喷射器68和排气活塞36b之间的部分成锐角68d。因此，燃料喷雾锥68c指向排气活塞36b的方向并且远离进气活塞36a。以这种方式，喷嘴69a可以将燃料喷雾引向进气活塞36a，并且喷嘴68a可以将燃料喷雾引向排气活塞36b。

进气歧管44被示出为与可选的电子节气门62连通，该电子节气门62调整节流板64的位置以控制来自进气增压室46的空气流。机械增压器压缩机162是机械驱动的，并且其从涡轮增压器压缩机135的下游抽吸空气。涡轮增压器压缩机135从进气道42抽吸空气。机械增压器压缩机162将空气供应到增压室46。排气使涡轮增压器可变几何涡轮137转动，该涡轮增压器可变几何涡轮137经由轴136耦接到涡轮增压器压缩机135。机械增压器压缩机162经由轴161和齿轮箱163经由曲轴40b机械驱动，齿轮箱163可以经由机构164(例如，齿轮、链条或皮带)耦接到曲轴40b。机械增压器齿轮箱163包括多个齿轮比，以用于相对于曲轴40b的速度改变机械增压器压缩机162的速度。可以通过选择并且接合齿轮箱163的齿轮163a来调整机械增压器压缩机速度。在一个示例中，给定的发动机曲轴速度可以通过在齿轮箱163中的第一齿轮比和第二齿轮比之间切换而以第一速度和第二速度旋转机械增压器压缩机162。

可以选择性地打开机械增压器压缩机旁通阀158以降低增压室46中的空气压力并且使空气和排气再循环(EGR)返回到机械增压器压缩机162的上游。在一些示例中，充气空气冷却器156可以设置在机械增压器压缩机162的下游，以冷却进入汽缸30的空气充气。可以选择性地打开充气冷却器旁通阀157以绕过充气空气冷却器156。可以经由控制器12调整叶片致动器137a的位置，以增加或减小涡轮137的旋速度度。在替代示例中，废气门137b可以替换叶片致动器137a，或者除了叶片致动器137a之外还使用废气门137b。叶片致动器137a调整可变几何涡轮叶片的位置。当叶片处于打开位置时，排气可以穿过涡轮137，供应很少的能量以使涡轮137旋转。当叶片处于关闭位置时，排气可以穿过涡轮137并且在涡轮137上施加增大的力。另选地，废气门137b或旁通阀允许排气围绕涡轮137流动，以便减少供应到涡轮的能量。

在替代示例中，机械增压器压缩机162可以定位在涡轮增压器压缩机135的上游。进一步地，空气充气冷却器(未示出)可以定位在EGR通道82连结机械增压器压缩机162和涡轮增压器压缩机135之间的进气口43之处的下游。空气充气冷却器将消除对EGR冷却器的需要。

排气可以经由EGR系统81再循环到汽缸30。EGR系统包括可选的EGR冷却器85、EGR阀80、EGR通道82、EGR冷却器旁通道84以及冷却的EGR通道83。排气可以从排气歧管48流动到机械增压器压缩机162和涡轮增压器压缩机135之间的发动机进气口43。当排气歧管48中的压力大于涡轮增压器压缩机135和机械增压器压缩机162之间的压力时，EGR可以流动到发动机进气口。EGR可以流过EGR冷却器85以降低发动机排气温度。当发动机排气温度低时，EGR可以绕过EGR冷却器85。

在进气活塞36a覆盖进气道44a和44b并且排气活塞36b覆盖排气道48a和48b之后，当活塞36a和活塞36b彼此接近时，燃料可以被喷射到汽缸30。然后，当活塞36靠近上止点压缩冲程时，燃料可以与汽缸30中的空气一起燃烧。燃料和空气经由压缩点火点燃。在一些示例中，通用排气氧(UEGO)传感器126可以耦接到排放装置70的上游的排气歧管48。在其它示例中，UEGO传感器可以位于一个或多个排气后处理装置的下游。进一步地，在一些示例中，可以由具有NOx和氧感测元件两者的NOx传感器代替UEGO传感器。

由于发动机10是压缩点火发动机并且其不包括汽缸盖，所以发动机10不包括电热塞或火花塞。进一步地，发动机10不包括调节进出汽缸30的空气和排气流量的提升阀。

排气系统131将排气带离发动机10并且处理排气。排气门140被示出为定位在涡轮137a下游和排放装置70上游的排气通道49中。另选地，排气门140可以定位在排放装置70的下游。可以打开和关闭排气门140以控制排气歧管48中的压力。关闭排气门140限制流过排气门140的流量并且可以增加排气歧管48中的压力。打开排气门140可以改善流过排气门140的流量并且减小排气歧管48中的压力。

