CN107620618A - 用于汽油微粒过滤器操作的方法与系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及用于汽油微粒过滤器操作的方法与系统。提供了用于联接到发动机排气系统的汽油微粒过滤器的最佳操作的方法和系统。基于发动机工况，可确定GPF上的目标碳烟水平，并且可调整一个或多个发动机操作参数以将实际的GPF碳烟水平保持在目标水平。在一个示例中，如果实际的GPF碳烟水平低于目标水平，则可调整燃料喷射正时和燃料轨压力中的一个或多个以增加碳烟生成，并且如果实际GPF碳烟水平高于目标水平，GPF可再生，直到实际的碳烟水平达到目标水平。

Description

用于汽油微粒过滤器操作的方法与系统

技术领域

本发明整体涉及用于联接在发动机排气中的汽油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，碳烟和气溶胶(aerosol))。为了实现排放达标率，汽油微粒过滤器(GPF)可被包括在发动机排气中，以在将排气排放到大气之前过滤掉排气PM。包括更密集的过滤网格的更高效率的GPF特别是在冷起动条件期间可用于提高的排放质量。

为了保持排气系统微粒过滤器的效率，可需要间歇地再生过滤器。在Neely等人在美国专利9,027,333中示出了一个示例方法，响应于高于阈值碳烟水平，再生柴油微粒过滤器(DPF)。具体地，控制再生，使得低水平的碳烟保持在过滤器上，以便在诸如即将到来的冷起动的条件期间为碳氢化合物/烃转化提供最佳效率。在另一些方法中，在再生过程期间可除去积聚在过滤器上的全部碳烟。

然而，本发明人已经认识到这些方法的潜在问题。作为一个示例，因为当过滤器清洁碳烟或灰烬时往往是效率最低的，因此通常在发动机系统中实现具有较高过滤特征(诸如更密集的网格率)的过滤器。当过滤器清洁时，衬底中的孔可以是完全打开的，因此微粒可能够更容易地穿过它们，并且可减少碰撞和粘附的可能性，从而不利地影响碳烟捕获速率。然而，使用较高的过滤能力的过滤器可导致提高的排气背压，这可不利地影响发动机功率并增加燃料消耗。此外，这种过滤器可显著增加成本。另一个问题是过滤器上残余碳烟水平的最佳水平可随工况变化。例如，对应于冷起动期间的最佳排放控制的残余碳烟水平可高于对于空转发动机条件最佳的残余碳烟水平。因此，在发动机冷起动再生后剩余在过滤器上的碳烟水平可导致随后的发动机空转条件期间的低效排气排放。此外，在再生事件之后积聚在过滤器上的灰烬水平以及灰烬在整个过滤器中的分布可影响过滤器的操作以及所引起的排气背压。例如，即使残余碳烟水平较低，如果由于先前的再生事件在过滤器中剩余大量的灰烬，则过滤器上的总负载可高于改善的排放质量所需的最佳碳烟水平。

发明内容

在一个示例中，上述问题可通过一种方法解决，该方法包括响应于排气微粒过滤器处的实际碳烟水平低于目标碳烟水平，调整燃料喷射正时和燃料喷射压力中的一个或多个以增加发动机的碳烟输出，直到实际碳烟水平处于目标碳烟水平，所述目标碳烟水平基于发动机温度和发动机负载变化。以这种方式，通过主动地保持过滤器上的残余碳烟水平，可利用较低过滤能力的GPF实现较低的背压。

作为一个示例，具有较低过滤特征(诸如较低密度的过滤网格)的汽油微粒过滤器(GPF)可联接到发动机排气系统。基于包括发动机温度、发动机转速、发动机负载、燃料加注计划等的发动机工况，通过发动机控制器可确定在GPF处保持的最佳残余碳烟水平(目标水平)。基于来自联接在GPF的上游和/或下游的一个或多个压力传感器的输入，可估计GPF处的碳烟水平。如果确定GPF上的碳烟水平低于当前发动机工况的目标水平，则可调整一个或多个发动机致动器以主动地在GPF上积聚碳烟。作为示例，可提前燃料喷射正时的开始，并且/或者可降低燃料轨压力，以基于相对于目标碳烟水平的实际碳烟水平增加排气流中的碳烟水平。此外，可以考虑在先前再生事件期间产生的GPF上的灰烬水平。例如，可增加碳烟积聚，直到过滤器上确定的组合的碳烟和灰烬水平处于目标水平。如果确定GPF上的当前碳烟水平高于当前发动机工况的目标水平，则可再生GPF以除去过量的碳烟。可限制再生速率以将过滤器上的碳烟水平降低到目标水平并且不是较低的。另外，如果再生速率高于目标速率，则可延迟火花正时以增加碳烟产生，使得过滤器上的碳烟水平在再生结束时平衡至目标水平，并且不降低到目标水平以下。

以这种方式，通过依赖过滤器处的碳烟和灰烬水平来增加排气系统PM过滤器的微粒物质(PM)捕获速率，降低了对具有较高网格密度的昂贵过滤器的依赖性。通过使用具有较低网格密度的过滤器，可降低排气背压。因此，背压的降低增加了发动机功率和燃料效率。保持GPF处残余碳烟水平(目标水平)的技术效果是可提高GPF的操作效率。通过基于当前的发动机工况主动地调整目标水平，在包括发动机冷起动的所有工况期间可优化排气排放系统的性能。总的来说，通过使用较低的过滤能力的GPF，并且通过保持GPF上残余碳烟水平，在汽油发动机系统中可改善发动机效率、排放质量和燃料效率。此外，使用较便宜的过滤器可实现排气碳烟控制和排气背压控制。

应当理解，上面的发明内容被提供是为了以简化的形式介绍在详细描述进一步描述的一些概念。并不旨在标识所要求保护的主题的关键或必要特征，其范围由随附权利要求唯一限定。此外，所要求保护的主题不限于解决上面或在本公开的任何部分提到的任何缺点的实施方式。

附图说明

图1示出了包括汽油微粒过滤器(GPF)的示例发动机系统。

图2示出了一个流程图，该流程图示出了能够被实现以基于当前的发动机工况来保持GPF处的期望的碳烟和灰烬水平的方法。

图3示出了根据本公开的调整发动机操作参数以保持期望的碳烟和灰烬水平的示例。

具体实施方式

以下描述涉及一种系统和方法，其用于基于当前发动机工况保持在汽油微粒过滤器(GPF)处的目标碳烟水平，以便提高排放质量。在发动机系统中可使用较低的过滤能力的汽油微粒过滤器，如图1中所示。发动机控制器可被配置成执行控制程序，诸如图2的示例程序，以调整一个或多个发动机操作参数，以保持由控制器确定的在GPF处的期望的碳烟和灰烬水平。图3中示出了用于保持所期望的碳烟和灰烬水平的这种调整的示例。

