CN111441870B - 用于内燃机的废气后处理的方法和废气后处理系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于具有至少一个燃烧室(12)的内燃机(10)的废气后处理的方法，内燃机的进气口(22)与进气系统(20)连接，内燃机的排气口(42)与内燃机的排气装置(40)连接。在每个燃烧室处布置有至少一个点火装置，以便点燃燃烧室中的按化学计量的燃烧空气混合物。排气装置具有排气通道(46)，在排气通道中布置有至少一个废气后处理部件。排气装置通过废气再循环系统(60)与内燃机的进气系统连接，在废气再循环系统中布置有废气再循环冷却器(70)。按照本发明的方法包括如下步骤：‑以按化学计量的燃烧空气混合物(λ＝1)运行内燃机，内燃机的废气由废气后处理部件净化；‑确定内燃机的运行点，在内燃机的恒定的负荷点处调整废气再循环率，以便改变废气温度。

Description

用于内燃机的废气后处理的方法和废气后处理系统
技术领域
本发明涉及一种用于内燃机的废气后处理的方法以及一种用于实施这种方法的废气后处理系统，内燃机具有至少一个燃烧室，内燃机的进气口与进气系统连接，并且内燃机的排气口与内燃机的排气装置连接，其中，在每个燃烧室处布置有至少一个点火装置，以便点燃所述燃烧室中的按化学计量的燃烧空气混合物，其中，所述排气装置具有排气通道，在所述排气通道中布置有至少一个废气后处理部件，并且其中，所述排气装置通过废气再循环系统与进气系统连接，其中，在废气再循环系统中布置有废气再循环冷却器。
背景技术
当前和将来日益严格的排放法规对发动机的原始排放或者说未处理排放和内燃机的废气后处理提出了高要求。在这种情况下，为了遵守未来的排放限值(例如EU7、USSULEV20)，通常需要以按化学计量的燃烧空气混合物运行汽油发动机，以便在内燃机的所有运行点处确保功能可靠的废气后处理过程。在通过“小型化”而具有非常高的比功率密度的现代内燃机中，当调用的发动机功率较高时，废气温度可能非常剧烈地升高。如果在这样的负荷点处以按化学计量的燃烧空气比运行内燃机，则有较高的热量输入废气后处理部件中，热量输入还可能由于废气后处理部件上的放热的催化反应被加剧。在这种情况下可能出现废气后处理部件的这样的工作温度，该工作温度高于持久地允许的材料极限温度并且最终导致废气后处理部件的热损伤直至这些废气后处理部件失效。
由现有技术已知各种措施，用于在内燃机的全负荷运行中降低废气温度。用于降低废气温度的第一个措施是在全负荷运行中使燃烧空气混合物加浓。在这种情况下，燃烧空气比朝低于化学计量的燃烧空气比的方向移动。因此，在燃烧室中不再有足够的氧气来完全燃烧燃料，这通过未燃烧的燃料实现了燃烧和废气的冷却。但废气排放、尤其未燃烧的碳氢化合物和一氧化碳的排放和燃料消耗也同时增加。
已知使用废气冷却器作为其它的措施。在此如此选择冷却功率，使得这样降低废气后处理部件的进口上游的废气温度，从而避免废气后处理部件的热损伤。在此需要考虑由于废气后处理部件上的放热反应额外输入废气后处理部件中的热量。但在具有高的发动机比功率的内燃机中需要较高的冷却功率，以确保在所有运行条件下充分冷却废气流。这导致废气冷却器较大，所述较大的废气冷却器需要较大的安装空间并且增加了机动车的重量。因此，这种废气冷却器只如此大地设计，使得其刚好实现对废气后处理部件的构件保护功能。因此不能实现在废气温度管理的范畴内进一步地降低废气温度。另外，在非常高的发动机比功率下，排气门将非常热并且不能通过该措施冷却，因此在全负荷下按化学计量的运行可能导致排气门的热损伤。
作为用于降低燃烧温度和废气温度的其它措施，已知将水喷入到内燃机的燃烧室中。尽管这种喷水非常有效，但与优点相比有若干缺点。一方面需要额外的喷射器来引入水。此外，在具有高的全负荷比重的负荷状况下水消耗量相应较高，这可能导致驾驶员需要在每个加油站类似于补充燃料地补充水。为了避免损坏内燃机使用脱矿物质的水(软水)，这额外增加了喷水的成本。此外需要为水箱提供加热措施，以防止水在冬季结冰。
