DE102016007208B4 - Method and system for controlling exhaust gases resulting from combustion - Google Patents
Method and system for controlling exhaust gases resulting from combustion Download PDFInfo
- Publication number
- DE102016007208B4 DE102016007208B4 DE102016007208.3A DE102016007208A DE102016007208B4 DE 102016007208 B4 DE102016007208 B4 DE 102016007208B4 DE 102016007208 A DE102016007208 A DE 102016007208A DE 102016007208 B4 DE102016007208 B4 DE 102016007208B4
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- exhaust gases
- internal combustion
- combustion engine
- combustion
- exhaust
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Images
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
- F02M26/00—Engine-pertinent apparatus for adding exhaust gases to combustion-air, main fuel or fuel-air mixture, e.g. by exhaust gas recirculation [EGR] systems
- F02M26/02—EGR systems specially adapted for supercharged engines
- F02M26/04—EGR systems specially adapted for supercharged engines with a single turbocharger
- F02M26/05—High pressure loops, i.e. wherein recirculated exhaust gas is taken out from the exhaust system upstream of the turbine and reintroduced into the intake system downstream of the compressor
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
- F01N3/00—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
- F01N3/02—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust
- F01N3/05—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust by means of air, e.g. by mixing exhaust with air
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
- F01N3/00—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
- F01N3/08—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
- F01N3/10—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust
- F01N3/18—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust characterised by methods of operation; Control
- F01N3/20—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust characterised by methods of operation; Control specially adapted for catalytic conversion ; Methods of operation or control of catalytic converters
- F01N3/2006—Periodically heating or cooling catalytic reactors, e.g. at cold starting or overheating
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
- F01N3/00—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
- F01N3/08—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
- F01N3/10—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust
- F01N3/18—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust characterised by methods of operation; Control
- F01N3/20—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust characterised by methods of operation; Control specially adapted for catalytic conversion ; Methods of operation or control of catalytic converters
- F01N3/2006—Periodically heating or cooling catalytic reactors, e.g. at cold starting or overheating
- F01N3/2046—Periodically cooling catalytic reactors
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
- F01N3/00—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
- F01N3/08—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
- F01N3/10—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust
- F01N3/18—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust characterised by methods of operation; Control
- F01N3/22—Control of additional air supply only, e.g. using by-passes or variable air pump drives
- F01N3/222—Control of additional air supply only, e.g. using by-passes or variable air pump drives using electric valves only
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
- F01N3/00—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
- F01N3/08—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
- F01N3/10—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust
- F01N3/18—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust characterised by methods of operation; Control
- F01N3/22—Control of additional air supply only, e.g. using by-passes or variable air pump drives
- F01N3/225—Electric control of additional air supply
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
- F02B37/00—Engines characterised by provision of pumps driven at least for part of the time by exhaust
- F02B37/12—Control of the pumps
- F02B37/16—Control of the pumps by bypassing charging air
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
- F02B37/00—Engines characterised by provision of pumps driven at least for part of the time by exhaust
- F02B37/12—Control of the pumps
- F02B37/16—Control of the pumps by bypassing charging air
- F02B37/168—Control of the pumps by bypassing charging air into the exhaust conduit
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
- F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
- F02D41/0025—Controlling engines characterised by use of non-liquid fuels, pluralities of fuels, or non-fuel substances added to the combustible mixtures
- F02D41/0047—Controlling exhaust gas recirculation [EGR]
- F02D41/005—Controlling exhaust gas recirculation [EGR] according to engine operating conditions
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
- F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
- F02D41/02—Circuit arrangements for generating control signals
- F02D41/021—Introducing corrections for particular conditions exterior to the engine
- F02D41/0235—Introducing corrections for particular conditions exterior to the engine in relation with the state of the exhaust gas treating apparatus
- F02D41/024—Introducing corrections for particular conditions exterior to the engine in relation with the state of the exhaust gas treating apparatus to increase temperature of the exhaust gas treating apparatus
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
- F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
- F02D41/02—Circuit arrangements for generating control signals
- F02D41/04—Introducing corrections for particular operating conditions
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
- F02M26/00—Engine-pertinent apparatus for adding exhaust gases to combustion-air, main fuel or fuel-air mixture, e.g. by exhaust gas recirculation [EGR] systems
- F02M26/13—Arrangement or layout of EGR passages, e.g. in relation to specific engine parts or for incorporation of accessories
- F02M26/14—Arrangement or layout of EGR passages, e.g. in relation to specific engine parts or for incorporation of accessories in relation to the exhaust system
- F02M26/15—Arrangement or layout of EGR passages, e.g. in relation to specific engine parts or for incorporation of accessories in relation to the exhaust system in relation to engine exhaust purifying apparatus
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
- Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
- Y02T10/12—Improving ICE efficiencies
Abstract
Verfahren zum Steuern von Abgasen, die aus einer Verbrennung in einem Verbrennungsmotor (101) resultieren, wobei der Verbrennungsmotor (101) mindestens einen Brennraum (i1-i6) und eine Ansaugseite (402) zum Aufnehmen von Luft zur Verwendung in der Verbrennung aufweist, wobei der Verbrennungsmotor (101) weiterhin dazu eingerichtet ist, Abgase, die aus der Verbrennung resultieren, auszustoßen, wobei das Verfahren umfasst:- wenn der Verbrennungsmotor (101) mindestens eine erste Arbeit leistet, Bereitstellen einer Luftströmung von der Ansaugseite (402) zum Mischen mit Abgasen, die aus der Verbrennung resultieren, wobei die Luftströmung den mindestens einen Brennraum (i1-i6) umgeht, und- wenn der Verbrennungsmotor (101) eine zweite Arbeit leistet, die geringer als die erste Arbeit ist, Rückführen von mindestens einem Teil der Abgase, die aus der Verbrennung resultieren, zu der Ansaugseite (402), wobei das Verfahren durch Folgendes gekennzeichnet ist:- Bereitstellen der Luftströmung zum Mischen mit den Abgasen, nur wenn eine Verbrennungsmotordrehzahl niedriger als eine erste Verbrennungsmotordrehzahl ist, oder/und- Bereitstellen der Luftströmung zum Mischen mit den Abgasen, nur wenn die Höhenlage eines Fahrzeugs (100) eine erste Höhenlage übersteigt, wobei der mindestens eine Brennraum (i1-i6) ein Brennraum eines Verbrennungsmotors (101) in dem Fahrzeug (100) ist.A method for controlling exhaust gases resulting from combustion in an internal combustion engine (101), the internal combustion engine (101) having at least one combustion chamber (i1-i6) and an intake side (402) for taking in air for use in the combustion, wherein the internal combustion engine (101) is further configured to expel exhaust gases resulting from the combustion, the method comprising: - when the internal combustion engine (101) is performing at least a first work, providing an air flow from the intake side (402) for mixing with Exhaust gases resulting from the combustion, the air flow bypassing the at least one combustion chamber (i1-i6), and if the internal combustion engine (101) performs a second work that is less than the first work, recirculation of at least part of the exhaust gases resulting from the combustion to the suction side (402), the method being characterized by: - providing the air flow to the misc hen with the exhaust gases only when an internal combustion engine speed is lower than a first internal combustion engine speed, or / and providing the air flow for mixing with the exhaust gases only when the altitude of a vehicle (100) exceeds a first altitude, the at least one combustion chamber (i1 -i6) is a combustion chamber of an internal combustion engine (101) in the vehicle (100).
Description
Gebiet der ErfindungField of invention
Die vorliegende Erfindung betrifft Verbrennungsprozesse und insbesondere ein Verfahren und ein System zum Steuern eines Abgasstroms. Die vorliegende Erfindung betrifft außerdem ein Fahrzeug sowie ein Computerprogramm und ein Computerprogrammprodukt, die das erfindungsgemäße Verfahren implementieren.The present invention relates to combustion processes and, more particularly, to a method and system for controlling an exhaust gas flow. The present invention also relates to a vehicle and a computer program and a computer program product which implement the method according to the invention.
