專(zhuān)利名稱(chēng)：排氣甲烷控制系統(tǒng)和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)，且更具體地涉及用于車(chē)輛的排氣控制系統(tǒng)和方法。
背景技術(shù)：
在此提供的背景說(shuō)明是為了總體上介紹本發(fā)明背景的目的。當(dāng)前所署名發(fā)明人的工作(在背景技術(shù)部分描述的程度上)和本描述中否則不足以作為申請(qǐng)時(shí)的現(xiàn)有技術(shù)的各方面，既不明顯地也非隱含地被承認(rèn)為與本發(fā)明相抵觸的現(xiàn)有技木。內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)在氣缸內(nèi)燃燒空氣和燃料混合物，以產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)扭矩。燃燒副產(chǎn)物是排氣。排氣可包括各種成分，例如氮氧化物(NOx)、一氧化碳(CO)和烴(HC)。排氣處理系統(tǒng)包括催化劑，所述催化劑將N0X、CO和HC轉(zhuǎn)換為ニ氧化碳和水。 排氣的給定成分的催化劑轉(zhuǎn)換指的是催化劑從排氣去除該成分的能力。轉(zhuǎn)換效率，例如NOx轉(zhuǎn)換效率，可能與催化劑的溫度相關(guān)。僅作為示例，隨著催化劑溫度下降，NOx轉(zhuǎn)換效率可降低，反之亦然。催化劑溫度能以各種方式増加。僅作為示例，來(lái)自于離開(kāi)發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣的熱量可増加催化劑溫度。排氣經(jīng)由對(duì)流將熱量傳遞給催化劑，從而増加催化劑溫度。發(fā)動(dòng)機(jī)的燃料供應(yīng)也可以被調(diào)節(jié)以增加催化劑溫度。僅作為示例，來(lái)自于發(fā)動(dòng)機(jī)的未燃燃料可進(jìn)入催化劑，且催化劑可使得燃料與氧燃燒以增加催化劑溫度。空氣可泵送到排氣和/或催化劑中以增加催化劑中的氧量。

發(fā)明內(nèi)容
一種用于車(chē)輛的系統(tǒng)，包括轉(zhuǎn)換溫度確定模塊和加熱控制模塊。所述轉(zhuǎn)換溫度確定模塊產(chǎn)生與預(yù)定甲烷轉(zhuǎn)換效率相對(duì)應(yīng)的甲烷轉(zhuǎn)換溫度。所述加熱控制模塊基于電加熱催化劑(EHC)的溫度和所述甲烷轉(zhuǎn)換溫度將功率選擇性地施加到所述EHC的基底。所述EHC包括與從發(fā)動(dòng)機(jī)輸出的排氣中的甲烷反應(yīng)的至少ー種催化劑?！N用于車(chē)輛的方法，包括產(chǎn)生與預(yù)定甲烷轉(zhuǎn)換效率相對(duì)應(yīng)的甲烷轉(zhuǎn)換溫度；以及基于電加熱催化劑(EHC)的溫度和所述甲烷轉(zhuǎn)換溫度將功率選擇性地施加到所述EHC的基底。所述EHC包括與從發(fā)動(dòng)機(jī)輸出的排氣中的甲烷反應(yīng)的至少ー種催化劑。方案I. 一種用于車(chē)輛的系統(tǒng)，包括
轉(zhuǎn)換溫度確定模塊，所述轉(zhuǎn)換溫度確定模塊產(chǎn)生與預(yù)定甲烷轉(zhuǎn)換效率相對(duì)應(yīng)的甲烷轉(zhuǎn)換溫度；和
加熱控制模塊，所述加熱控制模塊基于電加熱催化劑(EHC)的溫度和所述甲烷轉(zhuǎn)換溫度將功率選擇性地施加到所述EHC的基底，
其中，所述EHC包括與從發(fā)動(dòng)機(jī)輸出的排氣中的甲烷反應(yīng)的至少ー種催化劑。方案2.根據(jù)方案I所述的系統(tǒng)，其中，所述至少ー種催化劑包括鉬、銠和鈀中的至少ー種。方案3.根據(jù)方案I所述的系統(tǒng)，其中，當(dāng)供應(yīng)給發(fā)動(dòng)機(jī)的燃料類(lèi)型的甲烷含量增加時(shí)，所述轉(zhuǎn)換溫度確定模塊選擇性地増加甲烷轉(zhuǎn)換溫度。方案4.根據(jù)方案I所述的系統(tǒng)，其中，當(dāng)排氣流率增加時(shí)，所述轉(zhuǎn)換溫度確定模塊選擇性地増加甲烷轉(zhuǎn)換溫度。方案5.根據(jù)方案I所述的系統(tǒng)，還包括啟用/禁用模塊，所述啟用/禁用模塊在所述EHC和三效催化劑(TWC)的第二溫度大于預(yù)定溫度時(shí)禁用加熱控制模塊，
其中，所述EHC和所述TWC均容納在ー個(gè)殼體中。方案6.根據(jù)方案I所述的系統(tǒng)，其中，還包括啟用/禁用模塊，所述啟用/禁用模塊在電容量小于預(yù)定值時(shí)禁用加熱控制模塊，
