專利名稱：防止損害適用于氣缸停用的車輛中汽油顆粒過濾器的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于防止損害汽油發(fā)動機的汽油顆粒過濾器(GPF)的方法，尤其涉及一種防止損害適用于氣缸停用(CDA)的車輛中的GPF的方法，該方法確定適用于CDA的汽油發(fā)動機的氣缸數(shù)量，從而通過使用GPF的內(nèi)部溫度條件而防止損害GPF。
背景技術(shù)：
近來，隨著對發(fā)動機輸出和效率的要求增加，甚至對于汽油發(fā)動機也使用直接將燃料噴射進入氣缸的汽油直接噴射(GDI)式發(fā)動機。除了 GDI發(fā)動機之外，在渦輪增壓汽油直接噴射(T-GDI)發(fā)動機中，由于燃燒室中不完全燃燒段的增加，顆粒材料(PM)的產(chǎn)生成為一個問題，這是由于在GDI發(fā)動機上安裝渦輪增壓器而造成的。已經(jīng)針對安裝汽油顆粒過濾器(GPF)進行了研究，所述汽油顆粒過濾器起到的作用與在柴油發(fā)動機中使用以消除產(chǎn)生PM問題的煙塵過濾器相同。然而，因為汽油車輛以一定化學(xué)計量比運行，當在過濾器中積累的PM再生時由于排放氣體中的氧氣不足而難以重新使用該煙塵過濾器，從而導(dǎo)致需要大量時間來使得煙塵過濾器再生。同時，在適用于一種技術(shù)的氣缸停用(CDA)發(fā)動機中，該技術(shù)通過停止對多個氣缸的一些氣缸的燃料供給而提供非運行時期從而改進減速或低速行駛中的燃料效率，通過不供給燃料的氣缸排放的空氣通過排氣歧管排放至外部。通過不供給燃料的氣缸排放的空氣包含與大氣比率相同的氧氣，因為其并未經(jīng)過燃燒。問題在于，包含大量氧氣的空氣通過排氣管線排放至外部時，空氣中的氧氣由于加速PM的氧化而損害GPF。同時，作為相關(guān)技術(shù)，KR10-2009-0063944A 和 KR10-2009-0126619A 中已經(jīng)公開了用于去除GDI發(fā)動機中的PM的技術(shù)以及關(guān)于CDA發(fā)動機的技術(shù)。公開于本背景技術(shù)部分的信息僅僅旨在加深對本發(fā)明的一般背景技術(shù)的理解，而不應(yīng)當被視為承認或以任何形式暗示該信息構(gòu)成已經(jīng)為本領(lǐng)域技術(shù)人員所公知的現(xiàn)有技術(shù)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的各個方面涉及提供一種防止損害車輛中的汽油顆粒過濾器(GPF)的方法，所述車輛具有適用于氣缸停用(CDA)的汽油發(fā)動機。根據(jù)本發(fā)明的各個方面的示例性方法可以包括監(jiān)測GPF壓力差的步驟，該步驟測量所述GPF的壓力差并且根據(jù)測量的GPF的壓力差確定所述GPF中煙塵的積累量；比較壓力差的步驟，該步驟將測量的GPF的壓力差與預(yù)定再生壓力差進行比較；計算GPF溫度的步驟，對于每個CDA模式該步驟基于煙塵的積累量和排放氣體的平均氧氣濃度根據(jù)所述每個CDA模式計算所述GPF中的溫度；以及設(shè)置CDA模式的步驟，該步驟基于計算的溫度和為了防止損害所述GPF而建立的預(yù)定溫度而確定CDA操作可用的氣缸的數(shù)量。所述設(shè)置CDA模式的步驟可以對CDA模式進行設(shè)置，從而使得所述GPF的溫度等于或者低于預(yù)定溫度。