CN115704331A - 用于发动机排气催化器操作的方法和系统 - Google Patents

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Abstract

本公开提供了“用于发动机排气催化器操作的方法和系统”。提供了用于在预期的发动机冷起动事件之前加速排气催化器起燃的方法和系统。在一个示例中，一种方法可以包括在预期到发动机冷起动时预先操作电动增压器并将压缩空气引导到催化器以升高排气催化器的温度，同时维持发动机不活动。

Description

用于发动机排气催化器操作的方法和系统
技术领域
本说明书总体上涉及用于在预期的发动机冷起动事件之前加速排气催化器起燃的方法和系统。
背景技术
发动机排放控制系统可以包括一种或多种排气催化器，诸如三元催化器、NOx存储催化器、起燃催化器和SCR催化器。在催化器起燃温度(例如工作温度)，排气催化器可以氧化并还原排气中的排气成分，从而将排气中的有毒气体和污染物转化为毒性较小的污染物或惰性成分，然后释放到大气中。作为一个示例，当在400℃至600℃之间操作时，三元催化器可以将反应性氮氧化物(NOx)、一氧化碳(CO)和未燃烧的碳氢化合物(HC)转化为惰性成分，诸如双原子氮(N2)、二氧化碳(CO2)和水(H2O)。然而，在发动机的冷起动期间，当排气催化器的温度低于起燃温度(例如，三元催化器温度下降到低于400℃)时，排气催化器可能无法有效处理排气的反应性成分，并且结果，冷起动排放可能增加并且排气中的有毒成分可能直接被排放到大气中。
用于减少冷起动排放的一种方式是减少排气催化器达到起燃温度所需要的时间。因而，为了加速达到催化器起燃温度，发动机系统可以包括加热器泵和/或催化器加热器以对主排气催化器进行预热。这种发动机系统的一个示例由Parise在美国专利号5,968,456中提供。其中，在车辆冷起动期间，热电发电机用作热泵以加热排气催化器基底以减少排气催化器起燃的时间。通过这种方式，排气催化器更快地达到工作温度，由此减少车辆起动时的污染物排放量。
发明内容
然而，本文的发明人已经认识到此系统的潜在问题。作为一个示例，通过在发动机起动之后发起加热排气催化器，催化器可能需要很长的时间来加热。而且，添加仅用于在车辆冷起动期间加热排气催化器的热电发电机可能增加制造成本。另外，此类系统可能会增加发动机系统的封装要求和复杂性。在一些情况下，这些附加的加热器可能增加排气背压。排气背压增加可能导致泵气功增加，进气歧管增压压力降低，引起气缸扫气和燃烧效应，并进一步导致涡轮增压器问题。
在一个示例中，可以通过一种方法来解决上述问题，所述方法包括：操作电动增压器以升高排气催化器的温度，同时维持发动机不活动。通过这种方式，可以减少催化器起燃时间并且可以满足排放合规性要求。
作为一个示例，联接到混合动力车辆的发动机可以包括电动增压器，诸如电动涡轮或电动压缩机，以在发动机操作期间提供增压压力。某些发动机还可以包括进气泵以在发动机操作期间供应进气。此外，发动机可以包括排气再循环(EGR)系统以基于发动机稀释要求使排气选择性地流到发动机进气口。在发动机关闭状况期间，在预期到发动机冷起动时，可以通过使用来自车载车辆电池或连接到车辆的电源的能量来发起排气催化器加热程序。催化器加热程序可以包括发起电动增压器以向催化器供应压缩空气。可以激活专用催化器加热器以加热进入催化器的压缩空气。如果电动增压器位于进气歧管中，则可以打开EGR阀和/或可以打开发动机气缸气门(进气门和排气门)以经由EGR通道将压缩空气引导到催化器。可以关闭进气节气门并且可以调整EGR阀开度以增加被传输到催化器的空气的压力和能量。在催化器加热程序期间维持发动机关闭，并且当催化器达到起燃温度时，可以在催化器加热程序完成后起动发动机。
通过这种方式，通过在发动机起动之前预先加热排气催化器，可以减少排气催化器达到起燃温度所花费的时间(或催化器起燃时间)，并且催化器可以在实际发动机起动时操作。通过使用现有发动机部件(诸如电动增压器与EGR通道)的组合，可以增加通过催化器的空气流量以加速催化器加热。在催化器加热期间维持发动机关闭的技术效果是可以将冷起动排放减少到零，由此改善车辆的排放质量。通过在催化器预热期间抑制排气流，可以减少诸如停车库的封闭环境中的非期望排气(诸如CO)的释放。总之，可以减少催化器起燃时间并且可以在没有显著的附加成本的情况下满足排放合规性要求。
应当理解，提供以上发明内容是为了以简化的形式介绍在具体实施方式中进一步描述的一系列概念。其并不意味着确定所要求保护的主题的关键或必要特征，主题的范围由具体实施方式之后的权利要求唯一地限定。此外，所要求保护的主题不限于解决上文或本公开的任何部分中提及的任何缺点的实施方式。
附图说明
图1示意性地示出了示例性车辆推进系统。
图2示出了包括电动增压器和排气催化器的发动机系统的示意图。
图3示出了根据本公开的用于当排气催化器温度低于阈值温度时在预期的发动机冷起动之前预先加热排气催化器的示例性方法的流程图。
图4示出了根据本公开的在发动机冷起动之前进行催化器加热以减少催化器起燃时间的预示性示例。
具体实施方式
以下描述涉及用于在预期的发动机冷起动事件之前加速排气催化器起燃的系统和方法。图1示出了包括用于车辆推进的马达和发动机的混合动力车辆系统。混合动力车辆的发动机可以包括在起燃温度以上最佳地运行的排气催化器，如图2所示。控制器可以被配置为执行控制程序，诸如图3的示例性程序，以在发动机起动之前协调电动增压器和催化器加热器的操作，将催化器加热到起燃温度并限制发动机起动时的任何非期望排放。
图1示出了示例性车辆推进系统100。车辆推进系统100包括燃料燃烧发动机110和马达120。作为非限制性示例，发动机110包括内燃发动机并且马达120包括电动马达。马达120可以被配置为利用或消耗与发动机110不同的能源。例如，发动机110可以消耗液体燃料(例如，汽油)来产生发动机输出，而马达120可以消耗电能来产生马达输出。因而，具有推进系统100的车辆可以被称为混合动力电动车辆(HEV)。
车辆推进系统100可根据车辆推进系统遇到的工况来利用多种不同的操作模式。这些模式中的一些模式可以使得发动机110能够被维持处于关闭状态(即，设定为停用状态)，其中停止发动机处的燃料燃烧。例如，在选定工况下，当发动机110停用时，马达120可以如箭头122所指示经由驱动轮130推进车辆。
在其他工况期间，可以将发动机110设定为停用状态(如上文所描述的)，而可以操作马达120以对能量存储装置149进行充电。例如，马达120可以从驱动轮130接收车轮扭矩，如箭头122所指示，其中马达可以将车辆的动能转换成电能以存储在能量存储装置149处，如箭头124所指示。该操作可以被称为车辆的再生制动。因此，在一些示例中，马达120能提供发电机功能。然而，在其他示例中，发电机160可替代地从驱动轮130接收车轮扭矩，其中发电机可将车辆的动能转换成电能以存储在能量存储装置149处，如箭头162所指示的。