其中，所述電容量與可供未接收功率的電氣裝置使用的功率量相 對(duì)應(yīng)。方案7.根據(jù)方案I所述的系統(tǒng)，還包括輸出估計(jì)模塊，所述輸出估計(jì)模塊產(chǎn)生發(fā)動(dòng)機(jī)的估計(jì)甲烷輸出，
其中，所述轉(zhuǎn)換溫度確定模塊基于估計(jì)甲烷輸出產(chǎn)生甲烷轉(zhuǎn)換溫度。方案8.根據(jù)方案7所述的系統(tǒng)，其中，所述轉(zhuǎn)換溫度確定模塊使用將估計(jì)甲烷輸出與甲烷轉(zhuǎn)換溫度相關(guān)聯(lián)的函數(shù)和映射中的一種來(lái)產(chǎn)生甲烷轉(zhuǎn)換溫度。方案9.根據(jù)方案7所述的系統(tǒng)，其中，所述輸出估計(jì)模塊基于供應(yīng)給發(fā)動(dòng)機(jī)的燃料類(lèi)型、供應(yīng)給發(fā)動(dòng)機(jī)的空氣/燃料混合物的當(dāng)量比、發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)的燃燒的火花定時(shí)和排氣流率產(chǎn)生估計(jì)甲烷輸出。方案10.根據(jù)方案7所述的系統(tǒng)，其中，所述轉(zhuǎn)換溫度確定模塊在估計(jì)甲烷輸出増加時(shí)選擇性地増加甲烷轉(zhuǎn)換溫度，且在估計(jì)甲烷輸出減少時(shí)選擇性地降低甲烷轉(zhuǎn)換溫度。方案11. 一種用于車(chē)輛的方法，包括
產(chǎn)生與預(yù)定甲烷轉(zhuǎn)換效率相對(duì)應(yīng)的甲烷轉(zhuǎn)換溫度；以及
基于電加熱催化劑(EHC)的溫度和所述甲烷轉(zhuǎn)換溫度將功率選擇性地施加到所述EHC的基底，
其中，所述EHC包括與從發(fā)動(dòng)機(jī)輸出的排氣中的甲烷反應(yīng)的至少ー種催化劑。方案12.根據(jù)方案11所述的方法，其中，所述至少ー種催化劑包括鉬、銠和鈀中的至少ー種。方案13.根據(jù)方案11所述的方法，還包括當(dāng)供應(yīng)給發(fā)動(dòng)機(jī)的燃料類(lèi)型的甲烷含量增加時(shí)，選擇性地増加甲烷轉(zhuǎn)換溫度。方案14.根據(jù)方案11所述的方法，還包括當(dāng)排氣流率增加時(shí)，選擇性地增加甲烷轉(zhuǎn)換溫度。方案15.根據(jù)方案11所述的方法，還包括在所述EHC和三效催化劑(TWC)的第ニ溫度大于預(yù)定溫度吋，禁用至EHC基底的功率流，
其中，所述EHC和所述TWC均容納在ー個(gè)殼體中。方案16.根據(jù)方案11所述的方法，還包括在電容量小于預(yù)定值時(shí)，禁用至EHC基底的功率流，
其中，所述電容量與可供未接收功率的電氣裝置使用的功率量相對(duì)應(yīng)。方案17.根據(jù)方案11所述的方法，還包括
產(chǎn)生發(fā)動(dòng)機(jī)的估計(jì)甲烷輸出；以及基于估計(jì)甲烷輸出產(chǎn)生甲烷轉(zhuǎn)換溫度。方案18.根據(jù)方案17所述的方法，還包括使用將估計(jì)甲烷輸出與甲烷轉(zhuǎn)換溫度相關(guān)聯(lián)的函數(shù)和映射中的一種來(lái)產(chǎn)生甲烷轉(zhuǎn)換溫度。方案19.根據(jù)方案17所述的方法，還包括基于供應(yīng)給發(fā)動(dòng)機(jī)的燃料類(lèi)型、供應(yīng)給發(fā)動(dòng)機(jī)的空氣/燃料混合物的當(dāng)量比、發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)的燃燒的火花定時(shí)和排氣流率產(chǎn)生估計(jì)甲燒輸出。方案20.根據(jù)方案17所述的方法，還包括在估計(jì)甲烷輸出增加時(shí)選擇性地増加甲烷轉(zhuǎn)換溫度，且在估計(jì)甲烷輸出減少時(shí)選擇性地降低甲烷轉(zhuǎn)換溫度。從下文所提供的詳細(xì)描述可清楚本發(fā)明的其他應(yīng)用領(lǐng)域。應(yīng)當(dāng)理解，這些詳細(xì)描 述和特定示例僅僅g在用于說(shuō)明目的，而不g在限制本發(fā)明的范圍。


通過(guò)詳細(xì)描述和附圖將更完整地理解本發(fā)明，其中
