CN116892437A - 内燃机和相关的运行方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种运行增压式内燃机(1)的方法，‑其中，在所述内燃机(1)冷启动时所述内燃机(1)以低于化学计量比的混合气运行，以加热所述内燃机(1)的排气系统(6)的氧化型催化器(11)；‑其中，向所述内燃机(1)的废气流(7)中供应二次空气(14)，使得在所述废气流(7)中形成化学计量比或高于化学计量比的混合气。在所述内燃机(1)的废气涡轮增压器(8)的涡轮机(9)的下游并且在所述氧化型催化器(11)的上游用外源点燃所述废气流(7)中的化学计量比或高于化学计量比的混合气，由此减少将所述氧化型催化器(11)加热至其活化温度所需的时间。

Description

内燃机和相关的运行方法
技术领域
本发明涉及一种用于机动车、尤其是用于乘用车的内燃机，其具有权利要求1总概念所述的特征。本发明还涉及一种用于运行此类内燃机的方法。
背景技术
通过DE 697 22 260T2已知一种此类内燃机，这种内燃机具有一个发动机缸体，后者具有至少一个包含多个燃烧室的气缸组。在气缸组上连接着用于排放燃烧室中废气流的排气系统。内燃机还配有一个废气涡轮增压器，其涡轮机布置在排气系统中，可被废气流流经。在排气系统中涡轮机的上游布置了一个氧化型催化器。此外，内燃机还配有一个用于向废气流中供应二次空气的二次空气供应装置，其通过至少一个相对于废气流布置在氧化型催化器上游的引入点连接在排气系统上。借助经过相应配置的发动机控制器可以在冷启动时运行内燃机来加热氧化型催化器，以使燃烧室中形成一种由燃料和一次空气构成的亚化学计量混合气，其中，二次空气供应装置会向废气流中供应相应数量的二次空气，以使其中形成一种由未经燃烧的燃料和二次空气构成的化学计量或超化学计量混合气，其中，废气流中的混合气最终会被点燃。在已知的内燃机中会点燃涡轮机上游废气流中的混合气，以使用涡轮机中被加热废气流的热函来提高内燃机的功率。在已知的内燃机中，通过自动点火来点燃废气流中的混合气，为此，必须有针对性地执行内燃机的亚化学计量运行，以形成高废气温度。然后在二次空气供应装置中必须注意，在混合气中保持足够高的温度，以实现自动点火。
与之相反，通过EP 1 637 706 A1已知，例如为了加热催化器，可借助一个点火装置来点燃涡轮机上游的可燃混合气。在此会向废气中供应一种含氢的重整气作为燃料。
通过DE 69 520 930 T2、GB 24 28 465 A和GB 22 80 128 A已知了更多其中会进行催化器加热的内燃机。
随着排放法规的日益严格，有必要在内燃机中尽快将废气后处理系统置于所需的工作温度。这尤其适用于内燃机的冷启动，其中，内燃机的主要元件处于环境温度的范围内。在此，用于转化未燃烧或未完全燃烧的碳氢化合物的氧化型催化器对于废气后处理系统来说特别重要。其必须被加热至激活或起动温度或点火温度，这样才能正常运行。
发明内容
本发明专注的问题是：针对上述类型的内燃机或针对用于运行此类内燃机的方法提供一种经过改进或至少不同的实施方式，尤其是具有更高效率的实施方式。
根据本发明，该问题将通过独立权利要求的描述对象来解决。有利的实施方式是从属权利要求的描述对象。
本发明所述的内燃机具有一个用于点燃废气流中可燃混合气的外源点火装置，其相对于废气流布置在排气系统中二次空气供应装置的相应引入点的下游。另外，外源点火装置(下文还称为“点火装置”)还布置在排气系统中涡轮机的下游。此外，点火装置还布置在排气系统中氧化型催化器的上游。通过在涡轮机下游使用这样的外源点火装置，可以点燃涡轮机与氧化型催化器之间废气流中的混合气，从而将释放的热量在很大程度上提供用于加热催化器。当在涡轮机上游点燃混合气时，释放的能量有一部分会被涡轮机吸收，而在涡轮机下游点燃时，几乎释放的所有能量都会被提供用于加热催化器。这种情况下，可以更快地加热催化器，进而提高加热效率。氧化型催化器越早达到其起动温度，在内燃机运行时进入环境的有害物质排放就越少。此外，外源点火装置的使用使得内燃机能够按如下方式运行，即：降低了废气温度，从而减少有害物质排放。