在又其他工况期间，发动机110可以通过燃烧如箭头143所指示从燃料系统192接收的燃料进行操作。例如，在马达120停用时，可以操作发动机110以如箭头113所指示经由驱动轮130推进车辆。在其他工况期间，发动机110和马达120两者各自可以操作以经由驱动轮130推进车辆，分别如箭头113和122所指示。发动机110和马达120两者可以选择性地推进车辆的配置可以被称为并联型车辆推进系统。应注意，在一些示例中，马达120可经由第一组驱动轮推进车辆，并且发动机110可经由第二组驱动轮推进车辆。
在其他示例中，车辆推进系统100可以被配置为串联型车辆推进系统，由此发动机不直接推进驱动轮。更确切地，可以操作发动机110以对马达120供电，所述马达继而可以经由驱动轮130推进车辆，如箭头122所指示。例如，在选择的工况期间，发动机110可以如箭头169所指示驱动发电机160，发电机继而可以进行以下一项或多项：如箭头113所指示向马达120或如箭头162所指示向能量存储装置149供应电能。作为另一个示例，可以操作发动机110以驱动马达120，所述马达继而可以提供发电机功能以将发动机输出转换成电能，其中电能可以存储在能量存储装置149处以供马达后续使用。
在下面将详细讨论的其他示例中，马达120在一些示例中可以用于以不加燃料配置转动或旋转发动机110。更具体地，马达120可以使用来自车载能量存储装置149的动力使发动机110不加燃料地旋转，该车载能量存储装置可以包括例如电池。在使用马达120来使发动机110不加燃料地旋转的情况下，可防止到发动机气缸的燃料喷射，并且可不向各个发动机气缸提供火花。
燃料系统192可以包括用于存储车载燃料的一个或多个燃料存储箱145。例如，燃料箱145可以存储一种或多种液体燃料，包括但不限于：汽油、柴油和醇类燃料。在一些示例中，燃料可以作为两种或更多种不同燃料的共混物存储在车辆上。例如，燃料箱145可以被配置成存储汽油和乙醇的共混物(例如，E10、E85等)或汽油和甲醇的共混物(例如，M10、M85等)，借此，可以如箭头143所指示将这些燃料或燃料共混物输送到发动机110。又一些合适的燃料或燃料共混物可以被供应到发动机110，其中它们可在发动机处燃烧以产生发动机输出。可以利用发动机输出来如箭头113所指示推进车辆或者经由马达120或发电机160对能量存储装置149再充电。
在一些示例中，能量存储装置149可以被配置为存储电能，所述电能可供应到驻留在车辆上的其他电负荷(除了马达外)，包括操作电动增压器(机械增压器)、车厢供暖和空调系统、发动机起动系统、前照灯、车厢音频和视频系统等。作为非限制性示例，能量存储装置149可以包括一个或多个电池和/或电容器。
控制系统190可以与发动机110、马达120、燃料系统192、能量存储装置149和发电机160中的一者或多者通信。控制系统190可以从发动机110、马达120、燃料系统192、能量存储装置149和发电机160中的一者或多者接收传感反馈信息。此外，控制系统190可以响应于此传感反馈而向发动机110、马达120、燃料系统192、能量存储装置149和发电机160中的一者或多者发送控制信号。控制系统190可以从车辆操作员102接收对车辆推进系统的操作员请求的输出的指示。例如，控制系统190可从与踏板108通信的踏板位置传感器194接收传感反馈。踏板108可以示意性地指代制动踏板和/或加速踏板。此外，在一些示例中，控制系统190可与远程发动机起动接收器195(或收发器)通信，所述远程发动机起动接收器从具有远程起动按钮105的钥匙扣103接收无线信号107。在其他示例(未示出)中，可经由蜂窝电话或基于智能手机的系统发起远程发动机起动，其中用户的蜂窝电话将数据发送到服务器并且服务器与车辆通信以起动发动机。
车辆系统100可以包括联接到车辆仪表板的人机界面(HMI)133，操作员可以经由所述人机界面与控制系统190进行通信。HMI 133可以包括触敏显示屏。
能量存储装置149可以如箭头184所指示周期性地从驻留在车辆外部(例如，不是车辆的一部分)的电源180接收电能。作为非限制性示例，车辆推进系统100可以被配置为插电式混合动力电动车辆(HEV)，从而电能可以经由电能传输电缆182从电源180供应到能量存储装置149。在从电源180对能量存储装置149再充电的操作期间，电力传输电缆182可使能量存储装置149与电源180电耦合。当车辆推进系统被操作以推进车辆时，电力传输电缆182可以在电源180与能量存储装置149之间断开连接。控制系统190可以识别和/或控制存储在能量存储装置处的电能的量，其可以被称为荷电状态(SOC)。
在其他示例中，可以省略电力传输电缆182，其中可以在能量存储装置149处从电源180无线接收电能。例如，能量存储装置149可以经由电磁感应、无线电波和电磁共振中的一者或多者从电源180接收电能。因而，应当理解，可以使用任何合适的方法从不构成车辆的一部分的电源给能量存储装置149再充电。通过这种方式，马达120可以通过利用与发动机110所利用的燃料不同的能源来推进车辆。
燃料系统192可以周期性地从驻留在车辆外部的燃料源接收燃料。作为非限制性示例，车辆推进系统100可以通过经由燃料分配装置147接收燃料来进行燃料补给，如箭头172所指示。在一些示例中，燃料箱145可以被配置为存储从燃料分配装置147接收的燃料，直到所述燃料被供应到发动机110以进行燃烧。在一些示例中，控制系统190可经由燃料水平传感器接收存储在燃料箱145处的燃料的水平的指示。存储在燃料箱145处的燃料的水平(例如，如由燃料水平传感器识别的)可以例如经由车辆仪表板196中的燃料量表或指示传送给车辆操作员。
车辆推进系统100还可以包括环境温度/湿度传感器198和侧倾稳定性控制传感器，诸如一个或多个横向和/或纵向和/或横摆率传感器。车辆仪表板196可以包括一个或多个指示灯和/或在其中向操作员显示消息的基于文本的显示器。车辆仪表板196还可包括用于接收操作员输入的各种输入部分，例如按钮、触摸屏、语音输入/辨识等。例如，车辆仪表板196可包括燃料补给按钮197，车辆操作员可手动地致动或按压所述燃料补给按钮以发起燃料补给。例如，如下面更详细描述的，响应于车辆操作员致动燃料补给按钮197，车辆中的燃料箱可被减压使得可以执行燃料补给。
控制系统190可使用如本领域中已知的适当的通信技术来通信地联接到其他车辆或基础设施。例如，控制系统190可经由无线网络131联接到其他车辆或基础设施，所述无线网络可以包括Wi-Fi、蓝牙、某种蜂窝服务、无线数据传输协议等。控制系统190可以经由车辆对车辆(V2V)、车辆对基础设施对车辆(V2I2V)和/或车辆对基础设施(V2I)技术来广播(和接收)关于车辆数据、车辆诊断、交通状况、车辆位置信息、车辆操作程序等的信息。车辆之间的通信以及在车辆之间交换的信息可以是车辆之间直接的，或者可以是多跳的。在一些示例中，可使用较长范围的通信(例如，WiMax)来取代V2V或V2I2V或者与其联合以将覆盖区域扩展数英里。在再一些其他示例中，车辆控制系统190可经由如本领域中通常已知的无线网络131和互联网(例如，云)通信地联接到其他车辆或基础设施。
