CN102330590A - 用于活性烃吸附剂的冷起动烃排放物减少控制策略 - Google Patents

Abstract

本发明涉及用于活性烃吸附剂的冷起动烃排放物减少控制策略。具体地，提供了一种控制系统，其可包括吸附剂旁路评估模块、吸附剂旁路控制模块和发动机操作控制模块。所述吸附剂旁路评估模块可在发动机钥匙接通状况之后对发动机排放气体处理装置中的烃吸附剂旁路通道的旁路关闭指标进行评估。当所述旁路关闭指标符合预定条件时，所述吸附剂旁路控制模块可与所述吸附剂旁路评估模块通信，并可在所述钥匙接通状况之后关闭所述烃吸附剂旁路通道。所述发动机操作控制模块可与所述吸附剂旁路控制模块通信，并可在所述关闭之后起动发动机。

Description

用于活性烃吸附剂的冷起动烃排放物减少控制策略

技术领域

本公开涉及发动机排放系统，更具体而言，涉及用于包括烃吸附剂的发动机排放气体处理装置的控制策略。

背景技术

本节提供了与本公开有关的背景信息，这些背景信息不一定是现有技术。

发动机排放物标准包括对烃排放物的限制。烃排放物可能由于用来处理烃排放物的催化剂的可用温度的缘故而难以在冷起动操作条件下进行处理。发动机排放气体处理装置可包括烃吸附剂，用于在冷操作期间捕集烃排放物，并在催化剂一旦到达操作温度时处理所述烃排放物。

发明内容

一种控制发动机排放气体处理装置的方法，其可包括在发动机钥匙接通（key-on）状况之后评估发动机排放气体处理装置中的烃吸附剂旁路通道的旁路关闭指标。当所述旁路关闭指标符合预定条件时，所述烃吸附剂旁路通道可在所述钥匙接通条件之后关闭。发动机可在所述关闭之后起动。

一种控制系统，其可包括：吸附剂旁路评估模块、吸附剂旁路控制模块和发动机操作控制模块。所述吸附剂旁路评估模块可在发动机钥匙接通条件之后评估发动机排放气体处理装置中的烃吸附剂旁路通道的旁路关闭指标。当所述旁路关闭指标符合预定条件时，所述吸附剂旁路控制模块可与所述吸附剂旁路评估模块通信，并可在所述钥匙接通条件之后关闭所述烃吸附剂旁路通道。所述发动机操作控制模块可与所述吸附剂旁路控制模块通信，并可在所述关闭之后起动发动机。

本发明还包括以下方案：

方案1. 一种方法，包括：

在发动机钥匙接通状况之后对发动机排放气体处理装置中的烃吸附剂旁路通道的旁路关闭指标进行评估；

当所述旁路关闭指标符合预定条件时，在所述钥匙接通状况之后关闭所述烃吸附剂旁路通道；以及

在所述关闭之后起动所述发动机。

方案2. 如方案1所述的方法，其中，所述关闭包括将所述烃吸附剂旁路通道内的阀移位到关闭位置。

方案3. 如方案1所述的方法，其中，所述旁路关闭指标包括环境温度，并且当所述环境温度高于0摄氏度时，所述烃吸附剂旁路通道在起动所述发动机期间是关闭的。

方案4. 如方案1所述的方法，其中，所述烃吸附剂旁路通道在所述钥匙接通状况时是打开的。

方案5. 如方案4所述的方法，其中，所述旁路关闭指标包括环境温度，并且当所述环境温度低于0摄氏度时，所述烃吸附剂旁路通道在起动所述发动机期间是打开的。

方案6. 如方案1所述的方法，进一步包括确定发动机转矩输出，并且当所述确定的发动机转矩输出大于预定限值时，在所述关闭之后打开所述烃吸附剂旁路通道。

方案7. 如方案1所述的方法，进一步包括确定车辆加速器踏板位置，并且当所述车辆加速器踏板位置大于最大车辆加速器踏板位置的百分之五十时，打开所述烃吸附剂旁路通道。

方案8. 如方案1所述的方法，进一步包括确定所述发动机排放气体处理装置的催化剂的操作温度，并且当所述操作温度大于300摄氏度时，打开所述烃吸附剂旁路通道。

方案9. 如方案8所述的方法，其中，当所述吸附剂旁路通道关闭时，排放气体沿第一方向流动通过所述排放气体处理装置的烃吸附剂，而当所述吸附剂旁路通道打开时，所述排放气体沿着与所述第一方向相反的第二方向流动通过所述烃吸附剂。