所述預(yù)定溫度可以是大約1250°C。所述方法可以進一步包括啟動GPF再生的步驟，該步驟在所述設(shè)置CDA模式的步驟之后啟動所述GPF的再生；確定超限運行起點的步驟，該步驟在所述GPF再生時確定所述車輛是否已經(jīng)進入超限運行狀況；確定GPF再生的完成的步驟，如果所述車輛還未進入所述超限運行狀況，那么該步驟將所述GPF中的壓力差與再生完成壓力差進行比較；以及完成GPF再生的步驟，當在所述確定GPF再生的完成的步驟中所述GPF中的壓力差低于再生完成壓力差時，所述完成GPF再生的步驟完成所述GPF的再生。而且，所述方法可以進一步包括停止CDA操作的步驟，如果所述車輛已經(jīng)進入所述超限運行狀況，那么該步驟終止所述GPF的再生，終止CDA操作并且返回至所述比較壓力差的步驟。根據(jù)具有本發(fā)明的配置的防止損害適用于CDA的車輛中的GPF的方法，通過基于GPF的壓力差和溫度而確定待停止的氣缸的數(shù)量，當GPF在適用于CDA的車輛中再生時可以阻止GPF暴露于高溫并受到損害。此外，可以使得燃料效率達到最高程度，因為通過防止損害GPF而總是可以進行再生，從而可以保持車輛的性能。通過納入本文的附圖以及隨后與附圖一起用于說明本發(fā)明的某些原理的具體實施方式
，本發(fā)明的方法和裝置所具有的其它特征和優(yōu)點將變得清楚或更為具體地得以闡明。


圖I是一種系統(tǒng)的示意圖，用于防止損害汽油顆粒過濾器(GPF)的本發(fā)明的示例性方法應(yīng)用于該系統(tǒng)。圖2是示出了根據(jù)本發(fā)明的各個方面的防止損害適用于CDA的車輛中的GPF的示例性方法的流程圖。圖3是顯示了在本發(fā)明的示例性方法中使用的相對于GPF壓力差的煙塵積累量的曲線圖。圖4是顯示了在本發(fā)明的示例性方法中使用的相對于煙塵積累量的GPF的內(nèi)部溫度以及每個CDA模式的平均氧氣濃度的曲線圖。圖5是顯示了在本發(fā)明的示例性方法中使用的根據(jù)CDA操作的平均氧氣濃度的圖。應(yīng)理解的是，附圖呈現(xiàn)了闡述本發(fā)明基本原理的各個特征的一定程度的簡化表示，從而不一定是按比例繪制的。本文所公開的本發(fā)明的特定設(shè)計特征，包括例如特定尺寸、定向、位置以及形狀，將部分地由具體意圖的應(yīng)用以及使用環(huán)境所確定。在附圖中，附圖標記在全部的幾個附圖中表示本發(fā)明的相同或者等效的部分。
具體實施例方式現(xiàn)在將詳細地參考本發(fā)明的各個實施方案，這些實施方案的實例被顯示在附圖中并描述如下。盡管本發(fā)明將與示例性實施方案相結(jié)合進行描述，但是應(yīng)當意識到，本說明書并非旨在將本發(fā)明限制為那些示例性實施方案。相反，本發(fā)明旨在不但覆蓋這些示例性實施方案，而且覆蓋可以被包括在由所附權(quán)利要求所限定的本發(fā)明的精神和范圍之內(nèi)的各種選擇形式、修改形式、等價形式及其它實施方案。在下文中參考附圖對根據(jù)本發(fā)明的各個實施例的防止損害適用于氣缸停用(CDA)的車輛中的汽油顆粒過濾器(GPF)的方法進行具體描述。參考圖I，根據(jù)本發(fā)明的各個實施例的防止損害適用于CDA的車輛中的GPF的方法應(yīng)用于裝備有三元催化轉(zhuǎn)化器20和GPF 30的發(fā)動機系統(tǒng)，三元催化轉(zhuǎn)化器20和GPF 30在汽油直接噴射(GDI)或渦輪增壓汽油直接噴射(T-GDI)式CDA發(fā)動機10之后布置在排
