CN102200075B - 具有内燃发动机的机动车辆及其操作方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及具有内燃发动机(5)、排气后处理装置(7)和第一排气再循环回路(8、9、10)的机动车辆，第一排气再循环回路(8、9、10)从内燃发动机的排气道通过排气再循环阀(10)，并且如果适当的话，还通过冷却器(9)通向内燃发动机的进气道(4)。根据本发明，提供第二排气再循环回路(13)，其从内燃发动机的排气道直接通向内燃发动机的进气道(4)。本发明还涉及用于在燃料供应被切断的机动车辆超速模式期间操作内燃发动机的方法，其中在确定的时间段内，来自涡轮增压器的涡轮(6)的所有排气被导入第二排气再循环回路(13)中，而不是被导入排气后处理装置(7)中。

Description

具有内燃发动机的机动车辆及其操作方法
技术领域
本发明涉及机动车辆及其操作方法，该机动车辆具有内燃发动机、排气后处理装置和第一排气再循环回路，该第一排气再循环回路从内燃发动机的排气道(exhaust tract)通过排气再循环阀，并且如果适当的话，还通过冷却器通向内燃发动机的进气道。
背景技术
当具有内燃发动机的机动车辆处于车辆被较大或较小程度减速的超速模式时，燃料供应被切断并且内燃发动机由传动系驱动，因此纯净的新鲜空气被泵送通过排气后处理系统。
在起燃(light-off)阶段期间，这导致起燃操作延长并且导致与排气后处理装置相关的成本增加，该排气后处理装置可能包括例如氧化催化转化器、微粒过滤器和/或氮氧化物捕集器。例如，氧化催化转化器必须涂覆相对大量的贵重金属以增强储氧能力并且改善用于转化排气中的还原剂(主要是碳氢化合物(HC)和一氧化碳(CO))的低温性能。在微粒过滤器的再生阶段期间，这是必不可少的，因为达到碳烟再生所需的高热量水平的能力受到切断燃料供应的延长操作的不利影响，并且之后这增加了对用来产生所需的发热反应的氧化催化转化器的需求，以由此补偿低发动机排气温度。
另一方面，在微粒过滤器装载有碳烟并且处于高温的情况下，切断燃料供应的阶段增加了碳烟燃烧的速度，因为当燃料供应被切断时发动机排气中的氧含量处于最大值。这些约束通常将最大可容许的碳烟负载限制到保护不受这一操作情况影响的值，导致更频繁的再生和更大的消耗以使微粒过滤器的材料更耐用。
在当前的现有技术中，当燃料供应被切断时限制排气后处理装置中的热损失的方法受到减少通过系统的气流的能力的限制，减少通过系统的气流通常通过高排气再循环率来实现，例如通过完全打开排气再循环阀(EGR阀)和通过进气口节流来实现。所述方法受到驱动大量排气穿过常规排气再循环回路进入进气口的能力的限制。并且在切断燃料供应后由驾驶员应用节气门(加速)的事件中，扭矩的产生可能被延迟，因为进气管最初必须在低于环境压力的压力下通过最初的节流操作累积充气压力。
发明内容
本发明基于提供带有内燃发动机的机动车辆及其操作方法的目标，通过该机动车辆和方法，上述问题能够被解决。
根据本发明，提供一种具有内燃发动机、排气后处理装置和第一排气再循环回路的机动车辆，所述第一排气再循环回路从所述内燃发动机的排气道通过排气再循环阀，如果适当的话，还通过冷却器通向所述内燃发动机的进气道，其中提供从所述内燃发动机的所述排气道直接通向所述内燃发动机的所述进气道的第二排气再循环回路。
根据本发明，提供一种操作前述机动车辆的方法，其中在燃料供应被切断的所述机动车辆的超速模式期间，在确定的时间段内，来自所述涡轮增压器的所述涡轮的所有排气被导入所述第二排气再循环回路中，而不是被导入所述排气后处理装置中。
