專利名稱：用于具有排氣再循環(huán)的內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于保持連接到內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣管的排氣后處 理系統(tǒng)中的熱量的方法，該發(fā)動(dòng)機(jī)用于驅(qū)動(dòng)車輛并且設(shè)置有閥門控制的EGR管路，用于排氣從發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣側(cè)到其進(jìn)氣側(cè)的可調(diào)節(jié)再循環(huán)。
技術(shù)背景在具有排氣后處理系統(tǒng)的內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)中，期望這些后處理系統(tǒng)能 夠工作在適宜的溫度范圍內(nèi)，例如250 — 350攝氏度。有時(shí)，內(nèi)燃發(fā)動(dòng) 機(jī)的運(yùn)行條件可能使得排氣的溫度對(duì)于所述溫度范圍來說太低從而不 能得以保持。這種運(yùn)行條件的一個(gè)示例是當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)拖曳時(shí)，即通常由 發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的車輛滑行下山時(shí)。在這種情況下，發(fā)動(dòng)機(jī)基本上將新鮮 空氣泵送到排氣系統(tǒng)。已知的是將碳?xì)浠衔锕┙o到排氣流以提高溫度從而保持溫度范圍。這種方法的缺點(diǎn)是增加的燃料消耗。如果排氣流的溫度較低，則需要更多的碳?xì)浠衔镆员３衷摐囟确秶?。因此所增加的排放控制需求?jīng)常會(huì)導(dǎo)致內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的效率損失。因此提出能夠有效的控制廢氣 排放同時(shí)不會(huì)對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的效率產(chǎn)生負(fù)面影響的方法是重要的。已知的方法是排氣的再循環(huán)，即所謂的EGR (排氣再循環(huán))，其 中發(fā)動(dòng)機(jī)的全部排氣流的一部分進(jìn)行再循環(huán)，并且該分流供給到發(fā)動(dòng) 機(jī)的入口側(cè)，在這里它與引入的空氣混合用于進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)的氣缸中。 由此降低排氣中氧化氮的量成為可能。發(fā)明內(nèi)容因此本發(fā)明的目的是提出一種使用具有排氣再循環(huán)系統(tǒng)的內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的方法，該方法使得保持排氣流中的溫度范圍成為可能，同時(shí)不 會(huì)對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的效率帶來負(fù)面影響。為此，根據(jù)本發(fā)明的方法特征在于下列步驟檢測(cè)車輛的制動(dòng)系 統(tǒng)和節(jié)氣門控制機(jī)構(gòu)都沒有啟動(dòng)和車輛以超過預(yù)定值的速度行駛，和 調(diào)節(jié)通過EGR管路的氣流使得到達(dá)排氣后處理系統(tǒng)的氣流減少到小于在關(guān)閉EGR閥情況下到達(dá)排氣后處理系統(tǒng)的氣流的大約50%的水平。 利用這種方法，可以防止特定行駛條件下到達(dá)排氣后處理系統(tǒng)的排氣 流中的熱量損失。本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例在從屬的權(quán)利要求中體現(xiàn)出來。


現(xiàn)在將在下文中參照附圖中所示的示例性實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行更詳細(xì)的說明，其中圖l以示意圖顯示了內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)，根據(jù)本發(fā)明的方法可應(yīng)用于該 內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)中，圖2是曲線圖，顯示了沒有使用根據(jù)本發(fā)明的方法的發(fā)動(dòng)機(jī)的溫度，時(shí)間和質(zhì)量流，以及圖3是相應(yīng)的曲線圖，顯示了使用根據(jù)本發(fā)明的方法的發(fā)動(dòng)機(jī)的溫度，時(shí)間和質(zhì)量流。
具體實(shí)施方式
