CN115199382A - 用于减少发动机冷起动排放物的排气加热系统 - Google Patents

用于减少发动机冷起动排放物的排气加热系统 Download PDF

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Abstract

本公开提供了“用于减少发动机冷起动排放物的排气加热系统”。一种车辆排气系统的后处理装置，包括：后处理装置。所述后处理装置包括主体，所述主体限定入口锥体、出口锥体和两者之间的腔体。加热元件设置在所述腔体中。催化剂在所述腔体中设置在所述加热元件下游。再循环回路具有导管，所述导管具有连接到所述出口锥体的第一端部和连接到所述入口锥体的第二端部。所述再循环回路还具有空气循环装置，所述空气循环装置被配置为将经加热的空气从所述出口锥体再循环到所述入口锥体。

Description

用于减少发动机冷起动排放物的排气加热系统
技术领域
本公开涉及发动机冷起动，并且更具体地涉及加热排气系统的催化剂以减少发动机冷起动排放物。
背景技术
车辆可包括具有排气系统的发动机。排气系统可包括包含催化剂的后处理装置。这有时称为催化转化器。催化转化器包括被配置为将原始排气转化为期望反应产物的催化剂。
发明内容
根据一个实施例，一种车辆排气系统的后处理装置包括后处理装置。所述后处理装置包括主体，所述主体限定入口锥体、出口锥体和两者之间的腔体。加热元件设置在所述腔体中。催化剂在所述腔体中设置在所述加热元件下游。再循环回路具有导管，所述导管具有连接到所述出口锥体的第一端部和连接到所述入口锥体的第二端部。所述再循环回路还具有空气循环装置，所述空气循环装置被配置为将经加热的空气从所述出口锥体再循环到所述入口锥体。
根据另一个实施例，一种发动机排气系统包括后处理装置，所述后处理装置具有加热元件和设置在所述加热元件下游的催化剂。与所述后处理装置相关联的再循环回路具有空气循环装置和导管，所述空气循环装置和所述导管被配置为将空气从所述催化剂的下游循环到所述加热元件的上游。控制器被编程为响应于起动发动机的请求以及所述催化剂的温度小于阈值，禁止起动所述发动机并且使所述加热元件和所述空气循环装置通电以在所述发动机关闭时利用所述加热元件加热所述催化剂。
根据又另一实施例，一种加热混合动力车辆的后处理装置的方法包括：当后处理装置的催化剂小于阈值温度时，禁止起动发动机；在所述发动机关闭时通过启用设置在所述后处理装置内的加热元件并且通过启用空气循环装置来加热所述催化剂，所述空气循环装置被配置为将空气从所述后处理装置的出口锥体循环到所述后处理装置的入口锥体；以及当所述催化剂超过所述阈值温度时，起动所述发动机。
附图说明
图1是根据一个或多个实施例的混合动力电动车辆的示意图。
图2是车辆排气系统的后处理装置的示意图。
图3是车辆排气系统的另一个后处理装置的示意图。
图4是用于在发动机冷起动期间操作车辆的示例性算法的流程图。
具体实施方式
本文描述了本公开的实施例。然而，应当理解，所公开的实施例仅仅是示例并且其他实施例可采取各种和替代形式。附图不一定按比例绘制；一些特征可被放大或最小化以示出特定部件的细节。因此，本文公开的具体结构细节和功能细节不应解释为限制性的，而仅应解释为用于教导本领域技术人员以各种形式利用本发明的代表性基础。如本领域普通技术人员将理解，参考附图中的任一个示出和描述的各种特征可与一个或多个其他附图中示出的特征组合以产生未明确地示出或描述的实施例。所示特征的组合提供用于典型应用的代表性实施例。然而，对于特定的应用或实现方式，可能期望与本公开的教导一致的对特征的各种组合和修改。