在一个示例中，排放装置70可以包括氧化催化剂72和微粒过滤器73。在另一个示例中，可以使用多个排放控制装置，每个排放控制装置具有多个块。在一个示例中，排放装置70可以包括氧化催化剂。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)装置和/或柴油微粒过滤器(DPF)。上游温度传感器79和下游温度传感器81提供排气温度测量值，以用于确定排放装置70两侧的排气温度的变化。压差传感器71提供排放装置70两侧的压差变化，这可以作为判断排放装置70是否需要再生的基础。

控制器12在图1中被示出为常规的微计算机，包括：微处理器单元102、输入/输出端口104、只读存储器(例如，非瞬态存储器)106、随机存取存储器108、不失效存储器110和常规数据总线。除了先前所讨论的那些信号之外，控制器12被示出为还从耦接到发动机10的传感器接收各种信号，包括：来自耦接到冷却套管114的温度传感器112的发动机冷却剂温度(ECT)；耦接到加速器踏板130的位置传感器134，以用于感测由人脚132调整的加速器位置；来自耦接到进气歧管44的压力传感器121的发动机歧管压力(MAP)的测量值；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；来自霍尔效应(Hall effect)传感器118的感测曲轴40b的位置的发动机位置传感器；来自传感器120(例如，热线空气流量计)的进入发动机的空气质量的测量值；以及来自传感器58的节气门位置的测量值。也可以感测(未示出的传感器)大气压以供控制器12处理。在本说明书的优选方面，发动机位置传感器118在曲轴每次回转时产生预定数量的等间隔脉冲，从中可以确定发动机转速(RPM)。

在操作期间，发动机10内的每个汽缸通常经历两个冲程循环：该循环包括第一冲程，其中进气活塞36a朝向排气活塞36b行进并且排气活塞36b朝向进气活塞36a行进。在第二冲程中，进气活塞36a远离排气活塞36b行进并且排气活塞36b远离进气活塞36a行进。进气活塞36a控制流过进气道44a和44b的流量。排气活塞36b控制流过排气道48a和48b的流量。在此示例中，排气活塞36b通过在进气活塞36a到达其上止点位置(例如，进气活塞36a距离曲轴40a的最大距离)之前几个曲轴度(例如，根据配置，差值可在0曲轴度至20曲轴度之间)到达上止点位置(例如，排气活塞36b距离曲轴40b的最大距离)而领先进气活塞36a。因此，排气活塞运动偏离进气活塞运动几个曲轴度(crankshaft degree)。

通常，在第一冲程期间，进气活塞36a和排气活塞36b朝向彼此移动以压缩已进入汽缸30的空气。该冲程开始于进气活塞36a的下止点(BDC)(进气活塞36a处于其距曲轴40a最近的距离处)，并且结束于进气活塞36a的上止点(进气活塞36a处于其距曲轴40a最远的距离处)。如前所述，排气活塞36b领先进气活塞36a几度，使得当进气活塞处于BDC时，排气活塞已朝向其TDC位置行进。进一步地，排气活塞36b恰好在进气活塞36a到达其TDC位置之前到达其TDC位置。当进气活塞36a到达其TDC位置时，排气活塞36b恰好位于其TDC位置之后。当进气活塞36a和排气活塞36b靠近它们各自的TDC位置时，汽缸容积最小。当进气活塞36a和排气活塞36b朝向它们各自的TDC位置前进时，空气和燃料在汽缸30中被压缩。当进气活塞36a和排气活塞36b靠近它们各自的BDC位置时，进气道44a和44b打开并且加压空气流入汽缸30。当进气活塞36a和排气活塞36b靠近BDC时，排气道48a和48b也打开。机械增压器压缩机162和涡轮增压器压缩机135向进气歧管44提供加压空气，当进气道44a和44b打开时，加压空气可以流入汽缸30。当进气活塞36a和排气活塞36b朝向它们各自的TDC位置移动时，进气道44a和44b关闭以防止额外的空气进入汽缸36并且防止回流出汽缸36。在进气道44a和44b关闭后，进气活塞36a和排气活塞36b继续接近它们各自的TDC位置。在进气道44a和44b关闭后，曲轴40a和40b旋转预定角度，然后排气道48a和48b关闭。因此，在整个进气时段中，排气道44a和44b打开。在排气道44a和44b关闭之后将燃料喷射到汽缸30中，然后当进气活塞36a和排气活塞36b靠近它们各自的TDC位置时点燃燃料和空气混合物。燃料和空气混合物通过压缩点火而不是经由火花塞或来自电热塞的能量点燃。可以经由多次喷射(包括引燃喷射、主喷射和后喷射)将燃料喷射到汽缸30。

