用于向電熱催化劑供電的系統(tǒng)的制作方法

用于向電熱催化劑供電的系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及用于向電熱催化劑供電的系統(tǒng)，具體提供一種用于內(nèi)燃機的廢氣處理系統(tǒng)。所述廢氣系統(tǒng)包括廢氣管道、發(fā)電機、車輛電氣系統(tǒng)、一級儲能裝置、可充電二級儲能裝置、電熱催化（“EHC”）裝置和控制模塊。一級儲能裝置與發(fā)電機選擇性地連接。一級儲能裝置具有閾值荷電狀態(tài)（“SOC”）。可充電二級儲能裝置與發(fā)電機和車輛電氣系統(tǒng)選擇性地連接。EHC裝置與廢氣管道流體連通。EHC裝置具有與發(fā)電機選擇性地連接以接收能量的電熱器和被加熱到相應的起燃溫度的選擇性激活催化劑。
【專利說明】用于向電熱催化劑供電的系統(tǒng)
【技術領域】
[0001]本發(fā)明的示例性實施例涉及內(nèi)燃機的廢氣處理系統(tǒng)，更具體地涉及包括電熱催化劑(“EHC”)裝置的廢氣處理系統(tǒng)，該裝置具有由發(fā)電機選擇性供電的電熱器。
【背景技術】
[0002]從內(nèi)燃機排出的廢氣是不均勻混合物，其包含諸如一氧化碳(“CO”)、未燃燒的碳氫化合物(“HC”)和氮氧化物(NOx)的氣態(tài)排放物和構成顆粒物(“PM”)的凝相材料(液體和固體)。通常位于催化劑載體或基質上的催化劑成分被設置在發(fā)動機排氣系統(tǒng)中，以將這些廢氣成分中的一些或全部轉化為非管制的廢氣成分。
[0003]用于減少CO和HC排放物的一種廢氣處理技術是氧化催化(“0C”)裝置。OC裝置包括流過式基質和施加至該基質的催化劑化合物。一旦OC裝置達到閾值或起燃溫度，OC裝置的催化劑化合物就誘發(fā)廢氣的氧化反應。用于減少NOx排放物的一種廢氣處理技術是選擇性催化還原(“SCR”)裝置。SCR裝置包括基質，其中，SCR催化劑化合物被施加到該基質上。還原劑通常被噴射到SCR裝置上游的熱廢氣中。然而，SCR裝置還需要達到閾值或起燃溫度以有效地還原N0X。在發(fā)動機的冷啟動期間，OC裝置和SCR裝置未達到各自的起燃溫度，并且因此通常不能從廢氣中有效地去除CO、HC和N0X。
[0004]提高OC和SCR裝置的效率的一種方法涉及在OC裝置和SCR裝置的上游設置電熱催化(“EHC”)裝置。EHC裝置包括主體(monolith)和電熱器。電熱器連接到電源，諸如向電熱器供電的車輛電池。然而，向EHC裝置的電熱器供電會使車輛電池深度放電，這轉而會影響電池壽命。此外，當向EHC供電時，車輛的內(nèi)部和/或外部照明會由于車輛電力系統(tǒng)的壓降而明顯變暗。如果車輛電池具有相對較低的荷電狀態(tài)(“ S0C"),則與充滿電的車輛電池相比將發(fā)生更顯著的變暗。在一些情形中，車輛照明的亮度或強度可以降低多達約50%。因此，期望提供向EHC的電熱器有效地供電的系統(tǒng)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]在本發(fā)明的一個示例性實施例中，提供用于內(nèi)燃機的廢氣處理系統(tǒng)。所述廢氣系統(tǒng)包括廢氣管道、發(fā)電機、車輛電氣系統(tǒng)、一級儲能裝置、可充電二級儲能裝置、電熱催化(“EHC”)裝置和控制模塊。一級儲能裝置與發(fā)電機選擇性地連接。一級儲能裝置具有閾值荷電狀態(tài)(“S0C”)?？沙潆姸墐δ苎b置與發(fā)電機和車輛電氣系統(tǒng)選擇性地連接。EHC裝置與廢氣管道流體連通。EHC裝置具有與發(fā)電機選擇性地連接以接收能量的電熱器和被加熱到相應的起燃溫度的選擇性激活催化劑?？刂颇K與EHC裝置、發(fā)電機、一級儲能裝置和可充電二級儲能裝置通信?？刂颇K包括用于監(jiān)控EHC裝置以確定EHC裝置的選擇性激活催化劑是否已經(jīng)達到起燃溫度的控制邏輯。控制模塊包括當一級儲能裝置在閾值SOC以上時和當選擇性激活催化劑在起燃溫度以下時，斷開一級儲能裝置與發(fā)電機的連接的控制邏輯?？刂颇K包括當一級儲能裝置與發(fā)電機的連接斷開時和當選擇性激活催化劑在起燃溫度以下時，使發(fā)電機與EHC裝置的電熱器連接并且使可充電二級儲能裝置與車輛電氣系統(tǒng)連接的控制邏輯。
[0006]方案1.一種用于內(nèi)燃機的廢氣處理系統(tǒng)，包括:
廢氣管道，其與內(nèi)燃機流體連通并且被配置為接收來自內(nèi)燃機的廢氣；
發(fā)電機；
車輛電氣系統(tǒng)；