参考图1，示出了根据本公开的实施例的混合动力电动车辆(HEV)10的示意图。图1示出了部件之间的代表性关系。部件在车辆内的实体布局和取向可变化。HEV 10包括动力传动系统12。动力传动系统12包括驱动变速器16的发动机14，所述变速器16可称为模块化混合动力变速器(MHT)。如下文将进一步详细描述，变速器16包括电机，诸如电动马达/发电机(M/G)18、相关联的牵引电池20、变矩器22和多阶梯式传动比自动变速器或齿轮箱24。发动机14、M/G 18、变矩器22和自动变速器16顺序地串联连接，如图1所示。为了简单起见，M/G18可称为马达。
发动机14和M/G 18两者是HEV 10的驱动源，并且可称为致动器。发动机14通常表示动力源，所述动力源可包括内燃发动机，诸如汽油或柴油发动机。当发动机14与M/G 18之间的分离离合器26至少部分地接合时，发动机14生成供应到M/G 18的发动机动力和对应的发动机扭矩。M/G 18可通过多种类型的电机中的任何一种来实现。例如，M/G 18可以是永磁同步马达。电力电子器件按照M/G 18的要求调节由电池20提供的直流(DC)电力，如下文将描述。例如，电力电子器件可向M/G 18提供三相交流电(AC)。
当分离离合器26至少部分地接合时，从发动机14到M/G 18的动力流或从M/G 18到发动机14的动力流是可能的。例如，分离离合器26可接合，并且M/G 18可作为发电机操作以将由曲轴28和M/G轴30提供的旋转能量转换成电能以存储在电池20中。分离离合器26还可脱开以将发动机14与动力传动系统12的其余部分隔离，使得M/G 18可充当HEV 10的唯一驱动源。轴30延伸穿过M/G 18。M/G 18连续地可驱动地连接到轴30，而发动机14仅在分离离合器26至少部分地接合时可驱动地连接到轴30。当分离离合器26被锁定(完全接合)时，曲轴28被固定到轴30。
单独的起动机马达31可选择性地与发动机14接合以使发动机旋转以允许燃烧开始。一旦发动机起动，起动机马达31就可经由例如起动机马达31与发动机14之间的离合器(未示出)从发动机脱开。在一个实施例中，起动机马达31是带传动起动发电机(BISG)。在一个实施例中，发动机14由起动机马达31起动，而分离离合器26断开，从而保持发动机与M/G18断开连接。一旦已经起动发动机并且使发动机达到与M/G 18一样的转速，分离离合器26便可将发动机14联接到M/G 18以允许发动机提供驱动扭矩。
在另一实施例中，未提供起动机马达31，而是替代地通过M/G 18来起动发动机14。为此，分离离合器26部分地接合以将扭矩从M/G 18传递到发动机14。可能需要M/G 18使扭矩斜升以满足驾驶员要求，同时还起动发动机14。一旦发动机转速达到M/G的转速，分离离合器26便可完全接合。
M/G 18经由轴30连接到变矩器22。因此，当分离离合器26至少部分地接合时，变矩器22连接到发动机14。变矩器22包括固定到M/G轴30的泵轮23和固定到变速器输入轴32的涡轮23。变矩器22在轴30与变速器输入轴32之间提供液压联轴器。当泵轮比涡轮旋转得更快时，变矩器22将动力从泵轮23传输到涡轮25。涡轮扭矩和泵轮扭矩的量值通常取决于相对转速。当泵轮转速与涡轮转速的比足够高时，涡轮扭矩是泵轮扭矩的若干倍。还可提供变矩器旁通离合器34，其在接合时摩擦地或机械地联接变矩器22的泵轮和涡轮，从而允许更有效的动力传递。变矩器旁通离合器34可作为起步离合器操作以提供平稳的车辆起步。替代地或组合地，对于不包括变矩器22或变矩器旁通离合器34的应用，可在M/G 18与齿轮箱24之间提供类似于分离离合器26的起步离合器。在一些应用中，分离离合器26通常称为上游离合器，而起步离合器34(其可以是变矩器旁通离合器)通常称为下游离合器。
