CN105264193A - 用于运行废气后处理装置的方法和用于控制废气后处理装置的机构以及废气后处理装置、马达控制器和带有废气后处理装置的内燃机 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于带有柴油颗粒过滤器DPF的废气后处理装置300的、尤其是用于运行带有废气后处理装置的内燃机1000尤其是包括马达100的内燃机的方法，其具有下列步骤：尤其是利用规律再生运行所述柴油颗粒过滤器（DPF）；确定所述柴油颗粒过滤器DPF当前的烟尘负载。根据本发明地进行设置，将所述当前的烟尘负载与预先确定的烟尘负载参考值进行比较，并且在低于所述烟尘负载参考值时提高所述柴油颗粒过滤器DPF中的所述烟尘颗粒负载，以便遵循对于烟尘颗粒数量所要求的排放极限值。

Description

用于运行废气后处理装置的方法和用于控制废气后处理装置的机构以及废气后处理装置、马达控制器和带有废气后处理装置的内燃机

技术领域

本发明涉及用于运行带有柴油颗粒过滤器的废气后处理装置的方法，以及用于控制所述废气后处理装置的机构，以及废气后处理装置。此外本发明还涉及马达控制器和内燃机。

背景技术

由背景技术公开了使用一种用于清洁烟尘颗粒的废气的柴油颗粒过滤器。柴油颗粒过滤器可以具有细孔结构——例如陶瓷结构或者如文献US2007151231A中所描述的细孔的钢织物结构——在所述细孔结构的壁上分离烟尘颗粒。为了能够适应未来的废气（排放）标准必须确保废气中的烟尘颗粒数处于一定极限值之下。已公开的是，将柴油颗粒过滤器再生；由此确保了，柴油颗粒过滤器（DPF）不会阻塞并且马达不会受损或者说不会停止。在此区分有被动再生和主动再生，其中在预先确定的时间间隔中和/或在可预先给定的触发信号之后燃烧烟尘颗粒。对于带有被动再生的柴油颗粒过滤器的废气后处理系统，充分利用所谓的CRT效应（连续再生陷阱），并且将柴油颗粒过滤器在这种意义下、尤其是没有固定地预先给定的触发信号的情况下进行持续地再生；为此能够引入适合的热管理，所述热管理例如如此伴随着改变的马达运行而产生，使得提高废气温度，以便辅助废气中的烟尘颗粒进行燃烧。此外希望实现改进了的过滤效率。

发明内容

在这一点上实施本发明，其任务在于，说明一种方法和一种装置，借助所述装置能够减少废气中的排出的烟尘颗粒数，尤其是此外能够以改进了的过滤效率运行柴油颗粒。然而仍然能够应用现有的柴油颗粒过滤器技术。

通过本发明利用用于运行具有马达并且具有带有柴油颗粒过滤器的废气后处理装置的内燃机的方法来解决关于方法的任务，所述方法具有下列步骤：

-尤其是利用规律的再生运行所述柴油颗粒过滤器，

-确定所述柴油颗粒过滤器的当前的烟尘负载。

根据本发明地为此进行设置，将所述当前的烟尘负载与预先确定的烟尘负载参考值进行比较，并且在低于所述烟尘负载参考值时提高在所述柴油颗粒过滤器中的所述烟尘颗粒负载。

烟尘负载一般能够理解为能够量化负载的各个负载参数。这例如可以是重量或者体积或者类似指标中的烟尘负载数量或者也可以是颗粒数。

通过权利要求6所述的机构和权利要求7所述的废气后处理装置来解决关于装置的任务。本发明还涉及一种按照权利要求9所述的马达控制器和一种按照权利要求10所述的内燃机。

本发明从以下考虑出发，尤其是为了实现过滤效率应能够在被优化的区域中运行DPF。为此，本发明已经认识到，不直接在DPF的再生之后规律地存在被优化的区域。结果表明，尤其是直接在再生之后仍能够改进DPF的过滤效率。原则上希望提高过滤效率；也就是说，通过为了运行将DPF尽可能快地置入到被优化的区域中来改进DPF的响应率。结果表明，原则上能够在烟尘负载的被优化的区域中运行DPF。

本发明基于以下认识，通过提高柴油颗粒过滤器中的烟尘颗粒数来提高柴油颗粒过滤器的过滤效率。意外的是，恰恰通过提高柴油颗粒（DPF）中的烟尘颗粒负载，在柴油颗粒过滤器之后实现减少烟尘颗粒排放量。

