專利名稱：渦輪增壓發(fā)動機的減排系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本公開涉及減少渦輪增壓發(fā)動機中的排放物。
背景技術：
本部分中的陳述僅僅提供與本公開有關的背景信息，可能并不構成現(xiàn)有技術。在
此背景技術部分中所描述的當前署名發(fā)明人的工作以及在提交時否則可能不構成現(xiàn)有技
術的該描述的各方面，既不明示地也不默示地被承認為是針對本發(fā)明的現(xiàn)有技術。 超低排放車輛(SULEV)是設計成產(chǎn)生最少排放的常規(guī)動力或混合動力車輛。對于
自然吸氣發(fā)動機來說可能難以達到SULEV排放要求，并且由于流過渦輪增壓器硬件的排氣
的溫降，對于渦輪增壓發(fā)動機來說可能更困難。溫降導致催化劑起燃時刻的延遲，這在冷啟
動期間會導致排放增多。

發(fā)明內(nèi)容
—種減排系統(tǒng)，包括排放控制模塊，該排放控制模塊基于催化轉(zhuǎn)化器的第一溫 度有選擇地將燃料噴射控制為貧A/F比，并基于該第一溫度有選擇地開啟電加熱催化劑
(EHC)。燃料噴射模塊基于所述EHC的第二溫度在膨脹沖程期間有選擇地將燃料噴射到發(fā) 動機氣缸內(nèi)。 —種減排方法，包括基于催化轉(zhuǎn)化器的第一溫度有選擇地將燃料噴射控制為貧 A/F比；基于該第一溫度有選擇地開啟電加熱催化劑(EHC);以及基于該EHC的第二溫度在 膨脹沖程期間有選擇地將燃料噴射到發(fā)動機氣缸內(nèi)。 從本文提供的描述將會清楚其他應用領域。應當理解，該描述及具體實例僅用于 說明之目的，并不意圖限制本公開的范圍。


這里描述的附圖僅用于說明之目的，不意圖以任何方式限制本公開的范圍。 圖1是根據(jù)本公開的渦輪增壓發(fā)動機所用的減排系統(tǒng)的功能框圖； 圖2是根據(jù)本公開的發(fā)動機控制模塊的功能框圖； 圖3是根據(jù)本公開的示例性排氣布置； 圖4是根據(jù)本公開的第二示例性排氣布置；以及 圖5是示出根據(jù)本公開的減排方法的步驟的流程圖。
具體實施例方式
實質(zhì)上，下面的描述僅僅是示例性的，并不意圖限制本公開及其應用或使用。應該 理解，在各附圖中，相應的附圖標記表示相似或相應的零件或部件。用在本文中時，術語"模 塊"指的是專用集成電路(ASIC)、電子電路、執(zhí)行一種或多種軟件或固件程序的處理器(共 享的、專用的或群組的)和存儲器、組合邏輯電路或提供所述功能的其它合適部件。
現(xiàn)在參照圖1，車輛100包括發(fā)動機102。車輛100包括發(fā)動機控制模塊104。發(fā) 動機控制模塊104控制發(fā)動機102的各種部件和功能。發(fā)動機控制模塊104可執(zhí)行多種操 作，包括但不限于發(fā)動機控制、診斷和維護。例如，發(fā)動機控制模塊104接收來自各種傳感 器的信號，并基于這些信號進行調(diào)節(jié)和/或計算。 車輛100包括進氣口 106。車輛還包括燃料噴射器108以使燃料與空氣混合?？?氣/燃料(A/F)混合物通過進氣門112被接收在活塞氣缸110中。當進氣相位器114向下 推動在進氣凸輪軸116上時，進氣門112打開?；钊麣飧譏IO壓縮空氣，火花塞118點燃A/ F混合物以氧化燃料并產(chǎn)生熱能，從而推進車輛100。排氣凸輪相位器120致動排氣凸輪軸 122，以打開排氣門124并使排氣從氣缸110排出。排氣流過排氣結(jié)構125。排氣結(jié)構125 包括催化轉(zhuǎn)化器126，其去除未在活塞氣缸110內(nèi)氧化的任何殘留碳氫化合物燃料。
車輛100包括渦輪增壓器128。渦輪增壓器128利用來自正經(jīng)過的排氣的力壓縮 環(huán)境空氣。被壓縮的空氣以比不具有渦輪增壓器的發(fā)動機更高的壓力輸送至進氣口 106。 額外的空氣壓力允許燃料噴射器108向活塞氣缸110中噴射更多的燃料，從而增大動力和 扭矩輸出。由于排氣經(jīng)過渦輪增壓器128并對渦輪增壓器128內(nèi)的渦輪提供動力，因而排 氣經(jīng)歷顯著的溫降。排氣溫度的降低增加了催化轉(zhuǎn)化器126被加熱至起燃溫度所花費的時 間，這會增加排放。 現(xiàn)在參照圖2，發(fā)動機控制模塊104包括排放控制模塊200。排放控制模塊200與 相位器致動模塊202通訊，控制發(fā)動機102內(nèi)的凸輪相位器。相位器致動模塊202控制凸 輪相位器的延遲和提前。相位器致動模塊202控制進氣相位器和排氣相位器這二者，以改 善催化劑起燃之前(即，冷啟動期間) 一段時間內(nèi)的排放(即，以減排模式運行)。