氣管線中。如圖2中所示，監(jiān)測GPF壓力差的步驟SllO周期性地測量GPF 30的前端和后端處的壓力，并且通過對壓力進行比較而連續(xù)計算GPF中的壓力差。GPF 30中煙塵的積累量和GPF中的壓力差是成比例的，如圖3中所示。監(jiān)測GPF中的壓力差，作為間接測量GPF 30中煙塵的積累量的方法。比較壓力差的步驟S120將在監(jiān)測GPF壓力差的步驟SllO中測量的GPF 30中的壓力差與預(yù)定再生壓力差進行比較。也就是說，當GPF壓力差等于或者大于預(yù)定值并且在GPF 30中積累了過量煙塵的時候，GPF 30的效率和排氣效率降低，從而需要對GPF 30進行再生，這需要以下過程。當GPF 30的壓力差等于或小于預(yù)定值時，在GPF 30中積累的煙塵的量較小，不需要對GPF 30進行再生。重復(fù)地對GPF 30的壓力差和預(yù)定再生壓力差進行比較。計算GPF溫度的步驟S130計算每個CDA模式中GPF 30的內(nèi)部溫度。其是通過以下方式完成的首先將通過監(jiān)測GPF壓力差的步驟SllO獲取的GPF 30的壓力差置于圖3中以獲得煙塵的相應(yīng)積累量，然后基于煙塵的積累量和氧氣濃度根據(jù)每個CDA模式使用圖4的曲線圖以推斷GPF 30的內(nèi)部溫度?；谕茢嗟腉PF 30的內(nèi)部溫度，設(shè)置CDA模式的步驟S140確定待停止的氣缸的數(shù)量，同時保持GPF 30在一定溫度下或者低于該溫度運行，若高于該溫度則GPF 30會受到損害。這樣的溫度典型地為大約1250°C。在各個實施例中，該溫度被設(shè)置為1250°C。將會認識到，該溫度的值可以根據(jù)GPF的材料和結(jié)構(gòu)而變化。通過使用在圖3至圖5中示出的例子而對計算GPF溫度的步驟S130和設(shè)置CDA模式的步驟S140進行具體描述。圖3和圖4顯示了從積累的實驗值獲取的經(jīng)驗數(shù)據(jù)，圖5顯示了在四缸發(fā)動機中根據(jù)CDA模式的平均氧氣濃度。也就是說，在圖5中，因為大多數(shù)氧氣被用于在運行中的氣缸中燃燒，濃度為大約I %，并且在停止的氣缸中的氧氣濃度為大約21 %，這與氧氣在大氣中的濃度相同，它們的算術(shù)平均是根據(jù)每個CDA模式的平均氧氣濃度。在圖3中，示例性地說明了 GPF 30的壓力差是20kPa(a)、25kPa(b)和30kPa(c)。當GPF 30的壓力差是20kPa時，能夠?qū)崿F(xiàn)CDA操作，從而使得燃料不供給至四缸發(fā)動機中的三個氣缸，但是當GPF 30的壓力差是30kPa時，氣缸都不能停止，當GPF 30的壓力差是25kPa時，僅有一個氣缸能夠停止。首先，當由圖3中的(a)指示的GPF 30的壓力差為20kPa時，煙塵的積累量是大約5. 5g/L。在圖4中，當煙塵的積累量是5. 5g/L時，描述了根據(jù)氧氣濃度的GPF 30的溫度。即使在CDA以最高水平運行的情況下平均氧氣濃度為16%，因為GPF 30的溫度為大約1100°C，所以甚至能夠?qū)崿F(xiàn)根據(jù)車輛中所需輸出而停止三個氣缸的CDA-3模式。也就是說，在裝備有四缸發(fā)動機的車輛中，在不需要大量輸出時，例如減速、低速行駛或下坡行駛，可以最多停止三個氣缸。當在圖3中由(b)指示的GPF 30的壓力差為25kPa時，煙塵的積累量為大約7.5g/L，可以根據(jù)圖4和圖5停止一個氣缸，但是也可以停止兩個或更多氣缸。