專利名稱：使用催化轉(zhuǎn)換器單元中的旁路的混合動力車輛熱管理的制作方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明一般涉及混合動力車輛和操作混合動力車輛以在內(nèi)燃發(fā)動機旋轉(zhuǎn)時保持用于內(nèi)燃發(fā)動機的排氣處理系統(tǒng)的催化器的熱效率的方法。
背景技術(shù)：
具有內(nèi)燃發(fā)動機(ICE)的混合動力車輛包括排氣處理系統(tǒng)以減少來自發(fā)動機的排氣的毒性。該處理系統(tǒng)通常包括催化轉(zhuǎn)換器單元，其包括催化劑，該催化劑還原排氣中的氮氧化物為氮和二氧化碳或水，以及氧化一氧化碳(CO)和碳氫化合物(HCs)為二氧化碳和水。催化劑可包括但不限于鉬族金屬(PGM)。在催化劑變得可操作前，主催化劑必須被加熱 至該催化劑的起燃溫度。因此，在催化劑和排氣開始反應前，排氣必須加熱催化劑至起燃溫度?；旌蟿恿囕v可進一步包括電機。內(nèi)燃發(fā)動機和電機可每個都被選擇性地接合以驅(qū)動車輛，即內(nèi)燃發(fā)動機和電機可每個被選擇性地接合以產(chǎn)生驅(qū)動扭矩用于變速器。當電機被接合以提供驅(qū)動扭矩給變速器時，內(nèi)燃發(fā)動機通常不被供應燃料且不運行。但是，由于電機和內(nèi)燃發(fā)動機二者被聯(lián)接至變速器以提供驅(qū)動扭矩至變速器，當電機被接合以提供驅(qū)動扭矩時電機可導致內(nèi)燃發(fā)動機旋轉(zhuǎn)。當內(nèi)燃發(fā)動機被旋轉(zhuǎn)同時電機在提供驅(qū)動扭矩時，內(nèi)燃發(fā)動機產(chǎn)生氣流，其被引導穿過排氣處理系統(tǒng)。該氣流不被加熱，且冷卻排氣處理系統(tǒng)的部件，包括催化器。如果催化器被冷卻至低于起燃溫度的溫度，則當提供燃料和運行時來自內(nèi)燃發(fā)動機的排氣可不能被適當?shù)靥幚怼?br>
發(fā)明內(nèi)容
提供一種操作混合動力車輛的方法。該方法包括確定內(nèi)燃發(fā)動機是旋轉(zhuǎn)或不旋轉(zhuǎn)；確定當內(nèi)燃發(fā)動機旋轉(zhuǎn)時內(nèi)燃發(fā)動機是被提供燃料以產(chǎn)生驅(qū)動扭矩，或是在內(nèi)燃發(fā)動機被旋轉(zhuǎn)時內(nèi)燃發(fā)動機沒有被提供燃料；和引導由內(nèi)燃發(fā)動機產(chǎn)生的氣流穿過旁路，該旁路繞開主催化器以防止當內(nèi)燃發(fā)動機在旋轉(zhuǎn)且沒有被提供燃料時該氣流冷卻主催化器。還提供一種操作混合動力車輛的方法。該方法包括確定內(nèi)燃發(fā)動機是旋轉(zhuǎn)或是不旋轉(zhuǎn)；確定當內(nèi)燃發(fā)動機旋轉(zhuǎn)時內(nèi)燃發(fā)動機被提供燃料以產(chǎn)生驅(qū)動扭矩，或當內(nèi)燃發(fā)動機旋轉(zhuǎn)時沒有被提供燃料。當內(nèi)燃發(fā)動機旋轉(zhuǎn)且沒有被提供燃料時，排氣處理系統(tǒng)的旁路閥被打開以引導由內(nèi)燃發(fā)動機產(chǎn)生的氣流穿過旁路，該旁路繞開主催化器，以防止氣流冷卻主催化器。當內(nèi)燃發(fā)動機旋轉(zhuǎn)且被提供燃料時，旁路閥被關閉以引導由內(nèi)燃發(fā)動機產(chǎn)生的排氣流穿過主催化器以處理該排氣流。該方法進一步包括當發(fā)動機旋轉(zhuǎn)且被提供燃料時感測主催化器的溫度；確定主催化器的被感測溫度是否大于預定溫度；和當主催化器的溫度大于預定極限時至少部分地打開旁路閥，以將由內(nèi)燃發(fā)動機產(chǎn)生的排氣流的至少一部分轉(zhuǎn)向為穿過旁路，以防止當發(fā)動機旋轉(zhuǎn)且被提供燃料時主催化器過熱。