有利的是，排气系统可以针对相应气缸组的多个或所有燃烧室分别具有单独的排气管，排气管会将来自相应燃烧室的废气流引向相对于废气流布置在涡轮机上游的排气总管。这样的排气总管通常还被称为“排气歧管”。通常，相应气缸组的所有燃烧室都被连接到一个共用的排气歧管。但也已知分离式的实施方式，其中，一半的燃烧室被连接到第一排气歧管，而另一半随后被连接到第二排气歧管。
有利的是，现在可以根据一种改进方案规定：用于相应气缸组各个燃烧室的二次空气供应装置均具有单独的引入点，其布置在相应的排气管上。这导致二次空气与废气尽可能早的并因此而更加充分的混合。
作为备选方案，用于相应气缸组所有燃烧室的二次空气供应装置可以具有一个共同的引入点，其布置在排气总管上排气管的下游或排气歧管与涡轮机之间。该措施简化了二次空气供应装置的结构。
特别有利的是，在一种实施方式中，用于相应气缸组所有燃烧室的二次空气供应装置具有一个共用的引入点，其布置在排气系统中涡轮机的下游。该措施可防止二次空气的引入对涡轮机产生不利影响。尤其是，当在涡轮机上游进行二次空气供应时，可以降低废气流的速度和/或温度并由此降低其热函，从而相应地降低涡轮机的功率。
特别有利的是，在一种实施方式中，涡轮机与氧化型催化器之间的排气系统具有一个混合气形成室，其上面布置着引入点和点火装置。因此，在排气系统中提供了用于将二次空气与废气充分混合的足够空间。在此，混合气形成室可以设计在涡轮机的出口区域内和/或氧化型催化器的入口区域内。也可以考虑在布置于涡轮机与氧化型催化器之间的单独管段中设计混合气形成室。根据另一种有利的实施方式，在混合气形成室中可以布置混合器结构，其会使二次空气与废气的充分混合。这种混合器结构可以例如由导流元件和类似元件构成。
在另一种有利的实施方式中，可以相对于废气流在排气系统中氧化型催化器的下游布置一个微粒过滤器。尤其是，由此可以将在催化器中的氧化反应期间可能产生的烟灰颗粒从废气流中过滤出来。
在另一种实施方式中，内燃机可以被设计成自点火式内燃机。这种情况下优选使用柴油作为燃料。在柴油发动机中，氧化型催化器的快速加热特别重要，因为现代化的高效柴油发动机会产生相对少的废热，因此，氧化型催化器在没有额外措施的情况下需要相对长的时间来达到其激活温度。
本发明所述用于运行排气系统中带有氧化型催化器的已增压内燃气的方法基于：在内燃机冷启动期间，使用亚化学计量混合气来运行内燃机，以加热氧化型催化器。另外，将会向内燃机在亚化学计量运行时所产生的废气流中供应二次空气，以使废气流中形成一种化学计量或超化学计量混合气。此外，将会在废气涡轮增压器的涡轮机下游和氧化型催化器的上游强制点燃废气流中的这种化学计量或超化学计量混合气。通过该措施，在可燃混合气放热转化过程中所产生的所有热量几乎都会被提供用于氧化型催化器的加热，从而可以特别快速地完成该加热过程。
二次空气供应可在涡轮机上游进行。二次空气供应可以选择性地针对某个气缸进行或针对所有气缸共同进行。另外，二次空气供应也可以在涡轮机下游完成。
内燃机通常被设计为活塞发动机，因此，气缸中燃烧室的设计使其中的活塞以冲程可调节的方式布置。在亚化学计量混合气中存在燃料过剩的情况，相关的λ值小于1并且例如处于0.6到0.9的范围内。亚化学计量运行也被称为“饱和运行”或“饱和燃烧”。在化学计量混合气中存在燃料，空气或空气中氧气的比例刚好足以转化所有燃料，期间会消耗掉所有的氧气。这种情况下，相关的λ值等于1。在超化学计量混合气中，空气或氧气是过量的。在超化学计量运行中会转化所有燃料，期间会剩余过量的空气或氧气。这种情况下，相关的λ值大于1并且可能处于例如1.1至1.5的范围内。
将内燃机设计成直列发动机时，发动机缸体仅具有一个唯一的发动机列，其中布置了发动机缸体的所有燃烧室。在将内燃机设计成V型发动机时，发动机缸体具有两个气缸组，其中各布置了一半的燃烧室。有两个气缸组时，原则上也可以提供两个单独的排气管路和两个单独的排气涡轮增压器。有利的是，排气管路也可以在共同的涡轮增压器上游合并。显然，本发明也可以在这些实施方式中相应地实现。
本发明的其他重要特征和优点可以从附属权利要求、附图和基于附图的相关附图说明中得出。