Allgemeiner Stand der TechnikGeneral state of the art
In Bezug auf Fahrzeuge im Allgemeinen und zumindest zum Teil Schwerlastkraftwagen/Nutzfahrzeugen, wie Lastkraftwagen, Busse und dergleichen, gibt es stetig laufende Forschungen und Entwicklungen in Bezug auf das Erhöhen der Kraftstoffeffizienz und das Reduzieren von Abgasemissionen.With respect to vehicles in general, and at least in part, heavy duty vehicles, such as trucks, buses, and the like, there is ongoing research and development into increasing fuel efficiency and reducing exhaust emissions.
Dies liegt oftmals zumindest zum Teil an wachsender staatlicher Besorgnis in Bezug auf Umweltverschmutzung und Luftqualität, z. B. in Stadtgebieten, die zudem zur Anwendung verschiedener Emissionsstandards und -vorschriften in vielen Zuständigkeitsbereichen geführt haben.Often times, at least in part, this is due to growing government concerns about pollution and air quality, e.g. B. in urban areas, which have also led to the application of different emission standards and regulations in many areas of responsibility.
Diese Emissionsstandards bestehen oftmals aus Vorgaben, die akzeptable Grenzen für Abgasemissionen von Fahrzeugen, die mit Verbrennungsmotoren ausgestattet sind, definieren. Die Abgasniveaus von z. B. Stickoxiden (NOx), Kohlenwasserstoffen (KW), Kohlenmonoxid (CO) und Partikeln sind beispielsweise in diesen Standards für die meisten Arten von Fahrzeugen geregelt.These emission standards often consist of specifications that define acceptable limits for exhaust emissions from vehicles equipped with internal combustion engines. The exhaust levels of e.g. For example, nitrogen oxides (NO x ), hydrocarbons (HC), carbon monoxide (CO) and particulates are regulated in these standards for most types of vehicles.
Die unerwünschte Emission von Substanzen kann durch Senken des Kraftstoffverbrauchs und/oder durch die Verwendung von Abgasnachbehandlung (Reinigung) der Abgase, die aus dem Verbrennungsprozess resultieren, reduziert werden.The undesired emission of substances can be reduced by lowering fuel consumption and / or by using exhaust gas aftertreatment (cleaning) of the exhaust gases resulting from the combustion process.
Abgase vom Verbrennungsmotor können beispielsweise durch die Verwendung eines katalytischen Prozesses behandelt werden. Es existieren verschiedene Arten von Katalysatoren, wobei unterschiedliche Typen für unterschiedliche Kraftstoffarten und/oder zur Behandlung von unterschiedlichen Arten von Substanzen, die in dem Abgasstrom auftreten, verwendet werden können.For example, exhaust gases from the internal combustion engine can be treated through the use of a catalytic process. There are different types of catalytic converters, and different types can be used for different types of fuel and / or for treating different types of substances occurring in the exhaust gas stream.
Bei einer üblichen Art von Katalysatoren, die insbesondere zur Reduktion von Stickoxiden, NOx, verwendet werden, handelt es sich beispielsweise um SCR-Katalysatoren (SCR = „selective catalytic reduction“, selektive katalytische Reduktion).A common type of catalytic converter, which is used in particular to reduce nitrogen oxides, NOx, is, for example, SCR catalytic converters (SCR = “selective catalytic reduction”).
Es existieren auch andere Arten von Katalysatoren, die gewöhnlich verwendet werden, insbesondere bei der Reduktion von Abgasemissionen, die aus einer Verbrennung in Nutzfahrzeugen/Schwerlastkraftwagen resultieren. Zu derartigen Katalysatoren zählen z. B. Oxidationskatalysatoren. Katalysatoren, die zur Abgasnachbehandlung eines Abgasstroms im Allgemeinen verwendet werden, haben gemein, dass mindestens eine Mindesttemperatur in dem Katalysator aufrechterhalten werden muss, um sicherzustellen, dass die gewünschten Reaktionen auftreten. Des Weiteren können die Katalysatoren auch insofern temperaturempfindlich sein, dass zu hohe Temperaturen schädigend sein können.There are other types of catalysts that are commonly used, particularly in the reduction of exhaust emissions resulting from combustion in commercial vehicles / heavy goods vehicles. Such catalysts include, for. B. Oxidation catalysts. Catalytic converters that are generally used for exhaust gas aftertreatment of an exhaust gas stream have in common that at least a minimum temperature must be maintained in the catalytic converter in order to ensure that the desired reactions occur. Furthermore, the catalysts can also be temperature-sensitive to the extent that excessively high temperatures can be harmful.
Möglichkeiten zum Steuern von Luft-Kraftstoff-Verhältnissen eines Abgases abhängig von einer Last des Motors sind in der Offenlegungsschrift
Kurzdarstellung der ErfindungSummary of the invention
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren und ein System bereitzustellen, die Abgase steuern, die aus einer Verbrennung in einem Brennraum resultieren. Die Abgase können beispielsweise auf der Basis einer Temperaturbedingung der Abgase gesteuert werden. Auf diese Weise kann eine Temperaturbedingung einer oder mehrerer Abgasnachbehandlungskomponenten, die dem Abgasstrom ausgesetzt werden, ebenfalls gesteuert werden. Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren nach Anspruch 1 gelöst.It is an object of the present invention to provide a method and system that control exhaust gases resulting from combustion in a combustion chamber. For example, the exhaust gases can be controlled based on a temperature condition of the exhaust gases. In this way, a temperature condition of one or more exhaust aftertreatment components exposed to the exhaust gas flow can also be controlled. This object is achieved by a method according to claim 1.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zum Steuern von Abgasen, die aus einer Verbrennung in einem Verbrennungsmotor resultieren, bereitgestellt, wobei der Verbrennungsmotor mindestens einen Brennraum und eine Ansaugseite zum Aufnehmen von Luft zur Verwendung in der Verbrennung aufweist, wobei der Verbrennungsmotor weiterhin dazu eingerichtet ist, Abgase, die aus der Verbrennung resultieren, auszustoßen. Das Verfahren umfasst Folgendes:
- - wenn der Verbrennungsmotor mindestens eine erste Arbeit leistet, Bereitstellen einer Luftströmung von der Ansaugseite zum Mischen mit Abgasen, die aus der Verbrennung resultieren, wobei die Luftströmung den mindestens einen Brennraum umgeht, und
- - wenn der Verbrennungsmotor eine zweite Arbeit leistet, die geringer als die erste Arbeit ist, Rückführen von mindestens einem Teil der Abgase, die aus der Verbrennung resultieren, zu der Ansaugseite.
- if the internal combustion engine is performing at least a first work, providing an air flow from the intake side for mixing with exhaust gases resulting from the combustion, the air flow bypassing the at least one combustion chamber, and
- - when the internal combustion engine performs a second work that is less than the first work, recirculating at least a part of the exhaust gases resulting from the combustion to the intake side.
In Bezug auf Abgase, die aus einer Verbrennung resultieren, gibt es verschiedene Wege zur Behandlung dieser Abgase, um schädliche Emissionen in die Umgebung des Fahrzeugs zu reduzieren. Es ist beispielsweise üblich, zumindest in Bezug auf Schwerlastkraftwagen/Nutzfahrzeuge, dass Stickoxide NOx reduziert werden. Stickoxide NOx werden während eines Verbrennungsprozesses aus unterschiedlichen Gründen gebildet. Der Hauptgrund für die Erzeugung von NOx besteht jedoch, zumindest in Bezug auf eine Verbrennung gemäß z. B. dem Diesel- oder Otto-Prinzip, in der thermischen Erzeugung von NOx, wobei Stickstoff in der Luft, der der Verbrennung zugeführt wird, spontan mit Sauerstoff bei den hohen Temperaturen und Drücken, die in dem Brennraum auftreten, reagiert.With respect to exhaust gases resulting from combustion, there are several ways to treat these exhaust gases in order to reduce harmful emissions into the environment of the vehicle. For example, it is common, at least in relation to heavy goods vehicles / utility vehicles, for nitrogen oxides NO x to be reduced. Nitrogen oxides NO x are formed during a combustion process for various reasons. The main reason for the generation of NO x is, at least in relation to a combustion according to e.g. B. the diesel or Otto principle, in the thermal generation of NO x , nitrogen in the air that is fed to the combustion, reacts spontaneously with oxygen at the high temperatures and pressures that occur in the combustion chamber.