圖I是根據(jù)本發(fā)明的示例性發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)的功能框 圖2是對(duì)于各種催化劑而言甲烷轉(zhuǎn)換效率根據(jù)溫度而變的示例性曲線 圖3是烴轉(zhuǎn)換效率根據(jù)甲烷和汽油的當(dāng)量比而變的示例性曲線 圖4是根據(jù)本發(fā)明的甲烷控制模塊的示例性實(shí)施方式的功能框圖；和 圖5是示出了根據(jù)本發(fā)明的控制電加熱催化劑的功率的示例性方法的流程圖。
具體實(shí)施例方式以下描述在本質(zhì)上僅僅是說(shuō)明性的，且絕不g在限制本發(fā)明、其應(yīng)用或者使用。為清楚起見(jiàn)，在附圖中將使用相同的附圖標(biāo)記，以表示類(lèi)似的元件。如本文使用的，短語(yǔ)“A、B和C中的至少ー個(gè)”應(yīng)當(dāng)被理解為表示使用非排他邏輯“或”的邏輯(A或B或C)。應(yīng)當(dāng)理解，方法中的各個(gè)步驟可在不改變本發(fā)明的基本原理的情況下以不同的順序執(zhí)行。如本文所使用的，措辭“模塊”可以指代以下項(xiàng)、是以下項(xiàng)的一部分、或者包括以下項(xiàng)專(zhuān)用集成電路(ASIC);電子電路；組合邏輯電路；現(xiàn)場(chǎng)可編程門(mén)陣列(FPGA);執(zhí)行代碼的處理器(共享、專(zhuān)用或者群組)；提供所述功能的其它合適部件；或者上述中的ー些或全部的組合，例如在系統(tǒng)級(jí)芯片中。措辭“模塊”可以包括存儲(chǔ)由處理器執(zhí)行的代碼的存儲(chǔ)器(共享、專(zhuān)用或者群組)。如上使用的措辭“代碼”可以包括軟件、固件和/或微碼，可指程序、例程、函數(shù)、類(lèi)和/或?qū)ο?。如上使用的措辭“共享”表示可使用單個(gè)(共享)處理器執(zhí)行來(lái)自多個(gè)模塊的ー些或全部代碼。另外，來(lái)自多個(gè)模塊的ー些或全部代碼可由單個(gè)(共享)存儲(chǔ)器存儲(chǔ)。如上使用的措辭“群組”表示可使用一組處理器執(zhí)行來(lái)自單個(gè)模塊的ー些或全部代碼。另外，來(lái)自單個(gè)模塊的ー些或全部代碼可使用一組存儲(chǔ)器來(lái)存儲(chǔ)。本文所述的設(shè)備和方法可通過(guò)由ー個(gè)或多個(gè)處理器執(zhí)行的一個(gè)或多個(gè)計(jì)算機(jī)程序來(lái)實(shí)施。計(jì)算機(jī)程序包括存儲(chǔ)在非臨時(shí)性有形計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)上的處理器可執(zhí)行指令。計(jì)算機(jī)程序還可包括存儲(chǔ)數(shù)據(jù)。非臨時(shí)性有形計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)的非限制性示例為非易失性存儲(chǔ)器、磁性存儲(chǔ)器和光存儲(chǔ)器。發(fā)動(dòng)機(jī)在一個(gè)或多個(gè)氣缸內(nèi)燃燒空氣/燃料混合物以產(chǎn)生扭矩。發(fā)動(dòng)機(jī)將排氣排出到排氣系統(tǒng)，所述排氣系統(tǒng)包括電加熱催化劑(EHC)和被動(dòng)三效催化劑(TWC)。排氣包括甲烷和其它成分。EHC和/或TWC中的ー種或多種催化劑與排氣中的甲烷反應(yīng)。然而，當(dāng)催化劑溫度低時(shí)，催化劑與排氣中的甲烷反應(yīng)的能力可能受限制。本發(fā)明的控制模塊在EHC的溫度小于甲烷轉(zhuǎn)換溫度時(shí)將功率選擇性地施加到EHC。當(dāng)功率施加到EHC吋，EHC產(chǎn)生熱量。經(jīng)由將功率施加到EHC產(chǎn)生的熱量可將EHC加熱到至少甲烷轉(zhuǎn)換溫度。此外，由EHC產(chǎn)生的熱量可加熱TWC。因而，將功率施加到EHC可有助于產(chǎn)生跨過(guò)EHC和TWC的期望溫度曲線，以實(shí)現(xiàn)期望甲烷轉(zhuǎn)換水平。現(xiàn)在參考圖1，示出了示例性車(chē)輛系統(tǒng)100的功能框圖。車(chē)輛系統(tǒng)100包括燃燒空氣/燃料混合物的發(fā)動(dòng)機(jī)102。雖然發(fā)動(dòng)機(jī)102顯示和描述為火花點(diǎn)火發(fā)動(dòng)機(jī)，但是發(fā)動(dòng)機(jī)102可以是其它合適類(lèi)型的發(fā)動(dòng)機(jī)。 空氣通過(guò)節(jié)氣門(mén)閥112抽吸到進(jìn)氣歧管110中。