[发明专利]用于混合动力车辆的催化转化器燃烧策略

说明书

技术领域

本发明大致涉及操作混合动力车辆的方法，且更具体地涉及用来自用于混合动力车辆内燃机的废气处理系统的热能加热车辆系统的方法。

背景技术

具有内燃机(ICE)的车辆包括废气处理系统，用于减少来自发动机的废气的毒性。处理系统通常包括密耦式(close coupled)催化转化器和底置式(underfloor)催化转化器，它们中的每一个包括催化剂，所述催化剂将废气中的氮氧化物还原为氮气和二氧化碳或水，以及使一氧化碳(CO)和未燃尽的碳氢化合物(HCs)氧化为二氧化碳和水。催化剂可以包括但不限于铂族金属(PGM)。在催化剂变得可工作之前，催化剂必须被加热到催化剂的起燃温度。因此，在催化剂和废气之间的反应开始之前，废气必须将催化剂加热到起燃温度。

一些车辆可以包括废气加热器，诸如但不限于电加热模块，以进一步加热废气，来减少将催化剂加热到起燃温度的时间。在仅由内燃机提供动力的传统车辆中，废气加热器被限制为仅在发动机起动之后加热废气，即起动后加热(post crank heating)。在还包括用于为车辆提供动力的ICE/电马达组合的混合动力车辆中，混合动力车辆可以在起动发动机之前为废气加热器提供能量，即起动前加热(pre-crank heating)，由此进一步增加传送到废气的热的量和减少将催化剂加热到起燃温度的时间。

另外，一些车辆可以包括碳氢化合物注射器，其将碳氢化合物(例如汽油或柴油燃料)注射到底置式催化转化器的上游的废气流中。碳氢化合物燃烧以进一步将热添加到废气流，这减少使催化剂达到起燃温度的时间。

除了在密耦式催化转化器和底置式催化转化器中的催化剂之外，其它车辆系统必须被加热，以便正确地和/或更有效率地运行。例如，当变速器流体，即油，是冷的时，动力传动系变速器系统(drivetrain transmission system)内的能量损失相当高。加热变速器流体减少动力传动系变速器系统内的能量损失，使动力传动系变速器系统更节能。同样，车舱供暖系统从用于内燃机的发动机冷却剂中抽取能量。在混合动力车辆中，当不需要内燃机为混合动力车辆提供动力时，相当大的燃料量可以被消耗来运转内燃机，以加热用于车舱供暖系统的发动机冷却剂，由此降低混合动力车辆的总燃料效率。

发明内容

提供了一种用来自用于内燃机的废气处理系统的热能加热车辆系统的方法。该方法包括用加热模块将电热催化剂加热到预定温度。在电热催化剂被加热到预定温度后，空气流被泵送通过废气处理系统，以将热从加热模块传送到空气流。在电热催化剂被加热到预定温度之后，碳氢化合物被注入到空气流中，以形成碳氢化合物/空气混合物。碳氢化合物/空气混合物在底置式催化剂的上游燃烧，以加热空气流。热能通过废气热回收系统从底置式催化剂的下游的空气流回收。该方法还包括将回收的热能传送到车辆系统，以向该车辆系统供热。

还提供了一种操作混合动力车辆的方法。该方法包括确定混合动力车辆的内燃机是否正在运转，或内燃机是否没有正在运转。当内燃机没有正在运转时，废气处理系统的电热催化剂通过加热模块加热到预定温度。当电热催化剂被加热到预定温度之后，空气流用气泵被泵送通过废气处理系统，以当内燃机没有正在运转时将热从加热模块传送到空气流。当电热催化剂被加热到预定温度之后，碳氢化合物被注入到空气流中，以当内燃机没有正在运转时形成碳氢化合物/空气混合物。碳氢化合物/空气混合物在废气处理系统的底置式催化剂的上游燃烧，以当内燃机没有正在运转时加热空气流。来自空气流的热能用废气热回收系统在底置式催化剂的下游回收。该方法还包括将回收的热能传送到车舱供暖系统的发动机冷却剂或动力传动系变速器系统的变速器流体。

相应地，在内燃机起动之前，加热模块将电热催化剂加热到起燃温度，由此为废气处理系统以高峰性能运行作准备。此外，加热模块结合被注入的碳氢化合物的燃烧一起，可以进一步加热来自气泵的空气流。在将电热催化剂加热到起燃温度和燃烧被注入的碳氢化合物时产生的过量的热被回收并传送到至少一个其它车辆系统，包括但不限于车舱供暖系统的发动机冷却剂或动力传动系变速器系统的变速器流体，以减少混合动力车辆的能量损失和/或燃料使用。

本发明的上述特征和优势及其他特征和优势将从用于实施本发明的最佳模式的以下详细描述并连同附图而显而易见。

附图说明

图1是用于车辆的内燃机的废气处理系统的示意平面图。

图2是示出操作混合动力车辆以用来自用于车辆内燃机的废气处理系统的热能加热车辆系统的方法的流程图。