CN109630290A - 用于运行发动机的方法 - Google Patents

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Abstract

描述了用于在微粒过滤器再生期间和再生之后运行发动机的方法和系统。在一个示例中，响应于停止微粒过滤器的再生，排气流量增大并且排气温度降低，从而可以在短时长内提高SCR效率。

Description

用于运行发动机的方法
技术领域
本发明涉及车辆发动机，更具体地，涉及用于运行车辆发动机的方法。
背景技术/发明内容
柴油发动机可以包括选择性催化还原(SCR)催化器，以将NOx转化为N2、H2O和CO2。柴油发动机还可以包括微粒过滤器以捕集碳烟。碳烟可以被储存直到微粒过滤器被填满，然后碳烟可以燃烧以再生微粒过滤器。通过在氧化催化器中加热排气并将经加热的排气供应到微粒过滤器可以再生微粒过滤器，在微粒过滤器中经加热的排气可以加热碳烟直到碳烟在富氧环境中开始燃烧。然而，当微粒过滤器被加热时SCR被加热，并且加热SCR降低了SCR的效率。即使在微粒过滤器再生之后，在一段时间内，SCR也可能仍然高于期望的温度。因此，可能希望提供一种减少SCR处于高于阈值温度的温度下(在高于阈值温度的温度下SCR效率可能低于阈值)的时长的方法。
本发明人已经认识到上述缺点，并开发了一种发动机运行方法，其包括：响应于停止微粒过滤器的再生，在驾驶员需求扭矩基本恒定的同时通过控制器增大涡轮增压器增压压力。
通过响应于在驾驶员需求扭矩基本恒定时停止微粒过滤器再生而增大增压压力，可以在微粒过滤器再生之后冷却SCR，从而可以在短时长内提高SCR效率。增压压力可以增大并且增压空气冷却器旁通阀可以关闭，以增大排气流量并降低排气温度，从而冷却SCR。当SCR温度低于第一阈值时，排气流率可降低至第一流率，并且当SCR温度低于第二阈值时，排气流率可降低至第二流率。排气流量的减少允许SCR冷却，同时提高发动机效率。
本说明书可以提供几个优点。具体地，所述方法可以通过在减少的时长内增大SCR效率来减少发动机排放。另外，所述方法可以允许提高发动机效率，同时仍然降低SCR温度。此外，所述方法可应用于四冲程和二冲程柴油发动机。
当单独或结合附图理解时，从下面的“具体实施方式”中，本说明书的上述优点和其他优点以及特征将变得显而易见。
应当理解，提供上述发明内容是为了以简化的形式来介绍在具体实施方式中进一步描述的一系列概念。这并不意味着明确所要求保护的主题的关键或基本特征，其范围由具体实施方式之后的权利要求书唯一地限定。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现方式。
附图说明
图1示出了第一示例发动机的示意图；
图2示出了第二示例发动机的示意图；
图3A至图3B示出了示例发动机运行顺序；
图4示出了用于运行发动机的方法。
具体实施方式
本说明书涉及运行包括微粒过滤器和SCR的柴油发动机。图1示出了增压柴油发动机的一个示例。图2示出了增压柴油发动机的第二示例。图3A和图3B示出了用于在再生微粒过滤器之后提高SCR效率的示例发动机运行顺序。图4示出了用于运行发动机以提高SCR效率的示例方法。
参照图1，包括多个气缸的内燃发动机10由电子发动机控制器12控制，其中一个气缸在图1中示出。控制器12从图1的各种传感器接收信号，并基于接收到的信号和存储在控制器的存储器中的指令，利用图1的各种致动器来调节发动机运行。
发动机10包括燃烧室30和气缸壁32，活塞36位于其中并连接到曲轴40。气缸盖13固定在发动机缸体14上。燃烧室30被示出为分别经由进气门52和排气门54与进气歧管44和排气歧管48连通。每个进气门和排气门可以由进气凸轮51和排气凸轮53来操作。尽管在其他示例中，发动机可以通过单个凸轮轴或推杆来操作气门。进气凸轮51的位置可以由进气凸轮传感器55确定。排气凸轮53的位置可以由排气凸轮传感器57确定。
燃料喷射器68被示出为位于气缸盖13中以将燃料直接喷射到燃烧室30中，这是本领域技术人员公知的直接喷射。燃料通过包括燃料箱95、燃料泵91、燃料泵控制阀93和燃料轨(未示出)的燃料系统输送到燃料喷射器68。由燃料系统输送的燃料压力可以通过改变调整流向燃料泵(未示出)的流量的位置阀来调节。此外，计量阀可位于燃料轨中或燃料轨附近，用于闭环燃料控制。泵计量阀也可以调整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。
进气歧管44被示出为与可选的电子节流阀62连通，所述电子节流阀调节节流板64的位置以控制来自进气增压室46的空气流量。压缩机162从进气口42抽吸空气以供应增压室46。排气使通过轴161联接到压缩机162的涡轮164旋转。在一些示例中，可以提供增压空气冷却器。压缩机转速可以通过调节可变叶片控制器78或压缩机旁通阀158的位置来调节。在替代示例中，可以替换成废气门79，或者除了可变叶片控制器78之外再另外使用所述废弃门。可变叶片控制器78调节可变几何形状涡轮叶片77的位置。当叶片处于打开位置时，排气可以通过涡轮164，提供很少的能量来旋转涡轮164。当叶片处于关闭位置时，排气可以通过涡轮164并在涡轮164上施加增大的力。或者，废气门79或旁通阀允许排气围绕涡轮164流动，从而减少供应给涡轮的能量。压缩机旁通阀158允许压缩机162出口处的压缩空气返回到压缩机162的输入端。这样，压缩机162的效率可以降低，从而影响压缩机162的流量并降低压缩机喘振的可能性。
