CN117508140A - 一种混合动力汽车的兼顾排放的起动喷油控制系统及方法 - Google Patents

一种混合动力汽车的兼顾排放的起动喷油控制系统及方法 Download PDF

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王童
顾欣荣
房亮
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Abstract

本发明涉及一种混合动力汽车的兼顾排放的起动喷油控制系统及方法，系统包括EHC加热线路和混合加热线路；EHC加热线路包括依次连接的旁通阀、EHC、TWC、GPF、DeNOx，DeNOx与外界大气相连；混合加热线路包括依次连接的旁通阀、DOC、EHC、TWC、GPF、DeNOx，DeNOx与外界大气相连；EHC入口处设有温度传感器T1，TWC入口处设有温度传感器T2，DeNOx入口处设有温度传感器T3；还包括混合动力控制单元和起动控制单元；旁通阀与发动机连接，通过旁通阀的开闭实现气动工作模式的切换。与现有技术相比，本发明使混合动力汽车在低温、馈电环境下都能在短时间内达到最佳起动状态，有效减少发动机起动过程中的排放，同时兼顾车辆的动力性和经济性。

Description

一种混合动力汽车的兼顾排放的起动喷油控制系统及方法
技术领域
本发明涉及混合动力汽车技术领域，尤其是涉及一种混合动力汽车的兼顾排放的起动喷油控制系统及方法。
背景技术
欧六d和国六b阶段排放法规中都加入了RDE(实际行驶污染物排放，Real DriveEmission)测试，用以监控车辆实际行驶过程中的排放水平。
混合动力汽车具有至少两个动力源，一般其中一个动力源为发动机，另一个动力源为电池。车辆行驶过程所需要的能量，一部分来自于内燃机，将燃料中的化学能转化成机械能；另一部分来自于动力电池，通过电机将电能转化为机械能。在混合动力汽车行驶过程中存在纯电驱动、纯内燃机驱动、行车充电和混合驱动等运行模式。
混合动力汽车装备的发动机中，不管是柴油机还是汽油机的冷起动排放都很高。在起动时发动机排气温度较低，尾气后处理系统里的催化剂催化转化尾气的效率也很低，从而导致了冷启动排放升高。
对于混合动力汽车低负荷工况，发动机会停机，后处理系统不工作，汽车进入纯电动模式，不会像传统燃油车一样，发动机即使怠速也不停机，后处理系统一直保持工作状态。因此，如果可以在行车过程中，根据汽车状态，有目的的预加热尾气后处理系统，将温度控制在合理的范围，从而避免冷机起动，可以将发动机起动所产生的排放控制在最低程度。
现有专利主要是集中在电加热催化器(Electrically Heated Catalyst，EHC)的应用控制。专利CN114060130A公开了一种油电混合车辆的尾气后处理系统，在需要发动机工作时，使用EHC加热器来将尾气后处理系统升温。专利CN115492665A公开了一种可变功率EHC，针对发动机不同的低温工况点进行适当的电加热功率调节。但存在不足之处：没有考虑电池馈电，电量不足以EHC加热到目标功率；以及发动机起动等待EHC加热的时间问题。
发明内容
本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种混合动力汽车的兼顾排放的起动喷油控制系统及方法，使混合动力汽车在低温、馈电环境下都能在短时间内达到最佳起动状态，有效减少发动机起动过程中的排放，同时兼顾车辆的动力性和经济性。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
本发明提供一种混合动力汽车的兼顾排放的起动喷油控制系统，包括EHC加热线路和混合加热线路；
EHC加热线路包括依次连接的旁通阀、EHC、TWC(三元催化器)、GPF(颗粒物过滤器)、DeNOx(氮氧化物还原催化剂)，EHC加热线路中旁通阀处于关闭状态，DeNOx与外界大气相连；
