[发明专利]排气热回收和碳氢化合物捕集

说明书

本发明涉及排气热回收和碳氢化合物捕集。提供了用于排气旁路组件处的排气热回收和碳氢化合物捕集的方法和系统。排气可以沿两个方向流过排气旁通通道以及被耦接至旁通通道的HC捕集器和热交换器中的每个。HC捕集器可以利用热排气被冲洗，并且来自排气的热可以在热交换器处被回收。

技术领域

本说明书大体涉及用于排气旁路组件处的排气热回收和碳氢化合物捕集的方法和系统。

背景技术

发动机可以被配置有用于从内燃发动机排气能量回收热的排气热回收系统。热通过排气热交换器系统从热排气被转移到冷却液。来自被循环通过加热器核心的冷却液可以被用于这样的功能，诸如加热汽缸盖，因此使乘客车厢迅速地变暖，由此改善发动机效率。在混合动力电动车辆中，排气热的回收通过使发动机温度更快地变暖而改善燃料经济性，由此在电动模式下允许更快的发动机关闭和车辆的延长的使用。

排气热也可以在排气再循环(EGR)冷却器处被取回。EGR冷却器可以被耦接至EGR输送系统，以使再循环的排气的温度在被输送至进气歧管之前降下来。EGR被用来减少排气NOx排放，通过减少低负荷下的节流损失而改善燃料经济性，并且改善爆震容限。

在冷启动状况期间和/或在发动机怠速期间，催化剂温度会较低，例如低于起燃温度。由于低温度，催化剂会不能有效地转化冷启动排气碳氢化合物。碳氢化合物(HC)捕集器(诸如含有沸石的捕集器)可以被用来从低温度排气吸附HC。HC捕集器需要被周期性地冲洗(purge)以移除积聚的HC。

若干方案被提供用于捕集在冷启动状况下离开催化剂的碳氢化合物。在一个示例中，如由Lupescu等人在US8635852中示出的，HC捕集器可以被耦接至平行于主排气通道的旁通通道。在冷启动状况下，在通过尾管被释放到大气之前，排气可以被输送通过HC捕集器。冷启动碳氢化合物可以在HC捕集器处被吸附。在发动机变暖之后，热排气沿相反方向被输送通过HC捕集器，将捕集的碳氢化合物抽取到发动机进气歧管用于燃烧。

然而，发明人在此已经认识到上述问题和上述方案的潜在缺点。作为一个示例，由于HC捕集器的位置，进入捕集器的排气不会冷到足以用于大体上所有要被吸附的冷启动碳氢化合物，导致退化的排气排放。此外，来自冷排气的水会凝结在HC捕集器上，降低沸石的HC存储功能性。发明人还已经认识到，在这样的系统中协调EGR冷却与排气热回收会是困难的。具体地，由于更低质量流量下的低热通量，在EGR冷却器处回收的热不能被有效地用于加热车厢空间。因此，需要截然不同的热交换器用于车厢加热。同样地，即使热在热交换器处从排气被提取，经冷却的排气也不被再循环，导致对截然不同的EGR冷却器的需要。额外的部件增添了成本和复杂性以及对于截然不同的运转实现期望的热转移的困难性。

发明内容

发明人在此已经识别了一种可以至少部分地解决上述问题的方案。一种用于发动机的示例方法包含：在第一模式下运转，其中排气从排气催化剂的下游流过排气旁路，并沿第一方向流过被耦接在所述排气旁路中的上游热交换器和下游碳氢化合物捕集器中的每一个，并且然后流至排气尾管；以及在第二模式下运转，其中排气从排气催化剂的下游流过排气通道，然后沿第二相反方向流过碳氢化合物捕集器且然后流过热交换器，并且流至所述发动机进气装置。以此方式，冷启动HC排放能够被减少，同时回收排气热用于车厢加热。