用于颗粒过滤器的方法和系统技术方案

本申请涉及用于颗粒过滤器的方法和系统，并提供了用于再生和吹扫用于燃烧发动机的排气处理系统的颗粒过滤器的方法和系统。在一个示例中，一种方法可以包括使排气沿反向方向流过颗粒过滤器，以将颗粒物吹扫到发动机的进气歧管以用于燃烧。吹扫的持续时间可以基于在减速燃料切断事件期间在颗粒过滤器的先前再生期间实现的再生。

Methods and systems for particle filters

The present application relates to methods and systems for particle filters, and provides methods and systems for regenerating and purging particle filters for exhaust treatment systems of combustion engines. In one example, a method may include blowing particulate matter into the intake manifold of the engine for combustion by making the exhaust flow through the particulate filter in the reverse direction. The duration of the purge can be based on the regeneration achieved during the prior regeneration of the particulate filter during the deceleration fuel cut-off event.

【技术实现步骤摘要】
用于颗粒过滤器的方法和系统
本说明书总体涉及用于从燃烧发动机的排气处理系统的颗粒过滤器中去除烟粒(soot)的方法和系统。
技术介绍
发动机排气系统利用排放控制装置来处理内燃发动机的排气，从而减少释放到大气中的颗粒排放物的量。排放控制装置通常包括颗粒过滤器和催化转化器。例如，能够还原NOx的三元催化转化器(TWC)可以被包括在排放控制装置中。另外，颗粒过滤器(PF)通常可以位于TWC的下游以收集颗粒物，颗粒物包括来自未完全燃烧的碳颗粒(例如烟粒和灰烬)。随着颗粒物积聚在过滤器中，对排气流的限制逐渐增加。当颗粒过滤器充满烟粒时，可能产生不利的排气背压，这会对燃烧、排放和发动机性能产生不利影响。为了减少与排气背压相关的问题，可以周期性地再生颗粒过滤器。例如，可以在车辆驾驶期间适时地再生过滤器。例如，在发动机以减速燃料切断(DFSO)模式下操作的条件期间，排气可以被动地达到再生温度(例如，在450℃之上)。该热排气通过颗粒过滤器的流可以使积聚在过滤器中的至少一些碳颗粒焚烧，并且燃烧产物可以排出到大气中。然而，被动再生机会可能很少，因为它们依赖于DFSO的发生。在一个示例中，如果由于车辆在高负荷下运行延长的持续时间因而不经常发生DFSO事件，则可能损害过滤器再生。在另外的示例中，颗粒过滤器可以主动再生，其中，可以侵入地调节发动机操作以提高排气温度并促进烟粒焚烧。例如，发动机可以按顺序富燃操作和稀燃操作(相对于化学计量)以主动燃烧烟粒。在更进一步的示例中，燃料可以在发动机稀燃操作时喷射到靠近过滤器的排气中，以便在过滤器处局部燃烧烟粒。然而，在主动再生期间对富燃/稀燃发动机操作的依赖可能导致燃料经济性下降。另一种管理颗粒过滤器的烟粒负荷的尝试包括经由排气再循环(EGR系统)使排气通过排气处理系统路由至发动机进气装置，如Lupescu等人在U.S.8,635,852中所示。其中，Lupescu公开了一种排气处理系统，该排气处理系统被配置成经由EGR系统的EGR通道将所存储的碳氢化合物和颗粒物从包括颗粒过滤器的捕集器组件吹扫(purge)到发动机进气装置。然而，本文的专利技术人已经认识到此类系统的潜在问题。作为一个示例，可能难以使再生过滤器所需的吹扫流与EGR流量要求相协调。具体地，基于发动机工况，EGR阀可以在高流量设定值(例如，提供7-20％质量流量的设定值)和低流量设定值(例如，提供2％质量流量的设定值)之间频繁且快速地变换。EGR流量设定值的快速且显著的改变允许减少泵送损失，从而提高与EGR使用相关联的燃料经济性。然而，吹扫的HC的流量设定值的相同改变可能导致燃烧不稳定性。作为另一个示例，在Lupescu的方法中，如果存在间歇的扭矩瞬变，则可能无法完成过滤器再生。例如，如果在将过滤器吹扫到进气装置时存在松加速器踏板至怠速状态，则EGR阀可以被关闭，因为在怠速条件下发动机的EGR容差低，并且还由于EGR阀开度对歧管真空发生的干扰。因此，即使在怠速条件下发动机的吹扫容差高于EGR容差，过滤器的进一步吹扫也可能终止。
