[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>: 201710815876.5
• 申請(qǐng)日: 2017-09-12
• 公開（公告）號(hào): CN107816406B
• 公開（公告）日: 2021-10-01
• 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): F02N19/02
• 分類號(hào): F02N19/02;F02N19/10;F02G5/02
• 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;張穎

本發(fā)明涉及用于減少排放的方法和系統(tǒng)，提供了用于操作車輛發(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，一種方法包括：在冷起動(dòng)條件期間，使排氣首先流動(dòng)通過三元催化劑，然后流動(dòng)通過底部轉(zhuǎn)換器，然后流動(dòng)通過熱交換器，并且然后流動(dòng)通過渦輪，每個(gè)排氣部件容納在分支排氣組件上的不同分支上。在催化劑活化之后，排氣可以首先流動(dòng)通過渦輪，然后流動(dòng)通過底部轉(zhuǎn)換器，并且然后流動(dòng)通過三元催化劑，并且在高發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷期間，進(jìn)入渦輪的排氣可以被冷卻以便減少渦輪上的熱負(fù)荷。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明整體涉及用于控制車輛發(fā)動(dòng)機(jī)以減少發(fā)動(dòng)機(jī)排放并回收排氣熱的 方法和系統(tǒng)。

背景技術(shù)

發(fā)動(dòng)機(jī)可以用經(jīng)由渦輪增壓器提供的升壓空氣充氣進(jìn)行操作，其中進(jìn)氣 壓縮機(jī)由排氣渦輪驅(qū)動(dòng)。然而，由于渦輪充當(dāng)散熱片，因此將渦輪放置在排 氣系統(tǒng)中可以增加發(fā)動(dòng)機(jī)冷起動(dòng)排放。具體地，在發(fā)動(dòng)機(jī)冷起動(dòng)期間，發(fā)動(dòng) 機(jī)排氣熱可在渦輪處被吸收，從而降低了在下游排氣催化劑處接收的排氣熱 量。這樣，這延遲了催化劑起燃。因此，為了激活排氣催化劑，可能需要火 花延遲。與火花延遲使用相關(guān)聯(lián)的燃料缺陷可抵消或甚至超過升壓發(fā)動(dòng)機(jī)操 作的燃料經(jīng)濟(jì)性效益。此外，在冷起動(dòng)期間，由于低于閾值汽缸壁和活塞溫 度，碳?xì)浠衔锱欧趴梢栽黾印Ｒ虼耍赡苄枰虬l(fā)動(dòng)機(jī)供應(yīng)熱以增加汽缸 壁和活塞的溫度。

因此，已經(jīng)研發(fā)了各種方法來在升壓發(fā)動(dòng)機(jī)的冷起動(dòng)條件期間加快達(dá)到 催化劑起燃溫度。在Andrews的US 8234865中示出的一個(gè)示例方法涉及在冷 起動(dòng)條件期間將排氣經(jīng)由繞過排氣渦輪的通道朝向排氣尾管輸送。被動(dòng)的熱 操作閥用于調(diào)整通過該通道的排氣流，該閥在低溫條件期間(諸如冷起動(dòng)期 間)打開。熱操作閥包括基于溫度變形從而調(diào)整閥的開口的雙金屬元件。通 過避開渦輪，可以將排氣熱直接傳送到排氣催化劑。

然而，本文發(fā)明人已經(jīng)認(rèn)識(shí)到這種系統(tǒng)的潛在問題。作為一個(gè)示例，來 自排氣的熱可不被充分回收并且不能充分用于加快汽缸壁和活塞的加熱。由 于產(chǎn)生的較低汽缸溫度，可增加碳?xì)浠衔锱欧拧Ｍ瑯樱捎谂艢饫@過渦輪， 可存在渦輪起轉(zhuǎn)(spin-up)延遲，從而導(dǎo)致渦輪遲滯和升壓性能降低。此外， 在催化劑起燃之后，到達(dá)催化劑的無阻礙排氣的溫度可高于期望的溫度。由 于催化劑表面上(諸如排氣氧化催化劑或三元催化劑的表面上)的涂層，催 化劑可在較低排氣溫度下具有較高轉(zhuǎn)化效率。高于到達(dá)催化劑的期望的排氣 溫度的溫度可導(dǎo)致催化劑功能降低。

發(fā)明內(nèi)容

本文發(fā)明人已經(jīng)確認(rèn)了一種方法，通過該方法可以至少部分地解決上述 問題。升壓發(fā)動(dòng)機(jī)的一個(gè)示例方法包括：在冷起動(dòng)期間，使排氣首先流動(dòng)通 過三元催化劑，然后流動(dòng)通過底部轉(zhuǎn)換器(underbody converter)，然后流動(dòng)通 過具有熱交換器的排氣旁通通道，并且然后流動(dòng)通過渦輪；將來自排氣的熱 傳遞到循環(huán)通過熱交換器的冷卻劑；以及用在熱交換器處回收的排氣熱加熱 發(fā)動(dòng)機(jī)汽缸和活塞。以這種方式，可以使用排氣熱來增加汽缸壁和活塞溫度， 并且還加快催化劑起燃。