CN118103588A - 用于机动车、尤其是汽车的内燃机的排气后处理装置的运行方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于机动车内燃机的排气后处理装置(10)的运行方法，其中，排气后处理装置(10)包括具有催化涂层的氧化催化器(14)。排气后处理装置(10)包括在氧化催化器(14)上游的或呈带有催化涂层的加热件形式的加热件(16)，借此能够主动在加热位点(H)将热能输入排气设备中。排气后处理装置(10)包括定量分配件(18)，借此在设于氧化催化器(14)下游的输入位点(E)可以将还原剂输入排气中，并且排气后处理装置包括设于输入位点(E)下游的SCR***(20)。所提出的运行方法规定了要检查在排气设备内的目标温度的实现程度。如果低于目标温度，则本发明提出如下策略，在此应该借助加热件且通过执行再喷入而在规定的时间段内达到目标温度。

Description

用于机动车、尤其是汽车的内燃机的排气后处理装置的运行 方法
技术领域
本发明涉及一种根据权利要求1的前序部分的用于机动车、尤其是汽车的排气后处理装置的运行方法。
背景技术
一种同类型的用于机动车、尤其是汽车的内燃机(也称为内燃发动机)的排气后处理装置的运行方法例如已由EP 3 099 905 B1公开。在此方法中，可被内燃机排气流过的排气后处理装置具有带有催化涂层的氧化催化器，氧化催化器因此至少部分由催化涂层构成。此外，排气后处理装置包括加热件，其设计成主动在加热位点实现将热能输入排气和/或氧化催化器中且因此在加热位点主动加热排气和/或氧化催化器。加热件被设计成布置在氧化催化器上游、因而在催化涂层上游的加热件，从而加热位点布置在氧化催化器上游或催化涂层上游，或者加热件被设计成带有催化涂层的加热件且因此连接至氧化催化器或者是氧化催化器的组成部分。也设有定量分配件/计量分配件，借助于该定量分配件，在设于氧化催化器下游且在加热位点下游的输入位点可以将例如流体的、尤其用于排气脱氮的还原剂输入排气中。排气后处理装置还包括设于输入位点下游的SCR***，它尤其可以具有SCR催化器和颗粒滤清器。
另外，DE 10 2019 119 123 A1公开一种内燃机排气后处理***的加热方法。
发明内容
本发明的任务是如此改进上述类型的方法，即，排气后处理装置特别有利地被加热且因此能实现排放很少的运行。
该任务通过一种具有权利要求1的特征的方法来完成。在从属权利要求中说明具有合适的发明改进方案的有利设计。
为了如此改进如权利要求1的前序部分所述类型的方法，即，排气后处理装置特别有利地被加热且因此能实现排放很少的运行，本发明规定，当在该方法的第一步骤中例如借助用于运行、尤其控制或调整排气后处理装置的电子计算装置确定了在加热位点下游且因而在加热件下游的第一温度和SCR***、尤其是SCR催化器的第二温度低于各自对应所属的目标温度，确定了未高于用于保护排气后处理装置部件的部件保护温度，并且确定了达到或高于用于执行内燃机再喷入的最低温度时，计算SCR***待提高的温度升高值、即应提高的温度升高值，用以使SCR***的第二温度至少达到、即达到或高于对应所属的目标温度。如果例如在该方法的第二步骤中尤其借助电子计算装置确定了该温度升高值在预定的时间段内无法仅借助加热件、即在没有执行再喷入的情况下实现，则排气的主动加热和由此造成的SCR***的主动加热不仅借助主动加热件、也通过执行内燃机再喷入来进行主动加热。但如果在第二步骤中尤其借助电子计算装置确定了该温度升高值在预定时间段内尤其在没有执行再喷入情况下可借助加热件实现，则借助加热件执行排气的主动加热和由此造成的SCR***的主动加热，其中，禁止再喷入的执行。
故本发明的方法是用于尤其通过将呈加热件形式的至少一个主动加热措施/设施/手段和再喷入结合使用快速地加热和保温优选设计成靠近发动机的排气设备的排气后处理装置的运行策略。该方法尤其允许很快速地将排气后处理装置置于其对排气后处理有利的目标温度或保持目标温度。本发明尤其基于以下认识和考虑：也称为排气设备的排气后处理装置例如用于减少由例如设计成柴油发动机的内燃机提供且包含在排气中的发动机有害物质。因为内燃机例如设计成柴油发动机，故例如氧化催化器被设计成柴油氧化催化器(DOC)。氧化催化器的催化涂层因此设计用于将排气所含的组成部分例如像未燃的碳氢化合物(HC)和一氧化碳(CO)进行氧化。