本發(fā)明涉及內燃發(fā)動機并且更具體地涉及一種減少車輛加速期間來自機動車輛的發(fā)動機的NO_x排放物的方法。

背景技術：

已知的是，機動車輛的內燃發(fā)動機在車輛加速操縱期間產生大量的NO_x排放物。在柴油發(fā)動機驅動的車輛的情況下，在加速期間可以出現(xiàn)高瞬時NO_x峰值，該NO_x峰值太高而不能被下游排氣后處理系統(tǒng)——例如稀NO_x捕集器(Lean NO_x Trap，LNT)或選擇性催化還原裝置(SCR)——處理。這樣的NO_x突增(breakthrough)將對排氣排放產生不利影響并且可能使車輛無法滿足規(guī)定的尾氣排放。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種減少車輛加速期間來自柴油發(fā)動機的NO_x排放物的方法。

根據(jù)本發(fā)明的第一個方面，提供了一種減少加速事件期間由機動車輛的發(fā)動機產生的NO_x的方法，該方法包含識別來自機動車輛的用戶的扭矩需求將產生來自發(fā)動機的不可接受地高水平的NO_x排放物，并且響應于所述識別，使用電機來施加扭矩至機動車輛的傳動系統(tǒng)使得來自用戶的扭矩需求通過由電機供應的扭矩和由發(fā)動機供應的扭矩的組合來滿足，并且降低發(fā)動機扭矩設定點以補償由電機供應的附加扭矩，其中降低發(fā)動機的發(fā)動機扭矩設定點導致供應至發(fā)動機的燃料的速率降低和被發(fā)動機燃燒的混合物的空氣/燃料比增加。

加速事件期間供應的燃料的量可以小于在電機不供應扭矩的情況下滿足扭矩需求所需的燃料的量。

發(fā)動機扭矩設定點可以跟隨來自駕駛員的扭矩需求被逐漸增加，直到發(fā)動機扭矩設定點達到等于來自駕駛員的扭矩需求的水平。

電機是被驅動地連接到發(fā)動機的集成起動機-發(fā)電機，并且由電機供應的扭矩可以是由集成起動機-發(fā)電機供應至發(fā)動機的扭矩輔助。

來自發(fā)動機的NO_x排放物的不可接受地高水平是超過被設置用于接收來自發(fā)動機的排氣的NO_x后處理裝置的瞬時NO_x處理容量的水平。

識別來自機動車輛的用戶的扭矩需求將產生來自發(fā)動機的不可接受地高水平的NO_x排放物可以包含測量來自發(fā)動機的NO_x排放物和使用該NO_x測量值來識別NO_x排放物何時是不可接受地高。

可選擇地，識別來自機動車輛的用戶的扭矩需求將產生來自發(fā)動機的不可接受地高水平的NO_x排放物可以包含使用發(fā)動機排出NO_x模型(engine out NO_x model)來識別NO_x排放物何時將是不可接受地高。

根據(jù)本發(fā)明的第二個方面，提供了一種機動車輛，該機動車輛具有發(fā)動機、被驅動地連接到車輛的傳動系統(tǒng)的電機、被連接到電機的電能存儲裝置、被設置為接收來自發(fā)動機的排氣的NO_x后處理裝置以及電子控制器，該電子控制器被設置為控制發(fā)動機和電機，并且該電子控制器被設置為當電子控制器識別出來自機動車輛的用戶的扭矩需求將產生來自發(fā)動機的不可接受地高水平的NO_x排放物時，響應于所述識別，使用電機來施加扭矩至機動車輛的傳動系統(tǒng)使得來自用戶的扭矩需求通過由電機供應的扭矩和由發(fā)動機供應的扭矩的組合來滿足，并且被進一步設置為降低發(fā)動機扭矩設定點以補償由電機供應的附加扭矩，其中降低發(fā)動機扭矩設定點導致供應至發(fā)動機的燃料的速率降低和被發(fā)動機燃燒的混合物的空氣/燃料比增加。

加速事件期間供應的燃料的量可以小于在電機不供應扭矩的情況下滿足扭矩需求所需的燃料的量。

發(fā)動機扭矩設定點可以跟隨來自駕駛員的扭矩需求被電子控制器逐漸增加，直到發(fā)動機扭矩設定點達到等于來自駕駛員的扭矩需求的水平。

電機可以是被驅動地連接到發(fā)動機的集成起動機-發(fā)電機，并且由電機供應至傳動系統(tǒng)的扭矩是由集成起動機-發(fā)電機供應至發(fā)動機的扭矩輔助。