通常，在第二冲程期间，在汽缸30中发生燃烧之后，进气活塞36a和排气活塞36b彼此移开。第二冲程开始于进气活塞36a的TDC处并且结束于进气活塞36a的BDC处。进气活塞36a和排气活塞36b在靠近汽缸30的容积最大的位置时接近它们各自的BDC位置。在汽缸30中膨胀的气体将进气活塞36a和排气活塞36b朝向它们各自的BDC位置推开。当排气活塞36b朝向其BDC行进时，排气活塞36b经过排气道48a和48b。当排气活塞36d的顶部经过排气道48a和48b而排气活塞36b朝向曲轴40b行进时，排气道48a和48b被露出(uncovered)。在排气活塞36b经过排气道48a和48b且同时朝向下止点行进之后，排气从汽缸30离开。进气活塞36a和排气活塞36b进一步朝向它们各自的下止点位置行进，并且在预定的实际总曲轴度数之后，进气活塞36a露出进气道44a和44b。当进气活塞36c的顶部经过进气道44a和44b而进气活塞36a朝向曲轴40a行进时，进气道44a和44b被露出。当进气道44a和44b被露出时，新鲜空气经由进气道44a和44b进入汽缸30。排气道48a和48b在进气道44a和44b打开或露出的整个时间内打开或露出。进气活塞36a和排气活塞36b继续朝向它们各自的BDC位置行进。在进气活塞到达BDC后，汽缸循环重复进行。

因此，该发动机循环包括两个冲程，并且发动机循环为一次发动机回转。其它发动机汽缸以类似的方式操作，但是这些其它汽缸可以与所示的汽缸不同步地(out of phase)燃烧空气和燃料。例如，一个发动机汽缸的上止点压缩冲程可以处于零曲轴度，而另一个汽缸的上止点可以处于一百八十曲轴度。

因此，图1的系统提供一种发动机系统，其包括：对置活塞柴油发动机，其包括具有第一燃料喷射器和第二燃料喷射器的汽缸；机械增压器，其耦接到对置活塞柴油发动机，该机械增压器具有多个传动比；涡轮增压器，其耦接到对置活塞柴油发动机；以及控制器，其包括储存在非瞬态存储器中的可执行指令，以便仅经由第二燃料喷射器在汽缸循环期间提供晚期后燃料(late post injection)喷射量，并且仅经由第一燃料喷射器在汽缸循环期间提供主燃料喷射量。该发动机系统进一步包括附加指令，以响应于汽缸中的内部残余量而调整后燃料喷射量。该发动机系统包括响应于内部残余量的增加而提前后燃料喷射的开始。该发动机系统包括响应于内部残余量的增加而提前后燃料喷射的结束。该发动机系统包括响应于内部残余量的减少而延迟后燃料喷射的开始。该发动机系统进一步包括附加指令，以响应于发动机转速和负荷而调整内部排气再循环。

现在参考图2，其示出根据方法400的示例微粒过滤器再生序列。图2的微粒过滤器再生序列可以用于图1中所示的发动机和系统。时间t0至时间t3处的竖直线表示序列中感兴趣的时间。这些曲线图在时间上对齐并且同时发生。在此示例微粒过滤器再生序列中，响应于发动机汽缸内的内部残余物来调整后燃料喷射量。内部残余物是燃烧的副产物(例如，排气CO、HC、NOx)，从一个燃烧事件(例如，压缩点火和汽缸中的空气和燃料的燃烧)到汽缸中的下一个后续燃烧事件，这些燃烧的副产物可能保留在汽缸中。

从图2顶部起的第一曲线图是柴油微粒过滤器(DPF)再生请求对时间的曲线图。迹线201表示柴油微粒过滤器再生状态。竖直轴表示柴油微粒过滤器再生状态，并且当轨迹201处于靠近竖直轴箭头的高水平时，柴油微粒过滤器再生请求生效(assert)。当迹线201处于靠近水平轴的较低水平时，柴油微粒过滤器再生请求不生效。水平轴表示时间，并且时间从图的左侧到图的右侧增加。

从图2顶部起的第二曲线图是喷射到汽缸的燃料的后燃料喷射量对时间的曲线图。迹线202表示后燃料喷射燃料量。竖直轴表示后燃料喷射燃料量，并且后燃料喷射燃料量在竖直轴箭头的方向上增加。水平轴表示时间，并且时间从图的左侧到图的右侧增加。

从图2顶部起的第三曲线图是内部排气再循环(IEGR)量对时间的曲线图。迹线204表示IEGR量。竖直轴表示IEGR量，并且IEGR量在竖直轴箭头的方向上增加。水平轴表示时间，并且时间从图的左侧到图的右侧增加。

从图2顶部起的第四曲线图是发动机转速对时间的曲线图。迹线205表示发动机转速。竖直轴表示发动机转速，并且发动机转速在竖直轴箭头的方向上增加。水平轴表示时间，并且时间从图的左侧到图的右侧增加。

