用于增加由内燃发动机产生的排气流的温度的方法、布置和机动交通工具技术

本发明专利技术涉及用于增加由内燃发动机产生的排气流的温度的方法、布置和机动交通工具。公开了一种用于增加由内燃发动机1产生的排气流2的温度的方法，所述方法包含：增加排气涡轮3的扭矩，所述排气流2正在与所述内燃发动机1相关联的涡轮增压器4中流过所述排气涡轮3，以及将制动力施加到所述涡轮增压器4的涡轮增压器轴5。还公开了一种用于控制由内燃发动机1产生的排气流2的温度的布置18和一种具有这种类型的布置18的机动交通工具。

Methods, arrangements, and motor vehicles for increasing the temperature of exhaust streams generated by internal combustion engines

【技术实现步骤摘要】
用于增加由内燃发动机产生的排气流的温度的方法、布置和机动交通工具
本专利技术涉及一种用于增加由内燃发动机产生的排气流的温度的方法，涉及一种用于控制由内燃发动机产生的排气流的温度的布置，并且涉及一种机动交通工具。
技术介绍
内燃发动机的排气内含有的是污染物，诸如碳氢化合物、一氧化碳和氮氧化物(NOx)，它们的排放在许多国家受法律规定。前面提到的污染物能够利用排气后处理装置(诸如催化转化器、微粒过滤器等)进行处理，排气后处理装置(诸如催化转化器、微粒过滤器等)被用来减少排气的污染物排放。通常，排气后处理装置(具体地催化转化器)仅在温度是最为重要的特定状况下最佳地运行。对于大多数情况，仅一旦已经达到最小温度，足够的排气处理就是可能的。然而，不仅排气后处理装置需要特定的最小温度被维持，而且最大温度也必须不被超过。否者，对排气后处理装置或对相邻部件的损坏能够发生。例如，催化转化器的催化活性能够被损害。因此，一方面为了满足法律排放规定并且另一方面防止损坏，排气后处理装置应当在最小温度与最大温度之间进行操作。在催化转化器中，最小温度是起燃温度(light-offtemperature)。起燃温度指示在催化转化器变暖期间的正被监视的污染物被转化50％(即实现50％的转化水平)的温度。当催化转化器冷却下来时，正被监视的污染物的转化水平降至50％之下的温度被称为熄灭温度(light-outtemperature)。通常，由于滞后，熄灭温度低于起燃温度。为了快速地允许有效的排气后处理，应当在内燃发动机的点火之后尽可能快地到达最小温度(例如起燃温度)。然而，在该过程的其余部分中，例如，当使内燃发动机在低负荷下操作时，诸如在城市交通中行驶，还应当确保温度不降至最小温度之下，例如熄灭温度。
技术实现思路
由本专利技术解决的问题因此是，指示能够尽可能快地达到排气后处理装置的最小温度并且能够防止排气后处理装置冷却到最小温度之下的温度的可能性。该问题通过独立权利要求的主题来解决。本专利技术的有利发展在从属权利要求中进行指示。本专利技术的基本构思是，一方面增加排气涡轮的扭矩以便增加配备有涡轮增压器的内燃发动机中的排气温度，并且另一方面对将排气涡轮连接到涡轮增压器的压缩机的涡轮增压器轴进行制动。由于排气涡轮的扭矩的增加和排气管路中的排气背压的伴随增加，被施加于内燃发动机的负荷被增加。接着，燃料消耗增加并且排气温度升高，并且因此排气流正在流过的排气后处理装置也被更强烈地加热。减慢涡轮增压器轴确保，尽管排气涡轮的扭矩的增加，也没有更高的升压压力发展，因为同样被连接到涡轮增压器轴的压缩机的速度能够被维持在预定范围内和/或被保持恒定。因此，不存在将会抵消排气温度的增加的新鲜空气到燃烧室的增加供应。如果涡轮增压器轴的制动借助于正在用作发电机的电机发生，那么制动能量的至少一部分能够被回收并且被保存用于以后使用和/或被立即重新使用，例如用于对排气后处理装置进行电加热。根据本专利技术的用于增加由内燃发动机产生的排气流的温度的方法包含增加排气涡轮的扭矩，所述排气流正在与所述内燃发动机相关联的涡轮增压器中流过所述排气涡轮，以及将制动力施加于所述涡轮增压器的涡轮增压器轴。内燃发动机(其有时也被称为燃烧马达)被理解为是用于将燃料中含有的化学能转换为机械能的燃烧动力发动机。例如，内燃发动机能够被配置为自点火或火花点火式内燃发动机。例如，发动机汽油或柴油能够被用作燃料。用于提供供应空气的进气管路和用于排出排气流的排气管路被附接到内燃发动机。排气后处理装置(例如催化转化器(诸如LNT(稀氮氧化物捕集器)催化转化器或SCR(选择性催化还原)催化转化器)、微粒过滤器等)能够被布置在排气管路中。此外，能够提供排气再循环管，其被配置为将排气从被布置在排气管路中的排气提取点引导到被布置在进气管路中的排气排出点。排气再循环管路能够被配置为低压排气再循环管路或高压排气再循环管路。低压排气再循环管路和高压排气再循环管路也能够被提供。涡轮增压器被附接到内燃发动机。所述涡轮增压器包含被布置在排气管路中并且借助于排气流来进行驱动的排气涡轮和被布置在进气管路中的压缩机，以增加内燃发动机的燃烧室中的升压压力。排气涡轮和压缩机一起被布置在一个涡轮增压器轴上，使得能量能够从排气涡轮被传递到压缩机。排气涡轮的扭矩被增加，以便使排气流的温度升高并且因此使被设置在下游(相对于排气流的流动方向)的排气后处理装置的温度也升高。例如，这能够通过关闭具有可变几何的排气涡轮的导向叶片来执行。通过增加扭矩，增加的负荷被施加于内燃发动机。更多燃料必须被燃烧，并且排气温度升高。在没有对应的抵消的情况下，增加涡轮增压器轴的扭矩也将会导致涡轮增压器轴的速度增加并且因此使压缩机的速度增加。这是不期望的或至多边缘地期望的，然而，由于这将会指示升压压力的增加和新鲜空气的增加供应，由此排气温度将会再次被降低。由于该原因，本专利技术提供制动力到涡轮增压器轴的施加。制动力能够例如以如下方式来施加：涡轮增压器轴的速度位于预定速度范围内和/或被保持恒定，例如相对于在扭矩的增加之前实现的速度恒定。换言之，要被施加的制动力能够根据涡轮增压器轴的速度来进行控制或调节。此外，升压压力能够借助于要被施加的制动力来进行控制或调节。根据本专利技术的方法有利地允许排气温度的快速增加并且因此排气后处理装置的迅速加热，和/或能够防止排气后处理装置的温度的不期望降低。因此，排气后处理装置能够在更长的时段内(尤其包括在冷启动立即之后)对排气有效地进行后处理，并且空气污染物的不期望排放能够被减少。排气后处理装置的加热能够比通过常规措施(诸如延迟燃料后喷射)显著更有效地执行。此外，现有措施的缺点(诸如不期望的机油稀释)能够被避免。借助于根据本专利技术的方法，被施加于内燃发动机的负荷和排气温度能够在大范围内改变，并且能够适合于工况的相应要求。根据各种实施例变体，制动力能够通过电机来施加。出于该目的，电机能够作为发电机进行操作，使得在制动过程期间产生的电能能够被有利地重新使用。此外，制动力能够被电机精确地计量，并且制动力能够被快速地改变。根本不需要或仅在有限的程度上需要易受磨损的机械部件。例如，涡轮增压器能够被配置为所谓的电子涡轮(e-turbo)，其具有被设计为在特定工况下电子地驱动涡轮增压器轴的电机。根据进一步的实施例变体，在施加期间回收能量(尤其是电能)是可能的。这提供了回收的能量能够被重新使用的优点。例如，回收的能量的至少一部分能够被存储在能量存储装置(诸如可再充电电池)中。取决于操作状态，这允许增加扭矩所需的额外能量的至少一些在以后时间点例如被重新用来驱动涡轮增压器轴。此外，回收的能量的至少一部分能够被用于排气后处理装置的电加热。这样一来，排气后处理装置能够被有利地更快地加热。根据进一步的实施例变体，涡轮增压器能够被配置为可变几何涡轮增压器(VGT)，即具有可变导向叶片。扭矩然后能够通过排气涡轮的导向叶片的部分或完全关闭来增加。换本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于增加由内燃发动机(1)产生的排气流(2)的温度的方法，其包含：/n-增加排气涡轮(3)的扭矩，所述排气流(2)正在与所述内燃发动机(1)相关联的涡轮增压器(4)中流过所述排气涡轮(3)，以及/n-将制动力施加到所述涡轮增压器(4)的涡轮增压器轴(5)。/n