当在活塞36接近上止点压缩冲程时燃料自动点燃时，燃烧室30中开始燃烧。在一些示例中，通用排气氧(UEGO)传感器126可以联接到排放装置71上游的排气歧管48。在其他示例中，UEGO传感器可以位于一个或多个排气后处理装置的下游。此外，在一些示例中，UEGO传感器可以由同时具有NOx和氧传感元件的NOx传感器代替。
在较低的发动机温度下，电热塞66可以将电能转换成热能，从而升高燃烧室30中的温度。通过升高燃烧室30的温度，可以更容易通过压缩点燃气缸空气燃料混合气。
在一个示例中，排放装置71可以包括氧化催化器，并且其后可以是SCR 72和柴油微粒过滤器(DPF)73。在另一个示例中，DPF 73可以位于SCR 72的上游。温度传感器75提供SCR温度的指示。
高压排气再循环(EGR)可以通过高压EGR阀80和高压EGR通道81提供给发动机。高压EGR阀80是阻止或允许排气从排放装置71的上游流向压缩机162上游的发动机进气系统中的位置的阀。高压EGR可以绕开EGR冷却器85，或者替代地，高压EGR可以通过穿过EGR冷却器85来冷却。低压EGR可通过低压EGR阀84和低压EGR通道83提供给发动机。
控制器12在图1中示出为常规微型计算机，包括：微处理器单元102、输入/输出端口104、只读存储器(例如，非瞬态存储器)106、随机存取存储器108、保活存储器110和常规数据总线。控制器12被示出为从联接到发动机10的传感器接收各种信号，除了先前讨论的那些信号之外，这些信号还包括：来自联接到冷却套筒114的温度传感器112的发动机冷却剂温度(ECT)；联接到加速踏板130的位置传感器134，用于感测由人脚132调节的加速器位置；来自联接到进气歧管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；来自霍尔效应传感器118的感测曲轴40位置的发动机位置传感器；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；和来自传感器58的节流阀位置的测量值。也可以感测大气压力(传感器未示出)以由控制器12处理。在本说明书的优选方面，发动机位置传感器118在曲轴的每转中产生预定数量的等距脉冲，由此可以确定发动机转速(RPM)。
在运行期间，发动机10内的每个气缸通常经历四冲程循环：该循环包括进气冲程、压缩冲程、膨胀冲程和排气冲程。通常，在进气冲程期间，排气门54关闭，进气门52打开。空气通过进气歧管44被引入燃烧室30，活塞36移动到气缸的底部，以增大燃烧室30内的容积。本领域技术人员通常将活塞36靠近气缸底部并在其冲程的终点(例如，当燃烧室30处于其最大容积时)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朝向气缸盖移动，以便压缩燃烧室30内的空气。本领域技术人员通常将活塞36在其冲程的终点并且最接近气缸盖的点(例如，当燃烧室30处于其最小容积时)称为上止点(TDC)。在以下称为喷射的过程中，燃料被引入燃烧室。在一些示例中，燃料可以在单个气缸循环期间多次喷射到气缸中。
在下文中称为点火的过程中，通过压缩点火点燃喷射的燃料，导致燃烧。在膨胀冲程期间，膨胀的气体将活塞36推回到BDC。曲轴40将活塞运动转换成旋转轴的旋转扭矩。最后，在排气冲程期间，排气门54打开以将经燃烧的空气燃料混合气释放到排气歧管48，并且活塞返回到TDC。注意，以上仅作为示例进行描述，并且进气门和排气门打开和/或关闭正时可以变化，例如提供正或负气门重叠、进气门延迟关闭或各种其他示例。此外，在一些示例中，可以使用二冲程循环而不是四冲程循环。
现在参照图2，示出了替代发动机。发动机20是包括多个气缸的对置活塞内燃发动机，由电子发动机控制器212控制，其中一个气缸在图2中示出。控制器212从图2的各种传感器接收信号，并基于接收到的信号和存储在控制器的存储器中的指令，利用图2的各种致动器来调节发动机运行。
发动机20包括气缸230和气缸壁232，进气活塞236a和排气活塞236b位于其中并分别连接到曲轴240a和240b。曲轴240a和240b可以通过皮带、链条或齿轮联接在一起。曲轴240a和240b可由电机27(例如，起动机马达)旋转以起动发动机20。气缸230被示出为经由进气道244a和244b以及排气道248a和248b与进气歧管244和排气歧管248连通。
第一燃料喷射器269和第二燃料喷射器268被示出位于气缸壁232中，并且它们可以将燃料直接喷射到气缸230中，这是本领域技术人员公知的直接喷射。燃料通过包括燃料箱295、燃料泵291、燃料泵控制阀293和燃料轨(未示出)的燃料系统输送到第一燃料喷射器269和第二燃料喷射器268。由燃料系统输送的燃料压力可以通过改变调整流向燃料泵(未示出)的流量的位置阀来调节。此外，计量阀可位于燃料轨中或燃料轨附近，用于闭环燃料控制。泵计量阀也可以调整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。
进气歧管244被示出为与可选的电子节流阀262连通，所述电子节流阀调节节流板264的位置以控制来自进气增压室246的空气流量。机械增压器压缩机262是机械驱动的，并且它从涡轮增压器压缩机235的下游抽吸空气。涡轮增压器压缩机235从进气口242抽吸空气。机械增压器压缩机262向增压室246供应空气。排气使经由轴236连接到涡轮增压器压缩机235的涡轮增压器可变几何涡轮237旋转。机械增压器压缩机262经由轴261和齿轮箱263被曲轴240b机械驱动，所述轴和齿轮箱可以经由机构264(例如，齿轮、链条或皮带)连接到曲轴240b。机械增压器齿轮箱263包括多个传动比，用于相对于曲轴240b的转速改变机械增压器压缩机262的转速。机械增压器压缩机转速可以通过选择和接合齿轮箱263的齿轮263a来调节。在一个示例中，给定的发动机曲轴转速可以通过在齿轮箱263中的第一齿轮比和第二齿轮比之间切换来以第一转速和第二转速旋转机械增压器压缩机262。
