CN114352385B 内燃机的废气后处理方法和具有废气后处理系统的机动车 （大众汽车股份公司）

(19)国家知识产权局(12)发明专利S.保克纳M.卡克0.阿尔森内燃机的废气后处理方法和具有废气后处本发明涉及一种机动车中的外源点火的内统中沿着废气流的流动方向布置有第一废气后的构件温度和当前的转化功率以及对内燃机的构件温度低于第一阈值温度并且第一废气后处理部件的转化功率对于所确定的对内燃机的负载需求而言预计不足以确保完全地转化内燃机21.一种机动车(1)的外源点火的内燃机(10)的废气后处理的方法，所述机动车具有废气后处理系统(20),所述废气后处理系统具有排气装置(22),在所述排气装置中沿着内燃机(10)的流过排气装置(22)的废气通道(24)的废气流的流动方向布置有第一废气后处理部件(30),在所述第一废气后处理部件(30)的下游布置有外部的加热器件(36),并且继续确定第一废气后处理部件(30)的构件温度TANK1和第一废气后处理部件(30)的转化功确定第二废气后处理部件(32)的构件温度TAK2和/或第二废气后处理部件(32)的转化--第一废气后处理部件(30)的转化功率针对所确定的对内燃机(10)的负载需求而言第二阈值温度Ts₂,则激活所述外部的加热器件(34.一种机动车(1),具有外源点火的内燃机(10),其中，所述内燃机(10)通过其排气口过排气装置(22)的废气通道(24)的废气流的流动方向布置有第一废气后处理部件(30),在所述第一废气后处理部件(30)的下游布置有外部的加热器件(36),并且继续在下游布置有第二废气后处理部件(32),所述机动车还具有控制设备(60),所述控制设备设置用于在通过所述控制设备(60)执行机器可读取的程序代码时实施根据权利要求1至3之一所述的方5.根据权利要求4所述的机动车(1),其特征在于，所述外部的加热器件(36)是废气燃6.根据权利要求5所述的机动车(1),其特征在于，所述外部的加热器件(36)具有至少7.根据权利要求4所述的机动车(1),其特征在于，所述第一废气后处理部件(30)和第8.根据权利要求4所述的机动车(1),其特征在于，所述机动车(1)具有至少一个探测器3[0001]本发明涉及一种机动车中的内燃机的废气后处理的方法以及一种具有内燃机的[0002]当前和将来日益严格的排放法规对发动机的原始排放和内燃机的废气后处理提用于废气后处理的部件的温度水平近似于环境温度。即使通过在排气装置中输入高能量，也必须首先克服排气装置的在热学上处于管形状态的质量并补偿辐射损耗或者对流损耗，[0003]由文献DE102012021573A1已知一种用于控制或者调控以空气和燃料运行的[0004]文献DE102008032601A1公开了一种用于调节机动车内燃机的废气流的状态[0005]文献DE102017113366A1描述了一种用于在内燃机启动之前加热内燃机排气能实现有害物质的有效率的转化并且因此确保在内燃机的所有4[0007]所述技术问题按照本发明通过一种机动车的外源点火的内燃机的废气后处理的后处理部件的转化功率针对所确定的对内燃机的负载需求而言预计不足以确保完全地转外部的加热器件。由于在马达起动之后所有的废气后处理部件尚未立即达到其运行温度，可以通过同时借助发动机内部的加热措施对第一废气后处理部件进行加热并且借助外部5的下游布置有外部的加热器件，并且继续在下游布置有第二废气后处理部件。所述机动车还具有控制设备、尤其马达控制设备，所述控制设备设置用于在通过所述控制设备执行机器可读取的程序代码时实施前述方法。在这种机动车中能够实现内燃机的特别有效的并且在能量方面高效的废气后处理。[0019]在机动车的一种优选的设计方案中规定，所述外部的加热器件是废气燃烧器。通过废气燃烧器能够在短时间内将相对大量的热量引入排气装置中，由此使第二废气后处理部件特别快速地升温。