由专利文献DE 10 2005 045 294 A1已知一种用于柴油发动机的废气后处理的方法，其中，通过废气再循环系统将废气引回到进气系统中，以便在高于化学计量的燃烧中减少内燃机的未处理排放、尤其是氮氧化物排放。在这种情况下，再循环的废气通过废气再循环冷却器冷却，以便降低燃烧室中的温度并且因此减少氮氧化物的形成。
由专利文献DE 10 2016 006 327 A1已知用于调整废气再循环阀的装置和方法，以便优化换气并且降低燃烧温度和因此抑制氮氧化物的产生。在此，机动车优选设计为混合动力车辆并且既具有内燃机又具有电动机，其中，通过改变电动机的功率来调整对内燃机的负荷需求。
由专利文献DE 10 2016 111 366 A1已知用于改善内燃机在较高的转速和负荷中的运行的方法和系统。在此可以将燃料喷入内燃机的排气装置中，以便当内燃机在较高的转速和负荷中运行时降低废气后处理部件的热负荷。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是，能够在所有的运行点中以按化学计量的燃烧空气比运行内燃机，以便实现有效率的废气后处理并且克服现有技术中已知的缺点。
按照本发明，所述技术问题通过一种用于具有至少一个燃烧室的内燃机的废气后处理或者说废气再处理的方法解决，所述内燃机的进气口与进气系统或者说进气管路系统(Ansaugtrakt)连接，并且内燃机的排气口与内燃机的排气装置或者说废气装置连接。在此，在每个燃烧室处布置有至少一个点火源(例如火花塞)，以便点燃燃烧室中的按化学计量的燃烧空气混合物。排气装置具有排气通道或者说废气通道，在排气通道中布置有至少一个废气后处理部件、尤其是三效催化转化器(即三元催化器)、汽油颗粒过滤器或者四效催化转化器(即四元催化器)。排气装置通过废气再循环系统与内燃机的进气系统连接，其中，在废气再循环系统中布置有废气再循环冷却器。按照本发明的方法包括如下步骤：
-用按化学计量的燃烧空气混合物(λ＝1)运行内燃机，其中，内燃机的废气由废气后处理部件净化；
-得出或者说确定内燃机的运行点，其中，在内燃机的恒定的负荷点处或者说在内燃机的负荷点恒定的情况下调整废气再循环率，以便改变废气温度。
实施这种方法的前提是存在废气再循环系统。借助于该废气再循环系统可以在定义的界限内、尤其在0％至25％的废气质量份额的范围内调节形成任意的废气再循环率。结合合适的发动机控制策略使内燃机的相应的负荷点保持恒定，并且通过改变废气再循环率调整适配废气温度。通过这种方式，即使在高负荷和/或高转速中也能以高的比功率和按化学计量的燃烧空气比运行内燃机，而不对内燃机的排气门和/或废气后处理部件造成热损伤。
按照本发明的用于内燃机的废气后处理的方法的改进方案和非一般的扩展设计可由在说明书中记载的附加特征得出。
在所述方法的优选的实施方式中规定，在内燃机的恒定的负荷点处，附加地移动所述点火装置的点火时间点，以便调整废气温度。除了废气再循环系统之外，还可以通过其它发动机参数影响废气温度。例如，在负荷点保持恒定的情况下，燃烧室中点火时间点的延迟调整导致废气温度升高，同时废气质量流增加，因为在点火时间点朝“延迟”方向调整时内燃机的热效率下降。如果在过程技术上将废气再循环的效应与点火角调整的效应相结合，则可以在负荷点保持不变和废气温度保持不变的情况下改变废气质量流。
备选地或附加地规定，在内燃机的恒定的负荷点处，提高废气再循环量，以便降低废气温度。对于内燃机的示例性的工作点，以此方式能够将催化转化器上游的和催化转化器下游的废气温度均降低多达120℃。另外，提高的废气再循环率可以用于减少由于催化转化器表面上的放热反应释放的热量。这种效果也可以呈现在内燃机的其它负荷点处。在此可以将内燃机的功率和输出转矩保持恒定，从而使该措施不会被机动车的驾驶员察觉并且因此不导致机动车的舒适性损失也不导致行驶性能损失。