优选地，也称为发动机的内燃机按超化学当量的方式、因此按贫(燃)方式运行，即以超化学当量且因此稀/贫空气-燃料混合物运行，由此造成了排气可以说是稀的/贫的。为了净化排气，不同的部件和措施被安装在排气设备中。其中的第一措施是氧化催化器，其优选是在流过排气设备的排气的流动方向上的第一催化器。氧化催化器是具有氧化功能的催化器，其中，该氧化催化器还可以具有氮氧化物存储功能(NOx功能)并因此具有氮氧化物存储催化器(NSK)功能。例如在氧化催化器之前且有可能也还在其之后可以设置主动加热措施。主动加热措施通过加热装置、诸如前述加热件来实现。故如果以下提到主动加热措施，则这是指加热件，除非另有所述。主动加热措施例如可以是电热件，其例如按下述方式安装，即，可以尤其在加热位点将热输出给从旁边流过的排气。电热件可以布置在氧化催化器上游且进而在催化涂层上游，或者电热件可以连接至氧化催化器且因此设有、即涂有也称为催化活性材料的催化涂层。或者，代替这个或这些电热件或也与之组合，可以设置另外的主动加热措施例如燃烧器，借助燃烧器可以尤其在加热位点将热输入排气中。例如，借助燃烧器，尤其以无焰的方式或在形成火焰的情况下燃烧燃料，由此在加热位点可以将热或热能输入排气中。
在氧化催化器下游且优选也在加热位点下游设置输入位点，进而设有定量分配装置，优选还设有混合段，沿该混合段将输入排气中的还原剂与排气混合。优选地，还原剂是含水的尿素溶液，其可以提供氨(NH3)用于排气脱氮。在输入位点下游设置例如设计成热端SCR***的SCR***，其具有至少一个或多个SCR催化器。各个SCR催化器例如通过SCR模块构成。此外，SCR***包括颗粒滤清器，颗粒滤清器例如是柴油颗粒滤清器(DPF)。颗粒滤清器可以配设有也设计成SCR涂层的另一催化涂层，由其形成另一SCR催化器。因此，颗粒滤清器例如可以是SDPF。尤其是在排气设备的底板区域内可以设有另一分配单元用于输入还原剂到排气中，尤其是连同另一SCR催化器以及氨逃逸催化器(ASC)一起，以便附加地使排气所含的氮氧化物发生反应、尤其是被还原并且从排气中去除可能有的NH3逃逸。
该结构的目的是有利的排气后处理，此时尤其通过使用至少一个或多个主动加热措施尽量快速且在进一步运行中可靠地调节排气设备内的温度，使得有害物排放被有效转化。但是，排气质量流量依据行车状态而高到如下程度，即，输入排气设备中的热大部分又从待加热部件流失，这可能造成更缓慢的或不充分的加热或保温，因为利用主动加热措施(aHM)的热输入功率在技术上受到限制。由此可能导致不希望的不太有效的排气后处理。
因此缘故，提出前述运行策略，在此所需的热输入功率通过将一方面这个或这些主动加热措施、另一方面发生至少一次再喷入进行结合使用来获得。目标是快速加热排气设备到如下温度，在此温度下至少有效转化近似所有的有害物质排放。第一目标温度例如为250摄氏度，该第一目标温度对应地配属于存在于加热位点下游的、也用T_nach_aHM表示的第一温度。第二目标温度例如为225摄氏度，该第二目标温度对应地配属于SCR***且尤其是SCR催化器的、也用T_SCR表示的第二温度。
对此，例如首先尤其依据排气质量流量计算加热排气设备所需的也用Soll_T_Hub标示的温度升高值。根据热输入功率、排气质量流量和排气的热容来计算相比于在主动加热措施(aHM)之前/上游或加热位点之前/上游的温度通过主动加热措施使排气在SCR***、尤其是SCR催化器之前/上游升温的程度(DeltaT_aHM)。如果无法足够快速地通过这个或这些主动加热措施提供用于产生温度升高值所需的热输入功率(调节偏差大于0)，则通过启动再喷入来附加地将放热输入排气设备中。在此尤其要关注的是，只有当T_nach_aHM已经达到所需最低温度(例如250摄氏度)时，才能允许再喷入。最低温度视工作状态不同而明显更快速地或甚至仅通过主动加热措施的运行来达到。
同时有利的是运行策略包括其它特征，以便就部件保护和排放减少而言获得尽量最佳的结果。一方面应该监视例如设计成加热板的主动加热措施的温度或通常是排气设备的所有组成部件的温度未升高到比所允许的最高温度更高的温度。尤其是为了防止这一点，应该首先限制再喷入量或将其设定为零，接着调整主动加热措施的功率。另外，最好采用呈λ可控的量调节形式的再喷入量限制，以便可以完全依靠氧化催化器来转化再喷入(物)，而没有因为排气含氧不足而导致更高的有害物质排放、尤其是HC和/或CO。
