电加热催化剂控制系统和方法.pdf

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摘要
申请专利号:

CN201010251057.0

申请日:

2010.08.09

公开号:

CN101994550A

公开日:

2011.03.30

当前法律状态:

授权

有效性:

有权

法律详情:

授权|||实质审查的生效IPC(主分类):F01N 3/20申请日:20100809|||公开

IPC分类号:

F01N3/20; F01N9/00; B01D53/94

主分类号:

F01N3/20

申请人:

通用汽车环球科技运作公司

发明人:

E·V·冈策; H·G·桑托索; B·斯波恩; B·N·鲁斯

地址:

美国密执安州

优先权:

2009.08.07 US 12/537373

专利代理机构:

中国专利代理(香港)有限公司 72001

代理人:

彭武;曹若

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内容摘要

本发明涉及电加热催化剂控制系统和方法,具体而言公开一种排气处理系统,包括M个电加热基底和加热器控制模块。所述M个电加热基底涂覆有催化剂材料,并且串联布置以接收发动机的排气,其中M是大于一的整数。加热器控制模块在预定时间段期间应用功率到M个基底中的N个以加热所述N个基底。N是小于M的整数。在所述预定时间段期间发动机关闭并且M个电加热基底不接收排气。

权利要求书

1: 一种排气处理系统, 包括 : M 个电加热基底, 所述 M 个电加热基底涂覆有催化剂材料, 并且串联布置以接收发动机 的排气, 其中 M 是大于一的整数 ; 和 加热器控制模块, 在预定时间段期间应用功率到 M 个基底中的 N 个以加热所述 N 个基 底, 其中 N 是小于 M 的整数 ; 其中在所述预定时间段期间发动机关闭并且 M 个电加热基底不接收排气。
2: 根据权利要求 1 所述的系统, 其中在所述预定时间段期间所述发动机被停用。
3: 根据权利要求 1 所述的系统, 其中在所述 N 个基底达到预定温度之后, 所述加热器控 制模块停止应用功率到所述 N 个基底并且开始应用功率到所述 M 个基底中的其他 P 个基底 以加热该 P 个基底, 其中 P 是小于 M 的整数。
4: 根据权利要求 1 所述的系统, 其中 N 是 1, 并且加热器控制模块应用功率到所述 M 个 基底中的第一个, 并且其中在所述第一个的温度达到阈值温度时, 所述加热器控制模块停 止应用功率到所述第一个并且开始应用功率到所述 M 个基底中的第二个。
5: 根据权利要求 1 所述的系统, 其中 N 是 1, 并且加热器控制模块每次一个地应用功率 到所述 M 个基底中的每个, 并且其中在所述预定时间段期间当基底的温度达到阈值温度时 所述加热器控制模块停止应用功率到每个基底。
6: 根据权利要求 1 所述的系统, 其中所述加热器控制模块应用功率到所述 N 个基底达 预定时间段。
7: 根据权利要求 1 所述的系统, 其中所述 M 个电加热基底中的每个包括当加热器控制 模块应用功率时产生热的电阻性基底。
8: 根据权利要求 1 所述的系统, 其中所述催化剂材料包括三元催化剂材料。
9: 根据权利要求 1 所述的系统, 还包括 P 个非电加热基底, 所述 P 个非电加热基底涂覆 有催化剂材料并且与所述 M 个电加热基底串联布置以接收所述发动机的排气, 其中 P 是大 于或等于一的整数。
10: 一种方法, 包括 : 提供 M 个电加热基底, 所述 M 个电加热基底涂覆有催化剂材料, 并且串联布置以接收发 动机的排气, 其中 M 是大于一的整数 ; 和 在预定时间段期间应用功率到 M 个基底中的 N 个以加热所述 N 个基底, 其中 N 是小于 M 的整数 ; 其中在所述预定时间段期间发动机关闭并且 M 个电加热基底不接收排气。

