碳氢化合物吸附器的再生系统 【技术领域】
本发明涉及排气系统的碳氢化合物吸附器。背景技术 在此提供的背景描述是为了大体地介绍本发明的背景。 当前署名的发明人的一部 分工作在背景技术部分中被描述， 这部分内容以及在提交申请时该描述中不另构成现有技 术的方面， 既不明确也不暗示地被承认是破坏本发明的现有技术。
催化转化器用于内燃发动机 （ICE） 的排气系统中以降低排放。例如， 三元催化转 换器 （TWC） 减少了排气系统内的氮氧化物、 一氧化碳和碳氢化合物。三元催化剂转换器的 功效在于 ： 将氮氧化物转换成氮和氧 ； 将一氧化碳转换成二氧化碳 ； 并氧化未燃烧的碳氢 化合物 （HC） 以产生二氧化碳和水。
催化转化器通常开始起作用的平均催化剂起燃温度近似为 200-350 ℃。结果， 催 化转化器在发动机冷起动时发生的暖机时间段期间不起作用或提供最低限度的减排。 排气
系统温度在发动机冷起动期间低于催化剂起燃温度。在暖机时间段期间， HC 排放可能没有 由催化转化器有效地处理。
碳氢化合物吸附器可用于在暖机时间段期间捕获 HC。 碳氢化合物通常在大约低于 200 ℃的温度时捕获 HC， 并在高于或等于大约 200 ℃的温度时释放所捕获的碳氢化合物。
在诸如起动 / 停止应用 （短的发动机操作时间段） 和短行程之类的某些驾驶循环期 间， 碳氢化合物吸附器的再生时间可能受到限制。 由于该原因， 碳氢化合物吸附器的再生可 能没有完成， 这可引起碳氢化合物吸附器的低温积垢。这例如在发动机冷起动期间使排放 性能降低。 发明内容
提供了一种再生系统， 该再生系统包括第一模块、 模式选择模块和吸附器再生控 制 （ARC） 模块。第一模块监测 （i） 和 （ii） 中的至少一项 ： （i） 发动机排气系统中的催化剂 组件的第一催化剂的温度 ； 和 （ii） 第一催化剂的活性催化剂体积。模式选择模块构造成基 于温度和活性催化剂体积中的至少一个选择吸附器再生模式并产生模式信号。ARC 模块基 于模式信号在发动机被停用时进行启动气泵和曲柄摇转发动机中的至少一项， 以使催化剂 组件中的吸附器再生。
在其他特征中， 提供了操作再生系统的方法， 包括监测 （i） 和 （ii） 中的至少一项 ： （i） 发动机排气系统中的催化剂组件的催化剂温度 ； 和 （ii） 催化剂的活性催化剂体积。基 于温度和活性催化剂体积中的至少一个选择吸附器再生模式并产生模式信号。 基于模式信 号， 在发动机被停用时进行启动气泵和 / 或曲柄摇转 （或者发动） 发动机， 以使催化剂组件的 吸附器再生。
在还有的其他特征中， 上述系统和方法通过由一个或多个处理器执行的计算机程 序实现。 计算机程序能驻留在有形的计算机可读介质上， 诸如但不限于存储器、 非易失性数据存储器和 / 或其他合适的有形存储介质。
本发明还包括以下方案 ： 方案 1. 一种再生系统， 包括 ： 第一模块， 所述第一模块监测 i） 和 ii） 中的至少一项 ： i） 发动机排气系统中的催化剂 组件的第一催化剂的温度 ； 和 ii） 所述第一催化剂的活性催化剂体积 ； 模式选择模块， 所述模式选择模块构造成基于所述温度和所述活性催化剂体积中的至 少一个来选择吸附器再生模式并产生模式信号 ； 以及 吸附器再生控制 ARC 模块， 所述吸附器再生控制 ARC 模块基于所述模式信号在所述发 动机被停用时进行启动气泵和曲柄摇转所述发动机中的至少一项， 以使所述催化剂组件的 吸附器再生。
方案 2. 根据方案 1 所述的再生系统， 其中， 所述第一模块基于发动机转速、 流率 和发动机运行时间来估计所述温度和所述活性催化剂体积中的至少一项。
方案 3. 根据方案 1 所述的再生系统， 还包括空气泵送模块， 所述空气泵送模块在 空气泵送模式期间启用至少一个泵送作用， 以将空气泵入所述催化剂组件的入口中 ； 其中， 所述至少一个泵送作用包括 ： i） 在所述发动机被停用时使所述发动机的曲轴旋 转； 和 ii） 启动气泵。
方案 4. 根据方案 3 所述的再生系统， 其中， 在所述发动机被停用时， 禁止所述发 动机的火花和燃料。
方案 5. 根据方案 3 所述的催化剂加热系统， 其中， 所述 ARC 模块控制电动机的操 作， 以便 ： 在发动机转速维持模式期间防止所述发动机的曲轴旋转 ； 以及 在空气泵送模式期间允许所述曲轴旋转。
