用于排气空气喷射的方法和系统与流程

[0001]
本说明书总体上涉及用于在排气催化剂的下游将二次空气喷射到发动机排气歧管中的方法和系统。


背景技术：

[0002]
在排气系统催化转化器的起燃之前产生的发动机出口冷起动排放可能占总排气排放的很大百分比。为了加速达到催化剂起燃温度，已经开发了允许将二次空气引入到发动机中的系统。这些可包括例如空气泵或热控系统，例如进气道电动热控空气系统(peta)，其被配置为将二次空气喷射到排气歧管中、排气催化剂的上游。在催化前位置处的喷射空气与排气中剩余的未燃烧的燃料发生反应。另外地或任选地，二次空气的喷射可诸如利用浓空燃比下的发动机操作辅以额外燃料，以基本上升高排气温度并由此减少起燃时间。
[0003]
lewis等人在us 20040006972中提供了此类系统的一个示例。其中，在发动机冷起动期间，通过以稀空燃比和延迟的点火正时操作发动机直到达到阈值温度为止来升高排气歧管温度。之后，发动机以浓空燃比并且利用经由空气泵在排气催化剂的上游引入的二次空气进行操作。在排放控制装置达到目标温度之后，发动机基本上在化学计量附近操作并且终止二次空气的引入。
[0004]
然而，本文的发明人已认识到此类系统的潜在问题。作为一个示例，催化剂前位置处的二次空气使用可能导致催化剂的氧饱和。对催化剂过度供氧可能导致nox排放增加。另外，可能需要浓发动机操作来重新活化催化剂，从而降低燃料经济性。


技术实现要素：

[0005]
在一个示例中，可通过如下方法来解决上述问题，所述方法包括：响应于催化剂上游的排气温度大于阈值以及催化剂下游的排气温度大于阈值，在排气通道中在催化剂的下游喷射空气而不在催化剂的上游喷射空气。因为可在所有氧传感器的下游喷射下游peta，所以可在不对排气催化剂过度供氧的情况下减少冷起动排放。可能未通过任何空燃比控制系统来计量催化剂后的peta。
[0006]
作为一个示例，在冷起动状况期间，控制器可将排气催化剂上游的排气温度与排气催化剂下游的排气温度进行比较。在冷起动开始时，控制器可经由空气喷射装置(诸如空气泵)在催化剂的上游喷射二次空气。一旦下游温度足够暖，诸如高于阈值，就可将二次空气中的至少一部分喷射到催化剂的下游，同时剩余部分继续喷射到催化剂的上游。添加下游空气喷射导致排气产物的额外氧化，从而导致更低的排放。通过减小定位在催化剂上游的排气混合阀的开度，可进一步提高二次空气喷射的效率。减小混合阀的开度阻挡了在催化剂的上游喷射的二次空气的气流，从而增加了催化剂附近的排气的位置速度和翻滚。这改善排气与二次空气的混合，并由此改善二次空气反应的幅度。在一些示例中，排气歧管在催化剂的下游也可具有阀，这种阀用于主动排气噪声调节。在向下游位置的二次空气喷射期间，调节阀可移动到闭度更大的位置以增大下游二次空气喷射的效果。混合阀位置由发
动机工况确定。在一些工况下，在阀打开的情况下可发生充分混合。在其他状况下，将需要定位阀以实现最佳混合和反应速率。
[0007]
以这种方式，可加速催化剂起燃并且可减少冷起动排放。同时，避免了排气催化剂的氧饱和。使用混合阀来增加排气催化剂处的湍流的技术效果是改善二次空气与排气的混合，从而允许二次空气在通过排气催化剂时的性能得到提高。
[0008]
应理解，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。这并不意味着确定所要求保护的主题的关键或本质特征，所要求保护的主题的范围由随附于具体实施方式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在上文或在本公开的任何部分中指出的任何缺点的实现方式。
附图说明
[0009]
图1示出了包括发动机和相关联的二次空气喷射系统的车辆系统的示意图。
[0010]
图2示出了展示根据本公开的在冷起动情形中用于在排气通道中喷射空气的方法的流程图。
[0011]
图3示出了展示用于在发动机热起动期间在排气通道中喷射空气的另一方法的流程图。
[0012]
图4示出了展示用于在催化剂加热操纵期间在排气通道中喷射空气的方法的流程图。
[0013]
图5示出了用于催化剂温度控制的排气空气喷射的预示性示例。
具体实施方式
[0014]
可在排气系统中提供空气喷射系统(诸如图1的系统)以实现催化剂温度控制。所述系统可能够在排气催化剂的上游或下游喷射空气以燃烧未燃烧的碳氢化合物并升高排气温度。一个或多个混合阀也可联接到排气通道。控制器可被配置为执行控制例程(诸如图2的示例性例程)以调整混合阀的位置，同时基于在催化剂的下游相对于在催化剂的上游感测到的温度来将空气喷射到催化剂上游或下游的位置。喷射也可如图3所示根据发动机热起动的发动机状况进行调整，或在催化剂加热操纵期间进行调整。在图5中示出了二次空气喷射到排气通道中的预示性示例。
[0015]
