CN112412584A - 降低发动机排放的方法、vcu及具有该vcu的控制***和车辆 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种降低发动机排放的方法、VCU及具有该VCU的控制***和车辆,该方法用于车辆排气***的催化器,配置为:以用户远程发出的预启动指令作为所述催化器的催化器载体预热的激活条件,输出预热控制指令至载体加热器的控制端,使得所述催化器载体在发动机启动前达到或接近工作温度。应用本方案,可在发动机起动之前将催化器载体加热至工作温度,以将发动机起动过程产生的排放完全进行催化转化,为有效控制污染物排放;同时,无需额外增加硬件设备,在不增加造成车辆成本的基础上,即可有效控制排放污染物。

Description

降低发动机排放的方法、VCU及具有该VCU的控制***和车辆
技术领域
本发明涉及内燃机排放控制技术领域,具体涉及一种降低发动机排放的方法、VCU及具有该VCU的控制***和车辆。
背景技术
众所周知,冷机状态的发动机在起动初始阶段,油气混合不良,且起动时三元催化器载体温度较低,不具有催化转化能力,此状态下将产生较多的冷起动排放污染物。
为解决该问题,现有技术提出了通过电加热催化器的方式,以加速发动机起动后催化器载体的升温速率,使得催化器载体迅速进入到工作状态,从而减少发动机的冷起动排放。然而,现有方案在发动机起动之后才开始工作,而催化器载体升温至正常催化转化之前,冷起动的瞬间所产生显著的HC排放无法进行催化转化,直接排放到大气中去,从而对环境造成不利影响。
有鉴于此,亟待针对现有催化器的加热控制进行优化,以有效控制发动机起动过程的污染物排放问题。
发明内容
为解决上述技术问题,本发明提供一种降低发动机排放的方法、VCU及具有该VCU的控制***和车辆,该方法可在发动机起动之前将催化器载体加热至工作温度,以将发动机起动过程产生的排放完全进行催化转化,为有效控制污染物排放。
本发明提供的一种降低发动机排放的方法,用于车辆排气***的催化器,所述方法配置为:以用户远程发出的预启动指令作为所述催化器的催化器载体预热的激活条件,输出预热控制指令至载体加热器的控制端,使得所述催化器载体在发动机启动前达到或接近工作温度。
优选地,所述输出预热控制指令至载体加热器的控制端包括:获取用户远程发出启动指令时的用户地理位置信息和车辆地理位置信息,并根据所述用户地理位置信息和车辆地理位置信息输出所述预热控制指令。
优选地,所述输出预热控制指令至载体加热器的控制端还包括:获取用户的移动速度和催化器的当前载体温度,并根据所述用户地理位置信息、车辆地理位置信息、移动速度和载体温度输出所述预热控制指令,所述预热控制指令包括指令发出时刻和表征所述载体加热器的加热功率的指令信号。
优选地,所述根据所述用户地理位置信息、车辆地理位置信息、移动速度和载体温度输出所述预热控制指令包括:以所述用户地理位置信息、车辆地理位置信息和移动速度确定用户到达车辆的第二时间长度,以所述载体温度和所述载体加热器的常态加热功率确定加热所述催化器载体达到或接近工作温度的第一时间长度,并以所述第二时间长度和所述第一时间长度输出所述预热控制指令。
优选地,所述第二时间长度小于所述第一时间长度时,所述指令信号表征所述载体加热器以高加热功率进行预热。
优选地,以发动机启动作为减小所述载体加热器的加热功率的条件,以所述催化器的载体温度和/或所述催化器的进口温度达到所述工作温度作为所述催化器载体预热的结束条件。
本发明提供的车辆VCU,可执行用于车辆排气***的催化器的降低发动机排放的方法,所述方法配置为:所述方法配置为:以用户远程发出的预启动指令作为所述催化器的催化器载体预热的激活条件,输出预热控制指令至载体加热器的控制端,使得所述催化器载体在发动机启动前达到或接近工作温度。