Die thermische Erzeugung von Stickoxiden NOx hängt stark von der Temperatur der Verbrennung ab, wobei höhere Temperaturen zu höheren Mengen an Stickoxiden NOx führen.The thermal generation of nitrogen oxides NO x depends heavily on the temperature of the combustion, with higher temperatures leading to higher amounts of nitrogen oxides NO x .
Die Menge an Stickoxiden NOx in dem Abgasstrom kann reduziert werden, bevor der Abgasstrom in die Umgebung des Fahrzeugs freigesetzt wird, beispielsweise unter Verwendung eines SCR-Katalysators (SCR = selektive katalytische Reduktion). Eine derartige Reduktion ist nicht immer ausreichend und es ist auch möglich, die Stickoxide durch Rückführen eines Teils der Abgase zu reduzieren. Zurückgeführte Abgase agieren während einer Verbrennung als ein Inertgas und reagieren somit im Wesentlichen nicht mit dem Verbrennungsgas (z. B. Luft) oder dem Kraftstoff, der in dem Brennraum vorliegt. Die Abgasrückführung (allgemein als AGR bezeichnet) senkt dadurch die Höchsttemperatur, die während einer Temperatur auftritt, und folglich auch die Menge an Stickoxiden NOx, die während der Verbrennung erzeugt wird.The amount of nitrogen oxides NO x in the exhaust gas flow can be reduced before the exhaust gas flow is released into the surroundings of the vehicle, for example using an SCR catalyst (SCR = selective catalytic reduction). Such a reduction is not always sufficient and it is also possible to reduce the nitrogen oxides by recirculating part of the exhaust gases. Recirculated exhaust gases act as an inert gas during combustion and thus essentially do not react with the combustion gas (e.g. air) or the fuel that is present in the combustion chamber. The exhaust gas recirculation (commonly referred to as EGR) thereby lowers the maximum temperature that occurs during a temperature and consequently also the amount of nitrogen oxides NO x that is generated during combustion.
In Bezug auf die AGR-Rückführung ist der Abgasstrom, der während einer Verbrennung erzeugt wird, gewöhnlich verhältnismäßig heiß, und da die Bildung von Stickoxiden von der Temperatur abhängt, die während einer Verbrennung auftritt, werden zurückgeführte Abgase gekühlt, bevor sie zu einem Brennraum zurückgeführt werden.With respect to EGR recirculation, the exhaust gas stream generated during combustion is usually relatively hot and since the formation of nitrogen oxides is dependent on the temperature encountered during combustion, recirculated exhaust gases are cooled before being returned to a combustion chamber will.
Die Kühlung ermöglicht die Verwendung höherer AGR-Verhältnisse, während gleichzeitig die Gastemperatur an der Ansaugseite der Brennräume gesenkt wird, was zu einer niedrigeren Höchsttemperatur und dadurch einer Reduktion der erzeugten Stickoxide beiträgt.The cooling enables the use of higher EGR ratios, while at the same time the gas temperature on the intake side of the combustion chambers is lowered, which contributes to a lower maximum temperature and thereby a reduction in the nitrogen oxides generated.
Es existieren jedoch Abgasnachbehandlungssysteme, die Stickoxide in zufriedenstellendem Maße unter Verwendung von z. B. einem effizienten SCR-Katalysator reduzieren können, ohne dass eine AGR-Rückführung erforderlich ist. Die vorliegende Erfindung betrifft insbesondere Systeme dieser Art. Gemäß der vorliegenden Erfindung werden z. B. Mittel zur Abgasrückführung oder andere geeignete Mittel zum Erzielen von erfindungsgemäßen Gasströmungen verwendet, jedoch in einer Art und Weise, die sich von dem Stand der Technik unterscheidet.However, there are exhaust gas aftertreatment systems that can satisfactorily remove nitrogen oxides using e.g. B. an efficient SCR catalytic converter without EGR recirculation is required. The present invention particularly relates to systems of this type. B. means for exhaust gas recirculation or other suitable means for achieving gas flows according to the invention are used, but in a manner which differs from the prior art.
Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung Situationen, die auftreten können, wenn bestimmte Bedingungen in Bezug auf den Fahrzeugbetrieb und die Umgebung vorherrschen. Dies wird durch ein Verfahren (und ein System) erzielt, mittels dessen eine Luftströmung von der Ansaugseite des Verbrennungsmotors dazu eingerichtet ist, sich mit Abgasen zu mischen, die aus der Verbrennung resultieren, wenn der Verbrennungsmotor mindestens eine erste Arbeit leistet.In particular, the present invention relates to situations that may arise when certain vehicle operation and environmental conditions prevail. This is achieved by a method (and a system) by means of which an air flow from the intake side of the internal combustion engine is arranged to mix with exhaust gases resulting from the combustion when the internal combustion engine is doing at least some initial work.
Des Weiteren wird mindestens ein Teil der Abgase, die aus der Verbrennung resultieren, zu der Ansaugseite zurückgeführt, wenn der Verbrennungsmotor eine zweite Arbeit leistet, die geringer als die erste Arbeit ist.Furthermore, at least a part of the exhaust gases resulting from the combustion is returned to the intake side when the internal combustion engine performs a second work that is less than the first work.
Erfindungsgemäß ist Luft von der Ansaugseite des Verbrennungsmotors dazu eingerichtet, die Brennräume zum Mischen mit den Abgasen zu umgehen, wenn die Arbeit des Verbrennungsmotors eine gewisse erste Arbeit übersteigt, z. B. wenn heiße Abgase erwartet werden. Auf diese Weise können heiße Abgase in Situationen abgekühlt werden, in denen heiße Abgase temperaturempfindliche Komponenten schädigen können, die von den Abgasen durchströmt werden, bevor sie in die Umgebung des Fahrzeugs freigelassen werden. Derartige Situationen können insbesondere in hohen Höhenlagen auftreten und/oder wenn die Verbrennungsmotorlast und somit die produzierte Arbeit bei niedrigeren Verbrennungsmotordrehzahlen hoch sind. Niedrigere Verbrennungsmotordrehzahlen führen im Allgemeinen zu niedrigeren Luftvolumina, die durch die Brennräume des Verbrennungsmotors transportiert werden, wodurch weniger Kühlung bereitgestellt wird. Gemäß einer Ausführungsform wird die Umleitung von Luft nur durchgeführt, wenn die Höhenlage des Fahrzeugs eine erste Höhenlage überschreitet. Da die Luftdichte in höheren Höhenlagen niedriger ist, ist der Mengendurchfluss von Luft durch die Brennräume in höheren Höhenlagen reduziert. Dies führt wiederum zu höheren Abgastemperaturen im Verhältnis zu einem ähnlichen Betrieb in niedrigeren Höhenlagen.According to the invention, air from the intake side of the internal combustion engine is set up to bypass the combustion chambers for mixing with the exhaust gases when the work of the internal combustion engine exceeds a certain initial work, e.g. B. when hot exhaust gases are expected. In this way, hot exhaust gases can be cooled in situations in which hot exhaust gases can damage temperature-sensitive components through which the exhaust gases flow before they are released into the surroundings of the vehicle. Such situations can occur in particular at high altitudes and / or when the internal combustion engine load and thus the work produced are high at lower internal combustion engine speeds. Lower internal combustion engine speeds generally lead to lower volumes of air being transported through the combustion chambers of the internal combustion engine, as a result of which less cooling is provided. According to one embodiment, the diversion of air is only carried out if the altitude of the vehicle exceeds a first altitude. Since the air density is lower at higher altitudes, the mass flow of air through the combustion chambers is reduced at higher altitudes. This in turn leads to higher exhaust gas temperatures in relation to a similar operation at lower altitudes.