增压器压缩机旁通阀258可以选择性地打开以降低增压室246中的空气压力，并将空气和排气再循环(EGR)返回机械增压器压缩机262的上游。在一些示例中，增压空气冷却器256可以设置在机械增压器压缩机262的下游，以冷却进入气缸230的增压空气。增压空气冷却器旁通阀257可以选择性地打开以绕开增压空气冷却器256。叶片致动器237a的位置可通过控制器212调节以增大或减小涡轮237的转速。在替代示例中，可以替换成废气门237b，或者除了叶片致动器237a之外再另外使用所述废气门。叶片致动器237a调节可变几何形状涡轮叶片的位置。当叶片处于打开位置时，排气可以通过涡轮237，提供很少的能量来旋转涡轮237。当叶片处于关闭位置时，排气可以通过涡轮237并在涡轮237上施加增大的力。或者，废气门237b或旁通阀允许排气围绕涡轮237流动，从而减少供应给涡轮的能量。
在替代示例中，机械增压器压缩机262可以位于涡轮增压器压缩机235的上游。此外，增压空气冷却器(未示出)可以定位在EGR通道282与位于机械增压器压缩机262和涡轮增压器压缩机235之间的入口243汇合处的下游。增压空气冷却器将消除对EGR冷却器的需要。
排气可经由EGR系统281再循环到气缸230。EGR系统包括可选的EGR冷却器285、EGR阀280、EGR通道282、EGR冷却器旁路284和冷却的EGR通道283。排气可以从排气歧管248流向机械增压器压缩机262与涡轮增压器压缩机235之间的发动机进气口243。当排气歧管248中的压力大于涡轮增压器压缩机235与机械增压器压缩机262之间的压力时，EGR可以流动到发动机进气口。EGR可流过EGR冷却器285以降低发动机排气温度。当发动机排气温度低时，EGR可以绕开EGR冷却器285。
在进气活塞236a覆盖进气道244a和244b并且排气活塞236b覆盖排气道248a和248b之后，当活塞236a和236b彼此接近时，燃料可以喷射至气缸230。然后，当活塞236靠近上止点压缩冲程时，燃料可以与气缸230中的空气一起燃烧。燃料和空气通过压缩点火点燃。在一些示例中，通用排气氧(UEGO)传感器226可以联接到排放装置271上游的排气歧管248。在其他示例中，UEGO传感器可以位于一个或多个排气后处理装置的下游。此外，在一些示例中，UEGO传感器可以由同时具有NOx和氧传感元件的NOx传感器代替。
发动机20不包括电热塞或火花塞，因为所述发动机是压燃式发动机并且不包括气缸盖。此外，发动机20不包括提升阀来调整进出气缸230的空气和排气流量。
排气系统231将排气带离发动机20并处理排气。排气门240示出为位于涡轮237a下游和排放装置271上游的排气通道249中。替代地，排气门240可以位于排放装置271的下游。排气门240可以打开和关闭以控制排气歧管48中的压力。关闭排气门240限制了通过排气门240的流量，并可能增大排气歧管248中的压力。打开排气门240可以提高通过排气门240的流量并降低排气歧管248中的压力。
在一个示例中，排放装置271可以是氧化催化器，并且可以位于SCR 272和微粒过滤器273的上游。温度传感器275提供SCR的温度。
控制器212在图2中示出为常规微型计算机，包括：微处理器单元202、输入/输出端口204、只读存储器(例如，非瞬态存储器)206、随机存取存储器208、保活存储器210和常规数据总线。控制器212被示出为从联接到发动机20的传感器接收各种信号，除了先前讨论的那些信号之外，这些信号还包括：来自联接到冷却套筒214的温度传感器212的发动机冷却剂温度(ECT)；联接到加速踏板230的位置传感器234，用于感测由人脚232调节的加速器位置；来自联接到进气歧管244的压力传感器221的发动机歧管压力(MAP)的测量值；来自压力传感器222的增压压力；来自氧传感器226的排气氧浓度；来自霍尔效应传感器218的感测曲轴240b位置的发动机位置传感器；来自传感器220(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；和来自传感器258的节流阀位置的测量值。也可以感测大气压力(传感器未示出)以由控制器212处理。在本说明书的优选方面，发动机位置传感器218在曲轴的每转中产生预定数量的等距脉冲，由此可以确定发动机转速(RPM)。
在运行期间，发动机20内的每个气缸通常经历两冲程循环：该循环包括第一冲程，在第一冲程中进气活塞236a朝向排气活塞236b行进，排气活塞236b朝向进气活塞236a行进。在第二冲程中，进气活塞236a远离排气活塞236b行进，排气活塞236b远离进气活塞236a行进。进气活塞236a控制通过进气道244a和244b的流量。排气活塞236b控制通过排气道248a和248b的流量。在该示例中，排气活塞236b通过在进气活塞236a到达其上止点位置(例如，进气活塞236a距曲轴240a的最大距离)之前提前若干曲轴转角度(例如，取决于配置，该差可以在0曲轴转角度与20曲轴转角度之间的范围内)到达上止点位置(例如，排气活塞236b距曲轴240b的最大距离)来领先进气活塞236a。因此，排气活塞运动偏离进气活塞运动若干曲轴转角度。