从图2顶部起的第五曲线图是发动机负荷对时间的曲线图。迹线207表示发动机负荷。竖直轴表示发动机负荷，并且发动机负荷在竖直轴的方向上增加。水平轴表示时间，并且时间从图的左侧到图的右侧增加。

从图2顶部起的第六曲线图是微粒过滤器中累积的碳烟量对时间的曲线图。竖直轴表示在微粒过滤器中累积的碳烟量。迹线206表示微粒过滤器中累积的微粒物质的量。水平轴表示时间，并且时间从图的左侧到图的右侧增加。

在时间t0处，发动机以中等速度和负荷操作并且燃烧空气和燃料。不要求DPF再生，但是储存在DPF中的碳烟处于较高水平。IEGR量为中等水平，并且后燃料喷射量为零。

在时间t1处，响应于累积的碳烟量和车辆工况，DPF再生请求生效。响应于微粒过滤器再生请求生效，后燃料喷射量开始增加。响应于发动机负荷增加，IEGR量减少。响应于发动机负荷增加，发动机转速开始增加。发动机负荷可以基于较高的驾驶员需求扭矩(未示出)而增加。微粒过滤器累积的碳烟量开始减少。

在时间t1与时间t2之间，发动机转速继续增加并且发动机负荷也增加。响应于发动机转速和负荷，IEGR量减少。响应于减少的IEGR量，后燃料喷射量增加。因为减少的IEGR量可以指示较少的后燃料喷射燃料可保留在汽缸中直到下一个汽缸循环，所以后燃料喷射量可以响应于减少的IEGR量而增加。因此，增加量的燃料可以被后喷射到汽缸并且喷到发动机排气系统，以便在汽缸的下一循环期间不保留在汽缸中。然后，后喷射的燃料可以增加排气温度以再生微粒过滤器。随着发动机排气温度增加，微粒过滤器碳烟量减少(未示出)。

在时间t2处，发动机负荷响应于减小的驾驶员需求扭矩(未示出)而减小。响应于发动机负荷的减小，发动机转速开始下降。IEGR量响应于减小的发动机负荷而增加。后喷射燃料量响应于IEGR量的增加而减少，使得可以在汽缸中携带较少的燃料直到下一个汽缸循环。碳烟量继续减少并且微粒过滤器再生请求仍然生效。

在时间t2和时间t3之间，发动机负荷在其减小之后增加，并且发动机转速开始增加。响应于发动机负荷增加和发动机转速增加，IEGR量增加。后燃料喷射燃料量响应于IEGR的减小而增加，并且储存在微粒过滤器中的碳烟继续减少。微粒过滤器再生请求仍然生效。

在时间t3处，储存在微粒过滤器中的碳烟小于阈值，因此撤回微粒过滤器再生请求。后燃料喷射燃料量被调整为零，并且IEGR量基于发动机转速和负荷。发动机转速和负荷响应于驾驶员需求扭矩(未示出)。

以这种方式，可以响应于IEGR量调整后燃料喷射燃料量。进一步地，也可以响应于IEGR量调整后喷射燃料的喷射正时的开始和喷射正时的结束。通过响应于IEGR量调整后燃料喷射量，可以调整供应到氧化催化剂的燃料量，同时控制在下一个汽缸循环中可能保留在汽缸中的后喷射燃料量。因此，可以通过增加离开氧化催化剂的气体的温度，同时降低在汽缸的后续循环期间点燃汽缸中的后喷射燃料的可能性，来促进微粒过滤器再生。

现在参考图3，其示出根据方法400的示例燃料喷射序列。该示例燃料喷射序列发生在微粒过滤器再生期间。图3的燃料喷射序列可以用于图1中所示的发动机和系统。时间t10至时间t15处的竖直线表示序列中感兴趣的时间。这些曲线图在时间上对齐并且同时发生。在此示例中，通过第二燃料喷射器执行后燃料喷射，该第二燃料喷射器具有直接指向排气道的喷嘴。

从图3顶部起的第一曲线图是经由第一燃料喷射器(例如，图1的喷射器69)输送到汽缸的燃料喷射脉冲的曲线图。在微粒过滤器的再生期间输送燃料脉冲。迹线302表示来自第一燃料喷射器的燃料喷射脉冲。随着脉冲宽度增加，喷射到汽缸的燃料量增加，并且随着脉冲宽度减小，喷射到汽缸的燃料量减少。水平轴表示时间，并且时间从图的左侧到图的右侧增加。