在所述方法的进一步改进中规定，确定燃烧室温度和/或废气温度，其中，当燃烧室温度或废气温度分别超出定义的阈值时，提高废气再循环系统的废气再循环率。因此可以借助于通过废气温度或燃烧室温度控制或调节的废气再循环系统调节形成这样的废气温度，这种废气温度功能可靠地不超出废气后处理部件的最大允许的构件温度。此外可以这样设计主动的温度管理，从而能够在负荷点保持不变和废气温度保持不变的情况下调节形成不同的废气质量流。
在所述方法的优选的实施方式变型中规定，通过调整废气再循环率和/或燃烧室中的燃烧混合物的点火时间点使内燃机的废气温度保持恒定。由于恒定的废气温度，催化转化器例如可以在效率最大的运行点处运行，从而实现存在于内燃机的废气流中的有害物质的特别有效率的转换。备选地可能需要恒定的废气温度以便使汽油颗粒过滤器或四效催化转化器再生。在这种情况下能够调节形成的温度高于或低于会在内燃机的效率最大或排放最佳的运行点处形成的温度。
在所述方法的优选的实施方式中规定，所述废气再循环率通过废气再循环系统中的废气再循环阀控制或调节。废气再循环阀是简单且相对廉价的用于调节内燃机的废气再循环质量流的可能性。另外，通过废气再循环阀可以防止新鲜空气经由废气再循环系统不受控制地被输入排气通道中并且因此对废气后处理产生不利影响。
按照本发明建议一种用于具有至少一个燃烧室的内燃机的废气后处理系统，内燃机的进气口与进气系统连接，并且内燃机的排气口与内燃机的排气装置连接，其中，在每个燃烧室处布置有至少一个点火装置，以便点燃燃烧室中的按化学计量的燃烧空气混合物。在此，排气装置具有排气通道，在排气通道中布置有至少一个废气后处理部件、尤其是三效催化转化器、汽油颗粒过滤器或者四效催化转化器。排气装置通过废气再循环系统与内燃机的进气系统连接，其中，在废气再循环系统中布置有废气再循环冷却器。所述内燃机配置有发动机控制器，在机器可读的程序代码由发动机控制器执行时，借助于所述发动机控制器实施按照本发明的方法。通过按照本发明的废气后处理系统，可以调节和尤其降低汽油发动机中的废气温度，从而在整个运行范围内在没有额外的冷却措施的情况下实现内燃机的按化学计量的运行。这能够实现在内燃机的所有运行点上的最佳的废气后处理和因此最小的排放。
在所述废气后处理系统的优选的实施方式中规定，在废气再循环系统中布置有废气再循环过滤器和/或废气再循环催化转化器。通过废气再循环过滤器可以防止碳烟颗粒或其它颗粒经由废气再循环系统进入进气系统并且在那里损伤废气涡轮增压器的压缩机或者说压气机。通过废气再循环催化转化器可以防止除了希望的废气成分、尤其二氧化碳之外还有另外的会增加内燃机的未处理排放的废气成分进入进气系统中。此外可以降低在内燃机的燃烧室中在燃料空气混合物燃烧时的爆震倾向，其中，燃料空气混合物通过废气再循环惰性化并且通过这种方式降低自燃的倾向。因此，尤其当废气再循环系统在三效催化转化器或四效催化转化器的上游从排气通道分支出时，可以再次减少内燃机的排放。
在本发明的有利的实施方式中规定，废气再循环冷却器设计为热交换器、尤其设计为叉流热交换器或逆流热交换器，所述热交换器与内燃机的冷却剂回路连接并且被内燃机的冷却剂通流。通过内燃机的冷却剂可以高效地冷却废气流。此外不需要可能要求额外的功率并且因此降低内燃机的效率的额外的冷却剂回路。
在所述废气后处理系统的有利的实施方式中规定，在排气装置中布置有至少一个废气传感器。通过废气传感器可以确定废气组成或者至少一种存在于内燃机的废气流中的有害物质的浓度。在此尤其可以确定废气中的氮氧化物、碳氢化合物或一氧化碳的浓度。废气传感器的结果被传递至内燃机的发动机控制器处并且可以在那里被用于优化废气后处理。
在本发明的有利的实施方式中规定，所述废气再循环系统设计为低压废气再循环系统，其中，废气再循环管路在废气涡轮增压器的涡轮机的下游从排气通道分支出并且在废气涡轮增压器的压缩机的上游通入进气通道中。通过低压的废气再循环系统可以将在流通经过废气涡轮增压器的涡轮机时已冷却的温度相对较低的废气再循环或者说引回，从而可以特别有效率地降低燃烧温度。
