[發(fā)明專利]用于減少排放的方法和系統(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710159609.7
• 申請(qǐng)日: 2017-03-17
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN107228004B
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-01-12
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張小鋼
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 福特環(huán)球技術(shù)公司
• 主分類號(hào): F01N13/08
• 分類號(hào): F01N13/08;F01N13/00;F02B37/18
• 代理公司: 北京紀(jì)凱知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11245
• 代理人: 徐東升;趙蓉民

本申請(qǐng)公開(kāi)用于減少排放的方法和系統(tǒng)，提供用于操作車輛發(fā)動(dòng)機(jī)中的分支排氣組件以便增加催化劑效率并且減少發(fā)動(dòng)機(jī)排放的方法和系統(tǒng)。在一個(gè)示例中，一種方法可以包括：在冷起動(dòng)狀況期間，使排氣首先流過(guò)三元催化劑、然后流過(guò)底部轉(zhuǎn)換器并且然后流過(guò)渦輪，每個(gè)排氣部件被容納在分支排氣組件上的不同分支上。在催化劑活化之后，排氣可以首先流過(guò)渦輪、然后流過(guò)底部轉(zhuǎn)換器并且然后流過(guò)三元催化劑，并且在高發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)載期間，排氣可以部分地繞過(guò)渦輪同時(shí)流過(guò)分支排氣組件的兩個(gè)分支。

技術(shù)領(lǐng)域

本描述總體涉及用于控制車輛發(fā)動(dòng)機(jī)以增加催化劑效率并且減少發(fā)動(dòng)機(jī)排放的方法和系統(tǒng)。

背景技術(shù)

可以使用經(jīng)由渦輪增壓器提供的增壓充氣來(lái)操作發(fā)動(dòng)機(jī)，其中進(jìn)氣壓縮機(jī)由排氣渦輪驅(qū)動(dòng)。然而，由于渦輪用作散熱器，將渦輪放置在排氣系統(tǒng)中可以增加發(fā)動(dòng)機(jī)冷起動(dòng)排放。特別地，發(fā)動(dòng)機(jī)冷起動(dòng)期間的發(fā)動(dòng)機(jī)排氣熱可以在渦輪處被吸收，從而降低在下游排氣催化劑處接收的排氣熱量。因此，這延遲了催化劑起燃。因此，可能需要點(diǎn)火延遲以便使排氣催化劑活化。然而，與點(diǎn)火延遲使用相關(guān)聯(lián)的燃料損失可以抵消或者甚至超過(guò)增壓發(fā)動(dòng)機(jī)操作的燃料經(jīng)濟(jì)效益。

因此，已經(jīng)開(kāi)發(fā)了各種方法以在增壓發(fā)動(dòng)機(jī)的冷起動(dòng)狀況期間加速達(dá)到催化劑起燃溫度。由Andrews在US8,23,4865中示出的一種示例方法包括在冷起動(dòng)狀況期間經(jīng)由繞過(guò)排氣渦輪的通道引導(dǎo)排氣朝向排氣尾管。被動(dòng)熱操作閥用于調(diào)節(jié)通過(guò)通道的排氣流量，在低溫狀況期間(諸如在冷起動(dòng)期間)閥打開(kāi)。熱操作閥包括基于溫度扭曲從而調(diào)節(jié)閥的開(kāi)度的雙金屬元件。通過(guò)繞過(guò)渦輪，排氣熱可以被直接傳遞到排氣催化劑。

然而，本文的發(fā)明人已經(jīng)認(rèn)識(shí)到此類系統(tǒng)的潛在問(wèn)題。作為一個(gè)示例，由于排氣繞過(guò)渦輪，渦輪加速可能存在延遲，從而導(dǎo)致渦輪遲滯和降低的增壓性能。此外，在催化劑起燃之后，到達(dá)催化劑的無(wú)阻排氣的溫度可以高于期望的溫度。特別地，由于催化劑表面上(諸如在排氣氧化催化劑或三元催化劑的表面上)的涂層，催化劑可以在較低的排氣溫度下具有較高的轉(zhuǎn)換效率。因此，到達(dá)催化劑的排氣的高于期望的溫度可以導(dǎo)致降低的催化劑功能性。

發(fā)明內(nèi)容

本文的發(fā)明人已經(jīng)確定可以至少部分地解決上述問(wèn)題的方法。用于增壓發(fā)動(dòng)機(jī)的一種示例方法包括：在發(fā)動(dòng)機(jī)冷起動(dòng)期間，使排氣首先流過(guò)三元催化劑、然后流過(guò)底部(underbody)轉(zhuǎn)換器并且然后流過(guò)渦輪；在催化劑起燃之后，使排氣首先流過(guò)渦輪、然后流過(guò)底部轉(zhuǎn)換器并且然后流過(guò)三元催化劑；以及在高負(fù)載操作期間，至少部分地繞過(guò)渦輪。以這種方式，排氣熱可以用于減少渦輪遲滯，同時(shí)加速催化劑起燃(light-off)。

在一個(gè)示例中，渦輪增壓發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)可以配置有分支排氣組件，其中排氣通道被分成至少三個(gè)單獨(dú)的分支，每個(gè)分支創(chuàng)建不同的流動(dòng)路徑。分支可以經(jīng)由閥彼此互連，使得可以經(jīng)由對(duì)閥的位置的調(diào)節(jié)來(lái)調(diào)節(jié)沿流動(dòng)路徑中的每一個(gè)的排氣流的順序。不同的排氣部件可以耦接到分支排氣組件的不同分支。例如，渦輪增壓器的排氣渦輪可以耦接到第一分支、底部轉(zhuǎn)換器可以耦接到第二分支并且排氣氧化催化劑(三元催化劑)可以耦接到排氣組件的第三分支。在冷起動(dòng)狀況期間，可以調(diào)節(jié)閥以使排氣流過(guò)催化劑、然后流過(guò)底部轉(zhuǎn)換器并且然后流過(guò)渦輪。在催化劑起燃之后，可以調(diào)節(jié)閥以使排氣首先流過(guò)渦輪、然后流過(guò)底部轉(zhuǎn)換器并且然后流過(guò)催化劑。在高發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)載狀況期間，諸如在利用增壓操作時(shí)，可以調(diào)節(jié)閥使得排氣可以同時(shí)被引導(dǎo)通過(guò)兩個(gè)單獨(dú)的流動(dòng)路徑到尾管。例如，排氣的第一部分可以首先流過(guò)渦輪、然后流過(guò)底部轉(zhuǎn)換器并且然后在經(jīng)由尾管離開(kāi)之前流過(guò)起燃催化劑。排氣的第二(剩余)部分可以在經(jīng)由尾管離開(kāi)之前繞過(guò)渦輪和底部轉(zhuǎn)換器直接流過(guò)起燃(活化)催化劑。基于發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)載，相對(duì)于被引導(dǎo)通過(guò)渦輪的排氣部分來(lái)調(diào)節(jié)被引導(dǎo)通過(guò)催化劑的部分。