Der Verbrennungsmotor kann mehrere Brennräume umfassen, die in Gruppen oder Reihen unterteilt werden können, und die Luftströmung kann dazu eingerichtet werden, mit Abgasen von einer Teilmenge der mehreren Gruppen von Brennräumen gemischt zu werden. Wenn die Brennräume, z. B. Zylinder, beispielsweise in zwei oder mehr Gruppen n unterteilt sind, kann die Luftströmung dazu eingerichtet sein, mit Abgasen von höchstens n-1 Gruppen, wie z. B. nur einer Gruppe/Reihe von den zwei oder mehr Gruppen, gemischt zu werden. Die Brennräume können beispielsweise in zwei Gruppen unterteilt sein, wobei die Luftströmung an eine der Gruppen, dadurch z. B. die Hälfte der Brennräume, bereitgestellt werden kann. Nach diesem Mischen können Abgase von allen Brennräumen gemischt werden, um einen vereinigten Abgasstrom zu bilden, der dazu eingerichtet ist, durch mindestens eine Komponente zur Behandlung des Abgasstroms zu strömen.The internal combustion engine can include a plurality of combustion chambers that can be divided into groups or rows, and the air flow can be arranged to be mixed with exhaust gases from a subset of the plurality of groups of combustion chambers. When the combustion chambers, e.g. B. cylinders, for example in two or more groups n are subdivided, the air flow can be set up to deal with exhaust gases of at most n-1 groups, such as e.g. B. only one group / row out of the two or more groups to be mixed. The combustion chambers can for example be divided into two groups, the air flow to one of the groups, thereby z. B. half of the combustion chambers can be provided. After this mixing, exhaust gases from all of the combustion chambers can be mixed to form a combined exhaust gas stream that is configured to flow through at least one component for treating the exhaust gas stream.
Wie erwähnt wurde, betrifft das erfinderische Verfahren nicht nur das Hinzufügen einer Luftströmung zu dem Abgasstrom, sondern es werden außerdem Abgase zu der Luftansaugseite des Motors zurückgeführt, wenn der Verbrennungsmotor eine Arbeit leistet, die gleich oder geringer als die zweite Arbeit ist. Die Rückführung von ungekühlten Abgasen reduziert das Ansaugen von kälterer Luft und auf diese Weise kann die resultierende Temperatur der Abgase, die Abgasnachbehandlungskomponenten erreichen, in Situationen erhöht werden, in denen die Abgase andernfalls möglicherweise Abgasnachbehandlungskomponenten in einem Maße abkühlen, in dem ein korrekter Betrieb nicht mehr sichergestellt werden kann. Die Rückführung von ungekühlten Abgasen reduziert außerdem die Strömung durch die Abgasnachbehandlungskomponenten, was vorteilhaft ist, wenn die Abgase nicht heiß genug sind, um eine korrekte Erhitzung von Abgasnachbehandlungskomponenten bereitzustellen. Gemäß einer Ausführungsform werden warme Abgase zurückgeführt, wenn eine durchschnittliche Arbeit, die von dem Verbrennungsmotor geleistet wird, höchstens die zweite Arbeit für einen ersten Zeitraum ist.As mentioned, the inventive method relates not only to adding an air flow to the exhaust gas stream, but also to recirculating exhaust gases to the air intake side of the engine when the internal combustion engine is doing a job equal to or less than the second job. The recirculation of uncooled exhaust gases reduces the intake of colder air and in this way the resulting temperature of the exhaust gases reaching exhaust aftertreatment components can be increased in situations in which the exhaust gases may otherwise cool exhaust aftertreatment components to an extent that can no longer function properly can be ensured. The recirculation of uncooled exhaust gases also reduces flow through the exhaust aftertreatment components, which is beneficial when the exhaust gases are not hot enough to provide proper heating of exhaust aftertreatment components. According to one embodiment, warm exhaust gases are recirculated when an average work performed by the internal combustion engine is at most the second work for a first period of time.
Gemäß einer Ausführungsform werden warme (ungekühlte) Abgase zurückgeführt, wenn ein Verbrennungsmotor sich dreht, wenn jedoch keine Verbrennung in dem mindestens einen Brennraum stattfindet.According to one embodiment, warm (uncooled) exhaust gases are recirculated when an internal combustion engine is rotating, but when no combustion takes place in the at least one combustion chamber.
Weitere Charakteristika der vorliegenden Erfindung und Vorteile dieser sind in der ausführlichen Beschreibung von beispielhaften Ausführungsformen angegeben, die im Folgenden und in den angefügten Zeichnungen aufgeführt sind. Kurzbeschreibung der Zeichnungen
-
1A stellt einen Antriebsstrang eines beispielhaften Fahrzeugs dar, in dem die vorliegende Erfindung vorteilhaft genutzt werden kann; -
1B stellt ein Beispiel einer Steuereinheit in einem Fahrzeugsteuersystem dar; -
2 stellt ein Beispiel von Abgasnachbehandlungskomponenten zur Behandlung von Abgasen, die aus einer Verbrennung resultieren, dar. -
3 stellt ein beispielhaftes Verfahren gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dar. -
4A stellt ein beispielhaftes System gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dar. -
4B stellt ein beispielhaftes System gemäß einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dar. -
5 stellt eine erfindungsgemäße Umleitung von Luft dar. -
6 stellt eine erfindungsgemäße Abgasrückführung dar.
-
1A Figure 13 illustrates a powertrain of an exemplary vehicle in which the present invention may be used to advantage; -
1B Fig. 10 illustrates an example of a control unit in a vehicle control system; -
2 Figure 3 illustrates an example of exhaust aftertreatment components for treating exhaust gases resulting from combustion. -
3 Figure 10 illustrates an exemplary method in accordance with an embodiment of the present invention. -
4A FIG. 10 depicts an exemplary system in accordance with an embodiment of the present invention. -
4B FIG. 10 depicts an exemplary system in accordance with another embodiment of the present invention. -
5 represents a diversion of air according to the invention. -
6th represents an exhaust gas recirculation according to the invention.
Ausführliche Beschreibung von beispielhaften AusführungsformenDetailed description of exemplary embodiments
In der folgenden ausführlichen Beschreibung der vorliegenden Erfindung wird ein Beispiel für ein Fahrzeug dargestellt. Die Erfindung ist jedoch auch in anderen Arten von Transportmitteln, wie Luft- und Wasserfahrzeugen, anwendbar. Die Erfindung ist auch in ortsfesten Installationen anwendbar.In the following detailed description of the present invention, an example of a vehicle is presented. However, the invention can also be used in other types of means of transport, such as aircraft and watercraft. The invention can also be used in fixed installations.
Der Verbrennungsmotor
Der Oxidationskatalysator DOC
Der Oxidationskatalysator
Die offenbarte Abgasnachbehandlungseinheit
Die Abgasnachbehandlungseinheit
Die Komponenten DOC
Der Betrieb von Komponenten der in
Die Temperatur von Komponenten der Abgasnachbehandlungseinheit
Die vorliegende Erfindung stellt ein Verfahren bereit, das die Abgastemperatur des Abgases, das in Abgasnachbehandlungskomponenten eintritt, beeinflusst, und dieses Verfahren steuert zumindest in einigen Situationen die Abgase durch Beeinflussen der Abgastemperatur auf eine Art und Weise, die für die Temperatur der Abgasnachbehandlungskomponenten günstig ist. Die vorliegende Erfindung kann beispielsweise zum Beeinflussen von Abgastemperaturen verwendet werden, wenn Fahrbedingungen derart sind, dass die resultierenden Abgase (die resultierende Abgastemperatur) eine nachteilige Wirkung auf den Betrieb und/oder die Lebensdauer der Abgasnachbehandlungskomponenten haben können.The present invention provides a method that affects the exhaust gas temperature of the exhaust gas entering exhaust aftertreatment components, and this method controls, at least in some situations, the exhaust gases by affecting the exhaust gas temperature in a manner that is beneficial to the temperature of the exhaust aftertreatment components. For example, the present invention can be used to manipulate exhaust gas temperatures when driving conditions are such that the resulting exhaust gases (the resulting exhaust gas temperature) can have an adverse effect on the operation and / or life of the exhaust aftertreatment components.
