CN113167164B - 用于控制包括电加热的燃烧气体处理装置的机动车辆的牵引装置的方法 - Google Patents

用于控制包括电加热的燃烧气体处理装置的机动车辆的牵引装置的方法 Download PDF

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Abstract

披露了一种用于控制机动车辆的牵引装置的方法，该牵引装置包括内燃发动机(1)和处理装置(18)，该发动机(1)包括多个气缸(2，3，4)，每个气缸设置有至少一个进气阀(22)、用于该内燃发动机(1)产生的燃烧气体的至少一个排气阀(23)、和燃料喷射器(6.7，8)；该处理装置用于该燃烧气体并且从起效温度(Ts)开始激活，所述处理装置(18)放置在该排气阀(23)的下游。

Description

用于控制包括电加热的燃烧气体处理装置的机动车辆的牵引 装置的方法
技术领域
本发明总体上涉及减少机动车辆的内燃发动机的污染物排放。
更具体地，本发明涉及一种用于控制机动车辆的牵引装置的方法，该方法用于减少尤其受控点火或压缩点火的内燃发动机的污染物排放，并且涉及一种相关联的牵引装置。
背景技术
受控点火发动机应理解为通过发动机(例如，汽油、酒精、LPG或燃气发动机)的燃烧室中的火花塞来引发燃烧的任何内燃发动机。
压缩点火发动机应理解为是指通过增加发动机(例如消耗柴油燃料的柴油发动机)的燃烧室中的压力来引发燃烧的任何内燃发动机。
通常，至少一个燃烧气体处理装置(称为催化转化器)安装在发动机的排气口上，并且处理由发动机排放的燃烧气体，例如碳氢化合物、一氧化碳或甚至氮氧化物。
例如，在受控点火发动机的情况下，该燃烧气体处理装置可以是三元催化转化器。例如，在压缩点火发动机的情况下，该燃烧气体处理装置可以是氧化催化转化器。
催化转化器的效率与其温度有关。当催化转化器是冷的时，即，在低于其起效温度的温度下，该催化转化器完全未激活或者不是非常活跃。因此，发动机最初几秒钟内的冷启动和运行会产生污染物大量排放。
通常使用的一种发动机设置包括降低发动机的燃烧效率。在受控点火发动机的情况下，该发动机设置通常包括调节点火发动机的提前，并且因此使燃烧向气体膨胀转换，这通常称为减小提前(under-advance)。其结果是排放气体的温度升高，并且因此导致催化转化器的温度升高，该催化转化器更快地达到其起效温度。在压缩点火发动机的情况下，通常可以通过设置发动机的气缸中延迟的燃料喷射阶段来获得相同的燃烧转换。
然而，尽管催化转化器的温度有利地升高，但这种减小提前运行或在延迟喷射的情况下运行会引起发动机的不稳定、燃料的过度消耗以及尤其是污染物排放的增加。例如，在受控点火发动机的情况下，发动机需要更大的空气流量，并且为了保持同等的富集度，需要更大的燃料流量，这导致排气流量的增加，并且因此导致排放污染物的通过量的增加。在压缩点火发动机的情况下，通常不会改变发动机吸入的空气流量，但是产生转矩所需的燃料流量较高，从而燃烧效率降低，并且污染物排放增加。
另一个使得可以减少发动机以降低的燃烧效率运行的策略是为车辆的牵引装置配备电加热催化转化器，其中加热是通过加热格栅与形成催化转化器的一个或多个整体件之间的对流完成的。
因此，格栅与催化转化器之间的热交换质量对于快速达到催化转化器起效温度至关重要。
如文献US 5 357 752中描述的，一种解决方案包括通过位于催化转化器的入口处的环形空间在催化转化器的上游注入额外的空气流量。
然而，这个解决方案仍然是复杂且昂贵的，因为它需要安装额外的部件并且需要对催化转化器进行修改以定位进气口。此外，这个解决方案形成了大的体积并且增加了牵引装置的重量。
发明内容
因此，本发明的目的是补救这些缺点并且提出一种用于控制牵引装置的方法，该方法使得可以促进催化转化器的加热并且在不增加污染物排放的情况下更快速地达到催化转化器的起效温度。
因此，提出了一种用于控制机动车辆的牵引装置的方法，该牵引装置包括内燃发动机和处理装置，该发动机包括多个气缸，每个气缸设置有至少一个进气阀、用于该内燃发动机产生的燃烧气体的至少一个排气阀、和燃料喷射器；该处理装置用于该燃烧气体并且从起效温度开始激活，所述处理装置放置在该排气阀的下游。