在一种优选的改进方案的范畴中表明，较轻微负载的DPF具有相比较高负载的DPF、尤其是被优化负载的DPF更糟的过滤效率。按照本发明的认识如此设定烟尘负载，使得实现较好的过滤效率，并且也有效减少了颗粒数。

因而本发明的方案如此设置DPF被优化的最小负载，使得根据本发明地在低于参考值时尤其是通过内燃机专门针对于此的运行措施来提高在柴油颗粒过滤器中的烟尘颗粒负载。这在效果上导致了DPF的相对顺畅的负载直至并且超出被优化的最小负载；确切地说，能够运行在所希望的DPF的烟尘负载的运行频带中。

能够从从属权利要求中获得本发明的优选的改进方案，并且一一说明有利的可能性方案，在提出任务的范畴中以及关于其他优点方面实现上述方案。

优选地，尤其是附加地设置DPF的被优化的最大承载。有利的是，使得在超出参考值时尤其是通过内燃机专门针对于此的运行措施来降低柴油颗粒过滤器中的烟尘颗粒负载；尤其是借助运行措施如例如通过热管理或者类似措施进行DPF再生。

优选在烟尘负载的被优化的运行频带内、也就是说优选在DPF被优化的最小负载之上和DPF被优化的最大承载之下设置DPF的运行。

为了实现被优化的、尤其是最小的烟尘负载，原则上存在若干可能性方案以供使用。作为特别有利的是，设置DPF控制部，所述DPF控制部能够影响至少一个马达特征参数；优选通过马达控制器。这样能够将用于控制DPF的机构如此作用于马达控制器，使得在低于参考值时，通过提高DPF前的废气中的烟尘排放量和/或废气温度和/或NO_x排放量来提高柴油颗粒过滤器的烟尘颗粒负载。

在所述方法的一种改进方案中，通过在柴油颗粒过滤器前的废气调控的范畴中的排放调整过程（Emissionsvertrimmungs-Prozess）、尤其是通过在布置在柴油颗粒过滤器上游的柴油氧化催化剂中的废气调控来提高柴油颗粒过滤器中的烟尘颗粒负载。有利地通过减小柴油氧化催化剂中的二氧化氮的排放并且由此通过柴油颗粒过滤器中的二氧化氮减小烟尘燃烧来实现该排放调整。

在一种特别有利的改进方案中，提高柴油颗粒过滤器中的烟尘颗粒负载作为马达的排放调整过程的开启的结果。在所述方法的一种改进方案中，首先在排放调整过程中从烟尘排放量、废气温度、NO_x排放量、碳氢化合物排放量、一氧化碳排放量和颗粒排放量组成的组中确定至少一个马达特征参数的额定值。

在该额定值的基础上，随后确定至少一个马达特定的调节参量，并且将马达调节到该调节参量上，其中从车轮压力、废气再循环率（AGR率）、增压压力、Lambda、进气节流和BOI（BeginofInjection喷射始点）组成的组中选择该调节参量。然而除了所提到的调节参量，也能够有利地使用马达的其他的调节参量。

在排放调整过程的一种优选的改进方案中，马达特征参数为烟尘排放量、废气温度或NO_x排放量。提高马达的烟尘排放量使得增加了从马达进入到柴油颗粒过滤器中并且能够在那里储存的烟尘颗粒。如果减小废气温度或者NO_X排放量，则这致使相较于在较高的废气温度或者较高的NO_X排放量下的运行的柴油颗粒过滤器中的烟灰燃烧的减小并且由此柴油颗粒过滤器的烟尘颗粒负载的提高。

在一种优选的改进方案中，能够通过在马达下游布置的SCR（selectivecatalyticreduction选择性催化还原）系统确保遵循所要求的NO_X排放量。

有利地借助于分析在柴油颗粒过滤器上的压差、借助于负载模式、烟尘负载传感器或者烟尘传感器来确定负载。尤其有利的是，为了分析压差使用被修正了的压差，所述被修正了的压差考虑了柴油颗粒过滤器中烟灰负载的份额。

本发明也涉及一种用于控制废气后处理装置、尤其是带有已再生的柴油颗粒过滤器的废气后处理装置的机构，其中所述机构构造用于执行按照权利要求1或2中任一项、尤其是按照权利要求2所述的方法。