图1示出了内燃发动机10的燃烧室或气缸的示例实施例。通过包括控制器12的控制系统和来自车辆操作者130借助输入装置132的输入，可至少部分地控制发动机10。在该示例中，输入装置132包括加速器踏板和用于产生成比例的踏板位置信号PP的踏板位置传感器134。发动机10的气缸(即，燃烧室)14可包括具有定位在其中的活塞138的燃烧室壁136。活塞138可联接到曲轴140，使得活塞的往复运动被转换成曲轴的旋转运动。曲轴140可通过变速器系统联接到载客车辆的至少一个驱动轮。此外，起动机马达可通过飞轮联接到曲轴140，从而启用发动机10的起动操作。

气缸14能够经由一系列进气通道142、144和146接收进气。除了气缸14之外，进气通道146还能够与发动机10的其它气缸连通。进气通道144可包括具有节流板164的节气门162。在该特定示例中，节流板164的位置可经由提供到包括在节气门162内的电动马达或致动器的信号通过控制器12来改变，这种配置通常被称为电子节气门控制(ETC)。以这种方式，可操作节气门162以改变提供到该燃烧室以及其它发动机气缸中的进气。通过节气门位置信号TP可将节流板64的位置提供到控制器12。进气通道142可包括进气温度(IAT)传感器和大气压力(BP)传感器。IAT传感器估计在发动机操作中将使用的进气温度，并且将信号提供到控制器12。类似地，BP传感器估计发动机操作的环境压力，并且将信号提供到控制器12。进气通道142可以还包括空气质量流量传感器120和歧管空气压力传感器122，以将相应的信号MAF和MAP提供到控制器12。

排气传感器126被显示为联接到排放控制装置70上游的排气通道148。传感器126可以是用于提供排气空气/燃料比(AFR)的指示的任何合适的传感器，诸如线性氧传感器或UEGO(通用或宽域排气氧)、双态氧传感器或EGO、HEGO(加热型EGO)、NOx、HC或CO传感器。氧传感器可用于估计进气和排气二者的AFR。基于AFR估计，可调节发动机操作参数，例如燃料加注。

发动机10的每个气缸可包括一个或多个进气门和一个或多个排气门。例如，示出了气缸14，其包括位于气缸14的上部区域处的至少一个进气提升阀150和至少一个排气提升阀156。在一些实施例中，包括气缸14的发动机10的每个气缸可包括位于气缸的上部区域处的至少两个进气提升阀和至少两个排气提升阀。

进气门150可由控制器12通过致动器152控制。类似地，排气门156可由控制器12通过致动器154控制。在一些状况期间，控制器12可改变提供给致动器152和154的信号，以控制相应进气门和排气门的打开和关闭。进气门150和排气门156的位置可由相应的气门位置传感器(未示出)确定。气门致动器可以是电动气门致动型或凸轮致动型或其组合。可同时控制进气门和排气门正时，或者也可能使用可变进气凸轮正时、可变排气凸轮正时、双独立可变凸轮正时或固定凸轮正时中的任何一个。每个凸轮致动系统可包括一个或多个凸轮并且可利用凸轮廓线变换(CPS)、可变凸轮正时(VCT)、可变气门正时(VVT)和/或可变气门升程(VVL)系统中的一个或多个，其可由控制器12操作以改变气门操作。例如，气缸14可替代性地包括经由电动气门致动控制的进气门以及经由包括CPS和/或VCT的凸轮致动控制的排气门。在另一些实施例中，通过共同的气门致动器或致动系统或可变气门正时致动器或致动系统，可控制进气门和排气门。

在一些实施例中，发动机10的每个气缸可包括用于发起燃烧的火花塞192。在选择操作模式下，响应于来自控制器12的火花提前信号SA，点火系统190能够通过火花塞192将点火火花提供到燃烧室14。但是，在一些实施例中，可省略火花塞192，诸如当发动机10可通过自动点火或通过燃料的喷射发起燃烧时，如同一些柴油发动机的情况。

在一些实施例中，发动机10的每个气缸可被配置成具有用于向其提供燃料的一个或多个燃料喷射器。作为非限制示例，气缸14被示为包括两个燃料喷射器166和170。燃料喷射器166被示为直接地联接到气缸14，以用于与经由电子驱动器68从控制器12接收的信号FPW-1的脉冲宽度成比例地将燃料直接地喷射到其中。以这种方式，燃料喷射器166提供所谓的燃料到燃烧室14中的直接喷射。虽然图1示出了喷射器166为侧面喷射器，不过其也可位于活塞的顶部，诸如靠近火花塞192的位置。当借助醇基燃料操作发动机时，由于一些醇基燃料具有较低的挥发性，所以这个位置可改善混合和燃烧。替代性地，喷射器可位于进气门的顶部且靠近进气门，从而改善混合。燃料可从包括燃料箱、燃料泵、燃料轨和驱动器168的高压燃料系统172被递送到燃料喷射器166。替代性地，燃料可在较低压力下通过单级燃料泵被递送，在该情况下，直接燃料喷射的正时在压缩冲程期间会比如果使用高压燃料系统时更受限。此外，虽然未示出，不过燃料箱可具有压力换能器，其将信号提供到控制器12。

在提供所谓的燃料到气缸14上游的进气道中的进气道喷射的配置中，燃料喷射器170被示为被布置在进气通道146中，而不是在气缸14中。燃料喷射器170可与通过电子驱动器171从控制器12接收的信号FPW-2的脉冲宽度成比例地喷射燃料。燃料可通过燃料系统172被递送到燃料喷射器170。

在气缸的单个循环期间，燃料可通过两个喷射器被递送到气缸。例如，每个喷射器可递送在气缸14中燃烧的总燃料喷射的一部分。此外，从每个喷射器递送的燃料的分布和/或相对量可随着工况(诸如发动机负载和/或爆震)而变化，如下文讨论的。

燃料喷射器166和170可具有不同的特性。这些特性包括尺寸差异，例如，一个喷射器可具有比另一个更大的喷射孔。其他差异包括但不限于不同的喷雾角度、不同的操作温度、不同的靶向、不同的喷射正时、不同的喷雾特性、不同的位置等。此外，根据喷射器170和166之间喷射的燃料的分配比率，可实现不同的效果。

燃料系统172中的燃料箱可保持具有不同燃料质量(诸如不同的燃料成分)的燃料。这些差异可包括不同的醇含量、不同的辛烷值、不同的蒸发热、不同的燃料共混物和/或其组合等。

排放控制装置70被示为在排气传感器126的下游沿着排气通道148布置。装置70可以是三元催化剂(TWC)、NOx捕集器、各种其它排放控制装置或它们的组合。汽油微粒过滤器(GPF)72可在排放控制装置70下游联接到排气通道148。第一压力传感器76可在GPF 72上游联接到排气通道，并且第二压力传感器78可在GPF 72下游联接到排气通道148。此外，第一温度传感器77可在GPF 72上游联接到排气通道，并且第二温度传感器79可在GPF 72下游联接到排气通道148。