齿轮箱24可包括诸如行星齿轮组的齿轮组，所述齿轮组通过诸如离合器和制动器的摩擦元件的选择性接合而选择性地置于不同的齿轮比，以便建立期望的多个离散传动比或阶梯式传动比。为简单起见，齿轮比可称为挡位，即第一挡、第二挡等。摩擦元件可通过换挡计划来进行控制，所述换挡计划连接和断开齿轮组的某些元件以控制变速器输出轴36与变速器输入轴32之间的转速和扭矩比。齿轮箱24可具有六种速度，包括第一挡至第六挡。在这个示例中，第六挡可称为最高档。第一挡在输入轴32与输出轴36之间具有最低传动比和最高扭矩比，并且最高挡具有最高传动比和最低扭矩比。齿轮箱24基于各种车辆和环境工况而通过相关联的控制器(诸如动力传动系统控制单元(PCU))自动地从一个比率换挡到另一个比率。然后，齿轮箱24向输出轴36提供动力传动系统输出扭矩。
应当理解，与变矩器22一起使用的液压控制的齿轮箱24仅仅是齿轮箱或变速器布置的一个示例；接受来自发动机和/或马达的一个或多个输入扭矩然后以不同的比率向输出轴提供扭矩的任何多传动比齿轮箱都可被接受与本公开的实施例一起使用。例如，齿轮箱24可通过自动化机械(或手动)变速器(AMT)来实现，所述AMT包括一个或多个伺服马达以使换挡拨叉沿着换挡导轨平移/旋转来选择期望的齿轮比。如本领域普通技术人员通常所理解的，AMT可用于例如具有较高扭矩需求的应用中。
如图1的代表性实施例所示，输出轴36连接到差速器40。差速器40经由连接到差速器40的相应车桥44驱动一对车轮42。差速器向每个车轮42传输大致相等的扭矩，同时诸如当车辆转弯时允许轻微的转速差异。可使用不同类型的差速器或类似装置来将扭矩从动力传动系统分配到一个或多个车轮。在一些应用中，扭矩分配可根据例如特定的操作模式或工况而变化。
动力传动系统12还包括一个或多个控制器50，诸如动力传动系统控制单元(PCU)、发动机控制模块(ECM)和马达控制单元(MCU)。尽管被示出为一个控制器，但控制器50可以是较大控制系统的一部分，并且可由遍及车辆10的各种其他控制器(诸如车辆系统控制器(VSC))来控制。因此，应当理解，控制器50和一个或多个其他控制器可统称为“控制器”，其响应于来自各种传感器的信号而控制各种致动器以控制诸如起动/停止，操作M/G 18以提供车轮扭矩或对电池20充电，选择或计划变速器换挡等功能。控制器50可包括与各种类型的计算机可读存储装置或介质通信的微处理器或中央处理单元(CPU)。计算机可读存储装置或介质可包括例如呈只读存储器(ROM)、随机存取存储器(RAM)和保活存储器(KAM)的易失性和非易失性存储装置。KAM是可用于在CPU断电时存储各种操作变量的持久性或非易失性存储器。计算机可读存储装置或介质可使用许多已知存储器装置中的任一种来实现，所述已知存储器装置诸如PROM(可编程只读存储器)、EPROM(电PROM)、EEPROM(电可擦除PROM)、快闪存储器或能够存储数据的任何其他电、磁性、光学或组合存储器装置，所述数据中的一些表示由控制器用于控制车辆的可执行指令。
控制器经由输入/输出(I/O)接口与各种车辆传感器和致动器通信，所述I/O接口可实现为提供各种原始数据或信号调节、处理和/或转换、短路保护等的单个集成接口。替代地，可在将特定信号供应给CPU之前使用一个或多个专用硬件或固件芯片来调节和处理所述特定信号。如图1的代表性实施例中总体所示，控制器50可向和/或从发动机14、分离离合器26、M/G 18、起步离合器34、齿轮箱24、电力电子器件56和排气空气循环系统100传送信号。尽管未明确示出，但本领域普通技术人员将认识到在上文标识的子系统中的每一个内可由控制器50控制的各种功能或部件。可使用由控制器执行的控制逻辑直接或间接致动的参数、系统和/或部件的代表性示例包括：燃料喷射正时、速率和持续时间，节气门位置，火花塞点火正时(用于火花点火发动机)，进气/排气门正时和持续时间，前端附件驱动(FEAD)部件(诸如交流发电机、空调压缩机)，电池充电，再生制动，M/G操作，用于分离离合器26的离合器压力，起步离合器34和齿轮箱24等。通过I/O接口传送输入的传感器可用于指示例如涡轮增压器增压压力、曲轴位置(PIP)、发动机转速(RPM)、车轮转速(WS1、WS2)、车辆速度(VSS)、冷却剂温度(ECT)、进气歧管压力(MAP)、加速踏板位置(PPS)、点火开关位置(IGN)、节气门位置(TP)、空气温度(TMP)、排气氧(EGO)或其他排气成分浓度或存在、进气流量(MAF)、变速器挡位、比率或模式、变速器油温(TOT)、变速器-涡轮转速(TS)、变矩器旁通离合器34状态(TCC)、减速或换挡模式(MDE)。