图1示出了车辆系统6的示意图。车辆系统6包括联接到排气后处理系统22的发动机系统8。发动机系统8可包括具有多个气缸30的发动机10。发动机10包括发动机进气口23和发动机排气口25。发动机进气口23包括经由进气通道42流体地联接到发动机进气歧管44的节气门62。发动机排气口25包括最终通向排气通道35的排气歧管48，所述排气通道将排气引导到大气。节气门62可在进气通道42中位于增压装置(诸如涡轮增压器50或机械增压器)的下游。涡轮增压器50可包括布置在进气通道42与进气歧管44之间的压缩机52。压缩机52可至少部分地由排气涡轮54提供动力，所述排气涡轮布置在排气歧管48与排气通道35之间。压缩机52可经由轴56联接到排气涡轮54。压缩机52还可至少部分地由电动马达58供电。在所描绘的示例中，电动马达58示出为联接到轴56。然而，电动马达的其他合适的构造也可以是可能的。在一个示例中，当电池荷电状态高于电荷阈值时，电动马达58可利用来自系统电池(未示出)的存储的电能来操作。通过使用电动马达58来操作涡轮增压器50，例如在发
动机起动时，可向进气空气充气提供电动增压(e-boost)。以这种方式，电动马达可提供马达辅助来操作增压装置。这样，一旦发动机已经运行足够的时间量(例如，阈值时间)，在排气歧管中产生的排气就可开始驱动排气涡轮54。因此，可减小电动马达的马达辅助。也就是说，在涡轮增压器操作期间，可响应于排气涡轮的操作而调整由电动马达58提供的马达辅助。
[0016]
燃料系统18可包括联接到燃料泵系统21的燃料箱20。燃料泵系统21可包括一个或多个泵以用于对输送到发动机10的喷射器(诸如所示的示例性喷射器66)的燃料进行加压。虽然仅示出单个喷射器66，但是为每个气缸提供额外的喷射器。应了解，燃料系统18可以是无回流燃料系统、回流燃料系统或各种其他类型的燃料系统。
[0017]
虽然未在图1中示出，但是每个气缸30可包括一个或多个进气门和一个或多个排气门以分别控制充气空气的进气和排气的释放。进气门和排气门打开和关闭正时可以是固定的，或进气门和排气门打开和/或关闭正时可以改变，诸如以提供正或负气门重叠、迟进气门关闭或各种其他示例。
[0018]
发动机排气口25可沿着排气通道35联接到排气后处理系统22。排气后处理系统22可包括一个或多个排放控制装置，诸如可安装在排气通道35中的紧密联接位置的排放控制装置70。排放控制装置可包括三元催化剂、稀nox转化装置或微粒过滤器、scr催化剂和/或它们的组合。在一个示例性实施例中，排放控制装置70是三元催化剂。
[0019]
催化剂可使得在排气中产生的有毒的燃烧副产物(诸如nox物质、未燃烧的碳氢化合物、一氧化碳等)能够在排出到大气之前被催化转化为低毒产物。然而，催化剂的催化效率可能在很大程度上受到排气的温度和氧含量的影响。例如，在发动机冷起动期间，当催化剂温度低于活化温度(例如，低于起燃温度)时，冷起动排气排放可能变得升高，因此需要加热催化剂。作为另一示例，催化剂处的nox物质的还原可利用比一氧化碳的氧化更高的温度。在较低温度下还可能发生不需要的副反应，诸如产生氨和n2o物质，这可能不利地影响排气处理的效率，并且降低排气排放的质量。为了提高排气后处理的效率，可能需要维持催化剂处的排气温度，例如催化剂上游和下游的特定温度梯度。
[0020]
如本文参考图2至图4进一步阐述的，发动机控制器可被配置为在排放控制装置70的上游和/或下游将二次气流喷射到排气后处理系统中以升高排气温度(并由此升高催化剂温度)以在各种工况期间增加某些排放的转化。
[0021]
如图1所描绘，二次空气可源自二次空气喷射系统22(在本文中也称为peta系统22)的多个源中的一个或多个源。例如，二次空气可包括压缩进气，所述压缩进气从压缩机52与节气门62之间的进气通道被引导到排气通道。喷射管线90将压缩进气直接引导到二次空气喷射通道92中，可经由喷射分支192和94将空气从所述二次空气喷射通道输送到排气通道35中排放控制装置70的上游和/或下游。经由喷射管线90喷射到peta系统22中的压缩进气可经由阀91控制，所述阀可由发动机控制器控制。
[0022]
作为另一示例，可存在专用的二次空气泵96(诸如电动马达驱动的泵)来经由二次空气喷射通道92将外部空气(例如，来自大气)喷射到排气通道35中。
[0023]
来自压缩机或空气泵的二次空气可经由上游喷射分支192被输送到催化剂70上游的位置，并且通过上游喷射分支192的流由喷射阀93控制。同样，来自压缩机或空气泵的二次空气可经由下游喷射分支94被输送到催化剂70下游的位置，并且通过下游喷射分支94的
流由喷射阀95控制。
[0024]
可经由对上游混合阀97的调整来增强在催化剂70的上游接收的二次空气与排气和其中的任何未燃烧的燃料的混合。具体地，二次空气喷射是在催化剂70的上游和混合阀97的上游被接收。混合阀可被配置为节气门。将阀移动到闭度更大的位置(例如，完全关闭的位置)允许增加局部湍流，从而改善空气混合。因此，在上游位置处喷射空气时的状况期间，可关闭混合阀97以增强二次空气喷射的致热效应。在其他状况期间，诸如当排气流量增加时
[0025]