从图3顶部起的第二曲线图是经由第二燃料喷射器(例如，图1的喷射器68)输送到汽缸的燃料喷射脉冲的曲线图。在微粒过滤器的再生期间输送燃料脉冲。迹线304表示来自第二燃料喷射器的燃料喷射脉冲。随着脉冲宽度增加，喷射到汽缸的燃料量增加，并且随着脉冲宽度减小，喷射到汽缸的燃料量减少。水平轴表示时间，并且时间从图的左侧到图的右侧增加。第二燃料喷射器的喷嘴直接指向排气道，使得来自第二燃料喷射器的燃料喷雾锥直接撞击在排气道上。

从图3顶部起的第三曲线图是汽缸进气道打开和关闭对时间的曲线图。迹线303表示进气道状态。竖直轴表示汽缸进气道状态，并且当轨迹303处于靠近竖直轴箭头的较高水平时，汽缸进气道打开。当迹线303处于靠近水平轴的较低水平时，进气道关闭。水平轴表示时间，并且时间从图的左侧到图的右侧增加。

从图3顶部起的第四曲线图是汽缸排气道状态对时间的曲线图。迹线304表示排气道状态。竖直轴表示排气道状态，并且当迹线304处于靠近竖直轴箭头的较高水平时，排气道打开。当迹线304靠近水平轴时，排气道关闭。水平轴表示时间，并且时间从图的左侧到图的右侧增加。

从图3顶部起的第五曲线图是活塞位置对时间的曲线图。迹线305表示进气活塞36a的活塞位置。当迹线305处于竖直轴的标记为TDC的水平时，活塞处于其上止点位置。当迹线305处于竖直轴的标记为BDC的水平时，活塞处于其下止点位置。水平轴表示时间，并且时间从图的左侧到图的右侧增加。

在时间t10处，活塞处于BDC并且进气道和排气道打开。不经由第一燃料喷射器和第二燃料喷射器喷射燃料。发动机旋转，并且在时间t11处，排气道关闭，而进气道保持打开。不经由第一燃料喷射器和第二燃料喷射器喷射燃料。发动机继续旋转，然后在时间t12处进气道关闭。在时间t12处仍然未喷射燃料，并且随着时间增加，发动机继续旋转。排气道保持关闭。随着活塞接近TDC，在时间t13处提供引燃燃料喷射。在此示例中，经由第一燃料喷射器和第二燃料喷射器提供引燃燃料喷射，但是在一些示例中，可以仅由第一燃料喷射器提供引燃燃料喷射。提供两次引燃燃料喷射。然后在时间t14处，经由第一燃料喷射器提供主燃料喷射脉冲。然而，在其它示例中，也可以经由第二喷射器提供主燃料喷射脉冲。发动机压缩所喷射的燃料并且空气-燃料混合物点燃。

在时间t15处，仅经由第二燃料喷射器提供后燃料喷射，使得更大百分比的后喷射燃料可以从汽缸喷出，使得其可以到达氧化催化剂以促进微粒过滤器再生。在此示例中，提供单个后燃料喷射燃料脉冲，但是可以提供额外的燃料脉冲。当在时间t15处排气道打开时，延迟喷射后燃料喷射燃料，使得更高百分比的所喷射燃料流出汽缸。然而，可以在主喷射之后并且在排气道打开之前提供后燃料喷射。进一步地，如果后燃料喷射时间较早(例如，靠近点火结束)，则第一燃料喷射器也可以提供后燃料喷射。在时间t16处进气道打开之前，后燃料喷射完成。在时间t16之后不久开始重复汽缸循环。

以这种方式，可以在汽缸循环期间后喷射燃料以促进微粒过滤器再生。后燃料喷射脉冲宽度被正时以增加到氧化催化剂的后喷射燃料的流量，使得在下一个汽缸循环中较少的燃料可保留在汽缸中。

现在参考图4，其示出用于再生定位在二冲程柴油发动机的下游的排气系统中的微粒过滤器的方法。图4的方法可以作为可执行指令储存在诸如图1所示的系统中的非瞬态存储器中。图4的方法可以结合到图1的系统中并且可以与图1的系统协作。进一步地，图4的方法的至少一部分可以作为储存在非瞬态存储器中的可执行指令而并入，而该方法的其它部分可以经由控制器执行，该控制器变换物理世界中的装置和致动器的操作状态。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致动器以调整发动机操作。

在402处，方法400确定车辆工况。车辆工况可以包括但不限于储存在微粒过滤器中的碳烟量、内部残余量、微粒过滤器温度、发动机转速、发动机负荷、驾驶员需求扭矩。可以从经由图1中所示的控制器12接收的传感器数据确定或推断车辆工况。例如，可以响应于发动机转速、发动机负荷、进气歧管压力和排气门的位置估计内部残余量。发动机转速、发动机负荷、进气歧管压力和排气门位置可以参考包括凭经验确定的内部残余量值的一个或多个表格和函数。所述表格或函数输出汽缸残余量估计。可以从加速器踏板位置和车辆速度确定驾驶员需求扭矩，该加速器踏板位置和车辆速度参考保持凭经验确定的驾驶员需求扭矩值的表格或函数。该函数或表格输出驾驶员需求扭矩。方法400前进到404。

