专利名称：混合动力车辆的排气控制策略的制作方法
技术领域：
本发明涉及混合动力车辆的排气控制策略。
背景技术：
本部分提供涉及本发明的背景信息，该背景信息并不一定是现有技术。混合动力车辆可以包括内燃发动机和混合动力组件。混合动力车辆可以长时间运行在混合模式下，其间仅使用混合动力组件。运行在混合模式期间时，发动机可以关闭。当 车辆切换到发动机工作模式时，排出发动机的废气会通过排气后处理系统。为了正常运行， 排气后处理系统的部件会要求最低工作温度。在混合模式下可以开动发动机，甚至在不需 要额外动力输出的时候也可以开动，以便使排气后处理系统保持在期望的工作温度。这会 导致燃料经济性的降低。
发明内容
本部分提供本发明的概括介绍，并非是对其全部范围或所有特征的全面公开。一种排放的控制方法，其可以包括使混合动力车辆运行在第一模式中，在第一模 式期间燃烧发动机关闭并且电机提供车辆的推进力。可以在第一模式期间给电加热式催化 剂(EHC)通电。该方法可以进一步包括确定与来自燃烧发动机的废气相联通的附加催化 剂的工作温度；以及在第一模式之后使车辆运行在第二模式中，在该第二模式期间发动机 提供车辆的推进力。在第二模式期间，当工作温度低于第一预定界限时，该发动机可以运行 在催化剂燃烧模式中。该催化剂燃烧模式可以包括使发动机以小于化学计量值的空燃比运 行，并将空气在位于附加催化剂之前的位置处喷射到来自发动机的废气中，以便在附加催 化剂内产生放热反应。一种控制模块，其可以包括混合动力车辆模式控制模块、与混合动力车辆模式控 制模块和电加热式催化剂(EHC)通讯的EHC控制模块、催化剂温度评估模块、以及与混合动 力车辆模式控制模块和催化剂温度评估模块通讯的发动机燃烧控制模块。混合动力车辆模 式控制模块可以控制车辆运行在第一模式和第二模式之间。第一模式可以包括燃烧发动机 关闭并且由电机提供车辆的推进力。第二模式可以包括发动机运行并提供车辆的推进力。 EHC控制模块可以在第一模式期间为EHC通电。催化剂温度评估模块可以确定附加催化剂 的工作温度。在第二模式期间，当工作温度低于第一预定界限时，发动机燃烧控制模块可以 使发动机运行在催化剂燃烧模式中。催化剂燃烧模式可以包括使发动机以小于化学计量值 的空燃比运行，并将空气在位于附加催化剂之前的位置处喷射到来自发动机的废气中，以 便在附加催化剂内产生放热反应。本发明还提供了以下方案方案1:一种方法，包括使混合动力车辆运行在第一模式中，在所述第一模式期间燃烧发动机关闭并且电 机推进所述混合动力车辆；
在所述第一模式期间为电加热式催化剂通电；
确定与从所述燃烧发动机排出的废气相联通的附加催化剂的工作温度；和在所述第一模式之后使所述车辆运行在第二模式中，在所述第二模式期间，所述 发动机推进所述混合动力车辆，在所述第二模式期间当所述工作温度低于第一预定界限 时，使所述发动机运行在催化剂燃烧模式中，所述催化剂燃烧模式包括使所述发动机以小 于化学计量值的空燃比运行，并且将空气在位于所述附加催化剂之前的位置处喷射到从所 述发动机排出的废气中。方案2 如方案1所述的方法，其中，当所述附加催化剂的工作温度高于所述第一 预定界限时，使所述发动机以位于14. 2比1和14. 8比1之间的空燃比运行。方案3 如方案1所述的方法，其中，所述电加热式催化剂定位在所述附加催化剂 的上游，并且在所述废气到达所述附加催化剂之前对所述废气加热。方案4 如方案3所述的方法，其中，所述电加热式催化剂在所述第一模式期间被 加热到比200摄氏度更高的温度。方案5 方案1所述的方法，其中，确定所述附加催化剂的工作温度发生在使车辆 运行在所述第二模式中之前。方案6 方案1所述的方法，其中，在所述第一模式中的车辆起动状态之后为所述 电加热式催化剂通电，并且在所述催化剂燃烧模式期间在将空气喷射到所述废气中之前， 使电加热式催化剂以比第二预定界限高的温度运行。方案7 如方案1所述的方法，其中，所述喷射空气包括通过气泵强行使气流进入 所述废气中，以便在所述催化剂燃烧模式期间控制所述废气中的氧气水平。