通常，在第一冲程期间，进气活塞236a和排气活塞236b朝向彼此移动以压缩已经进入气缸230的空气。该冲程开始于进气活塞236a的下止点(BDC)(进气活塞236a距离曲轴240a最近)，结束于进气活塞236a的上止点(进气活塞236a距离曲轴240a最远)。如前所述，排气活塞236b领先进气活塞236a若干度，使得当进气活塞处于BDC时，排气活塞236b已经朝着其TDC位置行进。此外，在进气活塞236a到达其TDC位置之前，排气活塞236b刚好到达其TDC位置。当进气活塞236a到达其TDC位置时，排气活塞236b正好位于其TDC位置之后。当进气活塞236a和排气活塞236b接近它们各自的TDC位置时，气缸容积最小。随着进气活塞236a和排气活塞236b朝向它们各自的TDC位置前进，空气和燃料在气缸230中被压缩。当进气活塞236a和排气活塞236b靠近它们各自的BDC位置时，进气道244a和244b打开，并且压缩空气流入气缸230。当进气活塞236a和排气活塞236b靠近BDC时，排气道248a和248b也打开。机械增压器压缩机262和涡轮增压器压缩机235向进气歧管244提供压缩空气，当进气道244a和244b打开时，压缩空气可以流入气缸230。随着进气活塞236a和排气活塞236b朝向它们各自的TDC位置移动，排气道248a和248b关闭，然后若干曲轴转角度后进气道244a和244b关闭，以防止额外的空气进入气缸236。在排气道244a和244b关闭之后，燃料被喷射至气缸230，然后当进气活塞236a和排气活塞236b靠近它们各自的TDC位置时，燃料和空气混合气被点燃。燃料和空气混合气通过压缩点火来点燃而不是通过火花塞或来自火花塞的能量点燃。燃料可以通过多次喷射被喷射到气缸230，包括预喷射、主喷射和后喷射。
在第二冲程期间，通常，在气缸230中发生燃烧之后，进气活塞236a和排气活塞236b移动彼此分开。第二冲程开始于进气活塞236a的TDC，并结束于进气活塞236a的BDC。进气活塞236a和排气活塞236b接近它们各自的BDC位置，靠近气缸230容积最大处。气缸230中膨胀的气体将进气活塞236a和排气活塞236b推向它们各自的BDC位置。排气活塞236b在朝向其BDC行进时经过排气道248a和248b。在排气活塞236b朝向曲轴240b行进时，当排气活塞236d的顶部经过排气道248a和248b时，排气道248a和248b被打开。在排气活塞236b向下止点行进时经过排气道248a和248b之后，排气离开气缸230。进气活塞236a和排气活塞236b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转角度数之后，进气活塞236a露出进气道244a和244b。在进气活塞236a朝向曲轴240a行进时，当进气活塞236c的顶部经过进气道244a和244b时，进气道244a和244b被打开。当进气道244a和244b被打开时，新鲜空气经由进气道244a和244b进入气缸230。进气活塞236a和排气活塞236b继续朝向它们各自的BDC位置行进。进气活塞到达BDC后，气缸循环重复。
因此，所述发动机循环包括两个冲程，并且所述发动机循环是发动机转动一周。其他发动机气缸以类似的方式运行，但是这些其他气缸可能与所示气缸异相地燃烧空气和燃料。例如，一个发动机气缸的上止点压缩冲程可以位于零曲轴转角度处，而另一个气缸的上止点可以位于一百八十曲轴转角度处。
图1和图2的系统提供了一种发动机系统，其包括：包括至少一个气缸的二冲程对置活塞柴油发动机；联接到所述二冲程发动机的排气系统，其包括氧化催化器、SCR和微粒过滤器；和控制器，其包括存储在非瞬态存储器中的可执行指令，以响应于停止再生所述微粒过滤器以及SCR温度高于第一阈值温度而增大流向所述SCR的排气流量。所述发动机系统包括其中所述第一阈值温度是高于此温度SCR效率就低于阈值的温度。所述发动机系统进一步包括响应于停止再生所述微粒过滤器而通过增大增压压力来增大流向所述SCR的排气流量的附加指令。所述发动机系统进一步包括响应于停止再生所述微粒过滤器而关闭增压空气冷却器旁通阀和机械增压器旁通阀的附加指令。所述发动机系统进一步包括响应于停止再生所述微粒过滤器而关闭EGR冷却器旁通阀的附加指令。所述发动机系统进一步包括响应于SCR温度低于所述第一阈值温度而减少流向所述SCR的排气流量的附加指令。所述发动机系统进一步包括响应于SCR温度低于第二阈值温度而减少流向所述SCR的排气流量的附加指令。所述发动机系统进一步包括响应于停止再生所述微粒过滤器和SCR温度低于所述第一阈值，向所述SCR喷射尿素。
现在参考图3A和图3B，示出了根据图4的方法的示例发动机运行顺序。该顺序可以通过图1和图2的系统提供，并且它们各自的控制器可以包括图4的方法。竖线表示在各个序列曲线图中感兴趣的时间(例如t1-t3)。曲线图中的序列同时出现，曲线图在时间上对齐。
从图3A顶部数第一个曲线图表示微粒过滤器(PF)再生请求与时间的关系。描记线302表示微粒过滤器再生请求状态。竖轴表示微粒过滤器再生状态，并且当描记线302在竖轴箭头附近的较高水平时，正在请求微粒过滤器再生。当描记线302靠近横轴时，不要求微粒过滤器再生。横轴表示时间，并且时间从图的左侧向右侧递增。
从图3A顶部数第二个曲线图表示可变几何涡轮增压器(VGT)叶片位置与时间的关系。描记线304表示叶片位置。竖轴表示叶片位置，并且叶片沿竖轴箭头方向打开。横轴表示时间，并且时间从图的左侧向右侧递增。
从图3A顶部数第三个曲线图表示发动机进气节流阀位置与时间的关系。描记线306表示节流阀位置。竖轴表示节流阀位置，并且节流阀沿竖轴箭头方向打开。横轴表示时间，并且时间从图的左侧向右侧递增。