此外，牵引装置包括用于燃烧气体处理装置的电加热器件和控制装置。将该燃烧气体处理装置的温度与起效阈值温度进行比较，并且只要该燃烧气体处理装置的温度低于该阈值温度，就激活该燃烧气体处理装置的加热器件并切断对该发动机的一个或多个气缸的燃料供应。
有利地，该控制装置可以执行以下步骤：确定该牵引装置的速度和加速器踏板的下压；根据所确定的该牵引装置的速度和该踏板的下压来计算该牵引装置的转矩设定点；并且根据所计算的该牵引装置的转矩设定点来控制停止对这些气缸中一个或多个气缸的燃料供应。
甚至更有利地，控制方法可以包括由控制装置控制被切断了燃料供应的气缸的进气阀和排气阀的打开百分比。
根据另一有利特征，控制方法可以包括当该处理装置的温度低于该起效阈值温度时，由该控制装置在该牵引装置的电动马达与受控点火发动机之间对要提供的牵引装置转矩进行分配。
优选地，当处理装置的温度低于起效阈值温度时，控制装置切断受控点火发动机的所有气缸的燃料供应，并且牵引装置的所有转矩由电动马达提供。
优选地，控制方法包括由该控制装置确定该处理装置的温度与该起效阈值温度之间的差，并且根据所确定的差分配分别要由该电动马达和该内燃发动机提供的牵引装置转矩。
本发明还涉及一种用于机动车辆的牵引装置，该牵引装置包括内燃发动机和处理装置，该发动机包括多个气缸，每个气缸设置有至少一个进气阀、用于该发动机产生的燃烧气体的至少一个排气阀、和燃料喷射器；该处理装置用于该燃烧气体并且从起效温度开始激活，所述处理装置放置在该排气阀的下游。
此外，该牵引装置包括：所述处理装置的电加热器件；温度传感器，该温度传感器被配置成记录所述处理装置的温度；以及控制装置，该控制装置被配置成只要该处理装置的温度低于起效阈值温度就激活该处理装置的加热器件并且切断该发动机的一个或多个气缸的燃料供应。
优选地，该控制装置被配置成：确定该牵引装置的速度和加速器踏板的下压；根据所确定的速度和下压来计算该牵引装置的转矩设定点；并且根据所计算的该牵引装置的转矩设定点来控制停止对这些气缸的一个或多个气缸中的燃料供应。
优选地，该控制装置可以能够控制被切断了燃料供应的这些气缸的进气阀和排气阀的打开百分比。
甚至更有利地，该牵引装置可以包括电动马达，该控制装置被配置成只要该处理装置的温度低于该起效阈值温度就命令由该电动马达至少部分地牵引该机动车辆。
优选地，该控制装置被配置成当该处理装置的温度低于该起效阈值温度时切断该内燃发动机的所有气缸的燃料供应，并且命令由该电动马达提供该牵引装置的所有转矩。
优选地，该控制装置被配置成确定该处理装置的温度与该起效阈值温度之间的差，并且根据所确定的差分配分别要由该电动马达和该内燃发动机提供的转矩。
本发明进一步涉及一种包括如以前所描述的牵引装置的机动车辆。
附图说明
通过以纯说明性的方式并参照附图给出的以下描述，其他目的、优点和特征将显现，在附图中：
[图1]
示意性地展示了牵引装置，该牵引装置包括受控点火式内燃发动机，该受控点火式内燃发动机链接至根据本发明的实施例的用于发动机产生的燃烧气体的处理装置；
[图2]
是图1展示的受控点火发动机气缸的截面视图；以及
[图3]
展示了用于控制包括电加热的燃烧气体处理装置的机动车辆的牵引装置的方法。
具体实施方式
如图1所展示的，牵引装置的内燃发动机1包括多个气缸2、3和4。在所展示的示例中，发动机1设置有三个气缸2、3和4。在图1所展示的示例中，发动机是受控点火式的，但是在不脱离本发明范围的情况下，该发动机也可以是压缩点火发动机。
每个气缸2、3和4分别包括燃料喷射器6、7和8，这些燃料喷射器可以通过管5、例如共用燃料供应臂5供应有燃料。
供应有空气10的供应管9有利地分别经由进气管11、12和13伸入每个气缸2、3和4。
在该图示中，用于发动机1产生的燃烧气体的排气管14、15、16从每个气缸2、3和4伸出。三个排气管14、15、16伸向连接至用于发动机1产生的燃烧气体的处理装置18的共用管17。
此外，从起效温度开始激活的处理装置18例如对应于用于同时处理氮氧化物、一氧化碳和碳氢化合物的三元催化转化器。可以作为变体设想其他类型的处理装置18：例如，通过非限制性方式，该处理装置可以是氮氧化物捕集器。例如，如果发动机是压缩点火式发动机，则该处理装置可以是氧化催化转化器。此外，处理装置18包括用于确定装置18的温度的确定器件21、例如温度传感器21。在非常常见的变体中，该确定器件也可以是使得可以获得催化转化器18的温度的、例如作为一组发动机运行参数的函数的模型，这些参数至少包括发动机的速度、发动机的转矩和发动机冷却剂的温度。