优选地,所述输出预热控制指令至载体加热器的控制端包括:获取用户远程发出启动指令时的用户地理位置信息和车辆地理位置信息,并根据所述用户地理位置信息和车辆地理位置信息输出所述预热控制指令。
优选地,所述输出预热控制指令至载体加热器的控制端还包括:获取用户的移动速度和催化器的当前载体温度,并根据所述用户地理位置信息、车辆地理位置信息、移动速度和载体温度输出所述预热控制指令,所述预热控制指令包括指令发出时刻和表征所述载体加热器的加热功率的指令信号。
优选地,所述根据所述用户地理位置信息、车辆地理位置信息、移动速度和载体温度输出所述预热控制指令包括:以所述用户地理位置信息、车辆地理位置信息和移动速度确定用户到达车辆的第二时间长度,以所述载体温度和所述载体加热器的常态加热功率确定加热所述催化器载体达到或接近工作温度的第一时间长度,并以所述第二时间长度和所述第一时间长度输出所述预热控制指令。
优选地,所述第二时间长度小于所述第一时间长度时,所述指令信号表征所述载体加热器以高加热功率进行预热。
优选地,以发动机启动作为减小所述载体加热器的加热功率的条件,以所述催化器的载体温度和/或所述催化器的进口温度达到所述工作温度作为所述催化器载体预热的结束条件。
本发明提供的一种车辆控制***,包括车辆VCU和设置在发动机排气管下游侧的催化器及其载体加热器,还包括:移动终端,用于远程发出预启动指令;所述车辆VCU具体为如前所述的车辆VCU。
优选地,所述移动终端为智能手机或者智能车钥匙。
优选地,所述预启动指令为单独的操作指令,或者与车辆开锁指令集成。
优选地,所述移动终端与所述车辆VCU的通讯为基于无线网络或射频信号的直接通讯或者间接通讯。
优选地,所述载体加热器为由车载蓄电池供电的电加热器,且至少具有常态加热功率和高加热功率。
优选地,还包括:载体温度传感器,用于采集所述催化器的载体温度;排气温度传感器,用于采集所述催化器的进口温度。
本发明提供的一种车辆,包括如前所述的车辆控制***。
优选地,所述车辆为燃油车、混合动力车。
与现有技术相比,本发明另辟蹊径针对催化器进行提前加热,也即在发动机起动之前就将催化器载体加热到能够进行催化转化的温度。具体地,以用户远程发出的预启动指令作为催化器载体预热的激活条件,输出预热控制指令至载体加热器的控制端,使得催化器载体在发动机启动前达到或接近工作温度。如此设置,可将发动机起动过程产生的排放完全进行催化转化,为有效减少发动机的排放污染物提供了可靠保障。另外,应用本方案无需额外增加硬件设备,在有效控制排放污染物的基础上,不会造成车辆成本的增加。
在本发明的优选方案中,根据用户地理位置信息和车辆地理位置信息输出所述预热控制指令,以预测催化器载体提前加热的时间,在发动机起动之前精确地将催化器载体加热至工作温度;进一步地,还结合移动速度和载体温度进行预热控制指令的下发,当用户到达车辆的时间小于常态加热所需时间时,控制载体加热器以高加热功率进行预热。如此设置,在满足最小的加热电能消耗的同时,合理的预判催化器载体加热的时间,从而提前加热催化器载体接近或者达到正常工作的温度。具有运行可靠,性能稳定的特点。
附图说明
图1为具体实施方式所述车辆控制***的原理示意图;
图2为具体实施方式中所述电加热催化器的结构示意图;
图3为具体实施方式所述降低发动机排放的方法框图。
图中:
空气滤清器1、进气管2、发动机3、排气管4、催化器5、载体温度传感器6、车载蓄电池7、车辆VCU8、移动终端9、用户10、车辆11、载体加热器12、催化器载体13、排气温度传感器14。
具体实施方式
为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案,下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明。
