CN102635428A - 使用催化转换器单元中的旁路的混合动力车辆热管理 - Google Patents

使用催化转换器单元中的旁路的混合动力车辆热管理 Download PDF

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Abstract

混合动力车辆包括排气处理系统，该系统具有用于引导气流或排气流穿过旁路或穿过主催化器的旁路阀。混合动力车辆包括内燃发动机和电机，每个选择性地与变速器接合以提供驱动扭矩。当接合以提供驱动扭矩时，电机旋转内燃发动机，因此产生了穿过排气处理系统的来自内燃发动机的未加热气流。当发动机旋转且不被提供燃料时，旁路阀引导气流穿过旁路以防止冷却主催化器。当内燃发动机旋转且被提供燃料，即运行时，旁路阀引导排气流穿过主催化器以处理排气流。

Description

使用催化转换器单元中的旁路的混合动力车辆热管理
技术领域
本发明一般涉及混合动力车辆和操作混合动力车辆以在内燃发动机旋转时保持用于内燃发动机的排气处理系统的催化器的热效率的方法。
背景技术
具有内燃发动机(ICE)的混合动力车辆包括排气处理系统以减少来自发动机的排气的毒性。该处理系统通常包括催化转换器单元，其包括催化剂，该催化剂还原排气中的氮氧化物为氮和二氧化碳或水，以及氧化一氧化碳(CO)和碳氢化合物(HCs)为二氧化碳和水。催化剂可包括但不限于铂族金属(PGM)。在催化剂变得可操作前，主催化剂必须被加热至该催化剂的起燃温度。因此，在催化剂和排气开始反应前，排气必须加热催化剂至起燃温度。
混合动力车辆可进一步包括电机。内燃发动机和电机可每个都被选择性地接合以驱动车辆，即内燃发动机和电机可每个被选择性地接合以产生驱动扭矩用于变速器。当电机被接合以提供驱动扭矩给变速器时，内燃发动机通常不被供应燃料且不运行。但是，由于电机和内燃发动机二者被联接至变速器以提供驱动扭矩至变速器，当电机被接合以提供驱动扭矩时电机可导致内燃发动机旋转。当内燃发动机被旋转同时电机在提供驱动扭矩时，内燃发动机产生气流，其被引导穿过排气处理系统。该气流不被加热，且冷却排气处理系统的部件，包括催化器。如果催化器被冷却至低于起燃温度的温度，则当提供燃料和运行时来自内燃发动机的排气可不能被适当地处理。
发明内容
提供一种操作混合动力车辆的方法。该方法包括确定内燃发动机是旋转或不旋转；确定当内燃发动机旋转时内燃发动机是被提供燃料以产生驱动扭矩，或是在内燃发动机被旋转时内燃发动机没有被提供燃料；和引导由内燃发动机产生的气流穿过旁路，该旁路绕开主催化器以防止当内燃发动机在旋转且没有被提供燃料时该气流冷却主催化器。
还提供一种操作混合动力车辆的方法。该方法包括确定内燃发动机是旋转或是不旋转；确定当内燃发动机旋转时内燃发动机被提供燃料以产生驱动扭矩，或当内燃发动机旋转时没有被提供燃料。当内燃发动机旋转且没有被提供燃料时，排气处理系统的旁路阀被打开以引导由内燃发动机产生的气流穿过旁路，该旁路绕开主催化器，以防止气流冷却主催化器。当内燃发动机旋转且被提供燃料时，旁路阀被关闭以引导由内燃发动机产生的排气流穿过主催化器以处理该排气流。该方法进一步包括当发动机旋转且被提供燃料时感测主催化器的温度；确定主催化器的被感测温度是否大于预定温度；和当主催化器的温度大于预定极限时至少部分地打开旁路阀，以将由内燃发动机产生的排气流的至少一部分转向为穿过旁路，以防止当发动机旋转且被提供燃料时主催化器过热。该方法还包括当主催化器的温度大于预定极限时利用下游副催化器处理通过旁路转向的排气流。
还提供一种车辆。车辆包括变速器，其被配置为接收驱动扭矩和传递该驱动扭矩至驱动轮。内燃发动机被联接至该变速器，且被配置为选择性地提供驱动扭矩至变速器。排气处理系统被联接至内燃发动机，且被配置用于当内燃发动机被提供燃料时处理由内燃发动机产生的排气流。电机被联接至该变速器，且被配置为选择性地提供驱动扭矩至变速器。当电机通过驱动扭矩至变速器时，电机旋转处于不提供燃料状态的内燃发动机，由此产生了穿过排气处理系统的未加热气流。排气处理系统包括主催化器、限定了绕开主催化器的流体流动路径的旁路、和配置为控制主催化器和旁路之间的流体流动的旁路阀。当电机提供驱动扭矩给变速器且旋转内燃发动机时，旁路阀被布置为处于打开位置中以引导气流穿过旁路。当内燃发动机被提供燃料且提供驱动扭矩至变速器时，旁路阀被布置为处于关闭位置中以引导来自内燃发动机的排气穿过主催化器。