僅作為示例，節(jié)氣門(mén)閥112可包括具有可旋轉(zhuǎn)葉片的蝶形閥。發(fā)動(dòng)機(jī)控制模塊(ECM) 114控制節(jié)氣門(mén)致動(dòng)器模塊116 (例如，電子節(jié)氣門(mén)控制器或ETC)。節(jié)氣門(mén)致動(dòng)器模塊116控制節(jié)氣門(mén)閥112的開(kāi)度。來(lái)自于進(jìn)氣歧管110的空氣被抽吸到發(fā)動(dòng)機(jī)102的氣缸中。雖然發(fā)動(dòng)機(jī)102可包括多個(gè)氣缸，但是為了說(shuō)明目的，示出了單個(gè)代表性氣缸118。僅作為示例，發(fā)動(dòng)機(jī)102可包括2、3、4、5、6、8、10和/或12個(gè)氣缸。來(lái)自于進(jìn)氣歧管110的空氣通過(guò)進(jìn)氣閥122抽吸到氣缸118中。ECM 114控制燃料致動(dòng)器模塊124，燃料致動(dòng)器模塊124調(diào)節(jié)燃料噴射以實(shí)現(xiàn)期望空氣/燃料混合物。燃料可在中心位置或多個(gè)位置噴射到進(jìn)氣歧管110中，例如每個(gè)氣缸的進(jìn)氣閥附近。在圖I未示出的各個(gè)實(shí)施方式中，在各種類(lèi)型的發(fā)動(dòng)機(jī)中，例如火花點(diǎn)火直接噴射(SIDI)發(fā)動(dòng)機(jī)、壓縮點(diǎn)火發(fā)動(dòng)機(jī)和其它類(lèi)型的發(fā)動(dòng)機(jī)，燃料可直接噴射到氣缸中。所噴射燃料在氣缸118中與空氣混合且形成空氣/燃料混合物。活塞(未不出)壓縮氣缸118的內(nèi)容物。基于來(lái)自于ECM 114的信號(hào),火花致動(dòng)器模塊126可激勵(lì)火花塞128，其點(diǎn)火空氣/燃料混合物?；鸹ǖ亩〞r(shí)可以相對(duì)應(yīng)活塞處于最高位置(稱(chēng)為上止點(diǎn)(TDC))的時(shí)間來(lái)規(guī)定。來(lái)自于ECM 114的信號(hào)可表示火花應(yīng)當(dāng)在TDC位置之前或之后多久提供。因而，火花致動(dòng)器模塊126的操作可與曲軸旋轉(zhuǎn)同歩。在各種類(lèi)型的發(fā)動(dòng)機(jī)中，例如柴油型發(fā)動(dòng)機(jī)，火花致動(dòng)器模塊126和火花塞128可省去?？諝?燃料混合物的燃燒驅(qū)動(dòng)活塞遠(yuǎn)離TDC位置，從而驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)曲軸(未示出)。在達(dá)到最低位置(稱(chēng)為下止點(diǎn)(BDC))之后，火花開(kāi)始再次朝向TDC位置移動(dòng)且經(jīng)由排氣閥130將燃燒副產(chǎn)物(排氣)排出到排氣系統(tǒng)134。進(jìn)氣閥122可以由進(jìn)氣凸輪軸140控制，而排氣閥130可以由排氣凸輪軸142控制。在各個(gè)實(shí)施方式中，多個(gè)進(jìn)氣凸輪軸可控制每個(gè)氣缸的多個(gè)進(jìn)氣閥和/或可控制多組氣缸的進(jìn)氣閥。類(lèi)似地，多個(gè)排氣凸輪軸可控制每個(gè)氣缸的多個(gè)排氣閥和/或可控制多組氣缸的排氣閥。排氣系統(tǒng)134包括催化劑組件146。催化劑組件146包括電加熱催化劑(EHC)148和被動(dòng)三效催化劑(TWC)150。TWC 150位于EHC 148的下游。加熱器致動(dòng)器模塊152基于來(lái)自于ECM 114的信號(hào)將功率154選擇性地施加到EHC 148。功率154可以由能量存儲(chǔ)裝置(ESD)(例如，一個(gè)或多個(gè)蓄電池)、發(fā)電機(jī)和/或一個(gè)或多個(gè)其它合適功率源提供。排氣系統(tǒng)134還可以包括輔助空氣泵160、第二 TWC 162和一個(gè)或多個(gè)其它排氣處理裝置。輔助空氣泵160可在催化劑組件148的上游將環(huán)境空氣泵送到排氣系統(tǒng)134中。泵致動(dòng)器模塊164可基于來(lái)自于ECM 114的信號(hào)控制輔助空氣泵160的操作。第二TWC 162在催化劑組件146的下游實(shí)施。EHC 148、TffC 150和第二 TWC 162均包括基底，例如堇青石、鋼(例如，不銹鋼)和/或ー種或多種其它合適材料?；卓梢砸苑涓C設(shè)置或其它合適設(shè)置形成。EHC 148的基底是電阻/導(dǎo)電的。