Ein beispielhaftes Verfahren der vorliegenden Erfindung ist in
Der Einfachheit halber zeigt
Die vorliegende Erfindung kann in einer beliebigen geeigneten Steuereinheit in dem Fahrzeug
Eine Steuerung dieser Art wird oftmals durch programmierte Anweisungen erzielt. Die programmierten Anweisungen bestehen in der Regel aus einem Computerprogramm, das bei Ausführung in einem Computer oder einer Steuereinheit bewirkt, dass der Computer/die Steuereinheit die gewünschte Steuerung ausübt, wie Verfahrensschritte gemäß der vorliegenden Erfindung. Das Computerprogramm bildet gewöhnlich einen Teil eines Computerprogrammprodukts, wobei das Computerprogrammprodukt ein geeignetes Speichermedium
Eine beispielhafte Steuereinheit (die Steuereinheit
Des Weiteren ist die Steuereinheit
Zu dem ersten beispielhaften Verfahren
In Schritt
Es existieren Verbrennungsmotoren, die Abgase produzieren können, die derart hohe Temperaturen aufweisen, dass die heißen Abgase Abgasnachbehandlungskomponenten und vielleicht insbesondere SCR-Katalysatoren, die oftmals verhältnismäßig temperaturempfindlich sind, beschädigen können. Das Risiko, dass dies auftritt, kann vielleicht bei hohen Höhenlagen, wo die Luft dünner ist, und insbesondere in Kombination mit niedrigen Motordrehzahlen, während gleichzeitig von dem Verbrennungsmotor ein hohes Drehmoment abgegeben wird, am höchsten sein.Internal combustion engines exist that can produce exhaust gases that are at such high temperatures that the hot exhaust gases can damage exhaust aftertreatment components and perhaps particularly SCR catalytic converters, which are often relatively temperature sensitive. The risk of this occurring can perhaps be highest at high altitudes, where the air is thinner, and especially in combination with low engine speeds while at the same time high torque is being delivered by the internal combustion engine.
Wenn ein Fahrzeug auf hohen Höhenlagen reist, wird die gleiche Luftströmung durch den Luftfilter gesogen werden; höhere Höhenlagen bedeuten jedoch eine geringere Dichte der Luft und somit einen geringeren Mengendurchfluss und folglich weniger Luft, die den Brennräumen zugeführt wird. In diesen Situationen kann folglich der Gesamtluftmengendurchfluss wesentlich geringer als der Luftmengendurchfluss auf niedrigeren Höhenlagen und/oder bei höheren Motordrehzahlen sein. Die resultierende Abgastemperatur hängt von der Kraftstoffmenge, die den Brennräumen zugeführt wird, und der Luftmenge, in der die Verbrennung durchgeführt wird, ab. Wenn weniger Luft für die Verbrennung zur Verfügung steht, wird dies zu höheren Abgastemperaturen führen. Der geringere Luftmengendurchfluss führt dazu, dass eine geringere Luftmenge durch den Motor strömt, wodurch eine geringere Kühlwirkung und höhere Abgastemperaturen bereitgestellt werden.When a vehicle is traveling at high altitudes, the same airflow will be drawn through the air filter; However, higher altitudes mean a lower density of the air and thus a lower volume flow and consequently less air that is fed to the combustion chambers. In these situations, the total air flow rate can consequently be significantly less than the air flow rate at lower altitudes and / or at higher engine speeds. The resulting exhaust gas temperature depends on the amount of fuel that is supplied to the combustion chambers and the amount of air in which the combustion is carried out. If less air is available for combustion, this will lead to higher exhaust gas temperatures. The lower amount of air flow means that a smaller amount of air flows through the engine, as a result of which a lower cooling effect and higher exhaust gas temperatures are provided.
Der negative Einfluss von höheren Höhenlagen wird weiter erhöht, wenn der Verbrennungsmotor hohe Lasten (hohe Drehmomente) bei niedrigen Motordrehzahlen liefert. Dies liegt daran, dass die niedrigeren Motordrehzahlen ebenfalls die Gesamtluftmenge verringert, die durch den Motor pro Zeiteinheit strömt, wodurch weniger Kühlung bereitgestellt wird. Wenn der Verbrennungsmotor ein gewisses willkürliches Drehmoment bei einer gewissen Verbrennungsmotordrehzahl liefert, wird dies zu höheren Temperaturen führen, als wenn dieselbe Last/dasselbe Drehmoment bei einer höheren Verbrennungsmotordrehzahl geliefert wird, da in diesem Fall höhere Luftmengen durch den Motor strömen und dadurch eine zusätzliche Kühlung bereitstellen.The negative influence of higher altitudes is further increased if the internal combustion engine delivers high loads (high torques) at low engine speeds. This is because the lower engine speeds also reduce the total amount of air flowing through the engine per unit of time, thereby providing less cooling. If the internal combustion engine delivers a certain arbitrary torque at a certain internal combustion engine speed, this will lead to higher temperatures than if the same load / torque is delivered at a higher internal combustion engine speed, as in this case higher amounts of air flow through the engine and thereby provide additional cooling .
Der allgemeine Trend bei der Motorentwicklung geht in Richtung Downspeeding, d. h. die Fähigkeit zur Bereitstellung hoher Drehmomente bei niedrigen Motordrehzahlen für eine verbesserte Kraftstoffeffizienz. Dies legt weiteren Wert auf einen Betrieb mit niedriger Drehzahl und hoher Last. Probleme der obigen Art können jedoch in Situationen resultieren, in denen Motoren, die von einem Herstellerstandpunkt aus sehr ökonomisch und/oder von einem Kundenstandpunkt aus kraftstoffeffizient wären, möglicherweise aufgrund des Risikos des Erzeugens von zu hohen Abgastemperaturen bei voller Last bei einem Betrieb bei niedrigeren Motordrehzahlen nicht einmal gebaut werden können.The general trend in engine development is toward downspeeding, the ability to provide high torque at low engine speeds for improved fuel efficiency. This further emphasizes low speed, high load operation. Problems of the above type, however, can result in situations where engines that would be very economical from a manufacturer's standpoint and / or fuel efficient from a customer standpoint, possibly due to the risk of generating too high exhaust gas temperatures at full load when operating at lower engine speeds cannot even be built.
Zumindest der Verbrennungsmotor kann in Bezug auf hohe Lasten bei einem Betrieb bei niedrigeren Verbrennungsmotordrehzahlen eingeschränkt worden sein, um das Risiko des Überhitzens von Komponenten, die dem Abgasstrom ausgesetzt werden, zu verhindern. Folglich muss die Kraftstoffmenge, die der Verbrennung zugeführt wird, manchmal zumindest bei einigen Verbrennungsmotordrehzahlintervallen reduziert werden, um Abgasnachbehandlungskomponenten zu schützen.At least the internal combustion engine may have been restricted with respect to high loads when operating at lower internal combustion engine speeds in order to prevent the risk of overheating of components exposed to the exhaust gas flow. As a result, the amount of fuel delivered to combustion must sometimes be reduced at at least some engine speed intervals in order to protect exhaust aftertreatment components.