也就是說，如圖4中的(b-1)所示，當氧氣濃度為6%時，GPF 30的內(nèi)部溫度為大約1000°C，從而可以停止一個氣缸，但是如(b-2)所示，當氧氣濃度為11%時，GPF 30的溫度超過大約1250°C，從而不可能停止兩個或更多氣缸。同時，當在圖3中由(C)指示的GPF 30的壓力差為30kPa時，煙塵的積累量為大約9g/L，其中如圖4中的(c)所示，即使只有一個氣缸停止，溫度也會超過1250°C——GPF30的臨界溫度，從而不能應(yīng)用CDA模式。回來參考圖2，在設(shè)置CDA模式之后，執(zhí)行啟動GPF再生的步驟S150，該步驟對GPF進行再生。當煙塵繼續(xù)在GPF 30中積累時，GPF30的性能降低，從而通過加熱煙塵使其氧化而執(zhí)行再生，當積累的煙塵等于或多于預(yù)定量時通過使用后噴射以將GPF 30的溫度升高至預(yù)定溫度或以上。當發(fā)動機運行而GPF 30再生時，確定超限運行起點的步驟S160確定是否已經(jīng)進入超限運行狀況。也就是說，由于在CDA模式中發(fā)動機10的輸出受到一些氣缸停止的限制，在加速、中速或更快行駛、或者上坡時，而不是在車輛減速、以低速行駛或下坡行駛的時候，必須通過將燃料供給進入所有氣缸而從發(fā)動機10引導(dǎo)充分的輸出。因此，必須通過周期性地確定車輛是否進入超限運行而確定CDA是否停止。當在確定超限運行起點的步驟S160中確定車輛已經(jīng)進入超限運行時，必須停止CDA操作(S170)并且將燃料供給進入所有氣缸，從而使得發(fā)動機10產(chǎn)生充足的輸出。當在確定超限運行起點的步驟S160中確定車輛還沒有進入超限運行時，執(zhí)行確定GPF再生的完成的步驟S180，該步驟確定是否完成GPF 30的再生。確定GPF再生的完成的步驟S180將GPF中的壓力差與期望再生完成壓力差進行比較，并且在確定GPF中的壓力差低于期望再生完成壓力差時完成GPF 30的再生，這意味著GPF 30已經(jīng)充足地再生。當確定GPF再生的完成的步驟S180中GPF中的壓力差高于期望再生完成壓力差時，GPF 30的再生繼續(xù)，直到GPF中的結(jié)果壓力差低于期望再生完成壓力差。在GPF 30的再生過程中，確定超限運行起點的步驟S160和隨后步驟是周期性重復(fù)執(zhí)行的。為了便于在所附權(quán)利要求中解釋和精確定義，術(shù)語前或后等等用于參考在圖中所示的示例性實施方案的特征的位置來對這些特征進行描述。前面對本發(fā)明具體示例性實施方案所呈現(xiàn)的描述是出于說明和描述的目的。前面的描述并不想要成為毫無遺漏的，也不是想要把本發(fā)明限制為所公開的精確形式，顯然，根據(jù)上述教導(dǎo)很多改變和變化都是可能的。選擇示例性實施方案并進行描述是為了解釋本發(fā)明的特定原理及其實際應(yīng)用，從而使得本領(lǐng)域的其它技術(shù)人員能夠?qū)崿F(xiàn)并利用本發(fā)明的各種示例性實施方案及其各種選擇形式和修改形式。本發(fā)明的范圍意在由所附權(quán)利要求書及其等效形式所限定。
權(quán)利要求