GPF 72可包括封闭其内的整体(蜂窝)结构的外部覆盖物/外壳。整体结构可由具有交替取向的单个单元组成，使得存在于排气流中的微粒物质(碳烟)可被捕集在用作入口通道的某些特定(第一组)单元中，同时排气可无阻挡地穿过用作出口通道的第二组单元。在燃烧期间可在发动机气缸中产生碳烟，并且在不完全燃烧事件期间，碳烟产生的水平可增加。通过再生GPF可将GPF上的碳烟水平除去到所期望的水平，其中来自电路的较高温度可用来燃烧积聚的碳烟水平。在GPF的再生期间，随着碳烟烧尽，可产生积聚在GPF中的灰烬。

由于GPF的致密的整体结构，在排气系统中可产生背压，这可不利地影响发动机性能和燃料经济性。为了降低背压，GPF可被配置为具有较低的过滤参数。例如，GPF可具有较低的过滤能力，其中较少的单元包括整体结构。此外，通过使用较低过滤能力的GPF，可降低部件成本。为了将GPF处的碳烟捕获速率保持高于阈值捕获速率，使得排放质量不恶化，可需要在GPF处保持目标碳烟水平。基于一个或多个发动机工况(诸如发动机温度、发动机转速、发动机负载和燃料加注计划中的每一个)可选择目标负载。例如，目标负载可以查找表被存储在发动机控制器的存储器中，作为发动机负载、发动机转速和发动机温度的函数。目标负载可随着发动机温度的降低、发动机转速的增加和发动机负载的增加而增加。另外，基于过滤器再生参数在控制器中可估计GPF上的灰烬水平，并且目标碳烟水平可以进一步基于估计的灰烬水平，以将GPF的聚积的灰烬和碳烟水平保持在阈值水平内。在一个示例中，基于过滤器再生时GPF上的测量和/或估计的碳烟负载、过滤器再生期间通过过滤器的排气温度和排气流速以及过滤器再生的持续时间中的每一个，可估计灰烬水平。在该示例中，确定的灰烬的量是与确定的碳烟的量不同的质量。

基于来自在GPF的上游和下游联接到排气通道的压力传感器76、78和温度传感器77和79中的一个或多个的输入，可估计GPF处的当前碳烟水平。例如，GPF的碳烟负载可被确定为GPF两端的压差和/或温度差的函数，估计的碳烟负载随着压差的增加而增加。如果确定GPF上的碳烟水平低于当前发动机工况的目标水平，则可调整一个或多个发动机致动器以主动地将GPF上的排气碳烟产生和碳烟积聚增加到目标水平。在一个示例中，调整一个或多个发动机致动器包括调整燃料喷射正时和燃料轨压力中的一个或多个，以主动地将实际碳烟水平升高到目标碳烟水平。作为示例，可提前燃料喷射正时的开始，并且/或者可降低燃料轨压力以引起在气缸处的完全燃烧，这可产生较高的碳烟水平。随着目标碳烟水平和实际碳烟水平之间的差异增大，提前喷射正时的开始的程度和降低燃料轨压力的程度可增加。另外，响应于GPF处的实际碳烟水平高于目标碳烟水平，可发起过滤器再生，并且当实际碳烟水平降低到目标碳烟水平时，可中断过滤器再生。另外，如果再生速率高于阈值速率，则可延迟火花正时以增加碳烟产生，使得在再生过程之后，GPF碳烟水平不降低到目标水平以下。将关于图2讨论保持在GPF处所期望的碳烟水平的方法的详细描述。

控制器12在图1中被示为微型计算机，其包括微处理器单元(CPU)102、输入/输出端口(I/O)104、在该特定示例中被示为只读存储器芯片(ROM)106的用于可执行程序和校准值的电子存储介质、随机存取存储器(RAM)108、保活存储器(KAM)110以及数据总线。除了先前讨论的那些信号，控制器12可从联接到发动机10的传感器接收各种信号，其包括来自排气系统压力和温度传感器76、77、78和79的GPF碳烟水平的测量值，来自空气质量流量传感器122的引入的空气质量流量(MAF)；来自联接到冷却套筒118的温度传感器116的发动机冷却剂温度(ECT)；来自联接到曲轴140的霍尔效应传感器120(或其它类型)的表面点火感测信号(PIP)；来自节气门位置传感器的节气门位置(TP)；以及来自传感器124的绝对歧管压力信号MAP。通过控制器12可从信号PIP产生发动机转速信号，RPM。来自歧管压力传感器的歧管压力信号MAP可用来提供进气歧管中的真空或压力的指示。

控制器12从图1的各种传感器接收信号，并且采用图1的各种致动器，从而基于接收的信号和存储在控制器12的存储器上的指令，调整发动机操作。在一个示例中，控制器12可基于从一个或多个排气通道压力和温度传感器76、77、78和79接收的信号估计GPF上的碳烟水平，并且基于估计的GPF碳烟水平和目标碳烟水平之间的差异，控制器可向一个或多个发动机致动器发送信号，以将GPF碳烟水平保持在目标水平。作为示例，如果估计的GPF碳烟水平低于目标水平，则控制器12可将脉冲宽度信号发送到联接到燃料喷射器的电子驱动器，以提前喷射正时的开始。如果估计的GPF碳烟水平高于目标水平，则控制器12可将信号发送到联接到GPF的电路的电开关，以闭合电路并发起GPF再生过程，从而将GPF碳烟水平降低到目标水平。另外，在再生过程期间，控制器12可向火花塞192发送信号以延迟火花正时。

以这种方式，图1的系统提供了一种发动机系统，包括：包括气缸的发动机；接收来自气缸的燃烧气体的排气通道；联接到排气通道的具有低于阈值过滤网格密度的汽油微粒过滤器(GPF)；联接到GPF的一个或多个压力传感器；联接到GPF的一个或多个温度传感器；用于将燃料递送到发动机气缸的燃料加注系统，其包括燃料轨、燃料箱、燃料泵和燃料喷射器；以及具有存储在非暂时存储器上的计算机可读指令的控制器，该指令用于：基于一个或多个压力传感器和温度传感器的输入推断GPF的实际碳烟负载，并且随着实际碳烟负载下降到目标负载以下，通过提前致动燃料喷射器的正时或者减小燃料轨的压力增加发动机的碳烟输出，直到实际的碳烟负载处于目标负载。

图2示出了可被实现以基于发动机工况来保持气体微粒过滤器(GPF)(诸如图1中的GPF 72)处期望的碳烟和灰烬水平的示例方法200。基于存储在控制器的存储器上的指令，并且结合从发动机系统的传感器(诸如上面参考图1所述的传感器)接收的信号，通过控制器可执行用于进行方法200和包括在本文的其余方法的指令。根据下面描述的方法，控制器可采用发动机系统的发动机致动器，以调整发动机操作。

在202，程序包括估计和/或测量当前发动机工况。评估的状况可包括例如驾驶员扭矩需求、发动机温度、发动机负载、发动机转速、节气门位置、排气压力、排气空气/燃料比等。