Die vorliegende Erfindung stellt u. a. eine Lösung für Probleme dieser Art bereit und macht eine Verwendung eines Motorbetriebs möglich, der andernfalls nicht ohne das Risiko eines Beschädigens von Komponenten nicht möglich sein könnte. Darüber hinaus geht die vorliegende Erfindung außerdem Probleme anderer Fahrbedingungen an, die weiter unten in Bezug auf die Schritte
Ein beispielhaftes System gemäß der vorliegenden Erfindung ist in
Jeder Brennraum i1-i6 umfasst einen Einlass (nicht gezeigt), der z. B. von einem oder mehreren Ventilen gesteuert wird und der dazu eingerichtet sein kann, jeweils gegen die Brennräume wirkend einzeln für das Ansaugen von Luft zur Verwendung in der Verbrennung gesteuert zu werden. Der Motor
Gemäß dem offenbarten Beispiel wird Umgebungsluft aus der Fahrzeug-/Motorumgebung durch einen Luftfilter
Die Brennräume i1-i6 umfassen weiterhin Abgasauslässe, die z. B. ebenfalls mittels Ventilen gegen die Brennräume i1-i6 wirkend auf herkömmliche Weise gesteuert werden, zum Ablassen von Abgasen. Gemäß der offenbarten Ausführungsform teilen sich Abgase, die aus den Zylindern i1-i3 hervorgehen, eine gemeinsame Leitung
Der Abgasstrom wird von der Turbine
Gemäß der beispielhaften Ausführungsform ist der SCR-Katalysator selbst dazu in der Lage, Stickoxide in einem gewünschten Maße zu reduzieren, und somit ist keine weitere Reduktion erforderlich. Wie oben erläutert wurde, ist oftmals eine Rückführung von durch die Verwendung eines Kühlers aktiv gekühlten Abgasen erforderlich, um Vorgaben in Bezug auf NOx-Emissionen zu erfüllen. Gemäß dem offenbarten Beispiel wird jedoch noch immer ein Abgasrückführungskreislauf bereitgestellt, der jedoch in einem im Vergleich zum Stand der Technik vollkommen anderen Kontext und auf eine zum Stand der Technik gegenteilige Weise verwendet wird. Erfindungsgemäß gibt es keine derartige Rückführung von gekühlten Abgasen. Stattdessen werden warme (ungekühlte) Abgase in Situationen zurückgeführt, in denen der Wunsch besteht, die Abgastemperatur zu erhöhen. Die Erfindung stellt außerdem eine Gasströmung in beiden Richtungen durch die Abgasrückführungskomponenten bereit, wobei die Strömungsrichtung in Abhängigkeit von den aktuellen Betriebsbedingungen des Fahrzeugs gesteuert wird.According to the exemplary embodiment, the SCR catalytic converter itself is able to reduce nitrogen oxides to a desired extent, and thus no further reduction is required. As explained above, it is often necessary to recirculate exhaust gases actively cooled by the use of a cooler in order to meet specifications with regard to NO x emissions. However, according to the example disclosed, an exhaust gas recirculation circuit is still provided, but is used in a completely different context from the prior art and in a manner contrary to the prior art. According to the invention there is no such recirculation of cooled exhaust gases. Instead, warm (uncooled) exhaust gases are recirculated in situations in which there is a desire to increase the exhaust gas temperature. The invention also provides a gas flow in both directions through the exhaust gas recirculation components, the flow direction being controlled as a function of the current operating conditions of the vehicle.
Gemäß dem offenbarten Beispiel ist die Leitung
Wie erwähnt wurde, können Situationen existieren, in denen der Abgasstrom, der aus einer Verbrennung in den Brennräumen resultiert, Temperaturen erreicht, die zumindest im Zeitverlauf Abgasnachbehandlungskomponenten auf Temperaturen erhitzen können, bei denen ein Risiko besteht, dass die beschädigt werden. Dies gilt vielleicht insbesondere für den SCR-Katalysator
Weiter zu dem Verfahren von
Gemäß dem vorliegenden Beispiel werden die Abgase, die aus einer Verbrennung resultieren, durch Zuführen von Luft von der Ansaugseite des Verbrennungsmotors zu den Abgasen gekühlt, wodurch die Brennräume umgangen werden. In Schritt
Die Steuerung der Umleitung von Luft kann z. B. aus einer Bestimmung einer Umleitungsströmung der Luft und/oder einer geeigneten Steuerung/Öffnung des AGR-Ventils
Wenn eine geeignete Steuerung bestimmt wurde, fährt das Verfahren mit Schritt
Infolgedessen wird erfindungsgemäß ein herkömmlicher AGR-Kreislauf verwendet, jedoch auf eine zu dem Stand der Technik gegenteilige Weise, d. h. Luft wird von der Ansaugseite zu der Abgasseite des Verbrennungsmotors geleitet, wenn die Last hoch ist, anstelle umgekehrt. Gemäß der in
Um einen korrekten Betrieb sicherzustellen, erfordert das beschriebene Verfahren, dass der Druck in der Ansaugleitung höher als auf der Abgasseite ist, um eine gewünschte Strömungsrichtung zu erzielen. Dies ist jedoch im Allgemeinen der Fall beim Verbrennungsmotorbetrieb, insbesondere in Bezug auf Verbrennungsmotoren, die mit einem Turbolader ausgestattet sind. Die Wirkung kann jedoch auch erzielt werden, wenn die Druckbeziehung diese Kriterien nicht erfüllt, z. B. durch die Verwendung eines Venturirohrs. Eine derartige Erzeugung einer Strömung von einer Niederdruckseite zu einer Hochdruckseite ist an sich wohl bekannt und wird folglich hierin nicht ausführlich beschrieben. Wie jedoch erwähnt wurde, sind im Allgemeinen Druckbeziehungen derart, dass kein Venturirohr in der Installation erforderlich ist.In order to ensure correct operation, the method described requires that the pressure in the intake line is higher than on the exhaust side in order to achieve a desired flow direction. However, this is generally the case with internal combustion engine operation, particularly with regard to internal combustion engines equipped with a turbocharger. However, the effect can also be achieved if the pressure relationship does not meet these criteria, e.g. B. by using a venturi. Such generation of a flow from a low-pressure side to a high-pressure side is well known per se and is consequently not described in detail herein. However, as mentioned, in general, pressure relationships are such that no venturi is required in the installation.
Eine erfindungsgemäße Steuerung erzielt außerdem weiterhin das Ergebnis, dass eine größere Gesamtströmung die Turbine
In Schritt
Die gemäß
Die Schritte
Infolgedessen ist es auch wünschenswert, sicherzustellen, dass Abgasnachbehandlungskomponenten eine gewünschte Mindesttemperatur halten. In Bezug auf die Temperatur der Abgasnachbehandlungskomponenten wird die Temperatur nahezu vollständig durch die Abgastemperatur/-strömung gesteuert. Eine Kühlung von Abgasnachbehandlungskomponenten durch Umgebungsluft hat einen geringeren Einfluss, da die Abgasnachbehandlungskomponenten oftmals verhältnismäßig gut isoliert sind.As a result, it is also desirable to ensure that exhaust aftertreatment components maintain a desired minimum temperature. With regard to the temperature of the exhaust aftertreatment components, the temperature is almost completely controlled by the exhaust gas temperature / flow. Cooling exhaust gas aftertreatment components with ambient air has less of an impact, since the exhaust aftertreatment components are often relatively well insulated.
