CN102678231A - 用于控制汽车-内燃机装置的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于控制汽车内燃机装置(50)的再生阶段的方法，汽车内燃机装置(50)包括：带增压空气入口(94)和废气出口(95)的内燃机(1)；带有驱动涡轮(12)和压缩机(3)的增压空气增压器(64)；一条带有控制元件(32、33)的冷却剂回路(58)，控制元件(32、33)用于控制在需要时冷却内燃机(1)的冷却剂流；与出口(95)连接的、带有废气温度传感器(9)的废气颗粒过滤器(8)；一根从出口(95)和驱动涡轮(12)前方到压缩机(3)后方的增压空气侧的高压废气循环导管(56)，其中，在高压废气循环导管(56)的线路中布置带旁路导管(15`)的高压废气循环冷却器，旁路导管(15`)具有旁路阀(17)。在内燃机(1)再生阶段，废气温度借助废气温度传感器(9)测得。只要由传感器(9)测得的废气温度低于一个恒定的极限值，就打开旁路阀(17)。

Description

用于控制汽车-内燃机装置的方法

技术领域

本发明涉及一种用于控制汽车内燃机装置的再生阶段的方法，该汽车内燃机装置具有废气颗粒过滤器。

背景技术

现代的内燃机装置，尤其是柴油内燃机装置通常具有用于净化基本上是烟尘颗粒的废气的废气颗粒过滤器。所谓的壁流式过滤器提供良好的过滤性能，在这种过滤器中，加入颗粒的废气在穿过多孔的过滤器壁时被过滤。虽然过滤器壁的孔径明显大于颗粒的尺寸。但在工作阶段中，大量的颗粒积聚在过滤器壁中，必须连续地或有规律地清除这些大量的颗粒以确保颗粒过滤器或内燃机装置定期的工作。当温度升高时通过燃烧嵌入的颗粒进行颗粒过滤器的再生。颗粒过滤器的再生表明，颗粒这样加入颗粒过滤器，使得颗粒过滤器严重阻碍废气流。由再生触发装置造成再生的触发，其例如借助在颗粒过滤器前方和后方的的压力传感器测得颗粒过滤器的差压。若该差压高于一个确定的差压极限值，则通过再生触发装置触发颗粒过滤器的再生。

在再生触发装置中或在现有技术中的再生方法中，在再生时进入颗粒过滤器的废气的温度通过在一段时间内相应增大废气温度的调节值升高。进入颗粒过滤器的废气在再生时具有更高的温度，由此颗粒过滤器也具有更高的温度并且最终燃烧嵌入的颗粒。

问题在于，进入颗粒过滤器的废气足够高的温度在柴油内燃机中因为它在短时间工作，尤其在较短时间市内行驶时功率高，不能达到，只是很慢或只在能够避免燃料消耗更多但仍然消耗很多燃料的情况下达到。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，创造一种控制方法，用该方法改善颗粒过滤器的再生。

该技术问题在再生触发装置触发再生时按本发明通过下列方法步骤解决：

-通过废气温度传感器确定废气温度，

-当废气温度在再生阶段中低于一个恒定的极限值时：打开这个开启短时关闭高压废气循环冷却器的旁路导管的旁路阀。

现代的柴油内燃机在各种情况下都具有增压空气-增压器。此外，现代的用于减少废气排放的柴油内燃机具有一根从内燃机出口和增压空气增压器的驱动涡轮前方到压缩机后方的增压空气侧的高压废气循环导管。在高压废气循环导管的线路中布置一个用于按需冷却再循环废气的废气循环冷却器。废气循环冷却器配有一带旁路阀的旁路导管，使得在需要时不必将废气导引经过冷却器，而只要将废气从冷却器的旁边经过引向增压空气侧。为避免在内燃机入口并因此也在内燃机出口处太高的废气温度，使用该冷却器，以便保护尤其是后续设备不受太高的废气温度损坏并且降低废气中氧化氮含量。

在按本发明的方法中，废气循环冷却器不出例外通过旁路阀的打开并且由此引起的旁路导管的打开而断开。由此，为加热废气已在内燃机入口前方具有比在废气循环冷却器冷却时更热的废气。废气循环冷却器在再生时只要废气温度低于确定的极限值就断开。该极限值应当低于废气再生最小温度，当超过最小温度时颗粒过滤器开始真正的再生。

也就是说，用于达到再生温度的废气加热按所述方法步骤被明显加速。由此，获得只要在短时间运行内燃机时也可能实施颗粒过滤器再生的机会。

优选废气温度的极限值超过400摄氏度，并且优选在450和600摄氏度之间。视现有技术中废气颗粒过滤器的结构设计而定，再生的最小温度为600摄氏度，但可以借助添加剂、和其它的技术措施降至大约500摄氏度。也就是经由高压废气循环返回的废气只要从废气循环冷却器旁边导引经过旁路导管，直至接近或完全达到废气再生的最小温度。

