柴油发动机后处理加热和清洁混合操作的制作方法
【技术领域】
[0001] 本公开涉及在混合动力动力系系统中使用的柴油发动机。
【背景技术】
[0002] 此部分中的陈述仅提供与本公开有关的背景信息。因此，这样的陈述并非意图构 成对现有技术的承认。
[0003] 动力系包括扭矩产生装置，其将扭矩提供至旋转构件。混合动力动力系采用至少 两个扭矩产生装置，例如，内燃发动机和一个或多个电机。混合动力变速器被采用和构造成 选择性地接收和传输扭矩通过各种齿轮构件并且改变齿轮状态，以在到变速器的旋转输入 和变速器的旋转输出之间建立关系。
[0004] 已经知道采用柴油燃烧发动机，因为其能够利用化学计量贫燃料的空燃比产生所 需的扭矩。虽然贫空燃比相比汽油发动机提供增加的燃料经济性，但排放效率由于从柴油 发动机输出的N0X和烃类的增加的水平而降低。相应地，如果柴油发动机被优化以获得更 大的燃料效率，则可能导致增加的排放水平。另外，如果后处理系统需要频繁的清洁和再 生，则会间接地降低燃料经济性。然而，净化排气供给流内的被调节组分所需的排气后处理 系统的后处理装置需要定期清洁并且必须在阈值温度或以上操作以确保高效的操作。
[0005] 已经知道增加排气供给流温度以通过增加负载和/或操作化学计量富燃料的发 动机而执行后处理装置的所需的清洁和/或加热事件。常常需要柴油发动机的次优化以响 应于用来增加排气供给流温度的增加的喷射燃料质量而维持所需的轮轴扭矩。例如，次优 化可包括从理想的燃烧相位延迟燃烧相位和/或操作车辆的辅助部件使得交流发电机被 耗尽以采用由发动机提供的额外扭矩。将发动机次优化会降低车辆的燃料经济性和驾驶性 能。
【发明内容】
[0006] -种用于选择在多模式动力系系统中的发动机操作点的方法包括基于操作者扭 矩请求和车辆速度来监测所需的轮轴扭矩。当用来净化从发动机输出的排气供给流内的 被调节组分的后处理装置被确定需要将排气供给流温度增加至预定温度时，启用插入性 (intrusive)发动机操作模式，以将排气供给流温度增加至预定温度。取回（retrieve)多 个发动机功率，其中每个发动机功率损失对应于多个插入性发动机操作点中的相应一个， 每个插入性发动机操作点都实现排气供给流的预定温度。选择与具有最低总功率损失的插 入性发动机操作点中的一个相对应的期望发动机操作点。
[0007] 本发明还包括如下方案： 1. 一种用于在多模式动力系系统中选择发动机操作点的方法，所述多模式动力系系 统采用布置成经由变速装置将扭矩传递到传动系的柴油发动机和一个或多个电机，所述方 法包括： 基于操作者扭矩请求和车辆速度来监测期望的轴扭矩； 当用来净化从所述发动机输出的排气供给流内的被调节组分的后处理装置被确定为 要求将排气供给流温度增加至预定温度时： 启用插入性发动机操作模式，以将所述排气供给流温度增加至所述预定温度； 基于所述启用的插入性发动机操作模式而取回多个发动机功率损失，每个发动机功率 损失对应于多个插入性发动机操作点中的相应一个，每个所述插入性发动机操作点都实现 所述排气供给流的所述预定温度；以及 选择与具有最低总功率损失的所述插入性发动机操作点中的一个相对应的期望发动 机操作点。
[0008] 2.根据方案1所述的方法，其中，当用以存储所述被调节组分中的一个的所述后 处理装置的被监测容量小于第一容量阈值时，所述后处理装置被确定为要求将所述排气供 给流温度增加至所述预定温度，其中，所述预定温度被选择以执行所述后处理装置的清洁 事件。
[0009] 3.根据方案1所述的方法，其中，当所述后处理装置的监测温度小于温度阈值时， 所述后处理装置被确定为要求将所述排气供给流温度增加至所述预定温度，其中，所述预 定温度被选择以执行加热事件，从而将所述后处理装置的所述监测温度增加到至少所述温 度阈值。
[0010] 4.根据方案1所述的方法，其中，所述插入性发动机操作模式的所述多个插入性 发动机操作点中的一个还利用由所述发动机通过增加喷射燃料质量和从理想燃烧相位而 延迟燃烧相位来单独提供的扭矩而实现所述期望的轴扭矩。
