内燃机的能源系统技术方案

提供一种能够通过在不给电池施加过量负荷的情况下更加稳定地运行附有电加热器的催化剂用的电加热器来更为可靠地升高排气净化装置的温度的技术。该技术包括电池和利用该电池供应的电功率运行并加热吸留－还原型ＮＯｘ催化剂的电加热器，其中，从吸留进入吸留－还原型ＮＯｘ催化剂中的ＳＯｘ吸留量等于或大于Ｓ１的点处预测会在不久之后执行ＳＯｘ中毒恢复过程（Ｓ１０２），并且通过提高交流发电机的发电电压（Ｓ１０３）来增加电池的充电水平（Ｓ１０６）。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种给外设例如排气净化装置的电加热器提供电 功率并由此使所述外设运行的内燃机能源系统。
技术介绍
内燃机的排气含有诸如NOx的毒性物质。在内燃机的排气系统 中提供用于净化NOx排气的NOx催化剂来降低这些毒性物质的排 放是公知的。该技术可能导致这种情况当NOx催化剂的温度低 的时候，NOx的净化效率降低。因此，需要将NOx催化剂的温度 升高至一定温度，使得排气能够充分脱除NOx。此外，例如，在提供吸留-还原型NOx催化剂的情况下，净化 能力因吸留的NOx量增加而降低，将还原剂供应给吸留-还原型 NOx催化剂，吸留在吸留-还原型NOx催化剂中的NOx被还原释 放(这在下文中将称为[NOx还原过程l)。此外，为了克服由于排气 中存在的SOx吸留进入吸留-还原型NOx催化剂中而导致净化能力 下降的SOx中毒，在某种情况下将还原剂供应给吸留-还原型NOx 催化剂，并且升高吸留-还原型NOx催化剂的温度(这在下文中将 称为[SOx再生过程j )。另一方面，在捕集内燃机排气中所包含的颗粒物质的颗粒过滤 器(这将在下文中简称[过滤器])中，如果捕集的颗粒物质的累积 量增加，则排气中的背压因过滤器的堵塞而升高，并且发动机性能 下降。因此，通过升高引入到过滤器中的排气的温度来升高过滤器 的温度，通过氧化来除去捕集的颗粒物质(PM),由此设计来使过 滤器的排气净化性能获得再生(这将在下文中称为[PM再生过程1 )。如上所述，各自用作排气净化装置的NOx催化剂和过滤器在许 多情况下都需要加热。在这方面，存在一种情况，即在诸如上述NOx 催化剂和过滤器的排气净化装置上游侧的排气通道中提供具有氧 化催化剂并引入电加热器(EHC:电加热的催化剂)的催化剂装置。 在该情况下，当升高排气净化装置中的温度时，通过电加热附有电加热器的催化剂装置而活化氧化催化剂，并且通过利用附有电加热 器的催化剂装置的热量来升高排气净化装置的温度。然而，该电加 热器需要大量消耗电功率，并且问题在于，频繁使用电加热器使电 池负荷增加。而且，在强化电池和交流发电机时，这是降低设备成 本和使设备小型化的障碍。关于上述技术，如日本专利申请公开特开平9-158716中记载的， 该技术提出，基于电池的充电状态来确定给催化剂装置的电加热器 供应电功率的时间。然而，该技术存在一种情况，即电加热器的运 行根据电池的充电状态而受到限制，其结果是难以充分升高排气净 化装置的温度。此外，日本专利申请公开特开平9-217636公开了一种技术，其 中，在给附有电加热器的催化剂装置的电加热器供应电功率的一段 时间期间，发动机转数可变的装置增加发动机的转数，并且发电量 可变的装置通过发电机增加发电量。然而，在该技术中，发动机的 转数由于发电而变化，因此，如果空载转数波动，尤其是在空载过 程中波动，可能会给车辆乘客带来不舒服的感觉。此外，在专利申请公开2847976所公开的技术中，检测电池的 电压，并且从所检测的电池电压和预定的加热器电压获得供应至电 加热器的电功率的占空系数。然后，按所获得的占空系数对供应至 电加热器的电池通电时间(供电时间)通过占空比控制，由此将定 量电功率供应给电加热器。而且，日本技术申请2548065中公开的技术在于，基于电 池的电功率、交流发电机的电功率和用于催化剂的电加热器的电功率来控制内燃机。
技术实现思路
本专利技术的一个目的是提供一种在不给电池施加过量负荷的情况下 更为可靠地运行电负荷装置例如附有电加热器的催化剂装置用的电加 热器的技术。为实现上述目的，本专利技术具有如下主要特征包括电池和利用所 述电池供应的电功率运行的电负荷装置，以及，如果预测到电负荷装 置会消耗等于或大于预定量的电功率量(不管电负荷装置使用期间的实际功率消耗^莫式如何)，则将所述电池的充电水平提高至等于或高于 预定的功率消耗前水平。更具体而言，提供一种包括电池和利用所述电池供应的电功率运行的电负荷装置的内燃机能源系统，所述内燃机能源系统包括预测 电负荷装置消耗的电功率量等于或大于预定量的电功率消耗预测装置；和功率消耗前的充电装置，如果电功率消耗预测装置预测到电功 率消耗装置消耗的电功率量等于或大于预定量，则该充电装置将所述 电池的充电水平提高至等于或高于预定的功率消耗前水平，而不依赖 于电负荷装置使用期间的电功率消耜一莫式。也就是说，如果预测到电负荷装置会消耗等于或大于预定量的电 功率量(例如长时间的大电功率的功率消耗)，则在电负荷装置运行之 前将电池的充电水平升高至等于或高于预定的功率消耗前水平(而不 是按对应于在电负荷装置使用期间电负荷装置的功率消耗来给电池充 电)。根据该方案，当电负荷装置实际消耗电功率时，可以防止将过量 负荷施加到电池上和防止因电池充电总量不足(对应于充电水平)而 限制电负荷装置的运行。