车辆系统100还可以包括车辆操作员可与其交互的车载导航系统132(例如，全球定位系统)。导航系统132可以包括一个或多个位置传感器以辅助估计车辆速度、车辆海拔、车辆定位/位置等。此信息可用于推断出发动机操作参数以及环境状况，诸如当地大气压力和湿度。如上文所讨论的，控制系统190还可以被配置为经由因特网或其他通信网络接收信息。可交叉参考从GPS接收的信息与可经由互联网获得的信息，以确定当地天气状况、当地车辆法规等。在一个示例中，可将从GPS接收的信息与路线学习方法结合使用，使得车辆控制系统190可学习车辆通常所行驶的路线。在一些示例中，诸如激光器、雷达、声纳、声学传感器等其他传感器可以另外或可替代地与车载导航系统结合利用，以对车辆通常行驶的路线进行路线学习。
图2示出了车辆系统202的示意图201，所述车辆系统具有包括发动机10的示例性发动机系统200。在一个示例中，发动机系统200可以是柴油发动机系统。在另一个示例中，发动机系统200可以是汽油发动机系统。在描绘的实施例中，发动机10是联接到涡轮增压器25的增压发动机，所述涡轮增压器包括由涡轮216驱动的压缩机214。具体地，新鲜空气沿进气通道42经由空气净化器212引入发动机10，并且流到压缩机214。压缩机214可以是任何合适的进气压缩机，诸如马达驱动或驱动轴驱动的机械增压器压缩机。在发动机系统10中，压缩机214是经由轴29机械地联接到涡轮216的涡轮增压器压缩机，所述涡轮216由膨胀的发动机排气驱动。在一个示例中，空气泵232可以在压缩机214的上游联接到进气通道42。空气泵可以促进吸入环境空气并将其引导到压缩机214。
压缩机214通过增压空气冷却器(CAC)218联接到节气门20。节气门20联接到发动机进气歧管222。压缩后的空气充气从压缩机流过增压空气冷却器218和节气门20到达进气歧管222。在图1中所示的实施例中，歧管空气压力(MAP)传感器224感测进气歧管222内的空气充气压力。可以经由进气温度(IAT)传感器52估计进入进气通道42的环境空气的温度。
一个或多个传感器(未示出)可以联接到压缩机214的入口。例如，温度传感器可以联接到入口以估计压缩机入口温度，而压力传感器可以联接到入口以估计压缩机入口压力。作为另一个示例，环境湿度传感器可以联接到所述入口以估计进入进气歧管的空气充气湿度。再一些其他传感器可以包括例如空燃比传感器等。在其他示例中，可以基于发动机工况来推断压缩机入口状况(诸如湿度、温度、压力等)中的一者或多者。另外，传感器可以估计包括新鲜空气、再循环压缩空气和在压缩机入口处接收的排气残余物的空气充气混合物的温度、压力、湿度和空燃比。
废气门致动器92可以被致动打开，以经由废气门90将至少一些排气压力从涡轮机上游排放到涡轮机下游的位置。通过减少涡轮上游的排气压力，可以降低涡轮转速，这继而帮助减少压缩机喘振。
为了辅助涡轮增压器25，可以将附加的进气压缩机(本文中也称为电动增压器255)结合到车辆推进系统中。电动增压器255可以经由车载能量存储装置250来供电，所述车载能量存储装置可以包括电池、电容器、超级电容器等。在一个示例中，能量存储装置250可以是图1中的能量存储装置149。电动增压器可以包括由电动马达驱动的压缩机。电动增压器的操作转速可以包括调整电动马达的操作转速，电动马达经由车载能量存储装置250来操作。
在一个示例中，可以响应于对增加的车轮扭矩的需求来致动电动增压器255，以便在涡轮增压器涡轮加速时向发动机快速提供期望的增压空气。结果，增加的扭矩可以得到满足而不会引起涡轮迟滞，否则如果没有来自电动增压器的辅助则可能发生涡轮迟滞。在这样的示例中，响应于涡轮增压器加速到阈值速度(例如70,000rpm)，电动增压器255可以被致动关闭或停用。更具体地，可以基于从车辆控制器(例如，控制器22)所接收的命令信号(例如，占空比或脉冲宽度信号)来实现电动增压器255的操作控制。例如，控制器可以向电动增压器致动器255b发送信号，该信号可以致动开启电动增压器。在一个示例中，电动增压器致动器255b可以包括驱动空气压缩的电动马达。
电动增压器255可以定位在第一电动增压器导管259a与第二电动增压器导管259b之间。第一电动增压器导管259a可以在电动增压器旁通阀262上游将进气通道42流体地联接到电动增压器255。第二电动增压器导管259b可以在电动增压器旁通阀262下游将电动增压器255流体地联接到进气通道42。作为示例，空气可以经由第一电动增压器导管259a在电动增压器旁通阀262上游被吸入电动增压器255，并且压缩空气可以离开电动增压器255并经由第二电动增压器导管259b在电动增压器旁通阀262下游被引导到进气通道42。通过这种方式，压缩空气可以被引导到发动机进气口222。
在电动增压器255被激活以比单独依赖涡轮增压器25的情况下更快地提供增压的情况下，可以理解，电动增压器旁通阀262可以在电动增压器255被激活时被命令关闭。通过这种方式，进气可以流动通过涡轮增压器25并通过电动增压器255。一旦涡轮增压器达到阈值转速，就可以关闭电动增压器255，并且可以命令打开电动增压器旁通阀262。在替代实施例中，电动涡轮可以在涡轮216上游联接到排气通道，所述电动涡轮在操作时可以类似于电动增压器255的方式增加增压压力。
进气歧管222通过一系列进气门(未示出)联接到一系列燃烧室30。燃烧室还经由一系列排气门(未示出)联接到排气歧管36。在所示实施例中，示出了单个排气歧管36。然而，在其他实施例中，排气歧管可以包括多个排气歧管段。具有多个排气歧管段的配置可以使来自不同燃烧室的流出物能够被引导到发动机系统中的不同位置。
在一个实施例中，排气门和进气门中的每一者都可以是电子致动或控制的。在另一个实施例中，排气门和进气门中的每一者可以是凸轮致动或控制的。无论是电子致动的还是凸轮致动的，排气门和进气门打开和关闭的正时都可以根据需要调整以达到期望的燃烧和排放控制性能。
燃烧室30可以经由喷射器66被供应以一种或多种燃料，诸如汽油、醇类燃料共混物、柴油、生物柴油、压缩天然气等。可以经由直接喷射、进气道喷射、节气门阀体喷射或者它们的任何组合来将燃料供应到燃烧室。在燃烧室中，可以经由火花点火和/或压缩点火来引发燃烧。
包括排气温度传感器228、排气氧传感器、排气流量传感器和排气压力传感器229的多个传感器可以联接到主排气通道226。氧传感器可以是线性氧传感器或UEGO(通用或宽域排气氧)、双态氧传感器或EGO、HEGO(加热型EGO)、NOx、HC或CO传感器。