技术实现思路
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：在旋转供应燃料的发动机时，使用通过过滤器的反向排气流将烟粒从加载的颗粒过滤器吹扫到发动机进气装置；并且在旋转未供应燃料的发动机时，使用通过过滤器的正向(forward)空气流将来自加载的颗粒过滤器烟粒再生并流到尾管。以这种方式，可以彼此协调地执行吹扫和再生，使得可以尽可能有效地降低颗粒过滤器的烟粒负荷。作为一个示例，排气系统可以包括具有在汽油颗粒过滤器(GPF)上游的三元催化剂(TWC)的排放控制装置。排气系统可以包括通向分支排气通道系统的排气歧管，该分支排气通道系统包括用于控制通过排放控制装置的排气流的方向的多个排气阀。例如，第一排气通道可以经由排气涡轮和/或经由绕过所述涡轮的废气门通道将排气从排气歧管引导至排放控制装置。所述排气可以在正向方向上流过排放控制装置(即，从GPF的入口到出口并且在其上通过TWC)后流到尾管。另一个旁路排气通道可以在涡轮下游联接到第一排气通道，以用于在绕过排放控制装置的同时将排气引导至所述尾管。联接在第一排气通道和旁路通道的接合处的旁路阀可以用于将排气引导通过第一排气通道或旁路通道。第二排气通道可以在TWC下游的位置处将排气歧管联接到第一排气通道。联接在第二排气通道和第一排气通道的接合处的流选择器阀可以用于通过第一排气通道(在绕过排放控制装置时)将排气引导至尾管或引导进入GPF的出口，以便能够实现通过GPF的反向排气流。第三排气通道可以在进气压缩机下游的位置处将GPF的入口联接到进气歧管。第三排气通道可以包括再循环阀，该再循环阀用于将从GPF的入口吸入的排气引导到进气歧管中。在任何给定时间，相对于第二排气通道，来自排气歧管的总排气流的较大部分可以被引导到第一排气通道中。基于发动机工况，可以调节每个阀的位置以实现通过排放控制装置的正向流、反向流或旁路流中的一个。例如，在GPF处不需要烟粒加载或卸载的条件期间，可以调节阀位置以使排气在绕过GPF的同时能够被引导到旁路通道中。作为另一个示例，在GPF处需要烟粒加载的条件期间，可以调节阀位置以使所有排气能够被引导到第一排气通道中并从所述第一排气通道通过所述GPF沿第一正向方向流动(从GPF的入口到出口并从所述出口进入TWC中)，其中，排气PM被存储在GPF上。此时，没有排气被引导到第二排气通道中。而且，在GPF处需要烟粒卸载并且DFSO机会可用的条件期间，可以调节阀位置以使第一正向方向的流经由第一排气通道通过GPF，使得被动再生可以有利地用于在过滤器处焚烧烟粒。在GPF处需要烟粒卸载并且DFSO机会不可用的条件期间，例如当发动机正在以供应燃料操作时，可以调节阀位置以使总排气流量的一部分(例如，总流量的10-20％)被引导到第二排气通道中，并从所述第二排气通道流出以在使排气流到进气歧管之前沿与第一方向相反的第二方向流过所述GPF(从GPF的出口到入口)。在本文中，排气PM在排气流期间从GPF的格栅结构中被吸出并被引导到发动机进气歧管中，在所述发动机进气歧管处，所述排气PM在汽缸燃烧期间与喷射的燃料一起被焚烧。以这种方式，可以改善颗粒过滤器清洁。通过使至少一部分排气沿反向方向(沿过滤器加载方向)流过过滤器，收集在过滤器上的烟粒可以逐渐从过滤器移除并被吹扫到发动机进气歧管。通过调节排气系统阀以使得在发动机以供应燃料操作时发生反向流，过滤器可以在驱动循环的较大部分的中被清洁，尽管速率较慢。通过经由专用的GPF再循环通道和GPF再循环阀提供反向流，可以利用发动机对低吹扫流量的更高容差来缓慢地但更完全地吹扫过滤器，而不影响燃烧稳定性或歧管真空产生，特别是在怠速条件下。还通过在发动机以未供应燃料操作的情况期间(例如DFSO)实现通过过滤器的正向流，所述过滤器还可以在更高速率下适时性地清洁。通过针对不同的驱动循环条件，协调使用通过过滤器的反向流来去除烟粒和使用通过所述过滤器的正向流来去除烟粒，可以实现更完全的过滤器清洁，从而减少对过滤器主动再生的需要并且减小相关联的燃料损失。还通过基于来自发动机处的GPF的烟粒的吸入调节排气至发动机进气装置的再循环，可以减少由于突然的扭矩本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种方法，包括：当旋转供应燃料的发动机时，使用通过过滤器的反向排气流将烟粒从加载的颗粒过滤器吹扫到发动机进气装置；并且在旋转未供应燃料的发动机时，使用通过所述过滤器的正向空气流将来自所述加载的颗粒过滤器的烟粒再生并流到尾管。