从图3A顶部数第四个曲线图表示排气节流阀位置与时间的关系。描记线308表示节流阀位置。竖轴表示排气节流阀位置，并且排气节流阀沿竖轴箭头方向打开。横轴表示时间，并且时间从图的左侧向右侧递增。
从图3A顶部数第五个曲线图表示EGR冷却器旁通阀状态与时间的关系。描记线310表示EGR冷却器旁通阀状态。竖轴表示EGR冷却器旁通阀状态，并且当描记线310在竖轴箭头附近的较高水平时，EGR旁通阀打开以绕开EGR冷却器。当描记线310在横轴附近的较低水平时，EGR冷却器旁通阀关闭，使得EGR冷却器不被绕开。横轴表示时间，并且时间从图的左侧向右侧递增。
从图3A顶部数第六个曲线图表示增压空气冷却器(CAC)旁通阀状态与时间的关系。描记线312表示CAC旁通阀位置。竖轴表示CAC旁通阀状态，并且当描记线312在竖轴箭头附近的较高水平时，CAC旁通阀打开以绕开CAC。当描记线312在横轴附近的较低水平时，CAC旁通阀关闭，使得CAC不被绕开。横轴表示时间，并且时间从图的左侧向右侧递增。
从图3A顶部数第七个曲线图表示压缩机旁通阀状态与时间的关系。描记线314表示压缩机旁通阀位置。竖轴表示压缩机旁通阀状态，并且当描记线314在竖轴箭头附近的较高水平时，压缩机旁通阀打开以绕开压缩机。当描记线314位于横轴附近的较低水平时，压缩机旁通阀关闭，使得压缩机冷却器不被绕开。横轴表示时间，并且时间从图的左侧向右侧递增。
从图3B顶部数第一个曲线图表示尿素喷射量与时间的关系。描记线318表示尿素喷射量。竖轴表示尿素喷射量，并且尿素喷射量沿竖轴箭头方向递增。横轴表示时间，并且时间从图的左侧向右侧递增。
从图3B顶部数第二个曲线图表示SCR温度与时间的关系。描记线320表示SCR温度。竖轴表示SCR温度，并且SCR温度沿竖轴箭头方向递增。横轴表示时间，并且时间从图的左侧向右侧递增。横线350是第一阈值，高于该第一阈值SCR效率就小于一阈值(例如，30％)。横线352和354是期望的SCR温度范围的上限和下限，在这个温度范围中SCR效率可以大于一阈值(例如，90％)。
从图3B顶部数第三个曲线图表示发动机增压压力(例如增压室46或增压室246中的压力)与时间的关系。描记线322代表增压压力。竖轴表示增压压力，并且增压压力沿竖轴箭头方向递增。横轴表示时间，并且时间从图的左侧向右侧递增。
从图3B顶部数第四个曲线图表示低压EGR流量与时间的关系。描记线324表示低压EGR流量。竖轴表示低压EGR流量，并且低压EGR流量沿竖轴箭头方向递增。横轴表示时间，并且时间从图的左侧向右侧递增。
从图3B顶部数第五个曲线图表示机械增压器压缩机传动比与时间的关系。描记线326表示机械增压器压缩机传动比。竖轴表示机械增压器压缩机传动比，并且机械增压器压缩机传动比沿竖轴箭头方向递增。横轴表示时间，并且时间从图的左侧向右侧递增。
从图3B顶部数第六个曲线图表示高压EGR流量与时间的关系。描记线328表示高压EGR流量。竖轴表示高压EGR流量，并且高压EGR流量沿竖轴箭头方向递增。横轴表示时间，并且时间从图的左侧向右侧递增。
虽然未示出，但在图3A和图3B的整个序列中，驾驶员需求扭矩基本恒定(例如，变化小于期望值的±5％)，发动机转速基本恒定。
在t0时刻，发动机运行并燃烧空气和燃料(未示出)。如处于较高水平的PF状态描记线所表明的，微粒过滤器正在再生。VGT叶片部分关闭，并且进气节流阀处于中间位置。排气节流阀部分打开，并且EGR冷却器旁通阀完全打开以绕开EGR冷却器。CAC阀完全打开并且压缩机旁通阀部分打开。EGR阀部分打开并且尿素没有被注入。SCR温度高于阈值350，因此其效率较低下。增压压力处于中上水平。低压EGR流量处于中间水平，并且高压EGR流量处于较高的中间水平。机械增压器压缩机的传动比是较低的传动比。
在t1时刻，如从较高水平过渡到较低水平的微粒过滤器再生请求所表明的，微粒过滤器再生完成。响应微粒过滤器再生完成，VGT叶片完全关闭并且进气节流阀完全打开。响应微粒过滤器再生完成，排气节流阀也完全打开并且EGR冷却器旁通阀关闭。响应于微粒过滤器再生完成，CAC阀也完全关闭，并且压缩机旁通阀也完全关闭。当SCR转换效率低下时，EGR阀响应于发动机转速和驾驶员需求扭矩而打开，以控制发动机NOx输出。SCR温度较高时不喷射尿素，是的尿素可以被保存直到SCR效率可以较高时。SCR温度保持高于阈值350。响应于停止微粒过滤器再生，增大增压压力。低压EGR流量增大，高压EGR流量减小。此外，机械增压器压缩机传动比增大。
通过增大增压压力和关闭CAC，可以增大流向SCR的排气流量。此外，关闭CAC可有助于降低排气温度，使得较冷的排气可流向SCR，从而冷却SCR。关闭压缩机旁路会提高压缩机效率，以增大排气流量，并且关闭EGR冷却器旁路会冷却EGR，从而冷却被引导至SCR的发动机排气。打开发动机节流阀和/或排气节流阀可以增大发动机空气流量，使得SCR可以更快地冷却。增大机械增压器压缩机的传动比会增大通过发动机的空气流量。增大低压EGR也增大了通过发动机的流量，这在发动机怠速时可能特别有用，因为发动机增压可能受到低发动机转速的限制。高压EGR量减少，使得EGR流量不会过高。
在t1时刻与t2时刻之间，SCR温度下降，排气继续以比仅响应于驾驶员需求扭矩和发动机转速来调节增压压力和排气流量时更高的流率流向SCR。不要求微粒过滤器再生并且VGT叶片完全关闭。进气节流阀和排气节流阀完全打开并且EGR冷却器旁通阀完全关闭。CAC旁通阀完全关闭并且压缩机旁通阀完全关闭。尿素没有被注入，并且增压压力增大然后稳定在较高的水平上。低压EGR流量增大，然后趋于平稳。高压EGR降低，然后稳定在恒定值。机械增压器压缩机传动比保持升高。