可经由对下游混合阀99的调整来增强在催化剂70的下游接收的二次空气与排气和其中的任何未燃烧的燃料的混合。具体地，二次空气喷射是在催化剂70的下游和混合阀99的上游被接收。混合阀可被配置为节气门。将阀移动到闭度更大的位置(例如，完全关闭的位置)允许增加局部湍流，从而改善空气混合。因此，在下游位置处喷射空气时的状况期间，可关闭混合阀99以增强二次空气喷射的致热效应。在一个示例中，混合阀99是当不执行二次空气喷射时用来调整从发动机发出的排气噪声的质量的排气调节阀。然后，当执行空气喷射时，使用调节阀来产生局部湍流以改善混合。
[0026]
控制器可基于各种发动机工况(诸如基于经由温度传感器128在催化剂上游估计的排气温度相对于经由温度传感器132在催化剂下游估计的排气温度)来改变在催化剂的上游输送的空气相对于在催化剂的下游输送的空气的比。在一个示例中，所述调整是基于上游估计温度与下游估计温度之间的温度差。在另一示例中，所述调整是基于上游估计温度与下游估计温度之间的温度比。在又一示例中，所述调整是基于相对于阈值(例如，共同阈值或不同阈值)的上游和下游估计温度。此外，上游混合阀97相对于下游混合阀99的打开程度也可根据排气温度来调整。
[0027]
作为示例，当上游估计温度和下游估计温度中的每一者都低于阈值时，诸如发动机冷起动之时，控制器可打开喷射阀93，从而允许流通过上游喷射分支192。这将促进催化剂上游的反应，从而提高其温度上升的速率。一旦上游估计温度达到阈值，就关闭喷射阀93以避免催化剂氧饱和。下游喷射阀95将保持关闭直到达到下游温度阈值为止，此时将打开该阀。这提供与排气流的二次反应，从而消耗碳氢化合物和co，从而降低排放水平。对于这个示例，如果工况使得充分混合发生以促进反应，则两个混合阀都处于打开位置。
[0028]
作为另一示例，当上游估计温度低于阈值催化剂起燃温度但是下游估计温度高于阈值温度(在所述阈值温度以上，反应发生从而降低排放水平)时，诸如延长的怠速时段，控制器可打开催化剂前喷射阀93和催化剂后喷射阀95两者，以便升高催化剂温度并减少催化剂后排放。因此，混合阀基于发动机工况而定位以实现最佳混合。
[0029]
作为又一示例，当上游估计温度和下游估计温度中的每一者都高于阈值时，诸如发动机热起动之时，控制器可关闭上游喷射阀93，因为催化剂是有活性的，但是打开下游喷射阀以消耗排气产物以降低排气尾管排放。再次，下游混合阀位置将由发动机工况确定以实现最佳混合。
[0030]
排气后处理系统22还可包括碳氢化合物保持装置、微粒物质保持装置和其他合适的排气后处理装置(未示出)。应了解，诸如各种阀和传感器等其他部件可包括在发动机中。
[0031]
在一些示例中，车辆系统6是具有可用于一个或多个车轮55的多个扭矩源的混合动力车辆。在其他示例中，车辆系统6是仅具有发动机的常规车辆，或仅具有一个或多个电
机的电动车辆。在所示示例中，车辆系统6包括发动机10和电机52。电机52可以是马达或马达/发电机。当一个或多个离合器56接合时，发动机10的曲轴140和电机52经由变速器54连接到车轮55。在所描绘的示例中，第一离合器56设置在曲轴140与电机52之间，而第二离合器56设置在电机52与变速器54之间。控制器12可向每个离合器56的致动器发送接合或脱离离合器的信号，以便将曲轴140与电机52和连接到所述电机的部件连接或断开，和/或将电机52与变速器54和连接到所述变速器的部件连接或断开。变速器54可以是齿轮箱、行星齿轮系统或另一种类型的变速器。动力传动系统可以各种方式配置，包括被配置为并联、串联或串并联混合动力车辆。
[0032]
电机52从牵引电池58接收电力以向车轮55提供扭矩。电机52也可以作为发电机操作，以例如在制动操作期间提供电力以对电池58充电。
[0033]
车辆系统6还可包括控制系统14。控制系统14被示出为从多个传感器16(其各种示例在本文中进行了描述)接收信息并且向多个致动器81(其各种示例在本文中进行了描述)发送控制信号。作为一个示例，传感器16可包括排气传感器126(位于排气歧管48中)、上游温度传感器128和下游温度传感器130。诸如压力、温度、空燃比和成分传感器等其他传感器可联接到车辆系统6中的各个位置，如本文中更详细地讨论的。作为另一示例，致动器可包括燃料喷射器(诸如燃料喷射器66)、各种阀(诸如阀91、93、95)、泵96、节气门62以及混合阀97和99。控制系统14可包括控制器12。控制器可从各种传感器接收输入数据，处理输入数据，并且响应于所处理的输入数据，基于编程在所处理的输入数据中的对应于一个或多个程序的指令或代码来触发致动器。在本文中参照图2至图4描述了示例性控制例程。
[0034]
图2是展示用于控制排气温度以进行催化剂控制的方法200的流程图。方法200可由发动机控制器(诸如控制器12)响应于来自一个或多个传感器的信号并根据存储在控制器的存储器中的指令来执行。如本文所使用的，“上游”和“下游”是相对于来自发动机并去往大气的排气流的方向，例如，上游排放控制装置更靠近发动机并且在排气到达下游排放控制装置之前接收发动机出口排气。用于执行方法200和本文中包括的其余方法的指令可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(诸如上面参考图1描述的传感器)接收的信号来执行。根据下面描述的方法，控制器可采用发动机系统的发动机致动器来调整发动机操作。