基于当前的发动机工况，可选择和保持在GPF处的最佳碳烟水平，以便提供改进的GPF性能和排放质量。通过保持GPF上的目标碳烟水平，可增加在GPF处发动机产生的碳烟微粒的捕获速率。具体地，在204，基于当前发动机工况和燃料加注计划可确定GPF上期望的目标碳烟水平。在一个示例中，程序确定目标GPF碳烟水平可基于发动机温度、发动机负载和发动机转速中的一个或多个。控制器可通过直接考虑到估计的发动机温度、发动机负载、发动机转速和当前燃料加注计划的确定来确定目标GPF碳烟水平。发动机温度、发动机负载和发动机转速可通过诸如排气温度传感器、霍尔效应传感器等的发动机传感器直接进行测量，或者基于发动机工况确定。控制器可替代地基于使用查找表的计算来确定目标GPF碳烟水平，其中输入是发动机温度、发动机负载和发动机转速中的一个或多个，并且输出是对应的目标GPF碳烟水平。在一个示例中，在当发动机温度低于阈值温度并且发动机转速低于阈值速度时的发动机起动条件期间，将目标碳烟水平设定为第一目标碳烟水平，在当发动机温度高于阈值温度并且发动机转速低于阈值速度时的发动机空转条件期间，将目标碳烟水平设定为第二目标碳烟水平，并且当发动机温度高于阈值温度并且发动机转速高于阈值速度时，将目标碳烟水平设定为第三目标碳烟水平。第一目标碳烟水平、第二目标碳烟水平和第三目标碳烟水平可彼此不同。在一个示例中，第一目标碳烟水平可低于第二目标碳烟水平，并且第二目标碳烟水平可低于第三目标碳烟水平。在另一个示例中，第二目标碳烟水平可低于第一目标碳烟水平，并且高于第三碳烟水平。此外，包括GPF中床(mid-bed)温度(测量的和/或建模的)、空气充气温度、燃料喷射计划(例如，使用分流喷射，存在进气和压缩直接喷射中的一个或多个)的变量可影响目标碳烟水平。基于所提到的变量中的每一个，可存在将导致发动机碳烟输出和微粒过滤效率的最佳组合的唯一的碳烟和/或灰烬目标。作为示例，第一目标碳烟水平可基于发动机起动条件期间的燃料喷射计划，第二目标碳烟水平可基于发动机空转条件期间的燃料喷射计划，并且第三目标碳烟水平可基于发动机温度高于阈值温度并且发动机转速高于阈值速度时的燃料喷射计划，其中燃料喷射计划包括进气道喷射的燃料相对于直接喷射的燃料的分流比(split ratio)、压缩冲程直接喷射的燃料相对于进气冲程直接喷射燃料的分流比以及每次燃料加注事件的压缩冲程直接喷射的数量中的一个或多个。

在206，基于来自联接在GPF的上游和/或下游的一个或多个排气通道温度和压力传感器(例如图1中的传感器76、77、78和79)的输入可估计GPF上的当前碳烟水平。例如，(基于压力和温度传感器的输入)可估计GPF两端的压差和/或温度差，并且可确定作为压差和/或温度差的函数的GPF的碳烟负载。随着GPF上的碳烟负载增加，GPF两端的压差和温度差可存在对应的增加。

在208，可将当前(估计的)GPF碳烟水平与目标碳烟水平进行比较，并且可确定当前GPF碳烟水平和目标碳烟水平之间的差。在210，程序包括确定当前的GPF碳烟水平是否等于目标碳烟水平。另选地，可确定当前GPF碳烟水平和目标碳烟水平之间的差是否低于阈值。

如果确定当前的GPF碳烟水平等于目标碳烟水平，或者差低于阈值，则可推断不需要GPF碳烟水平的进一步变化来改善排放质量。因此，在212，可继续具有现有发动机操作参数的当前发动机操作。这包括随着发动机操作的变化，继续收集GPF上的排气碳烟，并且当GPF上的碳烟水平高于再生阈值水平时，发起过滤器再生。在此期间，在发动机操作期间产生排气碳烟，但是不主动地增加排气碳烟生成。

如果确定GPF碳烟水平不等于目标碳烟水平，或者(当前GPF碳烟水平和目标碳烟水平之间的)差高于阈值，则可推断GPF操作可被影响。在214，程序可包括确定当前的GPF碳烟水平是否高于目标碳烟水平。如果确定当前的GPF碳烟水平高于目标碳烟水平，则可致动一个或多个发动机致动器，诸如联接到GPF的电路上的电开关，以减小当前的GPF碳烟负载。另外，可调整多个发动机操作参数，以增加可用作热源的排气温度，以开始再生过程。

在216，为了将GPF碳烟水平降低到目标水平，控制器可发起GPF再生。为了发起GPF再生，控制器可发送信号以关闭联接到GPF的电路上的开关。通过关闭开关，电流可流过电路并通过GPF。电流可增加GPF处的温度，这可有助于烧尽沉积在GPF上的碳烟。随着再生的进行，GPF上的碳烟水平可稳定地降低。再生的持续时间、GPF的温度(与流过电路的电流成正比)和对GPF的供氧可控制GPF的再生速率(碳烟水平的降低程度)。在一个示例中，再生速率(碳烟水平的降低速率)可随着再生持续时间的增加、GPF温度的增加(流过电路的电流的大小和/或发动机操作参数的变化程度)和对GPF的供氧的增加中的一个或多个而增加。因此，为了提高GPF的再生速率，再生持续时间、GPF温度和GPF供氧中的一个或多个可对应地增加。当在GPF处燃烧碳烟时，可产生灰烬，其可沉积在GPF中。

一旦已经通过开关的致动发起GPF再生，则GPF的温度可增加到高于期望的水平，导致碳烟再生速率增加。如果再生速率增加到超过所期望的水平，则可燃烧大于预期的碳烟负载，并且GPF碳烟水平可因此降低到目标水平以下。因此，在GPF再生期间，在217，为了将GPF碳烟水平保持在目标水平(并且不再进一步降低)，可以通过延迟火花正时机会地增加(在发动机处的)碳烟产生的速率。控制器可向联接到火花塞的致动器发送信号以延迟火花正时。在一个示例中，基于GPF温度和/或再生持续时间可推断GPF再生的速率，并且响应于过滤器再生的速率高于阈值速率(且GPF碳烟水平降低到目标水平以下可能性增加)，可延迟火花正时以增加发动机处的碳烟产生，同时继续再生过滤器。随着过滤器再生速率超过阈值速率，施加的火花延迟的量可增加。

在218，程序包括确定当前的GPF碳烟水平是否由于再生过程已达到目标碳烟水平。如果确定GPF碳烟水平尚未达到目标水平并且仍高于目标水平，则在220可继续GPF再生。如果确定当前GPF碳烟水平已达到目标水平，则在222，可终止再生过程。为了终止再生，控制器可发送信号以将开关致动到打开位置，以暂停通过GPF的电流流动。