在此特别优选的是，该废气再循环系统在汽油颗粒过滤器或四效催化转化器的下游从排气通道分支出。如果该废气再循环系统在汽油颗粒过滤器或四效催化转化器的下游从排气通道分支出，则可以省去废气再循环过滤器，因为废气流中的固体已经被汽油颗粒过滤器或四效催化转化器过滤掉了。通过这种方式可以简化并且因此廉价地实施废气再循环。
备选地有利地规定，所述废气再循环系统设计为高压废气再循环系统，其中，废气再循环管路在内燃机的排气口的下游并且在废气涡轮增压器的涡轮机的上游从排气通道分支出并且在废气涡轮增压器的压缩机的下游通入进气通道中。高压废气再循环系统可以设计得特别紧凑并且具有较短的废气再循环管路。通过这种方式，这样的高压废气再循环系统可以以较小的安装空间需求实现并且同样有效率地有助于降低内燃机的燃烧室中的温度和内燃机的废气温度。
备选地，该废气再循环系统也可以在内燃机的排气口的下游并且在废气涡轮增压器的涡轮机的上游从排气通道分支出并且在废气涡轮增压器的压缩机的上游通入进气通道中。
在废气后处理系统的进一步的改进中规定，在排气通道中在三效催化转化器的上游或四效催化转化器的上游布置有λ传感器或者说氧传感器、尤其是宽带λ传感器，借助于所述λ传感器调节或者说调节形成内燃机的按化学计量的燃烧空气比。通过优选布置在废气涡轮增压器的涡轮机下游并且在三效催化转化器或四效催化转化器上游的λ传感器，可以特别简单且精确地调节内燃机的燃烧空气比。通过这种方式可以将燃烧空气比调节至平均按化学计量的燃烧空气比，从而可以通过废气后处理部件对废气流进行效率最大的废气后处理。
本发明的在本申请中提到的各种实施方式如果未单独地另作说明则能够有利地相互结合。
附图说明
以下在实施例中根据附图阐述本发明。在此，相同的部件或具有相同功能的部件在不同的附图中用相同的附图标记表示。在附图中：
图1示出具有进气系统和用于实施按照本发明的用于废气后处理的方法的排气装置的示意性示出的内燃机的优选实施例；
图2a-图2c示出在实施按照本发明的用于对具有按照本发明的废气后处理装置的内燃机的第二实施例进行废气后处理的方法时，具有废气涡轮增压器的涡轮机下游的温度变化走向和催化转化器下游的温度变化走向的图表和催化转化器上的温度变化；
图3-图5示出针对内燃机的另外的实施例，在这些内燃机的排气装置中分别布置有三效催化转化器，并且这些内燃机具有用于实施按照本发明的用于废气后处理的方法的废气再循环系统；
图6-图9示出针对这样的内燃机的实施例，在这些内燃机的排气装置中分别布置有四效催化转化器，并且这些内燃机具有用于实施按照本发明的用于废气后处理的方法的废气再循环系统；
图10-图19示出针对这样的内燃机的实施例，在这些内燃机的排气装置中分别布置有三效催化转化器和汽油颗粒过滤器，并且这些内燃机具有用于实施按照本发明的用于废气后处理的方法的废气再循环系统；并且
图20-图31示出针对这样的内燃机的实施例，在这些内燃机的排气装置中分别布置有三效催化转化器、三效催化转化器和汽油颗粒过滤器或四效催化转化器，并且在这些内燃机中，在废气再循环系统中分别还布置有另外的催化转化器和/或过滤器。
具体实施方式
图1示出具有进气系统20和排气装置40的内燃机10的示意图。内燃机10设计为直喷式汽油发动机并且具有多个燃烧室12。在这些燃烧室12处分别布置有用于将燃料喷入相应的燃烧室12中的燃料喷射器16和用于点燃燃料-空气混合物的火花塞14。燃烧室12由活塞18限定边界，活塞18可线性移动地布置在内燃机10的气缸孔中。活塞18通过连杆与内燃机10的曲轴连接，曲轴将内燃机10的功率传递至可与变速器连接的输出轴上。内燃机10以其进气口22与空气供给系统20连接并且以其排气口42与排气装置40连接。在燃烧室12处布置有进气门或者说进气阀38和排气门或者说排气阀44，通过进气门和排气门可以打开或关闭进气系统20与燃烧室12的流体连接或燃烧室12与排气装置40的流体连接。