[0035]
方法200，冷起动包括在步骤202处确定发动机操作参数。发动机操作参数可包括发动机转速、发动机负荷、燃料喷射量和正时、增压压力、排气温度、节气门位置、混合阀位置等。控制器可确定多个位置的排气的空燃比，诸如发动机出口空燃比、排放控制装置的入口处的空燃比、排放控制装置的出口处的空燃比。控制器还可确定诸如排放控制装置的上游和排放控制装置的下游的多个位置的排气温度。
[0036]
在步骤204处，方法200包括打开上游流量阀(例如，喷射阀93)。在所有方法200冷起动情形中，需要上游peta流来使催化转化器起燃。因此，在至少一个示例中，对于所有方法200冷起动情形，阀91可至少部分打开。
[0037]
在步骤206处，应基于发动机工况来定位上游混合阀(例如，上游混合阀97)。在至少一个示例中，发动机的控制系统(例如，控制系统14)可包括控制器(例如，控制器12)，所述控制器被编程为考虑一个或多个发动机工况，包括但不限于发动机转速、踏板位置、节气门位置、期望或实际扭矩以及发动机气流。
[0038]
通过减小在对应的空气喷射部位下游的位置处的阀的开度，产生局部湍流，这改善了喷射的空气与已经存在于排气通道中的排气的混合。在至少一种工况下，混合阀可能不是有益的，并且将不会在此类状况中使用。由动力传动系统控制模块在方法200的步骤202处获得来自这些状况的信息。
[0039]
在方法200的步骤208处，将上游排气温度与排气温度阈值进行比较。在至少一个示例中，排气温度阈值可以是基于催化剂起燃温度的预定阈值。另外地或可选地，排气温度阈值可以是基于发动机暖机状况的预定阈值。例如，排气温度阈值可以是认为发动机(例如，包括发动机油)暖机所处的预定阈值。
[0040]
当在步骤208处上游排气温度超过阈值时，将假设催化剂达到期望温度。热催化剂将高效地催化大多数hc和co排放。
[0041]
在不满足步骤208的条件的情况下，方法200将前进到步骤210。步骤210将下游排气温度与阈值(在本文中也称为第二阈值)进行比较。在至少一个示例中，第二阈值可以是基于催化起燃温度的预定温度。例如，第二阈值可以是预定温度，在所述预定温度下，下游排气温度足够热以加速将催化剂加热到催化起燃温度。另外地或可选地，第二阈值可基于当前催化剂温度与下游排气温度的比较。例如，如果下游排气温度大于当前催化剂温度，其中当前催化剂温度是第二阈值，则确定下游排气大于第二阈值。
[0042]
在当前催化剂温度，下游排气温度大于第二阈值的示例中，当前催化剂温度可基于存储在非暂时性存储器中的查找表，所述查找表考虑了发动机工况(诸如发动机操作时间、发动机温度、上游排气温度、下游排气温度、冷却剂温度和油温等中的一者或多者)来估计当前催化剂温度。另外地或可选地，当前催化剂温度可基于接近催化剂的温度传感器。
[0043]
在步骤210处下游排气温度大于阈值(第二阈值)的情况下，则有足够的热量离开催化剂。因此，方法200移动到步骤212以利用下游peta。这通过以下操作发生：在步骤212处打开下游流量阀(例如，喷射阀95)，然后在214处以类似于但不同于步骤206的方式考虑工况。当有足够热的排气离开催化转化器时，该下游peta有助于使流过催化转化器的co和hc排放的一部分发生反应而不被催化转化。
[0044]
在步骤214之后，方法200再次前进到步骤208，并且因此重复方法200的步骤208至214，直到在步骤208处上游排气温度大于阈值为止。
[0045]
现在转向图3，示出了用于在热发动机起动期间调整二次空气喷射的示例性方法300。应注意，热发动机起动是指热发动机重新起动，其中催化剂可能仍然是暖的，但不够热而无法立即获得高效率。
[0046]
在方法300的步骤302处，所述方法包括监测发动机状况并确认发动机热起动。具体地，可通过计算自从紧接在前的发动机停机以来的持续时间来确认发动机热起动状况。如果发动机在自从紧接在前的停机以来的阈值持续时间之后重新起动，则可确认发动机热起动。在该时间期间，排气催化剂的温度可能已下降到低于阈值，诸如低于起燃温度(或替代的活化温度)。
[0047]
在至少一个示例中，如果自从紧接在前的停机以来的持续时间大于第一阈值持续时间并且小于第二阈值持续时间，则可确认发动机热起动。第一持续时间可以是预测排气催化剂已下降到低于阈值温度(例如，起燃温度或替代活化温度)的时间量。第二持续时间可以是确定发动机已转变成冷起动状态的时间量。例如，可基于确定冷却剂温度和/或发动
机油温度已下降到低于预定的冷起动阈值温度的时间量来确定发动机已转变为冷起动状态。
[0048]
在步骤304处，所述方法包括确定上游催化剂温度是否大于阈值。在至少一个示例中，基于上游排气温度来确定催化剂温度。
