CN101307708B - 准零尾气排放车型的废气结构 - Google Patents

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Abstract

提供准零尾气排放车型的废气结构。一种***可以包括位于废气流动路径上的碳氢化合物(HC)吸收器和位于废气流动路径上HC吸收器下游的电热催化剂(EHC)。

Description

准零尾气排放车型的废气结构
技术领域
本发明涉及改进的排放控制，更具体地涉及用于内燃发动机的排放控制。
背景技术
这一部分的说明仅仅提供与本发明有关的背景技术而并不构成现有技术。其中PZEV(partial zero emissions vehicle))用来表示准零尾气排放车型。
混合动力车辆包括内燃发动机和电动机以向车辆提供驱动。包括内燃发动机的车辆还可以包括催化转化器以降低一氧化碳、挥发性有机化合物(VOC)和NOx。
催化转化器通常可以在相当高的温度下有效操作。当发动机首先启动时，催化转化器通常不能有效去除废气中的排放物，直至催化转化器达到被称为点火温度(light-off temperature)的操作温度。在达到点火温度之前，不能通过催化转化器有效处理HC排放物。
发明内容
根据本发明，一种***可以包括位于废气流动路径上的碳氢化合物(HC)吸收器和位于废气流动路径上HC吸收器下游的电热催化剂(EHC)。
一种降低车辆排放的方法包括在第一时间周期和第一时间周期后的第二时间周期内操作燃烧发动机，在第一时间周期内在HC吸收器内收集来自燃烧发动机的废气中的碳氢化合物(HC)，所述HC吸收器与废气通信并位于与废气通信的电热催化剂(EHC)的上游，在第一时间周期内激活电热催化剂(EHC)，以及在第二时间周期内对EHC内的废气中的HC进行氧化。
从在此提出的描述中将会清楚地了解到其它应用领域。应该认识到所述描述和具体实例仅仅是为了示例说明，而并不是要限制本发明的范围。
附图说明
在此描述的附图仅仅是示例性的，而绝不是要限制本发明的范围。
图1是根据本发明的混合动力车辆的示意图；
图2是用于图1所示混合动力车辆的备选废气构造的示意图；以及
图3是表示图1所示混合动力车辆的操作的流程图。
图4是实施本发明方法的流程图。
具体实施方式
以下描述实质上仅仅是示例性的，并不是要限制本发明公开的内容、应用或用途。应该认识到在所有附图中，相应附图标记表示相同或相应的部件和特征。在此采用的术语“模块”指的是专用集成电路(ASIC)、电路、执行一个或多个软件或硬件程序的处理器(共用、专用或组)和存储器、组合逻辑电路、和/或其它提供所需功能的适当部件。
现在参照图1，混合动力车辆10包括具有多个气缸14的燃烧发动机12和电动机16。发动机12与向变速器20提供旋转动力的输出轴18相连。发电机22由发动机12驱动并向可再充电电池24提供充电电流。电动机16将来自电池24的动力转化为机械动力。该机械动力被施加在变速器20的输入轴上。变速器20联合来自发动机12和电动机16的动力以向驱动桥23提供动力。发动机12和电动机16可以同时或独立提供驱动。
混合动力车辆10可以是可拆卸式混合。“可拆卸(plug-in)”指的是包括相对较大的可再次充电电池24从而延长电池24再次充电时间的混合动力车辆。因此可以通过使发动机12关闭更长时间而相应节省燃料且降低排放。可拆卸式混合电池24还可以在行驶之余从外部再次充电，从而无需运行发动机12就可以对电池24提供充电。
发动机12与包括废气歧管26、多个催化转化器30-1，30-2，30-3(总称为30)、碳氢化合物(HC)吸收器31、电热催化剂(EHC)32和***50的废气***25相连。废气歧管26将废气28从发动机12引导到催化转化器30、HC吸收器31以及EHC32。所述多个催化转化器30可以是三通催化转化器。催化转化器30-1，30-2可以闭合安装在发动机12上以提高它们的加热点火效率。
HC吸收器31可以布置在催化转化器30-1，30-2与催化转化器30-3之间。EHC32可以布置在HC吸收器31与催化转化器30-3之间。EHC32提供补充加热以减少催化转化器30-3点火的时间。可以认识到，EHC32可以是独立组件或一体形成为催化转化器30-3的一部分。在图2中看到，备选的废气***125大体上与废气***25类似。然而，可以采用组合的HC吸收器和催化转化器131，而不是包括单独的催化转化器30-3和HC吸收器31。组合的HC吸收器和催化转化器132可以位于EHC132与催化转化器130-1，130-2之间。组合的HC吸收器和催化转化器131相对于废气***25的催化转化器30-3和HC吸收器31通常具有减小的包装尺寸。
