用于具有减少的排放物的排气后处理的方法技术

本发明专利技术公开一种用于内燃发动机的排气再循环装置，用于控制排气再循环装置的方法，用于具有排气再循环装置的机动车辆的驱动装置，和具有所述类型驱动装置的机动车辆。该排气再循环装置包括涡轮和排气后处理装置。该涡轮具有连接于排气歧管的进气口，并且构造成将包含在通过该排气歧管的排气流中的动能转换成旋转能量。该排气后处理装置具有连接于该涡轮的出气口的进气口，并且构造成减少排气流中的污染物含量。电栅格加热器设置在该涡轮的出气口和该排气后处理装置的进气口之间并且构造成加热该排气流。

【技术实现步骤摘要】
用于具有减少的排放物的排气后处理的方法相关申请本申请要求2011年8月26日提交的德国专利申请No.102011081644.5的优先权，为了所有的目的该申请的整个内容通过参考结合于此。
本专利技术涉及改进的车辆排放物。在一个例子中，电栅格加热器用来将在冷启动之后流进后处理系统中的排气快速加热到催化剂熄灯温度。这种方法对减少发动机起动之后的NOx排放物特别有用。
技术介绍
现代车辆发动机具有排气后处理装置，该排气后处理装置用来将有害的排气污染物（例如，NOx、CO、碳氢化合物等）转化成诸如水蒸气和氮气的惰性气体或环境友好的气体，因而防止它们释放到环境中。这种排气后处理装置的一些例子包括柴油机微粒滤清器（DPF）、柴油氧化型催化剂（DOC）、稀NOx收集器（LNT）、以及选择性催化剂还原装置（SCR）。但是，排气后处理装置在比较窄的温度窗口内具有高转化效率，该温度窗口取决于，例如，所用催化剂的金属载体或类型。当包含污染物的排气流过其工作温度超过最佳温度窗口的排气后处理装置时，转化效率低并且环境有害的污染物从车辆排出。例如，在冷发动机起动之后的一段时间期间，动DOC温度可以低于用于氧化诸如排气碳氢化合物的污染物的熄灯温度。为此，当排气温度低时燃料的后喷射经常用来加热排气。另一种方法包括涡轮前（preturbine）催化剂（PTC）以增加碳氢化合物和一氧化碳的冷转化。也已经提出电催化转化器，其中加热元件直接设置在排气后处理装置上或排气后处理装置的上游。本文的专利技术人已经认识到由于上述方法的潜在问题。虽然后喷射能够帮助升高排气温度，但是燃料的后喷射对整体燃料经济性有害。而且，燃料在低排气温度下的燃烧导致增加烟尘或颗粒物的生成和沉积，加重排气后处理装置的堵塞。而且，涡轮前催化剂的不良耐用性阻碍其广泛的应用，并且电催化转化器事实上太昂贵并且需要太多的电力。
技术实现思路
解决前面提到的问题的一种方法是用于减少来自内燃发动机的排气排放物的方法，包括在第一排气状态期间利用能量储存装置驱动（power）栅格加热器以升高排气温度；在第二排气状态期间喷射燃料以升高排气温度；以及在第三排气状态期间通过对栅格加热器输出电力、喷射燃料、再循环排气以及用冷却器冷却该再循环排气保持该排气温度。由栅格加热器用来加热进入排气后处理装置中的排气，用于栅格加热器的功率需要比用于电催化转化器的功率需要低得多，因此，可以安装栅格加热器而不需要对现有的能量供给源进行大范围的修改。另一个优点是供给栅格加热器功率可以由诸如再生式制动器的选择性再生充电（SCR）技术产生，因而相对于常规的排放物排出减少方法保存燃料经济性。而且，在冷起动期间利用栅格加热器加热排气流相对于后喷射方法能够延长排气后处理装置的寿命，因为当排气是冷排气时喷射的燃料导致较多的烟尘沉积和排气后处理装置的堵塞。本专利技术的上面的优点和其他优点以及特征从下面单独的或结合附图的详细描述将容易明白。应当理解，提供上面的概述是为了以简单的形式引进选择的构思，这种构思在详细描述中进一步描述。