用于减少排放的方法和系统技术方案

本申请公开用于减少排放的方法和系统，提供用于操作车辆发动机中的分支排气组件以便增加催化剂效率并且减少发动机排放的方法和系统。在一个示例中，一种方法可以包括：在冷起动状况期间，使排气首先流过三元催化剂、然后流过底部转换器并且然后流过涡轮，每个排气部件被容纳在分支排气组件上的不同分支上。在催化剂活化之后，排气可以首先流过涡轮、然后流过底部转换器并且然后流过三元催化剂，并且在高发动机负载期间，排气可以部分地绕过涡轮同时流过分支排气组件的两个分支。

Method and system for reducing emissions

The present invention discloses methods and systems for reducing emissions, providing methods and systems for operating a branch exhaust assembly in a vehicle engine to increase catalyst efficiency and reduce engine emissions. In one example, a method may include: during the cold start, the first three yuan through the exhaust catalyst, then flows through the bottom of the transducer and then passes through the turbine exhaust, each member is to accommodate different branches in the branches of the exhaust assembly. In the catalyst activation after flowing through the turbine exhaust can be first, then through the bottom and then passed through the three yuan catalyst converter, and in high load during engine exhaust can be partially bypass and two branch branch through the turbine exhaust components.

【技术实现步骤摘要】

本描述总体涉及用于控制车辆发动机以增加催化剂效率并且减少发动机排放的方法和系统。
技术介绍
可以使用经由涡轮增压器提供的增压充气来操作发动机，其中进气压缩机由排气涡轮驱动。然而，由于涡轮用作散热器，将涡轮放置在排气系统中可以增加发动机冷起动排放。特别地，发动机冷起动期间的发动机排气热可以在涡轮处被吸收，从而降低在下游排气催化剂处接收的排气热量。因此，这延迟了催化剂起燃。因此，可能需要点火延迟以便使排气催化剂活化。然而，与点火延迟使用相关联的燃料损失可以抵消或者甚至超过增压发动机操作的燃料经济效益。因此，已经开发了各种方法以在增压发动机的冷起动状况期间加速达到催化剂起燃温度。由Andrews在US8,23,4865中示出的一种示例方法包括在冷起动状况期间经由绕过排气涡轮的通道引导排气朝向排气尾管。被动热操作阀用于调节通过通道的排气流量，在低温状况期间(诸如在冷起动期间)阀打开。热操作阀包括基于温度扭曲从而调节阀的开度的双金属元件。通过绕过涡轮，排气热可以被直接传递到排气催化剂。然而，本文的专利技术人已经认识到此类系统的潜在问题。作为一个示例，由于排气绕过涡轮，涡轮加速可能存在延迟，从而导致涡轮迟滞和降低的增压性能。此外，在催化剂起燃之后，到达催化剂的无阻排气的温度可以高于期望的温度。特别地，由于催化剂表面上(诸如在排气氧化催化剂或三元催化剂的表面上)的涂层，催化剂可以在较低的排气温度下具有较高的转换效率。因此，到达催化剂的排气的高于期望的温度可以导致降低的催化剂功能性。
技术实现思路
本文的专利技术人已经确定可以至少部分地解决上述问题的方法。用于增压发动机的一种示例方法包括：在发动机冷起动期间，使排气首先流过三元催化剂、然后流过底部(underbody)转换器并且然后流过涡轮；在催化剂起燃之后，使排气首先流过涡轮、然后流过底部转换器并且然后流过三元催化剂；以及在高负载操作期间，至少部分地绕过涡轮。以这种方式，排气热可以用于减少涡轮迟滞，同时加速催化剂起燃(light-off)。在一个示例中，涡轮增压发动机系统可以配置有分支排气组件，其中排气通道被分成至少三个单独的分支，每个分支创建不同的流动路径。分支可以经由阀彼此互连，使得可以经由对阀的位置的调节来调节沿流动路径中的每一个的排气流的顺序。不同的排气部件可以耦接到分支排气组件的不同分支。例如，涡轮增压器的排气涡轮可以耦接到第一分支、底部转换器可以耦接到第二分支并且排气氧化催化剂(三元催化剂)可以耦接到排气组件的第三分支。