可以通过可再次充电电池24向EHC32提供动力。由于可再次充电电池24提供的动力相对较高，因此采用可再次充电电池24作为EHC32的电源相对于传统非混合动力***通常可以提供减少的加热时间。例如，EHC32可以在大约15秒或更少的时间内被加热到至少400摄氏度的温度。催化转化器30-3、HC吸收器31和EHC32可以整体“附加”在现有的废气***结构上。
发动机控制模块40与EHC32、发动机12、电动机16、电池24通信并接收来自多个传感器的输入。这些传感器可以包括发动机冷却剂温度传感器42、第一多个氧传感器46-1，46-2(总称为46)、第二多个氧传感器48-1，48-2(总称为48)以及EHC温度传感器54。氧传感器46可以位于发动机12与催化转化器30-1，30-2之间。氧传感器46感应废气中的含氧量以适当调节准确化学计量所需的空气-燃料比。可以认识到，氧传感器46可以位于其它位置或被省去。氧传感器48提供有关催化转化器30-1，30-2的诊断信息并且可以位于多个催化转化器30-1，30-2的下游。
EHC32的温度可以通过温度传感器54直接测量或者发动机控制模块40可以估计EHC温度。可以向发动机控制模块40提供各种数据以估计温度，这些数据包括穿过EHC32的电流、向EHC32供给的电压、穿过EHC32的废气28的体积流速以及每个参数所经历的时间。
参照图3，混合动力车辆10在冷起动条件下的操作大体上以流程图200示出并且大体上可以包括在第一和第二时间周期内操作发动机12。可以通过多种方式确定发动机冷起动条件，包括监控由发动机冷却剂温度传感器42提供的发动机冷却剂温度。为了简化，以废气***25的操作为例进行论述，可以认识到这一论述同样适用于废气***125。第一时间周期通常对应于发动机12已经起动之后的初始期并且第二时间周期可以包括此后的时段。EHC32可以在大体上与步骤202发动机12起动相对应的时刻得到激活。备选地，EHC32可以在发动机12起动稍前或稍后得到激活。
如上所示，发动机12的操作导致废气28被供给到废气***25内。废气从催化转化器30-1，30-2前进到HC吸收器31、到EHC32，最后到催化转化器30-3内。在发动机12在第一时间周期内的操作过程中，发动机12可以在第一组操作条件下操作，如步骤204所示，并且催化转化器30可以处于比氧化废气28中存在的碳氢化合物所需的点火温度更低的温度下。然而，HC吸收器31能够在第一时间周期的操作过程中收集废气28中的HC，如步骤206所示。在大约100摄氏度以下的温度下操作的过程中可以保持通过HC吸收器31收集HC。HC吸收器31的温度在第一时间周期内大体上为或低于100摄氏度。
为了在第一时间周期内将排放减小到最少，发动机12在第一组操作条件下的操作可以包括以小于化学计量比的空气-燃料比的操作(浓操作)。发动机12的浓操作通常提供更少的NOx排放，但提高了HC排放。如上所述，HC吸收器31在第一时间周期内收集发动机12中的HC排放。因而，该结构优化了HC和NOx排放。
如上所示并如步骤202所示，在第一时间周期内，EHC32得到激活并且温度提高。一旦EHC32达到HC氧化所需的温度，则发动机操作的第二时间周期开始并且发动机12可以在第二组操作条件下操作，如步骤208所示。可以在大于400摄氏度的温度下发生HC的氧化。在第二时间周期内，HC吸收器31可以超过收集温度并释放之前存储在其中的HC，如步骤210所示。例如，HC吸收器31可以在其达到大于100摄氏度的温度时释放所收集的HC。由于EHC32独立于废气28得到加热并布置在HC吸收器31下游，因此EHC32可以在催化转化器30-3达到点火温度之前氧化从HC吸收器31中释放的HC，如步骤212所示。
第二组操作条件可以包括发动机12大体上处在化学计量比的空气-燃料比。第二时间周期大体上与HC吸收器31超过收集温度以及EHC32超过氧化或点火温度相对应。EHC32可以在第二时间周期内持续得到激活，直至发动机12脱离冷起动条件。更具体地，一旦废气***25无需采用HC吸收器31或EHC32就能够处理废气28，例如在催化转化器30达到点火温度时，可以终止第二时间周期。
在备选操作中或除了如上所述的发动机12在冷起动条件下的操作之外，还可以初始利用电动机16使发动机12操作，如步骤214所示。在向气缸14内喷射燃料并使发动机12点火之前，在预定时间内电动机16可以使曲轴旋转。发动机12的曲轴初始可以通过电动机16旋转达到大于或等于350RPM的速度。可以利用电动机16使发动机12操作，直至达到预定操作条件。还可以采取另外的步骤减少废气***25操作的预热时间。例如，发动机12在第一组操作条件下的操作可以包括延迟发动机12的发火花。
此外，以上论述仅仅公开和描述了本发明的示例性实施方式。本领域技术人员从这些论述并从附图和权利要求中很容易认识到在不脱离由以下权利要求限定的本发明的精神和范围的前提下可以对本发明做出多种变化、修改和变形。