方案 6. 根据方案 1 所述的催化剂加热系统， 其中， 所述第一模块将所述温度与催 化剂起燃温度比较， 并产生比较信号 ； 其中， 当所述比较信号指示所述第一催化剂的温度高于或等于所述催化剂起燃温度 时， 所述模式选择模块选择空气泵送模式。
方案 7. 根据方案 1 所述的再生系统， 其中 ： 所述第一模块将所述活性催化剂体积与预定体积比较， 并产生比较信号 ； 以及 当所述比较信号指示所述活性催化剂体积大于或等于所述预定体积时， 所述模式选择 模块选择空气泵送模式。
方案 8. 根据方案 1 所述的再生系统， 其中， 旁通阀控制模块用于 ： 控制所述催化剂组件的旁通阀的位置 ； 以及 在所述吸附器的再生期间关闭所述旁通阀。
方案 9. 根据方案 1 所述的再生系统， 其中， 所述旁通阀控制模块基于所述模式信 号将所述旁通阀维持在关闭位置。
方案 10. 根据方案 1 所述的再生系统， 还包括再生监测模块， 所述再生监测模块 用于 ： 基于所述吸附器和所述第一催化剂中至少一个的热模型来确定所述吸附器的再生是 否完成 ； 以及产生再生完成信号。
方案 11. 根据方案 10 所述的再生系统， 其中， 所述再生监测模块基于对由所述吸 附器接收的能量的估计和所述吸附器的再生时间段来确定所述吸附器的再生是否完成。
方案 12. 根据方案 10 所述的再生系统， 还包括 ： 空气泵送模块， 所述空气泵送模块基于所述模式信号停止以空气泵送模式操作 ； 以及 旁通阀控制模块， 所述旁通阀控制模块基于所述模式信号将所述催化剂组件的旁通阀 的位置调节至停机位置 ； 其中， 所述模式选择模块基于所述再生完成信号来产生所述模式信号。
方案 13. 根据方案 1 所述的再生系统， 还包括所述催化剂组件， 其中所述催化剂 组件包括 ： 所述第一催化剂 ； 位于所述第一催化剂上游的所述吸附器 ； 以及 旁通阀 ； 其中， 所述排气通过所述吸附器的流动是基于所述旁通阀的位置。
方案 14. 根据方案 13 所述的再生系统， 还包括位于所述发动机下游并且位于所 述催化剂组件上游的第二催化剂 ； 其中， 所述 ARC 模块以空气泵送模式操作， 以便从所述发动机和所述第二催化剂汲取 热能， 从而通过以空气泵送模式操作来将所述吸附器加热到至少再生温度。 方案 15. 根据方案 14 所述的催化剂加热系统， 其中， 所述 ARC 模块在所述空气泵 送模式期间启动所述气泵， 以将环境空气泵入所述催化剂组件上游的所述排气系统中。
方案 16. 一种操作再生系统的方法， 包括 ： 监测 i） 和 ii） 中的至少一项 ： i） 发动机排气系统中的催化剂组件的催化剂的温度 ； 和 ii） 所述催化剂的活性催化剂体积 ； 基于所述温度和所述活性催化剂体积中的至少一个来选择吸附器再生模式并产生模 式信号 ； 以及 基于所述模式信号， 在所述发动机被停用时进行启动气泵和曲柄摇转所述发动机中的 至少一项， 以使所述催化剂组件的吸附器再生。
方案 17. 根据方案 16 所述的方法， 包括 ： 将所述催化剂的温度与催化剂起燃温度比较， 并产生第一比较信号 ； 将所述活性催化剂体积与预定体积比较， 并产生第二比较信号 ； 以及 当处于以下各项中的至少一个中时， 选择所述空气泵送模式 ： 所述第一比较信号指示所述催化剂的温度高于或等于所述催化剂起燃温度 ； 以及 所述第二比较信号指示所述活性催化剂体积大于或等于所述预定体积。
方案 18. 根据方案 16 所述的方法， 还包括 ： 在所述吸附器再生期间关闭所述催化剂组件的旁通阀 ； 以及 在所述吸附器的所述再生之后并基于所述模式信号将所述旁通阀的位置调节至停机 位置。
方案 19. 根据方案 16 所述的方法， 还包括 ： 在所述吸附器再生模式期间以空气泵送模式操作 ；
基于所述吸附器的再生时间段以及所述吸附器和所述催化剂中至少一个的热能模型 来确定所述吸附器的再生是否完成 ； 产生再生完成信号 ； 基于所述模式信号， 停止以所述空气泵送模式操作 ； 以及 基于所述模式信号， 将所述催化剂组件的旁通阀的位置调节至停机位置 ； 其中基于所述再生完成信号产生所述模式信号。
方案 20. 根据方案 16 所述的方法， 还包括基于所述吸附器和所述催化剂中至少 一个的热模型来确定所述吸附器的再生是否完成 ； 其中， 所述热模型包括发动机转速、 流率、 发动机运行时间和所述吸附器的再生时间 段。
本发明适用性的其它领域将通过以下提供的详细说明而变得明显。应理解的是， 详细说明和具体的示例仅用于例证的目的， 而不用于限制本发明的范围。 附图说明
