[发明专利]用于发动机控制的方法和系统

说明书

技术领域

本申请涉及在车辆如混合动力车辆中执行的排气催化剂加热。

背景技术

混合动力车辆（HEV）和插电式HEV（PHEV）主要以发动机关闭模式运行，其中通过能量存储装置（例如，电池）和/或电力马达推进车辆。车辆仅在所选情况期间以发动机打开的模式运行。因此，根据车辆行驶周期和电池充电周期，发动机可以不频繁地运行。虽然混合动力车辆中发动机运行时间的减少能够实现燃料经济性和减少燃料排放的益处，但更短的发动机运行时间也不会产生足以使排气催化剂保持激活的热量。这进而导致较高的车辆冷启动排放。

Hanada等人在US6427793中描述了一种解决冷启动排放的方法。其中，在车辆运行期间，基于催化剂活性，混合动力车辆在不同的行进模式之间切换。具体地，当催化剂被激活时，车辆以正常的行进模式运行，其中发动机运行基于扭矩需求。与之相比，当催化剂未被激活时，发动机被打开以加热催化剂，而不考虑操作者扭矩需求。

本发明人在此已经认识到，Hanada等人的方法可能导致频繁的发动机运行，这会降低混合动力车辆的效率和核心目的。具体地，由于具有冷催化剂的发动机运行使排气排放恶化，发动机被频繁地上拉以保持催化剂足够热，因此难以平衡混合动力车辆中的排气排放与发动机运行时间。此外，由于发动机在操作者不希望其上拉时被上拉，因此降低了车辆操作者的驾驶感觉。

发明内容

鉴于这些问题，本发明人在此开发了能够使冷启动排放减少并且减少混合动力车辆中的发动机运行时间的方法。在一个实施例中，该方法包括：在单个车辆行驶周期内，最初将发动机上拉至并保持在较高动力以响应于操作者扭矩需求；以及随后将发动机上拉至并保持在较低动力以响应于催化剂温度。以此方式，发动机关闭持续时间能够被延长。

在一个示例中，混合动力车辆可以以发动机关闭模式（或仅电动模式）运行，直至驾驶者扭矩需求超过系统电池和/或马达能够提供的动力。为满足增加的动力需求，发动机可以被上拉至较高动力（例如，较高的发动机转速和较高的峰值扭矩）。然后，发动机可以以第一冷启动模式维持在较高动力达某持续时间而不考虑驾驶者扭矩需求，以便在该最初发动机冷启动期间伺机加热排气催化剂。一旦催化剂被加热，发动机就被下拉，并且车辆可以恢复以发动机关闭模式运行。

当车辆在发动机关闭的情况下运行时，会发生排气催化剂冷却。例如，由于冷的环境状况和/或车辆静止（例如，在停车场或在隧道中），排气温度会下降到或接近（较低的）温度阈值，低于该（较低的）温度阈值，催化剂的活性退化。响应于催化剂冷却，可以执行随后的发动机冷启动运行。然而，具体地，发动机可以被再次上拉，上拉到第二冷启动模式中的较低动力（例如，较低的发动机转速和较低的峰值扭矩）。然后，发动机可以被维持在较低动力达某持续时间，以便充分加热排气催化剂。此外，可以基于电池的荷电状态调整发动机被上拉的阈值温度，当电池具有更多电荷时该阈值被降低。当电池能够满足动力需求时，这降低了发动机被上拉以加热催化剂的频率，而当电池被耗尽时，利用更频繁的发动机上拉来满足动力需求并协同加热催化剂。

以此方式，通过最初以较高动力运行发动机以预加热催化剂以及随后以较低动力运行发动机以使催化剂能够充分加热，在给定的车辆行驶周期内的发动机关闭持续时间可以被延长。通过降低对频繁的发动机上拉的需要，减少了发动机运行时间，提高了混合动力车辆的效率和燃料经济性。通过间歇地加热排气催化剂，催化剂维持活性，从而减少了发动机运行时的冷启动排放。总的来说，能够平衡发动机冷启动排放与混合动力车辆的减少的发动机运行时间。

在另一实施例中，用于混合动力车辆的方法包括：在单个行驶周期的第一冷启动期间，使发动机以第一较高动力运行达第一较长的持续时间；以及在行驶周期的每个随后的冷启动期间，使发动机以第二较低动力运行达第二较短的持续时间。

在另一实施例中，在第一冷启动期间，发动机被运行以响应于驾驶者需求高于阈值需求，并且其中在每个随后的冷启动期间，发动机被运行以响应于发动机排气催化剂温度低于阈值温度。

在另一实施例中，在第一冷启动期间，阈值需求基于电池荷电状态，并且其中在每个随后的冷启动期间，阈值温度基于电池荷电状态。

在另一实施例中，在第一冷启动期间，阈值需求随着电池荷电状态的降低而降低，并且其中在每个随后的冷启动期间，阈值温度随着电池荷电状态的降低而升高。

在另一实施例中，在第一冷启动期间，点火火花正时被推迟较小的量，并且其中在每个随后的冷启动期间，点火火花正时被推迟较大的量。