在404处，方法400根据在402处确定的工况来操作发动机。引燃喷射和主喷射的燃料喷射正时基于在402处确定的车辆工况。引燃燃料喷射是可小于4mg的短持续时间的燃料喷射。引燃燃料喷射在进行该喷射的汽缸循环中的上止点压缩冲程之前开始和结束。引燃燃料喷射可以降低发动机燃烧噪声、控制峰值汽缸压力并且调整汽缸内的热量释放。主燃料喷射是在汽缸循环期间喷射的最大量燃料的喷射。主燃料喷射可以在3mg每汽缸循环至100mg每汽缸循环的范围内。引燃燃料喷射在主燃料喷射之前进行。第一燃料喷射器可以供应引燃燃料喷射、主燃料喷射和早期后燃料喷射。第二燃料喷射器可以提供引燃燃料喷射、主燃料喷射以及早期和晚期后喷射。增压压力、节气门位置、排气节气门位置、引燃燃料喷射和主燃料喷射的正时以及外部EGR调整可以基于发动机转速和负荷。方法400前进到406。

在406处，方法400判断是否期望微粒过滤器(PF)再生。方法400可以响应于储存在微粒过滤器中的碳烟量超过阈值量以及发动机负荷大于阈值负荷来判断期望微粒过滤器再生。如果方法400判断期望微粒过滤器再生，则答案为“是”并且方法400前进到408。否则，答案为“否”并且方法400前进到440。

在440处，方法400通过停止喷射后喷射燃料来停止PF再生。进一步地，方法400可以调整发动机增压压力和排气节气门位置以停止微粒过滤器再生。方法400前进到退出。

在408处，方法400开始增加PF温度。方法400可以增加增压压力并至少部分地关闭排气节气门以增加排气温度，从而开始PF再生。方法400前进到410。

在410处，方法400估计发动机汽缸内的内部残余物。内部残余物是从汽缸中的第一燃烧事件(例如，汽缸中的空气和燃料的燃烧)到下一个第二燃烧事件期间保留在汽缸中的残余物(HC、NOx和CO)。内部残余物在从第一燃烧事件到下一个或第二燃烧事件期间离开不汽缸，除非内部残余物可能包括离开排气道并在第二燃烧事件之前从排气道吸回汽缸的残余物。内部残余物不包括离开排气道并经由进气道重新进入汽缸的残余物。

在一个示例中，方法400估计汽缸中的内部排气残余(IEGR)量。在一个示例中，可以通过经由发动机转速、发动机负荷、增压压力和排气节气门位置参考一个或多个表格或函数来估计内部残余量。该表格或函数保持凭经验确定的内部残余量估计值。该表格或函数输出内部残余量。方法400前进到412。

在412处，方法400确定后燃料喷射量、后喷射脉冲宽度的开始以及后喷射脉冲宽度的结束。早期后燃料喷射可以发生在上止点压缩冲程之后和主燃料喷射之后十曲轴度。早期后燃料喷射可以在1mg至10mg的范围内。晚期后喷射是在主燃料喷射脉冲的燃烧完成之后并且在汽缸的循环期间接收燃料的汽缸的排气道关闭之前执行的燃料喷射。早期后喷射和晚期后喷射可以有利于再生发动机的排气系统中的排放控制装置(例如，PF)。

在一个示例中，方法400参考一个或多个函数和/或表格，所述一个或多个函数和/或表格包括后燃料喷射燃料量、后燃料喷射脉冲宽度的开始以及燃料喷射脉冲宽度的结束。表格中的值凭经验确定并且储存在控制器存储器中。可以经由期望的PF温度、发动机转速、发动机负荷以及IEGR量来参考表格和/或函数。当IEGR量减少时，表格和/或函数增加后燃料喷射量。因为当IEGR量较小时，较大分数的后喷射燃料可以离开汽缸，所以当IEGR量减少时，后燃料喷射量可以增加。当IEGR量增加时，表格和/或函数也减少后燃料喷射量，使得在从汽缸的第一循环到汽缸的下一个第二循环期间，较少的燃料被捕集在汽缸中。在一个示例中，后喷射脉冲宽度的结束在排气道开口的五曲轴度内，使得汽缸排放有助于排空喷射到汽缸的燃料。另外，后燃料喷射的开始可以响应于IEGR量的增加而提前，使得后燃料喷射的结束也可以提前，从而允许在汽缸循环期间所有后喷射燃料在排气道打开之前喷射，使得更多的后喷射燃料可以在下一个汽缸循环之前离开排气道。后燃料喷射的开始可以响应于IEGR量的减小而延迟，使得后燃料喷射的结束也可以被延迟，从而允许较大的后喷射燃料脉冲在排气道打开之前结束。较大的燃料脉冲宽度可以增加氧化催化剂中的温度，从而增加到达PF的排气温度。在一个示例中，后燃料喷射脉冲在汽缸的排气道打开之前或汽缸的排气道打开时开始。如图3所示，在喷射燃料的汽缸冲程期间，后燃料喷射燃料脉冲在进气道打开之前结束。方法400前进到414。

