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CN101520007B - 通过发动机负载调节增强的催化剂性能 - Google Patents

通过发动机负载调节增强的催化剂性能 Download PDF

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Abstract

本发明涉及通过发动机负载调节增强的催化剂性能。提供了一种方法，包括：操作车辆的发动机以提供输出转矩到液力变矩器的输入，确定发动机是否处于冷启动状态，当发动机处于冷启动状态时固定变速器的输入轴，以及将变速器的输入轴联接到液力变矩器的输出。一种控制模块，包括：操作车辆的发动机以提供输出转矩到液力变矩器的输入的燃烧控制模块，确定发动机是否处于冷启动状态的NPD模块，和当发动机处于冷启动状态时固定变速器的输入轴的变速器控制模块，其中变速器的输入轴与液力变矩器的输出相通。

Description

通过发动机负载调节增强的催化剂性能
相关申请的交叉引用
本申请主张2008年2月28日提交的美国临时申请号61/032，234的权益。上述申请的公开通过援引而并入本文。
技术领域
本发明涉及车辆中的催化转换器性能，且特别涉及减少催化转换器起动时间。
背景技术
本部分中的陈述仅提供了与本公开内容相关的背景信息且可能不构成现有技术。
催化转化器可减少带有内燃机的车辆的排放。催化转化器可以是三元催化转化器且可包括具有催化剂材料涂层的衬底。催化转化器可激励碳氢化合物和一氧化碳的氧化以及氮氧化物的还原。当催化转化器的温度高于在200℃到300℃之间范围内的最小温度时，催化剂可最优地工作。在冷启动期间，使用催化转化器进行排放控制可能是困难的，因为催化转化器尚未达到最适宜温度。
通过生成高的发动机排出能量，在冷启动期间可减少催化转化器预热(或“起动”)时间。发动机排出能量可以取决于排气温度和排气的质量流率。延迟点火正时及增加发动机空转速度可通过增加排气温度和质量流率而减少冷启动排放。然而，这些策略的效果可能是受限的，因为延迟点火正时降低了发动机效率且可能被驾驶员认为近似发动机停转。
发明内容
一种方法包括：操作车辆的发动机以提供输出转矩到液力变矩器的输入，确定发动机是否处于冷启动状态，当发动机处于冷启动状态时固定变速器的输入轴，以及将变速器的输入轴联接到液力变矩器的输出。
一种控制模块包括：操作车辆的发动机以提供输出转矩到液力变矩器输入的燃烧控制模块，确定发动机是否处于冷启动状态的NPD模块，以及当发动机处于冷启动状态时固定变速器的输入轴的变速器控制模块，其中变速器的输入轴与液力变矩器的输出相通。
应用的更多领域将从本文中提供的说明变得显而易见。应理解到，说明和具体示例仅意在为了用作例解而并非意在限制本发明的范畴。
附图说明
本文中描述的附图仅是为了例解目的，且并非意在以任何方式限制本发明的范畴。本发明的教导将通过详细说明及附图而得以更全面理解，附图中：
图1是示例性车辆的示意图；
图2是用于车辆的控制模块的方块图；和
图3是描绘了用于通过发动机负载调节来增强催化剂性能的步骤的流程图。
具体实施方式
下列说明本质上仅是示例性的且绝非意在限制本发明、其应用、或用途。为清楚起见，在附图中使用相同的附图标记来标识类同的元件。正如本文中使用的，术语“模块”指的是专用集成电路(ASIC)、电子电路、执行一个或多个软件或固件程序的处理器(共用的、专用的或群组式)和存储器、组合逻辑电路、或其它提供所描述功能的适当部件。
示例性车辆10可包括发动机12、液力变矩器14、变速器16、燃料系统18、节气门20、进气歧管22、控制模块24、点火系统26、排气歧管28和催化转化器30。发动机12可与燃料系统18、进气歧管22和点火系统26相通信以分别接收空气、燃料和火花，从而在发动机12的汽缸(未示出)内燃烧空气和燃料。空气输入可由节气门20控制并由进气歧管22接收以被提供给发动机12。燃料可通过燃料系统18提供给发动机12，该燃料系统18可包括燃料泵(未示出)、燃料轨(fuel rail)(未示出)、和燃料喷射器(未示出)以提供燃料给发动机12的汽缸。可以由点火系统26提供火花。
控制模块24可与发动机12、燃料系统18、节气门20和点火系统26相通信以控制输送给发动机12汽缸的燃料、空气和火花的量和正时。燃烧可产生功率以驱动汽缸内的活塞(未示出)，该活塞继而使发动机12的曲轴(未示出)转动以产生输出转矩。发动机12的输出转矩可提供给液力变矩器14的输入。液力变矩器14可将输出转矩从发动机12传送到变速器16。
变速器16可以是自动变速器。变速器16的输入轴可接收液力变矩器14输出。在正常操作中，变速器16内的制动器或制动带(未示出)和离合器(未示出)可以受液压控制以选择性地接合或固定变速器16内的行星齿轮的齿轮，以改变齿轮传动比或传动模式。
为了容许在车辆处于停车或空档状态时进行发动机负载调节，变速器16的输入轴可通过变速器16内的制动器或制动带和离合器的选择性操作而固定。在这样一种状况下，液力变矩器14可滑移且发动机12可在液力变矩器14上加载。当以此方式操作车辆10时，该操作可被称为空档伪驱动(neutral pseudo drive；NPD)。当车辆10处于NPD模式时，由于发动机输出的负载增加，来自发动机12的排气的温度和质量流率增加。