因此，当电机提供驱动扭矩给变速器且由此旋转内燃发动机时，由内燃发动机产生的未加热气流被引导穿过旁路，由此绕开主催化器。由于未加热气流被引导穿过旁路且没有跨过或经过主催化器，来自旋转内燃发动机的未加热空气不冷却主催化器，由此防止主催化器冷却至低于主催化器的起燃温度的温度，且保持主催化器的热效率。主催化器可由此准备用于当内燃发动机被提供燃料且运行时处理来自内燃发动机的排气。
当结合附图时，从下面的用于执行如所附权利要求限定的本发明的一些最佳方式和其它实施例的具体描述可容易地明白本发明的上述特征和优点，以及其它特征和优点。
附图说明
图1是用于混和动力车辆的内燃发动机的排气处理系统的平面示意图。
图2是排气处理系统的催化转化器单元的示意横截面视图。
图3是显示操作混和动力车辆以保持排气处理系统的主催化器的热效率的方法的流程图。
具体实施方式
参考附图，其中在多个视图中相同的标号指示相同的部件，混合动力车辆在图1中总体地以20示出。参考图1，混合动力车辆20包括变速器22。变速器22被配置为接收驱动扭矩和传递该驱动扭矩至驱动轮(未示出)。变速器22可包括但不限于自动变速器22。变速器22接收来自内燃发动机24和/或电机26的驱动扭矩。内燃发动机24和电机26均联接至变速器22，且被构造为选择性地提供驱动扭矩至变速器22。内燃发动机24可包括但不限于汽油发动机或柴油发动机，和可包括适于满足混合动力车辆20的输出和性能需求的任何合适的尺寸和/或构造。电机26可包括适于满足混合动力车辆20的输出和性能需求的电机26的任何合适的尺寸，形式和/或构造。
混合动力车辆20可与内燃发动机24或与电机26接合以产生驱动扭矩。当接合时电机26提供所有的驱动扭矩。同样地，当电机26被接合以排它地提供驱动扭矩至变速器22时，电机26也旋转内燃发动机24。但是，因为内燃发动机24未被接合以提供驱动扭矩，内燃发动机24不被提供燃料。因此，当电机26被接合以提供驱动扭矩时，电机26旋转处于不提供燃料状态的内燃发动机24。当内燃发动机24在不提供燃料状态下旋转时，内燃发动机24产生了穿过排气处理系统28的未加热气流。
排气处理系统28被联接至内燃发动机24。当内燃发动机24被提供燃料，也即，当内燃发动机24工作时，处理系统28处理来自内燃发动机24的排气流，由箭头30指示。排气处理系统28处理来自内燃发动机24的排气流，以降低排气的毒性，即减少该排气的有毒排放，包括但不限于，氮氧化物(NO)，一氧化碳(CO)和/或碳氢化合物(HC)。
排气处理系统28包括催化转换器单元32。催化转换器单元32被布置在内燃发动机24的下游。催化转换器单元32包括主催化器34。主催化器34可包括但不限于三元催化器。主催化器34可包括铂族金属(PGM)，且转换排气中的一定百分比氮氧化物转换为氮和二氧化碳或水，以及一定百分比的一氧化碳转换为二氧化碳和将一定百分比的未燃碳氢化合物转换为二氧化碳和水。催化转换器单元32还限定了旁路36。旁路36限定了绕开主催化器34的流体流动路径。还参考图2，主催化器34包括管状形状。这些管状形状被关于旁路36环形布置且定义了其，该旁路36沿管状主催化器34的中心开口延伸。
旁路阀38也被布置于催化转换器单元32内。旁路阀38被配置为控制主催化器34和旁路36之间的流体流动。旁路阀38被布置于主催化器34的上游，且被配置为打开和关闭穿过限定了旁路36的管状主催化器34的中心区域的流体流动。旁路阀38可在打开位置和关闭位置之间移动。当旁路阀被布置为处于打开位置中时，旁路阀38引导流体(例如，空气和/或排气)穿过旁路36流动。同样地，当电机26排它地提供所有驱动扭矩至变速器22且因此旋转内燃发动机24时，旁路阀38可被布置为处于打开位置以引导气流穿过旁路36，且由此绕开主催化器34。当旁路阀38被布置为处于关闭位置时，旁路阀38引导流体(例如，空气和/或排气)穿过主催化器34流动。同样地，当内燃发动机24被提供燃料以提供驱动扭矩时，旁路阀38可被布置为处于关闭位置以引导来自内燃发动机24的排气穿过主催化器34。