本发明也涉及一种具有柴油颗粒过滤器、尤其是被动再生的柴油颗粒过滤器的废气后处理装置，其中所述废气后处理装置具有用于根据本发明地进行控制的机构。

在一种有利的改进方案中，除了柴油颗粒过滤器，废气后处理装置也具有柴油氧化催化剂。

利用马达控制部能够如此设定马达废气，使得在柴油氧化催化剂处例如通过改变马达的废气温度或者NO排放量来减少所排放的二氧化氮量。

本发明也涉及一种马达控制器，所述马达控制器构造用于执行按照本发明所述的、尤其是按照权利要求3或4中任一项所述的方法。

本发明也涉及一种具有马达并且具有带有柴油颗粒过滤器、尤其是再生的柴油颗粒过滤器的废气后处理装置的内燃机，其中所述内燃机具有上述类型的马达控制器。

现在，在下文中根据附图对本发明的实施例进行描述。这些附图并非必须按照尺寸比例来示出实施例，而这些示图是在需要解释的地方实施成示意图形式和/或轻微扭曲的形式。对于能够直接从附图中识别出的原理的补充可以参考相关的背景技术。在此要考虑的是，涉及实施方式的形式和细节的各种变型和更改能够被进行，而不偏离于本发明的一般想法。在附图说明中以及在权利要求书中公开的本发明特征不仅能够单一地也能够任意组合地对于本发明的改进方案均是关键性的。此外，由在附图说明中和/或在权利要求书中公开的至少两个特征构成的所有组合也落入本发明的范畴中。本发明的一般构思并不局限于在下文中示出和描述的优选的实施方式的精确形式或者细节，相较于在权利要求书中要求保护的内容也不局限于所限定的主内容。在所说明的测量区域中，位于所提到的极限内的值也应该作为极限值公开并且能够任意地使用并且能够要求保护。为了简单起见，在下文中对于相同或者相似的部件或者具有相同或者相似作用的部件使用相同的附图标记。

附图说明

从下文中对优选的实施例的描述中并且基于附图得出本发明的其他优点、特征和细节。

图1示出了内燃机的一种优选的实施方式的示意图，所述内燃机具有马达、增压部以及废气后处理装置的系统，所述废气后处理装置带有柴油颗粒过滤器和用于柴油颗粒过滤器的被动的再生的机构；

图2是根据一种优选的实施方式的、用于带有柴油颗粒过滤器的废气后处理装置的方法流程的原理草图，其中将所述当前的烟尘负载与预先确定的烟尘负载参考值进行比较，并且在低于所述烟尘负载参考值时提高在所述柴油颗粒过滤器中的所述烟尘颗粒负载；

图3是用于内燃机的一种优选的实施方式的作用模式的原理示图；

图4是用于带有柴油颗粒过滤器的废气后处理装置的方法流程的一种实施方式的细节示意图。

具体实施方式

图1示出了带有马达100、增压部200以及象征性示出的废气后处理装置300的内燃机1000，所述废气后处理装置包括柴油颗粒过滤器DPF，能够通过控制机构GCU利用热管理加载所述柴油颗粒过滤器；这造成柴油颗粒过滤器DPF的被动再生。在此，废气后处理装置的控制机构GCU作为模块安放在一系统中，所述系统包括废气后处理装置、柴油颗粒过滤器和控制机构GCU。用于控制柴油颗粒过滤器的被动再生（通过箭头301表征）的控制机构在此通过数据和控制总线CAN控制连接到内燃机1000的中央控制单元ECU上。中央控制单元ECU此外例如通过箭头301、302象征性示出地那样构造用于控制马达100和增压部。马达100在此以柴油机的形式构成，所述柴油机具有在马达体中、仅仅示例性且象征性示出的一定数量的汽缸Z，例如能够通过带有相应喷射部的共轨系统为所述汽缸供应燃料（未示出）。

增压部200通过在增压空气道或者说废气道101L、101A中的相应的进气歧管和排气歧管连接至马达体，以用于供入增压空气LL或者说供出废气AG。增压部200当前构造有第一增压级200I和第二增压级200II，所述第一增压级和所述第二增压级设置了涡轮增压器的相应的结构布置，该涡轮增压器相应地具有在增压空气LL的支线中或者说在废气AG的支线中的压缩机201.1、202.1和涡轮201.2、202.2。在压缩机201.1、202.1下游分别设置增压空气冷却器201.3、202.3。增压级、压缩机、涡轮和冷却器也可以称作低压-或者高压压缩机、低压或者高压涡轮或者低压或者高压冷却器。内燃机1000或者说在此示出的增压系统200对于带有废气后处理装置300的系统的内燃机仅仅是示例性的并且为了对其进行阐述而进行描述。