在冷起动状况期间，可以调节阀以使排气流过催化剂、然后流过底部转换器并且然后流过涡轮。在催化剂起燃之后，可以调节阀以使排气首先流过涡轮、然后流过底部转换器并且然后流过催化剂。在高发动机负载状况期间，诸如在利用增压操作时，可以调节阀使得排气可以同时被引导通过两个单独的流动路径到尾管。例如，排气的第一部分可以首先流过涡轮、然后流过底部转换器并且然后在经由尾管离开之前流过起燃催化剂。排气的第二(剩余)部分可以在经由尾管离开之前绕过涡轮和底部转换器直接流过起燃(活化)催化剂。基于发动机负载，相对于被引导通过涡轮的排气部分来调节被引导通过催化剂的部分。以这种方式，通过将排气引导通过分支排气组件的不同流动路径，可能在冷起动状况期间加速达到催化剂起燃温度同时向发动机提供增压。具体地，排气可以流过涡轮、排气催化剂以及底部转换器中的每一个，其中基于工况调节排气流通过部件的顺序。通过在冷起动状况期间调节排气流以在使排气流过剩余排气部件之前将热排气引导通过排气催化剂，排气热可以被有效地传递到催化剂，从而加快催化剂活化。通过在催化剂活化之后调节排气流以在使排气流过剩余排气部件之前将热排气引导通过排气涡轮，减少涡轮迟滞。此外，在催化剂处接收的排气的温度降低，从而提高催化剂转换效率。通过经由排气组件中的多个流动路径引导排气，可能部分地绕过涡轮，从而在高发动机负载状况期间降低增压误差的可能性。使用阀来调整排气流通过容纳在分支排气组件的不同分支中的排气部件的顺序的技术效果是：可以基于发动机工况根据需要首先将排气热导向具体部件，而不考虑在排气组件中排气部件相对于彼此的顺序。总的来说，通过改变排气流通过排气部件的顺序，可以在增压发动机系统中改善发动机效率、排放质量和燃料效率。应当理解，提供上述
技术实现思路
以便以简化的形式介绍在具体实施方式中进一步描述的所选概念。这并不意味着确定所要求保护的主题的关键或必要特征，所述主题的范围由所附权利要求唯一地限定。此外，所要求保护的主题不限于解决上面或本公开的任何部分中提到的任何缺点的实施方式。附图说明图1示出包括分支排气组件的发动机系统的示例实施例。图2A示出以第一模式操作的图1的分支排气组件的示例实施例。图2B示出以第二模式操作的图1的分支排气组件的示例实施例。图2C示出以第三模式操作的图1的分支排气组件的示例实施例.图3示出图示说明可以被实施用于调节通过分支排气组件的排气流的示例方法的流程图。图4示出图示说明分支排气组件的不同操作模式的表格。图5示出分支排气组件的示例操作。具体实施方式下面描述涉及用于增加催化剂效率并且减少发动机排放同时向发动机系统提供增压的系统和方法。图1示出包括分支排气组件的示例发动机系统。不同的排气歧管部件(诸如涡轮、底部转换器以及三元催化剂)可以被容纳在组件的不同分支中。参考图2A、图2B以及图2C，其详细描述了分支排气组件的不同操作模式。发动机控制器可以经配置执行控制例程(诸如图3的示例例程)，以基于发动机工况和相应部件的温度要求引导排气通过分支排气组件的不同分支。分支排气组件的不同操作模式在图4中以表列出。参考图5，其示出图1的分支排气组件的示例操作。图1示意性地示出包括发动机10的示例发动机系统100的各方面。在所描述的实施例中，发动机10是耦接到涡轮增压器13的增压发动机，涡轮增压器13包括由涡轮116驱动的压缩机114。具体地，新鲜空气沿进气通道42经由空气过滤器112引入发动机10，并且流入压缩机114。压缩机可以是任意合适的进气压缩机，诸如马达驱动或驱动轴驱动的机械增压器压缩机。在发动机系统10中，压缩机是经由轴19机械地耦接到涡轮116的涡轮增压器压缩机，涡轮116通过膨胀发动机排气而被驱动。如图1所示，压缩机114通过增压空气冷却器(CAC)18耦接到节流阀20。节流阀20耦接到发动机进气歧管22。压缩的充气从压缩机流过增压空气冷却器18和节流阀到达进气歧管。在图1所示的实施例中，进气歧管内的充气的压力由歧管空气压力(MAP)传感器124感测。一个或多个传感器可以耦接到压缩机114的入口。例如，温度传感器55可以耦接到入口，用于估计压缩机入口温度，并且压力传感器56可以耦接到入口，用于估计压缩机入口压力。作为另一示例，湿度传感器57可以耦接到入口，用于估计进入压缩机的充气的湿度。其他传感器还可以包括例如空燃比传感器等。在其他示例中，压缩机入口状况(诸如湿度、温度、压力等)中的一个或多个可以基于发动机工况来推断。此外，当启用排气再循环(EGR)时，传感器可以估计充气混合物的温度、压力、湿度以及空燃比，充气混合物包括新鲜空气、再循环的压缩空气以及在压缩机入口处接收的排气残余物。进气歧管22通过一系本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种方法，其包括：在发动机冷起动期间，使排气首先流过三元催化剂、然后流过底部转换器并且然后流过涡轮；在催化剂起燃之后，使排气首先流过所述涡轮、然后流过所述底部转换器并且然后流过所述三元催化剂；以及在高负载操作期间，至少部分地绕过所述涡轮。

