提高渦輪增壓式內(nèi)燃機(jī)的排氣系統(tǒng)中廢氣溫度的方法和設(shè)備的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及用于提高具有后串接的廢氣凈化裝置（8）的渦輪增壓式內(nèi)燃機(jī)（1）、特別是機(jī)動車用渦輪增壓式內(nèi)燃機(jī)的排氣系統(tǒng)中的廢氣溫度的方法和設(shè)備，其中提供有在需要時能夠接通的加熱裝置（10），在規(guī)定量的和/或足夠量的增壓空氣能夠溢流進(jìn)該加熱裝置（10）的階段，由內(nèi)燃機(jī)（1）的增壓壓力管（2）向該加熱裝置供給空氣，在此將在加熱裝置（10）中經(jīng)加熱的空氣在廢氣凈化裝置（8）的上游送入排氣系統(tǒng)，按本發(fā)明，至少在規(guī)定量的和/或足夠量的增壓空氣能夠溢流進(jìn)該加熱裝置（10）的該內(nèi)燃機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)下，將來自內(nèi)燃機(jī)（1）的排氣系統(tǒng)的規(guī)定量的廢氣流供入該加熱裝置（10），特別是廢氣流由排氣渦輪機(jī)（5）的上游的排氣管（13）分流。
【專利說明】提高渦輪增壓式內(nèi)燃機(jī)的排氣系統(tǒng)中廢氣溫度的方法和設(shè)備
發(fā)明領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及權(quán)利要求1前述部分的用于提高渦輪增壓式內(nèi)燃機(jī)，特別是機(jī)動車的渦輪增壓式內(nèi)燃機(jī)的排氣系統(tǒng)中的廢氣溫度的方法，本發(fā)明還涉及權(quán)利要求11前述部分的實(shí)施這種方法的設(shè)備和內(nèi)燃機(jī)。
【背景技術(shù)】
[0002]為盡可能降低含碳細(xì)顆粒，在機(jī)動車中通常使用所謂的顆粒分離器或顆粒過濾器。例如由EP 1072765 A2已知一種典型的機(jī)動車中的顆粒分離器-裝置。這種顆粒分離器與顆粒過濾器的差別在于，該廢氣流沿分離器結(jié)構(gòu)導(dǎo)流，而在顆粒過濾器情況下，該廢氣需流過過濾介質(zhì)。由于這種不同，顆粒過濾器易于堵塞，這提高了廢氣背壓，即引起內(nèi)燃機(jī)廢氣出口處的不希望的壓力升高，這進(jìn)而降低了發(fā)動機(jī)效率和造成內(nèi)燃機(jī)的高的燃料消耗。由EP 0341832 A2中已知這類顆粒過濾器-裝置的實(shí)例。
[0003]在該兩前述的裝置中，在顆粒分離器或顆粒過濾器上游配置的氧化催化器各借助于同時含有的殘余氧(O2)將廢氣中的一氧化氮(NO)氧化成二氧化氮(NO2),其反應(yīng)方程式為:
2N0 + O2 <- 2N02。
[0004]要注意的是，在高溫下上述反應(yīng)的平衡趨向NO側(cè)。其結(jié)果是，由于這種熱力學(xué)的限制使在高溫下可達(dá)到的NO2-含量受限。
[0005]另一方面，該NO2在顆粒過濾器中與含碳的細(xì)顆粒反應(yīng)生成CO、CO2, N2和NO。因此，借助于強(qiáng)氧化劑NO2以連續(xù)去除淀積的細(xì)顆粒，以致可不采用如在其它裝置中需昂貴實(shí)施的再生循環(huán)。這方面所涉及的非能動再生按下列反應(yīng)進(jìn)行:
2N02 +C — 2N0 + CO2
NO2 +C — NO + CO
2C + 2N02 — N2 + 2C02。
[0006]除NO2外，在含鉬的NO-氧化催化器上由燃油和/或發(fā)動機(jī)油中所含的硫還形成SO3O該SO3和NO2在排氣系統(tǒng)的冷的部位冷凝成高腐蝕性的硫酸或硝酸，以致直至顆粒過濾器的該廢氣裝置必需用不銹鋼制造，以避免腐蝕。