[0011] 5.根据方案1所述的方法，还包括： 对于未实现所述期望的轴扭矩的每个插入性发动机操作点来说，从所述一个或多个电 机分配相应的反作用马达扭矩以在与所述对应的插入性发动机操作点结合时实现所述期 望的轴扭矩；以及 取回多个马达功率损失，每个马达损失对应于所述多个反作用马达扭矩中的相应一 个。
[0012] 6.根据方案5所述的方法，其中，选择与具有最低总功率损失的所述插入性发动 机操作点中的一个相对应的所述期望发动机操作点包括： 将所述马达功率损失和所述发动机功率损失的相应的对求和； 基于所述求和而对于每个相应的对而确定相应的总功率损失；以及 选择与具有所述最低总功率损失的所述对的所述插入性发动机操作点相对应的所述 期望发动机操作点。
[0013] 7.根据方案5所述的方法，其中，随着所述插入性发动机操作点中的相应一个从 理想燃烧相位延迟增加，所述反作用马达扭矩在量值上减小。
[0014] 8.根据方案5所述的方法，其中，从所述一个或多个电机分配相应的反作用马达 扭矩以在与所述对应的插入性发动机操作点结合时实现所述期望的轴扭矩包括： 对于未实现所述期望的轴扭矩的至少一个插入性发动机操作点来说，增加喷射的燃料 质量并从理想的燃烧相位延迟所述燃烧相位，使得当与所述分配的相应反作用马达扭矩结 合时所述期望的轴扭矩被实现。
[0015] 9?根据方案1所述的方法，还包括： 在启用所述插入性发动机操作模式之前，为启用所述插入性发动机操作模式的即时性 分配优先级。
[0016] 10.根据方案9所述的方法，其中，为启用所述插入性发动机操作模式的即时性 分配所述优先级包括 ： 当所述后处理装置的监测温度小于温度阈值时分配立即优先级；以及 当所述立即优先级被分配时，立即启用所述插入性发动机操作模式。
[0017] 11.根据方案9所述的方法，其中，为启用所述插入性发动机操作模式的即时性 分配所述优先级包括 ： 当用以存储所述被调节组分中的一个的所述后处理装置的被监测容量小于第一容量 阈值并且大于第二容量阈值时，分配非立即优先级；以及 当所述非立即优先级被分配时，延迟所述插入性发动机操作模式的启用直到所述后处 理装置的所述被监测容量小于所述第二容量阈值。
[0018] 12.根据方案11所述的方法，还包括： 当所述非立即优先级被分配时减小将电功率供应至所述一个或多个电机的电能存储 装置（ESD)的充电状态，以使得在所述插入性发动机操作模式被启用时，如果反作用马达 扭矩被分配，则所述ESD准备好接收来自所述一个或多个电机的电功率。
[0019] 13.根据方案1所述的方法，其中，所述多个插入性发动机操作点在从最小发动 机速度到最大发动机速度的发动机速度范围内。
[0020] 14.根据方案1所述的方法，其中，所述后处理装置选自由下列项组成的组：柴油 氧化催化剂、贫NOx捕获装置、柴油颗粒过滤装置和选择性催化还原装置。
[0021] 15. -种用于在插入性发动机操作模式期间在采用柴油发动机和至少一个电机 的多模式动力系系统中选择期望发动机操作点的方法，所述方法包括： 基于操作者扭矩请求和车辆速度监测期望的轴扭矩； 监测用来净化从所述发动机输出的排气供给流内的被调节组分的排气后处理装置； 基于所述监测的排气后处理装置而确定所述后处理装置的温度增加事件被要求； 基于所述确定的温度增加事件而启用插入性发动机操作模式以将排气供给流温度增 加至预定温度； 对于所述插入性发动机操作模式： 接收从最小发动机速度到最大发动机速度的发动机速度范围， 取回多个发动机功率损失，每个发动机功率损失对应于所述发动机速度范围内的多个 插入性发动机操作点中的相应一个，并且被选择以在用来实现所述期望的轴扭矩时实现所 述排气供给流的所述预定温度， 取回多个马达功率损失，每个马达功率损失对应于多个反作用马达扭矩中的相应一 个，其中每个反作用马达扭矩被分配给未实现所述期望的轴扭矩的所述多个插入性发动机 操作点中的相应一个， 在每个插入性发动机操作点，将所述相应的发动机功率损失与所述马达功率损失做比 较，以及 基于所述比较的相应的发动机功率损失和马达功率损失而选择与具有最低总功率损 失的所述插入性发动机操作点中的一个相对应的所述期望发动机操作点。