排气再循环(EGR)输送通道280可以在涡轮216下游联接到排气通道226以在压缩机214上游向发动机进气歧管提供低压EGR(LP-EGR)。EGR阀252可以在LP-EGR通道280与进气通道42的接合处联接到LP-EGR通道。可以打开LP-EGR阀252以允许受控量的排气到达压缩机出口以获得期望的燃烧和排放控制性能。LP-EGR阀252可以被配置为连续可变阀或开/关阀。
在其他实施例中，发动机系统可以包括高压EGR(HP-EGR)通道284作为LP-EGR系统的补充或替代，其中排气从涡轮216的上游抽出并在压缩机214下游再循环到发动机进气歧管222。LP-EGR阀252和HP-EGR阀282中的每一者可以被配置为连续可变阀或开/关阀。
在冷起动期间，新鲜充气可以从增压器252引导到HP-EGR阀282和EGR通道284中并进入发动机排气口以最大程度地减少与通过发动机10的流动相关联的流动路径限制。另外，由电动增压器输入到气体中的功可能导致充气温度升高。可能期望通过避免CAC和发动机系统的附加表面积/热量损失，使充气流过EGR路径以保持充气温度升高。
多个其他传感器也可以联接到EGR通道280和284以用于提供关于EGR的组成和状况的细节。例如，可以提供温度传感器以用于确定EGR的温度，可以提供湿度传感器以用于确定EGR的湿度或含水量，并且可以提供空燃比传感器以用于估计EGR的空燃比。替代地，可以由联接到压缩机入口的一个或多个温度、压力、湿度以及空燃比传感器来推断EGR状况。
如图2所示，来自一个或多个排气歧管段的排气可以被引导到涡轮216以驱动涡轮。然后，来自涡轮和废气门的组合流流过排放控制装置270。在一个示例中，排放控制装置270可以是起燃催化器。通常，排气后处理装置270被配置为催化处理排气流，且由此减少排气流中的一种或多种物质的量。例如，排气后处理装置270可以被配置为当排气流为稀时从排气流中捕集NOx，并且当排气流为富时还原捕集的NOx。在其他示例中，排气后处理装置270可以被配置为使NOx歧化或者借助还原剂选择性地来还原NOx。在其他示例中，排气后处理装置270可配置为氧化排气流中的残余碳氢化合物和/或一氧化碳。具有任何这种功能性的不同排气后处理催化器可以单独或一起布置在涂层中或排气后处理阶段的其他地方。在一些实施例中，排气后处理阶段可以包括可再生烟粒过滤器，所述可再生烟粒过滤器被配置为捕集和氧化排气流中的烟粒微粒。通过这种方式，排气后处理系统270可以是柴油微粒过滤器(DPF)、三元催化器(TWC)、NOx捕集器、NOx催化器、选择性催化还原(SCR)系统、各种其他排放控制装置或它们的组合。排气后处理装置270也可以被称为排气催化器，并且还可以包括可以用于确定排气催化器的温度的温度传感器227。
在发动机冷起动期间，排气催化器的温度(例如，由温度传感器227确定)可能低于阈值温度。在一个示例中，阈值温度可以是催化器起燃温度。阈值温度也可以被称为期望温度。如先前所述，当排气催化器温度低于起燃温度时，排气催化器可能无法有效地处理排气的成分。结果，未处理的排气可能被释放到大气中。发明人已经认识到，凭借通过使压缩的加热空气流过催化器来预先加热排气催化器，可以在预期的冷起动之前快速升高排气催化器起燃温度的温度。加热器236可以在排气后处理装置270上游联接到排气通道226，以加热到达排气后处理装置270的排气。在诸如当排气流量减小时的发动机怠速停止的状况期间，可以操作加热器以将排气后处理装置270的温度维持在其起燃温度以上。加热器也可以在排气催化器的预先加热期间操作以加速催化器起燃。
响应于在排气催化器的温度低于阈值温度并且电力可用时预期的发动机起动，可以操作电动增压器255以升高排气后处理装置270的温度，同时维持发动机不活动。阈值温度可以对应于排气后处理装置270的起燃温度。发动机起动的预期可以响应于带有钥匙扣的操作员接近车辆、驾驶员侧车门打开、用于激活车辆中的气候控制系统的远程请求以及用于车辆操作的历史数据中的一者或多者。电力可用性可以包括高于车载电池阈值荷电状态或车辆无线地或经由电能传输电缆从电源接收电力。在电动增压器255的操作期间，可以打开容纳在HP-EGR通道284中的HP-EGR阀282以经由HP-EGR通道284将加压空气从进气通道42引导到联接到排气通道226的排气后处理装置270。在一个示例中，在电动增压器255的操作期间，可以关闭进气节气门20并且可以调整HP-EGR阀252的开度以增加被引导到排气通道的加压空气的能量。在另一个示例中，在电动增压器255的操作期间，进气节气门20可以维持打开，并且一个或多个发动机气缸的进气门和排气门可以打开以经由发动机气缸将加压空气从进气通道引导到排气后处理装置270。此外，加热器236可以在排气后处理装置270下游联接到排气通道。响应于在电动增压器的操作和排气后处理装置270的加热期间对车辆起动的请求，可以仅经由来自电动马达的扭矩来操作车辆，同时维持发动机不活动。响应于排气后处理装置270的温度升高到阈值温度，可以停用电动增压器并且可以起动发动机。在图3中详细描述了在预期到冷起动时预先加热排气后处理装置270的细节。
发动机系统200还可以包括控制系统24。控制系统24被示为从多个传感器26(其各种示例在本文描述)接收信息并将控制信号发送到多个致动器28(其各种示例在本文描述)。作为一个示例，传感器26可以包括MAP传感器224、排气温度传感器228、排气压力传感器229、排气催化器温度传感器227、压缩机入口温度传感器、压缩机入口压力传感器、环境湿度传感器、IAT传感器、发动机冷却剂温度传感器以及EGR传感器。其他传感器(诸如附加的压力、温度、空燃比和成分传感器)可以联接到发动机系统200中的各个位置。
致动器18可以包括例如电动增压器旁通阀262、节气门20、电动增压器致动器255b、EGR阀252、废气门92和燃料喷射器66。控制系统24可以包括控制器22。控制器22可以从各种传感器接收输入数据，处理输入数据，并且响应于处理后的输入数据基于与一个或多个程序相对应的指令或编程在指令中的代码来触发各种致动器。在一个示例中，在预期到冷起动状况时，控制器22可以向电动增压器致动器255b发送信号以致动电动增压器255以使压缩空气经由EGR通道280流到排气后处理装置270以加速达到催化器起燃温度。
通过这种方式，图2的部件实现了一种用于车辆的系统，所述系统包括：排气催化器，所述排气催化器联接到排气通道；排气再循环(EGR)通道，所述EGR通道在所述排气催化器上游将进气通道联接到所述排气通道；以及控制器，所述控制器包括存储在非暂时性存储器中的可执行指令，所述可执行指令使所述控制器：响应于预期到即将到来的发动机起动，通过将压缩空气引导通过所述排气催化器来发起所述排气催化器的预热并延迟所述发动机起动直到所述催化器的温度升高到高于阈值温度。