由此能够缩短直到第二废气后处理部件达到其起燃温度的时间。[0020]备选或附加地有利地规定，所述外部的加热器件包括电气的加热元件。通过电气的加热元件能够特别准确地调控排气装置中的温度。此外，电气的加热元件比废气燃烧器更小并且成本更加低廉。[0021]在此特别优选的是，所述外部的加热器件具有至少5kW的加热功率。通过至少5kW、优选至少8kW、特别优选至少10kW的加热功率能够在特别短的时间段内将第二废气后处理部件加热到其起燃温度。这尤其在(即将出现的)载荷突变、尤其满载加速中是有利的，以便在产生突破第一废气后处理部件的排放突破之前将第二废气后处理部件加热到其起燃温度。[0022]在机动车的一种有利的设计方案中规定，所述第一废气后处理部件和第二废气后处理部件分别具有三元催化功能。通过两个具有三元催化功能的废气后处理部件能够以简单的方式方法提供特别大的在催化方面有效的体积，以便在每个运行点上有效地转化内燃机的排放废气。[0023]在机动车的一种优选的设计方案中规定，所述机动车具有至少一个探测器件，通过所述探测器件能够识别对内燃机的负载需求的即将出现的升高，其中，如果所述探测器件探测到对内燃机的负载需求的即将出现的升高，则所述控制设备激活所述外部的加热器件。通过探测器件能够确定机动车周围的环境和/或机动车的位置。探测器件在此尤其包括摄像机和/或GPS传感器。在此能够基于行驶的距离和/或基于交通情况确定对内燃机的预计即将出现的负载需求。例如在行驶到高速公路上或者行驶到斜坡底部时，可以识别到马上即将出现高的负载需求，并且在实现对内燃机相应的负载需求之前借助外部的加热器件加热第二废气后处理部件。以此方式方法能够特别有效地减少内燃机的排放。[0024]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组合。附图说明[0025]以下在实施例中根据附图阐述本发明。在此，相同部件或具有相同功能的部件在不同附图中配有相同的附图标记。在附图中：[0026]图1示出机动车的示意图；[0027]图2示出具有废气后处理系统的内燃机的示意图；[0028]图3在示意图中示出具有废气后处理系统的内燃机的备选设计方案；[0029]图4在示意图中示出具有废气后处理系统的内燃机的另外的备选设计方案；和[0030]图5示出用于实施按照本发明的用于对机动车中的内燃机进行废气后处理的方法的流程图。6燃机10并且具有多个燃烧室12,在这些燃烧室上分别布置有燃料喷射器14和火花塞16.内燃机10通过其排气口18与废气后处理系统20的排气装置22连接。机动车1具有至少一个探机10优选设计为具有直接汽油喷射装置的汽油发动机并且具有多个燃烧室12,在所述燃烧室上分别布置有用于将燃料喷射到相应的燃烧室12中的燃料喷射器14.此外，每个燃烧室[0033]内燃机10具有废气后处理系统20,所述废气后处理系统具有排气装置22。排气装置22包括废气通道24,在所述废气通道中沿着内燃机的流过废气通道24的废气流的流动方向布置有废气涡轮增压机26的涡轮机28,在所述涡轮机的下游布置有第一废气后处理部件一废气后处理部件30布置作为靠近发动机的废气后处理部件72,并且第二废气后处理部件32布置作为位于机动车1的底部位置74中的废气后处理部件。在第一废气后处理部件30上以设计为四元催化器50,以便除了催化功能之外还从内燃机10的废气流中过滤颗粒物。在废气通道24上设计有导入位置40,废气燃烧器38的废气能够在所述导入位置上导入内燃机10的废气通道24中。作为废气燃烧器38的备选方案也可以将外部的加热器件36如图4所示7后处理部件72和底部位置中的两个废气后处理部件32、34、74。在此，靠近发动机的第一废气后处理部件30、72优选设计为三元催化器44.