本发明被用于具有内燃发动机和排气后处理系统的机动车辆中，该排气后处理系统定期地得到提高的热量水平，例如用于柴油微粒过滤器(DPF)的再生，或者操作富混合物，例如用于稀氮氧化物捕集器。
本发明基于以下概念：除了常规的排气再循环回路，提供能够被用于完整的排气再循环的次级排气再循环回路，该次级排气再循环回路能够使排气后处理装置的最优热管理成为可能。对次级排气再循环回路关于相关传输延迟的需求明显低于对常规排气再循环回路的那些需求，并且这允许更大的管道容积。此外，可能选择更便宜的材料用于第二排气再循环回路，因为后者主要用于在切断燃料供应的阶段期间由内燃发动机泵取的新鲜空气的再循环。
此外，由于所有排气通过次级排气再循环回路而被再循环，因此在进气管中产生超压(充气压力)，其在应用节气门的情况下改善内燃发动机的扭矩的产生。
根据本发明在超速模式期间完整的排气再循环可以通过额外安装的双向阀或三通阀来实现，该双向阀或三通阀或者在常规操作中引导排气流通过排气后处理系统，或者在切断燃料供应阶段中引导排气流通过次级排气再循环回路。例如，额外安装的多路阀可以位于排气涡轮增压器的涡轮与排气后处理装置之间。特别地，作为排气后处理装置的预期标称温度值的函数，额外安装的多路阀的位置可以根据内燃发动机的排气温度和在排气后处理系统中测量的温度来选择。
附图说明
下面将根据附图来描述示例性实施例。附图中：
图1a示出了带有涡轮增压器、排气后处理和排气再循环的常规内燃发动机中的气体引导；
图1b示出了带有涡轮增压器、排气后处理和初级排气再循环及次级排气再循环的内燃发动机中的气体引导；以及
图1c示出了图1b中所示的气体引导的变体。
具体实施方式
如图1a所示，在带有涡轮增压器、排气后处理和排气再循环的常规内燃发动机中，新鲜气体连续流过涡轮增压器的压缩机1、通过中间冷却器2、包括节流阀3的管路部分和进气管4或多个进气管进入内燃发动机的一个或更多个汽缸5中。来自一个或多个汽缸5的排气流过涡轮增压器的涡轮6进入排气后处理装置7中，并且之后通过排气尾管释放，排气后处理装置7例如可以包括微粒过滤器和氧化催化转化器。排气再循环管路8在一个或更多个汽缸5与涡轮增压器的涡轮6之间分出，该排气再循环管路8经由冷却器9和排气再循环阀10将排气的一部分循环到进气管4中。
图1b中所示的布置与图1a中所示的布置相似，相同或相似的部分用相同的参考数字表示，但是三通阀11被布置在涡轮增压器的涡轮6与排气后处理装置7之间，该三通阀11将来自涡轮6的排气选择性地再循环到排气后处理装置7中，或经由第一次级排气再循环管路12再循环到冷却器9上游的(初级)排气再循环管路8中，或经由次级排气再循环管路13直接再循环到进气管4中。
三通阀11由电子发动机控制单元(ECU)操作，以使得通常来自涡轮增压器的涡轮6的所有排气流入排气后处理装置7中。仅在燃料供应被自动切断的机动车辆超速模式期间，在确定的时间段内，来自涡轮6的所有排气或在超速模式中基本仅包括新鲜空气的所有排气被导入第一次级排气再循环管路12或第二次级排气再循环管路13中，而不是被导入排气后处理装置7中。在有较少排气传输量的情况下，进入第一次级排气再循环管路12中的再循环是充分的，其中在进入进气管4之前，排气通过冷却器9和(此时完全打开的)排气再循环阀10，其中在相对较大排气传输量的情况下，所有排气能够经由第二次级排气再循环管路13直接被再循环到进气管4中。
这样，在超速阶段期间，排气道和进气管中的压力连续增加。如果所述压力变得太高，则在确定的时间段之后三通阀11必须被再次置于允许排气再次进入排气后处理装置7中的位置。之后累积的压力再次减小，并且如果之后燃料供应仍然被切断，则三通阀11能够被再次切换以提供完整的排气再循环，从而使得通过三通阀11的重复切换实现排气后处理装置7的热管理成为可能。