这并不意味着视为所主张主题的关键的或基本的特征，所主张主题的范围由详细描述之后的权利要求唯一地限定。而且，所主张的主题不限于解决上面指出的任何缺点的装置或本专利技术的任何部分。附图说明图1示出用于车辆的传动系统的示意图，该传动系统包括发动机、能量储存装置、燃料系统和马达；图2示出发动机的示意图，该发动机包括栅格加热器、排气后处理装置以及排气再循环；图3A示出作为其温度函数的通常的柴油氧化型催化转化器（DOC）的转化效率的曲线图；图3B示出示出作为其温度函数的双NOx还原型催化剂的转化效率的曲线图；图4示出发动机的简化的处理示意图，该发动机包括涡轮增压器、栅格加热器、排气后处理装置、排气再循环阀和冷却器、以及进气冷却器；图5示出排气流的示范性温度分布图的曲线；图6是用于减少来自发动机的排放物示范性方法的流程图；图7是用于减少来自发动机的排放物示范性方法的流程图。具体实施方式本专利技术涉及控制车辆的发动机排放物。具体说发动机排放物可以通过本文公开的系统和方法来减少。图1示出用于车辆的传动系统的例子，该传动系统包括发动机、马达、发电机、燃料系统和控制系统。虽然所公开的系统和方法可以应用于压缩点火的发动机和涡轮，但是图2示出内燃发动机的例子。图2所述的示范性发动机包括排气系统，该排气系统包括排气后处理装置、栅格加热器以及排气再循环管路。图3A和3B示出由发动机排放物控制装置中所用的氧化型催化剂和NOx还原型催化剂具有的典型的转化温度数据曲线的曲线图。图4示出发动机的示例性处理示意图，该发动机包括进气和排气管路以及排气再循环。图5绘出曲线图，该曲线图示出利用栅格加热器热排气的三种情况的示例性排气温度分布图与时间的关系的曲线图；图6和图7是流程图，该流程图示出利用栅格加热器、燃料后喷射和排气再循环以控制用于减少发动机排放物的排气温度示范性方法。图1示出车辆传动系统100的例子。车辆传动系统100包括燃烧燃料的发动机110和马达120。作为非限制性的例子，发动机110包括内燃发动机并且马达120包括电动马达。马达120可以构造成利用或消耗与发动机110燃料不同的能源。例如，发动机110可以消耗液体燃料（例如，汽油）以产生发动机输出，而马达120可以消耗电能以产生马达输出。因此，具有传动系统100的车辆可以叫做混合动力车辆（HEV）。车辆传动系统100可以根据由车辆传动系统遇到的运行状态利用各种不同的运行状态。这些运行状态中的一些运行状态可以能够使发动机110保持在关闭状态（例如，设置成去激活状态），其中发动机的燃料的燃烧被停止。例如，在选择的运行状态下，在发动机110被去激活时马达120可以经由驱动轮130驱动（propel）车辆，如箭头122所示。在其他的运行状态期间，在马达120可以运行以充电诸如蓄电池的能量储存装置150时，发动机110可以设置成去激活状态（如上面所述）。例如，马达120可以接收来自驱动轮130的车轮转矩，如箭头122所示，其中马达将车辆的动能转换成用于储存在能量储存装置150的电能，如箭头124所示。这种运行可以叫做车辆的再生式制动。因此，在一些实施例中马达120能够提供发电机功能。但是，在其他实施例中，发电机160代替接受来自驱动轮130的车轮转矩，其中该发动机可以将车辆的动能转换成用于储存在能量储存装置150的电能，如箭头162所示。还在其他的运行状态期间，发动机110可以通过燃烧从燃料系统140接收的燃料运行，如箭头142所示。例如，在马达120去激活时，发动机110可以运行以经由驱动轮130驱动车辆，如箭头112所示。在其他运行状态期间发动机110和马达120两者可以每个运行，以经由驱动轮130驱动车辆，分别如箭头112和122所示。