方案10. 如方案9所述的方法，其中，当所述排放气体沿所述第二方向流动通过所述烃吸附剂时，所述烃吸附剂在高于300摄氏度的温度下操作。

方案11. 一种控制系统，包括：

吸附剂旁路评估模块，所述吸附剂旁路评估模块在发动机钥匙接通状况之后对发动机排放气体处理装置中的烃吸附剂旁路通道的旁路关闭指标进行评估；

与所述吸附剂旁路评估模块通信的吸附剂旁路控制模块，当所述旁路关闭指标符合预定条件时，所述吸附剂旁路控制模块在所述钥匙接通状况之后关闭所述烃吸附剂旁路通道；以及

与所述吸附剂旁路控制模块通信的发动机操作控制模块，所述发动机操作控制模块在所述关闭之后起动所述发动机。

方案12. 如方案11所述的控制系统，其中，所述吸附剂旁路控制模块命令将所述烃吸附剂旁路通道内的阀移位到关闭位置，以关闭所述烃吸附剂旁路通道。

方案13. 如方案11所述的控制系统，其中，所述旁路关闭指标包括环境温度，并且当所述环境温度高于0摄氏度时，所述烃吸附剂旁路通道在发动机起动期间是关闭的。

方案14. 如方案11所述的控制系统，其中，所述烃吸附剂旁路通道在所述钥匙接通时是打开的。

方案15. 如方案14所述的控制系统，其中，所述旁路关闭指标包括环境温度，并且当所述环境温度低于0摄氏度时，所述烃吸附剂旁路通道在发动机起动期间是打开的。

方案16. 如方案11所述的控制系统，其中，所述吸附剂旁路评估模块确定发动机转矩输出，并且当所述确定的发动机转矩输出大于预定限值时，所述吸附剂旁路控制模块在所述关闭之后打开所述烃吸附剂旁路通道。

方案17. 如方案11所述的控制系统，其中，所述吸附剂旁路评估模块确定车辆加速器踏板位置，并且当所述车辆加速器踏板位置大于最大车辆加速器踏板位置的百分之五十时，所述吸附剂旁路控制模块打开所述烃吸附剂旁路通道。

方案18. 如方案11所述的控制系统，其中，所述吸附剂旁路评估模块确定所述发动机排放气体处理装置的催化剂的操作温度，并且当所述催化剂的操作温度大于300摄氏度时，所述吸附剂旁路控制模块打开所述烃吸附剂旁路通道。

方案19. 如方案18所述的控制系统，其中，当所述吸附剂旁路通道关闭时，排放气体沿第一方向流动通过所述烃吸附剂，而当所述吸附剂旁路通道打开时，所述排放气体沿着与所述第一方向相反的第二方向流动通过所述烃吸附剂。

方案20. 如方案19所述的控制系统，其中，当所述排放气体沿所述第二方向流动通过所述烃吸附剂时，所述烃吸附剂在高于300摄氏度的温度下操作。

根据本文提供的描述，其他应用领域将变得明显。在发明内容中的描述和具体示例仅致力于例示的目的，并不意图限制本公开的范围。

附图说明

本文描述的附图仅用于例示目的，并不意图以任何方式限制本公开的范围。

图1为根据本公开的车辆的示意图；

图2为图1中所示的发动机排放气体处理装置的透视剖视图；

图3为图1中所示的发动机排放气体处理装置的另一透视剖视图；

图4为图1中所示的车辆组件的控制模块的示意图；以及

图5为用于图1的车辆的控制逻辑的图示。

在所有附图的各个视图中，对应的附图标记表示对应的部分。

具体实施方式

现在将参照附图更为充分地描述本公开的示例。以下描述本质上仅仅为示例性的，并不意欲限制本公开、其应用或用途。

示例的实施例被提供，以便使得本公开将是详尽的，并且将向本领域技术人员充分传达其范围。许多特定细节被阐述，例如特定的部件、装置和方法的示例，以提供对本公开实施例的透彻理解。对本领域技术人员而言将明显的是，不必使用特定细节，示例的实施例可以许多不同的形式实施，且不应被解释为限制本公开的范围。在一些示例的实施例中，并未对众所周知的过程、众所周知的装置结构和众所周知的技术进行详细描述。