如所示，催化转换器单元32还可包括副催化转换器40，副催化转换器40被布置于主催化器34的下游。副催化转换器40被配置为处理流过主催化器34或旁路36的排气流。因此，如果任何来自内燃发动机24的排气被引导穿过旁路36，那么副催化转换器40处理这些排气。副催化转换器40可包括但不限于三元催化转换器。副催化转换器40可包括铂族金属(PGM)，且转换排气中的一定百分比氮氧化物转换为氮和二氧化碳或水，以及一定百分比的一氧化碳转换为二氧化碳和将一定百分比的未燃碳氢化合物转换为二氧化碳和水。
参考图3，提供操作如上所述的混合动力车辆20的方法。该方法一般在图3中以50示出。方法50包括确定内燃发动机24旋转或是不旋转，一般用块52指示。如果内燃发动机24被确定为不被旋转，由54指示，且不被提供燃料，方法50可包括关闭旁路阀38，一般以块56指示。
如果发动机24被确定为旋转，如58所指，则方法50还可包括接合电机26以选择性地用电机26产生驱动扭矩，一般以块60指示。如上所示，电机26的操作也旋转内燃发动机24，因此产生了流过排气处理系统28的来自内燃发动机24的气流。替代地，方法50还可包括给内燃发动机24提供燃料以产生驱动扭矩，一般以块62指示。如上所示，给内燃发动机24提供燃料，即运行内燃发动机24，产生必须被处理的加热排气流。
该方法进一步包括确定内燃发动机24被提供燃料或不被提供燃料，一般以块64指示。当内燃发动机24旋转时，以58指示，内燃发动机24也可被提供燃料以产生驱动扭矩，以66指示。替代地，如上所述，内燃发动机24可作为电机26被接合以产生驱动扭矩的结果而被旋转，且同样不被提供燃料，以68指示。
当内燃发动机24被确定是旋转时，以58指示，且不被提供燃料，以68指示，那么方法50可进一步包括引导来自内燃发动机24的气流穿过旁路36一般以块70指示，以绕过主催化器34。引导主催化器34周围的未加热气流，由此绕过主催化器，这防止气流冷却主催化器34。因此，当内燃发动机24被提供燃料时，主催化器34可保持在预热温度，准备与来自内燃发动机24的排气反应。引导来自内燃发动机24的气流穿过旁路36可进一步被限定为打开旁路阀38以引导来自内燃发动机24的气流穿过旁路36。但是，应该认识到来自内燃发动机24的气流可以一些其它未示或在此未描述的方式被引导穿过旁路36。
当内燃发动机24被确定是旋转时，以58指示，且被提供燃料，以66指示，那么方法50可进一步包括引导由内燃发动机24产生的气流穿过主催化器34，一般以块72指示，以处理排气流。引导来自内燃发动机24的排气流穿过主催化器34可进一步被限定为关闭旁路阀38以引导来自内燃发动机24的排气流穿过主催化器34。但是，应该认识到来自内燃发动机24的排气流可以一些其它未示或在此未描述的方式被引导穿过主催化器34。
方法50可进一步包括感测主催化器34的温度，一般以块74指示。主催化器34的温度可被以任意适当的方式感测，包括但不限于利用布置在催化转化器单元32中的温度传感器感测主催化器34的温度。主催化器34的温度可在任何时间被感测，但是当发动机旋转和被提供燃料时感测主催化器34的温度是非常重要的。如果主催化器34的温度过高，主催化器34的使用寿命预期将会被减少。因此，方法50包括确定主催化器的感测温度是否高于预定温度，一般以块76指示。预定温度是主催化器34的上操作温度。预定温度是设置为一定水平以确保主催化器34不要过热的温度。因此，只要主催化器34在预定温度或比预定温度低，主催化器34将不会过热。
为确保当主催化器34的温度比预定极限高时主催化器34不会过热，以78指示，方法50进一步包括至少部分打开旁路阀38，一般以块80指示。打开旁路阀38将由内燃发动机24产生的排气流的至少一部分转向为穿过旁路36，其防止主催化器34过热。然后通过旁路36转向的排气流被副催化转换器40处理。当主催化器34的温度比预定极限低时，以82指示，方法50可进一步包括保持旁路阀38在关闭位置，一般以块84指示。
虽然用于执行本发明的最佳方式已经被详细描述，与本发明相关的本领域技术人员应认识到在所附的权利要求的范围内的执行本发明的各种替换设计和实施例。

