[发明专利]用于减少排放的方法和系统

说明书

本发明涉及用于减少排放的方法和系统，提供了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减少发动机排放的方法和系统。在一个示例中，一种方法包括：在冷起动条件期间，使排气首先流动通过三元催化剂，然后流动通过底部转换器，然后流动通过热交换器，并且然后流动通过涡轮，每个排气部件容纳在分支排气组件上的不同分支上。在催化剂活化之后，排气可以首先流动通过涡轮，然后流动通过底部转换器，并且然后流动通过三元催化剂，并且在高发动机负荷期间，进入涡轮的排气可以被冷却以便减少涡轮上的热负荷。

技术领域

本发明整体涉及用于控制车辆发动机以减少发动机排放并回收排气热的 方法和系统。

背景技术

发动机可以用经由涡轮增压器提供的升压空气充气进行操作，其中进气 压缩机由排气涡轮驱动。然而，由于涡轮充当散热片，因此将涡轮放置在排 气系统中可以增加发动机冷起动排放。具体地，在发动机冷起动期间，发动 机排气热可在涡轮处被吸收，从而降低了在下游排气催化剂处接收的排气热 量。这样，这延迟了催化剂起燃。因此，为了激活排气催化剂，可能需要火 花延迟。与火花延迟使用相关联的燃料缺陷可抵消或甚至超过升压发动机操 作的燃料经济性效益。此外，在冷起动期间，由于低于阈值汽缸壁和活塞温 度，碳氢化合物排放可以增加。因此，可能需要向发动机供应热以增加汽缸 壁和活塞的温度。

因此，已经研发了各种方法来在升压发动机的冷起动条件期间加快达到 催化剂起燃温度。在Andrews的US 8234865中示出的一个示例方法涉及在冷 起动条件期间将排气经由绕过排气涡轮的通道朝向排气尾管输送。被动的热 操作阀用于调整通过该通道的排气流，该阀在低温条件期间(诸如冷起动期 间)打开。热操作阀包括基于温度变形从而调整阀的开口的双金属元件。通 过避开涡轮，可以将排气热直接传送到排气催化剂。

然而，本文发明人已经认识到这种系统的潜在问题。作为一个示例，来 自排气的热可不被充分回收并且不能充分用于加快汽缸壁和活塞的加热。由 于产生的较低汽缸温度，可增加碳氢化合物排放。同样，由于排气绕过涡轮， 可存在涡轮起转(spin-up)延迟，从而导致涡轮迟滞和升压性能降低。此外， 在催化剂起燃之后，到达催化剂的无阻碍排气的温度可高于期望的温度。由 于催化剂表面上(诸如排气氧化催化剂或三元催化剂的表面上)的涂层，催 化剂可在较低排气温度下具有较高转化效率。高于到达催化剂的期望的排气 温度的温度可导致催化剂功能降低。

发明内容

本文发明人已经确认了一种方法，通过该方法可以至少部分地解决上述 问题。升压发动机的一个示例方法包括：在冷起动期间，使排气首先流动通 过三元催化剂，然后流动通过底部转换器(underbody converter)，然后流动通 过具有热交换器的排气旁通通道，并且然后流动通过涡轮；将来自排气的热 传递到循环通过热交换器的冷却剂；以及用在热交换器处回收的排气热加热 发动机汽缸和活塞。以这种方式，可以使用排气热来增加汽缸壁和活塞温度， 并且还加快催化剂起燃。