CN104819042A - 内燃机颗粒过滤器的再生方法及相应的控制器和交通工具 - Google Patents

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Abstract

为了交通工具(10)的内燃机(2)的颗粒过滤器(3)的再生实施以下步骤：-接入内燃机(2)的预热工作状态中，其中在预热工作状态中预热通过内燃机(2)的废气实施，并且-在预热工作状态中将要在发动机内后喷射的燃料量划分成一定次数的发动机内的后喷射(Pol1,Pol2a,Pol2b)。其中所述次数大于在内燃机(2)的另外的工作状态中的发动机内的后喷射的次数，所述另外的工作状态与预热工作状态不同。

Description

内燃机颗粒过滤器的再生方法及相应的控制器和交通工具
技术领域
本发明涉及一种用于内燃机(尤其柴油机)的颗粒过滤器的再生方法以及相应构造的控制器和相应构造的交通工具。
背景技术
专利文献DE102005054387A1公开了通过间歇地实施后喷射使颗粒过滤器再生。
专利文献DE102004033414A1描述了对用于内燃机的发动机油的油位的指标的确定，其中至少一次燃料后喷射被考虑。
专利文献WO2009/112056A1公开了一种用于废气净化设备的再生方法，其中实施多次后喷射。
为了颗粒过滤器的再生，废气温度必须位于预定的温度阈值(例如350℃)以上。为了提高废气温度，在内燃机或柴油机的工作冲程或排气冲程中进行后喷射。所述后喷射要么主动地参与燃烧，要么作为未燃烧的烃到达废气设备中。但是其中后喷射的燃料的一部分也可以通过气缸运行面进入发动机油。随着时间的推移，这会导致机油变得很稀并且因此导致换油间隔变短，导致构件磨损增大并且在最糟糕的情况中由于机油被充满导致发动机损坏。
发明内容
因此，本发明所要解决的技术问题在于，至少相较于现有技术减少机油因后喷射而被稀释。
按照本发明，所述技术问题通过一种用于交通工具的内燃机的颗粒过滤器的再生的方法解决，其中所述方法包含以下步骤：
-接入内燃机的预热工作状态中，其中在预热工作状态中，预热内燃机的废气，并且
-在预热工作状态中将要在发动机内后喷射的燃料量划分成一定次数的发动机内的后喷射。其中所述次数大于在内燃机的一个或任何其他的或另外的工作状态中的发动机内的后喷射的次数，所述另外的工作状态与预热工作状态不同。其中尤其以此为出发点，即在另外的工作状态中(例如在再生工作状态中)的发动机内的后喷射的次数大于零。
所述内燃机尤其是用于交通工具的驱动发动机并且因此构成交通工具的驱动链的一部分。
发动机内的后喷射与发动机外的后喷射不同。在发动机内的后喷射中的燃料量也可转化为气缸的实际的工作冲程(也就是说能够用于在气缸内燃烧并且因此产生力矩)。与此相对地，在发动机外的后喷射中的燃料量不再能转化为实际的工作冲程(也就是说不能在气缸内燃烧并且因此不产生力矩)，而是不燃烧地朝向废气设备排出。发动机外的后喷射通常在排气冲程中进行并且被用于使未燃烧的燃料到达废气设备中，以便在那被燃烧并且尤其提高颗粒过滤器中的温度。
当在相对较冷的发动机中实施颗粒过滤器的再生，则必须尽可能猛烈地提高发动机温度并进而提高废气的温度。为此，以后喷射形式输入气缸中的燃料相应地被提高，由此会进一步加大这样的危险，即后喷射的燃料到达气缸运行面并且从那进入发动机油中。此外，后喷射的燃料的转化和可燃烧混合物的生成在冷的燃烧空间中相对于热的燃烧空间明显地降低。按照本发明通过在预热工作状态中划分成较多次数的后喷射，一方面可以有利地在每次后喷射喷入较小的燃料量，由此降低被喷入的燃料量到达气缸运行面的危险。另一方面后喷射的燃料被更细致地划分，这改善了可燃混合物的生成。
除了预热工作状态还存在内燃机的其他的实施后喷射的工作状态。例如在再生工作状态中实施一次或多次后喷射。其中其仅涉及发动机外的后喷射或发动机内和发动机外的后喷射。但是发动机内的后喷射的次数小于在预热工作状态中的。尤其当废气的温度位于预定的废气温度上限阈值之上时或(更好地)在废气温度在预定的时间间隔(例如60秒)内位于废气温度上限阈值之上时，离开预热工作状态(用于例如接入再生工作状态)。
尤其当检测到需要颗粒过滤器的再生时，并且当同时检测到废气的温度小于废气温度上限阈值(例如350℃)时，接入预热工作状态中。
在此，废气的温度例如在一个或多个燃烧空间附近、优选直接在相应的排气气门或排气弯管之后、在废气设备中的一个点上被检测。
按照一种按照本发明的优选的实施形式，在预热工作状态中在-30°至-45°的曲柄角(亦即曲轴转角)范围中进行第一后喷射。所述第一后喷射的目的在于，拖延在活塞内的燃烧并且转移至尽可能靠后的曲柄角范围中。此外在该实施形式中进行多次第二后喷射，它们在-50°至-60°的曲柄角范围中被喷入。这些第二后喷射的目的在于，将第二后喷射中包含的焓尽可能完全转化成废气温度的提高。换句话说，以第二后喷射喷入的燃料几乎完全在气缸中燃烧，并因此用于提高废气的温度。
在前述实施形式中，废气的温度尤其被确定，并且然后若废气的温度越小则以第二后喷射喷入的燃料量选择得越大。
废气温度越小，则温度应该提升地越快，因此燃料量根据温度被调节。
按照本发明可能的是，在预热工作状态中附加地进行发动机外的后喷射，用于向颗粒过滤器输入未燃烧的燃料。
换句话说，本发明独立于发动机外的后喷射。也就是说，在按照本发明的预热工作状态中可以发生或不发生发动机外的后喷射。