[0049]
如果(例如，基于上游排气温度)确定上游催化剂温度小于阈值，则方法300移动到步骤306，并且打开上游流量阀(例如，喷射阀93)以提供与未燃烧的排气产物的反应以升高催化剂温度。在308处，基于工况将混合阀(例如，上游混合阀97)调整到适当位置以增强混合并因此增强反应。
[0050]
接下来，在310处，将下游排气温度与阈值(在本文中也称为第二阈值)进行比较。如果温度小于第二阈值，其中第二阈值是可实现反应的温度，则方法300移回到步骤304。
[0051]
如果下游温度大于第二阈值，则方法300移动到步骤312，并且打开下游流量阀(例如，喷射阀95)并在步骤314处将混合阀(例如，下游混合阀99)定位成提供最佳湍流。以这种方式，消耗了残余的可燃产品，从而减少排放。
[0052]
在步骤316处继续，再次将上游催化剂温度与阈值进行比较。如果达到阈值，则停止所有流。例如，可通过将阀91调整到关闭位置来停止流。另外地或可选地，也可将喷射阀93和喷射阀95保持在关闭位置。如果催化剂温度低于阈值，则方法300移动到步骤314，维持流动状况，并且基于工况来调整混合阀(例如，上游混合阀97和/或下游混合阀99)。
[0053]
返回到步骤304，如果上游催化剂温度(基于上游排气温度)大于阈值，则在318处将下游排气温度与阈值进行比较。该逻辑分支用于其中催化剂是有活性的状况，但是可能需要下游流来消耗残余的排气产物。作为示例，这将需要减少由于在闭环控制之前缺乏空气/燃料控制而引起的在暖起动期间通过催化剂的滑移导致的排放分量。如果下游温度低于阈值，则该方法退出，因为催化剂足够有活性，并且下游流将由于能量不足而导致没有反应。如果下游温度大于阈值，则在320处打开下游阀，并且在322处将混合阀适当地定位。然后在步骤324处基于工况停止下游流。例如，可以与在步骤316处的是确定之后类似的方式停止下游流。
[0054]
移动到图4，示出了方法400，一种示例性催化剂加热情形。
[0055]
在方法400的步骤402处，例如以与方法202类似的方式监测发动机状况和输入。
[0056]
在步骤404处，将在催化转化器上游的排气温度与阈值进行比较。在温度超过阈值的情况下，已经实现起燃催化剂的目的并且例程结束。
[0057]
如果催化剂尚未达到阈值温度，则采用步骤406和408来使peta流动并在有益时利用混合阀。具体地，在步骤406处，打开上游流量阀(例如，喷射阀93)，并且在步骤408处基于发动机工况而定位上游混合阀(例如，上游混合阀97)。
[0058]
在步骤410处，当下游温度超过阈值(在本文中也称为第二阈值)时，利用步骤412和414来使下游peta流动。具体地，在步骤412处打开下游流量阀(例如，喷射阀95)，并且在步骤414处打开下游混合阀(例如，下游混合阀99)。由于催化转化器尚未完全起燃，因此使用该下游peta有利地消耗未燃烧的co和hc中的一些。
[0059]
在步骤416处，将上游排气温度与目标阈值进行比较。在至少一个示例中，目标阈值可以是基于催化起燃温度的预定温度。当上游排气温度高于目标阈值时，催化剂被视为加热的并且该示例性方法400结束。
[0060]
现在转向图5，示出了二次空气喷射的预示性示例图500。在至少一个示例中，图5处所示的预示性示例可经由车辆系统(诸如图1所示的车辆系统6)来执行。图500在曲线502处描绘了发动机转速(ne)。发动机转速的变化可指示并反映驾驶员扭矩需求的变化。在曲线504(实线)处示出了在排气催化剂上游感测到的排气温度，并且在曲线506(虚线)处示出了在排气催化剂下游感测到的排气温度。将这两个温度都与唯一阈值(thrup 505和thrdown 507)进行比较。
[0061]
尽管thrup 505和thrdown 507是唯一的阈值，但是应注意，thrup 505和thrdown都可至少部分地基于催化剂温度。例如，thrup 505可基于在催化剂上游的排气温度，估计催化剂在所述排气温度下实现起燃温度。作为另一示例，thrdown 507可基于在催化剂下游的排气温度，可认为催化剂转化效率在所述排气温度下降低。替代地，thrdown 507可基于下游排气温度，在所述下游排气温度下可利用喷射空气进行反应。例如，thrdown 507可基于成功地促进在催化剂下游的排气产物的燃烧反应的温度。因此，尽管thrdown 507被示出为比thrup 505温度更高的温度，但是在至少一个示例中，thrdown 507可以是比thrup 505温度更低的温度，这取决于在催化剂下游的排气产物的燃烧温度。应注意，在图500处所示的示例中，在排气催化剂上游感测到的排气温度的thrup 505阈值低于在排气催化剂下游感测到的排气温度的thrdown 507阈值。
[0062]