以示意圖在圖1中所示的內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)IO用于車輛中，例如卡車或 公共汽車中，并且包括發(fā)動(dòng)機(jī)組ll，其包括六個(gè)活塞氣缸12，具有進(jìn) 氣歧管13和排氣歧管14。排氣通過排氣管15通往渦輪單元16的渦輪 17。渦輪軸18驅(qū)動(dòng)渦輪單元的壓縮機(jī)葉輪19，其通過進(jìn)氣管20壓縮 吸入的空氣，并通過中冷器21將其傳送到進(jìn)氣歧管13。燃料通過噴射 設(shè)備(未示出)供給到各自的氣缸12。已經(jīng)通過渦輪增壓器16的排氣經(jīng)過排氣管22向前通向大氣，該 排氣管22引導(dǎo)排氣通過排氣后處理裝置，例如微粒捕集器或催化劑23。 例如，微粒捕集器的再生可通過置于微粒捕集器上游的催化劑中未燃 燒燃料的氧化來實(shí)現(xiàn)。將適當(dāng)量的燃料注入排氣流中，并且氧化導(dǎo)致 催化劑中的溫度升高，該溫度足夠大使得微粒捕集器中的碳粒燃燒。排氣通過管24返回到發(fā)動(dòng)機(jī)的進(jìn)氣側(cè)，作為所謂的EGR氣體， 以減少根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的發(fā)動(dòng)機(jī)的氧化氮排放。該管包括閥25，其既可 作為單向閥又可作為用于調(diào)節(jié)EGR流的控制閥。此外還設(shè)有冷卻器26， 用于EGR氣體的冷卻。閥25連接到包含控制程序和控制數(shù)據(jù)的發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元27，該控 制單元用于根據(jù)輸入數(shù)據(jù)控制發(fā)動(dòng)機(jī)。發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元27連接到例如 檢測(cè)發(fā)動(dòng)機(jī)速度的傳感器28。發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元27還連接到傳感器29，其記錄車輛的制動(dòng)系統(tǒng)或節(jié)氣門控制機(jī)構(gòu)的其中之一是否啟動(dòng)。排氣 壓力調(diào)節(jié)器30在排氣渦輪17和后處理單元23之間安裝在排氣系統(tǒng)中，并通過發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元27運(yùn)行，以在排氣管內(nèi)產(chǎn)生可變背壓，該背壓 可用于增加排氣歧管14中的壓力從而增加可到達(dá)進(jìn)氣歧管13的EGR的量。可選地，排氣渦輪n可設(shè)置有可變外形用于調(diào)節(jié)排氣的背壓。根據(jù)本發(fā)明的方法可如下使用。發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元27檢測(cè)到滿足使 用條件，即車輛的制動(dòng)系統(tǒng)或節(jié)氣門控制機(jī)構(gòu)29的任一個(gè)都沒有啟動(dòng)， 并且車輛以超過預(yù)定值的速度行駛。因此發(fā)動(dòng)機(jī)在沒有燃料供給的情 況下正通過車輛的動(dòng)能驅(qū)動(dòng)?，F(xiàn)在通過閥25和30調(diào)節(jié)通過EGR管路 的氣流，從而使得到達(dá)排氣后處理系統(tǒng)23的氣流最少。結(jié)果是來自發(fā) 動(dòng)機(jī)的質(zhì)量流劇烈下降，由此后處理系統(tǒng)的冷卻明顯減少。再循環(huán)分 流可通過閥25和30控制的事實(shí)使得可以對(duì)通過發(fā)動(dòng)機(jī)的質(zhì)量流進(jìn)行 改變，這也使得可以控制拖曳轉(zhuǎn)矩，即可使用上述方法得到特定的制 動(dòng)能力。圖2以曲線圖的形式示出了 300秒的時(shí)間段內(nèi)催化劑的冷卻過程， 該催化劑設(shè)置在排氣系統(tǒng)中，EGR回路連接到該排氣系統(tǒng)。在50秒的 時(shí)間點(diǎn)處，通向EGR回路的閥被關(guān)閉，如曲線31和32所示，其分別 指示出了 EGR閥的控制狀態(tài)和通過EGR回路的質(zhì)量流。當(dāng)通過EGR 回路的質(zhì)量流中斷時(shí)，到達(dá)催化劑的質(zhì)量流出現(xiàn)相應(yīng)的增加，如可從 曲線33所見。催化劑的溫度由曲線34示出，其顯示出在EGR回路關(guān) 閉后，催化劑可保持其溫度大約50秒的時(shí)間。在接下來的50秒的子 時(shí)間段期間，催化劑中的溫度從300攝氏度下降至約225攝氏度。此 后，溫度損失的速率開始降低，但是沿曲線圖的時(shí)間軸溫度繼續(xù)下降， 在測(cè)量時(shí)間段末端處的溫度達(dá)到約125攝氏度。圖3相應(yīng)地示出了當(dāng)使用根據(jù)本發(fā)明的方法時(shí)催化劑的冷卻過程。 以與前述情況中的方式相同的方式，在50秒的時(shí)間點(diǎn)處，通向EGR 回路的閥被關(guān)閉，如曲線31和32所示。