CN111058955B - 车辆、发动机的降排放控制装置及其降排放控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开车辆、发动机的降排放控制装置及其降排放控制方法，该降排放控制装置包括与发动机连接的电机以及与发动机的排气歧管相连的三元催化器，还包括：监测部件，用于监测发动机的转速信号和/或负荷信号；控制部件，能够根据监测部件的监测信号判断发动机是否处于怠速工况，控制部件包括降排放模块，发动机处于怠速工况，发动机熄火后，能够控制电机启动，以便通过电机带动发动机运转，以使发动机中的废气能够进入三元催化器反应，发动机在车辆停车到下一次启动之前始终处于无污染物残留或低污染物残留的状态，避免车辆下一次启动时由于发动机冷启动而产生大量的排放污染物，且无需对发动机现有的硬件结构进行改动，不增加发动机制造成本。

Description

车辆、发动机的降排放控制装置及其降排放控制方法

技术领域

本发明涉及车辆工程技术领域，特别涉及车辆、发动机的降排放控制装置及其降排放控制方法。

背景技术

在发动机冷启动和暖机过程中，发动机的节气门开度很小，进气流速和温度均较低，导致汽油雾化不良，蒸发效果差，难以与空气形成均匀的可燃混合气，同时，发动机气缸内残余废气浓度高，燃烧室温度低，发动机的燃烧很不稳定，容易出现不正常燃烧现象，造成大量未完全燃烧气体出现，且此时的排气温度低于催化剂的起燃温度，三元催化器无法起作用，因此，造成大量的HC排放，造成空气污染。

为了解决发动机冷启动排放的问题，常用的技术包括：催化器电加热，空气预热等，这些技术在降低汽油发动机冷起动排放方面有一定的作用，但会带来成本的增加和耐久可靠性的降低。

有鉴于此，如何提供一种降低发动机的控制方法和控制装置，能够在降低发动机冷启动排放的同时，尽量控制成本的增加，是本领域技术人员亟待解决的技术问题。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明的目的为提供发动机的降排放控制装置，包括与发动机连接的电机以及与发动机的排气歧管相连的三元催化器，还包括：

监测部件，用于监测发动机的转速信号和/或负荷信号；

控制部件，能够根据所述监测部件的监测信号判断发动机是否处于怠速工况，所述控制部件包括降排放模块，发动机处于怠速工况，发动机熄火后，能够控制所述电机启动，以便通过所述电机带动发动机运转，以使发动机中的废气能够进入所述三元催化器反应。

可选地，还包括节气门，所述降排放模块还能够控制所述节气门开启。

可选地，所述控制部件还预存有发动机的停止设定时间，进一步包括预测模块，所述预测模块能够判断发动机的预测停止时间是否会大于所述停止设定时间，并根据判断结果控制所述降排放模块启动或停止。

可选地，还包括计时装置，用于统计发动机熄火到下一次启动所经过的实际停止时间，所述控制部件能够根据所述实际停止时间与所述停止设定时间的关系发出所述预测模型正确信号，或更新所述预测模型。

可选地，所述停止设定时间为1～6h。

可选地，所述电机运转的预定时间小于1min。

可选地，所述三元催化器的载体安装有温度传感器，用于监测所述载体的温度信号，所述控制部件能够判断所述温度信号降低到所述载体工作温度以下所经过的冷却时间；

所述电机运转的预定时间不大于所述冷却时间。

同时，本发明还提供发动机的降排放控制方法，发动机连接有电机，发动机的排气歧管连接有三元催化器；所述降排放控制方法包括下述步骤：

S10：判断发动机是否处于怠速工况，若是，进行步骤S20；

S20：发动机熄火后，启动所述电机，以便通过所述电机带动发动机运转，以使发动机中的废气进入所述三元催化器反应。

可选地，步骤S20之后，还包括：

S30：所述电机带动发动机运行预定时间后，关闭所述电机。

可选地，发动机的进气管设置有节气门；

步骤S20中，启动所述电机之前，还开启所述节气门。

可选地，步骤S20之前，还包括：

S11：发动机处于怠速工况时，进一步判断发动机的预测停止时间是否会大于停止设定时间，若是，执行步骤S20。

可选地，步骤S11中，具体通过预测模型判断所述预测停止时间是否会大于所述停止设定时间；步骤S30之后，还包括：

S40：统计发动机熄火到下一次发动机启动所经过的实际停止时间，并判断所述实际停止时间是否小于所述停止设定时间，若是，执行步骤S50，若否，执行步骤S60；

S50：更新所述预测模型；

S60：发出所述预测模型正确信号。

本发明进一步提供一种车辆，包括发动机和空气滤清器，还包括与所述发动机连接的降排放控制装置，所述降排放控制装置为以上所述的降排放控制装置。

本发明中，通过上述降排放控制装置和降排放控制方法，使得发动机熄火后，能够通过电机拖动发动机继续运行，从而使得发动机内的残留气态污染物在三元催化器内继续转化为洁净气体排出，因此，发动机在车辆停车到下一次启动之前始终处于无污染物残留或低污染物残留的状态，从而避免车辆下一次启动时，由于发动机冷启动而产生大量的冷启动排放污染物，进而显著降低发动机冷启动时的排放水平。