與發(fā)電機選擇性地連接的一級儲能裝置，所述一級儲能裝置具有閾值荷電狀態(tài)(“S0C”)；
與發(fā)電機和車輛電氣系統(tǒng)選擇性地連接的可充電二級儲能裝置；
與廢氣管道流體連通的電熱催化(“EHC”)裝置，該EHC裝置具有與發(fā)電機選擇性地連接以接收能量的電熱器和被加熱到相應的起燃溫度的選擇性激活催化劑；以及
控制模塊，其與EHC裝置、發(fā)電機、一級儲能裝置和可充電二級儲能裝置通信，所述控制模塊包括:
用于監(jiān)控EHC裝置以確定EHC裝置的選擇性激活催化劑是否已經(jīng)達到起燃溫度的控制邏輯；
當一級儲能裝置在閾值SOC以上時和當選擇性激活催化劑在起燃溫度以下時，斷開一級儲能裝置與發(fā)電機的連接的控制邏輯；以及
當一級儲能裝置與發(fā)電機的連接斷開時和當選擇性激活催化劑在起燃溫度以下時，使發(fā)電機與EHC裝置的電熱器連接并且使可充電二級儲能裝置與車輛電氣系統(tǒng)連接的控制邏輯。
[0007]方案2.根據(jù)方案I所述的廢氣處理系統(tǒng)，其中，所述控制模塊包括用于在選擇性激活催化劑在起燃溫度以上時在不加油制動期間監(jiān)控發(fā)電機的控制邏輯，并且其中，所述控制模塊包括用于確定發(fā)電機是否產(chǎn)生在閾值充電值以上的能量的控制邏輯。
[0008]方案3.根據(jù)方案2所述的廢氣處理系統(tǒng)，其中，所述控制模塊包括用于監(jiān)控可充電二級儲能裝置以確定二級閾值SOC的控制邏輯。
[0009]方案4.根據(jù)方案3所述的廢氣處理系統(tǒng)，其中，所述控制模塊包括用于在一級儲能裝置在閾值SOC以上時，在可充電二級儲能裝置在二級閾值SOC以下時，以及在發(fā)電機產(chǎn)生在閾值充電值以上的能量時，斷開一級儲能裝置與發(fā)電機的連接的控制邏輯。
[0010]方案5.根據(jù)方案4所述的廢氣處理系統(tǒng)，其中，所述控制模塊包括用于在一級儲能裝置與發(fā)電機斷開連接時使發(fā)電機與可充電二級儲能裝置連接并且使發(fā)電機與電熱器斷開連接的控制邏輯。
[0011]方案6.根據(jù)方案5所述的廢氣處理系統(tǒng)，其中，當發(fā)電機與可充電二級儲能裝置連接時，發(fā)電機在不受管制的高壓模式下操作，在該模式中，動力系統(tǒng)基本不受限制地轉動發(fā)電機。
[0012]方案7.根據(jù)方案I所述的廢氣處理系統(tǒng)，其中，所述控制模塊包括下述控制邏輯:其用于當選擇性激活催化劑在起燃溫度以下時，在不加油制動事件期間監(jiān)控發(fā)電機以確定發(fā)電機是否產(chǎn)生了在閾值EHC能量值以上的能量。
[0013]方案8.根據(jù)方案7所述的廢氣處理系統(tǒng)，其中，所述控制模塊包括用于監(jiān)控可充電二級儲能裝置以確定二級閾值SOC的控制邏輯。
[0014]方案9.根據(jù)方案8所述的廢氣處理系統(tǒng)，其中，所述控制模塊包括用于在一級儲能裝置在閾值SOC以上并且可充電二級儲能裝置在二級閾值SOC以上時使一級儲能裝置與發(fā)電機斷開連接的控制邏輯。
[0015]方案10.根據(jù)方案9所述的廢氣處理系統(tǒng)，其中，所述控制模塊包括用于在發(fā)電機產(chǎn)生在閾值EHC能量值以上的能量時將可充電二級儲能裝置連接到車輛電氣系統(tǒng)并且將發(fā)電機連接到EHC裝置的電熱器的控制邏輯。
[0016]方案11.根據(jù)方案I所述的廢氣處理系統(tǒng)，其中，所述一級儲能裝置的閾值SOC是被選擇用以基本防止一級儲能裝置深度放電的預定值。
[0017]方案12.根據(jù)方案I所述的廢氣處理系統(tǒng)，其中，所述一級儲能裝置是大約12伏特至大約24伏特范圍內(nèi)的車輛電池。
[0018]方案13.根據(jù)方案I所述的廢氣處理系統(tǒng)，其中，所述可充電二級儲能裝置是超級電容器和鋰離子電池之一。
[0019]方案14.根據(jù)方案I所述的廢氣處理系統(tǒng)，包括當二級可充電儲能裝置用于向車輛電氣系統(tǒng)供電時向車輛電氣系統(tǒng)提供基本恒定的電壓的調(diào)壓器。
[0020]方案15.—種用于內(nèi)燃機的廢氣處理系統(tǒng)，包括:
廢氣管道，其與內(nèi)燃機流體連通并且被配置為接收來自內(nèi)燃機的廢氣；
發(fā)電機；
車輛電氣系統(tǒng)；
與發(fā)電機選擇性地連接的一級儲能裝置，所述一級儲能裝置具有閾值荷電狀態(tài)(“S0C”)；