图3示出了可以被实施用于当排气催化器温度低于阈值温度时在预期的发动机冷起动之前预先加热排气催化器(诸如图2中的排气后处理装置270)的示例性方法300。用于执行方法300的指令和本文所包括的其余方法可以由控制器基于存储在控制器的存储器上的指令并结合从发动机系统的传感器(诸如以上参考图1至图2所述的传感器)接收的信号来执行。所述控制器可根据在下文描述的方法来采用发动机系统的发动机致动器以调整发动机操作。
在304处，所述程序包括确定在发动机关闭状况期间是否预期发动机冷起动。响应于车辆的钥匙/钥匙扣接近车辆、车辆被解锁(可以远程执行解锁)、驾驶员侧车门被打开以及驾驶员坐在驾驶员座椅上，可以预期发动机起动。当发动机仍处于关闭状况时，可以在发动机转动起动之前预期发动机冷起动。作为示例，可以基于车辆的操作的历史数据(诸如车辆每天在设定时间被驾驶)来预期发动机起动。作为示例，操作员可以每天在早晨的某个时间将车辆从家中驾驶到他的工作地点。预期的发动机起动可以是基于排气温度和排气催化器的温度的冷起动。如果在发动机起动时，排气催化器的温度低于催化器起燃温度并且可能期望催化器加热以将催化器温度升高到起燃温度，则可以确认冷起动状况。可以基于专用催化器温度传感器(诸如图2中的温度传感器227)的输出和/或排气温度传感器(诸如图2中的排气温度传感器228)的输出来估计催化器的温度。
如果确定未预期发动机冷起动状况，则在306处，可以在不发起催化器加热的情况下执行当前发动机状况。在一个示例中，如果未预期发动机冷起动，则发动机可以在没有发动机转动起动的情况下继续处于关闭状况。在另一个示例中，如果预期发动机热起动，诸如当催化器温度高于其起燃温度时(诸如在热环境状况期间)，则可以诸如在不加热催化器的情况下经由转动起动来起动发动机。在306之后，方法300然后可以结束。
如果确定预期发动机冷起动，则在308处，所述程序包括确定能量是否可用于预先催化器加热。在一个示例中，用于催化器加热的能量的可用性可以基于在使用马达扭矩进行车辆行驶期间能够为电动马达(诸如图1中的马达120)供电的车载电池(诸如图1中的能量存储装置149)的荷电状态(SOC)。可以在电池的SOC高于阈值电量时执行催化器加热。阈值可以对应于操作发动机部件(诸如电动增压器(诸如图2的电动增压器255))以加速催化器加热并且然后在催化器起燃之后转动起动发动机所需的预定荷电水平。在另一个示例中，用于催化器加热的能量的可用性可以基于车辆从电源(诸如图1中的电源180)无线地或经由电能传输电缆接收电力(诸如当车辆停放在车库并从充电站充电时)。
如果确定能量不可用于催化器加热，则在310处，可以设定指示缺乏用于有效催化器加热的能量的标志。在一个示例中，可以在不首先加热催化器的情况下起动发动机。可以修改发动机起动时的发动机操作以加速催化器加热或减少NOx产生。用于增加用于排气热量以进行催化器加热或减少NOx产生的示例性措施可以包括延迟燃烧定相、使用后喷射、停用一些发动机气缸、提高EGR速率、降低增压压力或关闭进气节气门。在310之后，方法300然后可以结束。
如果确定在发动机起动之前能量可用于催化器加热，则在312处，联接到将排气通道(诸如图2的排气通道226)连接到进气通道(诸如图2的进气通道42)的EGR通道(诸如图2中的HP-EGR通道284)的EGR阀(诸如图2中的HP-EGR阀282)可以被致动到打开位置。通过打开EGR阀，在排气通道与进气通道之间建立流体连通。在一个示例中，EGR阀可以被致动到完全打开位置以使排气通道与进气通道之间的流量最大化并减小跨EGR阀的压力降。
在314处，任选地，进气节气门(诸如图2中的进气节气门20)可以被致动到关闭位置。通过关闭进气节气门，从进气通道到排气通道的整个气流可以被引导通过EGR通道而不通过发动机气缸(诸如图2的发动机气缸30)。如果EGR阀完全打开，则使空气流过EGR通道可以提供较低阻力。替代地，可以结合进气节气门的关闭来调整EGR阀的开度(升程)，以便增加来自进气通道(诸如来自电动增压器)的气体排放压力。通过增加气体排放压力，可以增加传递到从电动增压器排放的空气中的功，由此升高到达排气通道的空气的温度。在一个示例中，EGR阀可以部分地打开并且节气门可以完全关闭以迫使加压空气通过EGR通道的收缩开口，由此加热加压空气。
在316处，任选地，可以打开一个或多个气缸的进气门和排气门以允许进气歧管(诸如图2的进气歧管222)与排气歧管(诸如图2的排气歧管36)之间的流体连通。如果发动机气缸气门打开以将加压空气从进气通道引导到排气通道，则进气节气门可以维持在打开位置。在一个示例中，每个气缸的电子致动的或凸轮致动的进气门和排气门可以被致动到它们相应的打开位置。在另一个示例中，某些气缸(不是所有气缸)的进气门和排气门可以被致动到它们相应的打开位置。可以基于期望的气体排放压力来调整进气门和排气门中的每一者的开度。作为示例，通过部分地打开一个或多个气缸的气门，加压空气可以经由气缸从进气通道引导到排气通道，其中由于较高的阻力路径，对空气所做的功增加，由此升高空气温度。通过这种方式，加压空气可以同时经由EGR通道和发动机气缸从进气口引导到排气通道。通过发动机气缸的流可以用在不包括HP-EGR系统的发动机系统中。
在318处，可以激活诸如电动增压器的空气供应装置以产生加压空气。在一个示例中，如图2所示，空气供应装置可以是联接到进气通道的电动增压器。在其中电动增压器被激活以提供压缩空气的情况下，可以在电动增压器被激活的同时命令关闭电动增压器旁通阀(诸如图2中的阀262)。通过这种方式，进气可以流过电动增压器，其中空气被加压。在另一个示例中，空气供应装置可以是联接到进气通道的空气泵(诸如图2中的空气泵232)。在包括空气泵和电动增压器两者的系统中，可以激活空气泵和电动增压器两者以(经由空气泵)吸入环境空气，然后(在电动增压器处)对环境空气加压。
在其他示例中，空气供应装置可以是在排气催化器上游联接到排气通道的电动涡轮或空气泵。如果使用排气供应装置来使加压空气流到排气催化器，则EGR阀以及气缸进气门和排气门可能不会打开。
在319处，可以将加压空气从空气供应装置引导到排气催化器。如果空气供应装置容纳在进气通道(诸如电动增压器和/或空气泵)中，则加压空气可以被引导通过EGR通道和/或气缸进气门和排气门。如果空气供应装置容纳在排气通道(诸如电动涡轮和/或空气泵)中，则加压空气可以被直接引导到催化器。当加压空气到达并流过催化器时，来自空气的能量被传递到催化器并且催化器温度可以升高。
为了进一步促进催化器的加热，如果存在催化器加热器，则在320处，可以激活催化器加热器。加热器可以对流过催化器的加压空气进行预热，由此进一步加速催化器加热。当催化器被加热时，在322处，监测催化器温度的变化。