空气供给系统20包括进气通道24，在进气通道24中，沿新鲜空气流过进气通道24的流动方向布置有空气过滤器26、在空气过滤器26下游布置有废气涡轮增压器36的压缩机28、在压缩机28下游布置有节气门30并且进一步在下游地布置有增压空气冷却器32。还可以在进气系统20中布置空气质量测量计，以便确定输入内燃机的燃烧室12的空气量。在此，空气质量测量计也可以集成在空气过滤器26的过滤器壳体中，从而空气过滤器26和空气质量测量计形成一个组件。在空气过滤器26的下游且在压缩机28的上游设有通入口34，在该通入口34处，废气再循环系统60的废气再循环管路62通入进气通道24中。作为将燃料喷入内燃机10的燃烧室12中的燃料喷射器16的替代，也可以将燃料喷入进气系统20中。
排气装置40包括排气通道46，在该排气通道46中，沿内燃机10的废气通过排气通道46的流动方向布置有废气涡轮增压器36的涡轮机48，涡轮机通过轴驱动进气系统20中的压缩机28。废气涡轮增压器36可以设计为具有可变的涡轮几何形状的废气涡轮增压器36。为此，在涡轮机48的涡轮机叶轮的前方连接有可调节的导向叶片，通过这些导向叶片可以改变废气在涡轮机48的叶片上的入流。在涡轮机48的下游，在内燃机10的排气通道46中布置有至少一个废气后处理部件50、52、54。在这种情况下，在图1所示的实施例中，在废气涡轮增压器36的涡轮机48的下游紧邻地布置三效催化转化器50作为废气后处理的第一部件。在三效催化转化器50的下游，在分支点58处从排气通道46分支出废气再循环系统60，并且废气再循环系统60将排气通道46与处于空气过滤器26下游并且处于废气涡轮增压器36的压缩机28上游的进气通道24连接。在分支点58的下游可以设置废气盖板，以便控制通过废气再循环系统60的废气再循环率。
该废气再循环系统60除了废气再循环管路62之外还包括废气再循环冷却器70和废气再循环阀64，通过废气再循环阀64可以控制通过废气再循环管路62的废气再循环过程。在排气通道46中可以通过温度传感器82检测废气温度或者通过发动机控制器80计算废气温度，以便一旦废气温度TEG超出定义的阈值，就激活废气再循环系统60。可以在废气再循环系统60的废气再循环管路62处设置另外的温度传感器84，以便确定再循环的废气在废气再循环冷却器70下游的温度。由此可以避免再循环的废气被剧烈地冷却至露点以下并且在废气再循环管路62中冷凝出水滴。因此可以防止水蒸气或包含在废气中的气体成分冷凝和在废气再循环系统60或者进气系统20中出现损坏或沉积。废气再循环冷却器70优选设计为叉流热交换器、逆流热交换器或平行流热交换器72并且与内燃机10的冷却剂回路连接。为此，废气再循环冷却器70具有输入口74和输出口76，冷却剂经由输入口74和输出口76流入废气再循环冷却器70和流出。
在排气装置40中，在废气涡轮增压器36的涡轮机48的下游并且在三效催化转化器50的上游布置有λ传感器78，以便调节内燃机10的燃烧空气比λE。为此，λ传感器78与内燃机10的发动机控制器80连接，通过该发动机控制器80另外控制喷入燃烧室12中的燃料喷射量和点火时间点以及节气门30的位置。还可以在排气通道46中设置另外的废气传感器56和/或温度传感器82。
在机动车的行驶运行中，内燃机10以按化学计量的燃烧空气比运行。如果燃烧室温度TCC或废气温度TEG由于对内燃机10的高功率要求而升高超出临界的阈值，则出于热学上的构件保护的原因提高废气再循环率，以便降低燃烧室12和排气装置40中的温度。
如图2a所示，现在根据选择的废气再循环率调节形成在废气涡轮增压器36的涡轮机48下游并且在三效催化转化器上游的废气温度TEGT，选择的废气再循环率(即AGR)越高，该废气温度TEGT越低。并行地，如图2b所示，三效催化转化器50下游的废气温度TEGK也降低。如图2c所示，选择的废气再循环率可以有助于降低在三效催化转化器50中由于未燃烧的燃料成分的放热补充反应产生的放热。