與發(fā)電機和車輛電氣系統(tǒng)選擇性地連接的可充電二級儲能裝置，該可充電二級儲能裝置具有二級閾值SOC ；
與廢氣管道流體連通的電熱催化(“EHC”)裝置，該EHC裝置具有與發(fā)電機選擇性地連接以接收能量的電熱器和被加熱到相應的起燃溫度的選擇性激活催化劑；以及
控制模塊，其與EHC裝置、發(fā)電機、一級儲能裝置和可充電二級儲能裝置通信，所述控制模塊包括:
用于監(jiān)控EHC裝置以確定EHC裝置的選擇性激活催化劑是否已經(jīng)達到起燃溫度的控制邏輯；
當一級儲能裝置在閾值SOC以上時和當選擇性激活催化劑在起燃溫度以下時，斷開一級儲能裝置與發(fā)電機的連接的控制邏輯；
當一級儲能裝置與發(fā)電機的連接斷開時和當選擇性激活催化劑在起燃溫度以下時，使發(fā)電機與EHC裝置的電熱器連接并且使可充電二級儲能裝置與車輛電氣系統(tǒng)連接的控制邏輯；
用于在選擇性激活催化劑在起燃溫度以上時在不加油制動期間監(jiān)控發(fā)電機的控制邏輯，并且其中，所述控制模塊包括用于確定發(fā)電機是否產(chǎn)生在閾值充電值以上的能量的控制邏輯；以及
用于在一級儲能裝置在閾值SOC以上時，在可充電二級儲能裝置在二級閾值SOC以下時，以及在發(fā)電機產(chǎn)生在閾值充電值以上的能量時，斷開一級儲能裝置與發(fā)電機的連接的控制邏輯。
[0021]方案16.根據(jù)方案15所述的廢氣處理系統(tǒng),其中,所述控制模塊包括用于在一級儲能裝置與發(fā)電機斷開連接時使發(fā)電機與可充電二級儲能裝置連接并且使發(fā)電機與電熱器斷開連接的控制邏輯。
[0022]方案17.根據(jù)方案16所述的廢氣處理系統(tǒng)，其中，當可充電二級儲能裝置與發(fā)電機連接時，發(fā)電機在不受管制的高壓模式下操作，在該模式中，動力系統(tǒng)基本不受限制地轉動發(fā)電機。
[0023]方案18.根據(jù)方案15所述的廢氣處理系統(tǒng)，其中，所述控制模塊包括下述控制邏輯:用于當選擇性激活催化劑在起燃溫度以下時，在不加油制動事件期間監(jiān)控發(fā)電機以確定發(fā)電機是否產(chǎn)生在閾值EHC能量值以上的能量。
[0024]方案19.根據(jù)方案18所述的廢氣處理系統(tǒng)，其中，所述控制模塊包括用于在一級儲能裝置在閾值SOC以上并且可充電二級儲能裝置在二級閾值SOC以上時使一級儲能裝置與發(fā)電機斷開連接的控制邏輯。
[0025]方案20.根據(jù)方案19所述的廢氣處理系統(tǒng)，其中，所述控制模塊包括用于在發(fā)電機產(chǎn)生在閾值EHC能量值以上的能量時將可充電二級儲能裝置連接到車輛電氣系統(tǒng)并且將發(fā)電機連接到EHC裝置的電熱器的控制邏輯。
[0026]通過結合附圖對本發(fā)明進行的以下詳細描述，本發(fā)明的以上特征和優(yōu)點以及其它特征和優(yōu)點將變得顯而易見。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0027]其它特征、優(yōu)點和細節(jié)僅通過舉例方式顯現(xiàn)在對實施例的以下詳細描述中，所述詳細描述參照附圖，其中:
圖1是示例性廢氣處理系統(tǒng)和電氣系統(tǒng)的示意圖；以及 圖2是圖示操作圖1所示的廢氣處理系統(tǒng)和電氣系統(tǒng)的方法的過程流程圖。
【具體實施方式】
[0028]以下描述本質上僅是示例性的，并非意在限制本發(fā)明、其應用或用途。應該理解，在所有附圖中，相應的附圖標記表示相似或相應的部件和特征。如在此使用的，術語模塊是指專用集成電路(ASIC)、電子電路、運行一個或多個軟件或固件程序的處理器(共享的、專用的或成組的)和內(nèi)存、組合邏輯電路和/或提供所述功能的其它合適部件。
[0029]現(xiàn)在參照圖1，示例性實施例涉及廢氣處理系統(tǒng)10，其用于還原內(nèi)燃(“1C”)發(fā)動機12的管制廢氣成分。在此描述的廢氣處理系統(tǒng)可以實現(xiàn)在多種發(fā)動機系統(tǒng)中，所述發(fā)動機系統(tǒng)可以包括但不限于柴油機系統(tǒng)、汽油機系統(tǒng)和均質充量壓燃發(fā)動機系統(tǒng)。