方案8 如方案1所述的方法，进一步包括在运行于所述催化剂燃烧模式期间确 定所述废气中的氧气水平，所述喷射空气受到控制，以便在所述废气内提供预定氧气水平， 从而在所述附加催化剂内产生放热反应。方案9 如方案8所述的方法，其中，所述废气由电加热式催化剂加热，并且所述喷 射空气发生在所述电加热式催化剂上游的位置处。方案10 如方案1所述的方法，其中，所述催化剂燃烧模式包括使发动机以位于8 比1和14. 2比1之间的空燃比运行。方案11 一种控制模块，包括混合动力车辆模式控制模块，其用于控制车辆运行在第一模式和第二模式中，在 所述第一模式期间，燃烧发动机关闭并且由电机推进所述车辆，在所述第二模式期间，所述 发动机推进所述车辆；电加热式催化剂控制模块，其与所述混合动力车辆模式控制模块和电加热式催化 剂通讯，并且在所述第一模式期间为所述电加热式催化剂通电；催化剂温度评估模块，用于确定附加催化剂的工作温度；和发动机燃烧控制模块，其与所述混合动力车辆模式控制模块和所述催化剂温度评 估模块通讯，并且在所述第二模式期间当所述工作温度低于第一预定界限时，使所述发动 机运行在催化剂燃烧模式中，所述催化剂燃烧模式包括使所述发动机以低于化学计量值的 空燃比运行，并且在所述附加催化剂之前的位置将空气喷射到从所述发动机排出的废气 中。
方案12 如方案11所述的控制模块，其中，当所述车辆运行在所述第二模式中且所述工作温度高于所述第一预定界限时，所述发动机燃烧控制模块使所述发动机以位于 14. 2比1禾口 14. 8比1之间的空燃比运行。方案13 如方案12所述的控制模块，其中，所述电加热式催化剂定位在所述发动 机和所述附加催化剂之间。方案14 如方案13所述的控制模块，其中，所述电加热式催化剂控制模块在所述 第一运行模式期间将所述电加热式催化剂加热到至少200摄氏度。方案15 如方案11所述的控制模块，其中，所述催化剂温度评估模块在车辆运行 在所述第二模式中之前确定所述工作温度。方案16 如方案11所述的控制模块，其中，在所述发动机燃烧控制模块将空气喷 射至所述废气中之前，所述电加热式催化剂控制模块将所述电加热式催化剂加热至高于预 定温度界限的温度。方案17 如方案11所述的控制模块，其中，所述喷射空气包括通过气泵强行使气 流进入所述废气中，以便在所述催化剂燃烧模式期间控制所述废气中的氧气水平。方案18 如方案11所述的控制模块，进一步包括氧浓度评估模块，其用于在所述 催化剂燃烧模式中的运行期间确定所述废气中的氧气水平，其中所述发动机燃烧控制模块 控制空气喷射，以便在所述废气内提供预定的氧气水平。方案19 如方案18所述的控制模块，其中，所述废气被所述电加热式催化剂加热， 并且所述喷射空气发生在所述电加热式催化剂上游的位置处。方案20 如方案11所述的控制模块，其中，所述催化剂燃烧模式包括使所述发动 机以位于8比1和14. 2比1之间的空燃比运行。更多的应用领域通过本文所提供的描述将变得显而易见。发明内容中的描述和具 体示例仅仅用于说明的目的，并不意图限制本发明的范围。
本文所描述的附图目的仅在于解释说明所选的实施例而并非所有可能的实施方 式，且并不意图限制本发明的范围。图1是依据本发明的车辆的示意图；图2是图1中的车辆的控制模块的示意图；和图3是用于图1中车辆的操作的控制逻辑的图示。在附图的所有若干视图中，对应的附图标记指示对应的部件。
具体实施例方式下面的描述实质上仅仅是示例性的，并不意图限制本发明、应用和使用。为了清楚 起见，附图中会用相同的附图标记指代相似的元件。在本文中使用时，术语“模块”是指专用 集成电路(ASIC)、电子电路、执行一个或多个软件或固件程序的存储器和处理器(共享的、 专用的、或成组的)、组合逻辑电路、或其他能提供所述功能的合适部件。参照图1所示，示例性车辆10可以包括发动机总成12、混合动力组件14、变速器 16、传动系组件18、排气组件20、和控制模块22。发动机总成12可以包括具有由活塞28旋转地驱动的曲轴26的内燃发动机24、为发动机24提供气流的进气歧管30、以及接收从发 动机24排出的废气的排气歧管32和34。