Claims (10)

1.一种操作混合动力车辆的方法，该方法包括：
确定内燃发动机是旋转或是不旋转；
确定当内燃发动机旋转时内燃发动机被提供燃料以产生驱动扭矩，还是当内燃发动机旋转时没有被提供燃料；和
当内燃发动机旋转且没有被提供燃料时，引导由内燃发动机产生的气流穿过绕过主催化器的旁路以防止气流冷却主催化器。
2.如权利要求1所述的方法，进一步包括当内燃发动机旋转且被提供燃料时，引导由内燃发动机产生的排气流穿过主催化器以处理排气流。
3.如权利要求2所述的方法，其中，引导由内燃发动机产生的气流穿过旁路被进一步限定为打开旁路阀以引导由内燃发动机产生的气流穿过旁路。
4.如权利要求3所述的方法，其中，引导由内燃发动机产生的排气流穿过主催化器被进一步限定为关闭旁路阀以引导由内燃发动机产生的排气流穿过主催化器。
5.如权利要求1所述的方法，还包括感测主催化器的温度。
6.如权利要求5所述的方法，其中，感测主催化器的温度被进一步限定为当发动机旋转且被提供燃料时感测主催化器的温度。
7.如权利要求6所述的方法，还包括确定是否主催化器的感测温度大于预定温度。
8.如权利要求7所述的方法，还包括当主催化器的温度比预定极限高时至少部分地打开旁路阀以将由内燃发动机产生的排气流的至少一部分转向为通过旁路以防止主催化器过热。
9.如权利要求8所述的方法，还包括当主催化器的温度大于预定极限时利用第二下游催化器处理通过旁路转向的排气流。
10.如权利要求1所述的方法，还包括当内燃发动机不旋转且不被提供燃料时关闭旁路阀。
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