[0030]廢氣處理系統(tǒng)10大體包括一個或多個廢氣管道14以及一個或多個廢氣處理裝置。圖1圖示了電熱催化(“EHC”)裝置16、氧化催化(“0C”)裝置20和選擇性催化還原(“SCR”)裝置22。如可以理解的，本發(fā)明的廢氣處理系統(tǒng)可以包括圖1所示的一個或多個廢氣處理裝置的各種結合，和/或其它廢氣處理裝置(未示出)，并且不受限于本例子。還示出了電氣系統(tǒng)30，其包括發(fā)電機32、一級儲能裝置34、二級可充電儲能裝置36、發(fā)電機總線38、可調(diào)式調(diào)壓器40、車輛系統(tǒng)總線42和車輛電氣系統(tǒng)44。車輛電氣系統(tǒng)44可以包括例如內(nèi)部和外部燈、各種電動機(例如鼓風電機、雨刮器電機等)和其它電氣部件(未示出)。[0031 ] EHC 16位于OC裝置20和SCR裝置22的上游。EHC裝置16包括主體50和電熱器52，其中，電熱器52選擇性地被啟動并加熱主體50。在一個實施例中，電熱器52在約12-24伏特的電壓下和約1-6千瓦的功率范圍內(nèi)操作，然而應該理解，也可以使用其它操作條件。EHC裝置16可以由導電的任意合適材料制成，諸如纏繞的或層疊的金屬主體50。氧化催化化合物(未示出)可以作為涂層(wash coat)施加至EHC裝置16，并且可以包含鉬族金屬，諸如鉬(Pt)、鈀(Pd)、銠(Rh)或其它合適的氧化催化劑，或其結合。EHC裝置16的催化劑包括起燃溫度，其是在EHC裝置16的氧化催化化合物內(nèi)發(fā)生快速HC氧化的溫度。在一個示例性實施例中，EHC起燃溫度為約250°C。
[0032]OC裝置20位于EHC裝置16的下游，并且可以包括例如流過式金屬或陶瓷主體基質，該基質可以被封裝在具有與廢氣管道14流體連通的入口和出口的不銹鋼殼或罐中?；|可以包括位于其上的氧化催化化合物。氧化催化化合物可以施加為涂層并且可以包含鉬族金屬，諸如鉬(Pt)、鈀(Pd)、銠(Rh )或其它合適的氧化催化劑，或其結合。OC裝置20在下述方面有用，即處理未燃燒的氣態(tài)和不易揮發(fā)的HC和CO，其中HC和CO被氧化而形成二氧化碳和水。
[0033]SCR裝置22可以位于OC裝置20的下游。以類似于OC裝置20的方式，SCR裝置22可以包括例如流過式陶瓷或金屬主體基質，該基質可以被封裝在具有與廢氣管道14流體連通的入口和出口的不銹鋼殼或罐中。該基質可以包括施加于其上的SCR催化劑成分。SCR催化劑成分可以包含沸石以及一種或多種基礎金屬成分，諸如鐵(“Fe”)鈷(“Co”)、銅(“Cu”)或釩(“V”)，它們可以在存在諸如氨(“NH3”)的還原劑的情況下有效地操作以轉化廢氣中NOx成分。
[0034]電氣系統(tǒng)30可以包括將電氣系統(tǒng)30的各個部件選擇性地互相連接的多個開關。具體地，EHC開關60被設置為使EHC裝置16的電熱器52與電源(例如發(fā)電機32)選擇性地連接。高壓存儲開關62被設置為使二級可充電儲能裝置36與發(fā)電機32選擇性地連接。旁路開關64被設置為使一級儲能裝置34與發(fā)電機32選擇性地連接。輔助開關66被設置為使二級可充電儲能裝置36與車輛電氣系統(tǒng)44選擇性地連接。在如圖1所示的實施例中，采用單刀單擲開關，然而應該理解，可以使用任意類型的開關元件，諸如由機械元件(例如旋轉凸輪)啟動的機械開關、繼電器或晶體管。
[0035]發(fā)電機32是發(fā)動機12的一部分，并且將來自發(fā)動機12的機械能轉化為各種車輛電負載所需的電能。發(fā)電機32聯(lián)接到車輛(未示出)的動力系統(tǒng)(未示出)。在不加油(unfueled)制動事件期間，駕駛員踩踏制動踏板(未示出)，并且暫時停止向發(fā)動機12加燃料。動力系統(tǒng)產(chǎn)生的減速能用于使發(fā)電機32在不加油制動事件期間轉動以產(chǎn)生電能。在一個實施例中，發(fā)電機32在不加油制動事件期間聯(lián)接到動力系統(tǒng)時可以在不受管制的高壓模式下操作。不受管制的高壓模式通常在不受限制的情況下轉動發(fā)電機32并且最大化不加油事件期間的發(fā)電機磁場。在不受管制的高壓模式期間，EHC開關60切換到打開或斷開位置，以斷開EHC裝置16與發(fā)電機32的連接。旁路開關64也切換到斷開位置，以斷開一級儲能裝置34與發(fā)電機32的連接。高壓存儲開關62和輔助開關66切換到接通位置。發(fā)電機32在不受管制的高壓模式下操作，以為二級可充電儲能裝置36充電。
[0036]一級儲能裝置34是車輛電池，諸如約12至約24伏特范圍內(nèi)的鉛酸電池。盡管討論了鉛酸電池，但是應該理解，也可以使用其它類型的儲能裝置。一級儲能裝置34可以用于向車輛電氣系統(tǒng)44選擇性地提供電能。一級儲能裝置34包括受監(jiān)控的荷電狀態(tài)(“SOC”)。具體地，一級儲能裝置34包括一級SOC水平，其是被選擇以基本上防止一級儲能裝置34深度放電的預定值(例如，在一個實施例中，一級SOC水平為約80-85%S0C)。