[0022] 16.根据方案15所述的方法，其中，在所述发动机速度范围内的每个插入性发动 机操作点通过下列中的至少一者而实现所述排气供给流的所述预定温度： 从瞬时发动机操作点而增加发动机负载；以及 从理想燃烧相位而延迟燃烧相位。
[0023] 17.根据方案15所述的方法，还包括： 对于使发动机负载从所述瞬时发动机操作点而增加的每个插入性发动机操作点，给所 述相应的反作用马达扭矩分配一量值，所述量值对应于使所述对应的插入性发动机操作点 的所述发动机负载增加的量值。
[0024] 18?根据方案15所述的方法，还包括： 在启用所述插入性发动机操作模式之前，进行下列之一： 当所述排气后处理装置的所述监测温度小于温度阈值时，分配用于启用所述插入性发 动机操作点的立即优先级，以及 当用以存储所述被调节组分中的一个的所述后处理装置的所述被监测容量小于第一 容量阈值并且大于第二容量阈值时，分配非立即优先级。
[0025] 19.根据方案15所述的方法，其中，所述后处理装置的所述温度增加事件包括下 列之一： 基于所述排气后处理装置的监测温度小于阈值温度的所述排气后处理装置的加热事 件；以及 基于所述排气后处理装置的被监测容量小于容量阈值的所述排气后处理装置的清洁 事件。
【附图说明】
[0026] 现在将以举例方式参照附图描述一个或多个实施例，在附图中： 图1示出根据本公开的采用功率分流构型的多模式动力系系统，该系统包括柴油发动 机、一个或多个非燃烧电机、变速装置、储能装置、传动系、后处理系统和控制器； 图2示出根据本公开的柴油发动机中的燃料效率与空燃比的关系的示例性图线； 图3示出根据本公开的用于以示例性的第一和第二燃烧模式操作的柴油发动机的最 佳A值的示例性图线； 图4示出根据本公开的描绘当A值从最佳A值增加和减小时的折衷的图线； 图5示出根据本公开的用于以示例性的第一和第二燃烧模式操作的柴油发动机的制 动燃料消耗量的示例性图线； 图6示出根据本公开的以图5的示例性的第一和第二燃烧模式操作的柴油发动机在燃 烧之后的NOx排放值的示例性图线； 图7示出根据本公开的以图5和图6的示例性的第一和第二燃烧模式操作的柴油发动 机在燃烧之后的烃类（HC)排放值的示例性图线； 图8示出根据本公开的示例性的第一、第二和第三柴油燃烧模式的图线； 图9示出根据本公开的图1的控制器，其包括在发动机控制模块和监督混合控制模块 之间的通信，以用于在启用插入性发动机操作模式期间选择期望发动机操作点； 图10示出根据本公开的在请求即时发动机扭矩并优化柴油发动机使得用于实现即时 发动机扭矩的喷射燃料质量被控制在所需空燃比的操作者急加速期间的图线的非限制性 示例； 图11包括根据本公开的描绘用于多个插入性发动机操作点中的每一个的相应的发动 机功率损失的图的非限制性的示例性图线；以及 图12示出根据本公开的当启用插入性发动机操作模式时用于选择与具有最低总功率 损失的多个插入性发动机操作点中的一个相对应的期望发动机操作点的流程图。
【具体实施方式】
[0027] 现在参看附图，其中所示内容仅用于示出某些示例性实施例而不用于限制该实施 例。图1描绘了采用功率分流构型的多模式动力系系统1〇〇,该系统包括柴油发动机10、一 个或多个非燃烧扭矩机（例如，电机）40、变速装置20、非燃烧功率系统80、传动系90和控 制器5。变速器20机械地联接到柴油发动机10、（多个）扭矩机40和传动系90。在一个 实施例中，（多个）扭矩机是能够充当马达和发电机的电机，并且非燃烧功率系统80是高压 电气系统。可以采用具有类似效果的备选的非燃烧功率系统，这样的非燃烧功率系统包括 例如气动功率系统、液压功率系统和机械功率系统。图1示出了采用柴油发动机10和（多 个）扭矩机40作为推进装置的动力系系统100的备选布置，其中柴油发动机10和（多个） 扭矩机40构造成