不言而喻，在不脱离本发明范围的情况下，上面提及的和下面还需解释的特征不仅可以以分别指定的组合方式使用，还可以以其他组合方式或单独使用。上面提及的和下面还需命名的更高级别单元的组成部分，例如单独标记的装置、工具或组件，可以构成该单元的单独构件或元件或者是该单元的构成整体所必需的区域或片段，即使其在附图中以不同方式示出。
附图说明
在附图中示出了本发明的优选实施例，并且在下面的描述中会详细解释，其中，相同的附图标记涉及相同或类似或在功能上相同的元件。
其中，分别以示意图的方式示出了：
图1至图3分别是一个不同实施方式中内燃机的大大简化的原理图。
具体实施方式
根据图1至图3，适用于机动车、优选乘用车的内燃机1具有发动机缸体2，其具有至少一个、包含多个燃烧室4的气缸组3。在此，燃烧室4通常设计在气缸5中，其中以冲程可调的方式布置着此处未示出的活塞。内燃机1还配有排气系统6，其连接在气缸组3上并将废气或废气流7从燃烧室4中排走。在此，废气流7用箭头表示。燃烧室1已被增压并为此具有废气涡轮增压器8，其涡轮机9布置在排气系统6中并且其压缩机10布置在一个此处未示出的新鲜空气设备中。在此，涡轮机9通常可被废气流7流经并由此驱动压缩机10。
在排气系统6中布置了氧化型催化器11，更确切地说，氧化型催化器相对于废气流7位于涡轮机9的下游。排气系统6还可以选配微粒过滤器12，其相对于废气流7布置在氧化型催化器11的下游。
此外，内燃机1还配有二次空气供应装置13，其在此处仅通过符号表示，该符号代表向废气流7供应二次空气14。显然，二次空气供应装置13具有用于驱动二次空气14的合适的输送装置，例如泵或鼓风机。在此，通过至少一个引入点15向废气流7供应二次空气14，氧化型催化器11上游的二次空气供应装置13经由该引入点连接到排气系统6。在此关系中，相对位置说明“上游”和“下游”总是涉及废气流，即排气系统6中废气的流通方向。
在此，内燃机1还配有外源点火装置16或点火装置16，其在附图1至图3中分别用一个闪电符号表示。可以看到，点火装置16布置在涡轮机9的下游和排气系统6中氧化型催化器11的上游，以使其可以在废气流7中点燃一种可燃的混合气。点火装置16可以是火花塞或预热棒之类的部件。
内燃机1还配有发动机控制器17，其用于控制内燃机1并为此通过此处没有示出的控制线与内燃机1的可控元件相连。尤其是，发动机控制器17与二次空气供应装置13和点火装置16相连。在此，为了驱动二次空气14，二次空气供应装置13通常可以配有一个此处未示出的输送装置，例如泵或鼓风机。
发动机控制器17此时的设计使其可以在内燃机1冷启动时运行内燃机1来加热氧化型催化器11。为此，发动机控制器17会控制内燃机1或其元件，以使燃烧室4中形成和转化一种由燃料和一次空气构成的亚化学计量混合气。在此，一次空气是指用更上面提及的新鲜空气设备向燃烧室供应的空气。在亚化学计量混合气时，燃烧室4中的这种实施或燃烧是不完整的，因此，废气中仍包含未燃烧的燃料。此时，借助二次空气供应装置13向废气流7中供应相应数量的二次空气14，以使废气流7中形成一种化学计量、甚至超化学计量混合气。这种混合气是可点燃或可燃的。二次空气14尤其可以在合适的点处、优选在空气过滤器之后从更上面提及的新鲜空气设备中分流。
通过点火装置16点燃涡轮机9下游和氧化型催化器11上游废气流7中的可点燃混合气。由此直接在氧化型催化器11的入口处形成大量热量，从而使氧化型催化器11快速达到其激活温度并可以实现其催化废气净化功能。
在此处示出的所有实施方式中，用于气缸组3各个燃烧室4的排气系统6具有单独的排气管18以及排气总管19。排气管18将废气流7从各个燃烧室4引向排气总管9，后者再将废气流7引向涡轮机9。排气总管19的连接在排气管18上的区域通常也被称为“排气歧管”。
在图1示出的实施方式中，用于气缸组3各个燃烧室4的二次空气供应装置13具有单独的引入点15。在此，引入点15分别布置在排气管18的某一处上，有利的是，布置在远离排气总管19的一端上。
在图2示出的实施方式中，用于气缸组3各个燃烧室4的二次空气供应装置13具有共用的引入点15。这种情况下，这个共用的引入点布置在排气总管19上排气管18的下游。如果涡轮机9没有布置在排气总管19的出口端，引入点15就会处于排气总管19的出口端上或排气总管19与涡轮机9之间。在此，排气系统6的从共用引入点15引到涡轮机9的片段被用作混合段，用于将废气与二次空气14充分混合。