由控制器50执行的控制逻辑或功能可由一个或多个附图中的流程图或类似的图来表示。这些附图提供了可使用一个或多个处理策略(诸如，事件驱动、中断驱动、多任务、多线程等)来实现的代表性控制策略和/或逻辑。因此，示出的各种步骤或功能可按示出的序列执行、并行地执行、或者在一些情况下被省略。尽管没有总是明确示出，但是本领域普通技术人员将认识到，根据所使用的特定处理策略，可重复执行示出的步骤或功能中的一者或多者。类似地，所述处理次序不一定是实现本文描述的特征和优点所必需的，而是为了易于说明和描述而提供的。控制逻辑可主要在由基于微处理器的车辆、发动机和/或动力传动系统控制器(诸如控制器50)执行的软件中实现。当然，根据特定应用，控制逻辑可在一个或多个控制器中以软件、硬件或软件与硬件的组合实现。当以软件实现时，控制逻辑可提供在一个或多个计算机可读存储装置或介质中，所述计算机可读存储装置或介质存储有表示由计算机执行以控制车辆或车辆子系统的代码或指令的数据。计算机可读存储装置或介质可包括利用电存储、磁性存储和/或光学存储来保存可执行指令和相关联校准信息、操作变量等的多种已知物理装置中的一种或多种。
加速踏板52由车辆的驾驶员用于请求要求扭矩、动力或驱动命令以推进车辆。一般来讲，压下和释放踏板52产生加速踏板位置信号，所述加速踏板位置信号可由控制器50解译为分别要求增大功率或减小功率。这可称为驾驶员要求扭矩。至少基于来自踏板的输入，控制器50命令来自发动机14和/或M/G 18的扭矩。控制器50还控制齿轮箱24内的换挡的正时，以及分离离合器26和变矩器旁通离合器34的接合或脱开。与分离离合器26一样，变矩器旁通离合器34可在接合位置与脱开位置之间的范围内调制。除了由泵轮与涡轮之间的液力联接产生的可变滑移之外，这还在变矩器22中产生可变滑移。替代地，根据特定应用，变矩器旁通离合器34可在不使用经调制的操作模式的情况下操作为锁定或断开。
为了利用发动机14驱动车辆，分离离合器26至少部分地接合以将发动机扭矩的至少一部分通过分离离合器26传递到M/G 18，然后从M/G 18传递通过变矩器22和齿轮箱24。当发动机14单独提供推进车辆所需的扭矩时，这种操作模式可称为“发动机模式”、“仅发动机模式”或“机械模式”。
M/G 18可通过提供附加的动力使轴30转动来辅助发动机14。这种操作模式可称为“混合动力模式”、“发动机-马达模式”或“电动辅助模式”。
为了利用M/G 18作为唯一动力源来驱动车辆，除了分离离合器26将发动机14与动力传动系统12的其余部分隔离之外，动力流保持相同。在此期间可停用或以其他方式关停发动机14中的燃烧以节省燃料。牵引电池20通过布线54将存储的电能传输到可包括例如逆变器的电力电子器件56。电力电子器件56将来自电池20的DC电压转换成要由M/G 18使用的AC电压。控制器50命令电力电子器件56将来自电池20的电压转换为提供给M/G 18的AC电压，以向轴30提供正扭矩(驱动扭矩)或负扭矩(再生制动)。这种操作模式可称为“纯电动模式”、“EV(电动车辆)模式”或“马达模式”。
在任何操作模式中，M/G 18可充当马达并且为动力传动系统12提供驱动力。替代地，M/G 18可充当发电机并且将来自动力传动系统12的动能转换成电能以存储在电池20中。例如，当发动机14为车辆10提供推进动力时，M/G 18可充当发电机。M/G 18另外可在再生制动时间期间充当发电机，在再生制动中，来自转动的车轮42的旋转能量通过齿轮箱24传递回来并且被转换成电能以存储在电池20中。M/G 18在充当发电机时可称为提供负扭矩。