1.一種防止損害適用于氣缸停用的車輛的汽油顆粒過濾器的方法，所述方法包括 監(jiān)測汽油顆粒過濾器壓力差的步驟，該步驟測量所述汽油顆粒過濾器的壓力差并且根據(jù)測量的汽油顆粒過濾器的壓力差確定所述汽油顆粒過濾器中煙塵的積累量； 比較壓力差的步驟，該步驟將測量的汽油顆粒過濾器的壓力差與預(yù)定再生壓力差進行比較； 計算汽油顆粒過濾器溫度的步驟，對于每個氣缸停用模式該步驟基于煙塵的積累量和排放氣體的平均氧氣濃度根據(jù)所述每個氣缸停用模式計算所述汽油顆粒過濾器中的溫度；以及 設(shè)置氣缸停用模式的步驟，該步驟基于計算的溫度和為了防止損害所述汽油顆粒過濾器而建立的預(yù)定溫度而確定氣缸停用操作可用的氣缸的數(shù)量。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的防止損害適用于氣缸停用的車輛的汽油顆粒過濾器的方法，其中，所述設(shè)置氣缸停用模式的步驟對氣缸停用模式進行設(shè)置，從而使得所述汽油顆粒過濾器的溫度等于或者低于預(yù)定溫度。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的防止損害適用于氣缸停用的車輛的汽油顆粒過濾器的方法，進一步包括 啟動汽油顆粒過濾器再生的步驟，該步驟在所述設(shè)置氣缸停用模式的步驟之后啟動所述汽油顆粒過濾器的再生； 確定超限運行起點的步驟，該步驟在所述汽油顆粒過濾器再生時確定所述車輛是否已經(jīng)進入超限運行狀況； 確定汽油顆粒過濾器再生的完成的步驟，如果所述車輛還未進入所述超限運行狀況，那么該步驟將所述汽油顆粒過濾器中的壓力差與再生完成壓力差進行比較；以及 完成汽油顆粒過濾器再生的步驟，當在所述確定汽油顆粒過濾器再生的完成的步驟中所述汽油顆粒過濾器中的壓力差低于再生完成壓力差時，所述完成汽油顆粒過濾器再生的步驟完成所述汽油顆粒過濾器的再生。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的防止損害適用于氣缸停用的車輛的汽油顆粒過濾器的方法，進一步包括 停止氣缸停用操作的步驟，如果所述車輛已經(jīng)進入所述超限運行狀況，那么該步驟終止所述汽油顆粒過濾器的再生，終止氣缸停用操作并且返回至所述比較壓力差的步驟。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的防止損害適用于氣缸停用的車輛的汽油顆粒過濾器的方法，其中，所述預(yù)定溫度是大約1250°C。
全文摘要
本發(fā)明涉及防止損害適用于氣缸停用的車輛中汽油顆粒過濾器的方法。一種防止損害適用于氣缸停用(CDA)的車輛的汽油顆粒過濾器(GPF)的方法，可以包括監(jiān)測GPF壓力差的步驟，該步驟測量所述GPF的壓力差并且根據(jù)測量的GPF的壓力差確定所述GPF中煙塵的積累量；比較壓力差的步驟，該步驟將測量的GPF的壓力差與預(yù)定再生壓力差進行比較；計算GPF溫度的步驟，對于每個CDA模式該步驟基于煙塵的積累量和排放氣體的平均氧氣濃度根據(jù)所述每個CDA模式計算所述GPF中的溫度；以及設(shè)置CDA模式的步驟，該步驟基于計算的溫度和為了防止損害所述GPF而建立的預(yù)定溫度而確定CDA操作可用的氣缸的數(shù)量。
文檔編號F01N9/00GK102979608SQ20111042513
公開日2013年3月20日 申請日期2011年12月16日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月2日
發(fā)明者金兌昱, 李津夏 申請人:現(xiàn)代自動車株式會社