说明书


电加热催化剂控制系统和方法

    【技术领域】
     本发明一般地涉及内燃机, 更具体地涉及排气处理系统。背景技术 在此提供的背景技术描述的目的是为了总体上说明本发明的背景。 在该背景技术 部分描述的程度上当前署名的发明人的工作以及本说明书的在申请时不构成现有技术的 方面, 既非明示地也非暗示地被认为是本发明的现有技术。
     内燃机在气缸内燃烧空气和燃料混合物以产生驱动转矩。燃烧的副产物是排气。 排气可以包括各种组分, 例如氮氧化物 (NOx)、 一氧化碳 (CO) 和碳氢化合物 (HC)。排气处 理系统包括将 NOx、 CO 和 HC 转换为二氧化碳和水的催化剂。
     催化剂的转换效率是指催化剂与排气的一种或多种组分反应或者将其转换的能 力。催化剂的转换效率与催化剂的温度相关。当催化剂温度小于阈值温度时催化剂可能操 作在减小的转换效率下。 催化剂效率可以通过增大催化剂温度至大于或等于阈值温度而增 大。
     催化剂温度可以使用各种方法增大。仅作为示例, 离开发动机的排气的热量可以 增大催化剂温度。排气通过对流将热传递给催化剂, 由此增大催化剂温度。对发动机的供 油也可以被调节以增大催化剂温度。仅作为示例, 离开发动机的未燃烧燃料可以进入催化 剂, 在催化剂处燃料利用催化剂中的氧气燃烧以增大催化剂温度。空气可以泵送到排气和 / 或催化剂中以增大催化剂中的氧气量。
     混合动力车可以包括内燃机和电动机。当车辆动能可以通过再生制动被回收、 转 换为电能和化学能形式并且存储在电动机由其驱动的电池中时, 电动机可能更频繁使用 ( 例如城市驾驶中 )。当车轮制动和能量回收机会较少发生时可以使用内燃机, 并且发动机 操作在其最大效率下 ( 例如, 在高速公路驾驶中 )。在混合的城市和高速公路驾驶条件下, 电动机和内燃机可以取决于驾驶条件和电池容量的大小而被一起使用以传递功率到变速 器输入轴。
     混合动力车在怠速和驾驶情形中可能经历长时间的发动机关闭时间。 在发动机关 闭时间期间, 催化剂温度可能降低至阈值温度之下。 因此, 可以需要催化剂加热来获得催化 剂的峰值效率。 在发动机关闭时间期间将催化剂温度维持为大约阈值温度提高当发动机起 动时的催化剂的转换效率。
     发明内容 一种排气处理系统包括 M 个电加热基底和加热器控制模块。所述 M 个电加热基底 涂覆有催化剂材料, 并且串联布置以接收发动机的排气。 M 是大于一的整数。 加热器控制模 块在预定时间段期间应用功率到 M 个基底中的 N 个以加热所述 N 个基底。N 是小于 M 的整 数。在所述预定时间段期间发动机关闭并且 M 个电加热基底不接收排气。在其他特征中, 在所述预定时间段期间所述发动机被停用。
     在其他特征中, 在所述 N 个基底达到预定温度之后, 所述加热器控制模块停止应 用功率到所述 N 个基底并且开始应用功率到所述 M 个基底中的其他 P 个基底以加热该 P 个 基底。P 是小于 M 的整数。
     在其他特征中, N 是 1, 并且加热器控制模块应用功率到所述 M 个基底中的第一个。 其中在所述第一个的温度达到阈值温度时, 所述加热器控制模块停止应用功率到所述第一 个并且开始应用功率到所述 M 个基底中的第二个。
     在其他特征中, N 是 1, 并且加热器控制模块每次一个地应用功率到所述 M 个基底 中的每个。 在所述预定时间段期间当基底的温度达到阈值温度时所述加热器控制模块停止 应用功率到每个基底。
     在其他特征中, 所述加热器控制模块应用功率到所述 N 个基底达预定时间段。在 其他特征中, 所述 M 个电加热基底包括当加热器控制模块应用功率时产生热的电阻性基 底。在其他特征中, 所述催化剂材料包括三元催化剂材料。
     在其他特征中, 排气处理系统还包括 P 个非电加热基底, 所述 P 个非电加热基底涂 覆有催化剂材料并且与所述 M 个电加热基底串联布置以接收所述发动机的排气, 其中 P 是 大于或等于一的整数。在其他特征中, M 是三或更大的整数, 并且 N 是一。 一种方法, 包括以下步骤 : 提供 M 个电加热基底, 所述 M 个电加热基底涂覆有催化 剂材料, 并且串联布置以接收发动机的排气, 其中 M 是大于一的整数 ; 和在预定时间段期间 应用功率到 M 个基底中的 N 个以加热所述 N 个基底, 其中 N 是小于 M 的整数。在所述预定 时间段期间发动机关闭并且 M 个电加热基底不接收排气。在其他特征中, 所述方法还包括 在所述预定时间段期间停用所述发动机。
     在其他特征中, 所述方法还包括 : 停止应用功率到所述 N 个基底 ; 和在所述 N 个基 底达到预定温度之后, 应用功率到所述 M 个基底中的其他 P 个基底以加热该 P 个基底, 其中 P 是小于 M 的整数。
     在其他特征中, 所述方法, 还包括 : 应用功率到所述 M 个基底中的第一个, 其中 N 是 一; 停止应用功率到所述第一个 ; 和在所述第一个的温度达到阈值温度时, 应用功率到所 述 M 个基底中的第二个。
     在其他特征中, 所述方法还包括 : 每次一个地应用功率到所述 M 个基底中的每个, 其中 N 是一 ; 和在所述预定时间段期间当基底的温度达到阈值温度时停止应用功率到每个 基底。在其他特征中, 所述方法还包括应用功率到所述 N 个基底达预定时间段。
     在其他特征中, 所述方法还包括提供 M 个电加热基底, M 个电加热基底包括当应用 功率时产生热的电阻性基底。在其他特征中, 所述催化剂材料包括三元催化剂材料。
     在其他特征中, 所述方法还包括提供 P 个非电加热基底, 所述 P 个非电加热基底涂 覆有催化剂材料并且与所述 M 个电加热基底串联布置以接收所述发动机的排气, 其中 P 是 大于或等于一的整数。在其他特征中, M 是三或更大的整数, 并且 N 是一。
     本发明涉及下述技术方案。
     1. 一种排气处理系统, 包括 :
     M 个电加热基底, 所述 M 个电加热基底涂覆有催化剂材料, 并且串联布置以接收发 动机的排气, 其中 M 是大于一的整数 ; 和
     加热器控制模块, 在预定时间段期间应用功率到 M 个基底中的 N 个以加热所述 N
     个基底, 其中 N 是小于 M 的整数 ;
     其中在所述预定时间段期间发动机关闭并且 M 个电加热基底不接收排气。
     2. 根据方案 1 所述的系统, 其中在所述预定时间段期间所述发动机被停用。
     3. 根据方案 1 所述的系统, 其中在所述 N 个基底达到预定温度之后, 所述加热器控 制模块停止应用功率到所述 N 个基底并且开始应用功率到所述 M 个基底中的其他 P 个基底 以加热该 P 个基底, 其中 P 是小于 M 的整数。
     4. 根据方案 1 所述的系统, 其中 N 是 1, 并且加热器控制模块应用功率到所述 M 个 基底中的第一个, 并且其中在所述第一个的温度达到阈值温度时, 所述加热器控制模块停 止应用功率到所述第一个并且开始应用功率到所述 M 个基底中的第二个。
     5. 根据方案 1 所述的系统, 其中 N 是 1, 并且加热器控制模块每次一个地应用功率 到所述 M 个基底中的每个, 并且其中在所述预定时间段期间当基底的温度达到阈值温度时 所述加热器控制模块停止应用功率到每个基底。
     6. 根据方案 1 所述的系统, 其中所述加热器控制模块应用功率到所述 N 个基底达 预定时间段。
     7. 根据方案 1 所述的系统, 其中所述 M 个电加热基底中的每个包括当加热器控制 模块应用功率时产生热的电阻性基底。
     8. 根据方案 1 所述的系统, 其中所述催化剂材料包括三元催化剂材料。
     9. 根据方案 1 所述的系统, 还包括 P 个非电加热基底, 所述 P 个非电加热基底涂覆 有催化剂材料并且与所述 M 个电加热基底串联布置以接收所述发动机的排气, 其中 P 是大 于或等于一的整数。
     10. 根据方案 1 所述的系统, 其中 M 是三或更大的整数, 并且 N 是一。
     11. 一种方法, 包括 :
     提供 M 个电加热基底, 所述 M 个电加热基底涂覆有催化剂材料, 并且串联布置以接 收发动机的排气, 其中 M 是大于一的整数 ; 和
     在预定时间段期间应用功率到 M 个基底中的 N 个以加热所述 N 个基底, 其中 N 是 小于 M 的整数 ;
     其中在所述预定时间段期间发动机关闭并且 M 个电加热基底不接收排气。
     12. 根据方案 11 所述的方法, 还包括在所述预定时间段期间停用所述发动机。
     13. 根据方案 11 所述的方法, 还包括 :
     停止应用功率到所述 N 个基底 ; 和
     在所述 N 个基底达到预定温度之后, 应用功率到所述 M 个基底中的其他 P 个基底 以加热该 P 个基底, 其中 P 是小于 M 的整数。
     14. 根据方案 11 所述的方法, 还包括 :
