[发明专利]用于内燃机的废气后处理的方法和废气后处理系统

说明书

本发明涉及一种用于具有至少一个燃烧室(12)的内燃机(10)的废气后处理的方法，内燃机的进气口(22)与进气系统(20)连接，内燃机的排气口(42)与内燃机的排气装置(40)连接。在每个燃烧室处布置有至少一个点火装置，以便点燃燃烧室中的按化学计量的燃烧空气混合物。排气装置具有排气通道(46)，在排气通道中布置有至少一个废气后处理部件。排气装置通过废气再循环系统(60)与内燃机的进气系统连接，在废气再循环系统中布置有废气再循环冷却器(70)。按照本发明的方法包括如下步骤：‑以按化学计量的燃烧空气混合物(λ＝1)运行内燃机，内燃机的废气由废气后处理部件净化；‑确定内燃机的运行点，在内燃机的恒定的负荷点处调整废气再循环率，以便改变废气温度。

技术领域

本发明涉及一种用于内燃机的废气后处理的方法以及一种用于实施这种方法的废气后处理系统，内燃机具有至少一个燃烧室，内燃机的进气口与进气系统连接，并且内燃机的排气口与内燃机的排气装置连接，其中，在每个燃烧室处布置有至少一个点火装置，以便点燃所述燃烧室中的按化学计量的燃烧空气混合物，其中，所述排气装置具有排气通道，在所述排气通道中布置有至少一个废气后处理部件，并且其中，所述排气装置通过废气再循环系统与进气系统连接，其中，在废气再循环系统中布置有废气再循环冷却器。

背景技术

当前和将来日益严格的排放法规对发动机的原始排放或者说未处理排放和内燃机的废气后处理提出了高要求。在这种情况下，为了遵守未来的排放限值(例如EU7、USSULEV20)，通常需要以按化学计量的燃烧空气混合物运行汽油发动机，以便在内燃机的所有运行点处确保功能可靠的废气后处理过程。在通过“小型化”而具有非常高的比功率密度的现代内燃机中，当调用的发动机功率较高时，废气温度可能非常剧烈地升高。如果在这样的负荷点处以按化学计量的燃烧空气比运行内燃机，则有较高的热量输入废气后处理部件中，热量输入还可能由于废气后处理部件上的放热的催化反应被加剧。在这种情况下可能出现废气后处理部件的这样的工作温度，该工作温度高于持久地允许的材料极限温度并且最终导致废气后处理部件的热损伤直至这些废气后处理部件失效。

由现有技术已知各种措施，用于在内燃机的全负荷运行中降低废气温度。用于降低废气温度的第一个措施是在全负荷运行中使燃烧空气混合物加浓。在这种情况下，燃烧空气比朝低于化学计量的燃烧空气比的方向移动。因此，在燃烧室中不再有足够的氧气来完全燃烧燃料，这通过未燃烧的燃料实现了燃烧和废气的冷却。但废气排放、尤其未燃烧的碳氢化合物和一氧化碳的排放和燃料消耗也同时增加。

已知使用废气冷却器作为其它的措施。在此如此选择冷却功率，使得这样降低废气后处理部件的进口上游的废气温度，从而避免废气后处理部件的热损伤。在此需要考虑由于废气后处理部件上的放热反应额外输入废气后处理部件中的热量。但在具有高的发动机比功率的内燃机中需要较高的冷却功率，以确保在所有运行条件下充分冷却废气流。这导致废气冷却器较大，所述较大的废气冷却器需要较大的安装空间并且增加了机动车的重量。因此，这种废气冷却器只如此大地设计，使得其刚好实现对废气后处理部件的构件保护功能。因此不能实现在废气温度管理的范畴内进一步地降低废气温度。另外，在非常高的发动机比功率下，排气门将非常热并且不能通过该措施冷却，因此在全负荷下按化学计量的运行可能导致排气门的热损伤。

作为用于降低燃烧温度和废气温度的其它措施，已知将水喷入到内燃机的燃烧室中。尽管这种喷水非常有效，但与优点相比有若干缺点。一方面需要额外的喷射器来引入水。此外，在具有高的全负荷比重的负荷状况下水消耗量相应较高，这可能导致驾驶员需要在每个加油站类似于补充燃料地补充水。为了避免损坏内燃机使用脱矿物质的水(软水)，这额外增加了喷水的成本。此外需要为水箱提供加热措施，以防止水在冬季结冰。

由专利文献DE 10 2005 045 294 A1已知一种用于柴油发动机的废气后处理的方法，其中，通过废气再循环系统将废气引回到进气系统中，以便在高于化学计量的燃烧中减少内燃机的未处理排放、尤其是氮氧化物排放。在这种情况下，再循环的废气通过废气再循环冷却器冷却，以便降低燃烧室中的温度并且因此减少氮氧化物的形成。