在图3中示出具有进气系统20和排气装置40的内燃机10的另外的实施例。在与图1设计得大致相同的结构中，废气再循环系统60在该实施例中设计为高压废气再循环系统，并且废气再循环系统60在内燃机10的排气口42的下游且在废气涡轮增压器36的涡轮机48的上游从排气通道46分支出并且在压缩机28的下游且在进气口22的上游通入进气通道24中。
在图4中示出具有进气系统20和排气装置40的内燃机10的另外的实施例。在与图1设计得大致相同的结构中，废气再循环系统60在内燃机10的排气口42的下游并且在废气涡轮增压器36的涡轮机48的上游从排气通道46分支出，并且在空气过滤器26的下游且在压缩机28的上游通入进气通道24中。
在图5中示出具有进气系统20和排气装置40的内燃机10的另外的实施例。在与图1设计得大致相同的结构中，废气再循环系统60在该实施例中在涡轮机的48下游并且在三效催化转化器50的上游从排气通道46分支出，并且在空气过滤器26的下游且在压缩机28的上游通入进气通道24中。
图6示出内燃机10的另外的实施例。在与图3设计得大致相同的结构中，在排气通道46中取代三效催化转化器50布置有四效催化转化器52。
图7示出内燃机10的另外的实施例。在与图4设计得大致相同的结构中，排气通道46中的三效催化转化器50由四效催化转化器52代替。
图8示出内燃机10的另外的实施例。在与图5设计得大致相同的结构中，排气通道46中的三效催化转化器50由四效催化转化器52代替。
图9示出具有进气系统20和排气装置40的内燃机10的另外的实施例。在在其它方面与图1设计得相同的结构中，在涡轮机48下游的排气通道46中取代三效催化转化器50布置有四效催化转化器52。
图10示出具有进气系统20和排气装置40的内燃机10的另外的实施例。在在其它方面相对于图1所示的内燃机10不变的结构中，在排气装置40中，在三效催化转化器50的下游布置有汽油颗粒过滤器54，其中，废气再循环系统60在汽油颗粒过滤器54的下游从排气通道46分支出。这种布置方式的优点在于，还清除了内燃机10的废气中的固体，从而显着降低了被通过废气再循环系统60返回进气系统20中的颗粒损伤的风险。
在图11中示出内燃机10的备选的实施例。在此，在在其它方面不变的结构中，汽油颗粒过滤器54和三效催化转化器50的位置互换。
在图12中示出内燃机10的另外的实施例，在该内燃机的排气装置40中，在废气涡轮增压器36的涡轮机48的下游布置有汽油颗粒过滤器54，并且在下游布置有三效催化转化器50。在此，排气通道46上的分支点58设置在汽油颗粒过滤器54的下游且在三效催化转化器50的上游，在该分支点58处，废气再循环系统60的废气再循环管路62从排气通道分支出。这种布置方式也具有如下优点，即，在内燃机10的废气进入废气再循环系统60之前，还清除了该废气中的固体，从而显着降低了被通过废气再循环系统60返回进气系统20中的颗粒损伤的风险。
图13示出内燃机10的另外的实施例。在与图10设计得大致相同的结构中，废气再循环系统60在此在三效催化转化器50的下游并且在汽油颗粒过滤器54的上游从排气通道46分支出。
备选地，排气装置40也可以如图14所示地设计。在此，分支点58设计在涡轮机48的下游并且在三效催化转化器50和汽油颗粒过滤器54的上游，在该分支点58处，废气再循环管路62从排气通道46分支出。
图15示出具有基本上与关于图14的实施方式相一致的排气装置40的内燃机10。但在此，汽油颗粒过滤器54沿废气流过排气通道46的流动方向布置在三效催化转化器50的上游。
在图16中示出具有进气系统20和排气装置40的内燃机10的另外的备选的实施例。在与图3设计得大致相同的结构中，在该实施例中，在废气涡轮增压器36的涡轮机48的下游并且在三效催化转化器50的上游布置有附加的汽油颗粒过滤器54。
在图17中示出具有高压废气再循环系统的内燃机10的另外的实施例。与图16中的实施例相比，只将三效催化转化器50和汽油颗粒过滤器54的位置互换，因此涡轮机48下游的三效催化转化器50作为废气后处理的第一部件被通流。