底部位置中的两个废气后处理部件32、34、74优选设计为第二三元催化器46和汽油颗粒过滤器48,其中，流过第二三元催化器46和汽油颗粒过滤器48的顺序是任意的。外部的加热器件36在图4中设计为电气的加热元件42,然而备选地也可以如图2或者图3所示的那样在相同的位置设置废气燃烧器38。[0036]按照本发明的用于废气后处理的方法的目的在于，在整个行驶循环中在机动车1的所有行驶状态下根据需要提供尽可能高的转化功率。相比于仅通过发动机内部的加热措施加热废气后处理部件，通过加热底部位置中的远离发动机的废气后处理部件32、74提供了用于转化排放的更大的在催化方面有效的体积。[0037]所述方法根据两个废气后处理部件30、32的状态和其它条件判定对第二废气后处理部件32、优选底部位置74中的废气后处理部件的加热是否有意义。以此方式方法能够同时防止对第二废气后处理部件32的在能量方面不必要的过度加热并且确保废气后处理系统20的始终较高的转化功率。[0038]以内燃机10的发动机启动为出发点，废气后处理系统20可以与主要使第一废气后处理部件快速升温的发动机内部的加热措施并行地通过外部的加热装置36将第二废气后处理部件32加热到其运行温度。这使得排放减少。如果第二废气后处理部件32、尤其第二三元催化器46达到运行温度，则可以关闭外部的加热器件36。如果第二废气后处理部件32在机动车1的继续运行中重新冷却并且根据内燃机10的不同的运行参数或者通过检测器件76的信号可以预见到需要较高的转化功率，则可以重新激活外部的加热器件36,以便将第二废气后处理部件32至少再次加热到其起燃温度。在这方面的影响因素尤其可以是废气后处理部件30、32的温度、内燃机10的废气质量流、废气后处理部件30、32的老化状态、废气温度、环境温度和内燃机10处的功率需求或者扭矩需求。[0039]通过外部的加热器件36的加热措施特别适用于内燃机10在所有废气后处理部件30、32、34尚未达到运行温度时的发动机启动。与之相关地，化器的运行温度。通过外部的加热器件36的加热措施还适用于在较长时间的低负载运行之后使底部位置74中的废气后处理部件、尤其三元催化器46重新到达其运行温度。相关的部件温度可以由温度传感器52、54、56确定或在控制设备60中基于温度模型进行计算。[0040]在图5中示出了按照本发明的用于废气后处理的方法的流程图。在方法步骤<100>中检查内燃机10是否激活。如果内燃机10未激活，则在方法步骤<105>中中断所述方法并且不激活外部的加热器件36。如果内燃机10被激活，则在方法步骤<110>中检查底部位置中的件的温度TANK2高于第一阈值温度Ts₁,则在方法步骤<115>中终止所述方法并且不激活或者关闭外部的加热器件36。如果第二废气后处理部件的温度TANK2低于第一阈值温度Ts₁,则在方法步骤<120>中检查靠近发动机的第一废气后处理部件30、72的温度TANK₁是否低于其起是否高于能够单独地通过第一废气后处理部件30实现有害物质的充分转化的阈值负载。如果对内燃机的负载需求未高于阈值负载，则在方法步骤<115>中重新中断所述方法。如果负载需求高于该阈值负载或者第一废气后处理部件的温度TANK1低于其起燃温度，则在方法步骤<130>中激活外部的加热器件36,以便至少将第二废气后处理部件32加热至其起燃温度、8[0041]如果探测器件识别到对内燃机10的即将出现的高的功率需求、尤其是满载加则在当前第一废气后处理部件30的转化功率尚且足够完全转化内燃机10的排放时仍然激[0042]附图标记列表[0054]30第一废气后[0055]32第二废气后[0056]34第三废气后[0057]36外部的[0061]44第一三元催化器[0062]46第二三元催化器[0063]48汽油颗粒过滤器[0065]52第一温[0066]54第二温[0067]56