[发明专利]用于微粒过滤器清洁的系统和方法

说明书

本发明涉及用于微粒过滤器清洁的系统和方法。提供了用于在车辆关闭状况期间经由排气微粒过滤器传送空气来清洁排气微粒过滤器的方法和系统。在一个示例中，在车辆关闭状况期间，涡轮增压器可以经由电动马达反向旋转，或者发动机可以经由电机反向旋转以经由排气微粒过滤器传送空气，并且从微粒过滤器收集的烟尘然后可以沉积在耦接到进气歧管的空气过滤器上。在随后的发动机启动期间，来自进气空气过滤器的烟尘可以被传送到发动机汽缸以用于燃烧。

技术领域

本说明书大体涉及用于在车辆关闭(vehicle-off)状态期间清洁排气微粒过滤器的方法和系统。

背景技术

使用汽油燃料的发动机燃烧可产生可排放到大气的微粒物质(PM)(诸如烟尘和气溶胶)。为了实现排放合规性，可在发动机排气中包括微粒过滤器(PF)，以在将排气释放到大气之前过滤掉排气PM。此类装置可在发动机操作期间周期性地或适时地再生，以减少捕集的PM的量。然而，由于PF的几何形状和/或PF的位置，在PF再生期间捕集的PM的一部分可不会燃烧，并且此类未燃烧的PM的积聚可引起排气背压增加，从而引起发动机效率降低。此外，在车辆长时间运行期间可无法获得用于PF再生的条件，从而使得PF负载不断积聚。

提供了用于响应于PM负载达到阈值量而清洁PF的各种方法。在一个示例中，如US5,725,618中所示，Shimoda等人公开了一种反冲洗耦接到柴油发动机的排气通道的微粒过滤器的方法。来自空气室的加压空气可从PF的下游传送到PF的上游，以产生用于移除积聚在PF上的PM的压力。然后，含有烟尘的加压空气被传送到PM燃烧区段，其中PM使用来自耦接到燃烧区段的加热器的电能燃烧。

然而，本发明人已经认识到上述方法的潜在缺点。作为一个示例，可需要附加部件以从PF移除积聚的烟尘并且然后燃烧烟尘，从而导致成本增加。通过使用来自单独的加热器的电能以燃烧烟尘，发动机功率的寄生损失可增加。另外，在发动机操作期间反冲洗PF可引起烟尘经由排气门进入燃烧室，从而不利地影响燃烧稳定性。此外，排气温度升高的发动机操作可不利地影响排放质量。

发明内容

在一个示例中，上述问题可以通过一种方法解决，该方法包括：传送来自发动机的排气通过微粒过滤器(PF)，以及响应于高于阈值的排气微粒过滤器(PF)烟尘负载，并且当发动机不再燃烧时，使环境空气流过PF，并且然后将环境空气与从PF收集的烟尘传送到进气歧管，以将烟尘沉积在耦接到进气歧管的空气过滤器上。以这种方式，在车辆钥匙断开(key-off)期间，通过适时地反向旋转涡轮增压器的排气涡轮或发动机，空气可以经由PF沿反向方向传送以移除积聚在PF上的烟尘，并且然后将烟尘沉积在进气空气过滤器上以随后传送到发动机汽缸以进行燃烧。

作为一个示例，在车辆钥匙断开状况期间，响应于高于阈值的PF烟尘负载和低于阈值的排气温度，控制器可执行用于PF的清洁例程。包括排气涡轮和进气压缩机的涡轮增压器可经由耦接到涡轮的电动马达沿反向方向旋转。响应于排气涡轮的反向旋转，环境空气可以从尾管进入排气通道并且经由PF流到涡轮。当环境空气沿反向方向流过PF(从靠近尾管的PF下游到靠近涡轮的PF上游)时，积聚在PF上的烟尘可随着空气流动而被移除。废气门可以关闭，并且耦接到高压EGR(HP-EGR)通道的排气再循环(EGR)阀可以完全打开，以经由涡轮和HP-EGR通道将环境空气与烟尘从涡轮下游传送到进气压缩机上游(靠近增压空气冷却器)。然后，空气与烟尘可经由压缩机和压缩机再循环通道中的一个被传送到进气压缩机上游(靠近进气空气过滤器)。然后，空气可以经由进气空气过滤器从进气通道流出到大气，从而将烟尘沉积在进气空气过滤器上并且移除沉积在进气过滤器上的任何微粒物质。对于混合动力电动车辆(HEV)，在车辆钥匙断开状况期间，响应于高于阈值的PF烟尘负载和低于阈值的排气温度，可以使用来自电机的马达扭矩反向旋转发动机。由于发动机的反向旋转，环境空气可以经由尾管进入，并且当流过PF时可以移除积聚的烟尘。然后，空气与烟尘可经由涡轮、发动机汽缸和压缩机再循环通道被传送到进气空气过滤器。在紧接着的发动机启动期间，沉积在进气空气过滤器上的烟尘可与进气空气流一起被传送到发动机汽缸(用于燃烧)。