在414处，方法400经由第一喷射器和第二喷射器或者仅经由第二燃料喷射器向一个或多个发动机汽缸提供后燃料喷射脉冲。当后燃料喷射是早期燃料喷射时，可以由第一燃料喷射器和第二燃料喷射器两者提供后燃料喷射。第二燃料喷射器可以是供应晚期后喷射的唯一燃料喷射器。在以412处确定的正时提供后燃料喷射之后，方法400前进到416。

在416处，方法400判断PF过滤器再生是否完成。在一个示例中，压差传感器71输出指示储存在PF中的碳烟是否小于阈值量的数据。如果方法400判断PF过滤器再生完成，则答案为“是”并且方法400前进到退出。否则，答案为“否”并且方法400返回到410。

因此，图4的方法提供一种微粒过滤器再生方法，其包括：将传感器数据接收到控制器；以及响应于根据传感器数据估计的汽缸中的内部残余量，经由控制器调整提供到汽缸的第二燃料喷射器的后喷射燃料脉冲宽度。该微粒过滤器再生方法包括根据发动机转速和发动机增压压力估计内部残余物，以及在排气道打开之前的汽缸循环期间提供后喷射燃料脉冲宽度。该方法包括其中第二燃料喷射器相对于汽缸的壁成一定角度，使得来自第二燃料喷射器的燃料喷雾被导向排气活塞，并且该方法进一步包括：响应于根据传感器数据估计的汽缸中的残余量，经由控制器调整提供到汽缸的第一燃料喷射器的后喷射燃料脉冲宽度。该微粒过滤器再生方法包括其中根据发动机转速和排气系统中的阀的位置估计内部残余物。该微粒过滤器再生方法包括：其中调整后喷射燃料脉冲宽度包括响应于发动机汽缸中的内部残余量的减少而增加后喷射燃料脉冲。该微粒过滤器再生方法包括：其中调整后喷射燃料脉冲宽度包括响应于汽缸中内部残余量的增加而减小后喷射燃料脉冲。

另外，该微粒过滤器再生方法包括其中在活塞露出排气道和进气道的汽缸冲程期间将后喷射燃料脉冲宽度直接喷射到汽缸。该微粒过滤器再生方法包括其中在冲程期间进气道打开的整个时间内，排气道打开。该微粒过滤器再生方法包括其中在汽缸循环期间向汽缸的第二燃料喷射器提供后燃料喷射脉冲宽度，以及其中在汽缸循环期间向汽缸的第一燃料喷射器提供主燃料喷射脉冲宽度。

图4的方法还提供一种微粒过滤器再生方法，其包括：将传感器数据接收到控制器；响应于根据传感器数据估计的汽缸中的内部残余量，经由控制器调整提供到汽缸的第二燃料喷射器的后喷射燃料脉冲宽度；以及经由第二燃料喷射器向汽缸喷射后喷射燃料量，第二燃料喷射器包括直接撞击在汽缸的排气道上的喷雾锥。该微粒过滤器再生方法包括：其中喷射后喷射燃料量包括在汽缸的排气道打开和进气道打开的时间之间经由第二燃料喷射器喷射燃料。该微粒过滤器再生方法包括其中活塞打开进气道和排气道。该微粒过滤器再生方法进一步包括经由第一燃料喷射器向汽缸喷射主喷射燃料量。该微粒过滤器再生方法进一步包括响应于发动机转速和负荷调整内部残余量。该微粒过滤器再生方法包括其中通过调整汽缸的增压压力来调整内部残余量。

注意，本文包括的示例控制和估计程序可以与各种发动机和/或车辆系统配置一起使用。本文公开的控制方法和程序可以作为可执行指令储存在非瞬态存储器中，并且可以由包括控制器的控制系统结合各种传感器、致动器和其它发动机硬件来施行。进一步地，这些方法的一部分可以是在现实世界中采取的改变装置的状态的物理动作。本文描述的具体程序可以表示任何数量的处理策略(诸如事件驱动、中断驱动、多任务、多线程等)中的一个或多个。因此，所示的各种动作、操作和/或功能可已按照图示的顺序执行、并行执行，或者在一些情况下省略。同样地，处理顺序并非是实现本文描述的示例实施例的特征和优点所必需的，而是为了便于说明和描述而提供。可以根据所使用的特定策略重复执行所示动作、操作和/或功能中的一个或多个。进一步地，所描述的动作、操作和/或功能可以图形化地表示待编程到发动机控制系统中的计算机可读存储介质的非瞬态存储器中的代码，其中所述动作通过结合电子控制器执行包括各种发动机硬件部件的系统中的指令来执行。如果需要，可以省略本文所描述的一个或多个方法步骤。