在图3所示的实施方式中，用于所有燃烧室4的二次空气供应装置13如图2所示具有共用的引入点15，但与图2不同的是，这个共用的引入点布置在排气系统6中涡轮机9的下游。
排气系统6可以在涡轮机9与氧化型催化器11之间具有混合气形成室20，在其中供应二次空气14并且在其中布置着点火装置16。混合气形成室20可以借助单独的管段21形成，该管段将涡轮机9与氧化型催化器11相连。作为备选方案，混合气形成室20可以布置在涡轮机9的出口中和/或氧化型催化器11的入口中。
在此，氧化型催化器11包括一个此处没有详细标记的管状壳体，其中布置着一个可被流经的催化活性催化器主体。在此，微粒过滤器12包括一个此处没有详细标记的管状壳体，其中布置着可被流经的、能够挡住微粒的微粒过滤器主体。
在混合气形成室20中可以布置混合器结构22，其支持二次空气14与废气流7的充分混合。混合器结构22可以具有至少一个导流元件。
在所有实施方式中，内燃机1都可以被设计成外源点火式内燃机1，即汽油发动机，或者被设计成自点火式内燃机1，即柴油发动机。
在内燃机1正常运行期间，它通常以稀薄或至少化学计量的方式运行，以使供应到燃烧室4中的燃料被大量转化。剩余的、未转化的燃料残留物将在氧化型催化器11中被转化。
在内燃机1冷启动期间，将会以亚化学计量混合气来运行内燃机1，以加热氧化型催化器11。然后用二次空气14使在此期间形成的亚化学计量废气尽可能富氧，以便在废气流7中形成一种化学计量、甚至超过化学计量的混合气。废气流7中的这种化学计量或超过化学计量混合气将在涡轮机9下游和氧化型催化器11上游被点火装置16点燃。

Claims (10)

1.一种用于机动车、尤其是乘用车的内燃机(1)，所述内燃机具有
-发动机缸体(2)，所述发动机缸体具有至少一个带有多个燃烧室(4)的气缸组(3)；
-连接在所述气缸组(3)上的、用于排放所述燃烧室(4)的废气流(7)的排气系统(6)；
-废气涡轮增压器(8)，所述废气涡轮增压器的涡轮机(9)布置在所述排气系统(6)中并且能够被所述废气流(7)穿流；
-氧化型催化器(11)，所述氧化型催化器沿所述废气流(7)布置在所述排气系统(6)中在所述涡轮机(9)的下游；
-用于向所述废气流(7)供应二次空气(14)的二次空气供应装置(13)，所述二次空气供应装置通过至少一个沿所述废气流(7)处于所述氧化型催化器(11)上游的引入点(15)连通所述排气系统(6)；
-用于控制所述内燃机(1)的发动机控制器(17)，所述发动机控制器(17)被设计和/或编程为，在所述内燃机(1)冷启动时所述发动机控制器控制所述内燃机(1)来加热所述氧化型催化器(11)，使得：
---在所述燃烧室(4)中形成低于化学计量比的混合气；
---通过所述二次空气供应装置(13)向所述废气流(7)中供应二次空气(14)，从而在所述废气流中形成化学计量比或高于化学计量比的混合气；
---所述废气流(7)中的混合气被点燃，
其特征在于，
-所述内燃机(1)具有用于点燃所述废气流(7)中可燃混合气的外源点火装置(16)，所述外源点火装置沿所述废气流(7)布置在所述排气系统(6)上在各个引入点(15)的下游并且在所述涡轮机(9)的下游。
2.根据权利要求1所述的内燃机(1)，
其特征在于，
-用于相应气缸组(3)的多个或所有燃烧室(4)的排气系统(6)分别具有独立的排气管(18)，所述排气管将所述废气流(7)从各个燃烧室(4)引到沿所述废气流(7)处于所述涡轮机(9)上游的排气总管(19)中。
3.根据权利要求2所述的内燃机(1)，
其特征在于，
-用于相应气缸组(3)的各个燃烧室(4)的二次空气供应装置(13)分别具有独立的引入点(15)，所述独立的引入点布置在相应的排气管(18)上。
4.根据权利要求2所述的内燃机(1)，
其特征在于，
-用于相应气缸组(3)的所有燃烧室(4)的二次空气供应装置(13)具有共用的引入点(15)，所述共用的引入点布置在所述排气总管(19)上在所述排气管(18)的下游或者布置在所述排气系统(6)上在所述排气总管(19)与所述涡轮机(9)之间。
5.根据权利要求2所述的内燃机(1)，