【技术特征摘要】
20180806 DE 102018213116.31.一种用于增加由内燃发动机(1)产生的排气流(2)的温度的方法，其包含：
-增加排气涡轮(3)的扭矩，所述排气流(2)正在与所述内燃发动机(1)相关联的涡轮增压器(4)中流过所述排气涡轮(3)，以及
-将制动力施加到所述涡轮增压器(4)的涡轮增压器轴(5)。


2.根据权利要求1所述的方法，其中所述制动力借助于电机被施加。


3.根据权利要求1或2所述的方法，其包含：
-在所述制动力的施加期间回收能量。


4.根据权利要求3所述的方法，其包含：
-存储回收的能量。


5.根据权利要求3或4所述的方法，其包含：
-借助于回收的能量对排气后处理装置(7)进行电加热。


6.根据前述权利要求中的一项所述的方法，其中所述涡轮增压器(4)被配置为可变几何涡轮增压器，并且其中所述扭矩通过关闭所述排气涡轮(3)的导向叶片被增加。


7.根据前述权利要求中的一项所述的方法，其中所述涡轮增压器(4)被配置为废气门涡轮增压器，并且其中所述扭矩通过关闭所述废气门被增加。


8.根据前述权利要求中的一项所述的方法，其中当所述温度降至最小温度Tmin之下时，所述扭矩的增加和所述制动力到所述涡轮增压器轴(5)的施加被执行，并且其中当达到或超过所述最小温度Tmin时，被施加到所述涡轮增压器轴5的所述制动力被中止。


9.一种用于控制由内燃发动机(1)产生的排气流(2)的温度的布置(18)，其包含：
-内燃发动机(1)，
-进气管路(8)，所述进气管路(8)用于为所述内燃发动机(1)提供供应空气(10)，
-排气管...

【专利技术属性】
技术研发人员：J·克默林，V·斯米利亚诺夫斯基，M·福斯汀，H·弗里德里希斯，H·金德尔，A·库斯克，F·A·萨默候夫，
申请(专利权)人：福特全球技术公司，
类型：发明
国别省市：美国;US