在幾秒鐘之后，將閥開到最 大，使得通過EGR回路的質(zhì)量流量大致相當(dāng)于先前到達(dá)催化劑的流量。 在圖3中所示的示例中，到達(dá)催化劑的剩余流量大約占在關(guān)閉EGR閥 情況下的氣流的30%。到達(dá)催化劑的剩余流量較小的事實(shí)意味著催化 劑的冷卻能力較小，如可從曲線34所見，其表明在整個(gè)測(cè)量時(shí)間段內(nèi) 催化劑基本保持其最初的溫度。當(dāng)然，除了從圖3中所看到的之外， 還可利用其它分流在不同程度上實(shí)現(xiàn)根據(jù)本發(fā)明方法的效果。然而， 為了獲得明顯的效果，應(yīng)將到達(dá)排氣后處理系統(tǒng)23的氣流減少到小于 在關(guān)閉EGR閥情況下到達(dá)排氣后處理系統(tǒng)的氣流的大約50X的水平。本發(fā)明可有利地應(yīng)用于具有短途往復(fù)行駛循環(huán)的車輛，例如城市 公共汽車和垃圾車。本發(fā)明不應(yīng)看作局限于上面所述的示例性實(shí)施例，而是在下面的 權(quán)利要求范圍內(nèi)的許多其它變形和修改都是可以預(yù)期的。
權(quán)利要求
1.一種用于保持連接到內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)(10)的排氣管(22)的排氣后處理系統(tǒng)(23)中的熱量的方法，所述發(fā)動(dòng)機(jī)用于驅(qū)動(dòng)車輛并且設(shè)置有閥門控制的EGR管路(24)，所述管路用于排氣從所述發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣側(cè)(14)到其進(jìn)氣側(cè)(13)的可調(diào)節(jié)再循環(huán)，其特征在于下列步驟檢測(cè)所述車輛的制動(dòng)系統(tǒng)和節(jié)氣門控制機(jī)構(gòu)(29)都沒啟動(dòng)并且所述車輛以超過預(yù)定值的速度行駛，以及調(diào)節(jié)通過所述EGR管路(24)的氣流使得到達(dá)所述排氣后處理系統(tǒng)(23)的氣流減少到小于在關(guān)閉EGR閥情況下到達(dá)所述排氣后處理系統(tǒng)的氣流的大約50％的水平。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于調(diào)節(jié)通過所述EGR管路(24)的氣流，使得到達(dá)所 述排氣后處理系統(tǒng)(23)的氣流減少到小于在關(guān)閉EGR閥情況下到達(dá) 所述排氣后處理系統(tǒng)的氣流的大約30%的水平。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于通過關(guān)閉所述排氣管(22)中的控制節(jié)流閥(30) 以及打開所述EGR管路(24)中的EGR閥(25)調(diào)節(jié)通過所述EGR 管路(24)的氣流。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于所述排氣管中的所述控制節(jié)流閥由排氣壓力調(diào)節(jié)器 (30)構(gòu)成。
5. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于所述排氣管中的所述控制節(jié)流閥由具有可變外形的渦輪單元構(gòu)成。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于保持連接到內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)(10)的排氣管(22)的排氣后處理系統(tǒng)(23)中的熱量的方法。所述發(fā)動(dòng)機(jī)用于驅(qū)動(dòng)車輛并且設(shè)置有閥門控制的EGR管路(24)，該管路用于實(shí)現(xiàn)排氣從發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣側(cè)(14)到其進(jìn)氣側(cè)(13)的可調(diào)節(jié)再循環(huán)。根據(jù)本發(fā)明，檢測(cè)車輛的制動(dòng)系統(tǒng)和節(jié)氣門控制機(jī)構(gòu)(29)都沒啟動(dòng)并且車輛以超過預(yù)定值的速度行駛。之后，調(diào)節(jié)通過EGR管路(24)的氣流使得到達(dá)排氣后處理系統(tǒng)(23)的氣流減少到小于在關(guān)閉EGR閥情況下到達(dá)排氣后處理系統(tǒng)的氣流的大約50％的水平。
文檔編號(hào)F02M25/07GK101268267SQ200580051603
公開日2008年9月17日 申請(qǐng)日期2005年9月15日 優(yōu)先權(quán)日2005年9月15日
發(fā)明者克里斯特·阿爾姆, 漢斯·貝爾恩萊爾 申請(qǐng)人:沃爾沃拉斯特瓦格納公司