混合加热线路包括依次连接的旁通阀、DOC(催化转化器)、EHC、TWC、GPF、DeNOx，混合加热线路中旁通阀处于关闭状态，DeNOx与外界大气相连；
TWC(三元催化器)、GPF(颗粒物过滤器)、DeNOx(氮氧化物还原催化剂)为发动机尾气后处理系统，THC、NOx和CO等气态排放物会在TWC被反应掉；GPF用来捕集尾气中的PN颗粒物；DeNOx用来处理稀燃状态下的NOx污染物；
EHC入口处设有温度传感器T1，TWC入口处设有温度传感器T2，DeNOx入口处设有温度传感器T3；
还包括混合动力控制单元和起动控制单元，起动控制单元与温度传感器T1、温度传感器T2、温度传感器T3、发动机、混合动力控制单元通信连接，混合动力控制单元用于获取发动机的目标功率值以及发动机动力输出的需求时间，起动控制单元用于获取混合动力控制单元的数据和温度的数据并控制发动机和旁通阀；
旁通阀与发动机连接，通过旁通阀的开闭实现气动工作模式的切换。
进一步的，发动机与旁通阀通过管道连接，发动机通过管道传输尾气。
进一步的，还包括混合动力控制单元，混合动力控制单元与车辆传感器、驾驶员踏板通信连接，混合动力控制单元接收车辆传感器、驾驶员踏板的信号并计算得到车辆总目标功率值。
进一步的，混合动力控制单元分配车辆总目标功率值总目标功率值输出至发动机和电机，混合动力控制单元将发动机的目标功率值以及发动机动力输出的需求时间输出至起动控制单元。
本发明还提供一种混合动力汽车的兼顾排放的起动喷油控制方法，起动控制单元接收混合动力控制单元的数据，并计算得到最佳工作温度Tmax，起动控制单元检测后处理系统的初始温度，判断后处理系统中T3是否达到最佳工作温度Tmax；
若达到，起动控制单元控制发动机进行正常起动；
若未达到，起动控制单元根据温度差计算加热功率P1，开启EHC加热；
然后判断P1是否小于EHC的电池电量所允许的功率P’，若EHC加热后T2能够达到最低起动温度Tmin，进入低温起动下加热，在规定时间内使T3达到最佳工作温度Tmax；若EHC加热后T2未达到最低起动温度Tmin，则进入低温起动下混合加热，直至T3达到最佳工作温度Tmax。
进一步的，低温起动下加热过程中，起动控制单元控制发动机喷油进行高排气温度的浓燃工况。
进一步的，低温起动下混合加热的流程为：
P2为DOC的加热功率，起动发动机，根据DOC的加热功率P2得出二次喷油量；加热过程中，实时监测排气管中温度T1、T2、T3，并计算之间的温差；
若T3≥Tn，保持混合加热直至T3达到最佳工作温度Tmax；
若T3＜Tn，则根据温差数值大小对DOC的加热功率P2增加至P2+ΔP31，即增加二次喷油的油量，使得DOC进一步氧化燃油升温，直至达到Tn，ΔP31为根据T1、T3的温度差计算出的功率。Tn为DeNOx里使用的催化剂催化转化效率大于80％的温度，不同催化剂的Tn有所不同，一般为150-200℃。
进一步的，起动控制装置设定起动加热时间t并检测环境温度，计算发动机达到最佳工作温度Tmax所需的加热总功率P，将所需的加热总功率P分配给EHC的加热功率P1和DOC的加热功率P2。
进一步的，在低温起动下混合加热过程中，旁通阀处于打开状态。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
(1)本发明能在电池馈电EHC无法工作的情况下，也能够有效加热后处理系统，满足混合动力汽车RDE起动排放需求。
(2)本发明低温下多级加热后处理系统所需要的时间极大降低，从而将发动机起动时所产生的排放控制在最低程度。
附图说明
图1为混合动力汽车的兼顾排放的起动喷油控制系统的示意图。
图2为混合动力汽车的兼顾排放的起动喷油控制方法的流程图。
图3为低温起动下混合加热的流程图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。本技术方案中如未明确说明的部件型号、材料名称、连接结构、控制方法、算法等特征，均视为现有技术中公开的常见技术特征。