由此，EHC 148的基底在施加功率時(shí)用作電阻加熱器。EHC 148配置有電連接器(未示出)以允許功率施加到EHC 148的基底。催化劑涂覆到每個(gè)基底。催化劑可 包括例如鉬、銠、鈀和/或其它合適三效催化齊U。催化劑與排氣的各個(gè)成分反應(yīng)以減少排氣中的那些成分的量。僅作為示例，催化劑可以與氮氧化物(NOx)、烴(HC)和一氧化碳(CO)反應(yīng)。HC的ー種是甲烷(CH4)。EHC 148、TWC 150和第二 TWC 162的催化劑的甲烷轉(zhuǎn)換效率取決于催化劑溫度。圖2包括各種催化劑的甲烷轉(zhuǎn)換效率202根據(jù)催化劑溫度204而變的示例性曲線圖。僅作為示例，圖2包括鈀206、銠208和鉬210的甲烷轉(zhuǎn)換效率202根據(jù)催化劑溫度204而變的曲線圖。如圖2所示，隨著催化劑溫度204増加，甲烷轉(zhuǎn)換效率202總體上増加，反之亦然?；氐綀D1，催化劑的甲烷轉(zhuǎn)換效率還取決于發(fā)動(dòng)機(jī)102內(nèi)所燃燒空氣/燃料混合物的當(dāng)量比(EQR)。EQR指的是所燃燒空氣/燃料混合物相對(duì)于化學(xué)計(jì)量比空氣/燃料混合物的比率。當(dāng)所燃燒空氣/燃料混合物是化學(xué)計(jì)量比混合物吋，EQR為I。當(dāng)供應(yīng)給發(fā)動(dòng)機(jī)的空氣/燃料混合物比化學(xué)計(jì)量比混合物更富含燃料吋，EQR大于1，且供應(yīng)給發(fā)動(dòng)機(jī)102的空氣/燃料混合物相對(duì)于化學(xué)計(jì)量比混合物燃料稀吋，EQR小于I。圖3包括轉(zhuǎn)換效率302根據(jù)EQR 304而變的示例性曲線圖。示例性跡線306跟蹤汽油發(fā)動(dòng)機(jī)的烴轉(zhuǎn)換效率根據(jù)EQR 304而變。示例性跡線308跟蹤甲烷轉(zhuǎn)換效率根據(jù)EQR304而變。當(dāng)EQR 304處于預(yù)定范圍(例如，在各個(gè)實(shí)施方式中，在0.997和I. 024之間)內(nèi)時(shí)，甲烷轉(zhuǎn)換效率308可大于預(yù)定值(例如，30 % )?；氐綀D1，ECM 114可使用來(lái)自于各個(gè)傳感器的信號(hào)以作出車(chē)輛系統(tǒng)100的控制決策。ECM 114還控制發(fā)動(dòng)機(jī)102的操作和發(fā)動(dòng)機(jī)102的扭矩輸出。ECM 114可與混合動(dòng)カ控制模塊196通信以協(xié)作發(fā)動(dòng)機(jī)102和電動(dòng)馬達(dá)198的操作。雖然僅示出ー個(gè)電動(dòng)馬達(dá)198，但是混合動(dòng)カ車(chē)輛系統(tǒng)100可包括多于ー個(gè)電動(dòng)馬達(dá)和/或電動(dòng)發(fā)電機(jī)單元。傳感器可包括例如第一排氣溫度傳感器170、EHC溫度傳感器172、催化劑溫度傳感器174、第二排氣溫度傳感器176和第三排氣溫度傳感器178。第一排氣溫度傳感器170測(cè)量催化劑組件146上游的排氣溫度，且基于排氣溫度產(chǎn)生第一排氣溫度信號(hào)(TA) 180。EHC溫度傳感器172測(cè)量EHC 148的溫度，且基于EHC 148的溫度產(chǎn)生EHC溫度信號(hào)(TEHC) 182。催化劑溫度傳感器174測(cè)量EHC 148和TWC 150的組合溫度且基于該溫度產(chǎn)生催化劑溫度信號(hào)(TXAT) 184。第二排氣溫度傳感器176和第三排氣溫度傳感器178分別測(cè)量催化劑組件和第二TffC 162之間以及第ニ TWC 162下游的排氣溫度。第二排氣溫度傳感器176和第三排氣溫度傳感器178分別基于其位置處的排氣溫度產(chǎn)生第二和第三排氣溫度信號(hào)(TB和TC) 186和188。車(chē)輛系統(tǒng)100可包括一個(gè)或多個(gè)其它傳感器190。僅作為示例，其它傳感器190可包括排氣流率(EFR)傳感器、空氣質(zhì)量流率(MAF)傳感器、燃料傳感器和/或ー個(gè)或多個(gè)其它傳感器。在各個(gè)實(shí)施方式中，所不和所述傳感器中的ー個(gè)或多個(gè)可省去。