应当理解，图1中所示的示意图仅仅是示例性的，而不意图是限制性的。可设想利用发动机和马达两者的选择性接合以通过变速器进行传输的其他构型。例如，M/G 18可从曲轴28偏移，和/或M/G 18可设置在变矩器22与齿轮箱24之间。在不脱离本公开的范围的情况下，可设想其他构型。
参考图1和图2，车辆10包括连接到排气歧管74的排气系统80。排气系统80包括后处理装置84。后处理装置84可以是催化转化器或另外包括催化剂的装置。后处理装置84包括外壳或主体86，所述外壳或主体86可包含催化剂88、加热元件90和/或温度传感器92。温度传感器92是任选的，并且催化剂的温度可如本领域中已知的那样推断。
主体86可具有圆柱形形状并且可与排气管居中串联。主体86限定腔体93、连接到排气歧管74的入口锥体94和通过一个或多个排气管106连接到消声器(未示出)的出口锥体96。(本文中使用的“连接”是指直接连接或通过中间件间接连接，除非另有明确指示或通过上下文指示)。入口锥体94可包括相关联的导管95，所述相关联的导管95具有被配置为与排气歧管74或排气管连接的凸缘97。入口锥体94限定与导管95流体连通以接收排气的开口99。开口99可与后处理装置84的中心线同心。导管95可焊接或以其他方式连接到入口锥体94的开口99。替代地，导管95可与主体86成一体。出口锥体96还可包括相关联的导管101，所述导管101具有被配置为与下游排气管连接的凸缘103。出口锥体96限定与导管101流体连通以使排气离开的开口105。导管101可焊接或以其他方式附接到出口锥体96。替代地，导管101可与主体86成一体。
加热元件90可以是由牵引电池20或辅助电池(未示出)供电并由控制器50控制的电加热元件。示例性加热元件包括通过焦耳加热的过程将电能转换成热量的电线圈或类似电阻元件。加热元件90可设置在催化剂88的上游，即，设置在入口锥94与催化剂88之间。加热元件94可能够生成非常热的温度(诸如高达1200摄氏度)，使得空气可被加热超过700摄氏度。温度传感器92可设置在测量催化剂88的温度的位置中。温度传感器92可与控制器50电通信，并且被配置为向控制器输出指示所测量温度的数据。
催化剂可以是将氧气与一氧化碳和未燃烧的烃类结合以产生二氧化碳和水的双元转换器，或者还可还原氮的氧化物的三元转换器。催化剂88可包括具有多个通道的陶瓷载体基质。将高孔隙度的陶瓷涂料(有时称为涂层)施加到通道的表面以增加表面积。化学催化剂(诸如贵金属铂、钯和/或铑)被嵌入涂层中。
一旦达到操作温度，催化剂88就高效地将原始排气转化成期望的反应产物。低于该温度，并且更具体地低于起燃温度，例如300摄氏度，化学反应不发生或不完全地发生。因此，快速加热催化剂是有利的。将发动机快速加热到其操作温度也是有利的。冷发动机由于增加的摩擦、冷气缸壁和活塞上的燃料膜以及减少的蒸发而具有降低的效率。在发动机的冷起动期间产生的排放物可能占驾驶循环期间的总排放物的多达三分之一。因此，减少发动机14和后处理装置86的暖机时间对于减少排放物是有效的。
为了减少催化剂88的暖机时间，后处理装置84包括加热器90和相关联的再循环回路100，所述再循环回路100被配置为当发动机关闭时使热空气跨加热器90和催化剂88循环。再循环回路100可作为后处理装置84的一部分或作为附接到排气系统80的单独部件进行封装。在所示实施例中，再循环回路100作为后处理装置组件的一部分进行封装。再循环回路100被配置为使催化剂88下游的空气循环到加热元件90的上游。例如，再循环回路100将空气从出口锥体96循环到入口锥体94。