Wenn der Verbrennungsmotor beispielsweise niedrigen Lasten ausgesetzt wird, ist es nicht unüblich, dass die resultierenden Abgastemperaturen so niedrig werden, dass Abgasnachbehandlungskomponenten mit der Zeit in einem Maße abgekühlt werden, bei dem ein korrekter Betrieb nicht mehr sichergestellt oder aufrechterhalten werden kann. Situationen dieser Art muss im Allgemeinen Beachtung geschenkt werden und gemäß herkömmlichen Lösungen wird dies z. B. durch Einschränken der Luft, die der Verbrennung zugeführt wird, erzielt. Dies kann beispielsweise durch die Verwendung einer Ansaugdrossel erzielt werden, die durch 606 und Strichlinien in
Wenn die Ansaugluftmenge durch die Verwendung einer Ansaugdrossel reduziert wird, wird des Weiteren ein Druck, der unter dem aktuellen Atmosphärendruck liegt, in dem Ansaugkrümmer und somit auch in den Brennräumen erzeugt. Dies kann bewirken, dass Motorschmiermittel an dem Zylinderkolben vorbei läuft und sich an der Oberseite des Kolbens ansammelt. Dies wiederum kann zu einer Verkokung der oberen Region des Kolbens führen, was schließlich ein Zylinderversagen bewirkt. Infolgedessen ist eine Verwendung einer derartigen Technologie sehr unerwünscht. Eine andere Maßnahme, die in Niederlastsituationen ergriffen werden kann, besteht darin, die Ansaugluft durch Öffnen des Ladedruckregelventils
Die von dem Verbrennungsmotor geleistete Arbeit kann auch unter Verwendung z. B. der Motorbremse
Eine Abgastemperatur, die Aktionen dieser Art vermehrt, ist jedoch oftmals nicht ausreichend, mit dem Ergebnis, dass die resultierenden Abgase noch immer zu kalt sind, um eine korrekte Erhitzung der Abgasnachbehandlungskomponenten sicherzustellen. Wenn die von dem Verbrennungsmotor produzierte Arbeit beispielsweise gering ist, liegt möglicherweise kein signifikanter zu reduzierender Ansaugluftdruck mehr vor, d. h. es liegt keine Verdichtung mehr vor. Wenn dies der Fall ist, wird ein Öffnen des Ladedruckregelventils
Das Obige gilt auch in einem noch weiteren Maße, wenn das Fahrzeug ausrollt, insbesondere wenn es bei sich drehendem Motor und eingelegtem Gang ohne Kraftstoffzufuhr ausrollt. Während des Ausrollens wird kalte Luft durch den Motor und dadurch auch die Abgasnachbehandlungskomponenten geflutet, ohne im Wesentlichen jeglicher Erhitzung unterzogen zu werden. Dieses Fluten von kalter Luft durch den Motor die Abgasnachbehandlungskomponenten einer beträchtlichen Kühlung unterziehen. In Bezug auf das Ausrollen sind die verfügbaren Maßnahmen, die zum Reduzieren der negativen Auswirkung auf die Kühlungsabgase ergriffen werden sollen, noch mehr eingeschränkt, da im Allgemeinen keine Verbrennung vorliegt. Die Ansaugluft kann gedrosselt werden, kann jedoch erneut zu einem Zylinderversagen führen.The above also applies to an even greater extent when the vehicle is coasting, particularly when it is coasting with the engine rotating and in gear with no fuel being supplied. During coasting, cold air is flooded through the engine and thereby also the exhaust aftertreatment components without being subjected to essentially any heating. This flow of cold air through the engine subjects the exhaust aftertreatment components to significant cooling. With regard to roll-out, the available measures to be taken to reduce the negative impact on the cooling exhaust gases are even more limited since there is generally no combustion. The intake air can be throttled, but can lead to cylinder failure again.
Oftmals sind zumindest in hügeligem Gelände Gefällestrecken einer Straße von einer derartigen Länge, dass die Abgasnachbehandlungskomponenten in einem Maße abgekühlt werden, in dem die resultierenden Emissionen Gesetzesvorgaben nicht mehr erfüllen werden, wenn der Fahrwiderstand und dadurch die Last des Verbrennungsmotors erneut nach der Gefällestrecke der Straße zunehmen. Die Erfüllung einer Abgasemissionsvorgabe durch das Fahrzeug wird oftmals durch eine Borddiagnostik kontrolliert, und wenn das Fahrzeugsteuersystem bestimmt, dass die Abgasnachbehandlung nicht korrekt arbeitet, werden Maßnahmen ergriffen, um einen korrekten Betrieb der Abgasnachbehandlung so schnell wie möglich wieder sicherzustellen. Dies kann den Effekt haben, dass das Fahrzeug bergauf mit einer beträchtlichen Verbrennungsmotorlast aufgrund des Fahrwiderstands, der von der Straßenneigung auferlegt wird, gefahren werden kann, wobei jedoch z. B. die Motorbremse dennoch noch immer aktiviert ist, um die Verbrennungsmotorlast weiter zu erhöhen, um dadurch schneller gewünschte Temperaturen in den Abgasnachbehandlungskomponenten zu erreichen.Often, at least in hilly terrain, downhill stretches of a road are of such a length that the exhaust gas aftertreatment components are cooled to such an extent that the resulting emissions will no longer meet legal requirements if the driving resistance and thereby the load on the internal combustion engine increase again after the downhill stretch of the road . The fulfillment of an exhaust emission target by the vehicle is often checked by on-board diagnostics, and if the vehicle control system determines that the exhaust gas aftertreatment is not working correctly, measures are taken to ensure correct operation of the exhaust aftertreatment again as quickly as possible. This can have the effect that the vehicle can be driven uphill with a considerable engine load due to the driving resistance imposed by the road gradient, however, e.g. B. the engine brake is still activated in order to further increase the internal combustion engine load in order to achieve the desired temperatures in the exhaust gas aftertreatment components more quickly.
Erfindungsgemäß werden negative Effekte, die von einer unerwünschten Kühlung von Abgasnachbehandlungskomponenten verursacht werden, durch eine Rückführung von ungekühltem (warmem) Abgas reduziert. Wie erwähnt wurde, wird in Schritt
In Schritt
Die Steuerung der Rückführungsströmung von Abgasen kann z. B. aus einer Bestimmung einer geeigneten Steuerung/Öffnung des AGR-Ventils
Wenn in Schritt
Das AGR-Ventil
Infolgedessen wird der AGR-Kreislauf auch zur erfindungsgemäßen Abgasrückführung verwendet, jedoch nicht im herkömmlichen Sinne, in dem aktiv gekühlte Abgase während hoher Motorlasten zurückgeführt werden, sondern stattdessen werden warme Abgase zurückgeführt, wenn die Last gering ist oder wenn überhaupt keine Kraftstoffeinspritzung stattfindet. Die zurückgeführten Abgase haben im Allgemeinen eine höhere Temperatur als die Ansaugluft und werden somit die Temperatur in den Brennräumen im Vergleich zu einer Situation, in der keine Abgasrückführung vorliegt, erhöhen. Im Allgemeinen wird ein Anstieg der Temperatur des Gases, das der Verbrennung zugeführt wird, um eine erste Anzahl von Graden zu einem im Wesentlichen entsprechenden Anstieg der Temperatur der resultierenden Abgase führen.As a result, the EGR circuit is also used for exhaust gas recirculation according to the invention, but not in the conventional sense in which actively cooled exhaust gases are recirculated during high engine loads, but instead warm exhaust gases are recirculated when the load is low or when there is no fuel injection at all. The recirculated exhaust gases generally have a higher temperature than the intake air and will therefore increase the temperature in the combustion chambers compared to a situation in which there is no exhaust gas recirculation. In general, an increase in the temperature of the gas fed to combustion by a first number of degrees will result in a substantially corresponding increase in the temperature of the resulting exhaust gases.
Im Allgemeinen werden zurückgeführte Abgas aktiv gekühlt, bevor sie die Ansaugseite des Motors erreichen, um den zunehmenden Einfluss der Temperatur in dem Brennraum zu minimieren und dadurch die NOx-Bildung während einer Verbrennung zu minimieren. Erfindungsgemäß ist es im Gegensatz dazu wünschenswert, dass die Abgase so warm wie möglich sind, um die Kühlwirkung während Bedingungen mit geringer/keiner Last zu minimieren. Zurückgeführte Abgase werden folglich erfindungsgemäß nicht aktiv gekühlt. Da gemäß dem offenbarten Beispiel die Hälfte der Abgase zu der Ansaugseite des Verbrennungsmotors zurückgeführt werden kann, wird darüber hinaus die resultierende Abgasströmung auf die Hälfte der Strömung, die andernfalls die Abgasnachbehandlung durchlaufen würde, reduziert und noch immer eine höhere Temperatur aufweisen, als dies andernfalls der Fall wäre. Infolgedessen stellt die vorliegende Erfindung eine Lösung bereit, die den negativen Einfluss von kalten Abgasen auf den Betrieb von Abgasnachbehandlungskomponenten wesentlich reduzieren kann.In general, recirculated exhaust gas is actively cooled before it reaches the intake side of the engine in order to minimize the increasing influence of the temperature in the combustion chamber and thereby to minimize the formation of NO x during combustion. In contrast, according to the invention, it is desirable that the exhaust gases are as warm as possible in order to minimize the cooling effect during low / no load conditions. Recirculated exhaust gases are consequently not actively cooled according to the invention. Since, according to the disclosed example, half of the exhaust gases can be recirculated to the intake side of the internal combustion engine, the resulting exhaust gas flow is also reduced to half the flow that would otherwise go through the exhaust gas aftertreatment and is still at a higher temperature than it would otherwise Case would be. As a result, the present invention provides a solution that can substantially reduce the negative impact of cold exhaust gases on the operation of exhaust aftertreatment components.