排放控制模塊200與燃料噴射模塊204通訊。燃料噴射模塊204控制燃料噴射器 108。燃料噴射模塊204確定向活塞氣缸110內(nèi)噴射多少燃料。與催化劑起燃時刻之后相 比，催化劑起燃時刻之前的一段時間內(nèi)A/F比為貧的。燃料噴射模塊204可在冷啟動期間 命令燃料噴射器124在氣缸110的膨脹沖程后期噴射附加燃料脈沖，以增大催化轉(zhuǎn)化器126 的加熱。 排放控制模塊200與溫度模塊206通訊。溫度模塊206與電加熱催化劑(EHC)溫 度傳感器208以及催化轉(zhuǎn)化器溫度傳感器210通訊。EHC溫度傳感器208和催化轉(zhuǎn)化器溫 度傳感器210測量催化轉(zhuǎn)化器126內(nèi)的催化劑溫度(例如，利用估算、利用溫度計和/或其 它方法)。溫度模塊206向排放控制模塊200傳送催化劑是否已達到其相應的起燃溫度。
排放控制模塊200與EHC控制模塊212通訊。EHC控制模塊212基于從排放控制 模塊200接收到的控制信號而在開關之間切換電加熱催化劑214。 現(xiàn)在參照圖3，示出了排氣結(jié)構125的示例性布置。排氣從發(fā)動機102通過排氣 結(jié)構125朝大氣流動。排氣經(jīng)過催化劑，例如三元催化劑(TWC)/碳氫化合物吸收器302。 TWC/碳氫化合物吸收器302吸收排氣中的碳氫化合物，直至碳氫化合物吸收器302達到閾 值溫度(僅作為示例，接近100攝氏度)。TWC/碳氫化合物吸收器302吸收碳氫化合物，但 是允許諸如一氧化碳和氧氣的其它氣體通過。 一氧化碳和氧氣流入EHC 214中。電加熱催 化劑214利用氧氣氧化一氧化碳而產(chǎn)生二氧化碳及熱。來自氧化過程的熱加熱TWC 304，從 而減少TWC 304達到起燃溫度所需的時間，并因而減少催化轉(zhuǎn)化器126達到起燃溫度所需 的時間。
現(xiàn)在參照圖4，示出的排氣結(jié)構125的另一示例布置包括催化轉(zhuǎn)化器400和402。 催化轉(zhuǎn)化器400例如包括TWC 404和TWC/碳氫化合物吸收器406。如以上在圖3中所述， TWC/碳氫化合物吸收器406吸收碳氫化合物，并允許一氧化碳和氧氣通過。 一氧化碳和氧 氣流入催化轉(zhuǎn)化器402的EHC 408中。EHC 408利用氧氣氧化一氧化碳以產(chǎn)生二氧化碳及 熱，從而提高TWC 410的溫度。因此，TWC 410達到起燃溫度所需的時間減少。
現(xiàn)在參照圖5，示出了渦輪增壓發(fā)動機中的減排方法500。在步驟502中，開啟發(fā) 動機。在步驟504中，以貧A/F比(即，少于化學計量A/F比的燃料)啟動發(fā)動機。在步驟 506中，EHC控制模塊212開啟EHC 214。在步驟508中，排放控制模塊200改變相位器正 時以獲得較低排放。也可利用雙噴射、延遲火花、早進氣定相以及極貧空燃比之類的方法降 低排放。 在步驟510中，溫度模塊206確定電加熱催化劑的溫度。排放控制模塊200繼續(xù) 命令燃料噴射模塊204噴射貧乏量的燃料，并命令相位器致動模塊202控制相位器正時以 獲得較低排放。當電加熱催化劑214達到其起燃溫度時，排放控制模塊在步驟512中確定 催化轉(zhuǎn)化器126是否已達到其起燃溫度。若催化轉(zhuǎn)化器126未達到其起燃溫度，則方法500 繼續(xù)到步驟514。在步驟514中，排放控制模塊200指令相位器致動模塊202以及燃料噴射 模塊204在活塞110的膨脹沖程后期包括附加燃料脈沖。結(jié)果，在排氣流中產(chǎn)生一氧化碳。 在步驟516中，將一氧化碳用于在電加熱催化劑214中進行的氧化反應以加熱催化轉(zhuǎn)化器 126。 在步驟518中，TWC/碳氫化合物吸收器302吸收排氣結(jié)構125中的碳氫化合物。 TWC/碳氫化合物吸收器302吸收碳氫化合物排放，直至TWC/碳氫化合物吸收器達到閾值溫 度(僅作為示例，接近ioo攝氏度)。 