來自發(fā)動機的NO_x排放物的不可接受地高水平可以是超過NO_x后處理裝置的瞬時NO_x處理容量的NO_x排放物的水平。

車輛可以包括NO_x傳感器，該NO_x傳感器被定位在發(fā)動機和NO_x后處理裝置之間以提供表示NO_x排放物的信號至電子控制器，并且識別來自機動車輛的用戶的當前扭矩需求將產生來自發(fā)動機的不可接受地高水平的NO_x排放物可以包含使用來自NO_x傳感器的信號來識別NO_x排放物何時是不可接受地高。

可選擇地，電子控制器可以包括發(fā)動機NO_x排出模型，并且識別來自機動車輛的用戶的扭矩需求將產生來自發(fā)動機的不可接受地高水平的NO_x排放物可以包含使用發(fā)動機排出NO_x模型來識別NO_x排放物何時將是不可接受地高。

NO_x后處理裝置可以是稀NOx捕集器和選擇性還原催化劑之一。

發(fā)動機可以是柴油發(fā)動機。

附圖說明

現(xiàn)在將通過示例的方式參照附圖描述本發(fā)明，附圖中：

圖1是根據(jù)本發(fā)明的第二個方面構造的機動車輛的示意圖；

圖2是根據(jù)本發(fā)明的第一個方面的方法的高級流程圖；

圖3是顯示現(xiàn)有技術中車輛加速事件期間NO_x排放物和時間之間的關系和當根據(jù)本發(fā)明運行機動車輛時同樣的車輛加速事件期間NO_x排放物和時間之間的關系的理想化的復合圖；以及

圖4是顯示當電機正在提供扭矩輔助以減少NO_x排放物時的時間段期間駕駛員需求和時間、發(fā)動機扭矩和時間、電機扭矩和時間、以及電池荷電狀態(tài)和時間之間的關系的理想化的復合圖。

具體實施方式

參照圖1，示出了具有四個車輪6、發(fā)動機10和電子控制器20的輕度混合動力機動車輛5。

發(fā)動機10被設置成通過空氣進氣口11接收空氣?？梢灶I會的是，空氣的流動在某些情況下在它流入發(fā)動機10之前可以通過機械增壓器(未示出)或渦輪增壓器(未示出)來壓縮以便提高發(fā)動機10的效率。

來自發(fā)動機10的排氣流動通過排氣系統(tǒng)的第一或上游部分12至NO_x排氣后處理裝置15，在此情況下，NO_x排氣后處理裝置15是稀NO_x捕集器(LNT)，但可選擇地可以是選擇性催化還原裝置(SCR)。在通過LNT15之后，排氣經(jīng)由排氣系統(tǒng)的第二或下游部分13流到大氣中。

可以領會的是，其它排放控制裝置或噪聲抑制裝置可以存在于從發(fā)動機10到它進入大氣的位置的氣體流路中。

電機被驅動地連接到發(fā)動機10。在該示例的情況下，電機是根據(jù)其操作的模式可以被用于產生電力或產生扭矩的集成起動機-發(fā)電機16。電池17連同相關聯(lián)的控制電子元件(未示出)被連接到集成起動機-發(fā)電機16。當集成起動機-發(fā)電機16作為發(fā)電機操作時，它給電池17充電。當集成起動機-發(fā)電機16作為馬達操作時，電池17供應電能至集成起動機-發(fā)電機16。

集成起動機-發(fā)電機16被用于啟動發(fā)動機10并且在這種情況下在車輛5加速期間也提供扭矩輔助至發(fā)動機10。

電子控制器20接收來自多個傳感器的輸入，多個傳感器例如用于測量流入發(fā)動機10的空氣的質量的空氣流量傳感器21、進氣空氣燃料比傳感器(fman sensor)23、測量離開發(fā)動機10的排氣的空氣燃料比/氧含量的λ/氧傳感器25和測量來自發(fā)動機10的排氣中的NO_x的水平的NO_x傳感器27。

進氣空氣燃料比傳感器23被用于測量進氣空氣中的λ，進氣空氣也就是進入發(fā)動機10的新鮮空氣和排氣再循環(huán)(EGR)的混合?？梢灶I會的是，代替測量‘進氣空氣燃料比(fman)’，它也可以利用排氣λ和EGR速率來模擬。

電子控制器20是可操作的以控制發(fā)動機10的操作和集成起動機-發(fā)電機16的操作狀態(tài)。可以領會的是，電子控制器20可以由電連接在一起的幾個單獨的電子單元形成，并且不必是以圖1所示的單個單元的形式。