在324处，所述程序包括确定是否已经达到了催化器起燃温度。在起燃温度下或在起燃温度以上，催化器可以起作用来氧化和还原排气中的排气成分，从而将排气中的有毒气体和污染物转化为毒性较小的污染物或惰性成分，然后释放到大气中。如果确定催化器温度低于起燃温度，则在325处，可以通过使加压的加热空气流过催化器来继续进行催化器加热。即使通过诸如经由来自起动/停止开关、远程开关(诸如钥匙扣或智能装置上的开关)或仪表板钥匙的指示对发动机起动的请求，在催化器加热阶段期间也可能不会转动起动发动机来进行起动。在催化器被加热时，可以经由仪表板或智能装置向操作员显示关于发动机起动的延迟的消息。而且，在加热催化器时，可以仅经由马达扭矩来起动和推进车辆同时发动机维持在关闭状况。通过这种方式，在冷起动期间，当催化器温度低于起燃温度时，没有排气从发动机排放，由此基本上消除了非期望的冷起动排放。
如果确定催化器已经达到起燃温度，则可以推断出催化器加热完成并且催化器是完全活性的。在326处，可以通过经由起动机马达转动起动发动机来起动发动机。可以将燃料喷射到发动机气缸，然后喷射火花以引发燃烧。发动机可以转动起动直到达到阈值发动机转速，诸如发动机怠速。
在发动机起动后，在328处，可以选择性地停用对催化器的加压空气供应和催化器加热器。在一个示例中，基于发动机负荷，如果不期望增压压力并且不期望涡轮加速，则可以停用供应加压空气以用于催化器加热的电动增压器。在另一个示例中，即使催化器加热已经完成，发动机操作也可能期望增压压力，并且可能期望加压空气来加速涡轮加速。在此类状况期间，可以继续操作电动增压器(或电动涡轮)以向压缩机(或涡轮)提供加压空气以增加增压压力。
在一个示例中，一旦催化器达到起燃温度，就不再期望热量供应，并且可以停用催化器加热器。在另一个示例中，诸如在寒冷环境状况期间，即使催化器已经达到起燃温度，也可以继续加热催化器以维持催化器温度高于起燃温度。在这种状况期间，催化器加热器可以不被停用并且可以维持操作。
在330处，可以基于发动机工况来调整包括EGR阀和发动机气缸气门的发动机气门。发动机气缸气门的打开和关闭可以基于发动机循环。可以基于发动机稀释需求来调整EGR阀的开度。发动机稀释需求可以由控制器基于发动机温度、发动机转速和发动机负荷中的一者或多者来估计。EGR阀的开度可以与发动机稀释需求成正比，阀的开度随着稀释需求的增加而增加。
通过这种方式，响应于在冷起动状况期间即将到来的发动机起动，可以打开联接到排气再循环(EGR)通道的EGR阀以在进气通道与排气通道之间建立流体连通，可以激活联接到进气通道的电动压缩机和/或空气泵，压缩空气可以从进气通道被引导到容纳在排气通道中的排气催化器，并且发动机可以维持不活动直到达到排气催化器的起燃。
现在转向图4，映射图400描绘了在预期发动机冷起动时预先加热联接到车辆的发动机的排气催化器(诸如图2中的排气后处理装置270)的预示性示例。水平(x轴)表示时间，并且竖直标记t1至t3标识在发动机关闭状况期间预先加热排气催化器的重要时间。
第一曲线图(线402)描绘了对车辆起动的指示。所述指示可以是预期即将到来的车辆和发动机起动或对实际车辆和发动机起动的请求。第二曲线图(线404)表示如经由车辆速度传感器估计的车辆的操作速度。第三曲线图(线406)表示如经由曲轴位置传感器估计的发动机的操作转速。第四曲线图(线408)描绘了被配置为在车辆操作期间为电动马达和/或电动增压器(诸如联接到进气通道的电动压缩机)供电的车载电池的荷电状态(SOC)。虚线409表示阈值SOC，低于所述阈值SOC，电动增压器在发动机起动之前无法操作。第五曲线图(线410)表示如经由催化器温度传感器估计的排气催化器的温度。虚线411表示排气催化器的起燃温度，低于所述起燃温度，催化器不完全发挥作用。第六曲线图(线412)表示经由HP-EGR通道调节发动机的进气通道与排气通道之间的流体连通的EGR阀的位置。第七曲线图(线414)示出了进气节气门的位置(开度)。第八曲线图(线416)示出了联接到进气通道的电动增压器的操作。
在时间t1之前，车辆未操作并且发动机处于关闭状况。车载电池的SOC高于阈值SOC，并且电动增压器维持不活动。在时间t1处，接收到对预期的车辆和发动机起动的第一指示。在该示例中，所述预期可以来自车辆的驾驶员侧车门打开。响应于在对即将到来的发动机起动的指示期间排气催化器的温度低于阈值温度411并且基于高于阈值电池SOC，发起排气催化器加热程序。
为了加热排气催化器，激活电动增压器以在进气通道处产生加压空气。EGR阀被致动到完全打开位置，而进气节气门被致动到关闭位置，以经由EGR通道将整个体积的加压空气从进气通道引导到排气通道。在时间t1至t2之间，随着加压空气流过排气催化器，并且催化器的温度升高。
在时间t2处，车辆被接通并且期望发动机起动。在该示例中，车辆接通可以包括仪表板上的起动-停止按钮被按下。然而，由于排气催化器的温度仍然低于阈值温度411，因此即使做出发动机起动请求，发动机也维持在关闭状况。在时间t2至t3之间，仅经由马达扭矩来推进车辆。经由车辆仪表板上的消息通知操作员，所述消息说明将在完成排气催化器加热程序时起动发动机。
在时间t3处，响应于催化器的温度升高到阈值温度，推断出催化器起燃并且不期望进一步加热催化器。因此，停用电动增压器。EGR阀关闭并且进气节气门打开。发动机转动起动并且在喷射燃料然后喷射火花后发起燃烧。在时间t3之后，车辆用发动机扭矩进行操作。
通过这种方式，通过在实际发动机起动请求之前开始加热排气催化器，可以减少排气催化器达到起燃温度所花费的时间(或催化器起燃时间)。通过使用现有发动机部件(诸如电动增压器与EGR通道)的组合，可以增加通过催化器的空气流量以加速催化器加热。通过调整EGR阀和进气节气门的开度，可以进一步升高用于催化器加热的加压空气的温度。在催化器预热期间抑制排气流的技术效果是可以完全消除非期望的冷起动排放。总之，可以加速催化器起燃并且可以改善排放合规性。
一种用于车辆中的发动机的示例性方法包括：操作电动增压器以升高排气催化器的温度，同时维持所述发动机不活动。在前述示例中，另外或任选地，所述电动增压器的所述操作是响应于在所述排气催化器的所述温度低于阈值温度时预期的发动机起动以及电力可用性，所述阈值温度对应于所述排气催化器的起燃温度。在任何或所有前述示例中，另外或任选地，所述发动机起动的所述预期是响应于带有钥匙扣的操作员接近所述车辆、驾驶员侧车门打开、用于激活所述车辆中的气候控制系统的远程请求以及用于所述车辆的操作的历史数据中的一者或多者。在任何或所有前述示例中，另外或任选地，所述车辆是混合动力车辆，并且其中电力可用性包括高于车载电池的阈值荷电状态或所述车辆无线地或经由电能传输电缆从电源接收电力。在任何或所有前述示例中，另外或任选地，所述电动增压器包括在排气再循环(EGR)通道的开口和进气节气门上游联接到进气通道的电动压缩机、在所述排气催化器上游联接到排气通道的电动涡轮以及在所述EGR通道的所述开口上游联接到所述进气通道的空气泵中的一者或多者。