將功率施加到EHC 148使得EHC 148產(chǎn)生熱量。EHC 148將熱量輻射給TWC 150。由此，由EHC 148提供的輻射加熱可增加在給定時(shí)間可能能夠與甲烷反應(yīng)的催化劑的總體積(即，EHC 148和TffC 150的組合體積)。ECM 114包括甲烷控制模塊192。基于EHC 148的溫度，甲烷控制模塊192將功率選擇性地施加到EHC 148。更具體地，當(dāng)EHC溫度小于甲烷轉(zhuǎn)換(例如，氧化)溫度時(shí)，甲烷控制模塊192將功率選擇性地施加到EHC 148。這加熱EHC 148和TWC 150，從而允許實(shí)現(xiàn)期望甲烷轉(zhuǎn)換效率水平?，F(xiàn)在參考圖4，示出了甲烷控制模塊192的示例性實(shí)施方式的功能框圖。輸出估計(jì)模塊404產(chǎn)生發(fā)動(dòng)機(jī)102的估計(jì)甲烷輸出量(例如，百萬(wàn)分率或ppm)408。輸出估計(jì)模塊404可基于例如供應(yīng)給發(fā)動(dòng)機(jī)102的燃料類(lèi)型412、供應(yīng)給發(fā)動(dòng)機(jī)102的空氣/燃料混合物的EQR 416、火花定時(shí)420和/或EFR 424產(chǎn)生估計(jì)甲烷輸出408。燃料類(lèi)型412可表示例如汽油、こ醇、柴油或其它類(lèi)型的燃料。燃料類(lèi)型412可以 是例如從燃料傳感器獲得或者以各種實(shí)施方式確定?；鸹ǘ〞r(shí)420可以是例如用于燃燒的指令火花定時(shí)。EFR 424可以例如使用EFR傳感器測(cè)量或者基于ー個(gè)或多個(gè)合適參數(shù)(例如，MAF)確定。僅作為示例，輸出估計(jì)模塊404可使用函數(shù)或映射產(chǎn)生估計(jì)甲烷輸出408，所述函數(shù)或映射將燃料類(lèi)型412、EQR 416、火花定時(shí)420和EFR 424與估計(jì)甲烷輸出408相關(guān)聯(lián)。當(dāng)燃料類(lèi)型412的甲烷含量增加時(shí)，輸出估計(jì)模塊404可增加估計(jì)甲烷輸出408。附加地或者可選地，當(dāng)EFR 424增加時(shí)，輸出估計(jì)模塊404可增加估計(jì)甲烷輸出408。附加地或者可選地，當(dāng)火花定時(shí)420提前時(shí)，輸出估計(jì)模塊404可增加估計(jì)甲烷輸出408。輸出估計(jì)模塊404還可基于ー個(gè)或多個(gè)其它合適發(fā)動(dòng)機(jī)操作參數(shù)(例如，燃燒模式)產(chǎn)生估計(jì)甲烷輸出408。轉(zhuǎn)換溫度確定模塊428基于估計(jì)甲烷輸出408產(chǎn)生甲烷轉(zhuǎn)換溫度432。例如，轉(zhuǎn)換溫度確定模塊428可使用將估計(jì)甲烷輸出408與甲烷轉(zhuǎn)換溫度432相關(guān)聯(lián)的函數(shù)或映射來(lái)確定甲烷轉(zhuǎn)換溫度432。僅作為示例，當(dāng)估計(jì)甲烷輸出408增加時(shí)，轉(zhuǎn)換溫度確定模塊428可選擇性地増加甲烷轉(zhuǎn)換溫度432，反之亦然。在各個(gè)實(shí)施方式中，甲烷轉(zhuǎn)換溫度432可以是恒定預(yù)定溫度。僅作為示例，預(yù)定溫度可以在大約500攝氏度rc)和大約700°C之間。預(yù)定溫度以及函數(shù)或映射可以基于實(shí)現(xiàn)至少預(yù)定最小甲烷轉(zhuǎn)換效率來(lái)限定，從而從排氣系統(tǒng)134輸出少于預(yù)定最大量的甲烷。甲烷轉(zhuǎn)換溫度432與EHC 148,TffC 150和第二 TWC 162的催化劑將實(shí)現(xiàn)預(yù)定最小甲烷轉(zhuǎn)換效率的溫度相對(duì)應(yīng)。EHC加熱控制模塊436接收甲烷轉(zhuǎn)換溫度432和EHC溫度440。在各個(gè)實(shí)施方式中，EHC溫度440可以使用EHC溫度傳感器172測(cè)量或者基于ー個(gè)或多個(gè)測(cè)量參數(shù)估計(jì)。啟用/禁用模塊444選擇性地啟用和禁用EHC加熱控制模塊436。啟用/禁用模塊444可基于催化劑溫度452和電容量456來(lái)啟用或禁用EHC加熱控制模塊436。在各個(gè)實(shí)施方式中，催化劑溫度452可以使用催化劑溫度傳感器174測(cè)量或者基于ー個(gè)或多個(gè)測(cè)量參數(shù)估計(jì)。電容器456可以例如基于ESD中存儲(chǔ)的功率和從ESD提取的功率來(lái)確定。電容量456可以與由ESD存儲(chǔ)的可供無(wú)源車(chē)輛部件(例如EHC 148)使用的功率量相對(duì)應(yīng)。