【技术特征摘要】
2017.09.08 US 15/699,8891.一种方法，包括：当旋转供应燃料的发动机时，使用通过过滤器的反向排气流将烟粒从加载的颗粒过滤器吹扫到发动机进气装置；并且在旋转未供应燃料的发动机时，使用通过所述过滤器的正向空气流将来自所述加载的颗粒过滤器的烟粒再生并流到尾管。2.根据权利要求1所述的方法，其中，使用所述反向排气流吹扫烟粒包括使排气的较小的第一部分从排气歧管流入所述过滤器的出口，并且然后从所述过滤器的入口流到所述发动机进气装置，同时使排气的剩余的第二部分从所述排气歧管流到所述尾管同时绕过所述过滤器。3.根据权利要求2所述的方法，其中，排气的所述第二部分经由排气涡轮和绕过所述涡轮的废气门通道中的一者或多者流到所述尾管。4.根据权利要求3所述的方法，其中，使用所述正向空气流将烟粒再生并流到所述尾管包括使空气从所述排气歧管流入所述过滤器的所述入口中，并且然后从所述过滤器的所述入口流到所述尾管。5.根据权利要求2所述的方法，其中，使用反向流进行吹扫包括使排气从所述排气歧管流入联接到过滤器的第一通道中，其中，使用正向流进行再生包括使空气从所述排气歧管流到联接到所述过滤器的不同的第二通道中，其中所述第一通道和所述第二通道为在所述过滤器处交叠的不同通道。6.根据权利要求5所述的方法，其中，所述第一通道流体地联接到排气再循环通道即EGR通道，所述EGR通道将排气从所述排气歧管再循环到在进气压缩机下游的所述发动机进气装置。7.根据权利要求1所述的方法，进一步包括，响应于吹扫到所述发动机进气装置，经由EGR通道调节EGR流量，所述调节包括随着被吹扫到所述发动机进气装置的烟粒量增加而减少EGR流量，所述EGR流量包括高压EGR流量和低压EGR流量中的一者或多者。8.根据权利要求1所述的方法，进一步包括，响应于在将烟粒从所述过滤器吹扫到所述发动机进气装置时操作员松加速器踏板，禁用发动机燃料供应并转换为将来自所述过滤器的烟粒再生并进入所述尾管。9.根据权利要求1所述的方法，其中，吹扫来自所述过滤器的烟粒和将来自所述过滤器的烟粒再生发生在共同的车辆驱动循环中。10.根据权利要求3所述的方法，进一步包括，在吹扫来自所述过滤器的烟粒时，基于操作员扭矩需求调节供应至所述排气涡轮的马达扭矩，所述马达扭矩随着所述操作员扭矩需求的增加而增加，并且在将来自所述过滤器的...

【专利技术属性】
技术研发人员：D·R·马丁，T·凯利，J·E·罗林杰，
申请(专利权)人：福特全球技术公司，
类型：发明
国别省市：美国,US