在本发明的有利设计中，设有除了前述加热件外还设置的第二加热件，其设计成主动在设于加热位点下游的第二加热位点实现将热能输入排气和/或氧化催化器中，其中，第二加热件被设计成设于氧化催化器下游的加热件或带有催化涂层的加热件。
在本发明的有利设计中规定，颗粒滤清器配设有第二催化涂层，由其形成第二SCR催化器。
在本发明的有利设计中规定，氧化催化器也设计成储存来自排气的氮氧化物。
附图说明
从以下对优选实施例的说明中以及结合图得到本发明的其它优点、特征和细节。以上在说明书中提到的特征和特征组合以及以下在附图说明中提到的和/或在图中被单独示出的特征和特征组合不仅在各自所指明的组合中、也在其它组合中或单独地可采用，而没有超出发明范围。图示出：
图1示出用于机动车内燃机的排气后处理装置的示意图，
图2示出用于表明排气后处理装置运行方法的框图。
具体实施方式
在所述图中，相同的或功能相同的零部件带有相同的附图标记。
图1以示意图示出用于机动车内燃机的排气后处理装置10。优选地，内燃机被设计成柴油发动机。如在图1中由箭头12表明地，排气后处理装置10可被排气流过。排气后处理装置10包括例如设计成柴油氧化催化器(DOC)的氧化催化器14，其具有催化涂层且因此至少部分地由催化涂层构成。催化涂层以及氧化催化器14因而被设计用于将排气所含的组成部分例如未燃的碳氢化合物(HC)和一氧化碳(CO)进行氧化。排气后处理装置10还包括也称为主动加热措施的主动加热件16，其设计成主动在加热位点H实现将热能输入排气中并通过排气输入氧化催化器14中。在图1所示的实施例中，加热件被设计成设于氧化催化器14上游且因此在催化涂层上游的加热件，其中，加热件16优选是电气操纵式加热件。可以想到的是加热件16不包括氧化催化器14的催化涂层。或者，可以想到的是加热件16可以连接至氧化催化器14且因此设有/带有催化涂层。作为加热件16的替代或补充，例如可以采用其它的主动加热措施例如燃烧器，借助于该燃烧器例如燃烧燃料，由此例如在加热位点H可以将热输入排气中。
此外，排气后处理装置10包括定量分配件18，借助于该定量分配件可以在输入位点E将最好是流体的还原剂输入排气中。可从图1中看到，输入位点E布置在加热位点H的下游且因此在加热件16的下游和氧化催化器14的下游。另外，输入位点E布置在排气后处理装置10的SCR***20的上游。SCR***20具有SCR催化器22和在图1所示的实施例中布置在SCR催化器22下游的颗粒滤清器24。颗粒滤清器24优选是柴油颗粒滤清器。颗粒滤清器24可以配设有另一催化涂层，其也被称为SCR涂层。通过该SCR涂层例如形成另一SCR催化器。尤其可以想到的是SCR催化器22也由该SCR涂层构成。
例如设有在图中未被示出的电子计算装置，借助于该电子计算装置可运行排气后处理装置10以尤其用于调整。尤其是借助电子计算装置来执行排气后处理装置10的运行方法。通过该方法，可以如以下还将详细解释地很快速地加热排气后处理装置10，从而排气后处理装置10能很有利地处理排气。
图2示出用于表明所述方法的框图。在框27中确定是否达到排气后处理装置10的相应目标温度。其中的第一目标温度对应地配属于在排气设备10内存在于加热位点H下游且因此在加热件16下游的温度，该温度也用T_nach_aHM来指称。例如第一目标温度为250摄氏度。第二目标温度对应地配属于SCR***20并且例如为225摄氏度。如果SCR***20的用T_SCR指称的温度现在例如为225摄氏度或者T_SCR大于225摄氏度，即，T_SCR对应于第二目标温度或T_SCR大于第二目标温度，并且T_nach_aHM大于或等于250摄氏度且因此大于或等于第一目标温度，则在框28中不进行排气后处理装置10或排气的主动加热。但如果第一温度和第二温度、即T_nach_aHM和T_SCR低于各自对应所属的目标温度，使得T_nach_aHM小于250摄氏度且T_SCR小于225摄氏度，则在框30中检查是否高于用于保护排气后处理装置10部件的部件保护温度。如果是这种情况，则在框32中不进行排气或排气后处理装置10的主动加热。但如果未低于部件保护温度，则在框34中检查是否至少达到用于执行再喷入的最低温度。例如250摄氏度被用作最低温度。例如将最低温度与T_nach_aHM相比较。如果在框34中确定未达到用于执行再喷入(NE)的最低温度，即，例如在框34中确定T_nach_aHM小于250摄氏度，则例如在框36中主动借助例如设计成电动式加热件的也称为主动加热措施的加热件16来对排气和进而排气后处理装置10进行加热、即升温，其中，再喷入的执行被禁止。