該方法還包括當主催化器的溫度大于預定極限時利用下游副催化器處理通過旁路轉(zhuǎn)向的排氣流。還提供一種車輛。車輛包括變速器，其被配置為接收驅(qū)動扭矩和傳遞該驅(qū)動扭矩至驅(qū)動輪。內(nèi)燃發(fā)動機被聯(lián)接至該變速器，且被配置為選擇性地提供驅(qū)動扭矩至變速器。排氣處理系統(tǒng)被聯(lián)接至內(nèi)燃發(fā)動機，且被配置用于當內(nèi)燃發(fā)動機被提供燃料時處理由內(nèi)燃發(fā)動機產(chǎn)生的排氣流。電機被聯(lián)接至該變速器，且被配置為選擇性地提供驅(qū)動扭矩至變速器。當電機通過驅(qū)動扭矩至變速器時，電機旋轉(zhuǎn)處于不提供燃料狀態(tài)的內(nèi)燃發(fā)動機，由此產(chǎn)生了穿過排氣處理系統(tǒng)的未加熱氣流。排氣處理系統(tǒng)包括主催化器、限定了繞開主催化器的流體流動路徑的旁路、和配置為控制主催化器和旁路之間的流體流動的旁路閥。當電機提供驅(qū)動扭矩給變速器且旋轉(zhuǎn)內(nèi)燃發(fā)動機時，旁路閥被布置為處于打開位置中以引導氣流穿過旁路。當內(nèi)燃發(fā)動機被提供燃料且提供驅(qū)動扭矩至變速器時，旁路閥被布置為處于關閉位置中以引導來自內(nèi)燃發(fā)動機的排氣穿過主催化器。因此，當電機提供驅(qū)動扭矩給變速器且由此旋轉(zhuǎn)內(nèi)燃發(fā)動機時，由內(nèi)燃發(fā)動機產(chǎn)生的未加熱氣流被引導穿過旁路，由此繞開主催化器。由于未加熱氣流被引導穿過旁路且沒有跨過或經(jīng)過主催化器，來自旋轉(zhuǎn)內(nèi)燃發(fā)動機的未加熱空氣不冷卻主催化器，由此防止主催化器冷卻至低于主催化器的起燃溫度的溫度，且保持主催化器的熱效率。主催化器可由此準備用于當內(nèi)燃發(fā)動機被提供燃料且運行時處理來自內(nèi)燃發(fā)動機的排氣。 當結(jié)合附圖時，從下面的用于執(zhí)行如所附權(quán)利要求限定的本發(fā)明的一些最佳方式和其它實施例的具體描述可容易地明白本發(fā)明的上述特征和優(yōu)點，以及其它特征和優(yōu)點。


圖I是用于混和動力車輛的內(nèi)燃發(fā)動機的排氣處理系統(tǒng)的平面不意圖。圖2是排氣處理系統(tǒng)的催化轉(zhuǎn)化器單元的示意橫截面視圖。圖3是顯示操作混和動力車輛以保持排氣處理系統(tǒng)的主催化器的熱效率的方法的流程圖。
具體實施例方式參考附圖，其中在多個視圖中相同的標號指示相同的部件，混合動力車輛在圖I中總體地以20示出。參考圖1，混合動力車輛20包括變速器22。變速器22被配置為接收驅(qū)動扭矩和傳遞該驅(qū)動扭矩至驅(qū)動輪(未示出)。變速器22可包括但不限于自動變速器22。變速器22接收來自內(nèi)燃發(fā)動機24和/或電機26的驅(qū)動扭矩。內(nèi)燃發(fā)動機24和電機26均聯(lián)接至變速器22，且被構(gòu)造為選擇性地提供驅(qū)動扭矩至變速器22。內(nèi)燃發(fā)動機24可包括但不限于汽油發(fā)動機或柴油發(fā)動機，和可包括適于滿足混合動力車輛20的輸出和性能需求的任何合適的尺寸和/或構(gòu)造。電機26可包括適于滿足混合動力車輛20的輸出和性能需求的電機26的任何合適的尺寸，形式和/或構(gòu)造。混合動力車輛20可與內(nèi)燃發(fā)動機24或與電機26接合以產(chǎn)生驅(qū)動扭矩。當接合時電機26提供所有的驅(qū)動扭矩。同樣地，當電機26被接合以排它地提供驅(qū)動扭矩至變速器22時，電機26也旋轉(zhuǎn)內(nèi)燃發(fā)動機24。