不失一般性,本实施方式针对排气***配置有催化器的汽车作为描述主体,在现有催化器载体加热功能的基础上,创新性地提出了一种降低发动机排放的方法,请参见图1所示的车辆控制***原理示意图,该控制***包括车辆VCU(整车控制器,Vehicle ControlUnit,简称VCU)8和设置在发动机排气管4下游侧的催化器5及其载体加热器12。与现有技术相同的是,催化器5的内部催化器载体13上附着有催化剂,以将汽车尾气排出的CO、HC和NOx等有害气体通过氧化和还原作用转变为无害的二氧化碳、水和氮气。应该理解,该催化器的具体实现方式对本申请请求保护的技术方案未构成实质性限制。
本实施方式提供的降低发动机排放的方法,具体配置为:以用户10远程发出的预启动指令作为催化器5的催化器载体13预热的激活条件,输出预热控制指令至载体加热器12的控制端,使得催化器载体13在发动机3启动前达到或接近工作温度。这里的“工作温度”是指,催化器载体13正常工作的温度,一般设置为催化器转化效率达到90%时所对应的温度。
发动机3起动后,外部空气经由空气滤清器1和进气管2进入发动机3工作腔,启动过程产生的排放物经由排气管4进入催化器5,此时催化器载体13已达到或接近工作温度,这样启动过程中产生的排放物得以完全地进行催化转化,为有效减少发动机的排放污染物提供了可靠保障。本方案无需额外增加硬件设备,在不增加造成车辆成本的基础上,即可有效控制排放污染物。
其中,载体加热器12优选采用加热片的形式,请一并参见图2,该图示出了电加热催化器的结构示意图。结合图1和图2所示,该载体加热器优选由车载蓄电池7供电的电加热器,且至少具有常态加热功率和高加热功率。除常态加热功率外,蓄电池可以不同输出电流的方式进行预热,高低不同功率下的载体加热器12具有不同的加热速度。可以理解的是,该催化器加热片可布置于催化器载体13的前端,也可根据车辆实际需求选择布置区域和范围,而非局限于整个催化器载体13均被加热的情形。
具体地,用户10可通过移动终端9远程发出该预启动指令;该所述移动终端9为智能手机或者智能车钥匙。当然,移动终端9可以为其他形式的智能终端设备,例如但不限于,安装有与车辆VCU建立通讯应用程序的电脑,基于智能网联技术可靠地实现与车辆VCU的通讯及数据处理,同样能够满足基本预启动指令的下达。
需要说明的是,该预启动指令为单独发送的操作指令,也可以与车辆开锁指令集成发送,只要能够提前下达预加热催化器载体的指令均在本申请请求保护的范围内。这里,移动终端9与车辆VCU8的无线通讯可以是网络信号传输的形式,也可以是近距离的射频信号的形式,彼此之间可以直接通讯,也可以是包含中间转接的间接通讯方式。
为了精确地将催化器载体加热至工作温度,可以在控制策略中考虑用户10远程发出启动指令时所处的位置和车辆11所处位置。具体地,获取用户远程发出启动指令时的用户地理位置信息和车辆地理位置信息,并根据该用户地理位置信息和车辆地理位置信息输出所述预热控制指令;利用移动终端9和车辆11的GPS定位***可实时获取相应的地理位移信息。也就是说,充分考虑用户移动至车辆的实际物理距离。
请进一步参见图2,图2示出了该降低发动机排放的方法框图。
这里,控制策略中进一步还考虑了用户移动速度和催化器载体当前温度,以更加精确地确定输出预热控制指令,例如但不限于包括指令发出时刻和表征所述载体加热器的加热功率的指令信号。通过获取用户的移动速度和催化器的当前载体温度,并根据所述用户地理位置信息、车辆地理位置信息、移动速度和载体温度输出相应的预热控制指令。其中,匹配移动终端9的GPS定位应用可实时确定用户移动速度,利用载体温度传感器6实时采集催化器5的载体温度。该载体温度传感器6优选布置在催化器载体13的前端区域,使得排气路径上游位置处即可获得良好的催化转化能力。
具体地,以当前载体温度和载体加热器的常态加热功率确定加热该催化器载体达到或接近工作温度的第一时间长度t1,以所述用户地理位置信息、车辆地理位置信息和移动速度确定用户到达车辆的第二时间长度t2,并以该第二时间长度t2和第一时间长度t2输出所述预热控制指令。