[0007]如果借助于NO2未將滲入顆粒過濾器中的碳完全氧化，則碳含量和由此廢氣背壓增加。為避免這點(diǎn)，目前越來越多地提供配有用于氧化NO的催化涂層的顆粒過濾器(EP0341832 A2)。具體而言是涉及含鉬的催化器。但此方法的缺點(diǎn)在于，在顆粒過濾器上形成的NO2僅可用于氧化在NO-氧化的催化活性層下游所淀積的顆粒，即在過濾介質(zhì)中的顆粒。相反，如果在過濾器表面和由此在催化活性層上形成淀積顆粒層即所謂濾餅，則該顆粒過濾器側(cè)的NO-氧化催化器位于濾餅的下游，以致在濾餅中淀積的炭黑顆粒不能借助于來自施加在顆粒過濾器上的NO-氧化催化器的NO2所氧化。再加上，嚴(yán)格而言，僅在未經(jīng)處理的氣體側(cè)所施加的催化器層有助于該系統(tǒng)的效能，因?yàn)樵趦艋臍怏w側(cè)催化形成的NO2不再能與淀積在未經(jīng)處理的氣體側(cè)的和過濾材料中的炭黑相接觸。
[0008]該顆粒過濾器的涂層的另一問題在于，該過濾器的幾何表面明顯小于通常使用的催化器基材的表面。其原因在于，該過濾器在未經(jīng)處理的氣體側(cè)需較大的自由橫截面和由此較大的自由體積，以滲入炭黑灰和發(fā)動機(jī)油灰。如果使用陶瓷的過濾器基材，則通過50-200 cpsi的小的微孔密度(Zelldichte)實(shí)現(xiàn)。與此相反，純的催化器通常為400-900cpsi的微孔密度。通過從50 cpsi提高到900 cpsi使幾何表面從I m2/l提高到4 m2/l,由此在該催化器上可大大增加處理量。
[0009]由于此原因，盡管存在該過濾器的催化層，也可不棄用顆粒過濾器前的NO-氧化催化器，以至于產(chǎn)生較大的結(jié)構(gòu)體積。就算是這種情況，即如果該NO-氧化催化器與顆粒過濾器形成一個結(jié)構(gòu)部件，其中該顆粒過濾器的入口區(qū)設(shè)計(jì)為NO-氧化催化器，其也會產(chǎn)生較大的結(jié)構(gòu)體積，如在DE 10327030 Al中所述。
[0010]雖然通過這些措施仍在至多250°C可發(fā)生炭黑氧化，但也有這些使用情況，其中廢氣溫度本身達(dá)不到，并且由此不能確保該顆粒過濾器的功能。這通常在低負(fù)荷的和機(jī)動車(例如轎車、公交車或垃圾車)用發(fā)動機(jī)中出現(xiàn)，這些發(fā)動機(jī)另外還具有高的空轉(zhuǎn)比例。因此，特別在這些情況下，可應(yīng)用第二種該顆粒過濾器再生的方法，其中能動地提高該廢氣溫度。這通常通過在催化器上游加烴(HC)，特別是HC-氧化催化器進(jìn)行。通過該烴在催化器上的放熱反應(yīng)或氧化達(dá)到明顯的溫度升高。
[0011]如果由此可將溫度升高到高于60(TC，則導(dǎo)致借助于氧氧化或燒去淀積在顆粒過濾器上的碳，其反應(yīng)如下:
C + O2 — CO2 ο
[0012]但在這種所謂的能動過濾器再生情況下存在危險(xiǎn)，即通過含碳的炭黑的放熱燃燒導(dǎo)致達(dá)1000°c的劇烈溫度升高，由此大多會導(dǎo)致顆粒過濾器和/或后串接的催化器的受損。此外，因?yàn)樵摐囟壬咝璞３謳追昼娨源_保炭黑顆粒的定量氧化，所以對烴的需求量不是微不足道的，并且降低了該內(nèi)燃機(jī)的效率，因?yàn)橥ǔＪ褂萌剂献鳛闊N源。
[0013]在NO-氧化催化器前加烴的該兩類再生的簡單組合不是目標(biāo)所向。
[0014]通過溫度升高到高于600°C，由于熱力學(xué)限制，在NO-氧化催化器上不再形成N02。此外，由于大量的烴阻礙了 NO的氧化，由此導(dǎo)致大大減少NO2-形成。這導(dǎo)致該顆粒需僅借助于氧氧化，因?yàn)樵谠撾A段無NO2可利用，這就拉長了再生時間。