但是，因為內(nèi)燃發(fā)動機24未被接合以提供驅(qū)動扭矩，內(nèi)燃發(fā)動機24不被提供燃料。因此，當電機26被接合以提供驅(qū)動扭矩時，電機26旋轉(zhuǎn)處于不提供燃料狀態(tài)的內(nèi)燃發(fā)動機24。當內(nèi)燃發(fā)動機24在不提供燃料狀態(tài)下旋轉(zhuǎn)時，內(nèi)燃發(fā)動機24產(chǎn)生了穿過排氣處理系統(tǒng)28的未加熱氣流。排氣處理系統(tǒng)28被聯(lián)接至內(nèi)燃發(fā)動機24。當內(nèi)燃發(fā)動機24被提供燃料，也即，當內(nèi)燃發(fā)動機24工作時，處理系統(tǒng)28處理來自內(nèi)燃發(fā)動機24的排氣流，由箭頭30指示。排氣處理系統(tǒng)28處理來自內(nèi)燃發(fā)動機24的排氣流，以降低排氣的毒性，即減少該排氣的有毒排放，包括但不限于，氮氧化物(NO)，一氧化碳(CO)和/或碳氫化合物(HC)。排氣處理系統(tǒng)28包括催化轉(zhuǎn)換器單元32。催化轉(zhuǎn)換器單元32被布置在內(nèi)燃發(fā)動機24的下游。催化轉(zhuǎn)換器單元32包括主催化器34。主催化器34可包括但不限于三元催化器。主催化器34可包括鉬族金屬(PGM)，且轉(zhuǎn)換排氣中的一定百分比氮氧化物轉(zhuǎn)換為氮和二氧化碳或水，以及一定百分比的一氧化碳轉(zhuǎn)換為二氧化碳和將一定百分比的未燃碳氫化合物轉(zhuǎn)換為二氧化碳和水。催化轉(zhuǎn)換器單元32還限定了旁路36。旁路36限定了繞開主催化器34的流體流動路徑。還參考圖2，主催化器34包括管狀形狀。這些管狀形狀被關于旁路36環(huán)形布置且定義了其，該旁路36沿管狀主催化器34的中心開口延伸。
旁路閥38也被布置于催化轉(zhuǎn)換器單元32內(nèi)。旁路閥38被配置為控制主催化器34和旁路36之間的流體流動。旁路閥38被布置于主催化器34的上游，且被配置為打開和關閉穿過限定了旁路36的管狀主催化器34的中心區(qū)域的流體流動。旁路閥38可在打開位置和關閉位置之間移動。當旁路閥被布置為處于打開位置中時，旁路閥38引導流體(例如，空氣和/或排氣)穿過旁路36流動。同樣地，當電機26排它地提供所有驅(qū)動扭矩至變速器22且因此旋轉(zhuǎn)內(nèi)燃發(fā)動機24時，旁路閥38可被布置為處于打開位置以引導氣流穿過旁路36，且由此繞開主催化器34。當旁路閥38被布置為處于關閉位置時，旁路閥38引導流體(例如，空氣和/或排氣)穿過主催化器34流動。同樣地，當內(nèi)燃發(fā)動機24被提供燃料以提供驅(qū)動扭矩時，旁路閥38可被布置為處于關閉位置以引導來自內(nèi)燃發(fā)動機24的排氣穿過主催化器34。如所示，催化轉(zhuǎn)換器單元32還可包括副催化轉(zhuǎn)換器40，副催化轉(zhuǎn)換器40被布置于主催化器34的下游。副催化轉(zhuǎn)換器40被配置為處理流過主催化器34或旁路36的排氣流。因此，如果任何來自內(nèi)燃發(fā)動機24的排氣被引導穿過旁路36，那么副催化轉(zhuǎn)換器40處理這些排氣。副催化轉(zhuǎn)換器40可包括但不限于三元催化轉(zhuǎn)換器。副催化轉(zhuǎn)換器40可包括鉬族金屬(PGM)，且轉(zhuǎn)換排氣中的一定百分比氮氧化物轉(zhuǎn)換為氮和二氧化碳或水，以及一定百分比的一氧化碳轉(zhuǎn)換為二氧化碳和將一定百分比的未燃碳氫化合物轉(zhuǎn)換為二氧化碳和水。參考圖3，提供操作如上所述的混合動力車輛20的方法。該方法一般在圖3中以50示出。方法50包括確定內(nèi)燃發(fā)動機24旋轉(zhuǎn)或是不旋轉(zhuǎn)，一般用塊52指示。