为了保护部件，现代的汽车内燃机装置可以具有冷却过的废气弯管，其为了冷却从内燃机中排出的废气具有一个冷却器。按一种优选的设计方案，在再生阶段中以相对非再生运行更高的废气温度调节废气弯管冷却器。也就是废气冷却器的冷却功率相对颗粒过滤器不发生再生的正常工作更低，以确保为快速达到再生最小温度的更高废气温度。

此外，现代的汽车内燃机装置具有一个在增压空气-增压器的涡轮式压缩机和内燃机增压空气入口之间的、调节过的增压空气冷却器。增压空气冷却器用于为提高效率再次冷却由压缩机压缩的、在压缩时相应地被加热的增压空气。因此，在再生阶段时，只要再生阶段中的废气温度低于恒定的极限值就规定，以相对非再生运行更高的最高温度调节增压空气冷却器。增压空气冷却器按规律地进行温度调节，即，增压空气温度是增压空气冷却器调节的引导值。在再生阶段时，并且只要废气温度低于恒定的极限值，就这样匹配增压空气冷却器的调节，使得从增压空气冷却器排出的废气具有一个明显更高的温度。也通过该措施实现：在触发颗粒过滤器再生时尽可能快地使进入颗粒过滤器中的废气到达再生最小温度。

附图说明

以下根据附图进一步阐述本发明的一种实施形式。在附图中：

图1是内燃机装置的示意图。

具体实施方式

该图示意表示复杂的内燃机装置50。在该装置50中，示出所有重要的设备，这些设备围绕内燃机1与增压空气、废气、多个冷却剂回路和油路有关。

新鲜的增压空气由空气过滤器5吸入，并且随后流经空气量测量计4。吸入的增压空气之后进入增压空气-增压器64中，在该增压器64中，必要时在压缩机3中压缩增压空气。然后，增压空气流向借助冷却剂冷却的、配有带旁路阀的旁路52的增压空气冷却器38。增压空气从此处流经节流阀形状的气体控制阀42到达混合器43，增压空气必要时在该混合器中与从高压废气再循环装置中返回的废气混合。

增压空气从混合器43经由吸管34并且经过增压空气入口94进入内燃机1中。增压空气与燃料一起积聚于此并且点燃按这种方式获得的混合气。此处产生的废气从排气出口95流出内燃机1。

从出口95中排出的废气在水冷的排气弯管11中冷却并且与主气流一起继续流向增压空气增压器64的驱动涡轮12。驱动涡轮12驱动压缩机3。该驱动涡轮12配有一条带有旁路阀60的旁路68并且压缩机3配有一条带有旁路阀61的旁路66。废气从增压空气增压器64而来经过布置在废气催化器8前方不远的废气温度传感器9。废气从废气催化器8中流出经过第一气体控制阀7和第二气体控制阀6进入未示出的排气管中。在此未示出的气流是从空气过滤器入口到出口进入消声器或排气管的主要气流。

该主要气流具有三条支流，即，低压废气再循环支流、高压废气再循环支流以及给两个三路换热器21、26供气的支流。

低压废气再循支流由一根导管54构成，这根在废气支流中的导管54在废气催化器8和第一气体控制阀7之间分路并且在其线路中具有废气循环控制阀2。该废气再循环导管54通入增压空气增压器64前方的增压空气管路中。

此外，设置高压废气循环支流，其中，在排气侧的高压废气循环管道56在水冷的排气弯管11和增压空气增压器64之间分路。在该支流后方的，在导管56的线路上设置一个在该位置上探测废气质量和废气温度的废气量-温度传感器13。然后废气流流经连接在气体控制阀16上游的高压循环冷却器15。此外，平行于冷却器15设置一条旁路15`，当相关的气体控制阀16、17和18相应地闭合或打开时，废气在冷却器15包围的情况下会流经这条旁路15`。需要时在高压废气循环冷却器15中冷却由导管56引回的废气，以减少内燃机1的热负载和主废气流中的设备，并且降低废气中的氧化氮含量。

在导管56的线路中，沿流动方向在冷却器15的后方设有一个高压废气循环冷却器传感器19，借助该传感器19可以调节废气循环冷却器15的冷却效率。废气从此处流入混合器43中，在该混合器43中增压空气与来自高压废气循环导管56的废气混合。

另一根在主废气流中的排气导管70在第一气体控制阀7和第二气体控制阀6之间分路向两个三路换热器21、26。在第一三路换热器21中可以借助热废气加热目标介质，并且借助同样输入的冷却剂在需要时冷却同一个目标介质。因此，两个三路换热器除了其废气入口外还具有冷却剂入口。第一三路换热器通过润滑剂-输入管路80和输出管路81与内燃机1相应的润滑剂接头连接。也就是说在第一三路换热器21中在需要时通过冷却水冷却或通过废气加热内燃机润滑剂。