[0015]同時，該NO-氧化催化器的耐熱損害性遠(yuǎn)不如用于烴氧化的催化器，因?yàn)樵诟哂?50°C時會導(dǎo)致其活性成分的不可逆燒結(jié)，并由此導(dǎo)致NO-氧化活性的降低。
[0016]除這類催化燃燒器外，還可使用通常的有明火焰的燃燒器或多孔燃燒器，其中其缺點(diǎn)在于，其運(yùn)行需有外部的空氣供應(yīng)，因?yàn)椴煌诖呋紵鳎瑑H在有足夠高的過量空氣下才可運(yùn)行。通常借助于壓縮機(jī)或鼓風(fēng)機(jī)確保該空氣供應(yīng)。
[0017]例如EP 1253300 Al描述了這類中的一種方法，該方法中，在需要時可施加燃料和空氣的燃燒器使在排氣系統(tǒng)中所提供的如帶顆粒過濾器和/或催化器的廢氣凈化裝置的上游的廢氣溫度升高到高于其起動溫度的溫度。如果出現(xiàn)該內(nèi)燃機(jī)的如空轉(zhuǎn)或低負(fù)荷的運(yùn)行狀態(tài)，即在該廢氣溫度對有效轉(zhuǎn)化不希望有的廢氣成分是太低時，則特別是啟動該燃燒器。這例如對常處于空轉(zhuǎn)運(yùn)行或特別短程運(yùn)行的機(jī)動車是很重要的。
[0018]向該燃燒器供入的空氣可按現(xiàn)有技術(shù)借助于鼓風(fēng)機(jī)或由供內(nèi)燃機(jī)用的燃燒用空氣管或?qū)τ跍u輪增壓式內(nèi)燃機(jī)從增壓壓力管取得。但要確保供入燃燒器的空氣的壓力高于排氣管中的廢氣壓力；但在內(nèi)燃機(jī)的某些運(yùn)行狀態(tài)下，至少在經(jīng)增壓壓力管供空氣時可能不是該情況。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0019]本發(fā)明的目的在于，提供該類型的一種方法，該方法以結(jié)構(gòu)上簡單的裝置，可在內(nèi)燃機(jī)的所有運(yùn)行狀態(tài)下，實(shí)現(xiàn)廢氣凈化裝置的可靠再生或有效地轉(zhuǎn)化不希望有的廢氣成分。此外，本發(fā)明還提供實(shí)施該方法的有利的設(shè)備和內(nèi)燃機(jī)。
[0020]該目的由獨(dú)立權(quán)利要求的特征部分來實(shí)現(xiàn)。各從屬權(quán)利要求的目的是提供有利的各種擴(kuò)展和方案。
[0021]按權(quán)利要求1，提供用于提高具有后串接的廢氣凈化裝置的渦輪增壓式內(nèi)燃機(jī)，特別是機(jī)動車的渦輪增壓式內(nèi)燃機(jī)的排氣系統(tǒng)中的廢氣溫度的方法，該方法中，提供有需要時可接通的加熱裝置，在增壓壓力如此之高，以致規(guī)定量的和/或足夠量的增壓空氣可溢流進(jìn)該加熱裝置階段，由內(nèi)燃機(jī)的增壓壓力管對該加熱裝置供給空氣，在此將在加熱裝置中經(jīng)加熱的空氣在廢氣凈化裝置的上游送入排氣系統(tǒng)。按本發(fā)明，在其它運(yùn)行狀態(tài)或至少在內(nèi)燃機(jī)的增壓壓力不是如此之高，以致規(guī)定量的和/或足夠量的增壓空氣可溢流進(jìn)該加熱裝置的運(yùn)行狀態(tài)下，將來自內(nèi)燃機(jī)的排氣系統(tǒng)的規(guī)定量的廢氣流供入該加熱裝置。特別優(yōu)選是，廢氣流可由排氣渦輪機(jī)上游的排氣管分流。
[0022]因此，按本發(fā)明，在具有明顯較小的增壓壓力的內(nèi)燃機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)下，該加熱裝置連接在該內(nèi)燃機(jī)的排氣管上，優(yōu)選在排氣渦輪機(jī)的上游，以在具有不足夠的增壓壓力的運(yùn)行狀態(tài)下，也可隨時使空氣供入該加熱裝置中。為此不需單獨(dú)的鼓風(fēng)機(jī)。