实施例1
本实施例提供一种混合动力汽车的兼顾排放的起动喷油控制系统，包括EHC加热线路和混合加热线路；
EHC加热线路包括依次连接的旁通阀、EHC、TWC(三元催化器)、GPF(颗粒物过滤器)、DeNOx(氮氧化物还原催化剂)，EHC加热线路中旁通阀处于关闭状态，DeNOx与外界大气相连；
混合加热线路包括依次连接的旁通阀、DOC、EHC、TWC、GPF、DeNOx，混合加热线路中旁通阀处于关闭状态，DeNOx与外界大气相连；
TWC(三元催化器)、GPF(颗粒物过滤器)、DeNOx(氮氧化物还原催化剂)为发动机尾气后处理系统，THC、NOx和CO等气态排放物会在TWC被反应掉；GPF用来捕集尾气中的PN颗粒物；DeNOx用来处理稀燃状态下的NOx污染物；
EHC入口处设有温度传感器T1，TWC入口处设有温度传感器T2，DeNOx入口处设有温度传感器T3；
还包括混合动力控制单元和起动控制单元，起动控制单元与温度传感器T1、温度传感器T2、温度传感器T3、发动机、混合动力控制单元通信连接，混合动力控制单元用于获取发动机的目标功率值以及发动机动力输出的需求时间，起动控制单元用于获取混合动力控制单元的数据和温度的数据并控制发动机和旁通阀；
旁通阀与发动机连接，通过旁通阀的开闭实现气动工作模式的切换。
在具体实施方式中，发动机与旁通阀通过管道连接，发动机通过管道传输尾气。系统还包括混合动力控制单元，混合动力控制单元与车辆传感器、驾驶员踏板通信连接，混合动力控制单元接收车辆传感器、驾驶员踏板的信号并计算得到车辆总目标功率值。混合动力控制单元分配车辆总目标功率值总目标功率值输出至发动机和电机，混合动力控制单元将发动机的目标功率值以及发动机动力输出的需求时间输出至起动控制单元。
本实施例还提供一种混合动力汽车的兼顾排放的起动喷油控制方法，起动控制单元接收混合动力控制单元的数据，并计算得到最佳工作温度Tmax，起动控制单元检测后处理系统的初始温度，判断后处理系统中T3是否达到最佳工作温度Tmax；
若达到，起动控制单元控制发动机进行正常起动；
若未达到，起动控制单元根据温度差计算加热功率P1，开启EHC加热；
然后判断P1是否小于EHC的电池电量所允许的功率P’，若EHC加热后T2能够达到最低起动温度Tmin，进入低温起动下加热，起动控制单元控制发动机喷油进行高排气温度的浓燃工况，在规定时间内使T3达到最佳工作温度Tmax；若EHC加热后T2未达到最低起动温度Tmin，则进入低温起动下混合加热，直至T3达到最佳工作温度Tmax。
在具体实施方式中，低温起动下混合加热的流程为：
起动控制装置设定起动加热时间t并检测环境温度，计算发动机达到最佳工作温度Tmax所需的加热总功率P，将所需的加热总功率P分配给EHC的加热功率P1和DOC的加热功率P2，旁通阀处于打开状态。根据DOC的加热功率P2得出二次喷油量；加热过程中，实时监测排气管中温度T1、T2、T3，并计算之间的温差；
若T3≥Tn，保持混合加热直至T3达到最佳工作温度Tmax；
若T3＜Tn，则根据温差数值大小对DOC的加热功率P2增加至P2+ΔP31，即增加二次喷油的油量，使得DOC进一步氧化燃油升温，直至达到Tn，ΔP31为根据T1、T3的温度差计算出的功率。Tn为DeNOx里使用的催化剂催化转化效率大于80％的温度。
本实施例中未详尽说明的构件均为可以在公开渠道购买的现有的构件。
上述的对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和使用发明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于上述实施例，本领域技术人员根据本发明的揭示，不脱离本发明范畴所做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种混合动力汽车的兼顾排放的起动喷油控制系统，其特征在于，包括EHC加热线路和混合加热线路；