本发明通过详细说明和附图将得到更充分的理解， 其中 ： 图 1 是结合有根据本发明的吸附器再生系统的示例性发动机系统的功能框图 ； 图 2 是根据本发明的另一发动机系统和对应的吸附器再生系统的功能框图 ； 图 3 是根据本发明的催化剂组件的透视剖视图 ； 图 4 是根据本发明的催化剂组件的另一透视剖视图 ； 图 5 是根据本发明的催化剂组件的又一透视剖视图 ； 图 6 是结合有根据本发明的吸附器再生控制模块的发动机控制模块的功能框图 ； 以及 图 7 图示了操作根据本发明的吸附器再生系统的方法。 具体实施方式
以下的说明本质上仅是示例性的， 并且决不用于限制本发明、 其应用或使用。 为清 楚起见， 附图中相同的附图标记用于标识相似的元件。如在此所使用地， 短语 “A、 B、 和C中 的至少一个” 应解释为表示利用了非排它性的逻辑 “或” 的逻辑 （A 或 B 或 C） 。应理解的是， 在不改变本发明原理的情况下， 可以不同的顺序执行方法内的步骤。
如在此所使用地， 术语 “模块” 指的是专用集成电路 （ASIC） 、 电子电路、 执行一种或 多种软件或固件程序的 （共用、 专用、 或分组的） 处理器和存储器、 组合逻辑电路、 和 / 或提供 所描述功能的其它合适部件。
在图 1 中， 示出了包括吸附器再生系统 12 的示例性发动机系统 10。发动机系统 10 包括具有排气系统 16 的发动机 14。排气系统 16 包括紧密联接的催化剂或催化转化器 （CC） 18、 吸附器 （例如 HC 吸附器） 和催化剂 （车辆底板下） 组件 19。吸附器再生系统 12 使 车辆底板下组件 19 的吸附器再生。在图 2-5 中示出了示例的吸附器。尽管发动机系统 10 示出为火花点火式发动机， 但发动机系统 10 仅仅提供为示例。吸附器再生系统 12 可在诸 如汽油发动机系统和柴油发动机系统之类的各种其他发动机系统上实现。 汽油发动机系统 可以是基于酒精的发动机系统， 例如基于甲醇、 乙醇、 和 E85 的发动机系统。
发动机系统 10 包括燃烧空气燃料混合物以产生驱动转矩的发动机 14。空气通过穿过空气滤清器 20 进入发动机 14。空气穿过空气滤清器 20 并被吸入涡轮增压器 22。涡 轮增压器 22 在被包括时， 将压缩新鲜空气。压缩越强， 则发动机 14 的输出越大。压缩空气 在进入进气歧管 26 之前穿过空气冷却器 24（当被包括时） 。
进气歧管 26 内的空气被分配到气缸 28 中。燃料被燃料喷射器 30 喷射到气缸 28 中。火花塞 32 点燃气缸 28 中的空气 / 燃料混合物。空气 / 燃料混合物的燃烧产生排气。 该排气离开气缸 28 进入排气系统 16。
吸附器再生系统 12 包括排气系统 16 和发动机控制模块 （ECM） 40。排气系统 16 包 括 CC 18、 车辆底板下 （underfloor） 组件 19、 ECM 40、 排气歧管 42， 并且可包括气泵 46。作 为示例， CC 18 可包括三元催化剂 （TWC） 。CC 18 可还原氮氧化物 NOx， 氧化一氧化碳 （CO） ， 并氧化未燃烧的碳氢化合物 （HC） 和挥发性有机化合物。CC 18 基于燃烧后空气 / 燃料比来 氧化排气。 氧化的量提高了排气的温度。 ECM 40 包括对吸附器的再生进行控制的吸附器再 生控制 （ARC） 模块 48。
可任选地， EGR 阀 （未示出） 将排气的一部分再循环回到进气歧管 26 中。排气的剩 余部分被引导到涡轮增压器 22 中， 以驱动涡轮。涡轮有助于对从空气滤清器 20 接收的新 鲜空气进行压缩。排气从涡轮增压器 22 流向 CC 18。 吸附器再生系统 12 能够以主动吸附器再生模式、 被动吸附器再生模式、 或非吸附 器再生模式操作。主动吸附器再生模式指的是当发动机 14 停用或关停时的吸附器的再生。 在主动吸附器再生模式期间， 吸附器的温度提高至高于或等于再生温度 （例如 200 ℃） 。这 允许从吸附器释放捕获的 HC。例如， 当发动机转速等于 0 米 / 秒 （m/s） ， 到发动机的燃料被 禁止， 和 / 或火花被禁止时， 发动机可以是关停的。在主动吸附器再生模式期间， 可通过以 空气泵送模式操作来使吸附器再生。空气泵送模式可包括气泵 46 的启动和 / 或发动机 14 的曲柄摇转。发动机 14 可用作气泵， 以便例如当发动机 14 的燃料和火花被禁止时将空气 注入排气系统 16 中。