按照本发明仅当以下情况时接入预热工作状态，
-当内燃机的冷却水的温度大于预定的冷却水温度阈值(例如20℃)，和/或
-当废气的温度大于废气温度下限阈值(例如130℃)，和/或
-当交通工具自内燃机启动后经过了预定的路程(例如10m)。
通过上述的前两个条件可以一方面阻止在非常冷的发动机中几乎立刻在内燃机启动之后接入预热工作状态中。最后一个条件阻止了，在内燃机启动后的静止的交通工具中，在交通工具开走之前接入预热工作状态中。例如由此阻止了在内燃机运行着的冻住的交通工具解冻时接入预热工作状态中。
如前所述，另外的工作状态可以是颗粒过滤器被再生的再生工作状态。但是还可能的是，另外的状态指的是可以直接接入到再生工作状态中的准备工作状态。与预热工作状态不同，尤其当发动机已经具有一温度时才接入准备工作状态，因此由于后喷射导致的油变稀的危险最小化。与预热工作状态相似，准备工作状态的任务是提高用于之后使颗粒过滤器再生的废气的温度。
在解决所述技术问题的本发明的范围中，还提供用于交通工具的具有颗粒过滤器的内燃机的控制器。其中控制器被设置用于接入内燃机的预热工作状态中以预热内燃机的废气。此外，控制器设置用于在预热工作状态中将要在发动机内后喷射的燃料量分成一定次数的后喷射，所述次数大于在内燃机的其他的或另外的工作状态中的发动机内的后喷射的次数，所述另外的工作状态与预热工作状态不同。
按照本发明的控制器的优点基本上与按照本发明的方法的优点一致，其细节之前已经阐述。
最后在解决所述技术问题的本发明的范围中，提供一种交通工具，尤其是(无轨的)陆地交通工具，优选是轿车或载货车，其包括具有颗粒过滤器的内燃机和按照本发明的控制器。
本发明尤其适用于一种交通工具，通过该交通工具大多仅借助内燃机(作为驱动器)、尤其常常在冷启动之后的短期运行中、完成较短路程。在这种情况中，废气必须在较短的时间区间中被加热，用于在短程行驶中也能实施颗粒过滤器的再生。本发明的作用在于，尽管后喷射用于突然加热废气，但相对于按照现有技术中的情况，仅明显更小份额的燃料进入到发动机油中。此外，按照本发明的预热工作状态减小了因未燃烧的烃造成的噪音困扰(所述烃在传统技术中在冷启动阶段到达冷的催化器中)。
附图说明
以下结合优选的按照本发明的实施形式参照附图阐述本发明。在附图中：
图1示出按照现有技术的发动机内的后喷射。
图2示出按照本发明的实施形式的发动机内的后喷射。
图3示出具有按照本发明的控制器的按照本发明的交通工具的实施形式；
具体实施方式
为了提高废气的温度，则将喷射相对于内燃机的正常运行整体上推迟到稍后的曲柄角区域中，如图1所示。其中，两次预喷射或引导喷射Pil1和Pil2几乎在上止点(对应曲柄角为0°)之前进行，并且主喷射MI在曲柄角范围0°至-14°中进行。紧接着进行两此后喷射Pol1、Pol2，用于提高发动机内的温度以及提高废气的温度。可以看到，燃烧曲线1通过后喷射Pol1、Pol2被拖延或延长到稍后的曲柄角区域中。
按照本发明，现在将第二后喷射Pol2划分为多次后喷射Pol2a、Pol2b，如其用于图2的实施形式。换句话说，按照现有技术仅借助第二后喷射Pol2喷入的燃料量此时借助多次第二后喷射Pol2a、Pol2b喷入。由此单次的第二后喷射Pol2a、Pol2b的进入深度相对仅借助一次第二后喷射Pol2的现有技术明显降低。
当按照现有技术仅借助一次第二后喷射Pol2每冲程喷入3mg至17mg的燃料量时，则每次第二后喷射Pol2a、Pol2b的燃料量被降至3/n mg至17/nmg，其中n表示第二后喷射的次数。当然借助第二后喷射喷入的燃料量也可以不均匀地划分成第二后喷射Pol2a、Pol2b。有待划分到发动机内的第二后喷射的精确的燃料量取决于喷射压力(燃料轨压力)、当前的载荷点、冷却水温度、外部空气温度、发动机温度、转速和其他参数。
按照本发明优选的实施形式，按照现有技术作为发动机外的后喷射(曲柄角范围-180°至-220°)喷入的后喷射按照本发明附加地作为发动机内的后喷射Pol2b被喷入。换句话说，所述附加的发动机内的后喷射Pol2b与两次发动机内的后喷射Pol1、Pol2a叠加用于提高发动机内的温度。在这种实施形式中，附加的后喷射Pol2b在再生工作状态中作为发动机外的后喷射被用于在排气冲程之前或之时将燃料注入废气设备中，用于在废气设备(尤其在颗粒过滤器中)燃烧。这种实施形式与现有技术不同，在现有技术中，附加的后喷射Pol2b仅用在发动机外，因为附加的后喷射Pol2b按照现有技术仅在曲柄角范围-180°至-220°中被激活，并且在现有技术的发动机控制中没有将附加的或第三后喷射的延迟到-50°至-60°的曲柄角范围中。作为补充需要指出的是，在现有技术的发动机控制中发动机内的第二后喷射不能划分为多个发动机内的后喷射。
在图3中示出按照本发明的交通工具10的实施形式，其包含具有颗粒过滤器3和按照本发明的控制器4的内燃机2。其中控制器4包含温度传感器5，用于检测内燃机2的废气的温度。根据借助传感器5检测的废气温度，控制器4将内燃机连接入预热运行形式中，其中第二后喷射Pol2a、Pol2b的次数被提高。
附图标记清单
1     燃烧曲线
2     发动机
3     颗粒过滤器
4     控制器
5     传感器
I     喷入的燃料量
°KW  曲柄角
MI    主喷射
Pilx  预喷射或引导喷射
Polx  后喷射
OT    上止点