在t2时刻，SCR温度低于阈值350，使得增压压力降低以减少排气流量并提高发动机效率。尿素喷射也响应于SCR温度低于阈值350而开始。少量尿素被注入以提高SCR效率。VGT叶片位置打开以降低增压压力，并且发动机进气节流阀和排气节流阀保持完全打开。EGR冷却器旁通阀保持关闭，并且CAC冷却器旁通阀也完全关闭。压缩机旁通阀保持关闭，并且SCR温度在t2时刻之后继续下降，SCR效率继续增大(未示出)。机械增压器压缩机传动比保持不变，低压和高压EGR流量保持在它们以前的值。
在t3时刻，SCR温度降低到低于阈值352。当SCR温度下降到低于阈值352的温度时，SCR的NOx转化效率增大(未示出)。增压压力进一步降低到对应于当前发动机转速和驾驶员需求扭矩的水平。喷射的尿素量也增大以进一步增大SCR效率。不要求微粒过滤器再生，并且响应于SCR温度打开VGT叶片以减小增压压力。响应于SCR温度低于阈值350，排气节流阀和进气节流阀部分关闭，并且EGR冷却器旁通阀打开。响应于SCR温度低于阈值350，CAC和压缩机旁通阀也关闭。EGR阀位置保持稳定。机械增压器压缩机传动比降低，并且高压EGR流量增大。低压EGR流量减小。
这样，在微粒过滤器再生之后，SCR效率可以增大，以减少发动机排放。流向SCR的排气流量可以增大，排气温度可以降低以降低SCR温度。此外，当SCR温度降低到小于第一阈值温度时，SCR冷却的速率可以降低，使得即使SCR冷却继续，发动机效率也可以增大。
现在参照图4，示出了用于运行发动机的方法。具体地，示出了用于运行内燃发动机的方法的流程图。图4的方法可以作为可执行指令存储在诸如图1和图2所示系统中的非瞬态存储器中。图4的方法可以结合到图1和图2的系统中并与之协作。此外，图4的方法的至少部分可以作为存储在非瞬态存储器中的可执行指令被结合，而该方法的其他部分可以通过转换物理世界中的装置和致动器的运行状态的控制器来执行。控制器可以根据下面描述的方法使用发动机系统的发动机致动器来调节发动机运行。
在402处，方法400确定发动机工况。发动机工况可包括但不限于发动机温度、加速踏板位置、微粒过滤器碳烟负荷、环境温度、环境压力、驾驶员需求扭矩和发动机转速。发动机工况可以通过发动机传感器和发动机控制器来确定。方法400前进至404。
在404处，方法400确定是否需要柴油微粒过滤器(DPF)再生。在一个示例中，方法400响应于微粒过滤器上的压降来确定是否需要柴油微粒过滤器再生。在其他示例中，方法400可以判断在车辆已经行驶超过阈值距离之后需要微粒过滤器再生。如果方法400判断需要柴油微粒过滤器再生，则回答为“是”，并且方法400前进到406。否则，回答为“否”，并且方法400前进到424。
在406处，与柴油微粒过滤器未再生时相同的发动机转速和驾驶员需求扭矩的增压压力相比，方法400增大增压压力(例如，发动机进气口中的压力)。此外，发动机进气节流阀部分关闭以提高排气温度。方法400前进至408。
在408处，方法400开始向发动机气缸后喷射燃料。在主燃料喷射之后喷射后喷射燃料，并且至少一部分后喷射燃料从发动机气缸排出，以在氧化催化器中氧化，在氧化催化器中它可以提高排气温度，从而促进微粒过滤器再生。方法400在开始后喷射燃料之后前进到410。
在410处，方法400判断柴油微粒过滤器再生是否完成。在一个示例中，如果柴油微粒过滤器上的压降小于阈值，则方法400判断微粒过滤器再生完成。如果方法400判断微粒过滤器再生完成，则回答为“是”，并且方法400前进到412。否则，方法400返回到408。
在412处，方法400停止后喷射燃料并停止微粒过滤器再生。此外，方法400增大增压压力，或者替代地，在微粒过滤器再生停止后保持增压压力。增压压力可以增大，同时驾驶员需求扭矩保持基本恒定(例如，变化小于期望值的±5％)。此外，即使驾驶员需求在减小或增大，增压压力也可以增大。增压压力可以通过涡轮增压器压缩机或机械增压器压缩机增大。方法400还打开发动机进气节流阀和/或排气节流阀。通过增大增压和打开进气节流阀和/或排气节流阀，可以增大流向SCR的排气流量以冷却SCR。方法400前进至414。
在414处，方法400关闭CAC旁通阀，关闭EGR冷却器旁通阀，并关闭机械增压器旁通阀。CAC旁路、EGR旁路和机械增压器旁路被关闭以冷却排气。此外，方法400可增大机械增压器压缩机传动比以增大通过发动机和SCR的流量。增大机械增压器传动比会相对于曲轴转速增大压缩机转速。可变几何涡轮增压器(VGT)叶片和机械增压器(SC)旁通阀也可以关闭以增大发动机空气流量。在一些情况下，响应于停止微粒过滤器再生和其他发动机工况，VGT叶片可以部分关闭到提供上阈值增压压力(例如，最大增压压力)的位置。方法400前进至416。
在416处，方法400响应于发动机转速和驾驶员需求扭矩来调节EGR阀。因此，如果发动机转速和负荷恒定，EGR阀位置保持恒定。然而，如果发动机包括高压EGR通道和低压EGR通道，则低压EGR流量也可以增大，并且高压EGR流量也可以减少，以进一步增大发动机空气流量，同时减少发动机NOx。在增大低压EGR与高压EGR的比率(例如，低压EGR量或流量/高压EGR量或流量)之后，低压和高压EGR阀位置可响应于发动机转速和负载而被调节。增大低压EGR流量和减少高压EGR流量可以增大发动机效率，同时保持发动机NOx排放。