在所展示的示例中，处理装置18设置在排气消声器19的上游，该排气消声器旨在排出经处理装置18处理的气体20。
图2展示了发动机1的气缸2、3、4中的一个气缸的截面视图。在所展示的示例中，三个气缸2、3和4配置类似。所示的气缸2包括燃烧室24、活塞25和火花塞26。
此外，气缸2包括进气阀22和用于发动机1产生的燃烧气体的排气阀23。显然，可以设想每个气缸2、3和4都设置有额外的进气阀22和额外的排气阀23。阀22和23被表示为处于打开状态。
如图1和2所展示的，燃料喷射器6、7和8链接至控制装置27。
优选地，进气阀22、排气阀23以及温度传感器21也链接至控制装置27。
此外，牵引装置包括处理装置18的电加热器28。在所展示的示例中，处理装置18包括面向处理装置18的整体件29设置的加热格栅28。
将燃烧气体处理装置的温度T与起效阈值温度TS进行比较。
当发动机1是冷的时，催化转化器的温度通常低于其起效阈值温度，这尤其是在启动时以及在其运行的前几秒时的情况。
当燃烧气体处理装置18的温度T低于其起效阈值温度TS时，在步骤30，激活处理装置的加热器件并且切断气缸2、3和4中一个或多个气缸的燃料供应。
另一方面，进气阀22和排气阀23的操作保持不变，并且这些阀根据发动机的正常操作而打开和关闭。
在所展示的示例中，加热器件28由控制装置27激活，该控制装置切断气缸之一、即气缸2中的燃料喷射。
优选地，相对于所展示的受控点火发动机的示例，在切断了燃料喷射的气缸中，火花塞的点火也被切断。仅是继续正常操作进气阀22和排气阀23的打开和关闭。
在此配置中，当进气阀22和排气阀23根据发动机的正常操作而打开时，被注入进气管11的空气10经由气缸2到达排气管14。然后可以将空气引导至处理装置18。
当处理装置18达到其起效阈值温度时，恢复所有气缸2、3、4的燃料供应，由此该处理装置有效地处理来自发动机1的污染排放物。
显然，可以切断气缸2、3、4中几个气缸的燃料供应。
因此，打开未供应有燃料的气缸的进气阀22和排气阀23允许空气通向处理装置18。空气流量的这种增加及其与加热器件18的接触会促进加热器件28(此处为加热格栅)与催化转化器整体件18之间的热交换，这使得处理装置18的温度更快地升高。处理装置18、特别是整体件更快地达到其起效阈值温度TS，并且减少了碳氢化合物的产生。其结果是减少了污染物气体的排放。
因此，在不对牵引装置进行修改或不结合额外的元件的情况下产生了处理装置18中空气流量的增加。此外，根据本发明的控制方法可适用于直接喷射发动机和间接喷射发动机二者。
此外，可以使控制装置27能够控制被切断了燃料供应的气缸2、3、4的进气阀22和排气阀23的打开百分比。以此方式，可以全部地或部分地打开阀22、23。
此外，控制装置27可以被配置成根据牵引装置的转矩设定点来控制停止气缸中一个或多个气缸的燃料供应。
为此，控制装置27根据牵引装置的速度和先前确定的加速器踏板的下压来计算牵引装置的转矩设定点。
在混合动力机动车辆的情况下，控制装置27还将能够被配置成当处理装置的温度低于起效阈值温度时，控制要提供的牵引装置转矩在电动马达与内燃发动机之间的分配。
例如，当处理装置的温度低于起效阈值温度时，控制装置27切断内燃发动机1的所有气缸2、3、4的燃料供应，并且牵引装置的所有转矩由电动马达提供。
只要处理装置18未激活并且不能够处理运行中的内燃发动机排放的污染物，就仅电动马达运行，并且在不排放污染物的情况下确保牵引装置的转矩。
此外，可以使控制装置27确定处理装置的温度T与起效阈值温度TS之间的差，并且根据所确定的温度差分配分别要由电动马达和内燃发动机提供的牵引装置转矩。
例如，处理装置18的温度T越接近其起效阈值温度TS，即，所确定的温度差变得越小，控制装置27就会对内燃发动机1指定越多要由牵引装置提供的转矩，该内燃发动机逐渐恢复多个气缸2、3、4中的燃料喷射。然后，内燃发动机1在适当地最小化的污染物排放的情况下逐渐启动。
也可以在除了机动车辆发动机以外的发动机上实施前述的控制方法。