当元件或层被提及为“在另一元件或层上”、或者“接合到”、“连接到”或“联接到”另一元件或层时，该元件或层可直接在另一元件或层上，或者直接接合、连接或联接到另一元件或层，或者可以存在中间元件或层。作为对比，当元件被提及为“直接在另一元件或层上”或者“直接接合到”、“直接连接到”或“直接联接到”另一元件或层时，可以不存在中间元件或层。用于描述元件之间的关系的其他用语应以相似的方式解释，例如，“在……之间”与“直接在……之间”、“相连”与“直接相邻”，等。如本文所用，术语“和/或”包括一个或多个关联列出的项目的任意组合和所有组合。

尽管术语第一、第二、第三等在本文可用于描述各种元件、部件、区域、层和/或部分，但这些元件、部件、区域、层和/或部分不应被这些术语限制。这些术语可仅用于区分一个元件、部件、区域、层或部分与另一区域、层或部分。诸如“第一”、“第二”之类的术语和其他数字方面的术语在本文使用时并不暗示序列或顺序，除非由上下文清楚指明。因此，下文论述的第一元件、部件、区域、层或部分可被称为第二元件、部件、区域、层或部分，而不背离示例性实施例的教示。

如本文所用，术语“模块”指专用集成电路（ASIC）、电子电路、执行一种或多种软件或固件程序的（共用、专用或组）处理器和存储器、组合逻辑电路、或其他提供所述功能的合适部件。

参照图1，示例性车辆10可包括发动机组件12、变速器14、传动系组件16、排气组件18和控制模块20。发动机组件12可包括：具有由活塞26驱动旋转的曲轴24的内燃发动机22、将空气流（A）提供到发动机22的进气歧管28和接收离开发动机22的排放气体（E）的排气歧管30、32。传动系组件16可以包括输出轴34和驱动车轴36。发动机22可联接到变速器14，以驱动输出轴34并为驱动车轴36的旋转提供动力。

排气组件18可包括经由排放气体管路42与排气歧管30、32连通的发动机排放气体处理装置40。参照图2和图3，发动机排放气体处理装置40可包括壳体44、烃吸附剂46、吸附剂旁路管路48、催化剂构件50和旁通阀组件52。壳体44可限定排放气体入口54和排放气体出口56，并可包括在排放气体入口54处的喷嘴58。烃吸附剂46可位于壳体44内、处于排放气体入口54与排放气体出口56之间，形成在排放气体入口54与排放气体出口56之间的第一流动路径。作为非限制性示例，烃吸附剂46可由沸石材料形成。在本非限制性示例中，沸石材料可用于处理乙醇排放物。催化剂构件50可包括三元催化剂。

吸附剂旁路管路48可延伸穿过烃吸附剂46并限定吸附剂旁路通道60。吸附剂旁路通道60限定了在排放气体入口54与排放气体出口56之间的第二流动路径，该第二流动路径与通过烃吸附剂46限定的第一流动路径平行。

催化剂构件50可位于烃吸附剂46和吸附剂旁路管路48与排放气体出口56之间。催化剂构件50可根据旁通阀组件52的位置来接收离开烃吸附剂46和/或吸附剂旁路管路48的排放气体，如下文所述。

旁通阀组件52可包括位于吸附剂旁路通道60中的电致动旁通阀62，还包括与电致动旁通阀62接合以使电致动旁通阀62在关闭位置（图2）与打开位置（图3）之间移位的电致动机构64。电致动旁通阀62在处于打开位置时提供了排放气体入口54与排放气体出口56之间的连通，而在处于关闭位置时则阻止（或防止）排放气体入口54与排放气体出口56之间的连通。

喷嘴58可形成为会聚收缩的喷嘴，其包括限定第一内径（D1）的喷嘴出口66。喷嘴出口66可被定位成与吸附剂旁路通道60的限定在吸附剂旁路管路48的端部70处的入口68相邻。喷嘴出口66和吸附剂旁路通道60的入口68可在它们之间限定一间隔。喷嘴出口66可与吸附剂旁路通道60的入口68同心对准。