如果內(nèi)燃發(fā)動機24被確定為不被旋轉(zhuǎn)，由54指示，且不被提供燃料，方法50可包括關閉旁路閥38，一般以塊56指示。如果發(fā)動機24被確定為旋轉(zhuǎn)，如58所指，則方法50還可包括接合電機26以選擇性地用電機26產(chǎn)生驅(qū)動扭矩，一般以塊60指示。如上所示，電機26的操作也旋轉(zhuǎn)內(nèi)燃發(fā)動機24，因此產(chǎn)生了流過排氣處理系統(tǒng)28的來自內(nèi)燃發(fā)動機24的氣流。替代地，方法50還可包括給內(nèi)燃發(fā)動機24提供燃料以產(chǎn)生驅(qū)動扭矩，一般以塊62指示。如上所示，給內(nèi)燃發(fā)動機24提供燃料，即運行內(nèi)燃發(fā)動機24，產(chǎn)生必須被處理的加熱排氣流。該方法進一步包括確定內(nèi)燃發(fā)動機24被提供燃料或不被提供燃料，一般以塊64指示。當內(nèi)燃發(fā)動機24旋轉(zhuǎn)時，以58指示，內(nèi)燃發(fā)動機24也可被提供燃料以產(chǎn)生驅(qū)動扭矩，以66指示。替代地，如上所述，內(nèi)燃發(fā)動機24可作為電機26被接合以產(chǎn)生驅(qū)動扭矩的結(jié)果而被旋轉(zhuǎn)，且同樣不被提供燃料，以68指示。
當內(nèi)燃發(fā)動機24被確定是旋轉(zhuǎn)時，以58指示，且不被提供燃料，以68指示，那么方法50可進一步包括引導來自內(nèi)燃發(fā)動機24的氣流穿過旁路36 —般以塊70指示，以繞過主催化器34。引導主催化器34周圍的未加熱氣流，由此繞過主催化器，這防止氣流冷卻主催化器34。因此，當內(nèi)燃發(fā)動機24被提供燃料時，主催化器34可保持在預熱溫度，準備與來自內(nèi)燃發(fā)動機24的排氣反應。引導來自內(nèi)燃發(fā)動機24的氣流穿過旁路36可進一步被限定為打開旁路閥38以引導來自內(nèi)燃發(fā)動機24的氣流穿過旁路36。但是，應該認識到來自內(nèi)燃發(fā)動機24的氣流可以一些其它未不或在此未描述的方式被引導穿過旁路36。
當內(nèi)燃發(fā)動機24被確定是旋轉(zhuǎn)時，以58指示，且被提供燃料，以66指示，那么方法50可進一步包括引導由內(nèi)燃發(fā)動機24產(chǎn)生的氣流穿過主催化器34，一般以塊72指示，以處理排氣流。引導來自內(nèi)燃發(fā)動機24的排氣流穿過主催化器34可進一步被限定為關閉旁路閥38以引導來自內(nèi)燃發(fā)動機24的排氣流穿過主催化器34。但是，應該認識到來自內(nèi)燃發(fā)動機24的排氣流可以一些其它未示或在此未描述的方式被引導穿過主催化器34。方法50可進一步包括感測主催化器34的溫度，一般以塊74指示。主催化器34的溫度可被以任意適當?shù)姆绞礁袦y，包括但不限于利用布置在催化轉(zhuǎn)化器單元32中的溫度傳感器感測主催化器34的溫度。主催化器34的溫度可在任何時間被感測，但是當發(fā)動機旋轉(zhuǎn)和被提供燃料時感測主催化器34的溫度是非常重要的。如果主催化器34的溫度過高，主催化器34的使用壽命預期將會被減少。因此，方法50包括確定主催化器的感測溫度是否高于預定溫度，一般以塊76指示。預定溫度是主催化器34的上操作溫度。預定溫度是設置為一定水平以確保主催化器34不要過熱的溫度。因此，只要主催化器34在預定溫度或比預定溫度低，主催化器34將不會過熱。為確保當主催化器34的溫度比預定極限高時主催化器34不會過熱，以78指示，方法50進一步包括至少部分打開旁路閥38，一般以塊80指示。打開旁路閥38將由內(nèi)燃發(fā)動機24產(chǎn)生的排氣流的至少一部分轉(zhuǎn)向為穿過旁路36，其防止主催化器34過熱。然后通過旁路36轉(zhuǎn)向的排氣流被副催化轉(zhuǎn)換器40處理。當主催化器34的溫度比預定極限低時，以82指示，方法50可進一步包括保持旁路閥38在關閉位置，一般以塊84指示。雖然用于執(zhí)行本發(fā)明的最佳方式已經(jīng)被詳細描述，與本發(fā)明相關的本領域技術(shù)人員應認識到在所附的權(quán)利要求的范圍內(nèi)的執(zhí)行本發(fā)明的各種替換設計和實施例。