     应用功率到所述 M 个基底中的第一个, 其中 N 是一 ;
     停止应用功率到所述第一个 ; 和
     在所述第一个的温度达到阈值温度时, 应用功率到所述 M 个基底中的第二个。
     15. 根据方案 11 所述的方法, 还包括 :
     每次一个地应用功率到所述 M 个基底中的每个, 其中 N 是一 ; 和
     在所述预定时间段期间当基底的温度达到阈值温度时停止应用功率到每个基底。16. 根据方案 11 所述的方法, 还包括应用功率到所述 N 个基底达预定时间段。
     17. 根据方案 11 所述的方法, 还包括提供 M 个电加热基底, M 个电加热基底每个包 括当应用功率时产生热的电阻性基底。
     18. 根据方案 11 所述的方法, 其中所述催化剂材料包括三元催化剂材料。
     19. 根据方案 11 所述的方法, 还包括提供 P 个非电加热基底, 所述 P 个非电加热基 底涂覆有催化剂材料并且与所述 M 个电加热基底串联布置以接收所述发动机的排气, 其中 P 是大于或等于一的整数。
     20. 根据方案 11 所述的方法, 其中 M 是三或更大的整数, 并且 N 是一。
     通过在此提供的描述, 本发明进一步的应用范围将变得清楚。 应该理解的是, 该描 述和具体示例仅仅是为了说明目的, 而非意在限制本发明的范围。 附图说明 通过该详细描述和附图, 将会更充分地理解本发明, 附图中 :
     图 1 是根据本发明原理的混合动力车系统的功能框图 ;
     图 2 是根据本发明原理的包括多个电加热催化剂 (EHC) 的催化剂组件的示例性局 部剖视透视图 ;
     图 3 是根据本发明原理的示例性发动机控制模块的功能框图 ; 和 图 4 是描述根据本发明原理由发动机控制模块执行的示例性步骤的流程图。具体实施方式
     下面对优选实施方式的描述本质上仅仅是举例说明, 而非意在限制本发明、 本发 明的应用或使用。为了清楚的目的, 在附图中将使用相同的标号来表示相同的元件。如文 中所使用的, 短语 “A、 B 和 C 中的至少一个” 应该理解为使用非排它性逻辑或的逻辑 (A 或 B 或 C)。 应该理解的是, 方法中的步骤可以在不改变本发明原理的情况下以不同的顺序执行。
     如文中所使用的, 术语模块是指专用集成电路 (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、 专用的或成组的 ) 和存储器、 组合逻辑电路和 / 或提供 所需功能的其它适当元件。
     混合动力车包括发动机和一个或多个电动机, 它们控制输出到车辆的车轮的驱动 转矩。在某些情况下, 发动机被停用, 并且输出到车轮的转矩由一个或多个电动机控制。发 动机可以被停用以例如增大车辆的燃料效率。
     接收由发动机输出的排气的排气系统包括多个电加热催化剂 (EHC)。EHC 包括催 化剂材料, 催化剂材料与排气的各种组分反应以减少排气中目标组分的量。但是, EHC 的催 化剂材料在预定 ( 例如阈值 ) 温度 ( 例如 300° ) 下或者高于预定温度的温度下与排气的 目标组分反应。当发动机停用时, EHC 的温度可能降低到低于阈值温度。
     因此, 功率被顺序地应用到 EHC 的电阻性基底, 以在发动机被停用时加热 EHC 的催 化剂达到或者高于阈值温度。功率被应用以每次一个 EHC 地加热 EHC。每次一个地加热多 个较小的 EHC 而不是单个较大的 EHC, 减小将催化剂的温度增大到预定温度所需的时间段。 类似地, 顺序地每次加热一个 EHC 而不是全部 EHC, 减小增大温度所需的时间段。多于一个 较小 EHC 而非单个较大 EHC 的实现方式, 还提供更均匀的加热, 并且允许更小量的功率被提取来加热 EHC 至预定温度。
     现在参考图 1, 示出了示例性混合动力车系统 100 的功能框图。混合动力车系统 100 包括发动机 102, 发动机 102 基于驾驶员输入模块 104 燃烧空气 / 燃料混合物以产生驱 动转矩。空气通过节气门 112 抽入到进气歧管 110 中。仅作为示例, 节气门 112 可以包括 具有旋转叶片的蝶式阀。发动机控制模块 (ECM)114 可以控制节气门致动器模块 116, 节气 门致动器模块 116 调节节气门 112 的开度以控制抽入进气歧管 110 中的空气的量。
     来自进气歧管 110 的空气被抽入到发动机 102 的气缸中。虽然发动机 102 可以包 括多个气缸, 出于举例说明目的示出了单个代表性气缸 118。仅作为示例, 发动机 102 可以 包括 2、 3、 4、 5、 6、 8、 10 和 / 或 12 个气缸。
     来自进气歧管 110 的空气通过进气门 122 被抽入到气缸 118 中。ECM114 控制燃料 致动器模块 124, 燃料致动器模块 124 调节燃料喷射以实现所需空燃比。 燃料可以在中心位 置或者多个位置喷射到进气歧管 110 中, 例如在每个气缸的进气门附近。在图 1 未示出的 各种实现中, 燃料可以直接喷射到气缸中或者喷射到与气缸相关联的混合室中。
     喷射的燃料与空气混合并产生气缸 118 中的空气 / 燃料混合物。气缸 118 内的活 塞 ( 未示出 ) 压缩燃料 / 空气混合物。基于来自 ECM114 的信号, 火花致动器模块 126 可以 给气缸 118 中的火花塞 128 通电, 火花塞 128 点燃空气 / 燃料混合物。火花的正时可以相 对于活塞处于其最高位置 ( 称为上止点 (TDC)) 时的时间规定。在柴油机和压缩点火发动 机中, 活塞的压缩可以点燃空气 / 燃料混合物。 火花致动器模块 126 可以通过正时信号控制, 正时信号指示火花应当在 TDC 之前 或之后多远处提供。火花致动器模块 126 的操作可以因此与曲轴旋转同步。
     空气 / 燃料混合物的燃烧驱动活塞向下, 由此驱动旋转的曲轴 ( 未示出 )。 活塞然 后开始再次向上移动, 并通过排气门 130 排出燃烧的副产物。燃烧的副产物经由排气系统 134 从混合动力车排出。
     排气系统 134 包括催化剂组件 136。催化剂组件 136 包括多个电加热催化剂 (EHC)。催化剂组件 136 可以包括一个或多个非电加热催化剂。催化剂组件 136 在下面详 细讨论。加热器致动器模块 138 基于来自 ECM114 的信号选择性地应用功率到一个或多个 EHC。
     排气通过排气门 130 离开发动机 102, 并进入排气系统 134。温度传感器 144 可以 在排气进入催化剂组件 136 之前测量排气的温度。第二温度传感器 146 可以在排气离开催 化剂组件 136 之后测量排气的温度。其他温度传感器 ( 未示出 ) 可以在温度传感器 144 和 146 之间和排气系统 136 的各种位置处测量排气温度。 仅作为示例, 多个温度传感器可以在 多个位置测量催化剂温度。排气温度可以基于预定的表和 / 或测量的温度由 ECM114 建模。 ECM114 可以对催化剂温度建模。
     ECM114 可以使用来自各种传感器的信号以做出混合动力车系统 100 的控制决定。 ECM114 还控制发动机 102 的操作和发动机 102 的转矩输出。EMC114 可以与混合动力控制 模块 196 通信, 以协调发动机 102 和电动机 198 的操作。虽然仅示出了电动机 198, 混合动 力车系统 100 可以包括多于一个电动机。
     在某些情况下, 电动机 198 可以用于产生驱动转矩, 此驱动转矩补充发动机 102 输 出的转矩。在其他情况下, 发动机 102 可以被关闭 ( 即停用 ), 以增大混合动力车系统 100
     的燃料经济性。当发动机 102 关闭时电动机 198 供应驱动转矩。
     电动机 198 还可以用作发电机。电动机 198 可以用于产生电能, 该电能由混合动 力车系统 100 的各种部件使用和 / 或存储。在各种实现方式中, ECM114 和混合动力控制模 块 196 的各种功能可以被集成到一个或多个模块中。
     ECM114 选择性地在燃烧模式中操作混合动力车。 燃烧模式包括使用发动机 102 以 产生驱动转矩。 ECM114 还选择性地在电动模式中操作混合动力车。 电动模式包括使用电动 机 198 以产生驱动转矩。ECM114 可以通过使用发动机 102 和电动机 198 两者产生驱动转矩 而在混合模式中操作混合动力车。ECM114 可以基于所需转矩输出来选择操作模式, 所需转 矩输出可以基于驾驶员输入。
     现在参考图 2, 示出了催化剂组件 136 的示例性局部剖视透视图。催化剂组件 136 可以包括壳体 202, 壳体 202 与排气系统 134 联接以接收发动机 102 输出的排气。催化剂组 件 136 在入口 204 处接收发动机 102 输出的排气。