吸附剂旁路通道60的入口68可限定第二内径（D2）。第一内径（D1）可小于第二内径（D2）。作为非限制性示例，第一内径（D1）可为第二内径（D2）的百分之八十到百分之九十九，更具体地，为第二内径（D2）的百分之八十到百分之九十五。喷嘴出口66也可沿轴向与吸附剂旁路通道60的入口68间隔一定距离（L）。在本非限制性示例中，喷嘴出口66沿轴向与吸附剂旁路通道60的入口68的间隔小于10毫米。第一和第二内径（D1、D2）之间的差和/或距离（L）可形成喷嘴出口66和吸附剂旁路通道60的入口68之间的间隔。

吸附剂旁路管路48的限定了入口68的端部70可从烃吸附剂46沿着从排放气体出口56朝向排放气体入口54的方向轴向向外延伸。壳体44可在轴向位于吸附剂旁路60的入口68与烃吸附剂46之间的位置处限定围绕吸附剂旁路管路48的环形室72。环形室72可通过限定在喷嘴出口66与吸附剂旁路通道60的入口68之间的间隔来与排放气体入口54连通。

由图4可见，控制模块20可包括吸附剂旁路评估模块78、吸附剂旁路控制模块80和发动机操作控制模块82。吸附剂旁路评估模块78可与吸附剂旁路控制模块80通信。更具体地，吸附剂旁路评估模块78可包括吸附剂评估模块84、催化剂评估模块86、发动机转矩评估模块88、加速器踏板评估模块90和环境温度评估模块92。

吸附剂评估模块84可与第一温度传感器94（图1）连通，第一温度传感器94联接到发动机排放气体处理装置40并提供了烃吸附剂46的操作温度（T1）。催化剂评估模块86可与第二温度传感器96（图1）连通，第二温度传感器96联接到发动机排放气体处理装置40并提供了催化剂构件50的操作温度（T2）。发动机转矩评估模块88可确定发动机转矩输出。加速器踏板评估模块90可与车辆加速器踏板98（图1）连通，并可确定加速器踏板98的位置。环境温度评估模块92可确定环境温度（T3）。

烃吸附剂46的操作温度（T1）、催化剂构件50的操作温度（T2）、发动机转矩输出和加速器踏板98的位置均可以由吸附剂旁路评估模块78评估，如下文所述。吸附剂旁路控制模块80和发动机操作控制模块82可彼此通信。吸附剂旁路控制模块80可接收来自吸附剂旁路评估模块78的表示了吸附剂旁路关闭指标的信号。吸附剂旁路控制模块80可与电致动机构64通信，电致动机构64与电致动旁通阀62接合，以使电致动旁通阀62在关闭位置（图2）与打开位置（图3）之间移位。基于由吸附剂旁路控制模块80提供的表示了吸附剂旁路通道60的打开和关闭的信号，发动机操作控制模块82可控制发动机操作并可控制发动机开启和关闭状况的正时，如下所述。

用于操作车辆10的控制逻辑100被例示在图5中。控制逻辑100可在块102处开始，在块102处车辆开始钥匙接通。车辆钥匙接通一般可以包括使用者引发发动机起动状况并可对应于冷起动状况。吸附剂旁路通道60在钥匙接通时可以是打开的。控制逻辑100然后可行进到块104，在块104处吸附剂旁路评估模块78评估用于烃吸附剂46的旁路关闭指标。旁路关闭指标一般可以包括用于关闭吸附剂旁路通道60的指标。在块104处评估的旁路关闭指标可包括环境温度。块106确定旁路关闭指标是否已符合。

当旁路关闭指标不符合时，控制逻辑100可行进到块108。当环境温度（T3）低于第一预定限值（T_limit1）时，旁路关闭指标就可能不符合。在本非限制性示例中，当环境温度（T3）小于零摄氏度时，控制逻辑100可行进到块108。可替代地，当环境温度（T3）高于第二预定限值（T_limit2）时，旁路关闭指标就可能不符合。在本非限制性示例中，当环境温度（T3）大于六十摄氏度时，控制逻辑100可行进到块108。吸附剂旁路通道60可在块108处保持打开。当吸附剂旁路通道60打开时，由发动机22提供的排放气体可旁路经过烃吸附剂46，并行进到催化剂构件50。吸附剂旁路通道60可通过使电致动旁通阀62处于打开位置中从而保持处于打开位置中。