本发明的方案也包括用于不带有增压部或者仅带有单级的增压部的马达100的废气后处理系统。在本情况中，所述增压部实际上作为二级增压部被设计用于大型柴油马达，所述二级增压部的高压级（第二增压级200II）能够借助在废气旁通管路101B中的废气门202.4断开。为了进行增压控制，在内燃机1000的增压空气道101L中布置节气活板202.5，所述节气活板在废气门202.4的配合下能够被触发，以便以恰当的方式根据马达100的负载状态的不同来控制增压级200II、200I。

此外，内燃机1000当前设有废气循环部400，其中在废气循环线路101R中布置用于处理所循环的废气AG的废气循环阀401和废气冷却器402。如通过箭头302表征的那样，相应地通过触发废气循环阀401或者废气门202.4来触发增压部200和废气循环部400。

在下文中说明并且根据一种优选的实施方式描述了带有柴油颗粒过滤器和用于控制废气后处理装置300的废气后处理装置的方法流程。在此，将当前的烟尘负载的值与预先确定的烟尘负载参考值进行比较，并且在低于参考值时提高在柴油颗粒过滤器中的烟尘颗粒负载。为此可以一一参考图2、图3和图4的描述。

图2示出了用于本发明的方案的原理草图，根据所述方案，在该实施方式中，首先在步骤110中计算柴油颗粒过滤器的烟尘负载。随后在步骤120中将所计算的值与用于烟尘负载的额定值进行比较。如果所计算的实际值高于额定值或者相当于额定值，则重新确定柴油颗粒过滤器的烟尘负载。然而如果所计算的烟尘负载的实际值低于预先设定的额定值，则在步骤130中启动排放调整过程，所述排放调整过程造成柴油颗粒过滤器中的烟尘颗粒负载的提高。在排放调整过程结束后，重新确定柴油颗粒过滤器的烟尘负载。通过排放调整过程130提高在柴油颗粒过滤器中的烟尘负载，使得提高柴油颗粒过滤器的过滤效率并且因此减小了在柴油颗粒过滤器之后的烟尘颗粒排放量。根据本发明地，能够考虑排放调整过程的不同实施方式。一方面，该排放调整过程可以在废气调控的范畴中发生在柴油颗粒过滤器之前，其中例如减小二氧化氮的排放量，从而使得较少的二氧化氮进入到柴油颗粒过滤器中并且由此减小了柴油颗粒过滤器中的烟尘燃烧。在根据本发明方法的另外一种实施方式中，在马达控制的范畴中发生排放调整过程，其中确定至少一个马达特征参数的额定值，并且为了遵循额定值将马达调节到至少一个马达特定的调节参量上。用于调节马达的适合的调节参量例如为车轮压力、AGR率、增压压力、Lambda、进气节流或者BOI。

图3示意性地示出了根据本发明方案的、内燃机200的其作用方面的一种实施方式；例如可以以下列方式设定图1的内燃机1000。内燃机200包括马达201以及带有柴油颗粒过滤器DPF的废气后处理装置205和马达控制器210（ECU）。马达控制器210在此包括烟尘负载计算器220以及马达调节器230。马达控制部210的烟尘负载计算器220借助负载模式或者借助分析通过柴油颗粒过滤器DPF测量的压差来确定柴油颗粒过滤器DPF的烟尘负载。将柴油颗粒过滤器DPF的负载的该实际值与所保存的烟尘负载是额定值进行比较。

如果实际值小于额定值，则由马达控制器210开启排放调整过程。在此，首先从由烟尘排放量、废气温度、NO_X排放量、碳氢化合物排放量、一氧化碳排放量和颗粒排放量组成的组中确定至少一个马达特征参数的额定值。该额定值被传递到马达调节器上，为了遵循该额定值，所述马达调节器确定马达特定的调节参量并且随后将马达201调节到该调节参量上。适合的调节参量例如为油轨压力、AGR率、增压压力、进气节流、Lambda或者BOI。