在418处，方法400判断SCR温度是否小于第一阈值温度。第一阈值温度可以是高于该温度(例如，380℃)SCR NOx转化效率就小于阈值(例如，小于30％)的温度。如果方法400判断SCR温度低于第一阈值温度，则回答为“是”，并且方法400前进到420。否则，方法400返回到418，使得SCR冷却继续。
在420处，方法400降低增压压力。增压压力可以根据驾驶员需求扭矩和SCR温度而减小。在一个示例中，以经验确定期望的增压压力并将其存储在表格或函数中，该表格或函数通过SCR温度和驾驶员需求扭矩来参考或索引。在一个示例中，增压压力被降低以针对期望的SCR冷却的降低来提供期望水平的发动机效率改进。方法400通过打开废气门或打开可变位置涡轮增压器叶片来降低增压压力，并前进到422。
在422处，方法400判断SCR温度是否小于第二阈值温度。在一个示例中，第二阈值温度是高于该温度SCR NOx转化效率就低于阈值效率(例如，90％)的温度。如果方法400判断SCR温度低于第二阈值温度，则回答为“是”，并且方法400前进到424。否则，回答为“否”，方法400返回到422。
在424处，方法400响应于驾驶员需求扭矩和发动机转速来调节CAC旁通阀、EGR阀、EGR冷却器旁通阀、增压、低压EGR、高压EGR和机械增压器传动比以及机械增压器旁通阀。换句话说，SCR在期望的温度范围内运行，因此，上述致动器不被调节以冷却SCR，而是在高效运行发动机的同时提供期望的需求扭矩。方法400继续以退出。
因此，方法400提供了一种发动机运行方法，其包括：响应于停止微粒过滤器的再生，在驾驶员需求扭矩基本恒定的同时通过控制器增大发动机进气口中的增压压力。所述发动机方法包括通过至少部分地关闭涡轮增压器的叶片来增大增压压力，并且所述发动机方法进一步包括响应于停止所述微粒过滤器的再生，增大低压排气再循环流量并减少高压排气再循环流量。所述发动机方法进一步包括响应于停止所述微粒过滤器的再生而打开进气节流阀并且增大机械增压器压缩机的传动比以增大所述增压压力。所述发动机方法进一步包括响应于停止所述微粒过滤器的再生，关闭EGR冷却器旁通阀。所述发动机方法进一步包括响应于停止所述微粒过滤器的再生，关闭增压空气冷却器旁通阀。所述发动机方法进一步包括响应于停止所述微粒过滤器的再生，关闭压缩机旁通阀。所述发动机方法进一步包括响应于停止所述微粒过滤器的再生，打开排气节流阀。
图4的方法还提供了一种发动机运行方法，其包括：响应于停止微粒过滤器的再生，在驾驶员需求扭矩基本恒定的同时通过控制器增大发动机进气口中的增压压力；以及响应于停止所述微粒过滤器的再生并且在SCR温度低于第一阈值温度之前，基于驾驶员需求扭矩和发动机转速来调节EGR阀位置。所述发动机方法包括其中所述EGR阀是低压EGR阀，并且所述发动机方法进一步包括进一步调节所述低压EGR阀以增大低压EGR流量；以及响应于停止所述微粒过滤器的再生并且在SCR温度低于所述第一阈值温度之前，增大流向SCR的排气流量。所述发动机方法进一步包括响应于SCR温度低于所述第一阈值温度，减少流向所述SCR的排气流量。所述发动机方法进一步包括响应于SCR温度低于所述第一阈值温度，向所述SCR喷射尿素。所述发动机方法进一步包括响应于所述SCR温度低于第二阈值温度，减少流向所述SCR的排气流量。
注意，本文所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存储在非瞬态存储器中，并且可以由包括控制器的控制系统结合各种传感器、致动器和其他发动机硬件来执行。此外，所述方法的部分可以是在真实世界中采取的改变装置状态的物理动作。本文描述的特定程序可以表示任何数量的处理策略中的一个或多个，例如事件驱动、中断驱动、多任务、多线程等。这样，所示的各种动作、操作和/或功能可以以所示的顺序并行地或者在某些情况下省略地执行。同样，处理的顺序不一定是实现本文描述的示例性示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的。取决于所使用的特定策略，可以重复执行一个或多个所示的动作、操作和/或功能。此外，所描述的动作、操作和/或功能可以图形地表示将被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，其中所描述的动作通过结合电子控制器在包括各种发动机硬件部件的系统中执行指令而实施。如果需要，可以省略这里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是示例性的，并且这些具体示例不应被认为是限制性的，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缸和其他发动机类型。本公开的主题包括本文公开的各种系统和配置以及其他特征、功能和/或属性的所有新颖和非显而易见的组合及子组合。
下面的权利要求具体地指出了被认为是新颖且非显而易见的某些组合及子组合。这些权利要求可能会引用“一个”元件或“一个第一”元件或其等效物。这样的权利要求应该理解为包括一个或多个这样的元件的结合，既不要求也不排除两个或更多个这样的元件。所公开的特征、功能、元件和/或属性的其他组合及子组合可以通过修改本权利要求书或通过在本申请或相关申请中提出新的权利要求书来要求保护。这样的权利要求书，无论在范围上与原始权利要求书相比更宽、更窄、相等还是不同，也被认为包括在本公开的主题内。
根据本发明，一种发动机运行方法包括响应于停止微粒过滤器的再生，在驾驶员需求扭矩基本恒定的同时通过控制器增大发动机进气口中的增压压力。
根据一个实施例，通过至少部分地关闭涡轮增压器的叶片来增大增压压力，并且所述发动机方法进一步包括：响应于停止所述微粒过滤器的再生，增大低压排气再循环流量并减少高压排气再循环流量。