内燃机10的在图18和图19中示出的实施形式基本上与按照图7的实施方式一致，其中，取代四效催化转化器52，将废气净化的功能分到三效催化转化器50和汽油颗粒过滤器54上。
在图20中示出具有进气系统20和排气装置40的内燃机10的另外的实施例。在与图1设计得大致相同的结构中，废气再循环管路62在涡轮机48的下游并且在三效催化转化器50的上游从排气通道46分支出。废气再循环系统60附加地具有废气再循环催化转化器68和/或废气再循环过滤器66，经由废气再循环系统60再循环的废气流通过该废气再循环催化转化器68和/或废气再循环过滤器66被补充地净化。该实施方式的优点是，可以清除再循环的废气中的有害物质和颗粒。在这种情况下可以降低燃料空气混合物在燃烧室中的爆震倾向，因为燃料空气混合物被再循环的废气惰性化。此外，如果构成排放的废气成分通过废气再循环催化转化器68转化为反应惰性的废气成分并且因此抑制有害废气成分的重新形成，则可以减少内燃机10的未处理排放。但该实施方式的缺点在于，在废气再循环系统60中需要形式为废气再循环过滤器66或废气再循环催化转化器68的额外的部件。
在图21中示出内燃机10的基本上与图13中的实施方式一致的实施例，其中，在废气再循环系统60中附加地布置有废气再循环催化转化器68和/或废气再循环过滤器66。
图22中的实施例基本上与图12中的实施例一致，图23中的实施例基本上与图14中的实施例一致，并且图24中的实施例基本上与图15中的实施例一致，其中，分别在废气再循环系统60中布置有废气再循环催化转化器68和/或废气再循环过滤器66。
在图25中示出具有进气系统20和排气装置的内燃机10的实施例，该实施例基本上与按照图20的实施方式一致。与图20中的实施方式不同，在该实施例中，取代三效催化转化器50在排气装置40中设置有四效催化转化器52。
图26至图31示出具有进气系统20和带有废气再循环系统60的排气装置40的内燃机10的另外的实施方式，其中，分别在废气再循环系统中布置有废气再循环催化转化器68和/或废气再循环过滤器66。
附图标记列表
10 内燃机
12 燃烧室
14 火花塞
16 燃料喷射器
18 活塞
20 进气系统
22 进气口
24 进气通道
26 空气过滤器
28 压缩机
30 节气门
32 增压空气冷却器
34 通入口
36 废气涡轮增压器
38 进气门
40 排气装置
42 排气口
44 排气门
46 排气通道
48 涡轮机
50 三效催化转化器
52 四效催化转化器
54 汽油颗粒过滤器
56 废气传感器
58 分支点
60 废气再循环系统
62 废气再循环管路
64 废气再循环阀
66 废气再循环过滤器
68 废气再循环催化转化器
70 废气再循环冷却器
72 热交换器
74 输入口
76 输出口
78 λ传感器
80 发动机控制器
82 温度传感器
84 废气再循环冷却器之后的可选的温度传感器
λE 内燃机的燃烧空气比
AGR 废气再循环率
T 温度
TCC 燃烧室中的温度
TEG 废气温度
TEGT 废气涡轮增压器的涡轮机下游的废气温度
TEGK 三效催化转化器下游的废气温度
ΔT 催化转化器上的废气温度变化。

Claims (12)

1.一种用于内燃机(10)的废气后处理的方法，所述内燃机(10)具有至少一个燃烧室(12)，内燃机(10)的进气口(22)与进气系统(20)连接，并且内燃机(10)的排气口(42)与内燃机(10)的排气装置(40)连接，其中，在每个燃烧室(12)处布置有至少一个点火装置(14)，以便点燃所述燃烧室(12)中的按化学计量的燃烧空气混合物，其中，所述排气装置(40)具有排气通道(46)，在所述排气通道(46)中布置有至少一个废气后处理部件(50、52、54)，并且其中，所述排气装置(40)通过废气再循环系统(60)与进气系统(20)连接，其中，在废气再循环系统(60)中布置有废气再循环冷却器(70)，所述方法包括如下步骤：