如果作为调节马达201的结果，现在废气温度或者二氧化氮排放量例如作为特征参数被减小，则柴油颗粒过滤器中的烟尘燃烧也被减小。由于此外废气中的烟尘颗粒会存储在柴油颗粒过滤器DPF中，这会造成柴油颗粒过滤器中的烟尘颗粒负载的升高。柴油颗粒过滤器DPF中的升高了的烟尘颗粒负载随后会导致改善柴油颗粒过滤器的过滤效率，并且减少柴油颗粒过滤器之后烟尘颗粒的排放。因而借助本发明也能够遵循比迄今为止更严格的废气（排放）标准。

图4示出了根据本发明的方法的示意图。在步骤305中，在根据本发明的方法中，通过柴油颗粒过滤器记录了压差值并且在下一步骤310中为了确定柴油颗粒过滤器的负载而考虑该压差值。将在步骤310中所确定的负载实际值在步骤315中与在步骤316中提供的烟尘负载的额定值进行比较。如果烟尘负载实际值小于烟尘负载额定值，则随后在步骤320中开启排放调整过程，在所述排放调整过程中首先确定造成在柴油颗粒过滤器中的烟尘颗粒负载的提高的马达特征参数的额定值。所求得的马达特征参数的额定值在步骤325中转移到马达调节部上，并且在步骤320中求得马达特定的调节参量，为了遵循马达特征参数的额定值能够将马达调节到所述调节参量上。在步骤340中，随后将马达调节到所确定的调节参量上。

Claims (10)

1.用于带有柴油颗粒过滤器（DPF）的废气后处理装置（300）的、尤其是用于运行带有废气后处理装置的内燃机（1000）尤其是包括马达（100）的内燃机的方法，该方法具有下列步骤：

-运行所述柴油颗粒过滤器（DPF），该柴油颗粒过滤器尤其带有规律的再生，

-确定（310）所述柴油颗粒过滤器（DPF）当前的烟尘负载，

其特征在于，将所述当前的烟尘负载与预先确定的烟尘负载参考值进行比较（315），并且在低于所述烟尘负载参考值时提高在所述柴油颗粒过滤器（DPF）中的烟尘颗粒负载。

2.按照权利要求1所述的用于废气后处理装置（300）的方法，其特征在于，所述方法包括废气调控，并且为了提高在所述柴油颗粒过滤器中的所述烟尘颗粒负载，在所述废气调控的范畴中启动排放调整过程。

3.按照权利要求1或2所述的用于废气后处理装置（300）的方法，其特征在于，在运行包括马达（100）的所述内燃机（1000）时，为了提高在所述柴油颗粒过滤器（DPF）中的所述烟尘颗粒负载，启动所述马达的排放调整过程。

4.按照权利要求3所述的用于废气后处理装置（300）的方法，其特征在于，所述排放调整过程包括下列步骤：

-从烟尘排放量、废气温度、NO_X排放量、碳氢化合物排放量、一氧化碳排放量、颗粒排放量组成的组中确定至少一个马达特征参数的额定值，

-确定至少一个用于遵循所述额定值的马达特定的调节参量，

-将所述马达调节到由油轨压力、AGR率、增压压力、Lambda、进气节流、BOI组成的组中的所述至少一个调节参量上。

5.按照权利要求1至4中任一项所述的用于废气后处理装置（300）的方法，其特征在于，利用分析压差或者利用负载模型或者借助烟尘负载传感器或者烟尘传感器来确定所述负载。

6.用于控制废气后处理装置（300）、尤其是带有再生的柴油颗粒过滤器（DPF）的废气后处理装置的机构，其特征在于，所述机构构造用于执行按照权利要求1至5中任一项所述的方法。

7.废气后处理装置（300），其具有柴油颗粒过滤器（DPF）、尤其是再生的柴油颗粒过滤器，其特征在于，所述废气后处理装置具有按照权利要求6所述的用于控制的机构。

8.按照权利要求7所述的废气后处理装置（300），所述废气后处理装置附加地具有柴油氧化催化剂。

9.马达控制器（210），所述马达控制器构造用于执行按照权利要求1至5中任一项、尤其是按照权利要求3至5中任一项所述的方法。

10.内燃机（1000），其具有马达（100）和具有带有柴油颗粒过滤器（DPF）的废气后处理装置（300），其特征在于按照权利要求6所述的控制机构和/或按照权利要求9所述的马达控制器。