图1c中所示的布置与图1b中所示的布置相同，除了三通阀11被双向阀11’代替，并且第一次级排气再循环管路12已经被省略，以使得设计稍微简单一些。

Claims (9)

1.一种具有内燃发动机(5)、具有压缩机(3)和涡轮(6)的涡轮增压器、排气后处理装置(7)、第一排气再循环回路(8、9、10)和第二排气再循环回路(13)的机动车辆，所述第一排气再循环回路(8、9、10)从所述内燃发动机的排气道通过排气再循环阀(10)以及冷却器(9)通向所述内燃发动机的进气道(4)，所述第二排气再循环回路(13)从所述内燃发动机的所述排气道直接通向所述内燃发动机的所述进气道(4)，其中
所述第一排气再循环回路(8、9、10)在所述内燃发动机的一个或更多个汽缸(5)与所述涡轮增压器的所述涡轮(6)之间的一点从所述排气道分出；以及
所述第二排气再循环回路(13)在所述涡轮增压器的所述涡轮(6)与所述排气后处理装置(7)之间的一点从所述排气道分出。
2.根据权利要求1所述的机动车辆，其中多路阀(11、11’)被布置在所述内燃发动机的所述排气道中，所述多路阀具有连接到所述排气后处理装置(7)的出口路径，并且还具有连接到所述第二排气再循环回路(13)的出口路径。
3.根据权利要求2所述的机动车辆，其中所述多路阀(11)还具有连接到所述第一排气再循环回路(8、9、10)的出口路径。
4.根据权利要求2所述的机动车辆，其中所述多路阀(11、11’)被布置在所述涡轮增压器的所述涡轮(6)与所述排气后处理装置(7)之间。
5.一种操作如前述权利要求之一所述的机动车辆的方法，其中在燃料供应被切断的所述机动车辆的超速模式期间，在确定的时间段内，来自所述涡轮增压器的所述涡轮(6)的所有排气被导入所述第二排气再循环回路(13)中，而不是被导入所述排气后处理装置(7)中。
6.根据权利要求5所述的方法，其中所述排气被直接导入所述内燃发动机的进气道(4)中。
7.根据权利要求5所述的方法，其中所述排气被间断地不直接导入所述内燃发动机的所述进气道(4)中，而是被导入所述第一排气再循环回路(8、9、10)中。
8.一种用于操作具有内燃发动机的机动车辆的方法，所述内燃发动机包括排气后处理装置、第一排气再循环回路、第二排气再循环回路以及三通阀，所述第一排气再循环回路从所述内燃发动机的排气道通过排气再循环阀通向所述内燃发动机的进气道，所述第二排气再循环回路从所述内燃发动机的所述排气道直接通向所述内燃发动机的所述进气道，所述三通阀被布置在所述排气后处理装置上游的所述内燃发动机的所述排气道中且被连接到所述排气后处理装置、所述第二排气再循环回路和所述第一排气再循环回路，其中所述第一排气再循环回路(8、9、10)在所述内燃发动机的一个或更多个汽缸(5)与涡轮增压器的涡轮(6)之间的一点从所述排气道分出；以及所述第二排气再循环回路(13)在所述涡轮增压器的所述涡轮(6)与所述排气后处理装置(7)之间的一点从所述排气道分出，所述方法包括：
在燃料供应被自动切断的阶段中，在第一工况下，使排气经由所述第一排气再循环回路再循环至所述内燃发动机的所述进气道内；以及
在第二工况下，使所有排气直接经由所述第二排气再循环回路直接再循环至所述内燃发动机的所述进气道内。
9.根据权利要求8所述的方法，其中在所述第一工况下的排气体积小于在所述第二工况下的排气体积，所述第一排气再循环回路包括冷却器，所述内燃发动机包括涡轮增压器，并且所述三通阀位于所述涡轮增压器的涡轮与所述排气后处理装置之间。
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