被动吸附器再生模式指的是当发动机 14 被启动或运转时的吸附器的再生。被动 吸附器再生模式可以例如在冷起动时间段之后执行。吸附器再生系统 12 在冷起动时间段 期间以非吸附器再生模式 （即， 不使吸附器再生） 操作。冷起动时间段指的是在发动机 14 的 温度低于预定温度的情况下在发动机 14 启动时的时间段。在冷起动时间段期间， 排气系统 16 的催化剂的温度 （诸如 CC 18 和 / 或车辆底板下组件 19 的催化剂的温度） 至少提高至起 燃温度。 在冷起动时间段期间， 吸附器捕获 HC。 在被动吸附器再生模式期间， 吸附器的温度 高于或等于再生温度。
发动机系统 10 可以是混合动力电动车辆系统， 并且包括混合动力控制模块 （HCM） 60 和一台或多台电动机 62。如所示， HCM 60 可以是 ECM 40 的一部分， 或者可以是独立的 控制模块， 如所示出的那样。HCM 60 控制电动机 62 的操作。电动机 62 可补充和 / 或替代 发动机 14 的功率输出。电动机 62 可用于调节发动机 14 的转速 （即发动机 14 的曲轴 66 的 旋转速度） 。
ECM 40 和 / 或 HCM 60 可控制电动机 62 的操作， 以在发动机转速维持模式期间维 持当前的发动机转速， 或者在空气泵送模式期间提高发动机 14 的转速。电动机 62 可经由 带 / 带轮系统、 经由变速器、 一个或多个离合器、 和 / 或经由其他机械连接装置连接至发动 机 14。在一个实施例中， ECM 40 和 / 或 HCM 60 启动电机 62 （给电动机 62 提供电力） ， 以在
发动机转速维持模式期间防止曲轴 66 旋转 （将发动机转速维持在 0 转 / 分 （RPM） ） 。这可在 车速高于 0 米 / 秒时发生。ECM 40 和 / 或 HCM 60 可控制电动机 62 和 / 或起动器 64 的操 作， 以在空气泵送模式期间使曲轴 66 旋转。ECM 40 和 / 或 HCM 60 可停用电动机 62 或调节 电动机 62 的操作， 以便当车速高于 0 m/s 时允许曲轴 66 旋转。
在空气泵送模式期间， 空气被泵入排气系统 16 中， 以便加热吸附器。气泵 46 和 / 或发动机 14 可用于将空气泵入排气系统 16 中。发动机 14 被停用， 但可允许发动机 14 的 进气阀和排气阀打开和关闭。这允许空气被吸入气缸 28 和从气缸 28 被泵出。气泵 46 在 CC 18 上游将空气泵入排气系统 16 中。气泵 46 可将环境空气泵入排气系统 16。环境空气 可被引导至发动机 14 的排气歧管 42 和 / 或排气阀。车辆底板下组件 19 上游的经加热的 空气被引导通过该车辆底板下组件。这被执行， 以将吸附器的温度维持在高于再生温度的 温度， 和 / 或将吸附器的温度提高至高于或等于再生温度。
ECM 40 和 / 或 HCM 60 基于传感器信息来控制发动机 14、 吸附器再生系统 12、 气 泵 46、 电动机 62 和起动器 64。传感器信息可经由传感器直接获得， 和 / 或经由存储在存储 器 70 中的算法和表格间接获得。示出了用于确定排气流量水平、 排气温度水平、 排气压力 水平、 催化剂温度、 氧水平、 进气流率、 进气压力、 进气温度、 车速、 发动机转速、 EGR 等等的一 些示例传感器 80。示出了排气流量传感器 82、 排气温度传感器 83、 排气压力传感器 85、 催 化剂温度传感器 86、 氧传感器 88、 EGR 传感器 90、 进气流量传感器 92、 进气压力传感器 94、 进气温度传感器 96、 车速传感器 98 和发动机转速传感器 99。ARC 模块 48 可基于来自传感 器 80 的信息控制吸附器再生系统 12、 发动机 14、 气泵 46、 电动机 62 和起动器 64 的操作。