[0023]特別是在具有直接噴射(柴油發(fā)動機(jī)機(jī)或還有快燃發(fā)動機(jī))的以過量空氣運(yùn)行的內(nèi)燃機(jī)情況下，例如在空轉(zhuǎn)、部分負(fù)荷等運(yùn)行狀態(tài)下，含有足夠的氧(λ > 1)，以達(dá)到廢氣中所希望的溫度升高，例如可進(jìn)行顆粒過濾器的最佳再生或保持對不希望的廢氣成分有改進(jìn)的轉(zhuǎn)化。
[0024]在有利的擴(kuò)展方案中，在多氣缸的內(nèi)燃機(jī)情況下，至少一個氣缸或其單線管經(jīng)執(zhí)行元件與加熱裝置相連接。該執(zhí)行元件可優(yōu)選簡單的截止閥例如節(jié)流活門，其在需要時將排氣管接通到加熱裝置上。需要時同樣適用于空氣-供料管，該空氣-加入管是連接在內(nèi)燃機(jī)的增壓壓力管上。
[0025]此外，在該內(nèi)燃機(jī)的規(guī)定的運(yùn)行狀態(tài)下，在接通的執(zhí)行元件情況下，部分或完全中斷向該內(nèi)燃機(jī)的至少一個氣缸供燃料也可能是有利的。這對內(nèi)燃機(jī)的功率是不重要的，因?yàn)樵谌缈辙D(zhuǎn)或部分負(fù)荷的運(yùn)行狀態(tài)下，反正無需正常的運(yùn)行功率；由此可有針對性地調(diào)節(jié)對加熱裝置的氧供入。
[0026]作為加熱裝置可優(yōu)選以本已知的方式使用供以燃料的燃燒器，例如具有明火焰的燃燒器、多孔燃燒器或催化燃燒器，其動力燃料供入特別是燃料供入依據(jù)該內(nèi)燃機(jī)的運(yùn)行參數(shù)和/或該燃燒器下游的λ傳感器和/或該內(nèi)燃機(jī)下游的λ傳感器和/或該燃燒器上游的空氣量計(jì)量器的λ傳感器來調(diào)節(jié)。但需要時該加熱裝置還可用電運(yùn)行，并加熱該供入的和導(dǎo)入排氣系統(tǒng)的空氣。
[0027]在一個特別有利的方案中，在該內(nèi)燃機(jī)的多個氣缸的廢氣-集流管中可使用一個調(diào)節(jié)該至少一個氣缸的排氣管的流量的節(jié)流閥。該節(jié)流閥(如節(jié)流活門)可或多或少控制至少一個氣缸的廢氣流直至完全截流，以致該氣缸似乎作為壓縮機(jī)呈壓力控制地將廢氣直接送入加熱裝置。由此，以結(jié)構(gòu)上簡單的方式實(shí)現(xiàn)對該加熱裝置的空氣量控制的加載、流量控制的加載或壓力控制的加載。
[0028]此外，也可在增壓壓力管和加熱裝置之間的連接管中提供調(diào)節(jié)閥特別是節(jié)流閥，以實(shí)現(xiàn)用于以空氣加載該加熱裝置的附加調(diào)節(jié)參數(shù)。
[0029]作為為控制用于給加熱裝置供空氣或用于控制廢氣凈化裝置的轉(zhuǎn)化率的執(zhí)行元件和節(jié)流閥的調(diào)節(jié)量，可至少使用增壓壓力和/或廢氣壓力和/或該兩者的壓差和/或該內(nèi)燃機(jī)的燃燒室下游的廢氣的λ值。此外，發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)數(shù)和/或燃料噴射量和/或空氣料流可通過發(fā)動機(jī)和/或加熱裝置檢測并用于控制對加熱裝置的空氣供入時在調(diào)節(jié)技術(shù)上予
以考慮。
[0030]此外，如果內(nèi)燃機(jī)的排氣渦輪增壓機(jī)具有可變的渦輪機(jī)幾何結(jié)構(gòu)，并且它的調(diào)整用作控制對加熱裝置的空氣供入的調(diào)節(jié)量時，對此也可能是有利的。因?yàn)樵撆艢鉁u輪機(jī)的調(diào)節(jié)組件的位置用信號結(jié)出其輸送效率和排氣渦輪機(jī)之前的壓力，所以其可有利地作為調(diào)節(jié)參數(shù)用于控制對加熱裝置的空氣供入。