在508处示出了在催化剂上游的位置处的二次空气喷射(例如，经由喷射阀93)，而在510处示出了在催化剂下游的位置处的二次空气喷射(例如，经由喷射阀95)。可通过将曲线508与510彼此进行比较来推断在上游位置处喷射的空气相对于在下游位置处喷射的空气的比。应注意，在打开位置，允许peta空气分别在排气催化剂的上游和下游流动。在曲线512处示出了上游混合阀的位置，而在曲线514处示出了下游混合阀的位置。应注意，上游空气喷射508和下游空气喷射510的关闭位置分别防止在排气催化剂上游和下游的peta气流喷射。还应注意，上游混合阀512(例如，上游混合阀97)和下游混合阀514(例如，下游混合阀99)的示出位置在完全打开位置与开度减小的位置之间。然而，上游混合阀512和下游混合阀514在图500中未完全关闭。所有曲线都是沿着x轴随时间示出的。
[0063]
在t1时，上游排气温度504最初低于thrup 507。因此，使上游peta流动以升高进入催化剂的排气温度，如在508处所示。具体地，可打开喷射阀93，使得上游的peta空气流动。
[0064]
t1时的初始下游温度低于下游阈值thrdown 505。在这种情况下，因为温度太低而无法发生反应，所以peta不流向下游。因此，如在510处所见，下游的空气喷射关闭。因此，可关闭喷射阀95。
[0065]
另外，上游混合阀512(例如，上游混合阀97)保持在开度减小的位置，以在排气催化剂的上游产生局部湍流。也就是说，将上游混合阀512朝向关闭位置进行调整。以这种方式，可实现改善混合并因此改善催化剂处的转化的技术效果。至于下游混合阀514(例如，下游混合阀99)，下游混合阀514维持在打开位置。
[0066]
在t2时，下游排气温度506超过thrdown 507。因此，响应于下游排气温度506超过thrdown 507而起始下游的空气喷射。在至少一个示例中，可通过打开阀(诸如喷射阀95)来起始下游的空气喷射。另外，下游混合阀514朝向关闭位置移动。
[0067]
在t2时，在排气流中在下游存在足够的焓，而上游排气温度504仍然低于thrup 505，因此在上游和下游执行peta空气喷射。也就是说，在t2时，在上游排气温度504低于上
游排气温度阈值thrup 505的同时，下游排气温度506大于下游排气温度阈值thrdown 507。因此，执行上游空气喷射508和下游空气喷射510两者。由于以上状况，从t2到t3执行上游空气喷射508和下游空气喷射510两者。此外，从t2到t3，上游混合阀512和下游混合阀514两者都维持在开度减小的位置。
[0068]
在t3时，上游排气温度504超过上游排气温度阈值thrup 505。因此，响应于上游排气温度504超过上游排气温度阈值thrup 505，停止上游空气喷射和下游空气喷射(peta流)。此外，上游混合阀512(例如，上游混合阀97)和下游混合阀514两者都可移动到完全打开位置，使得允许空气自由地通过，因为不再需要局部湍流。
[0069]
在t4时，命令发动机关闭，并且发动机在t4时停止燃烧。发动机在t4与t5之间进一步减慢旋转至停止。在t4时命令发动机关闭之后，上游排气温度504和下游排气温度506开始下降，并且在t4与t6之间，上游排气温度504和下游排气温度506下降到低于它们各自的阈值thrup 505和thrdown 507。另外，从t4到t6，用于上游空气喷射508和下游空气喷射510的阀维持在关闭位置。从t4到t6，混合阀512维持在打开位置。
[0070]
在t6时，命令发动机起动。在t6时的发动机起动是如上面参考图3所讨论的热发动机起动。在t6时的发动机起动是热发动机起动，因为自从紧接在前的发动机停机以来的持续时间，催化剂仍然是暖的，但不够热而无法立即实现高效率。例如，由于自从紧接在前的发动机停机以来的持续时间，催化剂可低于催化剂起燃温度，但是与发动机冷起动相比相对较暖。
[0071]
响应于在t6时的热发动机起动并且上游排气温度504小于thrup 505，在t6时起始上游空气喷射508。由于下游排气温度506小于thrdown 507，因此不执行下游空气喷射510。另外，在t6时将上游混合阀512调整到开度减小的位置，以便增加在催化剂上游的局部湍流。在t6时，下游混合阀514维持在完全打开位置。上游空气喷射508从t6继续到t7，并且从t6到t7上游混合阀512维持在开度减小的位置。另外，从t6开始直到恰好在t7之前才执行下游空气喷射510。如图500中所见，下游排气温度506恰好在t7之前才超过thrdown 507。因此，恰好在t7之前才执行下游空气喷射510。下游混合阀514也恰好在t7之前朝向关闭位置调整。
[0072]
在t7时，上游排气温度504超过thrup 505并且下游排气温度506超过thrdown 507。因此，响应于上游排气温度504超过thrup 505，停用上游空气喷射508。另外，响应于上游排气温度504超过thrup 505，在t7时完全打开上游混合阀512。在t7时，下游混合阀514维持在开度减小的状态。此外，在t7时停用下游空气喷射510。
[0073]