同时，本发明中的降排放控制装置和降排放控制方法利用发动机原有的结构，无需对发动机现有的硬件结构进行改动，从而在不增加发动机制造成本的同时，能够有效降低发动机冷启动时的污染物排放。

另外，与常规降低发动机冷启动排放控制策略不同的是，本发明中的降排放控制方法通过降低发动机停机时残留的排放污染物，而并非直接降低发动机冷启动时污染物的排放，因此，打破了常规设计的束缚，取得良好的效果。

附图说明

图1为本发明所提供发动机及其降排放控制装置在一种具体实施例中的结构示意图；

图2为本发明所提供发动机的降排放控制方法在第一种具体实施例中的流程图；

图3为为本发明所提供发动机的降排放控制方法在第二种具体实施例中的流程图。

图1中：

1发动机、11本体、12进气歧管、13排气歧管；

2电机、3控制部件、4三元催化器、5节气门、6进气管、7排气管、8空气滤清器。

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。

请参考附图1-3，其中，图1为本发明所提供发动机及其降排放控制装置在一种具体实施例中的结构示意图；图2为本发明所提供发动机的降排放控制方法在第一种具体实施例中的流程图；图3为为本发明所提供发动机的降排放控制方法在第二种具体实施例中的流程图。

在一种具体实施例中，本发明提供一种发动机的降排放控制装置，如图1所示，该降排放控制装置包括与发动机1连接的电机2，电机2与发动机本体11的飞轮盘通过齿轮连接，以使电机2转动时，能够通过齿轮啮合带动发动机运行。同时，该发动机1的排气歧管13还连接有三元催化器4，该三元催化器4能够将车辆尾气排出的一氧化碳、氮氧化物等有害气体通过氧化还原反应转变为无害的二氧化碳、水和氮气，从而起到净化车辆尾气的作用。

进一步地，该降排放控制装置还包括下述部件：监测部件，用于监测发动机1的转速信号和/或负荷信号；控制部件3，能够根据监测部件的监测信号判断发动机1是否处于怠速工况，其中，转速信号为发动机1曲轴信号盘的原始转速信号，负荷信号指的是发动机1占空比控制信号或输出电流强度信号，上述转速信号和负荷信号为发动机1任意时刻的瞬时信号，能够表征该时刻发动机1所处的工况，具体地，负荷为发动机处于怠速工况时受到各种外界负荷，例如发电负荷或机械负荷等。

更进一步地，该控制部件3包括降排放模块，发动机1处于怠速工况，发动机1熄火后，降排放模块启动，电机2启动，以便通过电机2带动发动机1运转预定时间后停止。

基于此，本发明还提供一种发动机的降排放控制方法，如图2所示，该降排放控制方法包括下述步骤：

S10：判断发动机1是否处于怠速工况，若是，进行步骤S20；

具体地，该步骤中，判断发动机1是否处于怠速工况可通过监测部件监测发动机1的转速信号和/或负荷信号，并通过控制部件3判断监测部件的监测信号，以得出发动机1是否处于怠速工况的结论。

S20：发动机1熄火后，启动电机2，以便通过电机2拖动发动机1运行。

具体地，该步骤中，当发动机1处于怠速工况、且车辆停车(发动机1熄火)后，即发动机1停止点火喷油后，控制部件3控制控制降排放模块启动，电机2开始转动，从而拖动发动机1继续运转，使得残留在发动机1气缸、进气歧管12和排气歧管13内的气态污染物能够进入三元催化器4，进一步转化为二氧化碳等无污染的气体排出。

S30：电机2带动发动机1运行预定时间后，关闭电机2。

该步骤中，电机2拖动发动机1运行，使得发动机1气缸、进气歧管12和排气歧管13中的气态污染物全部转化为无污染气体排出，因此，电机2运行的预定时间只需能够实现上述目的即可。

因此，本发明中，通过上述降排放控制装置和降排放控制方法，使得发动机1熄火后，能够通过电机2拖动发动机1继续运行预定时间，从而使得发动机气缸、进气歧管12和排气歧管13内的残留气态污染物继续转化为洁净气体排出，因此，发动机1在车辆停车到下一次启动之前始终处于无污染物残留或低污染物残留的状态，从而避免车辆下一次启动时，由于发动机1冷启动而产生大量的冷启动排放污染物，从而显著降低发动机1冷启动时的排放水平。