[0031]按權(quán)利要求11提供設(shè)備，用于實(shí)施優(yōu)選按快燃機(jī)或柴油機(jī)原理以燃料直接噴入燃燒室來提高特別是用于機(jī)動車的渦輪增壓式內(nèi)燃機(jī)或廢氣增壓式內(nèi)燃機(jī)的排氣系統(tǒng)中的廢氣溫度的方法，該設(shè)備具有至少一個排氣渦輪增壓機(jī)，其排氣渦輪機(jī)連接在廢氣凈化裝置，特別是氧化催化器和/或柴油顆粒過濾器和/或選擇性催化器上游的內(nèi)燃機(jī)的排氣系統(tǒng)上。該排氣渦輪增壓機(jī)的壓縮機(jī)經(jīng)增壓壓力管將增壓空氣送入燃燒室。此外，在廢氣凈化裝置的上游提供加熱裝置，用于在需要時通過來自增壓壓力管的空氣供入升高廢氣溫度，該加熱裝置還經(jīng)可控的執(zhí)行元件和排氣管連接在排氣系統(tǒng)上，特別是連接在排氣渦輪機(jī)上游的排氣系統(tǒng)上。
[0032]在此，在用于加熱裝置的排氣管中和需要時在用于加熱裝置的增壓空氣的供料管中可提供控制物料流量的節(jié)流閥，借助于該閥以結(jié)構(gòu)上和控制技術(shù)上特別簡單的方式可調(diào)節(jié)對加熱裝置的空氣供入。
[0033]此外，在該內(nèi)燃機(jī)的至少一個氣缸的單線管的下游的廢氣-集流管中可配置廢氣側(cè)的節(jié)流閥，由此可針對性地以任意量控制廢氣流量或廢氣料流。該至少一個排氣渦輪增壓機(jī)可具有帶有可變渦輪機(jī)幾何結(jié)構(gòu)的排氣渦輪機(jī)。
[0034]最后，該執(zhí)行元件和/或節(jié)流閥可連接在發(fā)動機(jī)電子控制儀上，借助于該控制儀按發(fā)動機(jī)特有的參數(shù)(發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)數(shù)、溫度、增壓壓力等)和需要時的行駛特有的參數(shù)(如負(fù)荷狀態(tài)、空轉(zhuǎn)運(yùn)行、滑行等)的標(biāo)準(zhǔn)控制執(zhí)行元件和/或節(jié)流閥。該發(fā)動機(jī)控制儀可優(yōu)選是在機(jī)動車中已存在的發(fā)動機(jī)控制儀，基于已存在的控制參數(shù)，僅需例如針對燃料計(jì)量該控制儀作相應(yīng)的改進(jìn)。
[0035]下面按附圖詳述本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】。該附圖示出一種多氣缸內(nèi)燃機(jī)，其具有排氣渦輪增壓機(jī)、增壓壓力管、帶廢氣凈化裝置的排氣系統(tǒng)和用于升高廢氣凈化裝置上游的廢氣溫度的燃燒器。
[0036]在唯一的附圖中具體示出用于機(jī)動車或載貨車的廢氣渦輪增壓式四氣缸-內(nèi)燃機(jī)1，例如其可以是柴油內(nèi)燃機(jī)，并且其是大體上無需另述的已知的結(jié)構(gòu)類型。[0037]該內(nèi)燃機(jī)I經(jīng)增壓壓力管2用燃燒空氣供給，其中該增壓壓力管2連接在廢然渦輪增壓機(jī)4的壓縮機(jī)3上。該壓縮機(jī)3按己知方式經(jīng)空氣過濾器吸取環(huán)境空氣，并將該空氣壓入該內(nèi)燃機(jī)I的未示出的燃燒室中。
[0038]該壓縮機(jī)3借助于排氣渦輪機(jī)5驅(qū)動，該排氣渦輪機(jī)按已知方式構(gòu)成，例如提供有可變的渦輪機(jī)幾何結(jié)構(gòu)(可調(diào)節(jié)的導(dǎo)向葉柵)，并且其接通到內(nèi)燃機(jī)I的排氣系統(tǒng)。
[0039]該排氣系統(tǒng)由在出口側(cè)連接在內(nèi)燃機(jī)的燃燒室上的廢氣彎管6和大體顯示的從排氣渦輪機(jī)5引出的排氣管7組成。
