[發(fā)明專利]改進(jìn)冷起動(dòng)催化劑起燃的方法和系統(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710768781.2
• 申請(qǐng)日: 2017-08-31
• 公開（公告）號(hào): CN107795371B
• 公開（公告）日: 2021-07-16
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: R·豪斯特;R·A·維德;A·莫雷利
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 福特環(huán)球技術(shù)公司
• 主分類號(hào): F02B37/12
• 分類號(hào): F02B37/12;F01D5/06;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

本公開涉及改進(jìn)冷起動(dòng)催化劑起燃的方法和系統(tǒng)。提供了用于在發(fā)動(dòng)機(jī)冷起動(dòng)狀況期間通過抑制渦輪增壓器軸的旋轉(zhuǎn)加速催化劑起燃的方法和系統(tǒng)。在一個(gè)示例中，方法包括在發(fā)動(dòng)機(jī)冷起動(dòng)狀況期間抑制渦輪增壓器軸的旋轉(zhuǎn)，直至催化劑以期望的效率操作。可以經(jīng)由無(wú)源軸鎖定機(jī)構(gòu)或有源軸鎖定機(jī)構(gòu)抑制軸的旋轉(zhuǎn)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明總體涉及用于控制車輛發(fā)動(dòng)機(jī)的渦輪增壓器以在發(fā)動(dòng)機(jī)冷起動(dòng)狀況期間加速催化劑起燃的方法和系統(tǒng)。

背景技術(shù)

在發(fā)動(dòng)機(jī)排放測(cè)試期間，可能需要排氣催化劑以在從冷卻到環(huán)境狀況的發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)之后的在預(yù)定時(shí)間內(nèi)達(dá)到期望的轉(zhuǎn)換效率。例如，在一些發(fā)動(dòng)機(jī)排放測(cè)試中，可能需要排氣催化劑以在發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)之后的20秒內(nèi)以大于80％的效率操作。取決于組合物(composition)催化劑，排氣催化劑操作溫度可以在范圍從約800華氏度至1600華氏度的溫度狀況下以此類效率開始操作。因此，為了在發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)之后的短時(shí)間段內(nèi)提高排氣催化劑的效率，可以采用各種操作策略來(lái)加熱催化劑并且加速排氣催化劑的起燃。

在發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)之后，嘗試解決與加速催化劑的起燃相關(guān)的問題可以包括調(diào)整發(fā)動(dòng)機(jī)的點(diǎn)火正時(shí)或空燃比(AFR)以增加排氣溫度。然而，本發(fā)明人已經(jīng)認(rèn)識(shí)到，雖然調(diào)整點(diǎn)火正時(shí)和AFR嘗試通過增加排氣溫度來(lái)加速催化劑起燃，但是這些策略不足以解決排氣對(duì)排氣部件的熱損失。

本發(fā)明人已經(jīng)認(rèn)識(shí)到，排氣的一個(gè)熱損失源是由于隨著其行進(jìn)到排氣催化劑排氣的旋轉(zhuǎn)速率增加。由于渦輪機(jī)的自由旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，排氣的旋轉(zhuǎn)速率在包括渦輪增壓器的發(fā)動(dòng)機(jī)中的渦輪機(jī)的下游處增加。渦輪機(jī)的這種自由旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)導(dǎo)致排氣的旋轉(zhuǎn)速率在排氣流過渦輪機(jī)到排氣催化劑時(shí)增加。隨著排氣朝向排氣催化劑軸向下游行進(jìn)，排氣的增加的旋轉(zhuǎn)增加了排氣從排氣歧管到排氣催化劑的行進(jìn)時(shí)間或駐留時(shí)間。因此，排氣和排氣管道的壁之間的接觸量增加，并且在排氣到達(dá)排氣催化劑之前可以發(fā)生從排氣到排氣管道的熱損失量的增加。

發(fā)明內(nèi)容

在一個(gè)示例中，以上描述的問題可以通過一種方法解決，該方法包括響應(yīng)于發(fā)動(dòng)機(jī)冷起動(dòng)狀況，經(jīng)由軸鎖定機(jī)構(gòu)來(lái)抑制渦輪增壓器的軸的運(yùn)動(dòng)(movement)。軸鎖定機(jī)構(gòu)可以是無(wú)源(passive)軸鎖定機(jī)構(gòu)或有源(active)軸鎖定機(jī)構(gòu)。使用軸鎖定機(jī)構(gòu)而不是僅僅單獨(dú)地依靠廢氣門位置來(lái)控制渦輪增壓器的旋轉(zhuǎn)可以是有利的。例如，軸鎖定機(jī)構(gòu)在控制渦輪增壓器軸的旋轉(zhuǎn)速度上可以更準(zhǔn)確，和/或可以具有比廢氣門調(diào)整更大的對(duì)流動(dòng)旋轉(zhuǎn)的影響。如果可用，可以提供軸鎖定來(lái)替代廢氣門調(diào)整，或除了廢氣門調(diào)整之外，可以提供軸鎖定。

通過抑制渦輪增壓器的旋轉(zhuǎn)，可以實(shí)現(xiàn)降低螺旋地通過渦輪增壓器的渦輪機(jī)下游的排氣通道的排氣旋轉(zhuǎn)速率的技術(shù)效果，并且可以隨著排氣行進(jìn)到排氣催化劑減少排氣的熱損失。在排氣行進(jìn)到排氣催化劑時(shí)，來(lái)自排氣的熱損失的減少可以加速催化劑起燃并且可以導(dǎo)致減少的排放。

如上所述，軸鎖定機(jī)構(gòu)可以是無(wú)源軸鎖定機(jī)構(gòu)或有源軸鎖定機(jī)構(gòu)。無(wú)源軸鎖定機(jī)構(gòu)可以包括當(dāng)在固態(tài)狀態(tài)時(shí)使渦輪增壓器停止或抵抗渦輪增壓器旋轉(zhuǎn)的相變材料。隨著相變材料的溫度增加，相變材料的黏度可以降低。一旦相變材料的黏度降低到閾值黏度以下，則可以使渦輪增壓器軸能夠旋轉(zhuǎn)。在一些示例中，如由包含在相變材料中的物質(zhì)所定義，相變材料的熔點(diǎn)溫度可以對(duì)應(yīng)于催化劑可以以期望的效率操作的溫度。無(wú)源軸鎖定機(jī)構(gòu)可以有利于渦輪增壓器軸耐受高溫狀況而不劣化。

有源軸鎖定機(jī)構(gòu)可以包括可以被致動(dòng)以裝配到軸鎖定機(jī)構(gòu)的凹部以使渦輪增壓器的軸的旋轉(zhuǎn)停止的銷。有源軸鎖定機(jī)構(gòu)可以有利于響應(yīng)于某些狀況快速地使渦輪增壓器軸的旋轉(zhuǎn)停止或使渦輪增壓器軸能夠旋轉(zhuǎn)，并且改變不再阻止旋轉(zhuǎn)的狀況(諸如溫度)。例如，可以使軸旋轉(zhuǎn)停止，直至精確地當(dāng)期望使軸能夠轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)。在一個(gè)示例中，有源軸鎖定機(jī)構(gòu)可以使軸在發(fā)動(dòng)機(jī)冷起動(dòng)狀況期間停止，直至達(dá)到減少排氣旋轉(zhuǎn)的第一溫度，從而導(dǎo)致加速催化劑起燃，但是在其它起動(dòng)狀況或發(fā)動(dòng)機(jī)重新起動(dòng)狀況期間停止，直至達(dá)到不同的第二(例如，更低或更高)溫度。