僅作為示例，啟用/禁用模塊444可在催化劑溫度452大于預(yù)定啟用溫度時(shí)禁用EHC加熱控制模塊436。預(yù)定啟用溫度可以是大約500°C或者其它合適溫度。附加地或可選地，啟用/禁用模塊444可在電容量456小于預(yù)定容量時(shí)禁用EHC加熱控制模塊436。預(yù)定容量可基于加熱EHC 148至例如甲烷轉(zhuǎn)換溫度432所需的估計(jì)功率量來(lái)設(shè)定。啟用/禁用模塊444可在催化劑溫度452小于預(yù)定啟用溫度且電容量456大于預(yù)定容量時(shí)啟用EHC加熱控制模塊436。啟用/禁用模塊444可經(jīng)由觸發(fā)信號(hào)460啟用和禁用EHC加熱控制模塊436。僅作為示例，啟用/禁用模塊444可設(shè)定觸發(fā)信號(hào)460為有效狀態(tài)以啟用EHC加熱控制模塊436，且可設(shè)定觸發(fā)信號(hào)460為無(wú)效狀態(tài)以禁用EHC加熱控制模塊 436。當(dāng)催化劑溫度452小于預(yù)定啟用溫度但電容量456小于預(yù)定容量時(shí)，啟用/禁用模塊444可允許執(zhí)行可選甲烷轉(zhuǎn)換策略。僅作為示例，ECM 114可延遲火花定時(shí)420，將濃空氣/燃料混合物提供給發(fā)動(dòng)機(jī)102，和/或致動(dòng)輔助空氣泵160，以用于可選甲烷轉(zhuǎn)換策略。 當(dāng)啟用吋，EHC加熱控制模塊436基于EHC溫度440和甲烷轉(zhuǎn)換溫度432經(jīng)由加熱器致動(dòng)器模塊152將功率選擇性地施加到EHC 148。更具體地，當(dāng)EHC溫度440小于甲烷轉(zhuǎn)換溫度432吋，EHC加熱控制模塊436可將功率施加到EHC 148。當(dāng)EHC溫度440大于甲烷轉(zhuǎn)換溫度432吋，EHC加熱控制模塊436可從EHC 148斷開(kāi)功率。加熱EHC 148至大于或等于甲烷轉(zhuǎn)換溫度432產(chǎn)生跨過(guò)EHC 148和TWC 150的預(yù)定溫度曲線，其實(shí)現(xiàn)期望甲烷轉(zhuǎn)換效率水平。附加地，第二 TWC 162可被加熱(例如，經(jīng)由來(lái) 自于催化劑組件146和甲烷氧化熱的熱量)，從而可増加甲烷轉(zhuǎn)換效率?，F(xiàn)在參考圖5，示出了圖示控制將功率施加到EHC 148的示例性方法500的流程圖。控制方法以504開(kāi)始，其中，控制方法確定催化劑溫度452是否小于預(yù)定啟用溫度。如果為真，那么控制方法前進(jìn)到508 ;如果為假，那么控制方法可結(jié)束。僅作為示例，預(yù)定啟用溫度可以是大約500-700°C。在508，控制方法確定電容量456是否小于預(yù)定容量。如果為假，那么控制方法在512可允許執(zhí)行可選甲烷轉(zhuǎn)換策略且控制方法可結(jié)束。如果為真，那么控制方法可繼續(xù)516。僅作為示例，可選甲烷轉(zhuǎn)換策略可包括延遲火花定時(shí)420，將濃空氣/燃料混合物(即，EQR>1. 0)提供給發(fā)動(dòng)機(jī)102，和致動(dòng)輔助空氣泵160。在516，控制方法產(chǎn)生甲烷轉(zhuǎn)換溫度432。控制方法可基于發(fā)動(dòng)機(jī)102的估計(jì)甲烷輸出408確定甲烷轉(zhuǎn)換溫度432，估計(jì)甲烷輸出408可基于燃料類(lèi)型412、EQR 416、火花定時(shí)420和/或EFR 424確定。在520，控制方法確定EHC溫度440是否大于甲烷轉(zhuǎn)換溫度432。如果為真，那么控制方法在524將功率施加到EHC 148，且控制方法結(jié)束；如果為假，那么控制方法在528可禁用至EHC 148的功率流(如果還未禁用)，且控制方法結(jié)束。雖然控制方法顯示和描述為結(jié)束，但是方法500可以圖示為ー個(gè)回路，且控制方法可返回504。本發(fā)明的廣泛教導(dǎo)可以以多種形式實(shí)施。因此，盡管本發(fā)明包括特定示例，但是本發(fā)明的實(shí)際范圍不應(yīng)當(dāng)如此限制，因?yàn)橥ㄟ^(guò)對(duì)附圖、說(shuō)明書(shū)和所附權(quán)利要求的研究，其它修改對(duì)于技術(shù)人員也是顯而易見(jiàn)的。
權(quán)利要求