但如果在框34中查明已达到用于执行再喷入的最低温度，即，当前例如T_nach_aHM为250摄氏度或更高，则在框37中计算温度升高值，按照该温度升高值提高SCR***的、也称为实际温度或用T_SCR_ist指称的第二温度，使得SCR***20的第二温度、即实际温度或T_SCR-ist达到对应所属的目标温度(当前为225摄氏度)。温度升高值也用Soll_T-Hub来指称且因此如下得出：
Soll_T_Hub＝T_SCR_soll－T_SCR_ist。
在此，用T_SCR_soll指称目标温度(当前为225摄氏度)，其对应地配属于SCR***20的第二温度。
在框38中计算调节偏差。调节偏差如下得出：
调节偏差＝Soll_T_Hub－DeltaT_aHM。
DeltaT_aHM＝热输入功率/(排气质量流量·CP)。
热输入功率是指主动加热措施的热输入功率。
在框40中检查是否可以借助主动加热措施、尤其是在没有执行再喷入的情况下达到调节偏差。换言之，在框40中检查调节偏差是否小于0。如果是这种情况，则在框42中进行借助主动加热措施的主动加热，尤其在没有执行再喷入的情况下。但如果调节偏差无法借助主动加热措施且在不执行再喷入的情况下达到，则在框44中借助主动加热措施且通过执行再喷入(优选是延时二次喷入)进行主动加热。
尤其可以想到，在框40中检查调节偏差是否可以仅借助主动加热措施、即在不执行再喷入的情况下在预定的时间段内且因此在X秒内达到。如果是这种情况，则该方法在框42中继续；如果不是这种情况，则该方法在框44中进行。X优选为100至200秒。换言之，该时间段例如在100(含)秒至200(含)秒的范围内。

Claims (4)

1.一种用于机动车内燃机的排气后处理装置(10)的运行方法，其中，可被内燃机排气流过的排气后处理装置(10)包括：
-具有催化涂层的氧化催化器(14)，
-加热件(16)，所述加热件设计成主动在加热位点(H)处实现将热能输入排气和/或氧化催化器(14)中，其中，加热件(16)被设计成布置在氧化催化器(14)上游的加热件或带有催化涂层的加热件，
-定量分配件(18)，借助于所述定量分配件，在布置于氧化催化器(14)下游且加热位点(H)下游的输入位点(E)处能够将还原剂输入排气中，以及
-布置在输入位点(E)下游的、具有SCR催化器(22)的SCR***(20)，
其特征是，该方法具有以下步骤：
-如果确定了在加热位点(H)下游的第一温度和SCR***(20)的第二温度低于各自对应所属的目标温度，如果确定了没有超过部件保护温度，并且如果确定了达到或超过用于执行再喷入的内燃机最低温度，则：计算温度升高值，按照所述温度升高值，SCR***(20)的第二温度被提高，使得SCR***(20)的第二温度达到对应所属的目标温度，
-如果确定了不能在预定时间段内借助于加热件(16)在不执行再喷入的情况下实现所述温度升高值，则：借助于加热件(16)并且通过执行再喷入，主动加热排气且因此主动加热SCR***(20)，以及
-如果确定了能够在预定时间段内借助于加热件(16)在不执行再喷入情况下实现所述温度升高值，则：借助于加热件(16)主动加热排气且因此主动加热SCR***(20)，其中，不执行再喷入。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征是，除了所述加热件(16)以外，附加地设有第二加热件，所述第二加热件设计成主动在布置于加热位点(H)下游的第二加热位点处实现将热能输入排气和/或氧化催化器(14)中，其中，第二加热件被设计成布置在氧化催化器(14)下游的加热件或带有催化涂层的加热件。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征是，SCR***(20)具有颗粒滤清器(24)，所述颗粒滤清器配设有形成第二SCR催化器的第二催化涂层。
4.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征是，氧化催化器(14)也被设计成储存来自排气的氮氧化物。
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