     在催化剂组件 136 的壳体 202 内实施多个电加热催化剂 (EHC)。仅作为示例, 图2 描述了三个 EHC206、 208 和 210。虽然示出和描述了三个 EHC206-210, 催化剂组件 136 可以 包括两个或更多 EHC。仅作为示例, 在车辆中实施的 EHC 的数量可以基于电池负载、 电动机 198 上负载、 交流电机 / 发电机电气输出、 和 / 或与车辆的电气系统相关的其他电气部件。 EHC206-210 中的每个都包括基底, 例如堇青石、 铝和 / 或其他适当材料。 基底可以 形成蜂巢布置或者其他适当布置。催化剂涂覆到 EHC 206-210 的每个基底。催化剂可以包 括例如铂、 铑和 / 或其他三元催化剂。催化剂与排气的各种组分反应以减小排气中那些组 分的量。
     在催化剂组件 136 的壳体 202 内还可以实施多个非电加热催化剂。仅作为示例, 催化剂组件 136 可以包括四个被动三元催化剂 (TWC)212、 214、 216 和 218。 虽然描述和示出 了四个 TWC 212-218, 催化剂组件 136 可以包括任何数量的非电加热催化剂。替代地, 催化 剂组件 136 可以不包括任何非电加热催化剂。TWC212-218 中的每个都包括基底, 例如例如 堇青石、 铝和 / 或其他适当材料。这些基底也可以形成蜂巢布置或者其他适当布置。
     催化剂也涂覆到 TWC212-218 的每个基底。催化剂可以包括例如铂、 铑和 / 或其他 三元催化剂。在某些实现方式中, 相同的三元催化剂被涂覆到 TWC 212-218 和 EHC206-210 两者。TWC212-218 的催化剂还与排气的各种组分反应以减小排气中那些组分的量。
     EHC 206-210 中 的 每 个 与 TWC212-218 中 的 每 个 分 开。 换 言 之, 在 EHC206-210 与 TWC212-218 中的每个之间设置缓冲区。当没有 TWC 存在时, 缓冲区可以设置在每个 EHC206-210 之间。由缓冲区 220 举例说明在 EHC 206-210 与 TWC212-218 之间的示例性缓 冲区。缓冲区 220 可以被实施为例如防止 EHC 206-210 的电接地。
     当催化剂的温度大于阈值温度时 EHC206-210 与 TWC212-218 的催化剂与排气有效 反应。加热器致动器模块 138 基于来自 ECM114 的信号选择性应用功率到 EHC206-210。加 热器致动器模块 138 经由与每个 EHC206-210 相关的电连接器应用功率到 EHC206-210。仅 作为示例, 电连接器 222 和 224 与 EHC206 相关。电连接器 226 和 228 与 EHC208 相关, 并且 电连接器 230 和 232 与 EHC210 相关。
     功率分别经由相关的电连接器 222、 226 和 230 应用到 EHC206、 208 和 210 中的每 个。 功率例如由能量存储装置 ( 例如电池 ) 和 / 或其他适当功率源供应。 功率流过 EHC206、
     208 和 210 的基底分别到电连接器 224、 228 和 234。电连接器 224、 228 和 234 电连接到接 地源 234, 例如与功率源共同的接地源。 基底提供电阻并且用作在被应用功率时产生热的电 阻加热器。
     应用功率到 EHC 206-210 的基底使得 EHC206-210 中的每个产生 ( 电阻 ) 热。当 发动机 102 被停用 ( 即关闭 ) 并且电动机 198 被启用 ( 即输出转矩 ) 时, ECM114 选择性 地应用功率到 EHC 206-210。换言之, 在电动机的操作期间 ECM114 选择性地应用功率到 EHC206-210。
     加热器致动器模块 138 每次一个地顺序应用功率到 EHC206-210 中的每个。仅作 为示例, 加热器致动器模块 138 可以应用功率到第一 EHC, 例如 EHC206。当第一 EHC 的温度 大于或等于阈值温度 ( 例如 300° ) 时, 加热器致动器模块 138 可以停止应用功率到第一 EHC, 并且开始应用功率到第二 EHC, 例如 EHC208。每个 EHC206-210 以比同时加热多于一个 EHC206-210 时更快的速率增大到阈值温度。 加热器致动器模块 138 可以应用预定量的功率 到每个 EHC206-210。预定的功率量可以基于 EHC206-210 的特性设定。
     当发动机 102 起动 ( 即开动 ) 时, 电阻加热 EHC206-210 达到或高于阈值温度允许 被加热的 EHC206-210 的催化剂与排气反应。 多于一个较小 EHC 而非单个较大 EHC 的实现方 式减小了将催化剂的一部分的温度增大到阈值温度所需的时间段。多于一个较小 EHC 而非 单个较大 EHC 的实现方式还允许提供更均匀的加热并允许较小量的功率被提取来加热 EHC 至阈值温度。较小的 EHC 还可以比较大 EHC 更容易制造。
     现在参考图 3, 示出了 ECM114 的示例性实现方式。ECM114 可以包括驱动模式确定 模块 302, 驱动模式确定模块 302 基于车辆速度、 驾驶员输入和所需转矩中的至少一个来启 用发动机 102 和电动机 198 中的至少一个。车辆速度传感器 ( 未示出 ), 例如车轮速度传感 器, 可以测量车辆的速度。所需转矩模块 304 可以基于驾驶员输入和其他发动机系统信号 确定所需转矩。
     当发动机 102 启用时, ECM114 可以控制致动器值以产生驱动转矩。仅作为示例, 当发动机 102 启用时, ECM114 可以控制节气门致动器模块 116、 火花致动器模块 126 和 / 或 燃料致动器模块 124。当电动机 198 启用时, 混合动力控制模块 196 可以控制电动机 198 产 生驱动转矩。
     ECM114 可以包括催化剂选择模块 306, 催化剂选择模块 306 在电动机 198 启用并 且发动机 102 停用时确定加热 EHC206-210 中的哪一个。催化剂选择模块 306 可以确定每 次一个地加热每个 EHC。替代地, EHC206-210 中被同时加热的数量可以基于混合动力车系 统 100 的电气负载。
     电气负载确定模块 308 可以基于电动机 198 的电气负载和其他电气负载确定混合 动力车系统 100 的电气负载。混合动力控制模块 196 可以基于电动机 198 的功率输出确定 电动机 198 的电气负载。
     ECM114 可以包括加热器控制模块 310, 加热器控制模块 310 确定由加热器致动器 模块 138 应用以将每个 EHC 加热到阈值温度的能量量。能量量可以基于每个 EHC 的温度。 温度确定模块 312 可以基于测量的排气温度确定每个 EHC 温度。仅作为示例, 温度传感器 144 和 146 可以用于确定 EHC 温度。EHC 温度可以基于排气温度模型模块 314 产生的排气 温度模型来确定。排气温度模型可以基于 IAT、 MAF、 燃料供应和 / 或测量排气温度。在电动机 198 启用并且发动机 102 停用时, 催化剂选择模块 306 可以确定由加热 器致动器模块 138 加热 EHC 中的哪一个。加热器控制模块 310 可以确定应用到每个 EHC 的 能量量。 加热器致动器模块 138 加热所选择的 EHC 直到每个 EHC 温度大于或等于阈值温度。
     现在参考图 4, 流程图 400 描述了由 ECM114 执行的示例性方法。控制开始于步骤 402, 当控制确定电气模式是否启用时。当电动机 198 被启用时, 电气模式可以被启用。在 步骤 404, 控制确定发动机 102 是否停用 ( 关闭 )。当电气模式启用并且发动机 102 停用 时, 控制继续到步骤 406。在步骤 406, 控制选择被加热的 EHC。仅作为示例, 此 EHC 可以是 EHC206。在步骤 408, 控制确定 EHC 温度。
     在步骤 410, 控制基于 EHC 温度确定被应用以增大 EHC 温度至阈值温度的功率。 在 步骤 412, 控制应用该功率以加热 EHC 至阈值温度。在步骤 414, 控制将 EHC 温度与阈值温 度比较。当 EHC 温度小于阈值温度时, 控制继续加热 EHC。当 EHC 温度大于或等于阈值温度 时, 控制可以停止应用功率到 EHC 并继续到步骤 416。
     在步骤 416, 控制确定是否所有 EHC 均已经被加热。仅作为示例, 控制可以包括计 数器, 当每个 EHC 被加热至阈值温度时计数器递增。当计数器值大于或等于 EHC 的数量时, 控制可以结束。替代地, 控制可以继续将 EHC 温度维持在阈值温度。当一个或多个 EHC 尚 未被加热时, 控制返回步骤 402。 现在本领域普通技术人员可以从前面的描述理解的是, 本发明的广义教导可以各 种形式实施。 因此, 尽管本发明结合其特定示例进行了说明, 但是本发明的真正范围应该不 受此限制, 因为在研读附图、 说明书和所附权利要求书的基础上本领域普通技术人员将会 清楚其它改型。
    