应当理解，本文公开的配置和程序本质上为示例性的，并且这些具体示例不应被视为具有限制意义，因为许多变化是可能的。例如，上述技术可以应用于V-6、I-4、I-6、V-12、对置4缸以及其它发动机类型。本公开的主题包括本文公开的各种系统和配置以及其它特征、功能和/或特性的所有新颖且非显而易见的组合和子组合。

所附权利要求特别指出被视为新颖且非显而易见的某些组合和子组合。这些权利要求可能提及“一个”元件或“第一”元件或它们的等同物。此类权利要求应被理解为包括一个或多个此类元件的结合，既不要求也不排除两个或更多个此类元件。可以通过修改当前权利要求或通过在本申请或相关申请中提出新的权利要求来要求保护所公开的特征、功能、元件和/或特性的其它组合和子组合。此类权利要求，无论在范围上比原始权利要求更宽、更窄、相同或不同，都被视为包括在本公开的主题内。

Claims (14)

1.一种微粒过滤器再生方法，包括：

将传感器数据接收到控制器；以及

响应于根据所述传感器数据估计的汽缸中的内部残余量，经由所述控制器调整提供到所述汽缸的第二燃料喷射器的后喷射燃料脉冲宽度。

2.根据权利要求1所述的微粒过滤器再生方法，其中根据发动机转速和发动机增压压力估计所述内部残余物，其中所述第二燃料喷射器相对于所述汽缸的壁成一角度，使得来自所述第二燃料喷射器的燃料喷雾被导向排气活塞。

3.根据权利要求1所述的微粒过滤器再生方法，其中根据发动机转速和排气系统中的气门的位置估计所述内部残余物，并且其中在排气道开口打开之前的汽缸循环期间提供所述后喷射燃料脉冲宽度。

4.根据权利要求1所述的微粒过滤器再生方法，其中调整所述后喷射燃料脉冲宽度包括响应于所述发动机汽缸中的所述内部残余量的减少增加所述后喷射燃料脉冲，并且所述方法进一步包括：

响应于根据传感器数据估计的所述汽缸中的所述残余量，经由所述控制器调整提供给所述汽缸的第一燃料喷射器的后喷射燃料脉冲宽度。

5.根据权利要求1所述的微粒过滤器再生方法，其中调整所述后喷射燃料脉冲宽度包括响应于所述汽缸中的所述内部残余量的增加而减小所述后喷射燃料脉冲。

6.根据权利要求1所述的微粒过滤器再生方法，其中在活塞露出排气道和进气道的汽缸冲程期间，所述后喷射燃料脉冲宽度被直接喷射到所述汽缸。

7.根据权利要求6所述的微粒过滤器再生方法，其中在进气道打开之前的所述汽缸循环期间提供所述后喷射燃料脉冲宽度。

8.根据权利要求1所述的微粒过滤器再生方法，其中所述后燃料喷射脉冲宽度在汽缸循环期间被提供给所述汽缸的所述第二燃料喷射器，并且其中主燃料喷射脉冲宽度在所述汽缸循环期间被提供给所述汽缸的第一燃料喷射器。

9.一种发动机系统，包括：

对置活塞柴油发动机，其包括具有第一燃料喷射器和第二燃料喷射器的汽缸；

机械增压器，其耦接到所述对置活塞柴油发动机，所述机械增压器具有多个传动比；

涡轮增压器，其耦接到所述对置活塞柴油发动机；以及

控制器，其包括储存在非瞬态存储器中的可执行指令，以在所述汽缸的循环期间仅经由所述第二燃料喷射器提供晚期后燃料喷射量，并且在所述汽缸的所述循环期间仅经由所述第一燃料喷射器提供主燃料喷射量。

10.根据权利要求9所述的发动机系统，进一步包括附加指令以响应于所述汽缸中的内部残余量而调整所述晚期后燃料喷射量。

11.根据权利要求10所述的发动机系统，其中响应于所述内部残余量的增加而提前后燃料喷射的开始。

12.根据权利要求10所述的发动机系统，其中响应于所述内部残余量的增加而提前后燃料喷射的结束。

13.根据权利要求10所述的发动机系统，其中响应于所述内部残余量的减少而延迟后燃料喷射的开始。

14.根据权利要求9所述的发动机系统，进一步包括附加指令以响应于发动机转速和负荷而调整内部排气再循环。