再循环回路100包括空气循环装置102。空气循环装置102可以是被配置为将空气循环的任何装置。示例包括风扇、鼓风机、空气泵等。空气循环装置102可包括由牵引电池20或由辅助电池供电的相关联的电动马达。马达为可旋转风扇叶片103、轮叶等提供动力以将空气循环。空气循环装置102的通电状态和操作参数(例如，速度)可由控制器50控制，如下文将更详细描述的。空气循环装置102包括吸力侧104，所述吸力侧104通过导管106与出口锥体96流体连通地连接。例如，导管106包括连接到空气循环装置102的吸力侧104的第一端部和连接到限定在出口锥体96的侧壁中的开口108的第二端部。空气循环装置102的高压侧110与入口锥体94流体连通地连接。例如，导管112包括连接到空气循环装置102的高压侧110的第一端部和连接到限定在入口锥体94的侧壁中的开口114的第二端部。替代地，导管106和112也可分别在催化剂88下游的点和加热元件90上游的点处附接到主体86的圆柱形侧壁113，而不是在锥体处附接。
在暖机例程期间，通过将空气跨通电的加热元件90循环并且然后使经加热的空气流动穿过催化剂88来加热催化剂88。再循环回路100然后从出口锥体96抽吸经加热的空气并将其循环到入口锥体94以重复回路。在该暖机例程期间，发动机14可关闭。在混合动力的情况下，牵引马达(例如，M/G 18)可用于在暖机例程期间推进车辆。也就是说，车辆可处于如上文所描述的纯电动模式。
图3示出了其中后处理装置和再循环回路被单独封装的替代实施例。排气系统120可包括与上文描述的后处理装置84类似的后处理装置122。简而言之，后处理装置122可包括限定入口锥体126和出口锥体128的主体124。如上文所描述，加热元件130和催化剂132设置在主体124内。入口锥体126的入口134连接到排气管136，而出口锥体128的出口138连接到排气管140。再循环回路142可在排气管136与140之间延伸(而不是连接到后处理装置的锥体)。例如，再循环回路142的导管144可通过三通管件146连接到排气管140，并且导管148可通过三通管件150连接到排气管136。
图4示出了用于在发动机的冷起动期间执行暖机例程的示例性算法的流程图198。暖机例程在发动机起动之前加热催化剂，以便减少车辆排放物。控制198可在操作200处以起动发动机的请求开始。替代地，可在接通时或在车辆准备出发的预调节模式期间发起暖机例程。如上文所讨论的，可能由于各种原因(诸如低电池荷电状态、高驾驶员要求扭矩等)而请求发动机起动。在操作202处，控制器确定催化剂是否低于阈值温度。催化剂温度可基于由温度传感器92提供的数据来确定，或者可通过其他测量值和模型来推断。阈值温度可以是催化剂的起燃温度，或者可以是更高或更低的温度。根据所使用的催化剂，示例性阈值温度可介于200摄氏度与350摄氏度之间。如果催化剂温度高于阈值，则可在操作214处起动发动机并且暖机例程结束。
如果催化剂低于阈值温度，则控制转到操作204。响应于在操作202处催化剂低于阈值温度，控制器在操作204处使加热元件通电并且在操作206处使空气循环装置通电。
如操作208处所示，在暖机例程期间禁止发动机起动。在图1的所示构型中，可通过断开分离离合器来将发动机与M/G 18断开连接。这允许车辆在不旋转发动机的曲轴的情况下以纯电动模式推进。在操作210处，控制器确定是否正在请求非零驾驶员要求扭矩，即，加速踏板是否已致动或者车辆是否要求车轮扭矩？如果否，则车辆保持停放并且控制回路回到操作202以确定催化剂是否已经被加热到阈值温度。如果是，则在操作214处起动发动机并且暖机例程结束，即，可使加热元件和空气循环系统断电。
如果在暖机例程期间存在非零驾驶员要求扭矩，则控制转到操作212并且发出纯电动模式请求。所述请求可被发送到与推进车辆相关联的其他控制逻辑。也就是说，仅用M/G推进车辆以允许暖机例程继续。虽然未示出，但是如果发动机需要起动(例如，低电池荷电状态、纯电动扭矩不足等)，则车辆控制逻辑可退出暖机模式并起动发动机，而不管催化剂温度如何。否则，空气循环系统将使经加热的空气循环通过发动机和排气系统，直到催化剂温度达到阈值。