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1、10申请公布号CN101994550A43申请公布日20110330CN101994550ACN101994550A21申请号201010251057022申请日2010080912/53737320090807USF01N3/20200601F01N9/00200601B01D53/9420060171申请人通用汽车环球科技运作公司地址美国密执安州72发明人EV冈策HG桑托索B斯波恩BN鲁斯74专利代理机构中国专利代理香港有限公司72001代理人彭武曹若54发明名称电加热催化剂控制系统和方法57摘要本发明涉及电加热催化剂控制系统和方法,具体而言公开一种排气处理系统,包括M个电加热基底和加热器。

2、控制模块。所述M个电加热基底涂覆有催化剂材料,并且串联布置以接收发动机的排气,其中M是大于一的整数。加热器控制模块在预定时间段期间应用功率到M个基底中的N个以加热所述N个基底。N是小于M的整数。在所述预定时间段期间发动机关闭并且M个电加热基底不接收排气。30优先权数据51INTCL19中华人民共和国国家知识产权局12发明专利申请权利要求书1页说明书8页附图4页CN101994555A1/1页21一种排气处理系统,包括M个电加热基底,所述M个电加热基底涂覆有催化剂材料,并且串联布置以接收发动机的排气,其中M是大于一的整数;和加热器控制模块,在预定时间段期间应用功率到M个基底中的N个以加热所述N个。

3、基底,其中N是小于M的整数;其中在所述预定时间段期间发动机关闭并且M个电加热基底不接收排气。2根据权利要求1所述的系统,其中在所述预定时间段期间所述发动机被停用。3根据权利要求1所述的系统,其中在所述N个基底达到预定温度之后,所述加热器控制模块停止应用功率到所述N个基底并且开始应用功率到所述M个基底中的其他P个基底以加热该P个基底,其中P是小于M的整数。4根据权利要求1所述的系统,其中N是1,并且加热器控制模块应用功率到所述M个基底中的第一个,并且其中在所述第一个的温度达到阈值温度时,所述加热器控制模块停止应用功率到所述第一个并且开始应用功率到所述M个基底中的第二个。5根据权利要求1所述的系统。

4、,其中N是1,并且加热器控制模块每次一个地应用功率到所述M个基底中的每个,并且其中在所述预定时间段期间当基底的温度达到阈值温度时所述加热器控制模块停止应用功率到每个基底。6根据权利要求1所述的系统,其中所述加热器控制模块应用功率到所述N个基底达预定时间段。7根据权利要求1所述的系统,其中所述M个电加热基底中的每个包括当加热器控制模块应用功率时产生热的电阻性基底。8根据权利要求1所述的系统,其中所述催化剂材料包括三元催化剂材料。9根据权利要求1所述的系统,还包括P个非电加热基底,所述P个非电加热基底涂覆有催化剂材料并且与所述M个电加热基底串联布置以接收所述发动机的排气,其中P是大于或等于一的整数。

5、。10一种方法,包括提供M个电加热基底,所述M个电加热基底涂覆有催化剂材料,并且串联布置以接收发动机的排气,其中M是大于一的整数;和在预定时间段期间应用功率到M个基底中的N个以加热所述N个基底,其中N是小于M的整数;其中在所述预定时间段期间发动机关闭并且M个电加热基底不接收排气。权利要求书CN101994550ACN101994555A1/8页3电加热催化剂控制系统和方法技术领域0001本发明一般地涉及内燃机,更具体地涉及排气处理系统。背景技术0002在此提供的背景技术描述的目的是为了总体上说明本发明的背景。在该背景技术部分描述的程度上当前署名的发明人的工作以及本说明书的在申请时不构成现有技术。

6、的方面,既非明示地也非暗示地被认为是本发明的现有技术。0003内燃机在气缸内燃烧空气和燃料混合物以产生驱动转矩。燃烧的副产物是排气。排气可以包括各种组分,例如氮氧化物NOX、一氧化碳CO和碳氢化合物HC。排气处理系统包括将NOX、CO和HC转换为二氧化碳和水的催化剂。0004催化剂的转换效率是指催化剂与排气的一种或多种组分反应或者将其转换的能力。催化剂的转换效率与催化剂的温度相关。当催化剂温度小于阈值温度时催化剂可能操作在减小的转换效率下。催化剂效率可以通过增大催化剂温度至大于或等于阈值温度而增大。0005催化剂温度可以使用各种方法增大。仅作为示例,离开发动机的排气的热量可以增大催化剂温度。排。

7、气通过对流将热传递给催化剂,由此增大催化剂温度。对发动机的供油也可以被调节以增大催化剂温度。仅作为示例,离开发动机的未燃烧燃料可以进入催化剂,在催化剂处燃料利用催化剂中的氧气燃烧以增大催化剂温度。空气可以泵送到排气和/或催化剂中以增大催化剂中的氧气量。0006混合动力车可以包括内燃机和电动机。当车辆动能可以通过再生制动被回收、转换为电能和化学能形式并且存储在电动机由其驱动的电池中时,电动机可能更频繁使用例如城市驾驶中。当车轮制动和能量回收机会较少发生时可以使用内燃机,并且发动机操作在其最大效率下例如,在高速公路驾驶中。在混合的城市和高速公路驾驶条件下,电动机和内燃机可以取决于驾驶条件和电池容量。