Claims (15)

1.一种降低车辆排放的方法，包括：
在第一时间周期和第一时间周期后的第二时间周期内操作混合动力车辆中的燃烧发动机，该混合动力车辆包括燃烧发动机，电动机和给电动机提供动力的电池；
在第一时间周期内在HC吸收器内收集来自燃烧发动机的废气中的碳氢化合物(HC)，所述HC吸收器与废气通信并位于与废气通信的电热催化剂(EHC)的上游；
在第一时间周期内利用所述电池激活电热催化剂(EHC)；以及
在第二时间周期内对EHC内的废气中的HC进行氧化。
2.如权利要求1所述的降低车辆排放的方法，其特征在于，还包括在第一时间周期内以比化学计量的空气-燃料比更小的空气-燃料比操作燃烧发动机。
3.如权利要求1所述的降低车辆排放的方法，其特征在于，还包括在第二时间周期内大体上以化学计量的空气-燃料比操作燃烧发动机。
4.如权利要求1所述的降低车辆排放的方法，其特征在于，还包括在燃烧发动机不处于操作状态时利用电动机使燃烧发动机曲轴旋转。
5.如权利要求1所述的降低车辆排放的方法，其特征在于，还包括确定发动机是否操作在冷起动条件下。
6.如权利要求5所述的降低车辆排放的方法，其特征在于，燃烧发动机在第一时间周期内的操作与冷起动条件相对应。
7.如权利要求1所述的降低车辆排放的方法，其特征在于，所述收集包括在小于100摄氏度的温度下操作HC吸收器。
8.如权利要求1所述的降低车辆排放的方法，其特征在于，所述氧化包括在大于400摄氏度的温度下操作EHC。
9.如权利要求8所述的降低车辆排放的方法，其特征在于，在HC吸收器达到100摄氏度的温度之前EHC达到400摄氏度的温度。
10.如权利要求1所述的降低车辆排放的方法，其特征在于，还包括在第二时间周期内将HC吸收器中收集的HC释放到废气中。
11.如权利要求10所述的降低车辆排放的方法，其特征在于，所述释放发生在所述氧化过程中或之后。
12.如权利要求1所述的降低车辆排放的方法，其特征在于，所述激活与所述操作同时发生或发生在所述操作之前。
13.一种准零尾气排放车型的废气***，包括：
位于废气流动路径上的碳氢化合物(HC)吸收器；位于所述废气流动路径上HC吸收器下游的电热催化剂(EHC)；
电力***，该电力***包括提供动力驱动的电动机和与所述电动机以及所述电热催化剂通信的电池；以及
控制模块，其与所述电池通信以根据燃烧发动机的操作条件选择性向所述EHC供给动力。
14.如权利要求13所述的准零尾气排放车型的废气***，其特征在于，所述电动机与所述燃烧发动机通信以在所述燃烧发动机处于非操作状态时向所述燃烧发动机的曲轴提供初始旋转。
15.如权利要求13所述的准零尾气排放车型的废气***，其特征在于，还包括布置在所述HC吸收器下游的催化转化器。
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