混合动力组件14可以包括电机36和可充电电池38。电机36和可充电电池38可 以构成混合动力组件14的驱动机构。电机36可以与电池38电联通，以便将来自电池38 的电能转化为机械动力。电动机36还可以由发动机24提供动力，并可以作为发电机运转， 以便提供电能为电池38充电。混合动力组件14可以被并入变速器16并且与其接合。可 替代地，混合动力组件14也可以在变速器16的外部。传动系组件18可以包括输出轴40和驱动轴42。电动机36可以经由变速器16联 接至输出轴40以便给驱动轴42的转动提供动力。发动机24可以经由联接装置44联接至 变速器16。联接装置44可以包括摩擦式离合器或变矩器。变速器16可以用来自发动机 24和/或电动机36的动力驱动输出轴40并给驱动轴42的转动提供动力。车辆10可以根据动力需求在多种模式下运行。在第一运行模式中，发动机24可 以与变速器16脱离联接，电机36可以驱动输出轴40。在第二运行模式中，曲轴26可以通 过发动机24内的燃烧驱动输出轴40。在第二运行模式中，发动机24可以独自地或与电机 36联合地驱动输出轴40。在第三运行模式中，发动机24可以驱动电机36以便为电池38 充电并可驱动输出轴40。排气组件20可以包括空气喷射组件46、排气管道48、电加热式催化剂(EHC) 50、 附加催化剂52、第一和第二氧传感器54和56以及第一和第二温度传感器58和60。空气 喷射组件46可以包括气泵62和空气喷射管道63，空气喷射管道63与气泵62和排气歧管 32、34流体联通。排气管道48可以提供排气歧管32、34和EHC 50以及附加催化剂52之间 的流体联通。EHC 50可以定位在附加催化剂52的上游。EHC 50可以由电池38供能。附 加催化剂52可以包括三元催化剂。第一和第二氧传感器54、56可以与EHC 50上游的废气气流联通。更具体地说，第 一氧传感器54可以定位在排气管道48中靠近排气歧管32出口的位置，第二氧传感器56 可以定位在排气管道48中靠近排气歧管34出口的位置。第一和第二氧传感器54、56可以 与控制模块22通讯，并且可以向控制模块22提供从发动机24排出的废气中的氧气浓度的 指示信号。第一温度传感器58可以联接于EHC 50，并且可以与控制模块22通讯，以便为控制 模块22提供EHC 50的温度的指示信号。第二温度传感器60可以联接于附加催化剂52，并 且可以与控制模块22通讯。第二温度传感器60可以为控制模块22提供附加催化剂52的 温度的指示信号。控制模块22可以另外与气泵62和混合动力组件14通讯。控制模块22可以包括 混合动力车辆模式控制模块64、EHC控制模块66、EHC温度评估模块68、发动机燃烧控制模 块70、发动机排气氧浓度评估模块72、和催化剂温度评估模块74。混合动力车辆模式控制 模块64可以控制车辆在上述第一、第二和第三运行模式中的运行，以及可以控制各运行模 式间的切换。 混合动力车辆模式控制模块64可以与EHC控制模块66通讯。EHC控制模块66可 以与EHC温度评估模块68通讯，并可以接收其发出的指示了用于使EHC运行在期望温度下 的动力需求的信号。EHC温度评估模块68可以接收第一温度传感器58发出的指示EHC工作温度的信号。混合动力车辆模式控制模块64可以与发动机燃烧控制模块70通讯，并且可以命 令发动机在需要时运行。发动机燃烧控制模块70可以与发动机排气氧浓度评估模块72和 催化剂温度评估模块74通讯。发动机排气氧浓度评估模块72可以与第一和第二氧传感器 54、56通讯，并可以接收其发出的指示了废气中氧气浓度的信号。发动机排气氧浓度评估模 块72可以为发动机燃烧控制模块70提供指示了废气中氧气浓度的信号。催化剂温度评估模块74可以与第二温度传感器60通讯，并可以接收其发出的指 示了催化剂52温度的信号。催化剂温度评估模块74可以为发动机燃烧控制模块70提供 指示了催化剂52温度的信号。发动机燃烧控制模块70可以根据来自发动机排气氧浓度评 估模块72和催化剂温度评估模块74的输入来控制燃烧参数和空气喷射组件46的运行。