8、的大小而被一起使用以传递功率到变速器输入轴。0007混合动力车在怠速和驾驶情形中可能经历长时间的发动机关闭时间。在发动机关闭时间期间,催化剂温度可能降低至阈值温度之下。因此,可以需要催化剂加热来获得催化剂的峰值效率。在发动机关闭时间期间将催化剂温度维持为大约阈值温度提高当发动机起动时的催化剂的转换效率。发明内容0008一种排气处理系统包括M个电加热基底和加热器控制模块。所述M个电加热基底涂覆有催化剂材料,并且串联布置以接收发动机的排气。M是大于一的整数。加热器控制模块在预定时间段期间应用功率到M个基底中的N个以加热所述N个基底。N是小于M的整数。在所述预定时间段期间发动机关闭并且M个电加热基底。

9、不接收排气。在其他特征中,在所述预定时间段期间所述发动机被停用。说明书CN101994550ACN101994555A2/8页40009在其他特征中,在所述N个基底达到预定温度之后,所述加热器控制模块停止应用功率到所述N个基底并且开始应用功率到所述M个基底中的其他P个基底以加热该P个基底。P是小于M的整数。0010在其他特征中,N是1,并且加热器控制模块应用功率到所述M个基底中的第一个。其中在所述第一个的温度达到阈值温度时,所述加热器控制模块停止应用功率到所述第一个并且开始应用功率到所述M个基底中的第二个。0011在其他特征中,N是1,并且加热器控制模块每次一个地应用功率到所述M个基底中的每个。

10、。在所述预定时间段期间当基底的温度达到阈值温度时所述加热器控制模块停止应用功率到每个基底。0012在其他特征中,所述加热器控制模块应用功率到所述N个基底达预定时间段。在其他特征中,所述M个电加热基底包括当加热器控制模块应用功率时产生热的电阻性基底。在其他特征中,所述催化剂材料包括三元催化剂材料。0013在其他特征中,排气处理系统还包括P个非电加热基底,所述P个非电加热基底涂覆有催化剂材料并且与所述M个电加热基底串联布置以接收所述发动机的排气,其中P是大于或等于一的整数。在其他特征中,M是三或更大的整数,并且N是一。0014一种方法,包括以下步骤提供M个电加热基底,所述M个电加热基底涂覆有催化剂。

11、材料,并且串联布置以接收发动机的排气,其中M是大于一的整数;和在预定时间段期间应用功率到M个基底中的N个以加热所述N个基底,其中N是小于M的整数。在所述预定时间段期间发动机关闭并且M个电加热基底不接收排气。在其他特征中,所述方法还包括在所述预定时间段期间停用所述发动机。0015在其他特征中,所述方法还包括停止应用功率到所述N个基底;和在所述N个基底达到预定温度之后,应用功率到所述M个基底中的其他P个基底以加热该P个基底,其中P是小于M的整数。0016在其他特征中,所述方法,还包括应用功率到所述M个基底中的第一个,其中N是一;停止应用功率到所述第一个;和在所述第一个的温度达到阈值温度时,应用功率。

12、到所述M个基底中的第二个。0017在其他特征中,所述方法还包括每次一个地应用功率到所述M个基底中的每个,其中N是一;和在所述预定时间段期间当基底的温度达到阈值温度时停止应用功率到每个基底。在其他特征中,所述方法还包括应用功率到所述N个基底达预定时间段。0018在其他特征中,所述方法还包括提供M个电加热基底,M个电加热基底包括当应用功率时产生热的电阻性基底。在其他特征中,所述催化剂材料包括三元催化剂材料。0019在其他特征中,所述方法还包括提供P个非电加热基底,所述P个非电加热基底涂覆有催化剂材料并且与所述M个电加热基底串联布置以接收所述发动机的排气,其中P是大于或等于一的整数。在其他特征中,M。

13、是三或更大的整数,并且N是一。0020本发明涉及下述技术方案。00211一种排气处理系统,包括0022M个电加热基底,所述M个电加热基底涂覆有催化剂材料,并且串联布置以接收发动机的排气,其中M是大于一的整数;和0023加热器控制模块,在预定时间段期间应用功率到M个基底中的N个以加热所述N说明书CN101994550ACN101994555A3/8页5个基底,其中N是小于M的整数;0024其中在所述预定时间段期间发动机关闭并且M个电加热基底不接收排气。00252根据方案1所述的系统,其中在所述预定时间段期间所述发动机被停用。00263根据方案1所述的系统,其中在所述N个基底达到预定温度之后,所述。

14、加热器控制模块停止应用功率到所述N个基底并且开始应用功率到所述M个基底中的其他P个基底以加热该P个基底,其中P是小于M的整数。00274根据方案1所述的系统,其中N是1,并且加热器控制模块应用功率到所述M个基底中的第一个,并且其中在所述第一个的温度达到阈值温度时,所述加热器控制模块停止应用功率到所述第一个并且开始应用功率到所述M个基底中的第二个。00285根据方案1所述的系统,其中N是1,并且加热器控制模块每次一个地应用功率到所述M个基底中的每个,并且其中在所述预定时间段期间当基底的温度达到阈值温度时所述加热器控制模块停止应用功率到每个基底。00296根据方案1所述的系统,其中所述加热器控制模。

15、块应用功率到所述N个基底达预定时间段。00307根据方案1所述的系统,其中所述M个电加热基底中的每个包括当加热器控制模块应用功率时产生热的电阻性基底。00318根据方案1所述的系统,其中所述催化剂材料包括三元催化剂材料。00329根据方案1所述的系统,还包括P个非电加热基底,所述P个非电加热基底涂覆有催化剂材料并且与所述M个电加热基底串联布置以接收所述发动机的排气,其中P是大于或等于一的整数。003310根据方案1所述的系统,其中M是三或更大的整数,并且N是一。003411一种方法,包括0035提供M个电加热基底,所述M个电加热基底涂覆有催化剂材料,并且串联布置以接收发动机的排气,其中M是大于。

16、一的整数;和0036在预定时间段期间应用功率到M个基底中的N个以加热所述N个基底,其中N是小于M的整数;0037其中在所述预定时间段期间发动机关闭并且M个电加热基底不接收排气。003812根据方案11所述的方法,还包括在所述预定时间段期间停用所述发动机。003913根据方案11所述的方法,还包括0040停止应用功率到所述N个基底;和0041在所述N个基底达到预定温度之后,应用功率到所述M个基底中的其他P个基底以加热该P个基底,其中P是小于M的整数。004214根据方案11所述的方法,还包括0043应用功率到所述M个基底中的第一个,其中N是一;0044停止应用功率到所述第一个;和0045在所述第。

17、一个的温度达到阈值温度时,应用功率到所述M个基底中的第二个。004615根据方案11所述的方法,还包括0047每次一个地应用功率到所述M个基底中的每个,其中N是一;和0048在所述预定时间段期间当基底的温度达到阈值温度时停止应用功率到每个基底。说明书CN101994550ACN101994555A4/8页6004916根据方案11所述的方法,还包括应用功率到所述N个基底达预定时间段。005017根据方案11所述的方法,还包括提供M个电加热基底,M个电加热基底每个包括当应用功率时产生热的电阻性基底。005118根据方案11所述的方法,其中所述催化剂材料包括三元催化剂材料。005219根据方案11。

18、所述的方法,还包括提供P个非电加热基底,所述P个非电加热基底涂覆有催化剂材料并且与所述M个电加热基底串联布置以接收所述发动机的排气,其中P是大于或等于一的整数。005320根据方案11所述的方法,其中M是三或更大的整数,并且N是一。0054通过在此提供的描述,本发明进一步的应用范围将变得清楚。应该理解的是,该描述和具体示例仅仅是为了说明目的,而非意在限制本发明的范围。附图说明0055通过该详细描述和附图,将会更充分地理解本发明,附图中0056图1是根据本发明原理的混合动力车系统的功能框图;0057图2是根据本发明原理的包括多个电加热催化剂EHC的催化剂组件的示例性局部剖视透视图;0058图3是。