電子控制器20被設置成減少當車輛5正在加速時來自發(fā)動機10的NO_x排放物。

電子控制器20被設置成，當由電子控制器20接收到的來自監(jiān)測發(fā)動機10和來自發(fā)動機10的排氣排放物的信號表明由于滿足來自車輛的駕駛員對車輛5的加速的請求所需的突然扭矩需求(T)導致離開LNT 15的排氣中的NO_x的量正在迅速上升時，通過將集成起動機-發(fā)電機16作為馬達操作來利用集成起動機-發(fā)電機16為發(fā)動機10供應扭矩輔助(T_a)。由集成起動機-發(fā)電機16供應的附加扭矩(T_a)將通常導致發(fā)動機10的加速度增加，然而，在本發(fā)明的情況下，同時通過電子控制器20來降低發(fā)動機10的發(fā)動機扭矩設定點。

電子控制器20被設置成通過將來自發(fā)動機10的輸出扭矩(T_e)與根據(jù)駕駛員的請求由集成起動機-發(fā)電機16提供的扭矩輔助T_a組合來滿足來自駕駛員的扭矩需求(T)。

也就是說：T＝T_e+T_a

因此，由發(fā)動機10產生的所需的扭矩T_e可以被降低由集成起動機-發(fā)電機16提供的輔助扭矩T_a的量。為了實現(xiàn)來自發(fā)動機10的扭矩的這種降低，供應至發(fā)動機10的燃料的量被降低使得空氣/燃料比(λ)將被增加。這將導致來自發(fā)動機10的NO_x排放物的降低，從而避免產生的NO_x的量在下游LNT 15或SCR被用于代替LNT的情況下在SCR處過載的風險。

扭矩輔助的量被逐漸降低并且發(fā)動機扭矩被以較慢的速率傾斜上升以滿足駕駛員需求直到不再有對扭矩輔助的任何需求并且發(fā)動機10的扭矩設定點匹配駕駛員需求。

圖3以理想化的形式示出了加速事件期間NO_x和時間之間的關系。線‘A’表示電機不供應扭矩輔助的情況下的關系。線‘B’表示根據(jù)本發(fā)明供應扭矩輔助的情況下的關系。

可以看出，扭矩輔助的利用大大降低由發(fā)動機10產生的峰值NO_x，從而滿足本發(fā)明的一個目的，即防止加速事件期間產生過量的NO_x。

也可以領會的是，這種扭矩輔助方法的附加好處是，因為供應至發(fā)動機10的燃料的量被降低，所以車輛5的整體燃料經(jīng)濟性將被提高。

到目前為止，本發(fā)明已參照裝置進行了描述，該裝置被設置成使用由NO_x傳感器27產生的NO_x的實際測量值來確定何時利用扭矩輔助以便減少來自發(fā)動機10的NO_x排放物。

參照圖2，示出了方法100，方法100在許多方面和先前描述的一樣，只是其中，代替使用由發(fā)動機產生的NO_x的直接測量值來控制電機扭矩輔助的應用，NO_x排出預測模型被用于預測何時將產生瞬時NO_x峰值。

在該示例的情況下，NO_x排出預測模型被控制器20使用以控制來自集成起動機-發(fā)電機16的扭矩輔助的應用以防止峰值出現(xiàn)。NO_x排出預測模型的使用具有克服如果使用實際的NO_x傳感器測量值可能發(fā)生的延遲的優(yōu)點。該延遲是由于NO_x必須在NO_x傳感器27可以將該指示提供至電子控制器20之前上升的事實。如果NO_x排出預測模型被使用，則可能產生NO_x峰值的條件在它已實際上發(fā)生之前可以被用于預測NO_x峰值的出現(xiàn)，從而提供將集成起動機-發(fā)電機16切換到馬達模式的額外的時間。NO_x排出預測模型通常將由發(fā)動機產生的NO_x的水平與發(fā)動機轉速、發(fā)動機扭矩和進氣λ的函數(shù)相關聯(lián)。

也就是說：NO_x水平＝f(n,TQ,fman)

其中：

n＝發(fā)動機轉速；TQ＝發(fā)動機扭矩；以及

fman＝進氣λ。

該方法開始于框110，在框110中，NO_x模型預測NO_x峰值可能出現(xiàn)。然后，該方法前進到框120，在框120中，確定請求防止由發(fā)動機10產生的NO_x的量超過LNT 15的最大NO_x吸附速率所需的發(fā)動機扭矩的降低。

可以領會的是，本發(fā)明不限于使用NO_x后處理裝置并且可以被用于降低來自任何發(fā)動機而不考慮它是否有NO_x后處理裝置的NO_x排放量的峰值。因此，請求的發(fā)動機扭矩的降低是防止或降低NO_x峰值所需的降低。