同时，本发明中的降排放控制装置和降排放控制方法利用发动机1原有的结构，无需对发动机1现有的硬件结构进行改动，从而在不增加发动机1制造成本的同时，能够有效降低发动机冷启动时的污染物排放。

需要说明的是，与常规降低发动机冷启动排放控制策略不同的是，本发明中的降排放控制方法通过降低发动机1停机时残留的排放污染物，而并非直接降低发动机1冷启动时污染物的排放，因此，打破了常规设计的束缚，取得良好的效果。

进一步地，如图1所示，该降排放控制装置还包括节气门5，该节气门5设置于发动机1的进气管6，基于此，如图3所示，降排放控制方法的上述步骤S20中，启动电机2之前，还开启节气门5；步骤S30中，还关闭节气门5。

本实施例中，发动机1熄火后，电机2启动之前，通过开启节气门5，能够增大进入发动机1内的新鲜空气量，从而使得电机2拖动发动机1运转时，能够尽快地将发动机1气缸、进气歧管12和排气歧管13内残留的污染物吹扫入三元催化器4内进行催化转化，以便尽快排出干净气体。

进一步地，如图3所示，上述降排放控制方法的步骤S10具体为：

S11：发动机1处于怠速工况时，进一步判断发动机1的预测停止时间是否会大于停止设定时间，若是，执行步骤S20。

该步骤中，当发动机1的预测停止时间大于停止设定时间时，代表用户将长时间停车，且用户长时间停车前，启动降排放模块；当用户短时间停车时，该降排放模块不启动。

本实施例中，当发动机1长时间停车再启动时，发动机1处于冷启动状态，若不开启降排放模块，将导致发动机1气缸、进气歧管12和排气歧管13内的污染气体无法转化为洁净气体排放，造成污染，当启动降排放模块时，能够在长时间停车之前将发动机1内的污染气体吹入三元催化器4进行进一步催化，转化为洁净气体排放，降低发动机1冷启动时的污染。而当用户短时间停车再启动时，发动机1可能未处于冷启动状态，即此时的三元催化器4可直接工作，因此，短时间停车再启动时产生的污染气体排放较少，没有必要启动降排放模块，从而在保证低排放的前提下降低能源浪费。

具体地，控制部件3进一步包括预测模块，发动机1的预测停止时间的预测通过该预测模块实现，该预测模块能够判断发动机1的预测停止时间是否会大于停止设定时间，控制部件3能够根据预测模块的判断结果控制降排放模块启动或停止。

具体地，该预测模块可为设置于控制部件3内的控制算法，例如，可采用神经网络算法或遗传算法，通过上述算法，首先根据用户的停车习惯设置一个停车时间预测模型，并引入若干变量，例如，停车地点GPS信号、停车日期信号等，通过这些信号判断用户准备长时间停车还是短时间停车，即能够预测发动机1此次的预测停止时间，且当预测正确时，给出预测正确信号，预测不准确时，给出更新预测模型信号，从而使得预测结果不断改进，不断接近准确。因此，该预测模型能够主动学习用户的驾驶习惯，从而判断用户的停车时间，并不断提高预测的准确性。

在此基础上，当预测模型预测到发动机1的预测停止时间将大于上述停止设定时间时，控制部件3控制降排放模块启动，否则，当预测模型预测到发动机1的预测停止时间不会大于停止设定时间时，控制部件3不启动降排放模块。

进一步地，上述降排放控制装置还包括计时装置，用于统计电机2关闭到下一次发动机1启动所经过的实际停车时间，控制部件3能够根据该实际停车时间与停止设定时间的关系发出预测模型正确信号，或更新预测模型。

基于此，如图3所示，步骤S30之后，还包括：

S40：统计电机2关闭到下一次发动机1启动所经过的实际停车时间，并判断实际停车时间是否小于停止设定时间，若是，执行步骤S50，若否，执行步骤S60；

该步骤中，实际停车时间表示此次停车的实际时间，停止设定时间即为上述设定的停车时间，实际停车时间超过该停止设定时间时，表示长时间停车，小于停止设定时间时，表示短时间停车。该步骤中，得出的结论可能与预测模型得出的结论相同或不同，即为预测模型的校准过程，二者的结论相同时，表示预测模型的结论正确，不同时，表示预测模型的结论错误。

S50：更新预测模型；

该步骤中，当实际停车时间未超过停车设定时间时，车辆此次停车实际为短时间停车，预测模型判断错误，为了不断完善预测模型，提高其准确度，将此次停车的相关信息反馈至预测模型，进行更新，使得该预测模型能够不断学习用户的驾驶习惯，提高预测的准确性。