当环境温度（T3）低于第一预定限值（T_limit1）时，电致动旁通阀62可处于打开位置，以防止电致动旁通阀62被冻住从而卡在关闭位置中。当环境温度（T3）高于第二预定限值（T_limit2）时，吸附剂旁路通道60可打开，这是因为烃排放物在高于六十摄氏度的环境温度下将不会成为问题。控制逻辑100然后可行进到块112，在块112处发动机22被起动。

当旁路关闭指标符合时，控制逻辑100可行进到块110。当环境温度（T3）在第一与第二温度限值（T_limit1、T_limit2）之间时，旁路关闭指标符合。在本非限制性示例中，当环境温度（T3）在零摄氏度与六十摄氏度之间时，控制逻辑100可行进到块110。吸附剂旁路通道60可在块110处关闭。吸附剂旁路通道60可通过经由电致动机构64将电致动旁通阀62从打开位置移位到关闭位置从而关闭。当吸附剂旁路通道60在排放气体行进到催化剂构件50之前关闭时，由发动机22提供的排放气体可被驱使通过烃吸附剂46。控制逻辑100然后可行进到块112，在块112处发动机22被起动。

在发动机22被起动之后，控制逻辑100可行进到块114，在块114处旁路关闭指标被再次评估。在块114处评估的旁路关闭指标可包括烃吸附剂46的操作温度（T1）、催化剂构件50的操作温度（T2）、发动机转矩输出和/或加速器踏板98的位置。块116确定旁路关闭指标是否符合。

在第一示例中，当催化剂构件50的操作温度（T2）小于三百摄氏度时，旁路关闭指标符合。当催化剂构件50的操作温度（T2）大于三百摄氏度时，烃吸附剂46的操作温度（T1）也可大于三百摄氏度。

在第二示例中，旁路关闭指标可基于发动机转矩输出。希望的发动机转矩输出可通过发动机转矩评估模块88确定，并相对于预定限值进行评估。当确定的发动机转矩输出大于预定限值时，吸附剂旁路通道60可被打开，而当确定的发动机转矩输出低于预定限值时，吸附剂旁路通道60可保持在关闭位置中。在第三示例中，旁路关闭指标可基于加速器踏板98的位置。加速器踏板98的位置可通过加速器踏板评估模块90确定。当加速器踏板98的位置大于最大加速器踏板位置的百分之五十时，吸附剂旁路通道60可被打开，而当加速器踏板98的位置小于最大加速器踏板位置的百分之五十时，吸附剂旁路通道60可保持在关闭位置中。

当旁路关闭指标不符合时，控制逻辑100可行进到块118。在块118处，吸附剂旁路通道60可被打开或保持在打开位置。当催化剂构件50的操作温度（T2）小于三百摄氏度时，旁路关闭指标就可能不符合。当催化剂构件50的操作温度（T2）大于三百摄氏度时，烃吸附剂46的操作温度（T1）也可大于三百摄氏度。

当吸附剂旁路通道60打开时，由发动机22提供的排放气体可旁路经过烃吸附剂46，从而行进到催化剂构件50。当吸附剂旁路通道60打开时，由发动机22提供的排放气体的一部分可沿相反方向（如下所述）流动通过烃吸附剂46，以清扫储存在烃吸附剂46内的烃。吸附剂旁路通道60可通过使电致动旁通阀62处于打开位置从而打开。控制逻辑100然后可行进到块122，在块122处评估车辆操作。

当旁路关闭指标符合时，控制逻辑100可行进到块120。吸附剂旁路通道60可在块118处关闭或保持处于关闭位置。当吸附剂旁路通道60打开时，由发动机22提供的排放气体可旁路经过烃吸附剂46，从而行进到催化剂构件50。吸附剂旁路通道60可通过使电致动旁通阀62处于关闭位置从而关闭。控制逻辑100然后可行进到块122，在块122处评估车辆操作。

如果开始了车辆钥匙关停（key-off），则控制逻辑100可行进到块124。否则，控制逻辑100可返回到块114，在块114处再次评估旁路关闭指标。车辆钥匙关停一般包括使用者引发发动机关停状况。吸附剂旁路通道60可在块124处被打开或保持打开，用于随后的钥匙接通状况。控制逻辑100然后可行进到块126，在块126处发动机22被关闭。控制逻辑100然后可结束。可替代地，吸附剂旁路通道60可在发动机关闭之后经由电致动机构64打开或保持打开。