[0040]在該【具體實(shí)施方式】中，在排氣管7中整合有廢氣凈化裝置8，該凈化裝置具有(按廢氣流方向)氧化催化器D0C、柴油顆粒過濾器DPF和SCR-催化器以用于NOx-降低。該繼續(xù)有的排氣系統(tǒng)未示出。
[0041]在廢氣凈化裝置8的上游，加熱管9連接在排氣管7上，經(jīng)該加熱管可供入由加熱裝置或這里是經(jīng)燃燒器10加熱的空氣，用于按規(guī)定升高該內(nèi)燃機(jī)I的廢氣溫度。
[0042]依所供入的空氣量，將例如燃料噴入燃燒器10中。為供入空氣，該燃燒器10經(jīng)供料管11連接在增壓壓力管2上。此外，在供料管11中提供可控制的節(jié)流閥12 (例如節(jié)流活門)，借助于該節(jié)流閥可控制流量。
[0043]此外，排氣管13連接在該燃燒器10上，該排氣管從廢氣彎管6的集流管6a分出。在集流管6a中例如在最后兩條由內(nèi)燃機(jī)I的氣缸引出的單線管6b之間使用節(jié)流閥14(例如節(jié)流活門)，借助于該節(jié)流閥，該內(nèi)燃機(jī)I最后的氣缸或其廢氣或多或少可與其余的導(dǎo)向排氣渦輪機(jī)5的排氣系統(tǒng)分開。
[0044]此外，在通向燃燒器10的排氣管13中提供執(zhí)行元件15，用該執(zhí)行元件可阻斷該排氣管。
[0045]在具有較高功率輸出的內(nèi)燃機(jī)I的常規(guī)運(yùn)行中，該廢氣凈化裝置8上游的廢氣溫度高于其起始溫度(例如450°C)，由此其是足夠高的，以發(fā)生對廢氣成分所希望的轉(zhuǎn)化。在空氣供料管11中的節(jié)流閥12和在排氣管13中的執(zhí)行元件15是關(guān)閉的，并且中斷對燃燒器10的燃料供入。
[0046]如果在增壓壓力管2中的足夠高到增壓壓力下(例如在非工作溫度的內(nèi)燃機(jī)I情況下)要升高該廢氣溫度，則打開該節(jié)流閥12，在燃燒器10中按供入的空氣量噴入燃料，并將由此所加熱的空氣經(jīng)廢氣凈化裝置8上游的加熱管9引入排氣管7中?？煽刂苼碜栽鰤簤毫?的空氣的供入，直到該增壓壓力高于排氣管7中的廢氣壓力。
[0047]但如果在內(nèi)燃機(jī)I的低負(fù)荷區(qū)如空轉(zhuǎn)中、較低的部分負(fù)荷中或滑行運(yùn)行中，在增壓壓力管2中的增壓壓力小于排氣管7中的廢氣壓力，則可不經(jīng)供料管11向燃燒器10供入空氣，以使廢氣溫度保持或升高到所需水平。
[0048]在該情況下，在供料管11中關(guān)閉節(jié)流閥12的情況下，打開排氣管13中的截止閥15，并再控制該節(jié)流閥14，以使該內(nèi)燃機(jī)I的最后(附圖中右方)氣缸的廢氣量供入燃燒器10，在該燃燒器中燃燒燃料，并將經(jīng)如此加熱的氣體引入排氣管7中。
[0049]此外，在這種運(yùn)行狀態(tài)下，可降低或完全中斷經(jīng)該內(nèi)燃機(jī)I的燃料噴射裝置(未示出)向該最后的氣缸的燃料供入，以由此有針對性地調(diào)節(jié)該廢氣的氧含量(λ值)或需要時也可向燃燒器10供入純空氣(這時該氣缸作為壓縮機(jī)運(yùn)行)。
[0050]排氣管13中的執(zhí)行元件15和供料管11中的節(jié)流閥12、14和廢氣彎管6的集流管6a的控制可通過發(fā)動機(jī)電子控制儀16 (僅示意)進(jìn)行，其按發(fā)動機(jī)特有的參數(shù)如轉(zhuǎn)數(shù)η、溫度T (發(fā)動機(jī)的、廢氣的等)、增壓壓力管2和排氣系統(tǒng)6、7中的壓力比P的標(biāo)準(zhǔn)，和/或按行駛特有的參數(shù)如經(jīng)加速踏板或滑行運(yùn)行S等的負(fù)荷需求α的標(biāo)準(zhǔn)，和/或廢氣后處理特有的參數(shù)如催化器溫度、NOx-量、廢氣背壓等的標(biāo)準(zhǔn)來實(shí)施其控制(用箭頭示意)。