Claims (10)

1.一种用于交通工具(10)的内燃机(2)的颗粒过滤器(3)的再生的方法，其中所述方法包含以下步骤：
接入内燃机(2)的预热工作状态中，其中在预热工作状态中对内燃机(2)的废气进行预热，并且
在预热工作状态中将要在发动机内后喷射的燃料量划分成一定次数的发动机内的后喷射(Pol1,Pol2a,Pol2b)，其中，所述次数大于在内燃机(2)的另外的工作状态中的发动机内的后喷射的次数，所述另外的工作状态与预热工作状态不同。
2.按照权利要求1所述的方法，其特征在于，当需要颗粒过滤器(3)的再生时，并且同时当废气的温度小于规定的废气温度上限阈值时，接入预热工作状态中。
3.按照权利要求1或2所述的方法，其特征在于，在预热工作状态中在-30°至-45°的曲柄角范围中喷入第一后喷射(Pol1)，用于将在活塞内的燃烧拖延至尽可能靠后的曲柄角范围中，并且在该预热工作状态中在-50°至-60°的曲柄角范围中喷入多次第二后喷射(Pol2a,Pol2b)，用于将第二后喷射(Pol2a,Pol2b)中包含的焓尽可能完全转化成废气温度的提高。
4.按照权利要求3所述的方法，其特征在于，确定废气的温度，并且若废气的温度越小则由第二后喷射(Pol2a,Pol2b)喷入的燃料量选择得越大。
5.按照前述权利要求之一所述的方法，其特征在于，在预热工作状态中附加地进行发动机外的后喷射，用于向颗粒过滤器(3)输入未燃烧的燃料。
6.按照前述权利要求之一所述的方法，其特征在于，仅当以下情况时接入预热工作状态，即
-当内燃机(2)的冷却水的温度大于冷却水温度阈值，和/或
-当废气的温度大于废气温度下限阈值(例如130℃)，和/或
-当交通工具(10)自内燃机(2)启动后经过了预定的路程。
7.按照前述权利要求之一所述的方法，其特征在于，所述另外的工作状态包括再生工作状态和/或用于准备再生的准备工作状态。
8.一种用于交通工具(10)的具有颗粒过滤器(3)的内燃机(2)的控制器，其中控制器(4)被设置用于接入内燃机(2)的预热工作状态中，以用于在预热工作状态中预热内燃机(2)的废气，并且，其中控制器(4)设置用于在预热工作状态中将要在发动机内后喷射的燃料量划分成一定次数的发动机内的后喷射(Pol1,Pol2a,Pol2b)，所述次数大于在内燃机的另外的工作状态中的发动机内的后喷射的次数，所述另外的工作状态与预热工作状态不同。
9.按照权利要求8所述的控制器，其特征在于，所述控制器(4)设置用于实施按照权利要求1至7之一所述的方法。
10.一种具有内燃机(2)的交通工具，所述内燃机具有颗粒过滤器(3)和按照权利要求8或9所述的控制器(4)。
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