在此，等于或大于预定量的电功率量是i^为在电池充电水平不足 的状态下消耗电功率量的情况下对电池的供电性能产生影响的电功率 量，并且也可以根据经验预先确定。此外，预定的功率消耗前水平的 充电水平是认为在电池的充电水平等于或高于预定的功率消耗前水平 的状态下即使在消耗等于或大于预定量的电功率量时也不导致电池的 供电性能劣化的充电水平，并且也可以才艮据经验预先获得。上文所述 的表述不管电负荷装置使用期间的功率消^^莫式如何意味着不是按 对应于在电负荷装置使用期间电负荷装置的电功率消耗来给电池充 电。此外，根据本专利技术，内燃机的能源系统还可以包括净化内燃机 排气的排气净化装置；和性能恢复装置，该性能恢复装置以加热排气 净化装置的方式通过除去在所述排气净化装置净化所述排气时累积在 所述排气净化装置内的物质来执行恢复排气净化装置的排气净化性能 的性能恢复过程，其中电负荷装置可以是通过通电产生热并且加热排 气净化装置的电加热器。尤其假定在这种情况下性能恢复过程是升高排气净化装置的温度以及氧化和除去捕集在排气净化装置内的颗粒物质(PM)的PM再生 过程。作为替代方案，所假定的过程是通过供应还原剂以及通过升高 排气净化装置的温度来还原释放排气净化装置中吸留的SOx的SOx 中毒恢复过程。此外，在进行PM再生过程或SOx中毒恢复过程时用 于加热排气净化装置的电加热装置用作上述电负荷装置。然后，在该情况下，当电功率消耗预测装置预测到排气净化装置 在不久之后会经历PM再生过程或SOx中毒恢复过程时，功率消耗前 充电装置提高电池的充电水平。如果这样，那么在PM再生过程或SOx 中毒恢复过程中加热带有电加热器的排气净化装置的情况下，可以充 分加热排气净化装置，而不给电池施加过量负荷。此外，可以避免因 电池的充电总量(对应于充电水平)不足而不能充分完成PM再生过 程或SOx中毒恢复过程的情况。此外，根据本专利技术，功率消耗前充电装置可以通过增强交流发电 机的发电能力而将电池的充电水平提高至等于或高于所述功率消耗前 水平。此外，功率消耗前充电装置还可以通过增加内燃机的空载转数 而将电池的充电水平提高至等于或高于功率消耗前水平。此外，在该情况下，电功率消耗预测装置可以从排气净化装置内 物质的累积量变得等于或大于预定的第一累积量的点处，预测电加热 器消耗等于或大于预定量的电功率量。在此，是否对排气净本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种包括电池和利用所述电池供应的电功率运行的电负荷装置的内燃机能源系统，所述系统包括：　预测所述电负荷装置消耗的电功率量等于或大于预定量的电功率消耗预测装置；和　功率消耗前充电装置，如果所述电功率消耗预测装置预测到所述电负荷装置 消耗的电功率量等于或大于所述预定量，则该功率消耗前充电装置将所述电池的充电水平提高至等于或高于预定的功率消耗前水平，而不依赖于所述电负荷装置使用期间的功率消耗模式。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】JP 2006-7-12 192147/20061. 一种包括电池和利用所述电池供应的电功率运行的电负荷装置的内燃机能源系统，所述系统包括预测所述电负荷装置消耗的电功率量等于或大于预定量的电功率消耗预测装置；和功率消耗前充电装置，如果所述电功率消耗预测装置预测到所述电负荷装置消耗的电功率量等于或大于所述预定量，则该功率消耗前充电装置将所述电池的充电水平提高至等于或高于预定的功率消耗前水平，而不依赖于所述电负荷装置使用期间的功率消耗模式。2. 根据权利要求1的内燃机能源系统，其还包括净化所述内燃机 排气的排气净化装置；和性能恢复装置，该性能恢复装置以加热所述排气净化装置的方式 通过除去在所述排气净化装置净化所述排气时累积在所述排气净化装 置内的物质来执行恢复所述排气净化装置的排气净化性能的性能恢复 过程，其中所述电负荷装置是通过通电产生热并且加热所述排气净化装 置的电加热器。3. 根据权利要求1或2的内燃机能源系统，还包括产生与所述内燃 机的运行相关的电功率并且给所述电池充电的交流发电机，其中所述功率消耗前充电装置通过增强所述交流发电机的发电能 力将所述电池的充电水平提高至等于或高于所述功率消耗前水平。4. 根据权利要求2的内燃机能源系统，其中所述电功率消耗预测装 置从所述排气净化装置内物质的累积量变得等于或大于预定的第 一 累 积量的点处预测所述电加热器消耗等于或大于所述预定量的电功率 量。5. 根据权利要求4的内燃机能源系统,其中所述性能恢复过程是NOx 还原过程，当所述排气净化装置中累积的NOx量等于或大于比所述第一累 积量大的预定第二累积量时，开始给所述电加热器通电，以及当所述排气净化装置中累积的NOx量等于或大于比所述第二累积量大的预定第三累积量时，开始供应还原剂。6. —种内燃机的能源系统，其包括 电池；净化所述内燃机的排气的排气净化装置；性能恢复装置，该性能恢复装置以加热所述排气净化装置的方式 通过除去在所述排气净化装置净化所述排气时累积在所述排气净化装 置内的物质来执行恢复所述排气净化装置的排气净...

【专利技术属性】
技术研发人员：新美国明，小田富久，植田贵宣，辻本健一，
申请(专利权)人：丰田自动车株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]