[0051]此外，該經(jīng)相應(yīng)改進(jìn)的控制儀16以己知的方式控制對內(nèi)燃機(jī)I和對燃燒器10的燃料計(jì)量，這時可在壓縮機(jī)3上游的供料管中和在供料管I或排氣管13中提供相應(yīng)的空氣量計(jì)量器和/或在加熱管9中提供附加的λ傳感器(未示出)。
[0052]本發(fā)明不受限于所示的【具體實(shí)施方式】。因此對本專業(yè)人員而言，關(guān)于該廢氣凈化裝置8以及內(nèi)燃機(jī)在氣缸、增壓系統(tǒng)(如雙渦輪增壓)的數(shù)目等的通常的變更是可能的。
[0053]附圖標(biāo)號
1內(nèi)燃機(jī)
2增壓壓力管
3壓縮機(jī)
4排氣渦輪增壓機(jī)
5排氣潤輪機(jī)
6廢氣彎管 6a 集流管 6b 單線管
7排氣管
8廢氣凈化裝置
9加熱管
10燃燒器
11供料管
12節(jié)流閥
13排氣管
14節(jié)流閥
15執(zhí)行元件
16發(fā)動機(jī)控制儀 DOC氧化催化器
DPF 柴油顆粒過濾器 SCR SCR-催化器
【權(quán)利要求】
1.用于提高具有后串接的廢氣凈化裝置(8)的渦輪增壓式內(nèi)燃機(jī)(I)、特別是機(jī)動車用渦輪增壓式內(nèi)燃機(jī)的排氣系統(tǒng)中的廢氣溫度的方法，其中提供有在需要時能夠接通的加熱裝置(10)，在增壓壓力如此之高，以致規(guī)定量的和/或足夠量的增壓空氣能夠溢流進(jìn)該加熱裝置(10)的階段，由內(nèi)燃機(jī)(I)的增壓壓力管(2)向該加熱裝置供給空氣，在此將在加熱裝置(10)中經(jīng)加熱的空氣在廢氣凈化裝置(8)的上游送入排氣系統(tǒng)，其特征在于，至少在該增壓壓力不是如此之高，以致規(guī)定量的和/或足夠量的增壓空氣能夠溢流進(jìn)該加熱裝置(10)的該內(nèi)燃機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)下，將來自內(nèi)燃機(jī)(I)的排氣系統(tǒng)的規(guī)定量的廢氣流供入該加熱裝置(10)，特別是排氣管(13)的廢氣流在排氣渦輪機(jī)(5)的上游分流。
2.權(quán)利要求1的方法，其特征在于，增壓壓力不是如此之高，以致規(guī)定量的和/或足夠量的增壓空氣能夠溢流進(jìn)加熱裝置(10)的內(nèi)燃機(jī)(I)的運(yùn)行狀態(tài)是該內(nèi)燃機(jī)(I)的低負(fù)荷階段和/或空轉(zhuǎn)階段和/或滑行階段。
3.權(quán)利要求1或2的方法,其特征在于,在多氣缸的內(nèi)燃機(jī)(I)情況下,至少一個氣缸和/或其單線管(6b)經(jīng)執(zhí)行元件(15)與加熱器(10)相連接。
4.權(quán)利要求3的方法，其特征在于，在接通的執(zhí)行元件(15)情況下，部分或完全中斷向該內(nèi)燃機(jī)(I)的至少一個氣缸供燃料。
5.前述權(quán)利要求之一的方法，其特征在于，作為加熱裝置使用供以燃料的燃燒器(10)，其燃料供入依據(jù)內(nèi)燃機(jī)的運(yùn)行參數(shù)和/或燃燒器(10)下游的λ傳感器和/或燃燒器(10)上游的空氣量計(jì)量器的λ傳感器和/或廢氣后處理系統(tǒng)的運(yùn)行參數(shù)來調(diào)節(jié)。
6.前述權(quán)利要求之一的方法，其特征在于，在多氣缸的內(nèi)燃機(jī)(I)的廢氣-集流管(6a)中使用控制至少一個氣缸的排氣管(13)的流量的節(jié)流閥(14)。