19、根据本发明原理的示例性发动机控制模块的功能框图;和0059图4是描述根据本发明原理由发动机控制模块执行的示例性步骤的流程图。具体实施方式0060下面对优选实施方式的描述本质上仅仅是举例说明,而非意在限制本发明、本发明的应用或使用。为了清楚的目的,在附图中将使用相同的标号来表示相同的元件。如文中所使用的,短语“A、B和C中的至少一个”应该理解为使用非排它性逻辑或的逻辑A或B或C。应该理解的是,方法中的步骤可以在不改变本发明原理的情况下以不同的顺序执行。0061如文中所使用的,术语模块是指专用集成电路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、专用的或成组的和存储器、组合逻辑电。

20、路和/或提供所需功能的其它适当元件。0062混合动力车包括发动机和一个或多个电动机,它们控制输出到车辆的车轮的驱动转矩。在某些情况下,发动机被停用,并且输出到车轮的转矩由一个或多个电动机控制。发动机可以被停用以例如增大车辆的燃料效率。0063接收由发动机输出的排气的排气系统包括多个电加热催化剂EHC。EHC包括催化剂材料,催化剂材料与排气的各种组分反应以减少排气中目标组分的量。但是,EHC的催化剂材料在预定例如阈值温度例如300下或者高于预定温度的温度下与排气的目标组分反应。当发动机停用时,EHC的温度可能降低到低于阈值温度。0064因此,功率被顺序地应用到EHC的电阻性基底,以在发动机被停用。

21、时加热EHC的催化剂达到或者高于阈值温度。功率被应用以每次一个EHC地加热EHC。每次一个地加热多个较小的EHC而不是单个较大的EHC,减小将催化剂的温度增大到预定温度所需的时间段。类似地,顺序地每次加热一个EHC而不是全部EHC,减小增大温度所需的时间段。多于一个较小EHC而非单个较大EHC的实现方式,还提供更均匀的加热,并且允许更小量的功率被提说明书CN101994550ACN101994555A5/8页7取来加热EHC至预定温度。0065现在参考图1,示出了示例性混合动力车系统100的功能框图。混合动力车系统100包括发动机102,发动机102基于驾驶员输入模块104燃烧空气/燃料混合物。

22、以产生驱动转矩。空气通过节气门112抽入到进气歧管110中。仅作为示例,节气门112可以包括具有旋转叶片的蝶式阀。发动机控制模块ECM114可以控制节气门致动器模块116,节气门致动器模块116调节节气门112的开度以控制抽入进气歧管110中的空气的量。0066来自进气歧管110的空气被抽入到发动机102的气缸中。虽然发动机102可以包括多个气缸,出于举例说明目的示出了单个代表性气缸118。仅作为示例,发动机102可以包括2、3、4、5、6、8、10和/或12个气缸。0067来自进气歧管110的空气通过进气门122被抽入到气缸118中。ECM114控制燃料致动器模块124,燃料致动器模块124。

23、调节燃料喷射以实现所需空燃比。燃料可以在中心位置或者多个位置喷射到进气歧管110中,例如在每个气缸的进气门附近。在图1未示出的各种实现中,燃料可以直接喷射到气缸中或者喷射到与气缸相关联的混合室中。0068喷射的燃料与空气混合并产生气缸118中的空气/燃料混合物。气缸118内的活塞未示出压缩燃料/空气混合物。基于来自ECM114的信号,火花致动器模块126可以给气缸118中的火花塞128通电,火花塞128点燃空气/燃料混合物。火花的正时可以相对于活塞处于其最高位置称为上止点TDC时的时间规定。在柴油机和压缩点火发动机中,活塞的压缩可以点燃空气/燃料混合物。0069火花致动器模块126可以通过正时。

24、信号控制,正时信号指示火花应当在TDC之前或之后多远处提供。火花致动器模块126的操作可以因此与曲轴旋转同步。0070空气/燃料混合物的燃烧驱动活塞向下,由此驱动旋转的曲轴未示出。活塞然后开始再次向上移动,并通过排气门130排出燃烧的副产物。燃烧的副产物经由排气系统134从混合动力车排出。0071排气系统134包括催化剂组件136。催化剂组件136包括多个电加热催化剂EHC。催化剂组件136可以包括一个或多个非电加热催化剂。催化剂组件136在下面详细讨论。加热器致动器模块138基于来自ECM114的信号选择性地应用功率到一个或多个EHC。0072排气通过排气门130离开发动机102,并进入排气。

25、系统134。温度传感器144可以在排气进入催化剂组件136之前测量排气的温度。第二温度传感器146可以在排气离开催化剂组件136之后测量排气的温度。其他温度传感器未示出可以在温度传感器144和146之间和排气系统136的各种位置处测量排气温度。仅作为示例,多个温度传感器可以在多个位置测量催化剂温度。排气温度可以基于预定的表和/或测量的温度由ECM114建模。ECM114可以对催化剂温度建模。0073ECM114可以使用来自各种传感器的信号以做出混合动力车系统100的控制决定。ECM114还控制发动机102的操作和发动机102的转矩输出。EMC114可以与混合动力控制模块196通信,以协调发动机。

26、102和电动机198的操作。虽然仅示出了电动机198,混合动力车系统100可以包括多于一个电动机。0074在某些情况下,电动机198可以用于产生驱动转矩,此驱动转矩补充发动机102输出的转矩。在其他情况下,发动机102可以被关闭即停用,以增大混合动力车系统100说明书CN101994550ACN101994555A6/8页8的燃料经济性。当发动机102关闭时电动机198供应驱动转矩。0075电动机198还可以用作发电机。电动机198可以用于产生电能,该电能由混合动力车系统100的各种部件使用和/或存储。在各种实现方式中,ECM114和混合动力控制模块196的各种功能可以被集成到一个或多个模块中。

27、。0076ECM114选择性地在燃烧模式中操作混合动力车。燃烧模式包括使用发动机102以产生驱动转矩。ECM114还选择性地在电动模式中操作混合动力车。电动模式包括使用电动机198以产生驱动转矩。ECM114可以通过使用发动机102和电动机198两者产生驱动转矩而在混合模式中操作混合动力车。ECM114可以基于所需转矩输出来选择操作模式,所需转矩输出可以基于驾驶员输入。0077现在参考图2,示出了催化剂组件136的示例性局部剖视透视图。催化剂组件136可以包括壳体202,壳体202与排气系统134联接以接收发动机102输出的排气。催化剂组件136在入口204处接收发动机102输出的排气。007。

28、8在催化剂组件136的壳体202内实施多个电加热催化剂EHC。仅作为示例,图2描述了三个EHC206、208和210。虽然示出和描述了三个EHC206210,催化剂组件136可以包括两个或更多EHC。仅作为示例,在车辆中实施的EHC的数量可以基于电池负载、电动机198上负载、交流电机/发电机电气输出、和/或与车辆的电气系统相关的其他电气部件。0079EHC206210中的每个都包括基底,例如堇青石、铝和/或其他适当材料。基底可以形成蜂巢布置或者其他适当布置。催化剂涂覆到EHC206210的每个基底。催化剂可以包括例如铂、铑和/或其他三元催化剂。催化剂与排气的各种组分反应以减小排气中那些组分的量。