1.一種用于車(chē)輛的系統(tǒng)，包括 轉(zhuǎn)換溫度確定模塊，所述轉(zhuǎn)換溫度確定模塊產(chǎn)生與預(yù)定甲烷轉(zhuǎn)換效率相對(duì)應(yīng)的甲烷轉(zhuǎn)換溫度；和 加熱控制模塊，所述加熱控制模塊基于電加熱催化劑(EHC)的溫度和所述甲烷轉(zhuǎn)換溫度將功率選擇性地施加到所述EHC的基底， 其中，所述EHC包括與從發(fā)動(dòng)機(jī)輸出的排氣中的甲烷反應(yīng)的至少一種催化劑。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的系統(tǒng)，其中，所述至少一種催化劑包括鉬、銠和鈀中的至少一種。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的系統(tǒng)，其中，當(dāng)供應(yīng)給發(fā)動(dòng)機(jī)的燃料類(lèi)型的甲烷含量增加時(shí)，所述轉(zhuǎn)換溫度確定模塊選擇性地增加甲烷轉(zhuǎn)換溫度。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的系統(tǒng)，其中，當(dāng)排氣流率增加時(shí)，所述轉(zhuǎn)換溫度確定模塊選擇性地增加甲烷轉(zhuǎn)換溫度。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的系統(tǒng)，還包括啟用/禁用模塊，所述啟用/禁用模塊在所述EHC和三效催化劑(TWC)的第二溫度大于預(yù)定溫度時(shí)禁用加熱控制模塊， 其中，所述EHC和所述TWC均容納在一個(gè)殼體中。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的系統(tǒng)，其中，還包括啟用/禁用模塊，所述啟用/禁用模塊在電容量小于預(yù)定值時(shí)禁用加熱控制模塊， 其中，所述電容量與可供未接收功率的電氣裝置使用的功率量相對(duì)應(yīng)。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的系統(tǒng),還包括輸出估計(jì)模塊,所述輸出估計(jì)模塊產(chǎn)生發(fā)動(dòng)機(jī)的估計(jì)甲烷輸出， 其中，所述轉(zhuǎn)換溫度確定模塊基于估計(jì)甲烷輸出產(chǎn)生甲烷轉(zhuǎn)換溫度。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的系統(tǒng)，其中，所述轉(zhuǎn)換溫度確定模塊使用將估計(jì)甲烷輸出與甲烷轉(zhuǎn)換溫度相關(guān)聯(lián)的函數(shù)和映射中的一種來(lái)產(chǎn)生甲烷轉(zhuǎn)換溫度。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的系統(tǒng)，其中，所述輸出估計(jì)模塊基于供應(yīng)給發(fā)動(dòng)機(jī)的燃料類(lèi)型、供應(yīng)給發(fā)動(dòng)機(jī)的空氣/燃料混合物的當(dāng)量比、發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)的燃燒的火花定時(shí)和排氣流率產(chǎn)生估計(jì)甲烷輸出。
10.一種用于車(chē)輛的方法,包括 產(chǎn)生與預(yù)定甲烷轉(zhuǎn)換效率相對(duì)應(yīng)的甲烷轉(zhuǎn)換溫度；以及 基于電加熱催化劑(EHC)的溫度和所述甲烷轉(zhuǎn)換溫度將功率選擇性地施加到所述EHC的基底， 其中，所述EHC包括與從發(fā)動(dòng)機(jī)輸出的排氣中的甲烷反應(yīng)的至少一種催化劑。
全文摘要
一種用于車(chē)輛的系統(tǒng)，包括轉(zhuǎn)換溫度確定模塊和加熱控制模塊。所述轉(zhuǎn)換溫度確定模塊產(chǎn)生與預(yù)定甲烷轉(zhuǎn)換效率相對(duì)應(yīng)的甲烷轉(zhuǎn)換溫度。所述加熱控制模塊基于電加熱催化劑(EHC)的溫度和所述甲烷轉(zhuǎn)換溫度將功率選擇性地施加到所述EHC的基底。所述EHC包括與從發(fā)動(dòng)機(jī)輸出的排氣中的甲烷反應(yīng)的至少一種催化劑。
文檔編號(hào)F01N9/00GK102733908SQ201210089980
公開(kāi)日2012年10月17日 申請(qǐng)日期2012年3月30日 優(yōu)先權(quán)日2011年3月30日
發(fā)明者D.B.布朗, E.V.岡策 申請(qǐng)人:通用汽車(chē)環(huán)球科技運(yùn)作有限責(zé)任公司