在214，如果确定GPF碳烟水平不高于或等于目标碳烟水平，则在224，可推断当前GPF碳烟水平低于目标碳烟水平。为了GPF的最佳性能，GPF上的碳烟水平可主动地增加到目标水平。由于GPF操作也可取决于GPF灰烬水平，在226，GPF上的灰烬水平可基于在GPF处的先前(一个或多个)再生事件所使用的持续时间和再生温度来估计，在所述再生事件期间可已经通过燃烧碳烟产生灰烬。再生事件的持续时间和温度可基于期望的再生速率，使得可燃烧一定量的碳烟，其使GPF碳烟水平降低到目标水平。随着每个再生事件的持续时间增加，并且随着再生时的排气温度增加，燃烧的碳烟量增加，并且在GPF上积聚的灰烬的量也对应地增加。另外，可考虑在发起再生事件之前的GPF碳烟水平以确定在每个再生事件期间燃烧的碳烟的量和产生的灰烬的量。例如，随着再生燃烧的碳烟的量增加，碳烟负载降低，并且GPF上的灰烬负载增加。除此之外或另选地，基于在GPF的上游和/或下游联接到排气通道的一个或多个压力和温度传感器的输入，可估计GPF上的灰烬和碳烟负载的组合。唯一的灰烬模型可用来估计GPF上的灰烬负载。在较长时间段上经历多次再生之后，大量的灰烬可沉积在GPF上，这可对GPF操作具有重大影响。另外，在各种发动机工况期间，大量的灰烬可通过天然油消耗沉积在GPF上。因此，通过考虑灰烬负载，可更好地控制发动机中的排气背压。

在228，程序包括确定GPF处的灰烬水平是否高于阈值灰烬水平。如果确定GPF上的灰烬水平高于阈值水平，则可推断，即使GPF碳烟水平低于目标水平，高于阈值的灰烬水平也可足以提供期望的GPF功能。在GPF上存在高于阈值的灰烬水平的情况下，可不期望主动生成碳烟，因为这会导致不期望的排气背压的增加。因此，响应于检测到高于阈值的GPF灰烬水平，在230，可继续当前的发动机操作而没有对发动机操作参数的任何改变。

如果确定当前的灰烬水平低于阈值水平，则在232通过调整一个或多个发动机操作参数以增加排气碳烟生成，可主动地增加GPF碳烟水平。在一个示例中，在234，可提前燃料喷射的开始正时，这可导致汽油的不完全燃烧，从而导致更高的碳烟生成。控制器可向联接到燃料喷射器的电子驱动器发送脉冲宽度信号，以提前喷射正时的开始。提前燃料喷射正时可包括提前喷射正时的开始、喷射正时的结束和平均喷射正时中的一个或多个。另外，在236，可降低燃料轨压力以改变燃料加注计划，这可导致不完全的燃烧和增加的碳烟生成。在一个示例中，控制器可向燃料泵发送信号以改变泵输出，以便降低燃料轨压力。喷射正时的开始的提前程度和/或燃料轨压力降低的水平可基于当前GPF碳烟水平和目标碳烟水平之间的差，并且可随着差改变被连续地调整。在一个示例中，喷射正时的开始的提前程度和/或燃料轨压力降低的水平可随着实际GPF碳烟水平和目标碳烟水平之间的差的增加而增加。类似地，喷射正时的开始的提前程度和/或燃料轨压力降低的水平可随着实际GPF碳烟水平和目标碳烟水平之间的差的减小而减小。以这种方式，可调整一个或多个发动机操作参数，直到实际的GPF水平达到目标碳烟水平。

一旦实际的GPF碳烟水平达到目标碳烟水平，在238，可将组合的GPF碳烟水平和灰烬水平保持在目标碳烟水平，以便为了GPF的最佳性能。目标水平可基于发动机工况和碳烟生成而改变，并且/或者可主动地调整GPF再生以将当前碳烟水平保持在对应的目标水平。

在替代示例中，不是单独评估碳烟负载和灰烬负载，而是GPF上聚集的碳烟和灰烬负载可被监测且保持在阈值水平，以便为了GPF的最佳操作。基于诸如用于先前GPF再生事件的持续时间和再生温度以及在发起再生事件之前的GPF碳烟水平的因素，可估计GPF上的灰烬负载。从上述因素可推断燃烧的碳烟的量和产生的灰烬的量。基于微粒过滤器两端的压力差可估计碳烟负载。响应于排气微粒过滤器的聚集的灰烬和碳烟负载低于阈值负载，发动机碳烟输出可增加，直到聚集的负载处于阈值负载，并且响应于聚集的负载高于阈值负载，在延迟火花正时的同时过滤器可再生直到聚合负载处于阈值负载。在再生过程期间可延迟火花正时，以便增加发动机处的碳烟生成，使得由于再生速率的增加，不燃烧高于期望的碳烟水平，并且不产生较高水平的灰烬。因此，在延迟火花正时的同时再生过滤器包括在继续再生过滤器的同时将火花正时延迟与过滤器的再生速率成比例的量。可同时调整碳烟生成速率(通过延迟火花正时)和GPF再生(引起碳烟水平降低和灰烬水平增加)，以保持GPF上的组合的目标碳烟和灰烬水平。对于给定的发动机工况，组合的碳烟和灰烬水平的目标水平可与目标碳烟水平不同。

图3示出了示例性操作序列300，其示出了用于保持汽油微粒过滤器(GPF)上的目标碳烟水平的发动机操作参数的调整。水平轴线(x轴)表示时间，并且竖直标记t1-t9标识GPF的操作中的重要时间。

第一曲线即线302示出了发动机转速随时间的变化。虚线303示出了阈值发动机转速，高于该阈值发动机转速，GPF上的目标碳烟水平可变化。在一个示例中，虚线303对应于发动机空转速度。第二曲线即线304示出了发动机温度随时间的变化，并且虚线305表示阈值温度，低于此阈值温度，发动机可被认为是冷的，诸如在冷起动条件期间。一旦发动机温度增加到阈值305之上，发动机可被认为足够暖以用于排气催化剂激活(起燃)。第三曲线306示出了如基于在GPF的上游和/或下游联接到排气通道的一个或多个压力和温度传感器估计的GPF上的当前碳烟水平。虚线307示出了如基于包括发动机温度和发动机转速的当前发动机工况确定的GPF上的目标碳烟水平。第四曲线即线308示出了GPF上的灰烬水平。当碳烟在较高温度下燃烧时，在GPF再生过程期间在GPF处产生灰烬。虚线309示出了阈值灰烬水平，高于此阈值灰烬水平，灰烬负载会影响GPF上的目标碳烟水平。第五曲线即线310示出了GPF再生以将当前GPF碳烟水平降低到目标碳烟水平。第六曲线即线312示出了喷射正时的提前，以主动地增加碳烟生成，以便将当前碳烟水平增加到目标碳烟水平。

