[发明专利]混合动力车辆,其推进系统及系统中排气处理装置的方法

说明书

技术领域

本发明涉及混合动力车辆，混合动力车辆推进系统，及用于还包括附加的动力源 的混合动力车辆中的内燃发动机的排气处理装置的方法，内燃发动机包括曲轴和至少 一个汽缸，混合动力车辆还包括用于发动机的燃料储存装置和燃料供应装置，位于汽 缸下游的排气处理装置。

背景技术

混合动力车辆的传动系包括用于车辆推进的两个组合的动力源。通常内燃发动机 与连接到能量储存单元或包括能量储存单元的附加的动力源组合，能量储存单元可通 过内燃发动机充能，且在许多方法中还通过恢复车辆的制动能量充能。

在所称的混合动力电动车辆中，附加的动力源是连接到包括用于能量储存的可充 电蓄电池的能量储存单元的电动马达。在替代的混合动力车辆中，附加的动力源可以 包括替代电动构件的，与用于能量储存的液压蓄能器连通的变量泵，特别是以压力罐 的形式。在有些混合动力概念中，附加的动力源包括储存能量且连接到静液压传动装 置的飞轮。在其他混合动力概念中，附加的动力源包括连接到用于能量储存的空气罐 的空气发动机。附加的动力源还可以是人类，例如在使用轻便摩托车的情况下。

混合动力车辆的传动系可以以并联式混合动力设置的形式提供，该形式中，发动 机和附加的动力源(例如电动马达)都连接到机械传动装置以传递转矩到车轮。当附 加的动力源是电动马达时，其通常作为组合的发电机和马达提供。不同于并联式混合 动力设置，在串联式混合动力设置中，从发动机到车轮没有动力路径。发动机的主要 任务是提供动力到附加的动力源和/或连接到其上的能量储存单元。组合式混合动力 具有并联式和串联式混合动力设置两者的特征，组合式混合动力具有动力分流装置， 该装置允许动力路径从发动机机械引导至车轮或引导至附加的动力源或连接到其上 的能量储存单元。

大多数具有内燃发动机的混合动力车辆的操作通常包括用于在传动系中动力分 流的多种不同模式。例如，车辆可以以巡航模式运行，其中，来自发动机的动力被分 流到至车轮的路径和至能量储存单元的路径，例如通过发电机到电池。作为另一个示 例，车辆可以以能量储存单元充能模式运行，(对于混合动力电动车辆，通常指电池 充电模式)，在发动机怠速期间，能量储存单元由发动机充能，例如通过发电机。在 并联式混合动力设置或组合式混合动力设置中，还存在动力增加(power boost)模 式，其中，动力从发动机和动力源，例如附加的动力源的电动马达提供到车轮。

此外，大多数具有内燃发动机的混合动力车辆的操作通常包括发动机停转模式， 其中，内燃发动机关闭。这种模式可以包括仅由附加的动力源提供推进的模式。这种 模式的一个示例是在组合式或并联式混合动力电动车辆中的所谓的电动车辆模式。为 了使车辆能够以发动机停转模式运行，必要的附件必须由附加的动力源驱动。

通常，在发动机的排气系统中提供一个或多个公知为催化转化器的排气处理装 置。催化转化器将诸如碳氢化合物(HC)、一氧化碳(CO)和氮氧化物(NOx)这样 的有毒气体转化成诸如二氧化碳(CO₂)、氮(N₂)和水(H₂O)这样的物质。当催化 转化器的温度低于其活化温度时，催化转化器不能完全显示其转化作用。对于混合动 力车辆的一个问题是，在发动机停转模式期间，催化转化器的温度会降至低于活化温 度，在此情况下，当内燃发动机再次起动时，HC和NOx的排放物可能被大量释放。

现在已知用于在冷起动期间快速加热催化转化器的多种方法。US6161377专利公 布提出通过在排气中引进二次空气及向汽缸提供浓空燃比混合物的方法来加热催化 转化器。该方法的缺点是，需要用于引进二次空气的空气泵形式的附加构件，增加了 发动机系统的复杂性和成本。US6901749专利公布公开了为了加热催化转化器，提供 浓空燃比混合物到发动机汽缸，且调节点火正时以在发动机循环期间提供较晚的点 火。然而，如果点火延迟太大，可能随之引起燃烧不稳定，且此外，该方法导致振动 并负面影响车辆驾驶性能。同时，该方法增加燃料消耗量，减小发动机的可用转矩， 且因为加热催化转化器的能量热传递，所以在发动机和催化转化器之间存在以温度降 低为形式的相当大的能量损失。

发明内容

本发明的一个目的是减少具有包括内燃发动机的混合动力推进系统的车辆的排 放物。