在步驟520中，電加熱催化劑214氧化一氧化碳而為TWC 304產(chǎn)生熱。方法500 重復步驟512至520，直至催化轉(zhuǎn)化器126的TWC 304達到起燃溫度。當TWC 304達到起燃 溫度時，方法500繼續(xù)到步驟522并使發(fā)動機102正常運行。例如，方法500關閉EHC并以 化學計量A/F比操作。 現(xiàn)在，本領域技術人員從以上描述可理解，本發(fā)明的廣義教導可以以各種形式實 施。因此，盡管對照其具體實例描述了本公開，但是本發(fā)明的實際范圍不應當如此局限，因 為本領域技術人員通過研究附圖、說明書和所附權利要求將會清楚其它修改。
權利要求
一種減排系統(tǒng)，該減排系統(tǒng)包括排放控制模塊，該排放控制模塊基于催化轉(zhuǎn)化器的第一溫度有選擇地將燃料噴射控制為貧空氣/燃料比，并基于該第一溫度有選擇地開啟電加熱催化劑；以及燃料噴射模塊，該燃料噴射模塊基于所述電加熱催化劑的第二溫度在膨脹沖程和排氣沖程中的至少一個期間有選擇地將燃料噴射到發(fā)動機氣缸內(nèi)。
2. 如權利要求1所述的系統(tǒng)，其中當所述第一溫度低于第一閾值時，所述排放控制模塊將燃料噴射控制為所述貧空氣/燃料比。
3. 如權利要求2所述的系統(tǒng)，其中當所述第二溫度低于第二閾值時，所述燃料噴射模塊在膨脹沖程和排氣沖程中的至少一個期間噴射燃料。
4. 如權利要求3所述的系統(tǒng)，其中所述第一閾值對應于所述催化轉(zhuǎn)化器的起燃溫度，所述第二閾值對應于所述電加熱催化劑的起燃溫度。
5. 如權利要求4所述的系統(tǒng)，其中當所述第一溫度大于或等于所述第一閾值時，所述排放控制模塊將燃料噴射控制為化學計量空氣/燃料比。
6. 如權利要求4所述的系統(tǒng)，其中當所述第二溫度大于或等于所述第二閾值時，所述排放控制模塊關閉所述電加熱催化劑。
7. 如權利要求1所述的系統(tǒng)，還包括相位器致動模塊，該相位器致動模塊基于所述第 一溫度有選擇地將進氣相位器和排氣相位器控制為減排模式。
8. 如權利要求7所述的系統(tǒng)，其中當所述第一溫度大于或等于所述第一閾值時，所述相位器致動模塊有選擇地將所述進氣相位器和所述排氣相位器中的至少一個控制為正常操作模式。
9. 一種減排方法，該方法包括基于催化轉(zhuǎn)化器的第一溫度有選擇地將燃料噴射控制為貧空氣/燃料比；基于所述第一溫度有選擇地開啟電加熱催化劑；以及基于所述電加熱催化劑的第二溫度在膨脹沖程期間有選擇地將燃料噴射到發(fā)動機氣缸內(nèi)。
10. 如權利要求9所述的方法，其中所述有選擇地控制包括當所述第一溫度小于第一閾值時將燃料噴射控制為貧空氣/燃料比。
11. 如權利要求io所述的方法，其中所述有選擇地噴射包括當所述第二溫度小于第二閾值時在膨脹沖程期間噴射燃料。
12. 如權利要求11所述的方法，其中所述第一閾值對應于所述催化轉(zhuǎn)化器的起燃溫度，所述第二閾值對應于所述電加熱催化劑的起燃溫度。
13. 如權利要求12所述的方法，還包括當所述第一溫度大于或等于所述第一閾值時，將燃料噴射控制為化學計量空氣/燃料比。
14. 如權利要求12所述的方法，還包括當所述第二溫度大于或等于所述第二閾值時，關閉所述電加熱催化劑。
15. 如權利要求9所述的方法，還包括基于所述第一溫度有選擇地將進氣相位器和排氣相位器控制為減排模式。
16. 如權利要求15所述的方法，還包括當所述第一溫度大于或等于所述第一閾值時，有選擇地將所述進氣相位器和所述排氣相位器中的至少一個控制為正常操作模式。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種渦輪增壓發(fā)動機的減排系統(tǒng)，該減排系統(tǒng)包括排放控制模塊，該排放控制模塊基于催化轉(zhuǎn)化器的第一溫度有選擇地將燃料噴射控制為貧A/F比，并基于該第一溫度有選擇地開啟電加熱催化劑(EHC)。燃料噴射模塊基于所述EHC的第二溫度在膨脹沖程期間有選擇地將燃料噴射到發(fā)動機氣缸內(nèi)。
文檔編號F01N3/36GK101725393SQ20091017403
公開日2010年6月9日 申請日期2009年10月20日 優(yōu)先權日2008年10月20日
發(fā)明者E·V·岡策, H·G·桑托索 申請人:通用汽車環(huán)球科技運作公司