[0037]二級可充電儲能裝置36通常是承受發(fā)電機32在不受管制的高壓模式期間為二級可充電儲能裝置36充電時所經(jīng)歷的相對較高的電壓(例如約24V或更高)的任意類型的可充電儲能裝置。例如，二級可充電儲能裝置36可以是超級電容器或鋰離子電池。在一個實施例中，可以使用約500至約1000法拉范圍內(nèi)、在約16伏特(最大充電電壓)至約5伏特(最小充電電壓)之間操作的超級電容。二級可充電儲能裝置36也包括S0C。如果二級可充電儲能裝置36的SOC在二級SOC水平以上，則這表示二級可充電儲能裝置36具有足以提供操作車輛電氣系統(tǒng)44的電能的荷電水平。
[0038]在操作廢氣處理系統(tǒng)10期間，如果一級儲能裝置34的充電SOC在一級SOC水平以上，并且如果啟動(例如在起燃之前)EHC裝置16的電熱器52，則二級可充電儲能裝置36可用于向車輛電氣系統(tǒng)44供電。具體地，如果二級可充電儲能裝置36的SOC在二級SOC水平以上，則二級可充電儲能裝置36通過輔助開關66連接到車輛電氣系統(tǒng)44。
[0039]調(diào)壓器40可以在二級可充電儲能裝置36用于向車輛電氣系統(tǒng)44供電的情形下用于向車輛電氣系統(tǒng)44提供規(guī)則的或基本恒定的電壓。具體地，如果輔助開關66位于接通位置以將二級可充電儲能裝置36連接到車輛電氣系統(tǒng)44，則調(diào)壓器40可以用于緩慢降低二級可充電儲能裝置36供應的相對較高的電壓。因此，基本恒定的電壓被供應到車輛電氣系統(tǒng)44。
[0040]控制模塊70可操作地連接到并監(jiān)控發(fā)動機12、廢氣處理系統(tǒng)10和電氣系統(tǒng)30。具體地，圖1示出了可操作地連接到發(fā)動機12、發(fā)電機32、EHC裝置16、一級儲能裝置34、二級可充電儲能裝置36和調(diào)壓器40的控制模塊70。控制模塊70還與EHC開關60、高壓存儲開關62、旁路開關64和輔助開關66通信。控制模塊70還與位于EHC裝置16的主體50下游的溫度傳感器72通信，以檢測EHC裝置16的溫度。在替代方法中，省略溫度傳感器72，并且代替地控制模塊50包括用于基于廢氣系統(tǒng)10的操作參數(shù)確定EHC裝置16的溫度的控制邏輯。具體地，可以基于發(fā)動機12的廢氣流量、發(fā)動機12的輸入氣體溫度和提供到電熱器52的電能計算EHC裝置16的溫度。
[0041 ] 控制模塊70包括用于監(jiān)控EHC裝置16的溫度(例如通過溫度傳感器72或通過廢氣處理系統(tǒng)10的操作參數(shù))以確定選擇性激活的EHC裝置16的催化劑在起燃溫度以下還是以上的控制邏輯。如果EHC裝置16在起燃溫度以上，則控制模塊70包括用于通過將HlC開關60切換到斷開位置來停用EHC裝置16的控制邏輯(如果EHC裝置16當前被啟動)。在停用EHC裝置16之后，控制模塊70在不加油制動事件期間監(jiān)控發(fā)電機32，以確定發(fā)電機32由于動力系統(tǒng)減速而產(chǎn)生的電能。具體地，控制模塊70確定發(fā)電機32產(chǎn)生的電能是否在閾值充電值以上。閾值充電能量值是在不加油制動事件期間足以為二級可充電儲能裝置36充電的電能的量。
[0042]如果發(fā)電機32產(chǎn)生的電能在閾值充電值以上，則控制模塊70監(jiān)控一級儲能裝置34以確定一級儲能裝置34的SOC是否在一級SOC水平(例如被選擇用于基本防止深度放電的SOC水平)以上。如果一級儲能裝置34的SOC在一級SOC水平以上，則控制模塊70監(jiān)控二級可充電儲能裝置36，以確定其SOC是否在二級SOC水平以下。如果二級SOC在二級SOC水平以下，則表示二級可充電儲能裝置36不具有足以向車輛電氣系統(tǒng)44供電的電荷水平。換言之，二級可充電儲能裝置36需要被充電。因此，控制模塊70包括控制邏輯，以將高壓存儲開關62切換到接通位置，將旁路開關64切換到斷開位置，以及將輔助開關66切換到接通位置。發(fā)電機32可以在不受管制的高壓模式下操作，以將二級可充電儲能裝置36充電至至少二級SOC水平。