29、。0080在催化剂组件136的壳体202内还可以实施多个非电加热催化剂。仅作为示例,催化剂组件136可以包括四个被动三元催化剂TWC212、214、216和218。虽然描述和示出了四个TWC212218,催化剂组件136可以包括任何数量的非电加热催化剂。替代地,催化剂组件136可以不包括任何非电加热催化剂。TWC212218中的每个都包括基底,例如例如堇青石、铝和/或其他适当材料。这些基底也可以形成蜂巢布置或者其他适当布置。0081催化剂也涂覆到TWC212218的每个基底。催化剂可以包括例如铂、铑和/或其他三元催化剂。在某些实现方式中,相同的三元催化剂被涂覆到TWC212218和EHC206。

30、210两者。TWC212218的催化剂还与排气的各种组分反应以减小排气中那些组分的量。0082EHC206210中的每个与TWC212218中的每个分开。换言之,在EHC206210与TWC212218中的每个之间设置缓冲区。当没有TWC存在时,缓冲区可以设置在每个EHC206210之间。由缓冲区220举例说明在EHC206210与TWC212218之间的示例性缓冲区。缓冲区220可以被实施为例如防止EHC206210的电接地。0083当催化剂的温度大于阈值温度时EHC206210与TWC212218的催化剂与排气有效反应。加热器致动器模块138基于来自ECM114的信号选择性应用功率到EHC。

31、206210。加热器致动器模块138经由与每个EHC206210相关的电连接器应用功率到EHC206210。仅作为示例,电连接器222和224与EHC206相关。电连接器226和228与EHC208相关,并且电连接器230和232与EHC210相关。0084功率分别经由相关的电连接器222、226和230应用到EHC206、208和210中的每个。功率例如由能量存储装置例如电池和/或其他适当功率源供应。功率流过EHC206、说明书CN101994550ACN101994555A7/8页9208和210的基底分别到电连接器224、228和234。电连接器224、228和234电连接到接地源234。

32、,例如与功率源共同的接地源。基底提供电阻并且用作在被应用功率时产生热的电阻加热器。0085应用功率到EHC206210的基底使得EHC206210中的每个产生电阻热。当发动机102被停用即关闭并且电动机198被启用即输出转矩时,ECM114选择性地应用功率到EHC206210。换言之,在电动机的操作期间ECM114选择性地应用功率到EHC206210。0086加热器致动器模块138每次一个地顺序应用功率到EHC206210中的每个。仅作为示例,加热器致动器模块138可以应用功率到第一EHC,例如EHC206。当第一EHC的温度大于或等于阈值温度例如300时,加热器致动器模块138可以停止应用功。

33、率到第一EHC,并且开始应用功率到第二EHC,例如EHC208。每个EHC206210以比同时加热多于一个EHC206210时更快的速率增大到阈值温度。加热器致动器模块138可以应用预定量的功率到每个EHC206210。预定的功率量可以基于EHC206210的特性设定。0087当发动机102起动即开动时,电阻加热EHC206210达到或高于阈值温度允许被加热的EHC206210的催化剂与排气反应。多于一个较小EHC而非单个较大EHC的实现方式减小了将催化剂的一部分的温度增大到阈值温度所需的时间段。多于一个较小EHC而非单个较大EHC的实现方式还允许提供更均匀的加热并允许较小量的功率被提取来加热。

34、EHC至阈值温度。较小的EHC还可以比较大EHC更容易制造。0088现在参考图3,示出了ECM114的示例性实现方式。ECM114可以包括驱动模式确定模块302,驱动模式确定模块302基于车辆速度、驾驶员输入和所需转矩中的至少一个来启用发动机102和电动机198中的至少一个。车辆速度传感器未示出,例如车轮速度传感器,可以测量车辆的速度。所需转矩模块304可以基于驾驶员输入和其他发动机系统信号确定所需转矩。0089当发动机102启用时,ECM114可以控制致动器值以产生驱动转矩。仅作为示例,当发动机102启用时,ECM114可以控制节气门致动器模块116、火花致动器模块126和/或燃料致动器模块。

35、124。当电动机198启用时,混合动力控制模块196可以控制电动机198产生驱动转矩。0090ECM114可以包括催化剂选择模块306,催化剂选择模块306在电动机198启用并且发动机102停用时确定加热EHC206210中的哪一个。催化剂选择模块306可以确定每次一个地加热每个EHC。替代地,EHC206210中被同时加热的数量可以基于混合动力车系统100的电气负载。0091电气负载确定模块308可以基于电动机198的电气负载和其他电气负载确定混合动力车系统100的电气负载。混合动力控制模块196可以基于电动机198的功率输出确定电动机198的电气负载。0092ECM114可以包括加热器控制。

36、模块310,加热器控制模块310确定由加热器致动器模块138应用以将每个EHC加热到阈值温度的能量量。能量量可以基于每个EHC的温度。温度确定模块312可以基于测量的排气温度确定每个EHC温度。仅作为示例,温度传感器144和146可以用于确定EHC温度。EHC温度可以基于排气温度模型模块314产生的排气温度模型来确定。排气温度模型可以基于IAT、MAF、燃料供应和/或测量排气温度。说明书CN101994550ACN101994555A8/8页100093在电动机198启用并且发动机102停用时,催化剂选择模块306可以确定由加热器致动器模块138加热EHC中的哪一个。加热器控制模块310可以确。

37、定应用到每个EHC的能量量。加热器致动器模块138加热所选择的EHC直到每个EHC温度大于或等于阈值温度。0094现在参考图4,流程图400描述了由ECM114执行的示例性方法。控制开始于步骤402,当控制确定电气模式是否启用时。当电动机198被启用时,电气模式可以被启用。在步骤404,控制确定发动机102是否停用关闭。当电气模式启用并且发动机102停用时,控制继续到步骤406。在步骤406,控制选择被加热的EHC。仅作为示例,此EHC可以是EHC206。在步骤408,控制确定EHC温度。0095在步骤410,控制基于EHC温度确定被应用以增大EHC温度至阈值温度的功率。在步骤412,控制应用。

38、该功率以加热EHC至阈值温度。在步骤414,控制将EHC温度与阈值温度比较。当EHC温度小于阈值温度时,控制继续加热EHC。当EHC温度大于或等于阈值温度时,控制可以停止应用功率到EHC并继续到步骤416。0096在步骤416,控制确定是否所有EHC均已经被加热。仅作为示例,控制可以包括计数器,当每个EHC被加热至阈值温度时计数器递增。当计数器值大于或等于EHC的数量时,控制可以结束。替代地,控制可以继续将EHC温度维持在阈值温度。当一个或多个EHC尚未被加热时,控制返回步骤402。0097现在本领域普通技术人员可以从前面的描述理解的是,本发明的广义教导可以各种形式实施。因此,尽管本发明结合其特定示例进行了说明,但是本发明的真正范围应该不受此限制,因为在研读附图、说明书和所附权利要求书的基础上本领域普通技术人员将会清楚其它改型。说明书CN101994550ACN101994555A1/4页11图1说明书附图CN101994550ACN101994555A2/4页12图2说明书附图CN101994550ACN101994555A3/4页13图3说明书附图CN101994550ACN101994555A4/4页14图4说明书附图CN101994550A。

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