7.前述權(quán)利要求之一的方`法，其特征在于，在增壓壓力管(2)和加熱裝置(10)之間的供料管中提供調(diào)節(jié)閥、特別是節(jié)流閥(12 )。
8.前述權(quán)利要求之一的方法，其特征在于，作為用于控制給加熱裝置(10)供空氣的至少一個執(zhí)行元件(15)和/或至少一個節(jié)流閥(12、14)的調(diào)節(jié)量，至少使用增壓壓力和/或廢氣壓力和/或該兩者的壓差和/或內(nèi)燃機(jī)(I)的燃燒室下游的廢氣的λ值和/或內(nèi)燃機(jī)(I)的加熱裝置(10)下游的λ值。
9.權(quán)利要求8的方法，其特征在于，此外發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)數(shù)(η)和/或燃料噴射量和/或空氣料流通過發(fā)動機(jī)和/或加熱裝置(10)檢測并用于控制對加熱裝置(10)的空氣供入時予以考慮。
10.前述權(quán)利要求之一的方法，其特征在于，內(nèi)燃機(jī)(I)的至少一個排氣渦輪增壓機(jī)(4)具有可變的渦輪機(jī)幾何結(jié)構(gòu)，并且它的調(diào)整用作控制對加熱裝置(10)的空氣供入的調(diào)節(jié)量。
11.用于實(shí)施提高渦輪增壓式內(nèi)燃機(jī)的排氣系統(tǒng)中的廢氣溫度的方法的設(shè)備，特別是用于實(shí)施前述權(quán)利要求之一的方法的設(shè)備，該設(shè)備具有至少一個排氣渦輪增壓機(jī)(4)，其排氣渦輪機(jī)(5 )連接在廢氣凈化裝置(8 )上游的內(nèi)燃機(jī)(I)的排氣系統(tǒng)(6、7 )上，并且其壓縮機(jī)(3 )經(jīng)增壓壓力管(2 )將增壓空氣送入燃燒室，以及具有在廢氣凈化裝置(8 )的上游提供的加熱裝置(10)，用于在需要時通過來自增壓壓力管(2)的空氣供入升高廢氣溫度，其特征在于，該加熱裝置(10)還經(jīng)可控的執(zhí)行元件(15)和排氣管(13)連接在該內(nèi)燃機(jī)(I)的排氣系統(tǒng)(6)上，特別是連接在排氣渦輪機(jī)(5)上游的內(nèi)燃機(jī)(I)的排氣系統(tǒng)上。
12.權(quán)利要求11的設(shè)備，其特征在于，在用于加熱裝置(10)的排氣管(13)中和任選在用于加熱器(10)的增壓空氣的供料管(11)中提供控制物料流量的節(jié)流閥(12、14)。
13.權(quán)利要求12的設(shè)備，其特征在于，在內(nèi)燃機(jī)(I)的至少一個氣缸的單線管(6b)的下游的廢氣-集流管(6a)中配置廢氣側(cè)的節(jié)流閥(14)。
14.前述權(quán)利要求11-13之一的設(shè)備，其特征在于，至少一個排氣渦輪增壓機(jī)(4)具有帶有可變的渦輪機(jī)幾何結(jié)構(gòu)的排氣渦輪機(jī)(5)，和/或執(zhí)行元件(15)和/或節(jié)流閥(12、14)連接在發(fā)動機(jī)電子控制儀(16)上，借助于該控制儀按發(fā)動機(jī)特有的參數(shù)和/或廢氣后處理特有的參數(shù)和/或行駛特有的參數(shù)的標(biāo)準(zhǔn)控制執(zhí)行元件(15)和/或節(jié)流閥(12、14)。
15.實(shí)施前述權(quán)利要 求之一的方法的內(nèi)燃機(jī)(I)，特別是機(jī)動車用內(nèi)燃機(jī)。
【文檔編號】F02D43/00GK103867323SQ201310672723
【公開日】2014年6月18日 申請日期:2013年12月12日 優(yōu)先權(quán)日:2012年12月12日
【發(fā)明者】A.德林 申請人:曼卡車和巴士股份公司