发动机和马达两者可以选择地驱动车辆的结构可以叫做并联式车辆传动系统。应当指出，在一些实施例中，马达120可以经由第一组驱动轮驱动车辆，而发动机110可以经由第二组驱动轮驱动车辆。在其他实施例中，车辆传动系统100可以构造成串联式车辆传动系统，从而发动机不直接驱动驱动动轮，而是，发动机可以运行以驱动马达120，马达120依次经由驱动轮130驱动车辆，如箭头122所本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于内燃发动机的排气再循环装置，该排气再循环装置包括：涡轮，其中涡轮进气口连接于排气歧管，并且其中所述涡轮构造成将包含在通过所述排气歧管的排气流中的动能转换成旋转能量；和排气后处理装置，其中排气后处理装置的进气口连接于所述涡轮的出气口，所述排气后处理装置构造成减少排气流中的污染物含量，所述排气后处理装置包括设置在所述涡轮的出气口和所述排气后处理装置进气口之间并且构造成加热所述排气流的电栅格加热器。

【技术特征摘要】
2011.08.26 DE 102011081644.51.一种用于内燃发动机的排气再循环装置，该排气再循环装置包括：涡轮，其中涡轮进气口连接于排气歧管，并且其中所述涡轮构造成将包含在通过所述排气歧管的排气流中的动能转换成旋转能量；排气后处理装置，其中排气后处理装置的进气口连接于所述涡轮的出气口，所述排气后处理装置构造成减少所述排气流中的污染物含量；设置在所述涡轮的所述出气口和所述排气后处理装置的进气口之间并且构造成加热所述排气流的电栅格加热器；中等压力排气再循环回路，其中所述中等压力排气再循环回路具有连接于所述电栅格加热器的出气口的进气口，并且设置在所述排气后处理装置的上游，以及温度传感器，其中所述温度传感器设置在所述电栅格加热器的下游和所述排气后处理装置的上游，并且测量所述排气流的温度。2.根据权利要求1所述的排气再循环装置，其中所述电栅格加热器输出小于1100瓦的加热功率，并且其中所述涡轮具有固定的几何形状。3.根据权利要求2所述的排气再循环装置，还包括：高压排气再循环回路，所述高压排气再循环回路包括位于所述涡轮上游的进气口、压缩机上游的出气口、高压排气再循环阀、排气再循环冷却器和排气再循环冷却器阀，其中所述高压排气再循环回路与所述中等压力排气再循环回路流体连通。4.一种用于机动车辆的驱动装置，所述驱动装置包括排气再循环装置和连接于所述排气再循环装置的内燃发动机，所述排气再循环装置包括：涡轮，其中所述涡轮具有连接于排气歧管的进气口，并且其中所述涡轮构造成将包含在通过所述排气歧管的排气流中的动能转换成旋转能量；排气后处理装置，所述排气后处理装置具有连接于所述涡轮的出气口的进气口，所述排气后处理装置构造成减少所述排气流中的污染物含量；设置在所述涡轮的所述出气口和所述排气后处理装置的进气口之间并且构造成加热所述排气流的电栅格加热器；中等压力排气再循环回路，所述中等压力排气再循环回路包括位于所述电栅格加热器下游和所述排气后处理装置上游的进气口，压缩机上游的出气口和中等压力排气再循环阀；高压排气再循环回路，其包括位于所述涡轮上游的进气口、所述压缩机上游的出气口、高压排气再循环阀、排气再循环冷却器和排气再循环冷却器阀；以及温度传感器，其设置在所述电栅格加热器的下游和所述排气后处理装置的上游，并且所述温度传感器测量所述排气流的温度。5.根据权利要求4所述的驱动装置，具有控制单...

【专利技术属性】
技术研发人员：S·彼德洛维奇，C·W·维吉尔德，
申请(专利权)人：福特环球技术公司，
类型：发明
国别省市：