冷起动内燃机的方法和设备技术

本发明专利技术涉及一种具有排气后处理系统的内燃机冷起动时降低排放的方法，其中所述排气后处理系统包括：至少一个柴油氧化催化器(DOC)、至少一个柴油颗粒过滤器(DPF)和选择性催化还原(SCR)单元，所述方法包括如下步骤：在冷起动所述内燃机之前加热DOC，当所述DOC达到预定温度时起动并控制内燃机接近低的NOx排放，当所述DPF和SCR达到预定温度时优化燃料消耗接近预定的总排放水平。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及根据独立权利要求的前序部分所述的、使内燃机冷起动的方法和设备。
技术介绍
配备有柴油或另外的稀燃发动机的车辆提供了提高燃料经济性的益处，然而，由于排气中高的氧气含量，需要控制这类发动机的氮氧化物(NOx)排放。对此，已知选择性的催化还原(SCR)催化器可达到高的NOxR换效率，其中通过将还原剂如脲有效注入进入该催化器的排气混合物中，而连续除去N0X。然而，在起作用之前，排气后处理系统(EATS或EGAS)需要达到特定的操作温度。 因此，在冷起动状态过程中的非常有限的一段时间内，释放出在行程过程中排放到大气中的污染物总量中的相当大的量。为降低这种冷起动状态中的污染，希望使排气后处理系统达到它的操作温度所需要的时间最小化。通常这通过提高冷起动状态中发动机上的负荷来实现。然而，更高的负荷需要更多的燃料，这会导致产生的污染增加，其与希望降低排放相悖。
技术实现思路
因此本专利技术的一个目的是提供降低燃料消耗同时降低污染的内燃机冷起动的方法。通过独立权利要求的技术特征达到该目的。其它权利要求和说明书公开了本专利技术的有利实施方式。根据本专利技术的第一个方面，提供了一种在具有排气后处理系统的内燃机冷起动时降低排放的方法，其中所述排气后处理系统包括至少一个柴油氧化催化器(DOC)、至少一个柴油颗粒过滤器(DPF)和选择性催化还原(SCR)单元。所述方法包括如下步骤在冷起动所述内燃机之前加热D0C，当所述DOC达到预定温度时起动并控制内燃机接近NOx排放的预定极限值，当所述DPF和SCR达到预定温度时优化燃料消耗接近预定的总排放水平。在本专利技术的另一实施方式中，在起动所述内燃机之前，通过如下方式进行所述DOC 的所述加热在所述内燃机的燃料供给被切断，并且所述内燃机的选定设置使得从气缸的出口阀出来的气体温度高于从所述气缸的入口阀进入的气体温度的情况下，用电子装置曲柄发动(cranking)该内燃机。该实施方式的优势是可仅通过内装式设备进行加热，例如在混合动力车中，用于曲柄发动发动机的装置可以是电源输入，并且选择用于内燃机的设置可以是改变排气阀关闭和开启的时间。在本专利技术的另一实施方式中，通过利用HCCI燃烧原理达到所述NOx排放的预定极限值。该实施方式的优势是发动机可以在相对低温的EATS下运行并仍然满足普遍的污染要求。在本专利技术的另一实施方式中，通过使用至少50%的EGR达到所述NOx排放的预定极限值。该实施方式的优势是可使用EGR调节用于控制NOx排放，同时因为它可以用于降低HCCI模式或PHCCI模式中的燃烧温度。在本专利技术的另一实施方式中，当在其中设有所述内燃机的车辆移动时，进行所述 DOC的所述加热。该实施方式的优势是不一定要在车辆停止时进行加热，并可因此为驾驶员节省时间。另一个优势会是车辆的动量可用作为对加热DOC的装置提供能量的另一个来源。在本专利技术的另一实施方式中，当在其中设有所述内燃机的车辆停止时，进行所述 DOC的所述加热。该实施方式的优势是加热不取决于车辆的驾驶状态。在本专利技术的另一实施方式中，所述设置是调整排气阀以进行排气制动。该实施方式的优势是可使用现有的技术加热EATS，其不取决于车辆的驾驶状态。在本专利技术的另一实施方式中，还包括以下步骤在所述DOC和所述DPF之间，提供 HC-捕集器、NOx-捕集器和具有阀的旁路通道，关闭所述旁通阀直到所述DOC达到所述预定的温度，当所述DOC处于所述预定温度和高于所述预定温度时打开所述旁通阀，当所述SCR 低于预定温度，操作者需要发动机具有高于预定值的NOx值时，关闭所述旁通阀。该实施方式的优势是可在EATS中通过其自身或者与另一加热源结合或者通过自身进行排气的调节，并从而控制它的温度。在本专利技术的第二方面，提供了用于使具有排气后处理系统(EGAS)的内燃机冷起动时达到降低排放的设备，其中该排气后处理系统包括至少一个柴油氧化催化器(DOC)、至少一个柴油颗粒过滤器(DPF)和选择性催化还原(SCR)单元。所述设备还包括提供在所述 DOC和所述DPF之间的HC-捕集器、NOx-捕集器和具有阀的旁路通道。该实施方式的优势是对EGAS中的不同单元的温度调节可以在单元自身内完成。在本专利技术的另一实施方式中，所述HC-捕集器和所述NOx-捕集器设为独立的部件。该实施方式的优势是可独立于其它捕集器而优化各个捕集器。在本专利技术的另一实施方式中，所述NOx-捕集器材料被涂覆在所述HC-捕集器材料上。该实施方式的优势是所述捕集器可以是紧凑型的，从而需要小空间，这从而减小了 EGAS的总尺寸。