另外或任选地，任何或所有前述示例还包括在所述电动增压器的操作期间，打开容纳在所述EGR通道中的EGR阀以将加压空气从所述进气通道引导到联接到所述排气通道的所述排气催化器。另外或任选地，任何或所有前述示例还包括在所述电动增压器的操作期间，关闭所述进气节气门并调整所述EGR阀的开度以增加被引导到所述排气通道的所述加压空气的能量。另外或任选地，任何或所有前述示例还包括在所述电动增压器的操作期间，维持所述进气节气门打开，并且打开一个或多个发动机气缸的进气门和排气门以经由所述发动机气缸将加压空气从所述进气通道引导到所述排气催化器。另外或任选地，任何或所有前述示例还包括在所述电动增压器的操作期间，激活在所述排气催化器上游联接到所述排气通道的加热器。另外或任选地，任何或所有前述示例还包括响应于在所述电动增压器的所述操作期间对车辆起动的请求，仅经由来自电动马达的扭矩操作所述车辆同时维持所述发动机不活动。另外或任选地，任何或所有前述示例还包括响应于所述排气催化器的所述温度升高到所述阈值温度，停用所述电动增压器并起动所述发动机。
用于混合动力车辆中的发动机的另一种示例性方法包括：响应于在冷起动状况期间即将到来的发动机起动，打开联接到排气再循环(EGR)通道的EGR阀以在进气通道与排气通道之间建立流体连通；激活联接到所述进气通道的电动压缩机和/或空气泵；将压缩空气从所述进气通道引导到容纳在所述排气通道中的排气催化器；并且维持所述发动机不活动直到达到所述排气催化器的起燃。在前述示例中，另外或任选地，响应于所述车辆的驾驶历史、带有所述车辆的钥匙扣的操作员接近所述车辆以及所述操作员将座椅安全带紧固在驾驶员座椅上中的一者或多者而预期所述即将到来的发动机起动。另外或任选地，任何或所有前述示例还包括调整所述EGR阀和进气节气门的开度以调节从所述进气通道引导到所述排气催化器的空气的压力和温度。在任何或所有前述示例中，另外或任选地，所述EGR通道是高压EGR通道，所述高压EGR通道被配置为将排气从排气涡轮的上游在进气压缩机和所述电动压缩机中的每一者的下游再循环到所述发动机进气通道。另外或任选地，任何或所有前述示例还包括打开发动机气缸的进气门和排气门以经由所述发动机气缸将压缩空气从所述进气通道引导到所述排气催化器，并且在将压缩空气引导到所述排气催化器期间，操作联接到所述排气催化器的排气催化器加热器。另外或任选地，任何或所有前述示例还包括响应于达到所述排气催化器的起燃，停用所述电动压缩机和/或所述空气泵，并且在所述发动机气缸中发起燃烧。
用于发动机的另一个示例包括：排气催化器，所述排气催化器联接到排气通道；排气再循环(EGR)通道，所述EGR通道在所述排气催化器上游将进气通道联接到所述排气通道；以及控制器，所述控制器包括存储在非暂时性存储器中的可执行指令，所述可执行指令使所述控制器：响应于预期即将到来的发动机起动，通过将压缩空气引导通过所述排气催化器来发起所述排气催化器的预热并延迟所述发动机起动直到所述催化器的温度升高到高于阈值温度。另外或任选地，任何前述示例还包括电动增压器，所述电动增压器联接到所述进气通道的旁通导管，所述电动增压器被配置为在所述排气催化器的预热期间供应所述压缩空气。在任何或所有前述示例中，另外或任选地，通过所述EGR通道和发动机气缸中的一者或多者引导压缩空气，操作联接到所述排气催化器的排气催化器加热器。
应当注意，本文所包括的示例性控制和估计程序可以与各种发动机和/或车辆系统配置一起使用。本文所公开的控制方法和程序可以作为可执行指令存储在非暂时性存储器中，并且可以由包括控制器的控制系统结合各种传感器、致动器和其他发动机硬件来执行。本文所述的具体程序可表示任何数量的处理策略(诸如事件驱动的、中断驱动的、多任务、多线程等)中的一者或多者。因而，示出的各种动作、操作和/或功能可按示出的顺序执行、并行执行，或者在一些情况下被省略。同样，处理顺序不一定是实现本文描述的示例性实施例的特征和优点所必需的，而是为了便于说明和描述而提供。可以根据所使用的特定策略而重复地执行示出的动作、操作和/或功能中的一者或多者。另外，所描述的动作、操作和/或功能可图形地表示将被编程到发动机控制系统中的计算机可读存储介质的非暂时性存储器中的代码，其中所描述的动作通过结合电子控制器在包括各种发动机硬件部件的系统中执行指令来实施。
应当理解，本文中公开的配置和程序本质上是示例性的，并且这些特定的实施例不应被视为具有限制意义，因为众多变化是可能的。例如，以上技术可应用于V型6缸、直列4缸、直列6缸、V型12缸、对置4缸和其他发动机类型。此外，除非明确地相反指出，否则术语“第一”、“第二”、“第三”等不意图表示任何顺序、位置、数量或重要性，而是仅用作标记以区分一个元件与另一个元件。本公开的主题包括本文公开的各种系统和配置以及其他特征、功能和/或性质的所有新颖且非显而易见的组合和子组合。
如本文所使用，除非另有指定，否则术语“约”被解释为表示所述范围的±5％。
所附权利要求特别地指出被视为新颖且非显而易见的某些组合和子组合。这些权利要求可指代“一个”要素或“第一”要素或其等同物。这些权利要求应理解为包括一个或多个此类要素的结合，既不要求也不排除两个或更多个此类要素。所公开特征、功能、元件和/或性质的其他组合和子组合可通过修正本权利要求或通过在此申请或相关申请中呈现新的权利要求来要求保护。此类权利要求与原始权利要求相比无论在范围上更宽、更窄、等同或不同，也都被视为包括在本公开的主题内。
根据本发明，一种用于车辆中的发动机的示例性方法包括：操作电动增压器以升高排气催化器的温度，同时维持所述发动机不活动。
在本发明的一个方面中，所述电动增压器的所述操作是响应于在所述排气催化器的所述温度低于阈值温度时预期的发动机起动以及电力可用性，所述阈值温度对应于所述排气催化器的起燃温度。
在本发明的一个方面中，所述发动机起动的所述预期是响应于带有钥匙扣的操作员接近所述车辆、驾驶员侧车门打开、用于激活所述车辆中的气候控制系统的远程请求以及用于所述车辆的操作的历史数据中的一者或多者。
在本发明的一个方面中，所述车辆是混合动力车辆，并且其中电力可用性包括高于车载电池的阈值荷电状态或所述车辆无线地或经由电能传输电缆从电源接收电力。
在本发明的一个方面中，所述电动增压器包括在排气再循环(EGR)通道的开口上游联接到进气通道的电动压缩机、在所述排气催化器上游联接到排气通道的电动涡轮以及在所述EGR通道的所述开口上游联接到所述进气通道的空气泵中的一者或多者。
在本发明的一个方面中，所述方法包括在所述电动增压器的操作期间，打开容纳在所述EGR通道中的EGR阀以将加压空气从所述进气通道引导到联接到所述排气通道的所述排气催化器。
在本发明的一个方面中，所述方法包括在所述电动增压器的操作期间，关闭进气节气门并调整所述EGR阀的开度以增加被引导到所述排气通道的所述加压空气的能量。