以这种方式，可更快地实现催化剂活化并且不会引起不期望的氧饱和。将空气喷射到在排气催化剂下游的位置的技术效果是可燃烧未燃烧的燃料和从催化剂逸出的co以减少排放。通过关闭定位在催化剂与空气喷射位置之间的混合阀，可增加局部湍流以改善二次空气与未燃烧的燃料的混合以在排气催化剂处或附近进行燃烧。通过在没有使催化剂氧饱和的情况下加速催化剂温度控制，在对燃料经济性的影响较低的情况下改善了排气排放。在进一步的表示中，车辆系统是混合动力车辆或自主车辆。
[0074]
因此，本文提供了用于在不使催化剂氧饱和的情况下加速催化剂温度控制的系统和方法。应注意，本文公开的任何方法和示例可通过预示性图在诸如关于图1公开的车辆系统中执行。
[0075]
在根据本公开的第一方法中，一种方法包括响应于在催化剂上游的排气温度大于第一阈值以及在所述催化剂下游的排气温度大于第二阈值，在排气通道中在所述催化剂的下游喷射空气而不在所述催化剂的上游喷射空气。在第一方法的第一示例中，所述方法还包括当在所述催化剂的上游喷射空气时将混流阀的位置朝向关闭位置调整。在任选地包括第一示例的第一方法的第二示例中，所述混流阀定位在所述排气催化剂的上游。在任选地包括第一示例和第二示例中的一者或两者的第一方法的第三示例中，所述方法还包括响应于在所述催化剂上游的所述排气温度下降到低于所述第一阈值以及在所述催化剂下游的所述排气温度大于所述第二阈值，在催化剂的上游和下游都喷射空气。在任选地包括第一示例至第三示例中的一者或多者的第一方法的第四示例中，所述方法还包括当在所述催化剂的下游喷射空气时将定位在所述催化剂下游的混流阀朝向关闭位置调整。在任选地包括第一方法至第四方法中的一者或多者的第一方法的第五示例中，所述喷射的空气是进气道电动热控空气(peta)。在任选地包括第一示例至第五示例中的一者或多者的第一方法的第六示例中，所述第一阈值温度是基于催化剂起燃温度，并且其中所述第二阈值温度是基于在所述催化剂下游的未燃烧的排气产物的燃烧反应的温度。
[0076]
在根据本公开的第二方法中，所述方法可包括关于第一方法所讨论的特征中的任何一个或多个特征，一种方法包括：检测到小于第一阈值的在催化剂上游的排气温度；检测到小于第二阈值的在所述催化剂下游的排气温度；打开定位在所述催化剂上游的第一流量阀，以在所述催化剂的上游将进气道电动热控空气(peta)引入到通道中；以及将定位在所述催化剂下游的第二流量阀保持在关闭位置以防止在所述催化剂的下游将peta空气引入到通道中。在第二方法的第一示例中，所述第一阈值和所述第二阈值是不同的阈值温度。在任选地包括第一示例的第二方法的第二示例中，所述第一阈值是基于催化剂起燃温度。在任选地包括第一示例和第二示例中的一者或两者的第二方法的第三示例中，所述方法还包括将上游混合阀朝向关闭位置调整，其中所述上游混合阀定位成紧接在所述催化剂的上游。在任选地包括第一示例至第三示例中的一者或多者的第二方法的第四示例中，所述上游混合阀是节流阀。在任选地包括第一示例至第四示例中的一者或多者的第二方法的第五示例中，未计量在第二流量阀下游的空燃比。
[0077]
在根据本公开的第三方法中，所述第三方法任选地包括在所述第一方法和第二方法中公开的特征中的一个或多个特征，一种方法包括：在第一状况期间检测到小于第一阈值的上游排气温度，所述上游排气温度是在催化剂上游的温度；检测到大于第二阈值的下游排气温度，所述下游排气温度是在所述催化剂下游的温度；在所述催化剂的上游和下游都喷射进气道电动热控空气(peta)；以及将上游混合阀的位置朝向关闭位置调整，所述上游混合阀定位成紧接在所述催化剂的上游。在第三方法的第一示例中，在所述催化剂下游的peta喷射进一步在所有排气氧传感器的下游。在任选地包括第一示例的第三方法的第二示例中，所述方法还包括在第二状况期间检测到所述上游排气温度大于所述第一阈值；检测到所述下游排气温度大于所述第二阈值；在所述催化剂的下游喷射peta而不在所述催化剂的上游喷射peta；将所述上游混合阀调整到完全打开位置；以及将下游混合阀的位置朝向关闭位置调整，其中所述下游混合阀定位在所述催化剂的下游。在任选地包括第一示例和第二示例中的一者或多者的第三方法的第三示例中，所述第一状况是发动机冷起动状况，并且其中所述第二状况是发动机热起动状况。在任选地包括第一示例至第三示例中的
一者或多者的第三方法的第四示例中，所述第一阈值和所述第二阈值是不同的阈值温度。在任选地包括第一示例至第四示例中的一者或多者的第三方法的第五示例中，所述第一阈值是基于所述催化剂的起燃温度。在任选地包括第一示例至第五示例中的一者或多者的第三方法的第六示例中，所述第二阈值温度是基于在所述催化剂下游的未燃烧的排气产物的燃烧反应的温度。
[0078]