[0043]如果控制模塊70確定EHC裝置16在起燃溫度以下，則控制模塊70在不加油制動事件期間監(jiān)控發(fā)電機32，以確定發(fā)電機32由于動力系統(tǒng)減速而產(chǎn)生的電能。具體地，控制模塊70確定發(fā)電機32產(chǎn)生的電能是否在閾值EHC能量水平以上。閾值EHC能量水平是足以連續(xù)向電熱器52供電以將EHC裝置16加熱至起燃溫度的電能量。
[0044]如果發(fā)電機32產(chǎn)生的電能在閾值EHC能量水平以上，則控制模塊70監(jiān)控一級儲能裝置34以確定一級儲能裝置34的SOC在一級SOC水平(例如被選擇用以基本防止深度放電的SOC水平)以上還是以下。如果一級儲能裝置34在一級SOC水平以下，則斷開EHC開關60，并且關閉EHC裝置16的電熱器52。
[0045]如果一級儲能裝置34的SOC在一級SOC水平以上，則控制模塊70監(jiān)控二級可充電儲能裝置36，以確定二級可充電儲能裝置36的SOC在二級SOC水平以上還是以下。如果控制模塊70確定二級可充電儲能裝置36的二級SOC在二級SOC水平以下(例如，二級可充電儲能裝置36不具有足以向車輛電氣系統(tǒng)44供電的電荷水平)，則斷開EHC開關60，并且關閉EHC裝置16的電熱器52。
[0046]如果控制模塊70確定二級可充電儲能裝置36的SOC在二級SOC水平以上，則表示二級可充電儲能裝置36具有足以向車輛電氣系統(tǒng)44供電的電荷水平。因此，控制模塊70將輔助開關66切換到接通位置，以使二級可充電儲能裝置36與車輛電氣系統(tǒng)44連接。EHC開關60保持在接通位置，此時發(fā)電機32向EHC裝置16的加熱器52供電。旁路開關64被切換到斷開位置，以斷開一級儲能裝置34與發(fā)電機32的連接。二級可充電儲能裝置36向車輛電氣系統(tǒng)44供電，直到旁路開關64被切換回接通位置以將一級儲能裝置34連接到發(fā)電機32為止。
[0047]在電熱器52加熱期間，所述廢氣處理系統(tǒng)10和電氣系統(tǒng)30將基本防止一級存儲裝置34 (例如12伏特的車輛電池)的深度放電。這是因為如果啟動EHC裝置16的話二級可充電儲能裝置36可以向車輛電氣系統(tǒng)44供電。這繼而增加了一級儲能裝置34的總體壽命。此外，在目前可用的一些類型的車輛電氣系統(tǒng)中，當向EHC設備供電時，車輛的內(nèi)部和/或外部照明會明顯變暗，尤其是車輛電池具有相對較低的SOC時。與此相反，二級可充電儲能裝置36可以替代具有相對較低的SOC的車輛電池向在加熱EHC裝置16期間車輛電氣系統(tǒng)44供電。這繼而可以降低車輛照明系統(tǒng)的變暗程度。
[0048]現(xiàn)在將解釋操作廢氣處理系統(tǒng)10的方法。參照圖2，該圖示出了操作廢氣處理系統(tǒng)10的示例性過程流程圖200?？傮w上參照圖1-2，方法200可以開始于步驟202，在該步驟EHC開關60在接通位置并且電熱器52加熱EHC裝置16的催化劑。旁路開關64也在接通位置并且一級儲能裝置34與車輛電氣系統(tǒng)44連接。高壓存儲開關62和輔助開關66在斷開位置。
[0049]在步驟202，控制模塊70包括用于監(jiān)控EHC裝置16的溫度以確定EHC裝置16在起燃溫度以下還是以上的控制邏輯。如圖1所示，在一個實施例中，溫度傳感器72被設置用以檢測EHC裝置16的溫度?？蛇x擇地，可以省略溫度傳感器72，并且替代地控制模塊50包括用于基于廢氣系統(tǒng)10的操作參數(shù)確定EHC16的溫度的控制邏輯。如果EHC裝置16未在起燃溫度以上(N)，則方法200可以前進到步驟216。如果EHC裝置16在起燃溫度以上(Y),則方法200可以前進到步驟204。
[0050]在步驟204，通過將EHC開關60切換到斷開位置來關閉EHC裝置16的加熱器52。然后，方法200可以前進到步驟206。
[0051]在步驟206，控制模塊70在不加油制動事件期間監(jiān)控發(fā)電機32，以確定發(fā)電機32在動力系統(tǒng)減速期間產(chǎn)生的電能。如果發(fā)電機32產(chǎn)生的電能在閾值充電值以下或未處于閾值充電值(例如足以為二級可充電儲能裝置36充電的電能量)，則方法200前進到步驟208。在步驟208，旁路開關64保持在接通位置。之后，方法200可以結束或者在步驟202重新開始。如果發(fā)電機32產(chǎn)生的電能在閾值充電值以上，則方法200可以前進到步驟210。
[0052]在步驟210，控制模塊監(jiān)控一級儲能裝置34以確定一級儲能裝置34的SOC是否在一級SOC水平(例如被選擇用以基本防止深度放電的SOC水平)以上。如果一級儲能裝置34的SOC在一級SOC水平以下，則方法200可以前進到步驟208，在步驟208旁路開關64保持接通。然后，方法200可以結束。如果一級儲能裝置34的SOC在一級SOC水平以上，則方法200可以前進到步驟212。
