[发明专利]用于催化剂加热的系统和方法

说明书

本公开提供“用于催化剂加热的系统和方法”。提供了用于排气催化剂加热策略的方法和系统，所述排气催化剂加热策略在没有燃烧稳定性限制的情况下使用火花延迟来增加由发动机输出的热量。在一个实例中，一种方法可包括在发动机冷起动期间，在产生基本为零的燃烧扭矩的正时处施加点火火花，同时经由电动马达扭矩维持发动机转速大于阈值转速。此外，可诸如通过调节节气门位置和所述发动机转速中的一个或多个通过调节通过所述发动机的气流来控制由所述发动机输出的热量。

技术领域

本说明书总体涉及用于在控制发动机怠速时加速排气催化剂的加热的系统和方法。

背景技术

车辆包括排放控制装置，诸如排气催化剂，以减少通过燃烧产生的排放物。然而，这种排放控制装置的有效性随操作温度而变化。通常，“起燃”温度用于表示一温度，高于该温度，实现高催化剂效率，从而使得催化剂能够有效地减少车辆排放物。因此，在发动机冷起动状况期间，可采用各种控制策略来加速催化剂加热。作为一个实例，可延迟火花正时以增加排气热，从而以更快的速率增加催化剂温度。然而，随着火花正时进一步延迟(以获得更多热)，燃烧稳定性(例如，从燃烧事件到燃烧事件产生的燃烧扭矩量的一致性)降低。燃烧扭矩的这种不一致性导致发动机转速不一致，这导致可能降低客户满意度的发动机振动。此外，这种振动还可能降低发动机怠速控制并且导致发动机失速。因此，通过延迟火花正时产生的排气热量受到燃烧稳定性的限制。

解决由于在催化剂加热期间延迟的火花正时而导致的燃烧稳定性的其他尝试包括使用来自电动马达的扭矩来补偿降低的点火效率(例如，通过燃烧产生扭矩的能力)。Kim等人在U.S.2008/0066457A1中示出了一种示例性方法。其中，火花被延迟到最大点火效率的50％至70％的范围内的正时，并且电动马达扭矩用于补偿降低的点火效率并且维持发动机的稳定的空载操作状态。

然而，本发明人在本文已认识到这种系统的潜在问题。作为一个实例，以50％至70％点火效率范围内的正时提供火花可产生高度可变的燃烧扭矩。高度可变的燃烧扭矩可能导致可变的发动机转速，这可能导致降低客户满意度的噪声、振动和粗糙性(NVH)问题。

发明内容

在一个实例中，上述问题可通过一种方法来解决，所述方法包括：在发动机的冷起动期间，在被设定来产生基本上零燃烧扭矩的点火正时处施加点火火花以使燃料和进入所述发动机的一部分空气燃烧，同时用电动马达使所述发动机旋转并且经由电动马达扭矩维持发动机转速大于阈值转速；以及基于期望的发动机排气热来调节进入所述发动机的空气量。以这种方式，在催化剂加热期间发动机转速可保持基本恒定，从而减少发动机振动并且提高客户满意度。

作为一个实例，产生基本上零燃烧扭矩的所述正时对应于使发动机气缸内的所指示的平均有效压力(IMEP)最小化并且具有最小可变性的正时区域。利用最小的IMEP可变性，减小了燃烧扭矩的循环间变化，并且从而减小了发动机转速的循环间变化。代替使发动机旋转的燃烧扭矩，发动机经由电机以基本恒定的转速旋转。此外，当期望的发动机排气热增加时，可通过增加进气节气门的开度来调节发动机气流速率。如果在全开节气门处需要额外的排气热(例如，发动机热输出)，那么可诸如通过增加电动马达扭矩来增加发动机转速，以进一步增加发动机气流速率。通过首先调节进气节气门的开度来提供期望的发动机排气热，可进一步降低发动机转速变化。以这种方式，可独立于燃烧稳定性并且在没有可能由客户负面地感受到的发动机转速变化的情况下来控制由发动机输出的热量。