其特征在于，
-用于相应气缸组(3)的所有燃烧室(4)的二次空气供应装置(13)具有共用的引入点(15)，所述共用的引入点布置在所述排气系统(6)上在所述涡轮机(9)的下游。
6.根据权利要求5所述的内燃机(1)，
其特征在于，
-所述排气系统(6)在所述涡轮机(9)与所述氧化型催化器(11)之间具有混合气形成室(20)，在所述混合气形成室上布置有所述引入点(15)和点火装置(16)。
7.根据权利要求6所述的内燃机(1)，
其特征在于，
-所述混合气形成室(20)包含用于将二次空气(14)与废气充分混合的混合器结构(22)。
8.根据权利要求1至7任一项所述的内燃机(1)，
其特征在于，
-在所述排气系统(6)中沿所述废气流(7)在所述氧化型催化器(11)的下游布置有微粒过滤器(12)。
9.根据权利要求1至8任一项所述的内燃机(1)，
其特征在于，
-所述内燃机(1)配置为自点火式内燃机(1)。
10.一种运行增压式内燃机(1)的方法，
-其中，在所述内燃机(1)冷启动时为了加热所述内燃机(1)的排气系统(6)的氧化型催化器(11)，所述内燃机(1)以低于化学计量比的混合气运行，
-其中，向所述内燃机(1)的废气流(7)中供应二次空气(14)，使得在所述废气流(7)中形成化学计量比或高于化学计量比的混合气，
-其中，所述废气流(7)中的化学计量比或高于化学计量比的混合气在所述内燃机(1)的废气涡轮增压器(8)的涡轮机(9)的下游并且在所述氧化型催化器(11)的上游被外源点燃。
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GB2280128A (en) 1993-07-24 1995-01-25 Ford Motor Co Exhaust emission control
JP2710269B2 (ja) 1994-12-19 1998-02-10 工業技術院長 燃料供給装置および空気ブロアを必要としない火花点火機関用触媒加熱バーナ
DE69722260T2 (de) 1997-03-11 2004-03-25 Volvo Personvagnar Ab Vorrichtung und verfahren zum reduzieren der abgasemissionen in systemen mit katalytischen konvertern
DE19959303A1 (de) 1999-12-09 2001-06-21 Bosch Gmbh Robert Vorrichtung zur Abgasbehandlung einer Brennkraftmaschine
DE10162738A1 (de) 2001-12-20 2003-07-10 Daimler Chrysler Ag Katalysatorvorrichtung mit Brennkammer zur Verbrennung eines brennbaren Gasgemischs für die Abgasanlage einer Brennkraftmaschine
EP1637706A1 (en) 2004-09-16 2006-03-22 Delphi Technologies, Inc. System and method for increasing the temperature of gases within an exhaust of an internal combustion engine
GB2428465A (en) 2005-07-19 2007-01-31 Thomas Tsoi Hei Ma A system for dispensing EGR in a reciprocating internal combustion engine
DE102016119306A1 (de) 2016-10-11 2018-04-12 Witzenmann Gmbh Vorrichtung zum Vermischen von Fluidströmen
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