氧传感器 88 可包括转化器前 O2 传感器 100 和转化器后 O2 传感器 102。转化器前 O2 传感器 100 可连接至第一排气导管 103 并位于 CC 18 上游。转化器后 O2 传感器 102 可 连接至第二排气导管 105 并位于 CC 18 下游。转化器前 O2 传感器 100 与 ECM 40 通讯， 并 测量进入 CC 18 的排气流的 O2 含量。转化器后 O2 传感器 102 与 ECM 40 通讯， 并测量离开 CC 18 的排气流的 O2 含量。初次 （primary） O2 信号和二次 （secondary） O2 信号指示了在 CC 18 之前和之后的排气系统 16 中的 O2 水平。O2 传感器 100、 102 产生相应的初次和二次 O2 信 号， 所述初次和二次 O2 信号反馈到 ECM 40， 用于空气 / 燃料比的闭环控制。
作为示例， 初次和二次 O2 信号被加权， 并且例如 80% 地基于初次 O2 信号和 20% 地 基于二次 O2 信号来产生指令的空气 / 燃料比。在另一实施例中， 二次 O2 信号用于调节基于 初次 O2 信号产生的指令的空气 / 燃料比。初次 O2 信号可用于空气 / 燃料比的粗调， 而二次 O2 信号可用于空气 / 燃料比的微调。ECM 40 基于初次和二次 O2 信号来调节燃料流量、 节气 门定位和火花正时， 以调整发动机 14 的气缸中的空气 / 燃料比。
ARC 模块 48 可监测来自氧传感器 88 的信号。ARC 模块 48 例如可在空气泵送模式 期间基于来自氧传感器 88 的信号来调节气泵 46、 电动机 62 和 / 或起动器 64 的操作。
现在还参考图 2， 其示出了另一发动机系统 10' 的功能框图。 发动机系统 10' 可以 是发动机系统 10 的一部分。发动机系统 10' 包括发动机 14、 吸附器再生系统 12'、 排气系 统 16' 和 ECM 40'。在示出的示例中， 排气系统 16' 按以下顺序包括 ： 排气歧管 42'、 第一排 气导管 126、 CC 18、 第二排气导管 128 和车辆底板下组件 130。
吸附器再生系统 12' 包括发动机 14、 CC 18、 车辆底板下组件 19'、 气泵 46、 ARC 模 块 48 和 / 或起动器 64。催化剂加热系统 12' 还可包括排气流量、 压力和 / 或温度的传感器104、 106、 108、 110。 第一排气流量、 压力和 / 或温度传感器 104 可连接至第一排气导管 126， 并位于 CC 18 上游。第二排气流量、 压力和 / 或温度传感器 108 可连接至 CC 18。第三排气 流量、 压力和 / 或温度传感器 106 可连接至 CC 18 下游的第二排气导管 128。第四排气流 量、 压力和 / 或温度传感器 110 可连接至车辆底板下组件 19' 下游的第三排气导管 130。
车辆底板下组件 19' 可包括吸附器 132、 诸如三元催化剂之类的催化剂 134 和旁通 阀 136。吸附器 132 可以是 HC 吸附器， 并且例如包括沸石材料。催化剂 134 氧化残留在从 CC 18 和吸附器 132 接收的排气中的 CO， 以产生 CO2。催化剂 134 还可还原氮氧化物 NOx， 并氧化未燃烧的 HC 和挥发性有机化合物。
ECM 40' 和 / 或 ARC 模块 48 基于操作模式来控制旁通阀 136 的位置。例如， 旁通 阀 136 在被动吸附器再生模式期间可处于部分或完全打开的位置。作为另一示例， 旁通阀 136 在主动吸附器再生模式期间可处于完全关闭或几乎完全关闭的位置 （例如 95% 关闭） 。 旁通阀 136 还可以在冷起动时间段期间处于完全关闭或几乎完全关闭的位置 （例如 95% 关 闭） 。
ECM 40' 可包括 ARC 模块 48。ARC 模块 48 基于来自传感器 104-110 和 / 或传感器 80 的信息来控制吸附器再生系统 12' 的操作。 现在还参考图 3-5， 其示出了车辆底板下组件 19（发动机废气处理装置） 的示例。 车辆底板下组件 19 可包括外壳 144、 吸附器 146 （例如 HC 吸附器） 、 吸附器旁通导管 148、 催 化剂构件 150 和旁通阀组件 152。外壳 144 可限定废气入口 154 和废气出口 156， 并且可包 括位于废气入口 154 处的喷嘴 158。吸附器 146 可在外壳 144 内位于废气入口 154 与废气 出口 156 之间， 从而在废气入口 154 与废气出口 156 之间形成第一流动通道。作为示例， 吸 附器 146 可由沸石材料形成。沸石材料可用于对基于酒精的燃料的排放的处理， 诸如甲醇 排放、 乙醇排放、 E85 排放等。催化剂构件 150 可包括三元催化剂。