所述EHC加热线路包括依次连接的旁通阀、EHC、TWC、GPF、DeNOx，所述EHC加热线路中所述旁通阀处于关闭状态，所述DeNOx与外界大气相连；
所述混合加热线路包括依次连接的旁通阀、DOC、EHC、TWC、GPF、DeNOx，所述混合加热线路中所述旁通阀处于关闭状态，所述DeNOx与外界大气相连；
所述EHC入口处设有温度传感器T1，所述TWC入口处设有温度传感器T2，所述DeNOx入口处设有温度传感器T3；
还包括混合动力控制单元和起动控制单元，所述起动控制单元与所述温度传感器T1、温度传感器T2、温度传感器T3、发动机、所述混合动力控制单元通信连接，所述混合动力控制单元用于获取所述发动机的目标功率值以及发动机动力输出的需求时间，所述起动控制单元用于获取所述混合动力控制单元的数据和传感器测得的的温度数据，并控制所述发动机和所述旁通阀；
所述旁通阀与发动机连接，通过旁通阀的开闭实现气动工作模式的切换。
2.根据权利要求1所述的一种混合动力汽车的兼顾排放的起动喷油控制系统，其特征在于，所述发动机与所述旁通阀通过管道连接，所述发动机通过所述管道传输尾气。
3.根据权利要求1所述的一种混合动力汽车的兼顾排放的起动喷油控制系统，其特征在于，所述混合动力控制单元与车辆传感器、驾驶员踏板通信连接，所述混合动力控制单元接收所述车辆传感器、驾驶员踏板的信号并计算得到车辆总目标功率值。
4.根据权利要求3所述的一种混合动力汽车的兼顾排放的起动喷油控制系统，其特征在于，所述混合动力控制单元分配所述车辆总目标功率值输出至所述发动机和电机，所述混合动力控制单元将发动机的目标功率值以及发动机动力输出的需求时间输出至所述起动控制单元。
5.一种如权利要求1所述的系统的混合动力汽车的兼顾排放的起动喷油控制方法，其特征在于，所述起动控制单元接收所述混合动力控制单元的数据，并计算得到最佳工作温度Tmax，所述起动控制单元检测后处理系统的初始温度，判断后处理系统中T3是否达到最佳工作温度Tmax；
若达到，所述起动控制单元控制发动机进行正常起动；
若未达到，所述起动控制单元计算加热功率P1，开启EHC加热；
然后判断P1是否小于EHC的电池电量所允许的功率P’，若EHC加热后T2能够达到最低起动温度Tmin，进入低温起动下加热，在规定时间内使T3达到最佳工作温度Tmax；若EHC加热后T2未达到最低起动温度Tmin，则进入低温起动下混合加热，直至T3达到最佳工作温度Tmax。
6.根据权利要求5所述的一种混合动力汽车的兼顾排放的起动喷油控制方法，其特征在于，所述低温起动下加热过程中，起动控制单元控制发动机喷油进行高排气温度的浓燃工况。
7.根据权利要求5所述的一种混合动力汽车的兼顾排放的起动喷油控制方法，其特征在于，所述低温起动下混合加热的流程为：
P2为DOC的加热功率，起动发动机，根据DOC的加热功率P2得出二次喷油量；加热过程中，实时监测排气管中温度T1、T2、T3，并计算之间的温差；
若T3≥Tn，保持混合加热直至T3达到最佳工作温度Tmax；
若T3＜Tn，则根据温差数值大小对DOC的加热功率P2增加至P2+ΔP31，即增加二次喷油的油量，使得DOC进一步氧化燃油升温，直至达到Tn，Tn为DeNOx里使用的催化剂催化转化效率大于80％的温度。
8.根据权利要求7所述的一种混合动力汽车的兼顾排放的起动喷油控制方法，其特征在于，所述起动控制装置设定起动加热时间t并检测环境温度，计算发动机达到最佳工作温度Tmax所需的加热总功率P，将所需的加热总功率P分配给EHC的加热功率P1和DOC的加热功率P2。
9.根据权利要求7所述的一种混合动力汽车的兼顾排放的起动喷油控制方法，其特征在于，在低温起动下混合加热过程中，所述旁通阀处于打开状态。
10.根据权利要求7所述的一种混合动力汽车的兼顾排放的起动喷油控制方法，其特征在于，ΔP31为根据T1、T3的温度差计算出的功率。
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