[0053]在步驟212，控制模塊70監(jiān)控二級可充電儲能裝置36的S0C。如果二級可充電儲能裝置36的SOC在二級SOC水平以上，則方法200可以前進到步驟208。然后，方法200可以結束。如果二級可充電儲能裝置36的SOC在二級SOC水平以下，則表示二級可充電儲能裝置36不具有足以向車輛電氣系統(tǒng)44供電的荷電水平。然后，方法200可以前進到步驟214。
[0054]在步驟214，控制模塊70將高壓存儲開關62和輔助開關66切換到接通位置?？刂颇K70將旁路開關64轉至斷開位置以斷開一級儲能裝置34與發(fā)電機32的連接。EHC開關60在斷開位置?，F(xiàn)在發(fā)電機32可以在不受管制的高壓模式下操作，以為二級可充電儲能裝置36充電。然后，方法200可以結束。
[0055]如上所述，如果EHC裝置16未在起燃溫度以上，則方法200可以前進到步驟216。在步驟216，控制模塊70在不加油制動事件期間監(jiān)控發(fā)電機32，以確定由動力系統(tǒng)減速而產(chǎn)生的電能是否在閾值EHC能量水平以上。如果產(chǎn)生的電能在閾值EHC能量水平以下，則方法200可以前進到步驟218。在步驟218，旁路開關64保持在接通位置。然而，EHC開關60被切換到斷開位置。高壓開關62和電池輔助開關64保持在斷開位置。然后方法200可以結束或在步驟202重新開始。如果發(fā)電機32產(chǎn)生的電能在閾值EHC能量水平以上，則方法200可以前進到步驟220。
[0056]在步驟220，控制模塊70監(jiān)控一級儲能裝置34以確定一級儲能裝置34的SOC是否在一級SOC水平(例如被選擇用以基本防止深度放電的SOC水平)以下。如果一級儲能裝置34的SOC在一級SOC水平以下，則方法200前進到步驟218。然后方法200可以結束或在步驟202重新開始。如果一級儲能裝置34的一級SOC在一級SOC水平以上，則方法200可以前進到步驟222。
[0057]在步驟222，控制模塊70監(jiān)控二級可充電儲能裝置36以確定其SOC是否在二級SOC水平以上。如果控制模塊70確定二級可充電儲能裝置36的SOC在二級SOC水平以下(例如二級可充電儲能裝置36不具有足以向車輛電氣系統(tǒng)44供電的荷電水平)，則方法200可以前進到步驟218。然后，方法200可以結束或在步驟202重新開始。如果控制模塊70確定二級可充電儲能裝置36的二級SOC在二級SOC水平以上，則方法200可以前進到步驟224。
[0058]在步驟224，控制模塊70將輔助開關66切換到接通位置，以使二級可充電儲能裝置36與車輛電氣系統(tǒng)44連接。旁路開關64被切換到斷開位置，以斷開一級儲能裝置34與發(fā)電機32的連接。EHC開關60保持在接通位置，并且高壓存儲開關62在斷開位置。二級可充電儲能裝置36向車輛電氣系統(tǒng)44供電，直到旁路開關64被切換回接通位置以將一級存儲裝置34連接到發(fā)電機32為止。然后，方法200可以結束。
[0059]盡管已經(jīng)參照示例性實施例描述了本發(fā)明，但是本領域技術人員應該理解，在不脫離本發(fā)明的范圍的情況下，可以對本發(fā)明進行各種改變并且可以對本發(fā)明的元件進行等價替代。此外，在不脫離本發(fā)明的基本范圍的情況下，可以對本發(fā)明進行各種改型，以使特定情況或材料適應本發(fā)明的教導。因此，本發(fā)明將不受限于作為計劃執(zhí)行本發(fā)明的最佳實施方式而公開的特定實施例，而是將包括落在本申請的范圍內(nèi)的所有實施例。
【權利要求】
1.一種用于內(nèi)燃機的廢氣處理系統(tǒng)，包括: 廢氣管道，其與內(nèi)燃機流體連通并且被配置為接收來自內(nèi)燃機的廢氣； 發(fā)電機； 車輛電氣系統(tǒng)； 與發(fā)電機選擇性地連接的一級儲能裝置，所述一級儲能裝置具有閾值荷電狀態(tài)(“SOC”)； 與發(fā)電機和車輛電氣系統(tǒng)選擇性地連接的可充電二級儲能裝置； 與廢氣管道流體連通的電熱催化(“EHC”)裝置，該EHC裝置具有與發(fā)電機選擇性地連接以接收能量的電熱器和被加熱到相應的起燃溫度的選擇性激活催化劑；以及 控制模塊，其與EHC裝置、發(fā)電機、一級儲能裝置和可充電二級儲能裝置通信，所述控制模塊包括: 用于監(jiān)控EHC裝置以確定EHC裝置的選擇性激活催化劑是否已經(jīng)達到起燃溫度的控制邏輯； 當一級儲能裝置在閾值SOC以上時和當選擇性激活催化劑在起燃溫度以下時，斷開一級儲能裝置與發(fā)電機的連接的控制邏輯；以及 當一級儲能裝置與發(fā)電機的連接斷開時和當選擇性激活催化劑在起燃溫度以下時，使發(fā)電機與EHC裝置的電熱器連接并且使可充電二級儲能裝置與車輛電氣系統(tǒng)連接的控制邏輯。