也就是說，當預測到來自發(fā)動機的不可接受地高水平的NO_x排放物時，NO_x峰值，在安裝有NO_x后處理裝置的發(fā)動機的情況下的水平，將超過被設置成接收來自發(fā)動機的排氣的NO_x后處理裝置的瞬時NO_x處理容量從而導致NO_x突增，請求附加扭矩以便防止或大大減小該NO_x突增。

在NO_x后處理裝置不存在的情況下，來自發(fā)動機的NO_x排放物的不可接受地高水平是超過預定NO_x輸出水平的NO_x排放物的水平。

然后，計算來自車輛5的駕駛員的實際扭矩需求(T)和防止NO_x突增所需的發(fā)動機扭矩(T_e)之間的差以為駕駛員提供用于集成起動-發(fā)電機控制器的[(T-T_e)＝(T_a)]。

然后，在框130，集成起動機-發(fā)電機16被切換到馬達模式以施加所需的扭矩輔助，并且在框140，發(fā)動機扭矩傾斜上升速率被降低到防止NO_x突增所需的速率。扭矩輔助的量由集成起動機-發(fā)電機控制器來設置，在這種情況下，集成起動機-發(fā)電機控制器形成電子控制器20的一部分，但也可以是單獨的控制器。

如框150所表明的，結果是，NO_x峰值被降低到在安裝NO_x后處理裝置的情況下它將不產生NO_x突增的水平或小于在不具有NO_x后處理裝置的發(fā)動機的情況下將原本可能的水平的水平。

該方法從框150前進到框160，在框160中，扭矩輔助被降低并且發(fā)動機設定點匹配駕駛員的需求。

然后，在框170，該方法結束，NO_x峰值被消除或顯著降低。

參照圖4，以理想化的形式示出了根據(jù)本發(fā)明的方法被用于降低NO_x峰值的時間段期間時間和駕駛員需求(DD)、發(fā)動機扭矩(T_e)、電機扭矩(T_m)以及電池17的荷電狀態(tài)(SOC)之間的關系。

可以看出，發(fā)動機扭矩T_e從表示恒定發(fā)動機運行的基線水平增加的速率相比于由虛線T’_e表示的增加的速率被降低，由虛線T’_e表示的增加的速率是在不使用電機扭矩輔助的情況下發(fā)動機扭矩將增加的速率。在扭矩輔助的時間段期間，由電機16提供的扭矩從零扭矩T_z上升到T_a，并且然后再次傾斜下降至零。

在所示的示例的情況下，電池17的再充電跟隨導致扭矩發(fā)生器負荷T_g被施加到發(fā)動機10的扭矩輔助的利用。使用集成起動機-發(fā)電機16作為發(fā)電機以便將電池17的荷電狀態(tài)SOC返回至提供扭矩輔助之前的大體上相同的水平。然而，可以領會的是，這不必是這種情況，并且再充電可以被延遲，直到當再生能量捕獲可以被用于給電池17再充電或最小化與給電池17再充電相關聯(lián)的燃料損失時的時間。

總之，將通常導致扭矩需求的突然增加的發(fā)動機輸出扭矩的迅速增加的速率將導致低效的新鮮進氣和排氣再循環(huán)混合以及NO_x產量的間接峰值。根據(jù)本發(fā)明通過使用來自電機的扭矩輔助降低發(fā)動機扭矩必須被增加的速率并且因此NO_x峰值被消除或被顯著降低。

雖然本發(fā)明已經(jīng)參照輕度混合動力車輛進行了描述，但是可以領會的是，它也可以被有益地應用于具有電機的其他車輛，電機具有足夠的扭矩容量以產生所需的扭矩輔助以降低發(fā)動機輸出扭矩以便防止NO_x峰值出現(xiàn)從而防止NO_x突增或跟隨請求來自發(fā)動機的顯著更多的扭矩的請求將NO_x產量降低到低于所需水平。

可以領會的是，電機不必直接供應扭矩至發(fā)動機，僅需要扭矩輔助被供應到車輛的傳動系統(tǒng)的一部分，這具有允許來自發(fā)動機的扭矩被降低的效果。例如但不限于，電機可以是電子后軸驅動(ERAD)或串聯(lián)混合動力車輛的驅動馬達。

可以領會的是，本發(fā)明可適用于產生NO_x的柴油和其他內燃發(fā)動機。

本領域技術人員可以領會的是，雖然本發(fā)明已經(jīng)通過舉例的方式參照一個或多個實施例進行了描述，但是它并不限于所公開的實施例并且在不脫離由所附權利要求所限定的本發(fā)明的范圍的前提下替代實施例可以被構造。