虽然已经结合图1的混合动力车辆作为代表性实施例描述了本发明的各个方面，但本发明不限于此。在其他实施例中，车辆可具有动力分配混合动力架构，诸如在2018年3月20日公布的申请人美国专利号9,919,608中描述的，所述专利的内容以引用方式并入本文。替代地，车辆可具有仅依赖于内燃发动机来提供动力的常规动力传动系统。
尽管上文描述了示例性实施例，但这些实施例并不意图描述权利要求所涵盖的所有可能形式。在说明书中使用的词语是描述词语而非限制性词语，并且应当理解，在不脱离本公开的精神和范围的情况下，可做出各种改变。如先前所描述，各种实施例的特征可组合以形成本发明的可能未明确描述或示出的另外的实施例。尽管各种实施例可能已经被描述为就一个或多个期望的特性而言提供优点或优于其他实施例或现有技术实现方式，但是本领域普通技术人员认识到，可折衷一个或多个特征或特性以实现期望的整体系统属性，这取决于具体应用和实现方式。这些属性可包括但不限于成本、强度、耐久性、生命周期成本、可销售性、外观、包装、大小、可维护性、重量、可制造性、易组装性等。因此，就一个或多个特性而言被描述为不如其他实施例或现有技术实现方式期望的实施例处在本公开的范围内，并且对于特定应用来说可能是期望的。
根据本发明，提供了一种车辆排气系统的后处理装置，所述后处理装置具有：主体，所述主体限定入口锥体、出口锥体和两者之间的腔体；加热元件，所述加热元件设置在所述腔体中；催化剂，所述催化剂在所述腔体中设置在所述加热元件下游；以及再循环回路，所述再循环回路包括具有连接到所述出口锥体的第一端部和连接到所述入口锥体的第二端部的导管，并且包括被配置为将经加热的空气从所述出口锥体再循环到所述入口锥体的空气循环装置。
根据一个实施例，所述出口锥体限定被配置为与排气管连接的第一开口和连接到所述第一端部的第二开口。
根据一个实施例，所述入口锥体限定被配置为接收来自排气歧管的排气的第一开口和连接到所述第二端部的第二开口。
根据一个实施例，所述加热元件是电加热元件。
根据一个实施例，所述空气循环装置是电风扇。
根据一个实施例，本发明的进一步特征在于温度传感器，所述温度传感器设置在所述主体中并且被配置为输出指示所述催化剂的所测量温度的数据。
根据本发明，提供了一种发动机排气系统，所述发动机排气系统具有：后处理装置，所述后处理装置包括加热元件和设置在所述加热元件下游的催化剂；再循环回路，所述再循环回路与所述后处理装置相关联并且包括空气循环装置和导管，所述空气循环装置和所述导管被配置为将空气从所述催化剂的下游循环到所述加热元件的上游；以及控制器，所述控制器被编程为响应于起动发动机的请求以及所述催化剂的温度小于阈值，禁止起动所述发动机并且使所述加热元件和所述空气循环装置通电以在所述发动机关闭时利用所述加热元件加热所述催化剂。
根据一个实施例，所述控制器进一步被编程为响应于所述催化剂的所述温度超过所述阈值，使所述加热元件和所述空气循环装置断电。
根据一个实施例，本发明的进一步特征在于温度传感器，所述温度传感器附接到所述后处理装置并且被配置为输出指示所述催化剂的所述温度的数据，其中所述控制器进一步被编程为接收指示所述催化剂的所述温度的所述数据。
根据一个实施例，所述温度传感器设置在所述催化剂内。
根据一个实施例，所述阈值是基于所述催化剂的起燃温度。
作为一个实施例，所述阈值温度是所述催化剂的起燃温度。
根据一个实施例，所述后处理装置限定入口锥体和出口锥体，并且其中所述再循环回路连接在所述入口锥体与所述出口锥体之间。
根据一个实施例，所述加热元件是电加热元件。
根据一个实施例，所述空气循环装置是电风扇。
根据本发明，一种加热混合动力车辆的后处理装置的方法包括：当后处理装置的催化剂小于阈值温度时，禁止起动发动机；在所述发动机关闭时通过启用设置在所述后处理装置内的加热元件并且通过启用空气循环装置来加热所述催化剂，所述空气循环装置被配置为将空气从所述后处理装置的出口锥体循环到所述后处理装置的入口锥体；以及当所述催化剂超过所述阈值温度时，起动所述发动机。