来自发动机12的排气穿过排气歧管28离开发动机12到催化转化器30。催化转化器30可以是包括了具有催化剂材料涂层的衬底的三元催化转化器。催化转化器可激励碳氢化合物和一氧化碳的氧化以及氮氧化物的还原。当催化转化器30的温度处于在200 ℃到300 ℃之间范围内的最小温度时，催化转化器30可开始最优地工作。达到此温度所花费的时间被称为催化剂起动时间、且该时间可基于具体催化转化器30中所采用的催化剂、构造、或其它材料而变动。通过如上面所述在NPD模式中增加发动机12负载，可减少催化剂起动时间。
现在参看图2，描绘了控制模块24。控制模块24可包括燃烧控制模块40、空档伪驱动(NPD)模块42和变速器控制模块50。燃烧控制模块40可包括燃料控制模块44、进气控制模块46和火花控制模块48。
NPD模块42可与燃烧控制模块40、变速器控制模块50以及遍及车辆10各处的传感器(未示出)相通信。NPD模块42可接收输入参数，诸如车辆点火装置是“开(ON)”或“关(OFF)”，包括与催化转化器30温度相关的测量结果在内的车辆各处温度测量结果，以及可包括储存的值，诸如与催化转化器30起动时间和温度相关的预定阈值。NPD模块42可与燃烧控制模块40和变速器控制模块50通信，是否基于车辆状况而以NPD模式操作。
燃烧控制模块40、燃料控制模块44、进气控制模块46和火花控制模块48可控制燃料、空气以及火花的供应和正时，从而以所需方式操作发动机12。这可包括在正常操作情况下响应于驾驶员命令产生输出功率。也可操作发动机12来提供推迟的火花正时，从而在燃烧循环中推迟地点燃燃料和空气以提供有所减少的功率来驱动发动机12的活塞并提供高温排气到排气歧管28。也可操作发动机12来提供输出转矩，该输出转矩在NPD模式下加载在液力变矩器14上，由此产生具有高质量流率的高温排气给排气歧管28和催化转化器30。
变速器控制模块50可与液力变矩器14和变速器16相通信。变速器控制模块50可响应于用户命令以正常方式操作液力变矩器14和变速器16。液力变矩器14可将输出转矩从发动机12传送到变速器16，从而可利用变速器16选择所需的齿轮传动比和驱动模式。响应于来自NPD模块42的信号进入NPD模式，变速器控制模块50可操作变速器16以固定变速器16的制动器或制动带和/或接合离合器，从而固定变速器16的输入轴，以使发动机12的输出转矩阻滞(tied up)在液力变矩器14内。
现在参看图3，描绘了用于通过发动机负载调节增强的催化剂性能的控制逻辑100。在方框102处，NPD模块42可确定是否需要NPD模式。NPD模块42可考虑车辆点火装置是否已恰好从“关”转变为“开”且可考虑其它参数(诸如催化转化器温度)以确定是否应当将经加热的排气供应给催化转化器30。如果不需要NPD模式，控制逻辑100可终止。如果需要NPD模式，控制逻辑100可继续到方框104。
在方框104处，NPD模块42可确定车辆10变速器16是否处于空档或停车状态。当驾驶员将变速器16置于前进或倒车状态时，NPD模块42可防止NPD模式固定变速器16的输入轴。如果变速器16处于空档或停车状态，控制逻辑100可继续到方框106。如果变速器16不处于空档或停车状态，控制逻辑100可继续到方框112。
在方框106处，NPD模块42可与燃烧控制模块40和变速器控制模块50通信，需要NPD模式。变速器控制模块50可固定变速器16的输入轴从而液力变矩器14接收来自发动机12的输出转矩。来自发动机12的任何输出转矩可被阻滞在液力变矩器14内，该液力变矩器14可能滑移，因为到液力变矩器14的输入轴可能转动而同时输出轴却不转动。如此，即使发动机12对液力变矩器14加载，转矩也不传送通过变速器16。在NPD模式期间因为变速器16不输出转矩，驾驶员可能不会察觉到车辆10操作与常规空转之间的差异。控制逻辑100可随后继续到方框108。
在方框108处，燃烧控制模块40、燃料控制模块44、进气控制模块46和火花控制模块48可在发动机12的汽缸内提供燃烧以提供增加的输出转矩，在液力变矩器14上加载该输出转矩。在催化剂30起动期间由加载的发动机12提供的排气可能超过300摄氏度。与其中发动机处于空转的标准空档或停车操作状态相比较，此加载状态可增加排气的热量，排气的质量流率，和排气歧管28的压力。这可能导致从发动机12输送更多热量给催化转化器30，从而导致至催化剂起动的时间减少。
尽管在停车或空档状态下发动机12相对于液力变矩器14的加载可减少对推迟火花正时策略的需求以提供增加的热量，但是推迟火花正时也可以与发动机12加载一起用来减少催化剂起动时间。减少对推迟火花正时的需求可提供更稳定的燃烧并减少在催化剂起动期间的发动机振动。在NPD模式下加载发动机12还容许以这样的方式操作发动机12，使得驾驶员不太易于察觉到从停车或空档状态到前进或倒车状态的换档。控制逻辑100可继续到方框110。
在方框110处，NPD模块42可确定NPD模式是否完成。在具体的车辆配置中，NPD模块42可将NPD操作时间同与催化剂30起动相关联的预定时间相比较。NPD模块42还可以考虑催化剂30的温度。所需催化剂30的温度可以是200℃至300 ℃。如果NPD模式完成，控制逻辑100可继续到方框112。如果NPD模式没有完成，控制逻辑100可继续到方框104。
在方框112处，变速器控制模块50可相对于变速器16松开输入轴，从而液力变矩器14可将转矩从发动机12传送到变速器16。控制逻辑100随后可终止。
本领域技术人员现在可从前述说明理解到：可以多种形式实现本发明的广义教导。因此，尽管已经将本发明与其具体示例相结合而加以说明，但是本发明的真实范畴不应被如此限制，因为通过分析附图、说明书和下列权利要求，其它修改对于本领域从业者显而易见。