-以按化学计量、即λ＝1的燃烧空气混合物运行内燃机(10)，其中，内燃机(10)的废气由废气后处理部件(50、52、54)净化；
-确定内燃机(10)的运行点，其中，在内燃机(10)的恒定的负荷点中调整废气再循环率和燃烧室(12)中的燃烧混合物的点火时间点，以便在负荷点保持不变并且在废气温度(TEG)保持恒定的同时改变废气质量流。
2.根据权利要求1所述的用于内燃机(10)的废气后处理的方法，其特征在于，确定燃烧室温度(TCC)和/或废气温度(TEG)，其中，当燃烧室温度(TCC)或者废气温度(TEG)分别超出定义的阈值时，提高废气再循环系统(60)的废气再循环率。
3.根据权利要求1或2所述的用于内燃机(10)的废气后处理的方法，其特征在于，所述废气再循环率通过废气再循环系统(60)中的废气再循环阀(64)控制。
4.一种用于内燃机(10)的废气后处理系统，所述内燃机(10)具有至少一个燃烧室(12)，内燃机(10)的进气口(22)与进气系统(20)连接，并且内燃机(10)的排气口(42)与内燃机(10)的排气装置(40)连接，其中，在每个燃烧室(12)处布置有至少一个点火装置(14)，以便点燃所述燃烧室(12)中的按化学计量的燃烧空气混合物，其中，所述排气装置(40)具有排气通道(46)，在所述排气通道(46)中布置有至少一个废气后处理部件(50、52、54)，并且其中，所述排气装置(40)通过废气再循环系统(60)与进气系统(20)连接，其中，在废气再循环系统(60)中布置有废气再循环冷却器(70)，并且其中，所述内燃机(10)配置有发动机控制器(80)，当机器可读的程序代码通过发动机控制器(80)执行时，借助于所述发动机控制器(80)实施根据权利要求1至3中任一项所述的方法。
5.根据权利要求4所述的用于内燃机(10)的废气后处理系统，其特征在于，所述废气后处理部件(50、52、54)包括三效催化转化器(50)或者三效催化转化器(50)和汽油颗粒过滤器(54)或者四效催化转化器(52)。
6.根据权利要求4或5所述的用于内燃机(10)的废气后处理系统，其特征在于，在所述废气再循环系统(60)中布置有废气再循环过滤器(66)和/或废气再循环催化转化器(68)。
7.根据权利要求4所述的用于内燃机(10)的废气后处理系统，其特征在于，所述废气再循环冷却器(70)设计为热交换器(72)，所述热交换器(72)与内燃机(10)的冷却剂回路连接并且内燃机(10)的冷却剂流过所述热交换器。
8.根据权利要求4所述的用于内燃机(10)的废气后处理系统，其特征在于，在排气装置(40)中布置有废气传感器(56)。
9.根据权利要求4所述的用于内燃机(10)的废气后处理系统，其特征在于，所述废气再循环系统(60)设计为低压废气再循环系统，其中，废气再循环管路(62)在废气涡轮增压器(36)的涡轮机(48)的下游从排气通道(46)分支出并且在废气涡轮增压器(36)的压缩机(28)的上游通入进气通道(24)中。
10.根据权利要求4所述的用于内燃机(10)的废气后处理系统，其特征在于，所述废气再循环系统(60)在汽油颗粒过滤器(54)或者四效催化转化器(52)的下游从排气通道(46)分支出。
11.根据权利要求4所述的用于内燃机(10)的废气后处理系统，其特征在于，所述废气再循环系统设计为高压废气再循环系统，其中，废气再循环管路(62)在内燃机(10)的排气口(42)的下游并且在废气涡轮增压器(36)的涡轮机(48)的上游从排气通道(46)分支出并且在废气涡轮增压器(36)的压缩机(28)的下游通入进气通道(24)中。
12.根据权利要求4所述的用于内燃机(10)的废气后处理系统，其特征在于，在三效催化转化器(50)上游或者四效催化转化器(52)上游的排气通道(46)中布置有λ传感器(78)，借助于所述λ传感器(78)调节内燃机(10)的按化学计量的燃烧空气比。
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