在时间t1之前，在车辆未被推进期间的不活动时间段之后发动机从静止起动。由于在发动机起动时较低的发动机温度(低于阈值温度305)，所以发动机会经历冷起动。在发动机冷起动期间，恢复发动机燃料加注，并且发动机转速逐渐增加。发动机在较低的负载条件下操作。由于冷起动条件，排气催化剂会还没有达到其起燃温度，并且在此期间，通过将GPF上的碳烟水平保持在目标水平，可改善排放质量。GPF上的碳烟的目标水平可基于诸如发动机温度、发动机转速和发动机负载等条件来确定。在冷起动条件期间，排气中的碳烟水平会较高，并且可观察到当前的GPF碳烟水平明显高于目标碳烟水平。

因此，为了将当前碳烟水平降低至目标碳烟水平以改善排放质量，在时间t1，通过调整多个发动机操作参数以增加排气温度以及/或者通过致动联接到GPF的电路上的开关，可发起GPF再生。在一个示例中，调整发动机操作参数包括在一段持续时间内以富于化学计量操作发动机来升高排气温度。作为另一个示例，发动机可在火花正时延迟一段持续时间的情况下操作。通过闭合开关，电流可流过电路并通过GPF，这可增加GPF处的温度，从而有助于燃烧沉积在GPF上的碳烟。随着再生的进行，GPF上的碳烟水平可稳定地降低。再生的持续时间、GPF的温度(与流过电路的电流成正比)以及向GPF的空气供应可基于实际GPF碳烟水平与目标碳烟水平之间的差，使得在再生过程期间可燃烧最佳量的碳烟。当碳烟在GPF处燃烧时，可产生灰烬，这可导致GPF上灰烬水平的增加。可至少基于致动开关的持续时间推断GPF的实际灰烬水平。在时间t1和t2之间，可继续再生过程，并且因此可观察到GPF水平的稳定下降。

在时间t2，可观察到发动机温度已经增加到阈值温度以上，并且可确定排气催化剂是完全起作用的。另外，此时，发动机转速可低于空转速度。响应于发动机温度的增加(在低于空转的发动机转速下)，目标GPF水平可降低到适于排放控制系统的最佳性能的水平。另外，在此时，可观察到当前GPF碳烟水平等于GPF目标碳烟水平。因此，可不期望进一步的GPF再生。通过重新调整发动机操作参数(例如，恢复化学计量的发动机燃烧或在MBT处或附近恢复火花正时)和/或通过打开联接到GPF的电路上的开关以便暂停通过GPF的电力流动，可暂停再生过程。

在时间t2和t3之间，可观察到当前GPF碳烟水平等于目标GPF水平，并且因此不期望当前GPF碳烟水平的进一步变化。在时间t3，发动机转速可增加到阈值速度以上，并且对应地，也可增加目标GPF水平以便保持GPF功能。然而，在时间t3和t4之间，可观察到当前GPF水平明显低于目标水平，这会不利地影响GPF操作。

因此，在时间t4，为了将当前GPF碳烟水平增加到目标水平，可发起碳烟的主动生成。为了增加GPF上的碳烟水平，通过提前燃料喷射正时的开始可增加发动机排气处的碳烟生成，这会导致多个不完全燃烧事件。喷射正时的提前程度可基于当前GPF碳烟水平和目标碳烟水平之间的差，并且提前的程度随着该差的增加而增加。

在时间t4和t5之间，由于燃料喷射正时的提前并且由此导致的碳烟生成的增加，当前的GPF碳烟水平可稳定地增加。在时间t5，可推断当前碳烟水平处于与当前发动机工况相对应的目标GPF水平。因此，在此时，可不再提前喷射正时的开始，并且可恢复标称燃料加注计划。

另外，在时间t5，发动机转速可降低(例如，低于空转速度)，并且目标GPF水平可对应地降低。在时间t5和t6之间，当前的GPF水平可高于目标水平，这可导致排气系统的性能降低。因此，在时间t6，通过关闭开关以使电流流过电路并通过GPF(这可增加GPF温度)，可发起GPF再生。在时间t6和t7之间，可继续再生过程，并且因此可观察到GPF水平的稳定下降。

在时间t6，目标碳烟水平与当前GPF碳烟水平之间的差可小于在先前再生事件开始时(在时间t1)的目标碳烟水平与当前GPF碳烟水平之间的差，因此与在先前再生事件期间燃烧的碳烟的量相比，可期望在GPF处燃烧较小量的碳烟以达到目标水平。一旦已经通过致动开关发起GPF再生，GPF的温度就可增加到高于期望的水平，导致再生速率增加，这可导致除去大于预期的碳烟负载。为了将碳烟水平保持在目标水平(并且不降低到目标水平以下)，可以通过延迟火花正时来增加碳烟生成的速率(在发动机处)。换句话说，通过延迟火花正时以增加发动机碳烟输出，可限制再生速率，直到实际碳烟水平处于目标水平。因此，在先前GPF再生事件期间(时间t1和t2之间)，由于期望从GPF除去较大量的碳烟(目标碳烟水平与当前GPF碳烟水平之间较大差)，因此可尚未进行通过火花延迟的碳烟生成。另外，在此期间，随着碳烟在GPF处燃烧，可产生灰烬，这可导致GPF上灰烬水平的增加。

在时间t7，可观察到GPF上的当前碳烟水平已经降低到目标碳烟水平，并且因此可终止再生过程。另外，在此时，可观察到GPF上的灰烬水平已经增加到阈值水平以上。高于阈值的GPF灰烬水平可显著影响在捕集排气碳烟时GPF的操作。

在时间t7和t8之间，发动机可在高于阈值的发动机转速下操作，并且GPF上的目标碳烟水平也会增加。在此期间，会存在当前GPF碳烟水平和目标碳烟水平之间的差。然而，由于GPF处高于阈值的灰烬水平，可不期望通过对一个或多个发动机操作参数的主动调整快速增加碳烟水平。组合的灰烬水平和碳烟水平可以对于排放控制系统的最佳功能是足够的。

在时间t8，发动机可被关停，并且车辆可不被操作。车辆和发动机可在时间t8和t9之间较长持续时间内一直不活动。在时间t9，发动机可在低于阈值的发动机温度的冷起动条件下从静止起动。另外，发动机转速可低于阈值速度。基于发动机工况，可确定目标碳烟水平，并且可观察到由于先前控制的再生，GPF上的当前碳烟水平等于目标碳烟水平。因此，在此时可不期望对GPF碳烟和灰烬水平(再生或主动碳烟生成)的进一步调整。以这种方式，通过即使在冷起动条件期间也保持GPF上的目标碳烟水平，当催化剂不完全起作用时，GPF处的碳烟的捕获速率可保持在最佳水平。

以这种方式，通过主动地调整碳烟生成和GPF再生来保持汽油微粒过滤器(GPF)上的目标碳烟水平，即使在例如冷起动的条件下，排放控制系统也可以较高的精度起作用。通过基于当前的发动机工况确定目标碳烟水平，可在不同的发动机工况下保持GPF性能。使用具有较低密度的过滤网格的较低过滤能力的技术效果是，排气系统背压可降低，并且因此可增加发动机功率输出和燃料效率。此外，通过使用较低密度的过滤网格，可降低用于GPF的部件成本。