Claims (16)

1.一种调节发动机负载的方法，包括：
操作车辆的发动机以提供输出转矩到液力变矩器的输入；
确定所述发动机是否处于冷启动状态；
当所述发动机处于冷启动状态时固定变速器的输入轴；
将所述变速器的输入轴联接到所述液力变矩器的输出；并且
增加所述发动机的输出转矩。
2.根据权利要求1的方法，其中增加输出转矩包括增加来自所述发动机的排气的质量空气流量和温度。
3.根据权利要求1的方法，其中所述确定包括：
监测点火状态；和
当所述点火状态从“关”转变到“开”时辨识所述冷启动状态。
4.根据权利要求1的方法，其中所述确定包括：
监测所述车辆的催化转化器温度；和
当所述催化转化器温度低于预定的最小催化转化器温度时辨识所述冷启动状态。
5.根据权利要求1的方法，还包括延迟所述发动机的火花正时以增加排气的热量并减少驱动活塞的功率。
6.根据权利要求1的方法，还包括监测变速器档位选择，以及当所述发动机处于冷启动状态且所述变速器档位选择是停车或空档之一时固定所述变速器的输入轴。
7.根据权利要求1的方法，还包括继续进行所述固定一段预定时间。
8.根据权利要求1的方法，还包括继续进行所述固定直至催化转化器达到预定的催化转化器起动温度。
9.一种控制模块，包括：
燃烧控制模块，其操作车辆的发动机以提供输出转矩到液力变矩器的输入；
空档伪驱动模块，其确定所述发动机是否处于冷启动状态；和
变速器控制模块，其在所述发动机处于冷启动状态时固定所述变速器的输入轴，其中所述变速器的输入轴与所述液力变矩器的输出相通；
其中当所述发动机处于冷启动状态时，所述燃烧控制模块增加从所述发动机的输出转矩。
10.根据权利要求9的控制模块，其中所述发动机的排气具有增加的质量空气流量和温度以及降低的排放含量。
11.根据权利要求9的控制模块，其中所述空档伪驱动模块在点火装置从“关”转变到“开”时辨识所述冷启动状态。
12.根据权利要求9的控制模块，其中所述空档伪驱动模块监测催化转化器温度并在该催化转化器温度低于预定的最小催化转化器温度时辨识所述冷启动状态。
13.根据权利要求9的控制模块，其中所述燃烧控制模块延迟所述发动机的火花正时以增加排气的热量并减少驱动活塞的功率。
14.根据权利要求9的控制模块，其中所述空档伪驱动模块监测变速器档位选择，以及所述变速器控制模块在所述发动机处于冷启动状态且所述变速器档位选择是停车或空档之一时固定所述变速器的输入轴。
15.根据权利要求9的控制模块，其中所述变速器控制模块固定所述变速器的输入轴一段预定时间。
16.根据权利要求9的控制模块，其中所述变速器控制模块固定所述变速器的输入轴直至催化转化器达到预定的催化转化器起动温度。
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