權(quán)利要求
1.一種操作混合動力車輛的方法，該方法包括 確定內(nèi)燃發(fā)動機是旋轉(zhuǎn)或是不旋轉(zhuǎn)； 確定當內(nèi)燃發(fā)動機旋轉(zhuǎn)時內(nèi)燃發(fā)動機被提供燃料以產(chǎn)生驅(qū)動扭矩，還是當內(nèi)燃發(fā)動機旋轉(zhuǎn)時沒有被提供燃料；和 當內(nèi)燃發(fā)動機旋轉(zhuǎn)且沒有被提供燃料時，引導由內(nèi)燃發(fā)動機產(chǎn)生的氣流穿過繞過主催化器的旁路以防止氣流冷卻主催化器。
2.如權(quán)利要求I所述的方法，進一步包括當內(nèi)燃發(fā)動機旋轉(zhuǎn)且被提供燃料時，引導由內(nèi)燃發(fā)動機產(chǎn)生的排氣流穿過主催化器以處理排氣流。
3.如權(quán)利要求2所述的方法，其中，引導由內(nèi)燃發(fā)動機產(chǎn)生的氣流穿過旁路被進一步限定為打開旁路閥以引導由內(nèi)燃發(fā)動機產(chǎn)生的氣流穿過旁路。
4.如權(quán)利要求3所述的方法，其中，引導由內(nèi)燃發(fā)動機產(chǎn)生的排氣流穿過主催化器被進一步限定為關閉旁路閥以引導由內(nèi)燃發(fā)動機產(chǎn)生的排氣流穿過主催化器。
5.如權(quán)利要求I所述的方法，還包括感測主催化器的溫度。
6.如權(quán)利要求5所述的方法，其中，感測主催化器的溫度被進一步限定為當發(fā)動機旋轉(zhuǎn)且被提供燃料時感測主催化器的溫度。
7.如權(quán)利要求6所述的方法，還包括確定是否主催化器的感測溫度大于預定溫度。
8.如權(quán)利要求7所述的方法，還包括當主催化器的溫度比預定極限高時至少部分地打開旁路閥以將由內(nèi)燃發(fā)動機產(chǎn)生的排氣流的至少一部分轉(zhuǎn)向為通過旁路以防止主催化器過熱。
9.如權(quán)利要求8所述的方法，還包括當主催化器的溫度大于預定極限時利用第二下游催化器處理通過旁路轉(zhuǎn)向的排氣流。
10.如權(quán)利要求I所述的方法，還包括當內(nèi)燃發(fā)動機不旋轉(zhuǎn)且不被提供燃料時關閉旁路閥。
全文摘要
混合動力車輛包括排氣處理系統(tǒng)，該系統(tǒng)具有用于引導氣流或排氣流穿過旁路或穿過主催化器的旁路閥。混合動力車輛包括內(nèi)燃發(fā)動機和電機，每個選擇性地與變速器接合以提供驅(qū)動扭矩。當接合以提供驅(qū)動扭矩時，電機旋轉(zhuǎn)內(nèi)燃發(fā)動機，因此產(chǎn)生了穿過排氣處理系統(tǒng)的來自內(nèi)燃發(fā)動機的未加熱氣流。當發(fā)動機旋轉(zhuǎn)且不被提供燃料時，旁路閥引導氣流穿過旁路以防止冷卻主催化器。當內(nèi)燃發(fā)動機旋轉(zhuǎn)且被提供燃料，即運行時，旁路閥引導排氣流穿過主催化器以處理排氣流。
文檔編號F01N9/00GK102635428SQ20121002991
公開日2012年8月15日 申請日期2012年2月10日 優(yōu)先權(quán)日2011年2月10日
發(fā)明者B.L.斯龐, B.N.魯斯, E.V.岡澤, H.G.桑托索 申請人:通用汽車環(huán)球科技運作有限責任公司