[发明专利]起动-停止混合动力的放热催化剂加热系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种排气系统的催化转化器。

背景技术

在此提供的背景技术说明是为了大体地介绍本发明的背景。发明人的一部分工作在背景技术部分中被描述，这部分内容以及在提交申请时该描述中不另构成现有技术的方面，既不明确也不暗示地被承认是破坏本发明的现有技术。

催化转化器用于内燃发动机(ICE)的排气系统中以降低排放。作为示例，三元催化转化器(TWC)减少了排气系统内的氮氧化物、一氧化碳和碳氢化合物。三元转化器将氮氧化物转化成氮和氧，将一氧化碳转化成二氧化碳，以及氧化未燃烧的碳氢化合物以产生二氧化碳和水。

催化转换器通常开始起作用的平均起燃温度大致为200-350 ℃。结果，催化转化器在发动机冷起动时出现的预热时段期间不起作用或者提供最低限度的减排。催化转化器的运行温度在预热时段后可大致为650-900 ℃。催化转化器的效率随运行温度的上升而改善。由于上述原因，催化转化器在冷起动时上升至起燃温度越快，则排气系统的减排性能越好。

混合动力车辆可包括ICE和一台或多台电动机。ICE可具有带催化转化器的排气系统。ICE可被反复地和/或长时间地停用以节约燃料。催化转化器的温度在ICE停用时降低。带起动/停止的车辆包括有ICE，并且在例如ICE空转时段期间和/或当带起动/停止的车辆的速度为0 m/s时停用ICE。结果，催化转化器在混合动力电动车辆和带起动/停止的车辆的起动时可提供受限的减排性能。

发明内容

在一个实施例中，提供了一种催化剂加热系统，该催化剂加热系统包括第一监测模块、模式选择模块和电加热催化剂(EHC)控制模块。第一监测模块监测以下各项中的至少一个：(i)发动机排气系统中催化剂组件的第一催化剂的第一温度；和(ii)催化剂组件的活性催化剂体积。模式选择模块构造成基于第一温度和活性催化剂体积中的至少一个选择燃料增浓模式和二次空气喷射模式中的至少一种和EHC加热模式。EHC控制模块基于模式信号来控制到催化剂组件的第一催化剂和第二催化剂中的一个的电流。

在其他特征中，提供了一种操作催化剂加热系统的方法，并且该方法包括监测以下各项中的至少一个：(i)发动机排气系统中催化剂组件的第一催化剂的第一温度；和(ii)催化剂组件的活性催化剂体积。基于第一温度和活性催化剂体积中的至少一个来选择燃料增浓模式和二次空气喷射模式中的至少一种和电加热催化剂(EHC)加热模式。基于模式信号来控制到催化剂组件的第一催化剂和第二催化剂中的一个的电流。

本发明还包括以下方案：

方案1. 一种催化剂加热系统，包括：

第一监测模块，所述第一监测模块监测以下各项中的至少一个：i)发动机排气系统中催化剂组件的第一催化剂的第一温度；和ii)所述催化剂组件的活性催化剂体积；

模式选择模块，所述模式选择模块构造成基于所述第一温度和所述活性催化剂体积中的至少一个来选择燃料增浓模式和二次空气喷射模式中的至少一种和电加热催化剂EHC加热模式；以及

EHC控制模块，所述EHC控制模块基于所述模式信号来控制到所述催化剂组件的所述第一催化剂和第二催化剂中的一个的电流。

方案2. 根据方案1所述的催化剂加热系统，其中，所述模式选择模块在所述发动机被启用时选择所述燃料增浓模式和所述二次空气喷射模式中的至少一种并产生所述模式信号。

方案3. 根据方案1所述的催化剂加热系统，其中，所述模式选择模块基于所述第一温度和所述活性催化剂体积中的至少一个来选择所述燃料增浓模式和所述二次空气喷射模式。

方案4. 根据方案1所述的催化剂加热系统，其中，所述模式选择模块基于比催化剂起燃温度高的所述第一温度和比预定温度高的所述第二催化剂的第二温度来选择所述燃料增浓模式和所述二次空气喷射模式。

方案5. 根据方案4所述的催化剂加热系统，其中，所述第一催化剂为EHC，而所述第二催化剂为非EHC。

方案6. 根据方案4所述的催化剂加热系统，其中，当所述第一温度低于或等于所述催化剂起燃温度和所述第二温度低于或等于所述预定温度时，所述模式选择模块启动所述燃料增浓模式和所述二次空气喷射模式中的至少一种。

方案7. 根据方案6所述的催化剂加热系统，其中，当所述第一温度高于所述催化剂起燃温度和所述第二温度高于所述预定温度时，所述模式选择模块停止以所述燃料增浓模式和所述二次空气喷射模式中的所述至少一种进行的操作。