吸附器旁通导管 148 可贯穿吸附器 146 延伸， 并限定吸附器旁通通路 160。 吸附器 旁通通路 160 在废气入口 154 与废气出口 156 之间限定了第二流动通道， 所述第二流动通 道与通过吸附器 146 限定的第一流动通道平行。
催化剂构件 150 可位于碳氢化合物吸附器 146 和吸附器旁通导管 148 与废气出口 156 之间。 如以下所讨论地， 催化剂构件 150 可取决于旁通阀组件 152 的位置来接收离开吸 附器 146 和 / 或离开吸附器旁通导管 148 的废气。
旁通阀组件 152 可包括 ： 旁通阀 162， 其位于吸附器旁通通路 160 中 ； 和电致动机 构 164， 其与旁通阀 162 接合， 以使旁通阀 162 在关闭位置 （在图 2 中示出） 与打开位置 （在 图 3 中示出） 之间移位。旁通阀 162 使得能够在废气入口 154 与废气出口 156 之间具有通 过吸附器旁通通路 160 的排气通路。旁通阀 162 在处于打开位置时使能该通路， 而在处于 关闭位置时禁止 （或阻止） 废气入口 154 与废气出口 156 之间的连通。旁通阀组件 152 还可 包括检测旁通阀 162 的位置的旁通阀传感器。该信息可以反馈到 ECM 40 和 / 或 ARC 模块 48， 用于对旁通阀 162 的位置控制。
喷嘴 158 可形成为会聚喷嘴， 其包括限定第一内径 （D1） 的喷嘴出口 166。喷嘴出 口 166 可定位成邻近在吸附器旁通导管 148 的端部 170 处限定的吸附器旁通通路 160 的入 口 168。喷嘴出口 166 可与吸附器旁通通路 160 的入口 168 同心对准。
吸附器旁通通路 160 的入口 168 可限定第二内径 （D2） 。第一内径 （D1） 可小于第
二内径 （D2） 。作为示例， 第一内径 （D1） 可为第二内径 （D2） 的百分之八十至百分之九十九。 喷嘴出口 166 还可与吸附器旁通通路 160 的入口 168 轴向隔开一定距离 （L） 。在示出的示 例中， 喷嘴出口 166 与吸附器旁通通路 60 的入口 168 轴向隔开小于 10 毫米。第一与第二 内径 （D1、 D2） 之间的差和 / 或距离 （L） 可限定喷嘴出口 166 与吸附器旁通通路 160 的入口 168 之间的间隔。
吸附器旁通导管 148 的限定了入口 168 的端部 170 从吸附器 146 沿从废气出口 156 朝废气入口 154 的方向轴向向外延伸。外壳 144 可在轴向位于吸附器旁通通路 160 的 入口 168 与碳氢化合物吸附器 146 之间的位置处限定围绕吸附器旁通导管 148 的环形室 172。环形室 172 可通过限定在喷嘴出口 166 与吸附器旁通通路 160 的入口 168 之间的间 隔与废气入口 154 连通。
当旁通阀 62 处于关闭位置时， 来自发动机 14 的废气可沿着从废气入口 154 到废 气出口 156 的第一方向 （A1） 流过吸附器 146。废气可以从废气入口 154 流动通过吸附器 146， 流向催化剂构件 150， 并流出废气出口 156。外壳 144 可在碳氢化合物吸附器 146 与催 化剂构件 150 之间包括扩散器 174， 并限定开口 176。开口 176 可用于控制通过吸附器 146 的排气流率。 废气在吸附器旁通通路 160 打开时可旁路通过吸附器 146， 并行进至催化剂构件 150。仅用于示例， 当吸附器旁通通路 160 打开时 （即旁通阀 162 处于打开位置） ， 排气的大 约 5-10% 流过吸附器。当吸附器旁通通路 160 打开时， 由发动机 14 提供的废气的一部分可 沿反向方向 （以下讨论） 流过吸附器 146， 以清洗储存在吸附器 146 内的 HC。
当旁通阀 162 处于打开位置时， 废气可沿与第一方向 （A1） 相反的第二方向 （A2） 从 废气出口 156 到废气入口 154 地流过吸附器 146。废气通过吸附器旁通通路 160 沿第一方 向 （A1） 流向催化剂构件 150 并流出废气出口 156。通过喷嘴出口 166 与吸附器旁通导管 148 的入口 168 之间的布置可以使得废气沿第二方向 （A2） 流过吸附器 146。更具体地， 喷 嘴出口 166 与吸附器旁通导管 148 的入口 168 之间的间隔可在环形室 172 内形成局部的低 压区域。