在本发明的一个方面中，所述方法包括在所述电动增压器的操作期间，维持所述进气节气门打开，并且打开一个或多个发动机气缸的进气门和排气门以经由所述发动机气缸将加压空气从所述进气通道引导到所述排气催化器。
在本发明的一个方面中，所述方法包括在所述电动增压器的操作期间，激活在所述排气催化器上游联接到所述排气通道的加热器。
在本发明的一个方面中，所述方法包括响应于在所述电动增压器的所述操作期间对车辆起动的请求，仅经由来自电动马达的扭矩操作所述车辆同时维持所述发动机不活动。
在本发明的一个方面中，所述方法包括响应于所述排气催化器的所述温度升高到所述阈值温度，停用所述电动增压器并起动所述发动机。
根据本发明，一种用于混合动力车辆中的发动机的方法包括：响应于在冷起动状况期间即将到来的发动机起动，打开联接到排气再循环(EGR)通道的EGR阀以在进气通道与排气通道之间建立流体连通；激活联接到所述进气通道的电动压缩机和/或空气泵；将压缩空气从所述进气通道引导到容纳在所述排气通道中的排气催化器；以及维持所述发动机不活动直到达到所述排气催化器的起燃。
在本发明的一个方面中，响应于所述车辆的驾驶历史、带有所述车辆的钥匙扣的操作员接近所述车辆以及所述操作员将座椅安全带紧固在驾驶员座椅上中的一者或多者而预期所述即将到来的发动机起动。
在本发明的一个方面中，所述方法包括调整所述EGR阀和进气节气门的开度以调节从所述进气通道引导到所述排气催化器的空气的压力和温度并激活在所述排气催化器上游联接到所述排气通道的加热器。
在本发明的一个方面中，所述EGR通道是高压EGR通道，所述高压EGR通道被配置为将排气从排气涡轮的上游在进气压缩机和所述电动压缩机中的每一者的下游再循环到所述发动机进气通道。
在本发明的一个方面中，所述方法包括打开发动机气缸的进气门和排气门以经由所述发动机气缸将压缩空气从所述进气通道引导到所述排气催化器，并且在将压缩空气引导到所述排气催化器期间，操作联接到所述排气催化器的排气催化器加热器。
在本发明的一个方面中，所述方法包括响应于达到所述排气催化器的起燃，停用所述电动压缩机和/或所述空气泵，并且在所述发动机气缸中发起燃烧。
根据本发明，提供了一种用于发动机的系统，所述系统具有：排气催化器，所述排气催化器联接到排气通道；排气再循环(EGR)通道，所述EGR通道在所述排气催化器上游将进气通道联接到所述排气通道；以及控制器，所述控制器包括存储在非暂时性存储器中的可执行指令，所述可执行指令使所述控制器：响应于预期到即将到来的发动机起动，通过将压缩空气引导通过所述排气催化器来发起所述排气催化器的预热并延迟所述发动机起动直到所述催化器的温度升高到高于阈值温度。
根据一个实施例，本发明的特征还在于电动增压器，所述电动增压器联接到所述进气通道的旁通导管，所述电动增压器被配置为在所述排气催化器的预热期间供应所述压缩空气。
根据一个实施例，通过所述EGR通道和发动机气缸中的一者或多者引导压缩空气，同时操作联接到所述排气催化器的排气催化器加热器。

Claims (15)

1.一种用于车辆中的发动机的方法，其包括：
操作电动增压器以升高排气催化器的温度，同时维持所述发动机不活动。
2.根据权利要求1所述的方法，其中所述电动增压器的所述操作是响应于在所述排气催化器的所述温度低于阈值温度时预期的发动机起动以及电力可用性，所述阈值温度对应于所述排气催化器的起燃温度。
3.根据权利要求2所述的方法，其中所述发动机起动的所述预期是响应于带有钥匙扣的操作员接近所述车辆、驾驶员侧车门打开、用于激活所述车辆中的气候控制系统的远程请求以及用于所述车辆的操作的历史数据中的一者或多者。
4.根据权利要求2所述的方法，其中所述车辆是混合动力车辆，并且其中电力可用性包括高于车载电池的阈值荷电状态或所述车辆无线地或经由电能传输电缆从电源接收电力。
5.根据权利要求1所述的方法，其中所述电动增压器包括在排气再循环(EGR)通道的开口上游联接到进气通道的电动压缩机、在所述排气催化器上游联接到排气通道的电动涡轮以及在所述EGR通道的所述开口上游联接到所述进气通道的空气泵中的一者或多者。
6.根据权利要求5所述的方法，其还包括在所述电动增压器的操作期间，打开容纳在所述EGR通道中的EGR阀以将加压空气从所述进气通道引导到联接到所述排气通道的所述排气催化器，并且关闭进气节气门并调整所述EGR阀的开度以增加被引导到所述排气通道的所述加压空气的能量。
7.根据权利要求6所述的方法，其还包括在所述电动增压器的操作期间，维持所述进气节气门打开，并且打开一个或多个发动机气缸的进气门和排气门以经由所述发动机气缸将加压空气从所述进气通道引导到所述排气催化器。
8.根据权利要求5所述的方法，其还包括在所述电动增压器的操作期间，激活在所述排气催化器上游联接到所述排气通道的加热器。
9.根据权利要求1所述的方法，其还包括响应于在所述电动增压器的所述操作期间对车辆起动的请求，仅经由来自电动马达的扭矩操作所述车辆同时维持所述发动机不活动，并且响应于所述排气催化器的所述温度升高到所述阈值温度，停用所述电动增压器并起动所述发动机。
10.一种用于混合动力车辆中的发动机的系统，其包括：
控制器，所述控制器包括存储在非暂时性存储器中的可执行指令，所述可执行指令使所述控制器：
响应于在冷起动状况期间即将到来的发动机起动，
打开联接到排气再循环(EGR)通道的EGR阀以在进气通道与排气通道之间建立流体连通；
激活联接到所述进气通道的电动压缩机和/或空气泵；
将压缩空气从所述进气通道引导到容纳在所述排气通道中的排气催化器；以及
维持所述发动机不活动直到达到所述排气催化器的起燃。
11.根据权利要求10所述的系统，其中响应于所述车辆的驾驶历史、带有所述车辆的钥匙扣的操作员接近所述车辆以及所述操作员将座椅安全带紧固在驾驶员座椅上中的一者或多者而预期所述即将到来的发动机起动。
12.根据权利要求10所述的系统，其中所述控制器包括用于进行以下操作的另外的指令：调整所述EGR阀和进气节气门的开度以调节从所述进气通道引导到所述排气催化器的空气的压力和温度并激活在所述排气催化器上游联接到所述排气通道的加热器。
13.根据权利要求10所述的系统，其中所述EGR通道是高压EGR通道，所述高压EGR通道被配置为将排气从排气涡轮的上游在进气压缩机和所述电动压缩机中的每一者的下游再循环到所述发动机进气通道。
14.根据权利要求10所述的系统，其中所述控制器包括用于进行以下操作的另外的指令：打开发动机气缸的进气门和排气门以经由所述发动机气缸将压缩空气从所述进气通道引导到所述排气催化器，并且在将压缩空气引导到所述排气催化器期间，操作联接到所述排气催化器的排气催化器加热器。
15.根据权利要求10所述的系统，其中所述控制器包括用于进行以下操作的另外的指令：响应于达到所述排气催化器的起燃，停用所述电动压缩机和/或所述空气泵，并且在所述发动机气缸中发起燃烧。
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