用于车辆10运行的控制逻辑110如图3所示。混合动力车辆模式控制模块64可 以在起动时让车辆10初始运行在第一运行模式中。控制逻辑110可以从框112开始，在框 112处EHC温度评估模块68确定当车辆运行在第一运行模式期间时EHC 50的温度。控制 逻辑110随后行进至框114，在这里评估EHC的温度。如果EHC的温度高于预定界限(Tehc Desired)，则控制逻辑110就行进至框116，在该框处，EHC的温度由EHC控制模块66保持。所 述预定界限(TEHC Desiral)可以包括EHC 50保持标称烃(nominal hydrocarbon) (HC)处理效 率时的温度，例如二百摄氏度。EHC 50的温度可以通过控制电池38对EHC50的供能来保 持。控制逻辑110然后可行进至框120。如果EHC的温度低于预定界限(TEHe Desired)，则控制逻辑110就行进至框118，在该 框中，EHC的温度被EHC控制模块66升高。EHC50的温度可以通过控制电池38给EHC 50的 供能来升高。例如，当EHC以低于预定界限(TEHC Desi,ed)的温度运行时，电池38可以为EHC50 提供全功率。EHC 50可以在运行在第一运行模式的全过程中保持被供能状态(或通电状 态)。控制逻辑110然后可行进至框120，在该框中，混合动力车辆模式控制模块64评估车 辆的运行模式。更具体地说，控制逻辑110确定发动机是否需要工作。如果发动机不需要 工作，则控制逻辑110可以终止，并且车辆可以继续运行在第一运行模式中。否则，控制逻 辑110可以行进至框122，在该框中，催化剂温度评估模块74确定催化剂52的温度。催化 剂52的温度可以在车辆运行在第二运行模式中之前确定。随后在框124中，催化剂温度评估模块74可以评估催化剂52的温度。如果催化 剂温度高于预定界限(TeATJtesiral)，则控制逻辑110可以行进至框126，在该框中，发动机燃 烧控制模块70使用正常燃烧策略使车辆开始在第二运行模式中运行。所述预定温度界限 (TCAOesired)可以与催化剂52完全起作用的温度相对应，例如四百摄氏度或更高。正常燃烧 策略可以包括发动机采用大致的化学计量空燃比(空燃比在14. 2比1和14. 8比1之间) 的闭环运行。控制逻辑然后可终止。如果催化剂温度低于预定界限(TeAT d^J，则控制逻辑110可以行进至框128，在 该框中，使用催化剂燃烧策略使车辆10开始在第二运行模式中运行。催化剂燃烧策略可以 包括发动机采用小于化学计量值的空燃比运行(富足运行)，以便相对于采用化学计量空 燃比的运行在废气中产生更高的一氧化碳(CO)和烃(HC)含量。更具体地说，催化剂燃烧 策略包括使发动机采用位于8比1和14. 2比1之间的空燃比运行。EHC 50可以在喷射空 气之前运行在预定界限(T siral)处或更高的温度。催化剂燃烧策略可以另外包括通过使用空气喷射组件46将空气喷射到废气中。发动机排气氧浓度评估模块72可以监测从发动 机排出的废气中的氧气浓度，并且控制空气喷射组件46以便提供具有期望氧气浓度的废 气气流。将氧气导入废气气流可以使更多的一氧化碳(CO)和烃(HC)在催化剂52中氧化。 一氧化碳(CO)和烃(HC)的氧化在催化剂52中产生放热反应，从而升高催化剂的温度。在 催化剂燃烧策略已经运行了预定时间段之后，控制逻辑110可以行进至框130，在该框中催 化剂52的温度再次被评估。如果催化剂温度低于预定界限(TeAT Desi,ed)，则控制逻辑110可以行进至框132，在 该框中发动机保持运行在催化剂燃烧策略下。控制逻辑110然后可以返回框130，在该框 中，催化剂52的温度再次被评估。如果催化剂温度高于预定界限(TeATJtesiral)，则控制逻辑 110可以行进至框126，在该框中开始正常燃烧策略。控制逻辑110然后可终止。控制逻辑110可以在终止后循环返回，以便再次从框112开始。更具体地说，控制 逻辑110可以等待一段预定时间，并且重新从框112开始。作为非限制性的例子，这段预定 时间可以为至少12. 5毫秒(ms)。因此，控制逻辑110可以在车辆运行期间持续运行。