第二三路换热器26通过润滑剂输入管道83和润滑剂输出管道84与变速器62连接。通过润滑剂输入管道83和输出管道84以及所属的三路换热器26，在需要时可以冷却或加热变速器润滑剂。尤其在自动变速器中合理的是，在该自动变速器中润滑剂量通常可以大于等于10升，并且当润滑剂温度很低时，从该自动变速器中吸走大部分传动功率，并且当温度很高时出现大量的滑移。

当前设置两个冷却剂回路，即，第一高温冷却剂回路58和第二低温回路59。低温回路59用于增压冷却器38的冷却并且为此具有低温冷却器45和低温冷却剂泵41。

高温冷却剂回路58具有冷却器46、冷却剂泵33以及大量导管和阀。主要冷却剂流从冷却器46流出经过冷却剂导管88到达冷却剂泵33，其在工作时将冷却剂抽吸到内燃机1中。从内燃机1中流出的冷却剂通过冷却剂控制阀32流回至冷却器46。

在内燃机1冷却剂出口和冷却剂控制阀32之间多根冷却剂导管分路向废气弯管冷却器11、高压废气循环冷却器15、第一三路换热器21和第二三路换热器26，以便从此次起分别流回到冷却剂的冷却器46中。

冷却剂流借助控制阀10、14、20和90按需求控制或调节。

在润滑剂管道80、81、83、84的线路中，分别在三路换热器21、26前方或后方的设置温度传感器22、24、27、28，借助这些温度传感器可以调节相关的润滑剂温度。

两条冷却剂回路的两个冷却器45、46由从外部流入的冷空气64冷却，该冷却空气在此穿过可关闭的空气百叶窗44。

内燃机的再生阶段如下进行：

废气颗粒过滤器8的再生由再生触发装置触发，该再生触发装置可以是中央电机控制装置的组成部分。该再生触发装置在确定的工作时间间隔后方的触发再生。然而，再生触发装置也可以按需要触发颗粒过滤器8的再生，通过再生触发装置例如借助相应的压力传感器采集颗粒过滤器8的压差。若该压差超出极限值，就触发再生。

在柴油内燃机中会发生，当小负载的柴油机本身在内燃机和所有邻接的设备和所使用的流体的工作温度中工作时，在颗粒过滤器8前方的废气温度不明显超过200摄氏度。然而为了实现颗粒过滤器8的再生，只要在颗粒过滤器前方由温度传感器测得的废气温度低于例如500摄氏度的极限值，电机控制装置就嵌接到该汽车内燃机装置冷却少量废气的设备中。

一方面高压废气循环冷却器15通过旁路阀17的打开而短暂闭合，以便废气通过旁路管道15`未被冷却地输送给增压空气。此外，尽可能地降低废气弯管冷却器11`的冷却功率，而不会损坏后续的部件，尤其是增压空气增压器64的驱动涡轮12。在极端的情况下，可以断开废气弯管冷却器11`。

此外，在再生阶段中并且只要废气温度低于确定的极限值，就以一个相对非再生阶段更高的最高温度作为调节值调节增压空气冷却器38或在极端的情况下在该再生阶段中完全断开增压空气冷却器38。

通过三种所述的措施，废气在穿过不同冷却器时夺走废气尽可能少的热量和所需的热量，以便一方面避免损坏设备，另一方面尽可能快地将进入颗粒过滤器8前方的废气加热到再生最小温度。

当内燃机在较小负载情况下工作时，以这种方式也可以实施颗粒过滤器的再生。

Claims (4)

1.一种用于控制汽车内燃机装置(50)的方法，该汽车内燃机装置(50)包括：一带有增压空气入口(94)和废气出口(95)的内燃机(1)；一带有驱动涡轮(12)和压缩机(3)的增压空气-增压器(64)；一根从所述出口(95)和所述驱动涡轮(12)前方到所述压缩机(3)后方的增压空气侧的高压废气循环导管(56)，其中，在所述高压废气循环导管(56)的线路中布置：一个具有带旁路阀(17)的旁路导管(15`)的高压废气循环冷却器(15)；一个与所述出口(95)连接的废气颗粒过滤器(8)；一在所述颗粒过滤器(8)前方的废气温度传感器(9)和一个按确定的准则触发所述颗粒过滤器(8)再生的再生触发装置，按下列方法步骤触发再生：

-通过所述废气温度传感器(9)确定所述废气温度，

-当所述废气温度在所述再生阶段中低于一个恒定的极限值时：打开所述旁路阀(17)。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述废气温度的极限值超过400摄氏度，并且优选在450和600摄氏度之间。

3.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述汽车内燃机装置(50)具有一根带冷却器(11`)的废气弯管，在所述再生阶段时具有如下方法步骤：以相对非再生运行更高的再生最高温度调节所述废气弯管冷却器(11`)。

4.如权利要求1至3之一所述的方法，其特征在于，在所述压缩机(3)和所述入口(94)之间，所述汽车内燃机装置(50)具有一个受调节的增压空气冷却器(38)，其中，在再生阶段时，以相对非再生运行更高的最高温度调节所述增压空气冷却器(38)。

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