在本发明的一个方面，所述方法包括：当所述催化剂超过所述阈值温度时，使所述加热元件和所述空气循环装置断电。
在本发明的一个方面，所述方法包括：当禁止所述发动机起动并且所述催化剂小于所述阈值温度时，向牵引马达命令驾驶员要求扭矩。
在本发明的一个方面，所述方法包括：当所述催化剂小于所述阈值温度时，使发动机分离离合器脱开。
在本发明的一个方面，所述方法包括：从温度传感器接收指示所述催化剂的所测量温度的温度数据。

Claims (15)

1.一种车辆排气系统的后处理装置，所述后处理装置包括：
主体，所述主体限定入口锥体、出口锥体和两者之间的腔体；
加热元件，所述加热元件设置在所述腔体中；
催化剂，所述催化剂在所述腔体中设置在所述加热元件下游；以及
再循环回路，所述再循环回路包括具有连接到所述出口锥体的第一端部和连接到所述入口锥体的第二端部的导管，并且包括被配置为将经加热的空气从所述出口锥体再循环到所述入口锥体的空气循环装置。
2.如权利要求1所述的后处理装置，其中所述出口锥体限定被配置为与排气管连接的第一开口和连接到所述第一端部的第二开口。
3.如权利要求2所述的后处理装置，其中所述入口锥体限定被配置为接收来自排气歧管的排气的第一开口和连接到所述第二端部的第二开口。
4.如权利要求1所述的后处理装置，其中所述加热元件是电加热元件。
5.如权利要求1所述的后处理装置，其中所述空气循环装置是电风扇。
6.如权利要求1所述的后处理装置，其还包括：温度传感器，所述温度传感器设置在所述主体中并且被配置为输出指示所述催化剂的所测量温度的数据。
7.一种发动机排气系统，其包括：
后处理装置，所述后处理装置包括加热元件和设置在所述加热元件下游的催化剂；
再循环回路，所述再循环回路与所述后处理装置相关联并且包括空气循环装置和导管，所述空气循环装置和所述导管被配置为将空气从所述催化剂的下游循环到所述加热元件的上游；以及
控制器，所述控制器被编程为响应于起动发动机的请求以及所述催化剂的温度小于阈值，禁止起动所述发动机并且使所述加热元件和所述空气循环装置通电以在所述发动机关闭时利用所述加热元件加热所述催化剂。
8.如权利要求7所述的发动机排气系统，其中所述控制器进一步被编程为响应于所述催化剂的所述温度超过所述阈值，使所述加热元件和所述空气循环装置断电。
9.如权利要求7所述的发动机排气系统，其还包括：温度传感器，所述温度传感器附接到所述后处理装置并且被配置为输出指示所述催化剂的所述温度的数据，其中所述控制器进一步被编程为接收指示所述催化剂的所述温度的所述数据。
10.如权利要求9所述的发动机排气系统，其中所述温度传感器设置在所述催化剂内。
11.如权利要求7所述的发动机排气系统，其中所述阈值是基于所述催化剂的起燃温度。
12.如权利要求11所述的发动机排气系统，其中所述阈值是所述催化剂的起燃温度。
13.如权利要求7所述的发动机排气系统，其中所述后处理装置限定入口锥体和出口锥体，并且其中所述再循环回路连接在所述入口锥体与所述出口锥体之间。
14.如权利要求7所述的发动机排气系统，其中所述加热元件是电加热元件。
15.一种加热混合动力车辆的后处理装置的方法，所述方法包括：
当后处理装置的催化剂小于阈值温度时，禁止起动发动机；
在所述发动机关闭时通过启用设置在所述后处理装置内的加热元件并且通过启用空气循环装置来加热所述催化剂，所述空气循环装置被配置为将空气从所述后处理装置的出口锥体循环到所述后处理装置的入口锥体；以及
当所述催化剂超过所述阈值温度时，起动所述发动机。
CN202210295557.7A 2021-04-12 2022-03-24 用于减少发动机冷起动排放物的排气加热系统 Pending CN115199382A (zh)

Applications Claiming Priority (2)

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