用于发动机的一个示例方法包括，响应于排气微粒过滤器处的实际碳烟水平低于目标碳烟水平，调整燃料喷射正时和燃料喷射压力中的一个或多个以增加发动机的碳烟输出，直到实际碳烟水平处于目标碳烟水平，所述目标碳烟水平基于发动机温度和发动机负载变化。另外地或任选地，在前述示例中，在当发动机温度低于阈值温度并且发动机转速低于阈值速度时的发动机起动条件期间，将目标碳烟水平设定为第一目标碳烟水平，在当发动机温度高于阈值温度并且发动机转速低于阈值速度时的发动机空转条件期间，将目标碳烟水平设定为第二目标碳烟水平，并且当发动机温度高于阈值温度并且发动机转速高于阈值速度时，将目标碳烟水平设定为第三目标碳烟水平。另外地或任选地，在任何或所有前述示例中，第一目标碳烟水平基于发动机起动条件期间的燃料喷射计划，第二目标碳烟水平基于发动机空转条件期间的燃料喷射计划，并且第三目标碳烟水平基于发动机温度高于阈值温度并且发动机转速高于阈值速度时的燃料喷射计划，其中燃料喷射计划包括进气道喷射的燃料相对于直接喷射的燃料的分流比、压缩冲程直接喷射的燃料相对于进气冲程直接喷射燃料的分流比以及每次燃料加注事件的压缩冲程直接喷射的数量中的一个或多个。另外地或任选地，在任何或所有前述示例中，改变目标碳烟水平以将过滤器处的碳烟的捕获速率保持高于阈值捕获速率。另外地或任选地，任何或所有前述示例还包括基于过滤器再生参数估计过滤器的灰烬水平，以及基于估计的灰烬水平来进一步改变目标碳烟水平，以将过滤器的聚集的灰烬和碳烟负载保持在阈值负载内。另外地或任选地，在任何或所有前述示例中，调整燃料喷射正时和燃料喷射压力中的一个或多个包括提前燃料喷射正时和降低燃料轨压力，以主动地增加发动机的碳烟输出。另外地或任选地，在任何或所有前述示例中，提前燃料喷射正时包括提前喷射正时的开始、喷射正时的结束和平均喷射正时中的一个或多个。另外地或任选地，在任何或所有前述示例中，随着目标碳烟水平和实际碳烟水平之间的差增大，提前喷射正时的开始的程度和降低燃料轨压力的程度增加。另外地或任选地，任何或所有前述示例还包括响应于排气微粒过滤器处的实际碳烟水平高于目标碳烟水平，发起过滤器再生，以及响应于过滤器再生的速率高于阈值速率，在继续再生过滤器的同时，延迟火花正时以在发动机处生成碳烟。另外地或任选地，在任何或所有前述示例中，随着过滤器再生的速率超过阈值速率，所施加的火花延迟的量增加。另外地或任选地，在任何或所有前述示例中，发动机用汽油加注燃料，并且其中过滤器是汽油微粒过滤器。

用于发动机的另一个示例方法包括响应于排气微粒过滤器的聚集的灰烬和碳烟负载低于阈值负载，增加发动机碳烟输出，直到聚集的负载处于阈值负载；以及响应于聚集的负载高于阈值负载，在延迟火花正时的同时再生过滤器，直到聚集的负载处于阈值负载。另外地或任选地，在前述示例中，增加发动机碳烟输出包括提前气缸燃料喷射的喷射正时的开始，以及降低燃料轨压力中的一个或多个，以主动地在发动机处生成碳烟并且增加排气微粒过滤器上的碳烟负载。另外地或任选地，在任何或所有前述示例中，随着聚集的负载下降到阈值负载以下，喷射正时提前的量和燃料轨压力降低的量增加。另外地或任选地，在任何或所有前述示例中，在延迟火花正时的同时再生过滤器包括在继续再生过滤器的同时将火花正时延迟与过滤器的再生速率成比例的量。另外地或任选地，在任何或所有前述示例中，基于过滤器再生的持续时间估计灰烬负载，并且其中基于微粒过滤器两端的压力差估计碳烟负载。

在另一个示例中，发动机系统包括：包括气缸的发动机；接收来自气缸的燃烧气体的排气通道；联接到排气通道的具有低于阈值的过滤网格密度的汽油微粒过滤器(GPF)；联接到GPF的一个或多个压力传感器；联接到GPF的一个或多个温度传感器；用于将燃料递送到发动机气缸的燃料加注系统，其包括燃料轨、燃料箱、燃料泵和燃料喷射器；以及具有存储在非暂时存储器上的计算机可读指令的控制器，该指令用于：基于所述一个或多个压力传感器和温度传感器的输入推断GPF的实际碳烟负载；以及随着实际碳烟负载下降到目标负载以下，通过提前致动燃料喷射器的正时或者减小燃料轨的压力，增加发动机的碳烟输出，直到实际的碳烟负载处于目标负载。另外地或任选地，在前述示例中，控制器还包括另外的指令，用于：基于发动机温度、发动机转速和发动机负载中的每一个选择目标负载，所述目标负载随着发动机温度的降低、发动机转速的增加和发动机负载的增加而增加。另外地或任选地，在任何或所有前述示例中，控制器包括另外的指令，用于：基于开关的致动的持续时间推断GPF的实际灰烬负载；以及在过滤器再生之后，通过提前致动燃料喷射器的正时，将实际碳烟负载和实际灰烬负载的聚集保持在目标负载。另外地或任选地，在任何或所有前述示例中，控制器还包括另外的指令，用于：当实际碳烟负载超过目标负载时，再生过滤器以减少过滤器上的碳烟负载，通过延迟火花正时限制再生的速率，以增加发动机碳烟输出，直到实际的碳烟负载处于目标负载。

需注意，包括在本文的示例控制和估计程序可与各种发动机和/或车辆系统配置一起使用。本文公开的控制方法和程序可作为可执行指令存储在非暂时存储器中，并且可由控制系统进行，所述控制系统包括与各种传感器、致动器以及其它发动机硬件组合的控制器。本文描述的专用程序可表示任何数量的处理策略中的一个或多个，诸如事件驱动、中断驱动、多任务、多线程等等。这样，示出的各种动作、操作和/或功能可以示出的顺序、并行执行或在其它情况下省略。同样地，处理的顺序不一定需要实现本文所描述的示例实施例的特征和优点，而是为了便于说明和描述被提供的。根据使用的特定策略，可重复执行示出的动作、操作和/或功能中的一个或多个。此外，所描述的动作、操作和/或功能可用图表表示被编程进发动机控制系统中计算机可读存储介质的非暂时存储器的代码，其中通过执行系统中的指令进行所述动作，所述系统包括与电子控制器组合的各种发动机硬件部件。

应该理解，本文公开的配置和程序在本质上是示例性的，且这些具体实施例不应视为限制性意义，因为许多变化是可能的。例如，以上技术可应用于V-6、I-4、I-6、V-12、对置4缸以及其它的发动机类型。本公开的主题包括本文所公开的各种系统和配置，以及其它特征、功能和/或特性的所有新颖的和非显而易见的组合和子组合。