当t1<t2时,催化器5暂不进行预热,以节省电能。
当t1=t2时,车辆VCU8控制蓄电池7给载体加热器12进行供电,从而以正常预热速率加热催化器5内部的催化器载体13,即用户10达到车辆11位置处时,催化器5刚好处于可完全催化还原工作的状态;接下来,车辆VCU8减小载体加热器12的供电电流,基于发动机尾气温度使得催化器载体13的温度能够维持在工作温度附近,获得良好的催化转化能力。也就是说,以发动机启动作为减小所述载体加热器的加热功率的条件,以节省电能。
当t1>t2时,指令信号表征载体加热器以高加热功率进行预热。具体可根据第一时间长度t1高出第二时间长度t2的程度不同,车辆VCU8控制蓄电池7给载体加热器12以较大的或者最大能力进行供电,也说是说,可以对高加热功率进行相应的分级,从而以更大的或者最大加热能力加热催化器5内部的催化器载体13,确保发动机3开始起动时,催化器5内部的催化器载体13的温度能够接近或者达到工作温度,具有良好的催化转化能力,能够有效减少发动机冷起动时所产生的污染物排放。
另外,作为优选方案,将以所述催化器5的载体温度和/或催化器5的进口温度达到所述工作温度作为催化器载体13预热的结束条件。其中,***可采用排气温度传感器14采集该催化器5的进口温度,如图2所示,优选安装在催化器5入口附近,以获得相对精确的温度值。结合图3所示,当发动机排气温度高于催化器载体13的工作温度时,车辆VCU8停止给载体加热器12提供电流,由发动机排气所携带的热量继续给催化器13进行预热,使得催化器载体13的温度始终处于工作温度以上,保持高效的转化效率。
本实施方式还提供一种车辆VCU,可执行前述用于车辆排气***的催化器的降低发动机排放的方法,所述方法配置为:所述方法配置为:以用户远程发出的预启动指令作为所述催化器的催化器载体预热的激活条件,输出预热控制指令至载体加热器的控制端,使得所述催化器载体在发动机启动前达到或接近工作温度。该车辆VCU其他功能原理的实现非本申请的核心发明点所在,本领域普通技术人员可以采用现有技术实现,故本文不再赘述。
本实施方式还提供一种车辆,包括如前所述的车辆控制***。该车辆为可以为燃油车或者混合动力车,同样地,该车辆的其他功能部件非本申请的核心发明点所在,本领域普通技术人员可以采用现有技术实现,故本文不再赘述。例如但不限于,轿车、摩托车或者卡车等车型。
以上仅是本发明的优选实施方式,应当指出,对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明原理的前提下,还可以做出若干改进和润饰,这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (18)

1.一种降低发动机排放的方法,用于车辆排气***的催化器,其特征在于,所述方法配置为:以用户远程发出的预启动指令作为催化器载体预热的激活条件,输出预热控制指令至载体加热器的控制端,使得所述催化器载体在发动机启动前达到或接近工作温度;所述输出预热控制指令至载体加热器的控制端包括:获取用户远程发出启动指令时的用户地理位置信息和车辆地理位置信息,并根据所述用户地理位置信息和车辆地理位置信息输出所述预热控制指令。
2.根据权利要求1所述的降低发动机排放的方法,其特征在于,所述输出预热控制指令至载体加热器的控制端还包括:获取用户的移动速度和催化器的当前载体温度,并根据所述用户地理位置信息、车辆地理位置信息、移动速度和载体温度输出所述预热控制指令,所述预热控制指令包括指令发出时刻和表征所述载体加热器的加热功率的指令信号。
3.根据权利要求2所述的降低发动机排放的方法,其特征在于,所述根据所述用户地理位置信息、车辆地理位置信息、移动速度和载体温度输出所述预热控制指令包括:
以所述用户地理位置信息、车辆地理位置信息和移动速度确定用户到达车辆的第二时间长度,以所述载体温度和所述载体加热器的常态加热功率确定加热所述催化器载体达到或接近工作温度的第一时间长度,并以所述第二时间长度和所述第一时间长度输出所述预热控制指令。
4.根据权利要求3所述的降低发动机排放的方法,其特征在于,所述第二时间长度小于所述第一时间长度时,所述指令信号表征所述载体加热器以高加热功率进行预热。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的降低发动机排放的方法,其特征在于,以发动机启动作为减小所述载体加热器的加热功率的条件,以所述催化器的载体温度和/或所述催化器的进口温度达到所述工作温度作为所述催化器载体预热的结束条件。
6.一种车辆VCU,可执行用于车辆排气***的催化器的降低发动机排放的方法,其特征在于,所述方法配置为:所述方法配置为:以用户远程发出的预启动指令作为所述催化器的催化器载体预热的激活条件,输出预热控制指令至载体加热器的控制端,使得所述催化器载体在发动机启动前达到或接近工作温度;所述输出预热控制指令至载体加热器的控制端包括:获取用户远程发出启动指令时的用户地理位置信息和车辆地理位置信息,并根据所述用户地理位置信息和车辆地理位置信息输出所述预热控制指令。
7.根据权利要求6所述的车辆VCU,其特征在于,所述输出预热控制指令至载体加热器的控制端还包括:获取用户的移动速度和催化器的当前载体温度,并根据所述用户地理位置信息、车辆地理位置信息、移动速度和载体温度输出所述预热控制指令,所述预热控制指令包括指令发出时刻和表征所述载体加热器的加热功率的指令信号。
8.根据权利要求7所述的车辆VCU,其特征在于,所述根据所述用户地理位置信息、车辆地理位置信息、移动速度和载体温度输出所述预热控制指令包括:
以所述用户地理位置信息、车辆地理位置信息和移动速度确定用户到达车辆的第二时间长度,以所述载体温度和所述载体加热器的常态加热功率确定加热所述催化器载体达到或接近工作温度的第一时间长度,并以所述第二时间长度和所述第一时间长度输出所述预热控制指令。
9.根据权利要求8所述的车辆VCU,其特征在于,所述第二时间长度小于所述第一时间长度时,所述指令信号表征所述载体加热器以高加热功率进行预热。
10.根据权利要求6至9中任一项所述的车辆VCU,其特征在于,以发动机启动作为减小所述载体加热器的加热功率的条件,以所述催化器的载体温度和/或所述催化器的进口温度达到所述工作温度作为所述催化器载体预热的结束条件。
11.一种车辆控制***,包括车辆VCU和设置在发动机排气管下游侧的催化器及其载体加热器,其特征在于,还包括:
移动终端,用于远程发出预启动指令;
所述车辆VCU具体为权利要求6至10中任一项所述的车辆VCU。
12.根据权利要求11所述的车辆控制***,其特征在于,所述移动终端为智能手机或者智能车钥匙。
13.根据权利要求12所述的车辆控制***,其特征在于,所述预启动指令为单独的操作指令,或者与车辆开锁指令集成。
14.根据权利要求11所述的车辆控制***,其特征在于,所述移动终端与所述车辆VCU的通讯为基于无线网络或射频信号的直接通讯或者间接通讯。
15.根据权利要求11所述的车辆控制***,其特征在于,所述载体加热器为由车载蓄电池供电的电加热器,且至少具有常态加热功率和高加热功率。
16.根据权利要求15所述的车辆控制***,其特征在于,还包括:
载体温度传感器,用于采集所述催化器的载体温度;
排气温度传感器,用于采集所述催化器的进口温度。
17.一种车辆,其特征在于,包括权利要求11至16中任一项所述的车辆控制***。
18.根据权利要求17所述的车辆,其特征在于,所述车辆为燃油车、混合动力车。
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