结果， 废气的一部分可沿第二方向 （A2） 从外壳 144 的位于吸附器 146 与催化剂构 件 150 之间的高压区域流过吸附器 146。废气可通过限定在喷嘴出口 166 与吸附器旁通导 管 148 的入口 168 之间的间隔流向吸附器旁通导管 148。
再次参考图 1 和图 2 并参考图 6， 其中示出了 ECM 40''。ECM 40'' 可用于图 1 和 图 2 的吸附器再生系统 12、 12' 中。ECM 40'' 包括 ARC 模块 48， 并且还可包括车速模块 180 和发动机转速模块 182。车速模块 180 基于例如来自车速传感器 98 的信息确定车辆的速 度。 发动机转速模块 182 基于例如来自发动机转速传感器 99 的信息确定发动机 14 的转速。
ARC 模块 48 包括发动机监测模块 184、 车辆底板下催化剂监测模块 186、 第一比较 模块 188、 第二比较模块 190、 模式选择模块 192、 旁通阀控制模块 194、 空气泵送模块 196 和 再生监测模块 198。ARC 模块 48 以吸附器再生模式和非吸附器再生模式操作。ARC 模块 48 在相同的时间段期间能够以所述模式中多于一种的模式来操作。
现在还参考图 7， 其示出了操作吸附器再生系统的方法。 尽管相对于图 1-6 的实施 例描述了该方法， 但该方法可适用于本发明的其他实施例。该方法可开始于 200。以下描 述的任务 202-216 被反复地执行， 并可由图 1、 图 2 和图 6 的 ECM 40、 40'、 40'' 中的一个执
行。 在 202 处， 产生传感器信号。传感器信号可包括能够由图 1 和图 2 的上述传感器 80 和 104-110 产生的排气流量信号、 排气温度信号、 排气压力信号、 催化剂温度信号、 氧信 号、 进气流量信号、 进气压力信号、 进气温度信号、 车速信号、 发动机转速信号、 EGR 信号等。
在 204 处， ARC 模块 48 和 / 或发动机监测模块 184 确定发动机 14 是否关停 （OFF） 。 发动机监测模块可基于发动机转速信号 SENG、 燃料供应信号 FUEL 和 / 或点火使能信号 SPARK 来产生发动机监测信号 Engine。发动机监测信号 Engine 指示了发动机的状态。当发动机 关停时， ARC 模块 48 行进至 206， 否则， ARC 模块返回至 202。
在 206 处， ARC 模块 48 确定车辆底板下催化剂组件的车辆底板下催化剂 （诸如催化 剂 134、 150 中的一种） 的温度 TUFCAT 和 / 或活性体积 PVACTIVE 是否高于预定值。车辆底板下 催化剂监测模块 186 可利用第一热模型并基于发动机参数和 / 或排气温度来估计温度 TUFCAT 和 / 或活性体积 PVACTIVE， 所述发动机参数和 / 或排气温度中的一些在下面关于方程 1 和方 程 2 来描述。车辆底板下催化剂监测模块 186 可经由车辆底板下催化剂的温度传感器来直 接确定车辆底板下催化剂的温度。第一热模型可包括诸如方程 1 和方程 2 之类的方程。
（1）（2） 其可以是供应至气缸 28 的空气质量流量和燃料量的函 FRate 是通过 CC 18 的排气流率， 数。空气质量流量可由诸如进气流量传感器 92 之类的空气质量流量传感器确定。SENG 为发 动机 14 的转速 （即曲轴 66 的旋转速度） 。DC 为发动机的工作循环 （duty cycle） 。CMass 为 车辆底板下催化剂的质量。CIMP 为车辆底板下催化剂的电阻或阻抗。ERunTime 是发动机 14 被 启动 （运转） 的时间。ELoad 是发动机 14 当前的负载。TEXH 可指的是排气系统的温度， 并且基 于温度传感器 104-110 中的一个或多个。Tamb 为环境温度。CAM 是发动机 14 的凸轮定相。 SPK 为火花正时。温度信号和活性催化剂体积信号 PVACTIVE 可基于在方程 1 和 2 中提供的发 动机系统参数中的一个或多个和 / 或基于其他发动机系统参数 （诸如车辆底板下催化剂的 质量 CMass） 。