Claims (13)

1.一种用于控制机动车辆的牵引装置的方法，该牵引装置包括：内燃发动机(1)和处理装置(18)，该内燃发动机(1)包括多个气缸(2，3，4)，每个气缸设置有至少一个进气阀(22)、用于该内燃发动机(1)产生的燃烧气体的至少一个排气阀(23)、和燃料喷射器(6，7，8)；该处理装置用于该燃烧气体并且从起效阈值温度(TS)开始激活，所述处理装置(18)放置在该排气阀(23)的下游，其特征在于，该牵引装置包括用于该处理装置(18)的电加热器件(28)以及控制装置(27)，将该处理装置(18)的温度(T)与起效阈值温度(TS)进行比较(30)，并且只要该处理装置(18)的温度(T)低于该起效阈值温度(TS)，就激活(31)该处理装置(18)的电加热器件(28)并切断对该内燃发动机(1)的一个或多个气缸(2)的燃料供应。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，该控制装置(27)执行以下步骤：
确定该牵引装置的速度和加速器踏板的下压；
根据所确定的该牵引装置的速度和该加速器踏板的下压来计算该牵引装置的转矩设定点；并且
根据所计算的该牵引装置的转矩设定点来控制停止对这些气缸中一个或多个气缸(2)的燃料供应。
3.如权利要求1和2中任一项所述的方法，其特征在于，该方法包括由该控制装置(27)控制被切断了燃料供应的这些气缸(2)的进气阀(22)和排气阀(23)的打开百分比。
4.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，该方法包括当该处理装置(18)的温度(T)低于该起效阈值温度(TS)时，由该控制装置(27)在该牵引装置的电动马达与该内燃发动机(1)之间对要提供的牵引装置转矩进行分配。
5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，当该处理装置(18)的温度(T)低于该起效阈值温度(TS)时，该控制装置(27)切断该内燃发动机(1)的所有气缸(2，3，4)的燃料供应，并且该牵引装置的所有转矩由该电动马达提供。
6.如权利要求4所述的方法，其特征在于，该方法包括由该控制装置(27)确定该处理装置(18)的温度(T)与该起效阈值温度(TS)之间的差，并且根据所确定的差分配分别要由该电动马达和该内燃发动机(1)提供的牵引装置转矩。
7.一种用于机动车辆的牵引装置，该牵引装置包括：内燃发动机(1)和处理装置(18)，该内燃发动机(1)包括多个气缸(2，3，4)，每个气缸设置有至少一个进气阀(22)、用于该内燃发动机(1)产生的燃烧气体的至少一个排气阀(23)、和燃料喷射器(5，6，7)；该处理装置用于该燃烧气体并且从起效阈值温度(TS)开始激活，所述处理装置(18)放置在该排气阀(23)的下游，其特征在于，该牵引装置包括：所述处理装置(18)的电加热器件(28)；温度传感器(21)，该温度传感器被配置成记录所述处理装置(18)的温度；以及控制装置(27)，该控制装置被配置成只要该处理装置的温度(T)低于起效阈值温度(TS)就激活该处理装置(18)的电加热器件(28)并且切断该内燃发动机的一个或多个气缸(2)的燃料供应。
8.如权利要求7所述的牵引装置，其特征在于，该控制装置被配置成：
确定该牵引装置的速度和加速器踏板的下压；
根据所确定的速度和下压来计算该牵引装置的转矩设定点；以及
根据所计算的该牵引装置的转矩设定点来控制停止对这些气缸(2)的一个或多个气缸的燃料供应。
9.如权利要求7或8所述的牵引装置，其特征在于，该控制装置(27)能够控制被切断了燃料供应的这些气缸(2)的进气阀(22)和排气阀(23)的打开百分比。
10.如权利要求7或8所述的牵引装置，其特征在于，该牵引装置包括电动马达，该控制装置(27)被配置成只要该处理装置(18)的温度(T)低于该起效阈值温度(TS)就命令由该电动马达至少部分地牵引该机动车辆。
11.如权利要求10所述的牵引装置，其特征在于，该控制装置(27)被配置成当该处理装置(18)的温度(T)低于该起效阈值温度(TS)时切断该内燃发动机(1)的所有气缸(2，3，4)的燃料供应，并且命令由该电动马达提供该牵引装置的所有转矩。
12.如权利要求10所述的牵引装置，其特征在于，该控制装置(27)被配置成确定该处理装置(18)的温度(T)与该起效阈值温度(TS)之间的差，并且根据所确定的差分配分别要由该电动马达和该内燃发动机(1)提供的转矩。
13.一种机动车辆，该机动车辆包括如权利要求7至12中任一项所述的牵引装置。
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