权利要求
一种方法，包括使混合动力车辆运行在第一模式中，在所述第一模式期间燃烧发动机关闭并且电机推进所述混合动力车辆；在所述第一模式期间为电加热式催化剂通电；确定与从所述燃烧发动机排出的废气相联通的附加催化剂的工作温度；和在所述第一模式之后使所述车辆运行在第二模式中，在所述第二模式期间，所述发动机推进所述混合动力车辆，在所述第二模式期间当所述工作温度低于第一预定界限时，使所述发动机运行在催化剂燃烧模式中，所述催化剂燃烧模式包括使所述发动机以小于化学计量值的空燃比运行，并且将空气在位于所述附加催化剂之前的位置处喷射到从所述发动机排出的废气中。
2.如权利要求1所述的方法，其中，当所述附加催化剂的工作温度高于所述第一预定 界限时，使所述发动机以位于14. 2比1和14. 8比1之间的空燃比运行。
3.如权利要求1所述的方法，其中，所述电加热式催化剂定位在所述附加催化剂的上 游，并且在所述废气到达所述附加催化剂之前对所述废气加热。
4.如权利要求3所述的方法，其中，所述电加热式催化剂在所述第一模式期间被加热 到比200摄氏度更高的温度。
5.权利要求1所述的方法，其中，确定所述附加催化剂的工作温度发生在使车辆运行 在所述第二模式中之前。
6.权利要求1所述的方法，其中，在所述第一模式中的车辆起动状态之后为所述电加 热式催化剂通电，并且在所述催化剂燃烧模式期间在将空气喷射到所述废气中之前，使电 加热式催化剂以比第二预定界限高的温度运行。
7.如权利要求1所述的方法，其中，所述喷射空气包括通过气泵强行使气流进入所述 废气中，以便在所述催化剂燃烧模式期间控制所述废气中的氧气水平。
8.如权利要求1所述的方法，进一步包括在运行于所述催化剂燃烧模式期间确定所 述废气中的氧气水平，所述喷射空气受到控制，以便在所述废气内提供预定氧气水平，从而 在所述附加催化剂内产生放热反应。
9.如权利要求8所述的方法，其中，所述废气由电加热式催化剂加热，并且所述喷射空 气发生在所述电加热式催化剂上游的位置处。
10.一种控制模块，包括混合动力车辆模式控制模块，其用于控制车辆运行在第一模式和第二模式中，在所述 第一模式期间，燃烧发动机关闭并且由电机推进所述车辆，在所述第二模式期间，所述发动 机推进所述车辆；电加热式催化剂控制模块，其与所述混合动力车辆模式控制模块和电加热式催化剂通 讯，并且在所述第一模式期间为所述电加热式催化剂通电；催化剂温度评估模块，用于确定附加催化剂的工作温度；和发动机燃烧控制模块，其与所述混合动力车辆模式控制模块和所述催化剂温度评估模 块通讯，并且在所述第二模式期间当所述工作温度低于第一预定界限时，使所述发动机运 行在催化剂燃烧模式中，所述催化剂燃烧模式包括使所述发动机以低于化学计量值的空燃 比运行，并且在所述附加催化剂之前的位置将空气喷射到从所述发动机排出的废气中。
全文摘要
本发明涉及混合动力车辆的排气控制策略。具体地，提供了一种排放控制方法，其可包括使混合动力车辆运行在第一模式中，在第一模式期间燃烧发动机关闭且电机为车辆的推进提供动力。可在第一模式期间为电加热式催化剂(EHC)通电。该方法还可包括确定与从燃烧发动机排出的废气相联通的附加催化剂的工作温度；和，在第一模式后使车辆运行在第二模式中，在第二模式期间发动机为车辆的推进提供动力。在第二模式期间当工作温度低于第一预定界限时，发动机可运行于催化剂燃烧模式中。催化剂燃烧模式可包括使发动机以小于化学计量值的空燃比运行，并且在位于附加催化剂前的位置处将空气喷射到从发动机排出的废气中，以在附加催化剂内产生放热反应。
文档编号F01N9/00GK101865012SQ20101016402
公开日2010年10月20日 申请日期2010年4月14日 优先权日2009年4月14日
发明者B·N·鲁斯, B·斯波恩, E·V·贡策, H·G·桑托索 申请人:通用汽车环球科技运作公司