[发明专利]用于操作发动机的方法和系统

说明书

本申请涉及用于操作发动机的方法和系统。描述了用于增加发动机真空生产和混合动力传动系统的催化剂加热的系统和方法。在一个示例中，马达/发电机使发动机在怠速旋转，同时在提供不足以使发动机旋转的扭矩的情况下发动机燃烧空气和燃料，使得火花正时可以从用于最佳扭矩的最小火花正时提前或延迟以加热催化剂并为真空消耗器生成真空。

技术领域

本描述涉及用于操作混合动力车辆的动力传动系统的方法和系统。所述方法和系统可对于包括发动机和带式集成起动器/发电机和/或马达/发电机的混合动力车辆特别有用。

背景技术

内燃发动机可以包括催化转化器以将发动机排气处理成N₂、H₂O和CO₂。一旦催化剂达到催化剂起燃(light-off)温度，催化剂提供阈值排气转化效率。催化剂起燃温度远高于环境温度。因此，在发动机从环境条件起动之后，催化剂不能如所期望的有效地转换排气。在发动机起动期间提高催化剂效率的一种方法是在发动机起动之后不久从基本火花正时延迟火花正时，使得释放自气缸中的燃烧的空气和燃料的较大百分百的热量到达催化剂。此外，能够增加被引入到发动机气缸的空气量，以进一步增加在发动机起动不久时的催化剂温度。然而，增加引入到发动机的空气量减少了发动机产生的真空。因此，在发动机起动期间，发动机能够为真空消耗器(例如，车辆制动器)供应较少的真空。如果驾驶员在发动机起动后，当存在低真空时施加车辆制动器，则驾驶员可能会经历硬制动踏板的感觉。因此，期望提供一种在低驾驶员需求扭矩条件下加热催化剂同时向真空消耗器提供真空的方法。

发明内容

本发明人已经认识到上述问题，并且开发了一种发动机操作方法，其包括：在怠速下燃烧发动机的气缸内的空气和燃料，同时提供不足以使发动机以怠速旋转的发动机扭矩；以及响应于加热催化剂的请求，在提供不足以使所述发动机在所述怠速下旋转的发动机扭矩的同时，经由通过马达产生的扭矩使发动机在怠速下旋转。

在发动机在怠速下燃烧空气和燃料并产生不足以使发动机旋转的扭矩的同时，通过命令马达来旋转发动机，可以提供增加量的热能以加热催化剂。例如，发动机的火花正时可以从用于最佳发动机扭矩(MBT)的最小火花正时延迟，使得发动机产生不足以使发动机在怠速下转动的扭矩。延迟的火花正时延迟了点火，使得附加的热量从发动机流出到催化剂。此外，可以经由马达使发动机旋转以产生附加的真空。通过经由马达降低发动机的负载，发动机可以以较少的空气进行操作，使得可以进一步关闭节气门以便为车载在车辆上的真空消耗器产生附加的真空。

本描述可以提供若干优点。具体地，该方法可以减少催化剂加热时间并减少发动机排放。此外，当难以产生真空时，该方法可以提供增加的真空。此外，该方法提供了一种经由车辆的电池加热催化剂而不必在车辆排气系统中安装电加热器的方式。

例如，通过利用由马达提供的2kW能量驱动发动机，则发动机能够在与发动机在没有马达的情况下向催化剂提供热量时相同的进气歧管真空水平下产生大约2kW的附加的催化剂热量。或者，发动机能够在相同的催化剂加热水平下产生更深/强的真空。这种方法提供了令人惊讶的偶然发现的结果。具体地，由于发动机主要利用电动马达代替燃料扭矩被驱动，所以其平稳性显著地提高，并且允许甚至更大的火花延迟，其中在没有这种特征的情况下当火花被延迟时发动机将遇到有问题的燃烧稳定性极限。因此，可以在保持期望的进气歧管真空的同时在催化剂加热期间经历增加的发动机平稳性的同时实现快速的催化剂加热。此外，该方法使得能够以非常低的指示平均有效压力(IMEP)运转发动机，这被已知为产生低碳氢化合物排放物，并且是以快速催化剂起燃为对象。因此，在产生少于如果燃烧压力旋转发动机时会发生的碳氢化合物排放的同时执行催化剂加热。

通过经由马达使发动机旋转提供的进气真空对于曲轴箱通风、燃料蒸气净化、低压EGR、排气热回收、真空致动器(例如，制动增压、可调发动机支架、4x4轮毂锁)是有用的。

当单独或结合附图考虑时，本说明书的上述优点和其他优点以及特征将根据以下具体实施方式变得显而易见。