Gemäß der in den
In Schritt
Die gemäß
Gemäß den obigen offenbarten Ausführungsformen nimmt nur eine Reihe der Zylinder i1-i6, d. h. die Reihe, die aus den Zylindern i4-i6 besteht, an dem Gasaustausch von der Ansaugleitung
Des Weiteren wird gemäß den obigen Ausführungsformen ein einziger AGR-Kreislauf für eine Gasströmung in beide Richtungen verwendet. Dies ist sehr vorteilhaft. Gemäß einer Ausführungsform können jedoch separate Kreisläufe für die Luftumleitung bzw. die Rückführung von Abgasen verwendet werden.Furthermore, according to the above embodiments, a single EGR circuit is used for gas flow in both directions. This is very beneficial. According to one embodiment, however, separate circuits can be used for the air diversion or the recirculation of exhaust gases.
Schließlich wurde die vorliegende Erfindung für ein Kraftfahrzeug beispielhaft dargestellt. Die Erfindung ist jedoch auf eine beliebige Art von Fahrzeugen anwendbar, wie z. B. Luftfahrzeuge und Wasserfahrzeuge. Die Erfindung ist auch zur Verwendung in Feuerungsanlagen anwendbar. Die Abgasnachbehandlung kann außerdem weitere Komponenten umfassen, wie einen oder mehrere Partikelfilter, einen oder mehrere Oxidationskatalysatoren, wie an sich bekannt ist. Es wird auch in Erwägung gezogen, dass die Abgasnachbehandlung keine oder mehr als einen SCR-Katalysator und/oder mehr als einen oder keine Ammoniaksperrkatalysatoren ASC umfassen kann.Finally, the present invention was exemplified for a motor vehicle. However, the invention is applicable to any type of vehicle, such as. B. Aircraft and watercraft. The invention is also applicable for use in combustion plants. The exhaust gas aftertreatment can also include further components, such as one or more particle filters, one or more oxidation catalytic converters, as is known per se. It is also contemplated that the exhaust gas aftertreatment may include none or more than one SCR catalytic converter and / or more than one or no ammonia barrier catalytic converters ASC.
Claims (19)
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SE1550976A SE541371C2 (en) | 2015-07-06 | 2015-07-06 | Method and system for controlling exhaust gases resulting from combustion |
SE1550976-3 | 2015-07-06 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE102016007208A1 DE102016007208A1 (en) | 2017-01-12 |
DE102016007208B4 true DE102016007208B4 (en) | 2021-08-19 |
Family
ID=57584085
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE102016007208.3A Active DE102016007208B4 (en) | 2015-07-06 | 2016-05-31 | Method and system for controlling exhaust gases resulting from combustion |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE102016007208B4 (en) |
SE (1) | SE541371C2 (en) |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SE1550978A1 (en) | 2015-07-06 | 2017-01-07 | Scania Cv Ab | Method and system for controlling an internal combustion engine |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6276139B1 (en) | 2000-03-16 | 2001-08-21 | Ford Global Technologies, Inc. | Automotive engine with controlled exhaust temperature and oxygen concentration |
WO2006119866A1 (en) | 2005-05-06 | 2006-11-16 | Daimlerchrysler Ag | Internal combustion engine with exhaust gas turbocharger and exhaust gas recirculation |
US20080264049A1 (en) | 2005-09-15 | 2008-10-30 | Volvo Lastvagnar Ab | Method for Internal Combustion Engine With Exhaust Recirculation |
DE102013209379A1 (en) | 2012-05-25 | 2013-11-28 | Ford Global Technologies, Llc | air injection |
DE102013209374A1 (en) | 2012-05-25 | 2013-11-28 | Ford Global Technologies, Llc | AIR INJECTION |
-
2015
- 2015-07-06 SE SE1550976A patent/SE541371C2/en unknown
-
2016
- 2016-05-31 DE DE102016007208.3A patent/DE102016007208B4/en active Active
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6276139B1 (en) | 2000-03-16 | 2001-08-21 | Ford Global Technologies, Inc. | Automotive engine with controlled exhaust temperature and oxygen concentration |
WO2006119866A1 (en) | 2005-05-06 | 2006-11-16 | Daimlerchrysler Ag | Internal combustion engine with exhaust gas turbocharger and exhaust gas recirculation |
US20080264049A1 (en) | 2005-09-15 | 2008-10-30 | Volvo Lastvagnar Ab | Method for Internal Combustion Engine With Exhaust Recirculation |
DE102013209379A1 (en) | 2012-05-25 | 2013-11-28 | Ford Global Technologies, Llc | air injection |
DE102013209374A1 (en) | 2012-05-25 | 2013-11-28 | Ford Global Technologies, Llc | AIR INJECTION |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
HUMMEL, Karl-Ernst, et al. Sekundärluftlader zur Senkung der Kaltstartemissionen. MTZ-Motortechnische Zeitschrift, 2004, 65. Jg., Nr. 7-8, S. 558-563. |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
DE102016007208A1 (en) | 2017-01-12 |
SE541371C2 (en) | 2019-09-03 |
SE1550976A1 (en) | 2017-01-07 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
DE102014002940B4 (en) | Engine cooling system with temperature-dependent control of the coolant path | |
DE102016014254A1 (en) | A method for heating an exhaust aftertreatment device of a motor vehicle, in particular a hybrid vehicle | |
DE112005001946T5 (en) | Opening / closing control of an inlet and outlet connection circuit | |
DE102020100875A1 (en) | METHOD AND SYSTEM FOR EMISSION REDUCTION | |
WO2008058596A1 (en) | Internal combustion engine with exhaust-gas recirculation | |
DE112014000618T5 (en) | System, method and apparatus for managing the post-treatment temperature | |
DE102005061643A1 (en) | A method of controlling the air / fuel ratio in an engine | |
DE112013003454T5 (en) | System and method for knock reduction | |
DE102011006056A1 (en) | Internal and external low pressure agr for supercharged engines | |
DE102011076098A1 (en) | AVOIDANCE OF COOLANT OVERHEATING IN EXHAUST AIR COOLANT HEAT EXCHANGERS | |
DE102015111158B4 (en) | Engine system and method for controlling flow of exhaust gas | |
EP2151570A1 (en) | Exhaust gas recirculation system for a combustion engine | |
DE102018106679B4 (en) | Method for operating an internal combustion engine, internal combustion engine and motor vehicle | |
DE102016006676B4 (en) | Method and system for controlling an internal combustion engine | |
DE102017103560A1 (en) | Internal combustion engine and method for the regeneration of a particulate filter in the exhaust passage of an internal combustion engine | |
DE102014105181A1 (en) | Preserve combustion stability under compressor pumping conditions | |
DE102016212249A1 (en) | Two-stage direct injection internal combustion engine with exhaust aftertreatment and method of operating such an internal combustion engine | |
DE102015114057A1 (en) | Internal combustion engine system for controlling exhaust gas flow | |
DE102015216751A1 (en) | Motor vehicle with exhaust gas recirculation | |
DE102019111667A1 (en) | EXHAUST GAS RECIRCULATION SYSTEM AND METHOD FOR OPERATING THE SAME | |
DE112013004543T5 (en) | Control of a temperature in an exhaust aftertreatment system | |
DE102016007208B4 (en) | Method and system for controlling exhaust gases resulting from combustion | |
WO2010072227A1 (en) | Exhaust gas recirculation system and method for exhaust gas recirculation | |
DE102019005155A1 (en) | Internal combustion engine for a motor vehicle, in particular for a motor vehicle, and a method for operating such an internal combustion engine | |
DE102015223495A1 (en) | A chargeable internal combustion engine and method of operating a chargeable internal combustion engine |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
R012 | Request for examination validly filed | ||
R016 | Response to examination communication | ||
R018 | Grant decision by examination section/examining division | ||
R020 | Patent grant now final |