S60：发出预测模型正确信号。

该步骤中，当实际停车时间超过停止设定时间时，表示车辆此次停车为长时间停车，即预测模型判断正确，将信息反馈至预测模型，此次停车的数据为有用数据。

具体地，上述停车设定时间可为1～6h。

本实施例中，停车设定时间可根据气候条件设定，寒冷气候下该停车设定时间较短，温暖气候下该停车设定时间较长。

另一方面，本发明中，电机2启动拖动发动机1运转的预定时间可根据电机2自身的特性参数选择，一般不超过1min。

对于混合动力系统，其驱动源包括发动机和电机2，由于电机2为驱动部件，其参数和连接方式与单纯发动机驱动的系统不同，因此，其运转的预定时间不受1min的限制，而是根据混合动力系统本身的工作特性选择电机2运转的时间。

或者，三元催化器4的载体安装有温度传感器，用于监测载体的温度信号，控制部件3能够判断温度信号降低到载体工作温度以下所经过的冷却时间；基于此，可将上述预定时间设定为不大于该冷却时间。

进一步地，本发明还提供一种车辆，包括发动机1和空气滤清器8，还包括与发动机1连接的降排放控制装置，其中，该降排放控制装置为以上任一实施例中所述的降排放控制装置。

由于该降排放控制装置具有上述技术效果，包括该降排放控制装置的车辆也应具有相应的技术效果，此处不再赘述。

以上对本发明所提供的车辆、发动机的降排放控制装置及其降排放控制方法均进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。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，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (8)

1.发动机的降排放控制装置，其特征在于，包括与发动机(1)连接的电机(2)以及与发动机(1)的排气歧管(13)相连的三元催化器(4)，还包括：

监测部件，用于监测发动机(1)的转速信号和/或负荷信号；

控制部件(3)，能够根据所述监测部件的监测信号判断发动机(1)是否处于怠速工况，所述控制部件(3)包括降排放模块，发动机(1)处于怠速工况，发动机(1)熄火后，能够控制所述电机(2)启动，以便通过所述电机(2)带动发动机(1)运转，以使发动机(1)中的废气能够进入所述三元催化器(4)反应；

所述控制部件(3)还预存有发动机(1)的停止设定时间，进一步包括预测模块，所述预测模块能够判断发动机(1)的预测停止时间是否会大于所述停止设定时间，并根据判断结果控制所述降排放模块启动或停止；

所述三元催化器(4)的载体安装有温度传感器，用于监测所述载体的温度信号，所述控制部件(3)能够判断所述温度信号降低到所述载体工作温度以下所经过的冷却时间；

所述电机(2)运转的预定时间不大于所述冷却时间。

2.根据权利要求1所述的降排放控制装置，其特征在于，还包括节气门(5)，所述降排放模块还能够控制所述节气门(5)开启。

3.根据权利要求1所述的降排放控制装置，其特征在于，还包括计时装置，用于统计发动机(1)熄火到下一次启动所经过的实际停止时间，所述控制部件(3)能够根据所述实际停止时间与所述停止设定时间的关系发出预测模型正确信号，或更新所述预测模型。

4.根据权利要求1所述的降排放控制装置，其特征在于，所述停止设定时间为1～6h。

5.根据权利要求1-4中任一项所述的降排放控制装置，其特征在于，所述电机(2)运转的预定时间小于1min。

6.发动机的降排放控制方法，发动机(1)连接有电机(2)，发动机(1)的排气歧管(13)连接有三元催化器(4)；其特征在于，所述降排放控制方法包括下述步骤：

S10：判断发动机(1)是否处于怠速工况，若是，进行步骤S11；

S11：发动机(1)处于怠速工况时，通过预测模型判断发动机(1)的预测停止时间是否会大于停止设定时间，若是，执行步骤S20；

S20：发动机(1)熄火后，启动所述电机(2)，以便通过所述电机(2)带动发动机(1)运转，以使发动机(1)中的废气进入所述三元催化器(4)反应；

S21：所述电机(2)带动发动机(1)运行预定时间后，关闭所述电机(2)，所述预定时间不大于载体的温度信号降低到载体工作温度以下所经过的冷却时间；

S30：统计发动机(1)熄火到下一次发动机(1)启动所经过的实际停止时间，并判断所述实际停止时间是否小于所述停止设定时间，若是，执行步骤S40，若否，执行步骤S50；

S40：更新所述预测模型；

S50：发出所述预测模型正确信号。

7.根据权利要求6所述的降排放控制方法，其特征在于，发动机(1)的进气管(6)设置有节气门(5)；

步骤S20中，启动所述电机(2)之前，还开启所述节气门(5)。

8.车辆，包括发动机(1)和空气滤清器(8)，其特征在于，还包括与所述发动机(1)连接的降排放控制装置，所述降排放控制装置为权利要求1-5中任一项所述的降排放控制装置。

Images