第一比较模块 188 可基于温度 TUFCAT 和催化剂起燃温度 TCLO（例如 250 ℃） 产生第 一比较信号 COMP1。第二比较模块 190 可基于活性催化剂体积 PVACTIVE 和预定的活性催化剂 体积 PVOXID 产生第二比较信号 COMP2。预定的活性催化剂体积 PVOXID 例如可以是车辆底板下 催化剂的体积的 30-40%。模式选择模块 192 可基于第一比较信号 COMP1 和第二比较信号 COMP2、 发动机监测信号 Engine、 再生完成信号 REGCOMP、 车辆的速度 SVEH 和 / 或发动机转速 SENG 来生成模式信号 MODE。
当比较信号 COMP1、 COMP2 中的一个或两者例如为高 （HIGH） 时， ARC 模块 48 和 / 或 模式选择模块 192 行进至 208。这表明车辆底板下催化剂的温度和 / 或活性体积对于从车 辆底板下催化剂组件的吸附器释放的 HC 的氧化而言处于预定水平或高于预定水平。否则， ARC 模块 48 可返回至 202。
在 208 处， 旁通阀控制模块 194 关闭吸附器旁通阀， 诸如旁通阀 136、 162 中的一个。这启动了空气泵送模式。旁通阀可完全关闭。旁通阀控制模块 194 基于模式信号 MODE 产生旁通控制信号 BVCONT 和气泵使能信号。
在 210 处， 空气泵送模块 196 基于模式信号 MODE 和泵使能信号 PUMPENABLE 产生 空气泵送信号 AIRPUMP 和 / 或发动机泵信号 ENGPUMP。产生空气泵送信号 AIRPUMP 以便启 动诸如气泵 46 之类的气泵， 从而将环境空气注入排气系统中。 产生发动机泵信号 ENGPUMP， 以便曲柄摇转发动机， 从而将空气从发动机注入排气系统中。
进入排气系统中的空气泵送杠杆效应地作用 （leverages） 于发动机、 紧密联接的 催化剂和 / 或排气系统的其他部件中的热能， 以使吸附器再生。注入的空气由发动机和排 气系统部件加热， 并穿过吸附器。这将吸附器的温度提高至高于再生温度的温度。然后， 吸 附器释放捕获的 HC， 该捕获的 HC 然后被车辆底板下催化剂氧化。 吸附器的温度在再生期间 维持在例如高于 200 ℃ （再生温度） 。在吸附器再生期间， 车辆底板下催化剂的温度由于先 前的发动机操作而高于或等于起燃温度。可在执行任务 210 的同时执行任务 208。
在 212 处， ARC 模块 48 确定吸附器的再生是否完成。ARC 模块 48 可例如利用方程 3 从而基于吸附器和 / 或车辆底板下催化剂的热能模型来确定再生是否完成。
（3）AMass 为吸附器的质量。AIMP 为吸附器的电阻或阻抗。Rtime 为 ARC 模块 48 处于吸附器 再生模式的时间量 （当前再生时间段） 。这可经由再生计时器 199 测量。热能模型涉及由吸 附器和 / 或车辆底板下催化剂接收的热能。热能模型可包括其他发动机特性、 紧密联接的 催化剂和 / 或车辆底板下催化剂的特性， 诸如发动机、 紧密联接的催化剂、 吸附器和车辆底 板下催化剂的尺寸和体积。当热能 Energy 高于预定热能并持续达预定时间段和 / 或当再 生计时器 199 超过预定时间段时， 再生完成。
在 214 处， ARC 模块 48 和空气泵送模块停止在空气泵送模式中操作。模式选择模 块 192 可产生模式信号 MODE， 以指示操作在停机 （shutdown） 模式中。气泵可被停用并且不 再曲柄摇转发动机以将空气注入排气系统。在 216 处， 旁通阀控制模块 194 将吸附器旁通 阀的位置调节至停机位置。停机位置可以是部分或完全打开的位置。
例如当 ： 发动机 14 被启动 ； 车辆底板下催化剂的温度低于催化剂起燃温度 TCLO ； 和 / 或车辆底板下催化剂的活性体积低于预定活性体积 PVOXID 时， 上述方法可在任务 202-216 中的任何一个任务期间终止。发动机 14 的启动可包括启动发动机 14 的火花和燃料并且停 用气泵 46。气泵 46 例如当发动机 14 被启动时可用于发热辅助， 以便利用最少相关联的燃 料消耗来调节催化剂的温度。在 202-216 处执行的上述任务为说明性示例 ； 所述任务可取 决于应用从而顺序地、 同步地、 同时地、 连续地、 在重叠的时间段期间或以不同的顺序执行。
上述实施例提供了在发动机关停时的 HC 吸附器再生。这防止了 HC 吸附器的低温 积垢或阻塞， 并能改善排气系统的性能和延长吸附器的工作寿命。
本发明宽广的教导能以各种形式实现。因此， 由于通过对附图、 说明书、 和所附权 利要求书的研究， 其它的改进将对熟练的从业者变得显而易见， 所以尽管本发明包括特定 的示例， 但本发明的真实范围不应如此受限制。