2.根據(jù)權利要求1所述的廢氣處理系統(tǒng)，其中，所述控制模塊包括用于在選擇性激活催化劑在起燃溫度以上時在不加油制動期間監(jiān)控發(fā)電機的控制邏輯，并且其中，所述控制模塊包括用于確定發(fā)電機是否產(chǎn)生在閾值充電值以上的能量的控制邏輯。
3.根據(jù)權利要求2所述的廢氣處理系統(tǒng)，其中，所述控制模塊包括用于監(jiān)控可充電二級儲能裝置以確定二級閾值SOC的控制邏輯。
4.根據(jù)權利要求3所述的廢氣處理系統(tǒng)，其中，所述控制模塊包括用于在一級儲能裝置在閾值SOC以上時，在可充電二級儲能裝置在二級閾值SOC以下時，以及在發(fā)電機產(chǎn)生在閾值充電值以上的能量時，斷開一級儲能裝置與發(fā)電機的連接的控制邏輯。
5.根據(jù)權利要求4所述的廢氣處理系統(tǒng)，其中，所述控制模塊包括用于在一級儲能裝置與發(fā)電機斷開連接時使發(fā)電機與可充電二級儲能裝置連接并且使發(fā)電機與電熱器斷開連接的控制邏輯。
6.根據(jù)權利要求5所述的廢氣處理系統(tǒng)，其中，當發(fā)電機與可充電二級儲能裝置連接時，發(fā)電機在不受管制的高壓模式下操作，在該模式中，動力系統(tǒng)基本不受限制地轉動發(fā)電機。
7.根據(jù)權利要求1所述的廢氣處理系統(tǒng)，其中，所述控制模塊包括下述控制邏輯:其用于當選擇性激活催化劑在起燃溫度以下時，在不加油制動事件期間監(jiān)控發(fā)電機以確定發(fā)電機是否產(chǎn)生了在閾值EHC能量值以上的能量。
8.根據(jù)權利要求7所述的廢氣處理系統(tǒng)，其中，所述控制模塊包括用于監(jiān)控可充電二級儲能裝置以確定二級閾值SOC的控制邏輯。
9.根據(jù)權利要求8所述的廢氣處理系統(tǒng)，其中，所述控制模塊包括用于在一級儲能裝置在閾值SOC以上并且可充電二級儲能裝置在二級閾值SOC以上時使一級儲能裝置與發(fā)電機斷開連接的控制邏輯。
10.一種用于內(nèi)燃機的廢氣處理系統(tǒng)，包括: 廢氣管道，其與內(nèi)燃機流體連通并且被配置為接收來自內(nèi)燃機的廢氣； 發(fā)電機； 車輛電氣系統(tǒng)； 與發(fā)電機選擇性地連接的一級儲能裝置，所述一級儲能裝置具有閾值荷電狀態(tài)(“SOC”)； 與發(fā)電機和車輛電氣系統(tǒng)選擇性地連接的可充電二級儲能裝置，該可充電二級儲能裝置具有二級閾值SOC ； 與廢氣管道流體連通的電熱催化(“EHC”)裝置，該EHC裝置具有與發(fā)電機選擇性地連接以接收能量的電熱器和被加熱到相應的起燃溫度的選擇性激活催化劑；以及 控制模塊，其與 EHC裝置、發(fā)電機、一級儲能裝置和可充電二級儲能裝置通信，所述控制模塊包括: 用于監(jiān)控EHC裝置以確定EHC裝置的選擇性激活催化劑是否已經(jīng)達到起燃溫度的控制邏輯； 當一級儲能裝置在閾值SOC以上時和當選擇性激活催化劑在起燃溫度以下時，斷開一級儲能裝置與發(fā)電機的連接的控制邏輯； 當一級儲能裝置與發(fā)電機的連接斷開時和當選擇性激活催化劑在起燃溫度以下時，使發(fā)電機與EHC裝置的電熱器連接并且使可充電二級儲能裝置與車輛電氣系統(tǒng)連接的控制邏輯； 用于在選擇性激活催化劑在起燃溫度以上時在不加油制動期間監(jiān)控發(fā)電機的控制邏輯，并且其中，所述控制模塊包括用于確定發(fā)電機是否產(chǎn)生在閾值充電值以上的能量的控制邏輯；以及 用于在一級儲能裝置在閾值SOC以上時，在可充電二級儲能裝置在二級閾值SOC以下時，以及在發(fā)電機產(chǎn)生在閾值充電值以上的能量時，斷開一級儲能裝置與發(fā)電機的連接的控制邏輯。
【文檔編號】F01N3/20GK103573346SQ201310318453
【公開日】2014年2月12日 申請日期:2013年7月26日 優(yōu)先權日:2012年7月27日
【發(fā)明者】E.V.岡策, M.J.小帕拉托爾, C.E.索爾布里格, C.H.金 申請人:通用汽車環(huán)球科技運作有限責任公司