[发明专利]减少排放的方法和系统

说明书

本公开提供了“减少排放的方法和系统”。提供了用于电动可变几何涡轮增压器(e‑VGT)、排气再循环(EGR)和联接到所述e‑VGT的电动马达的协调操作以加快催化剂起燃的方法和系统。在一个示例中，一种方法可以包括：在冷起动期间，减小e‑VGT叶片的开度和EGR阀的开度中的每一者，同时操作所述电动马达以制动并降低所述e‑VGT转速。

技术领域

本说明书总体上涉及用于同步调节VGT、EGR和电动马达以加快催化剂起燃的方法和系统。

背景技术

发动机排放控制系统可以包括一种或多种排气催化剂，诸如三元催化剂、NOx存储催化剂、柴油氧化催化剂(DOC)、起燃催化剂和SCR催化剂。在催化剂起燃温度(例如工作温度)，排气催化剂可以氧化并还原排气中的排气成分，从而将排气中的有毒气体和污染物转化为毒性较小的污染物或惰性成分，然后释放到大气中。作为一个示例，在200℃和600℃之间工作时，选择性催化还原(SCR)催化剂可以将反应性氮氧化物(NOx)、一氧化碳(CO)和未燃烧的碳氢化合物(HC)转化为惰性成分，诸如双原子氮(N₂)、二氧化碳(CO2)和水(H₂O)。然而，在发动机的冷起动期间，当排气催化剂的温度低于起燃温度(例如，SCR催化剂温度降到200℃以下)时，排气催化剂可能无法有效处理排气的反应性成分，并且因此，冷起动排放可能增加。

提供了各种方法来通过调节从排气通道到发动机气缸的排气再循环(EGR)和/或排气可变几何涡轮机(VGT)中叶片的位置来加快催化剂起燃。在Marlett等人的US20170314486中示出的一个示例方法中，公开了一种通过增加排气系统中的排气背压来加快催化剂起燃的方法。在冷起动期间，可以关闭低压EGR阀并且可以调节VGT叶片以限制通过VGT的排气流量，以增加排气量背压。

然而，本文的发明人已经认识到上述方法的潜在缺点。作为一个示例，通过过度关闭VGT叶片，可能不能为发动机操作提供所需的增压压力。通过关闭VGT叶片，可能无法根据需要调节压缩机转速。通过抑制EGR流量，可能无法满足发动机稀释需求，从而导致燃烧不稳定性和/或导致增加的NOx排放。

发明内容

本文的发明人已经认识到上述问题可以通过一种发动机方法来解决，所述发动机方法包括：在发动机冷起动期间，减小可变几何涡轮增压器(VGT)的叶片的开度和排气再循环(EGR)系统的阀的开度中的每一者，同时通过调节施加到所述VGT的电动马达制动量来控制所述VGT的转速。以这种方式，通过协调电动马达的操作以及VGT和EGR调节，可以加快催化起燃，同时保持燃烧稳定性。

作为一个示例，电动涡轮增压器(在本文中也称为e-涡轮增压器)可以包括联接到排气通道的可变几何涡轮机(VGT)和经由轴连接的进气压缩机。由电池供电的电动马达可以联接到所述轴上，以基于增压需求和涡轮机转速来增加或减小压缩机转速。EGR通道可以使排气从VGT的下游再循环到压缩机的上游。在冷起动状况期间，可以减小VGT叶片的开度以在容纳催化剂的排气通道中建立排气背压。可以以再生模式操作电动马达以提供所需的增压压力。此外，EGR通道的开度也可以至少部分地关闭以另外增加背压。在具有更高涡轮机前压力的发动机操作期间，可以调节燃料喷射和进气氧以增高排气温度。由于增加的排气背压，整个排气量可能不会从发动机气缸逸出，从而为随后的燃烧事件提供热的内部EGR。可以基于燃料效率、催化剂温度、电动马达功率、进气氧等来估计成本函数，并且可以基于发动机负载、排气温度、进气氧、增压压力等来计算权衡函数。可以基于成本函数和权衡函数继续调节VGT叶片开度、EGR开度和电动马达操作，直到催化剂达到其起燃温度为止。