下面的权利要求特别指出被视为新颖和非显而易见的某些组合和子组合。些权利要求可指“一个”元件或“第一”元件或其等同物。应该理解，这些权利要求包括一个或更多这些元件的结合，既不要求也不排除两个或更多这些元件。所公开的特征、功能、元件和/或特性的其它组合和子组合可通过本权利要求的修正或通过在这个或相关申请的新权利要求的提出被要求保护。这些权利要求，无论是更宽于、更窄于、等于或不同于原始的权利要求的范围，也被视为包括在本公开的主题之内。

Claims (20)

1.一种用于发动机的方法，其包括：

响应于排气微粒过滤器处的实际碳烟水平低于目标碳烟水平，调整燃料喷射正时和燃料喷射压力中的一个或多个来增加所述发动机的碳烟输出，直到所述实际碳烟水平处于所述目标碳烟水平，所述目标碳烟水平基于发动机温度和发动机负载变化。

2.根据权利要求1所述的方法，其中在当所述发动机温度低于阈值温度并且所述发动机转速低于阈值速度时的发动机起动条件期间，所述目标碳烟水平被设定为第一目标碳烟水平，在当所述发动机温度高于所述阈值温度并且所述发动机转速低于所述阈值速度时的发动机空转条件期间，所述目标碳烟水平被设定为第二目标碳烟水平，并且当所述发动机温度高于所述阈值温度并且所述发动机转速高于所述阈值速度时，所述目标碳烟水平被设定为第三目标碳烟水平，其中所述第一目标碳烟水平、所述第二目标碳烟水平和所述第三目标碳烟水平彼此不同。

3.根据权利要求1所述的方法，其中所述第一目标碳烟水平基于所述发动机起动条件期间的燃料喷射计划，所述第二目标碳烟水平基于所述发动机空转条件期间的所述燃料喷射计划，并且所述第三目标碳烟水平基于所述发动机温度高于所述阈值温度并且所述发动机转速高于所述阈值速度时的所述燃料喷射计划，其中所述燃料喷射计划包括进气道喷射的燃料相对于直接喷射的燃料的分流比、压缩冲程直接喷射的燃料相对于进气冲程直接喷射燃料的分流比以及每次燃料加注事件的压缩冲程直接喷射的数量中的一个或多个。

4.根据权利要求1所述的方法，其中改变所述目标碳烟水平以将所述过滤器处的碳烟的捕获速率保持高于阈值捕获速率。

5.根据权利要求1所述的方法，其还包括基于过滤器再生参数估计所述过滤器的灰烬水平，以及基于所述估计的灰烬水平进一步改变所述目标碳烟水平以便将所述过滤器的聚集的灰烬和碳烟负载保持在阈值负载内。

6.根据权利要求1所述的方法，其中调整所述燃料喷射正时和所述燃料喷射压力中的一个或多个包括提前所述燃料喷射正时和降低燃料轨压力，以便主动地增加所述发动机的所述碳烟输出。

7.根据权利要求6所述的方法，其中提前所述燃料喷射正时包括提前喷射正时的开始、喷射正时的结束和平均喷射正时中的一个或多个。

8.根据权利要求7所述的方法，其中随着所述目标碳烟水平和所述实际碳烟水平之间的差增大，提前所述喷射正时的开始的程度和降低所述燃料轨压力的程度增加。

9.根据权利要求1所述的方法，其还包括响应于所述排气微粒过滤器处的所述实际碳烟水平高于所述目标碳烟水平，发起过滤器再生，以及响应于过滤器再生的速率高于阈值速率，在继续再生所述过滤器的同时延迟火花正时以便在所述发动机处生成碳烟。

10.根据权利要求9所述的方法，其中随着过滤器再生的所述速率超过所述阈值速率，施加的火花延迟的量增加。

11.根据权利要求1所述的方法，其中所述发动机用汽油加注燃料，并且其中所述过滤器是汽油微粒过滤器。

12.一种用于发动机的方法，其包括：

响应于排气微粒过滤器的聚集的灰烬和碳烟负载低于阈值负载，增加发动机碳烟输出，直到所述聚集的负载处于所述阈值负载；以及

响应于所述聚集的负载高于所述阈值负载，在延迟火花正时的同时再生所述过滤器，直到所述聚集的负载处于所述阈值负载。

13.根据权利要求12所述的方法，其中增加发动机碳烟输出包括提前气缸燃料喷射的喷射正时的开始以及降低燃料轨压力中的一个或多个，以主动地在所述发动机处生成碳烟并且增加所述排气微粒过滤器上的所述碳烟负载。

14.根据权利要求13所述的方法，其中随着所述聚集的负载下降到所述阈值负载以下，喷射正时提前的量和燃料轨压力降低的量增加。

15.根据权利要求12所述的方法，其中在延迟火花正时的同时再生所述过滤器包括在继续再生所述过滤器的同时将火花正时延迟与所述过滤器的再生速率成比例的量。

16.根据权利要求12所述的方法，其中基于过滤器再生的持续时间估计所述灰烬负载，并且其中基于所述微粒过滤器两端的压力差估计所述碳烟负载。

17.一种发动机系统，其包括：

发动机，其包括气缸；

排气通道，其从所述气缸接收燃烧气体；

具有低于阈值的过滤网格密度的汽油微粒过滤器，即GPF，其联接到所述排气通道；

联接到所述GPF的一个或多个压力传感器；

联接到所述GPF的一个或多个温度传感器；

用于将燃料递送到所述发动机气缸的燃料加注系统，其包括燃料轨、燃料箱、燃料泵和燃料喷射器；以及

控制器，其具有存储在非暂时存储器上的计算机可读指令，以用于：

基于所述一个或多个压力传感器和温度传感器的输入，推断所述GPF的实际碳烟负载；以及

当所述实际碳烟负载降低到目标负载以下时，通过提前致动所述燃料喷射器的正时或者减小所述燃料轨的压力，增加所述发动机的碳烟输出，直到所述实际碳烟负载处于所述目标负载。

18.根据权利要求17所述的系统，其中所述控制器包括进一步的指令，以用于：

基于发动机温度、发动机转速和发动机负载中的每一个选择所述目标负载，所述目标负载随着所述发动机温度的降低、所述发动机转速的增加和所述发动机负载的增加而增加。

19.根据权利要求17所述的系统，其中所述控制器包括进一步的指令，以用于：

基于开关的所述致动的持续时间，推断所述GPF的实际灰烬负载；以及

在过滤器再生之后，通过提前致动所述燃料喷射器的正时，将所述实际碳烟负载和所述实际灰烬负载的聚集保持在所述目标负载。

20.根据权利要求17所述的系统，其中所述控制器包括进一步指令，以用于：

随着所述实际碳烟负载超过所述目标负载，再生所述过滤器来减小所述过滤器上的所述碳烟负载，通过延迟火花正时限制所述再生的速率来增加发动机碳烟输出，直到所述实际碳烟负载处于所述目标负载。