[发明专利]用于在再生微粒过滤器的同时控制火花点火发动机的燃料的方法

说明书

技术领域

本发明涉及机动车辆排放控制系统和方法的领域。

背景技术

因为直接喷射到汽缸中的燃料能够减少汽缸充气温度，直喷汽油发动机提供改善的效率。结果，与具有进气道喷射燃料的相同汽缸相比，额外的空气可以进入汽缸。因此，可以增进发动机功率和效率。此外，因为燃料在直喷汽油发动机的汽缸进气口比进气道燃料喷射发动机存在更小的聚集趋势，直喷汽油发动机可以表现出改善的瞬态燃料控制。但是，直喷发动机在较高的发动机转速和负载状况下会产生碳烟，这是因为具有较少的时间可被利用以将汽缸中的燃料雾化。因此，将微粒过滤器合并到直喷发动机的排气系统中是有用的。汽油发动机包括用纯汽油或汽油与诸如酒精的其他燃料的混合物作为燃料的那些发动机。此外，还包括用在火花点火的发动机中的其他的燃料，例如液化丙烷气(LPG)和压缩天然气(CNG)。

在美国专利6,738,702中，公开一种用于再生微粒过滤器的方法。具体说，该参考文献公开了一种具有微粒过滤器的柴油发动机，该微粒过滤器后面设有稀NO_X或SCR催化器。该方法描述调节发动机燃料以提供用于抽取催化器的空气-燃料比。但是，该方法关于如何调节发动机燃料没有提供细节，并且任何这种调节对于汽油发动机是不太可能有效的，因为汽油发动机通常以化学计量状态运行，而柴油发动机通常以稀空气-燃料混合物运行。

发明内容

本发明人已经研发出一种用于调节供给火花点火的发动机的燃料的方法，包括：在第一运行状态期间不主动再生微粒过滤器时，提供关于化学计量状态变化的空气-燃料混合物，所述空气-燃料混合物在一定数目的汽缸周期内平均是基本化学计量的；以及在第二运行状态期间主动再生所述微粒过滤器时，提供关于化学计量状态变化的空气-燃料混合物，所述空气-燃料混合物在一定数目的汽缸周期内平均是稀化学计量的，所述第二运行状态不同于所述第一运行状态。

通过在第一运行状态期间在没有主动再生微粒过滤器时提供关于化学计量状态变化的空气-燃料混合物，并且通过在第二运行状态期间提供关于化学计量状态变化的空气-燃料混合物，该空气-燃料混合物是稀化学计量状态，无论微粒过滤器是否在再生，三元催化器都能够有效地工作。例如，当微粒过滤器不再生时，保持在排气中的很少的氧参与碳烟氧化。另一方面，在微粒过滤器再生期间，排气中的过量的氧可以通过氧化碳烟而被消耗。如果在微粒过滤器不再生时发动机以基本化学计量的空气-燃料混合物运行，发动机排气系统中的三元催化器能够有效地工作，因为在排气中存在氧化物和还原剂。如果发动机以稀化学计量状态的空气-燃料混合物运行，过量的氧通过氧化碳烟而被消耗，因此基本上化学计量的混合物进入用于处理的三元催化器。因此微粒过滤器再生或不再生，催化器都暴露在基本上化学计量的排气混合物中。

本发明具有若干优点。具体说，本发明在保持净化学计量排气状态的同时提供一种用于储存从发动机产生含碳微粒排放物以控制尾气管排放物的方法。该方法通过对被三元催化器处理过的排气提供改进的控制能够改善发动机排放。而且，发动机空气-燃料控制可以被简化，特别是如果氧传感器设置在该排气系统中在微粒过滤器和下游催化剂之间，这事因为通过氧化碳烟所消耗的氧的量能够被直接测量，而不是通过模型估计。还有，该方法再生微粒过滤器而无需提供诸如空气泵之类的额外硬件。

根据另一方面，提供一种用于调节供给火花点火的发动机的燃料的方法。该方法包括在不再生微粒过滤器时向火花点火的发动机的至少一个汽缸提供关于化学计量状态变化的第一空气-燃料混合物，所述空气-燃料混合物在一定数目的汽缸周期内平均是基本化学计量的；以及在主动再生微粒过滤器时，向火花点火的发动机的至少一个汽缸提供第二空气-燃料混合物，以使离开所述微粒过滤器的排气在一定数目的汽缸周期内平均是基本化学计量的。

在一个实施例中，所述火花点火的发动机是直喷火花点火发动机。

在另一个实施例中，响应在排气系统中的所述微粒催化剂下游的氧浓度调节所述第二空气-燃料混合物。

在另一个实施例中，三元催化器设置在排气系统中的所述微粒过滤器的下游。

根据另一方面，提供一种用于控制具有微粒过滤器和连接于该微粒滤器下游的三元催化器的发动机的方法。该方法包括向该微粒过滤器提供关于化学计量波动的排气氧浓度，其中随着微粒过滤器的再生该波动的氧浓度具有增加的过量的氧，同时保持离开该微粒过滤器并进入三元催化器的排气氧浓度关于化学计量波动。

在一个实施例中，三元催化剂设置在排气系统中的所述微粒过滤器的上游。