在本专利技术的第三方面，提供了为使具有排气后处理系统的内燃机冷起动时降低排放的设备，其中该设备包括至少一个柴油氧化催化器(DOC)、至少一个柴油颗粒过滤器 (DPF)和选择性催化还原(SCR)单元，还包括在冷起动所述内燃机之前加热DOC的装置， 当所述DOC达到预定温度时起动并控制内燃机接近NOx排放预定极限值的装置，当所述DPF 和SCR达到预定温度时优化燃料消耗接近预定的总排放水平的装置。在本专利技术的另一实施方式中，在起动所述内燃机之前用于所述DOC加热的所述装置是用于曲柄发动该内燃机的电子装置，其中所述内燃机的燃料供给被切断，并且所述内燃机的选定设置使得从气缸的出口阀出来的气体温度高于从所述气缸的入口阀进入的气体温度。该实施方式的优势是可仅通过内装式设备进行加热，例如在混合动力车中用于曲柄发动发动机的装置可以是电源输入，并且为内燃机选择的设置可以是改变排气阀关闭和开启的时间。在本专利技术的另一实施方式中，还包括在所述DOC和所述DPF之间的HC-捕集器、 NOx-捕集器和具有阀的旁路通道；关闭所述旁通阀直到所述DOC达到所述预定温度的装置；当所述DOC处于所述预定温度或高于所述预定温度时打开所述旁通阀的装置；当所述 SCR低于预定温度，操作者需要发动机具有高于预定值的NOx值时，关闭所述旁通阀的装置。该实施方式的优势是EGAS的温度可通过EGAS中的阀控制，并且彼此独立地调整排气阀以用最有效的方式达到所希望的温度。附图说明本专利技术以及上述和其它的目的和优势可从如下对实施方式的详细描述中得到最好地理解，但不局限于所述实施方式，其中用图解表示图1示意性说明了根据本专利技术使内燃机冷起动方法的流程图。图2显示了根据本专利技术的排气后处理系统的实施方式。在附图中，用相同或类似的标号指代相同或类似的元件。附图仅为示意性的代表， 不是旨在描绘本专利技术的特定参数。优选实施方式的描述图1示意性说明了根据本专利技术使内燃机冷起动方法的流程图。本专利技术方法将在具有排气后处理系统的内燃机冷起动时降低排放，其中排气后处理系统包括至少一个柴油氧化催化器(DOC)、至少一个柴油颗粒过滤器(DPF)和选择性催化还原(SCR)单元。在第一步110中，在冷起动所述内燃机之前进行DOC的加热。在起动所述内燃机之前，可通过如下方式进行所述DOC的所述加热在所述内燃机的燃料供给被切断，并且所述内燃机的选定设置使得从气缸的出口阀出来的气体温度高于从所述气缸的入口阀进入的气体温度的情况下，用电子装置曲柄发动该内燃机。如上提到的内燃机的所述设置可以是对排气阀的调整，以比正常驾驶情况下更早进行开启，类似于发动机制动，其在不同的实施方式特别是在W09425740、W本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种在具有排气后处理系统的内燃机冷起动时降低排放的方法，其中所述排气后处理系统包括：至少一个柴油氧化催化器（ＤＯＣ）、至少一个柴油颗粒过滤器（ＤＰＦ）和选择性催化还原（ＳＣＲ）单元，所述方法包括如下步骤：－在冷起动所述内燃机之前加热ＤＯＣ，－当所述ＤＯＣ达到预定温度时起动并控制内燃机接近ＮＯｘ排放的预定极限值，－当所述ＤＰＦ和ＳＣＲ达到预定温度时，优化燃料消耗接近预定的总排放水平。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种在具有排气后处理系统的内燃机冷起动时降低排放的方法，其中所述排气后处理系统包括至少一个柴油氧化催化器(DOC)、至少一个柴油颗粒过滤器(DPF)和选择性催化还原(SCR)单元，所述方法包括如下步骤-在冷起动所述内燃机之前加热D0C，-当所述DOC达到预定温度时起动并控制内燃机接近NOx排放的预定极限值， -当所述DPF和SCR达到预定温度时，优化燃料消耗接近预定的总排放水平。2.根据权利要求1的方法，其中在起动所述内燃机之前，通过如下方式进行所述DOC的所述加热在所述内燃机的燃料供给被切断，并且所述内燃机的选定设置使得从气缸的出口阀出来的气体温度高于从所述气缸的入口阀进入的气体温度的情况下，用电子装置曲柄发动所述内燃机。3.根据权利要求1或2的方法，其中通过利用HCCI燃烧原理达到所述NOx排放的预定极限值。4.根据权利要求1或2的方法，其中通过使用至少50%的EGR达到所述NOx排放的预定极限值。5.根据权利要求1或2的方法，其中当其内设有所述内燃机的车辆移动时，进行所述 DOC的所述加热。6.根据权利要求1或2的方法，其中当其内设有所述内燃机的车辆停止时，进行所述 DOC的所述加热。7.根据权利要求2的方法，其中所述设置是调整排气阀以进行排气制动。8.根据权利要求1或2的方法，还包括以下步骤-在所述DOC和所述DPF之间，提供HC-捕集器、NOx-捕集器和具有阀的旁路通道， -关闭所述旁通阀直到所述DOC达到所述预定的温度， -当所述DOC处于所述预定温度和高于所述预定温度时，打开所述旁通阀， -当所述SCR低于预定温度，操作者要求发动机的NOx值高于预定值时，关闭所述旁通阀。9.一种用于使具有排气后处理系统...

【专利技术属性】
技术研发人员：伦纳特·安德森，伯特因格·贝蒂尔松，
申请(专利权)人：沃尔沃拉斯特瓦格纳公司，
类型：发明
国别省市：SE