应注意，本文所包括的示例性控制和估计例程可与各种发动机和/或车辆系统配置一起使用。本文公开的控制方法和例程可作为可执行指令存储在非暂时性存储器中，并且可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。本文描述的特定例程可表示任何数量的处理策略中的一者或多者，所述处理策略诸如为事件驱动的、中断驱动的、多任务的、多线程的等。因此，所示的各种动作、操作和/或功能可以所示顺序执行、并行执行、或者在一些情况下省略。同样地，处理次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的。所示的动作、操作和/或功能中的一者或多者可根据所使用的特定策略重复地执行。此外，所描述的动作、操作和/或功能可图形地表示要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。
[0079]
应了解，本文公开的配置和例程在本质上是示例性的，并且不应以限制意义看待这些特定实施例，因为众多变化是可能的。例如，以上技术可应用于v-6、i-4、i-6、v-12、对置4缸以及其他发动机类型。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/或特性的所有新颖和非明显的组合和子组合。
[0080]
如本文所使用，除非另有指定，否则术语“大约”应解释为是指范围的正负百分之五。
[0081]
所附权利要求特别指出被视为新颖且非明显的特定组合和子组合。这些权利要求可提及“一个”元件或“第一”元件或其等效物。应将此类权利要求理解为包括并入有一个或多个此类元件，既不要求也不排除两个或更多个此类元件。可通过修正本权利要求或者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所公开的特征、功能、元件和/或特性的其他组合和子组合。此类权利要求与原权利要求相比无论在范围上更宽、更窄、等同或不同都被视为包括在本公开的主题内。
[0082]
根据本发明，一种方法包括响应于在催化剂上游的排气温度大于第一阈值以及在所述催化剂下游的排气温度大于第二阈值，在排气通道中在所述催化剂的下游喷射空气而不在所述催化剂的上游喷射空气。
[0083]
在本发明的一个方面，所述方法包括当在所述催化剂的上游喷射空气时将混流阀的位置朝向关闭位置调整。
[0084]
在本发明的一个方面，所述混流阀定位在所述催化剂的上游。
[0085]
在本发明的一个方面，所述方法包括响应于在所述催化剂上游的所述排气温度下降到低于所述第一阈值以及在所述催化剂下游的所述排气温度大于所述第二阈值，在所述催化剂的上游和下游都喷射空气。
[0086]
在本发明的一个方面，所述方法包括当在所述催化剂的下游喷射空气时将定位在所述催化剂下游的混流阀朝向关闭位置调整。
[0087]
在本发明的一个方面，所述喷射的空气是进气道电动热控空气(peta)。
[0088]
在本发明的一个方面，所述第一阈值温度是基于催化剂起燃温度，并且其中所述第二阈值温度是基于在所述催化剂下游的未燃烧的排气产物的燃烧反应的温度。
[0089]
根据本发明，一种方法包括：检测到小于第一阈值的在催化剂上游的排气温度；检测到小于第二阈值的在所述催化剂下游的排气温度；打开定位在所述催化剂上游的第一流量阀，以在所述催化剂的上游将进气道电动热控空气(peta)引入到通道中；以及将定位在所述催化剂下游的第二流量阀保持在关闭位置以防止在所述催化剂的下游将peta空气引入到通道中。
[0090]
在本发明的一个方面，所述第一阈值和所述第二阈值是不同的阈值温度。
[0091]
在本发明的一个方面，所述第一阈值是基于催化剂起燃温度。
[0092]
在本发明的一个方面，所述方法包括将上游混合阀朝向关闭位置调整，其中所述上游混合阀定位成紧接在所述催化剂的上游。
[0093]
在本发明的一个方面，所述上游混合阀是节流阀。
[0094]
在本发明的一个方面，未计量在第二流量阀下游的空燃比。
[0095]
根据本发明，一种方法包括：在第一状况期间检测到小于第一阈值的上游排气温度，所述上游排气温度是在催化剂上游的温度；检测到大于第二阈值的下游排气温度，所述下游排气温度是在所述催化剂下游的温度；在所述催化剂的上游和下游都喷射进气道电动热控空气(peta)；以及将上游混合阀的位置朝向关闭位置调整，所述上游混合阀定位成紧接在所述催化剂的上游。
[0096]
在本发明的一个方面，在所述催化剂下游的peta喷射进一步在所有排气氧传感器的下游。
[0097]
在本发明的一个方面，所述方法包括在第二状况期间检测到所述上游排气温度大于所述第一阈值；检测到所述下游排气温度大于所述第二阈值；在所述催化剂的下游喷射peta而不在所述催化剂的上游喷射peta；将所述上游混合阀调整到完全打开位置；以及将下游混合阀的位置朝向关闭位置调整，其中所述下游混合阀定位在所述催化剂的下游。
[0098]
在本发明的一个方面，所述第一状况是发动机冷起动状况，并且其中所述第二状况是发动机热起动状况。
[0099]
在本发明的一个方面，所述第一阈值和所述第二阈值是不同的阈值温度。
[0100]
在本发明的一个方面，所述第一阈值温度是基于所述催化剂的起燃温度。
[0101]
在本发明的一个方面，所述第二阈值温度是基于在所述催化剂下游的未燃烧的排气产物的燃烧反应的温度。