当电致动旁通阀62处于关闭位置（图2）时，排放气体可沿从排放气体入口54到排放气体出口56的第一方向（A1）流动通过烃吸附剂46。排放气体可从排放气体入口54流动通过烃吸附剂46，流到催化剂构件50，并流出排放气体出口56。壳体44可包括扩散器74，其在烃吸附剂46与催化剂构件50之间并限定开口76以控制通过烃吸附剂46的排放流动速率。

当电致动旁通阀62处于打开位置（图3）时，排放气体可沿与第一方向（A1）相反的第二方向（A2）流动通过烃吸附剂46，从而从排放气体出口56到排放气体入口54流动通过烃吸附剂46。排放气体沿第一方向（A1）通过吸附剂旁路通道60，流到催化剂构件50，并流出排放气体出口56。排放气体可沿第二方向（A2）流动通过烃吸附剂46，这可由喷嘴出口66与吸附剂旁路管路48的入口68之间的布置来产生。更具体地，喷嘴出口66与吸附剂旁路管路48的入口68之间的间隔可在环形室72内形成局部低压区域。因此，排放气体的一部分可从壳体44的位于烃吸附剂46与催化剂构件50之间的较高压区域沿第二方向（A2）流动通过烃吸附剂46。排放气体可通过限定在喷嘴出口66与吸附剂旁路管路48的入口68之间的间隔流动到吸附剂旁路管路48。

Claims (10)

1.一种方法，包括：

在发动机钥匙接通状况之后对发动机排放气体处理装置中的烃吸附剂旁路通道的旁路关闭指标进行评估；

当所述旁路关闭指标符合预定条件时，在所述钥匙接通状况之后关闭所述烃吸附剂旁路通道；以及

在所述关闭之后起动所述发动机。

2.如权利要求1所述的方法，其中，所述关闭包括将所述烃吸附剂旁路通道内的阀移位到关闭位置。

3.如权利要求1所述的方法，其中，所述旁路关闭指标包括环境温度，并且当所述环境温度高于0摄氏度时，所述烃吸附剂旁路通道在起动所述发动机期间是关闭的。

4.如权利要求1所述的方法，其中，所述烃吸附剂旁路通道在所述钥匙接通状况时是打开的。

5.如权利要求4所述的方法，其中，所述旁路关闭指标包括环境温度，并且当所述环境温度低于0摄氏度时，所述烃吸附剂旁路通道在起动所述发动机期间是打开的。

6.如权利要求1所述的方法，进一步包括确定发动机转矩输出，并且当所述确定的发动机转矩输出大于预定限值时，在所述关闭之后打开所述烃吸附剂旁路通道。

7.如权利要求1所述的方法，进一步包括确定车辆加速器踏板位置，并且当所述车辆加速器踏板位置大于最大车辆加速器踏板位置的百分之五十时，打开所述烃吸附剂旁路通道。

8.如权利要求1所述的方法，进一步包括确定所述发动机排放气体处理装置的催化剂的操作温度，并且当所述操作温度大于300摄氏度时，打开所述烃吸附剂旁路通道。

9.如权利要求8所述的方法，其中，当所述吸附剂旁路通道关闭时，排放气体沿第一方向流动通过所述排放气体处理装置的烃吸附剂，而当所述吸附剂旁路通道打开时，所述排放气体沿着与所述第一方向相反的第二方向流动通过所述烃吸附剂。

10.一种控制系统，包括：

吸附剂旁路评估模块，所述吸附剂旁路评估模块在发动机钥匙接通状况之后对发动机排放气体处理装置中的烃吸附剂旁路通道的旁路关闭指标进行评估；

与所述吸附剂旁路评估模块通信的吸附剂旁路控制模块，当所述旁路关闭指标符合预定条件时，所述吸附剂旁路控制模块在所述钥匙接通状况之后关闭所述烃吸附剂旁路通道；以及

与所述吸附剂旁路控制模块通信的发动机操作控制模块，所述发动机操作控制模块在所述关闭之后起动所述发动机。

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