【技术特征摘要】
2016.03.25 US 15/081,0401.一种方法，其包括：在发动机冷起动期间，使排气首先流过三元催化剂、然后流过底部转换器并且然后流过涡轮；在催化剂起燃之后，使排气首先流过所述涡轮、然后流过所述底部转换器并且然后流过所述三元催化剂；以及在高负载操作期间，至少部分地绕过所述涡轮。2.根据权利要求1所述的方法，其中所述绕过包括使排气的第一部分流过所述三元催化剂、然后流过所述底部转换器并且然后流过所述涡轮，并且使所述排气的第二剩余部分仅流过所述三元催化剂，同时绕过所述涡轮和所述底部转换器中的每一个。3.根据权利要求2所述的方法，其中基于驾驶员需求和增压误差调节所述第一部分与所述第二部分的比率。4.根据权利要求3所述的方法，其中所述调节包括当所述驾驶员需求增加时，减少所述第二部分同时相应地增加所述第一部分，并且当所述增压误差增加时，增加所述第二部分同时相应地减少所述第一部分，所述增压误差包括实际增压和期望增压之间的差。5.根据权利要求1所述的方法，其中所述三元催化剂、所述底部转换器以及所述涡轮被容纳在分支排气组件的不同分支中，所述不同分支经由第一阀和第二阀中的每一个彼此流体连接。6.根据权利要求5所述的方法，其中使排气首先流过三元催化剂、然后流过底部转换器并且然后流过涡轮包括使排气首先沿第一方向流过容纳在第三分支上的所述三元催化剂、然后使排气沿第二方向流过容纳在第二分支上的所述底部转换器并且然后使排气沿所述第一方向流过容纳在第一分支上的所述涡轮，所述第二方向与所述第一方向相反；其中使排气流过所述涡轮、然后流过所述底部转换器并且然后流过所述三元催化剂包括使排气首先沿所述第一方向流过容纳在所述第一分支上的所述涡轮、然后沿所述第二方向流过容纳在所述第二分支上的所述底部转换器并且然后沿所述第一方向流过容纳在第三分支上的所述三元催化剂；以及其中至少部分地绕过所述涡轮包括使排气的第一部分首先沿所述第一方向流过容纳在所述第一分支上的所述涡轮、然后沿所述第二方向流过容纳在所述第二分支上的所述底部转换器并且然后沿所述第一方向流过容纳在所述第三分支上的所述三元催化剂，并且同时使排气的第二部分沿所述第一方向仅流过所述第三分支，同时绕过所述涡轮和所述底部转换器中的每一个。7.根据权利要求5所述的方法，其中所述第一阀耦接到所述第一分支的第一端、所述第二分支的第一端以及所述第三分支的第一端中的每一个，并且其中所述第二阀耦接到所述第一分支的第二端、所述第二分支的第二端以及所述第三分支的第二端中的每一个。8.根据权利要求5所述的方法，其中使排气在所述冷起动期间流动包括将所述第一阀致动到第一位置并且将所述第二阀致动到第一位置，其中使排气在催化剂起燃后流动包括将所述第一阀致动到第二位置并且将所述第二阀致动到第二位置，并且其中使排气在高负载操作期间流动包括将所述第一阀致动到第三位置并且将所述第二阀致动到所述第二位置。9.一种发动机方法，其包括：调节耦接到分支排气系统的第一分支、第二分支以及第三分支中的每一个的多个阀的位置，每个分支容纳不同的排气部件，以改变排气流通过所述不同的排气部件的顺序，同时使排气流过所述不同的排气部件中的每一个。10.根据权利要求9所述的方法，其中所述调节包括：以第一阀处于第一位置和第二阀处于第一位置的第一模式操作，以使排气首先流过容纳在所述分支排气系统的所述第三分支上的三元催化剂、然后流过容纳在所述分支排气系统的所述第二分支上的底部转换器并且然后流过容纳在所述分支排气系统的所述第一分支上的涡轮；以所述第一阀处于第二位置和所述第二阀处于第二位置的第二模式操作，以使排气首先流过所述涡轮、然后流过所述底部转换器并且然后流...

【专利技术属性】
技术研发人员：张小钢，
申请(专利权)人：福特环球技术公司，
类型：发明
国别省市：美国;US