根据一个实施例，本发明的特征还在于响应于停止所述微粒过滤器的再生而打开进气节流阀并且增大机械增压器压缩机的传动比以增大所述增压压力。
根据一个实施例，本发明的特征还在于响应于停止所述微粒过滤器的再生，关闭EGR冷却器旁通阀。
根据一个实施例，本发明的特征还在于响应于停止所述微粒过滤器的再生，关闭增压空气冷却器旁通阀。
根据一个实施例，本发明的特征还在于响应于停止所述微粒过滤器的再生，关闭压缩机旁通阀。
根据一个实施例，本发明的特征还在于响应于停止所述微粒过滤器的再生，打开排气节流阀。
根据本发明，一种发动机运行方法包括：响应于停止微粒过滤器的再生，在驾驶员需求扭矩基本恒定的同时通过控制器增大发动机进气口中的增压压力；以及响应于停止所述微粒过滤器的再生并且在SCR温度低于第一阈值温度之前，基于驾驶员需求扭矩和发动机转速来调节EGR阀位置。
根据本发明，所述EGR阀是低压EGR阀，并且所述发动机方法进一步包括：进一步调节所述低压EGR阀以增大低压EGR流量；以及响应于停止所述微粒过滤器的再生而增大流向SCR的排气流量，所述排气流量在SCR温度低于所述第一阈值温度之前增大。
根据一个实施例，上述发明的特征还在于，响应于SCR温度低于所述第一阈值温度，减少流向所述SCR的排气流量。
根据一个实施例，上述发明的特征还在于，响应于SCR温度低于所述第一阈值温度，向所述SCR喷射尿素。
根据一个实施例，上述发明的特征还在于，响应于所述SCR温度低于第二阈值温度，减少流向所述SCR的排气流量。
根据本发明，提供了一种发动机系统，其具有：包括至少一个气缸的二冲程对置活塞柴油发动机；联接到所述二冲程发动机的排气系统，其包括氧化催化器、SCR和微粒过滤器；和控制器，其包括存储在非瞬态存储器中的可执行指令，以响应于停止再生所述微粒过滤器以及SCR温度高于第一阈值温度而增大流向所述SCR的排气流量。
根据一个实施例，所述第一阈值温度是高于此温度SCR效率就低于阈值的温度。
根据一个实施例，本发明的特征还在于响应于停止再生所述微粒过滤器而通过增大增压压力来增大流向所述SCR的排气流量的附加指令。
根据一个实施例，本发明的特征还在于响应于停止再生所述微粒过滤器而关闭增压空气冷却器旁通阀和机械增压器旁通阀的附加指令。
根据一个实施例，本发明的特征还在于响应于停止再生所述微粒过滤器而关闭EGR冷却器旁通阀的附加指令。
根据一个实施例，本发明的特征还在于响应于SCR温度低于所述第一阈值温度而减少流向所述SCR的排气流量的附加指令。
根据一个实施例，本发明的特征还在于响应于SCR温度低于第二阈值温度而减少流向所述SCR的排气流量的附加指令。
根据一个实施例，本发明的特征还在于响应于停止再生所述微粒过滤器和SCR温度低于所述第一阈值，向所述SCR喷射尿素。

Claims (15)

1.一种发动机运行方法，其包括：
响应于停止微粒过滤器的再生，在驾驶员需求扭矩基本恒定的同时通过控制器增大发动机进气口中的增压压力。
2.如权利要求1所述的发动机方法，其中通过至少部分地关闭涡轮增压器的叶片来增大增压压力，并且所述发动机方法进一步包括：
响应于停止所述微粒过滤器的再生，增大低压排气再循环流量并减少高压排气再循环流量。
3.如权利要求1所述的发动机方法，其进一步包括响应于停止所述微粒过滤器的再生而打开进气节流阀并且增大机械增压器压缩机的传动比以增大所述增压压力。
4.如权利要求3所述的发动机方法，其进一步包括响应于停止所述微粒过滤器的再生，关闭EGR冷却器旁通阀。
5.如权利要求4所述的发动机方法，其进一步包括响应于停止所述微粒过滤器的再生，关闭增压空气冷却器旁通阀。
6.如权利要求5所述的发动机方法，其进一步包括响应于停止所述微粒过滤器的再生，关闭压缩机旁通阀。
7.如权利要求1所述的发动机方法，其进一步包括响应于停止所述微粒过滤器的再生，打开排气节流阀。
8.如权利要求1所述的发动机方法，其进一步包括：
响应于停止所述微粒过滤器的再生并且在SCR温度低于第一阈值温度之前，基于驾驶员需求扭矩和发动机转速来调节EGR阀位置。
9.如权利要求8所述的发动机方法，其中所述EGR阀是低压EGR阀，并且所述发动机方法进一步包括：
进一步调节所述低压EGR阀以增大低压EGR流量；以及
响应于停止所述微粒过滤器的再生而增大流向SCR的排气流量，所述排气流量在SCR温度低于所述第一阈值温度之前增大。
10.如权利要求9所述的发动机方法，其进一步包括响应于SCR温度低于所述第一阈值温度，减少流向所述SCR的排气流量。
11.一种发动机系统，其包括：
包括至少一个气缸的二冲程对置活塞柴油发动机；
联接到所述二冲程发动机的排气系统，其包括氧化催化器、SCR和微粒过滤器；和
控制器，其包括存储在非瞬态存储器中的可执行指令，以响应于停止再生所述微粒过滤器以及SCR温度高于第一阈值温度而增大流向所述SCR的排气流量。
12.如权利要求11所述的发动机系统，其中所述第一阈值温度是高于此温度SCR效率就低于阈值的温度。
13.如权利要求12所述的发动机系统，其进一步包括响应于停止再生所述微粒过滤器而通过增大增压压力来增大流向所述SCR的排气流量的附加指令。
14.如权利要求13所述的发动机系统，其进一步包括响应于停止再生所述微粒过滤器而关闭增压空气冷却器旁通阀和机械增压器旁通阀的附加指令。
15.如权利要求14所述的发动机系统，其进一步包括响应于停止再生所述微粒过滤器而关闭EGR冷却器旁通阀的附加指令。
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