[发明专利]冷起动内燃机的方法和设备

说明书

技术领域

本发明涉及根据独立权利要求的前序部分所述的、使内燃机冷起动的方法和设备。

背景技术

配备有柴油或另外的稀燃发动机的车辆提供了提高燃料经济性的益处，然而，由于排气中高的氧气含量，需要控制这类发动机的氮氧化物(NO_x)排放。对此，已知选择性的催化还原(SCR)催化器可达到高的NO_x转换效率，其中通过将还原剂如脲有效注入进入该催化器的排气混合物中，而连续除去NO_x。

然而，在起作用之前，排气后处理系统(EATS或EGAS)需要达到特定的操作温度。因此，在冷起动状态过程中的非常有限的一段时间内，释放出在行程过程中排放到大气中的污染物总量中的相当大的量。

为降低这种冷起动状态中的污染，希望使排气后处理系统达到它的操作温度所需要的时间最小化。通常这通过提高冷起动状态中发动机上的负荷来实现。然而，更高的负荷需要更多的燃料，这会导致产生的污染增加，其与希望降低排放相悖。

发明内容

因此本发明的一个目的是提供降低燃料消耗同时降低污染的内燃机冷起动的方法。

通过独立权利要求的技术特征达到该目的。其它权利要求和说明书公开了本发明的有利实施方式。

根据本发明的第一个方面，提供了一种在具有排气后处理系统的内燃机冷起动时降低排放的方法，其中所述排气后处理系统包括：至少一个柴油氧化催化器(DOC)、至少一个柴油颗粒过滤器(DPF)和选择性催化还原(SCR)单元。所述方法包括如下步骤：在冷起动所述内燃机之前加热DOC，当所述DOC达到预定温度时起动并控制内燃机接近NO_x排放的预定极限值，当所述DPF和SCR达到预定温度时优化燃料消耗接近预定的总排放水平。

在本发明的另一实施方式中，在起动所述内燃机之前，通过如下方式进行所述DOC的所述加热：在所述内燃机的燃料供给被切断，并且所述内燃机的选定设置使得从气缸的出口阀出来的气体温度高于从所述气缸的入口阀进入的气体温度的情况下，用电子装置曲柄发动(cranking)该内燃机。

该实施方式的优势是可仅通过内装式设备进行加热，例如在混合动力车中，用于曲柄发动发动机的装置可以是电源输入，并且选择用于内燃机的设置可以是改变排气阀关闭和开启的时间。

在本发明的另一实施方式中，通过利用HCCI燃烧原理达到所述NO_x排放的预定极限值。

该实施方式的优势是发动机可以在相对低温的EATS下运行并仍然满足普遍的污染要求。

在本发明的另一实施方式中，通过使用至少50％的EGR达到所述NO_x排放的预定极限值。

该实施方式的优势是可使用EGR调节用于控制NO_x排放，同时因为它可以用于降低HCCI模式或PHCCI模式中的燃烧温度。

在本发明的另一实施方式中，当在其中设有所述内燃机的车辆移动时，进行所述DOC的所述加热。

该实施方式的优势是不一定要在车辆停止时进行加热，并可因此为驾驶员节省时间。

另一个优势会是车辆的动量可用作为对加热DOC的装置提供能量的另一个来源。

在本发明的另一实施方式中，当在其中设有所述内燃机的车辆停止时，进行所述DOC的所述加热。

该实施方式的优势是加热不取决于车辆的驾驶状态。

在本发明的另一实施方式中，所述设置是调整排气阀以进行排气制动。

该实施方式的优势是可使用现有的技术加热EATS，其不取决于车辆的驾驶状态。

在本发明的另一实施方式中，还包括以下步骤：在所述DOC和所述DPF之间，提供HC-捕集器、NO_x-捕集器和具有阀的旁路通道，关闭所述旁通阀直到所述DOC达到所述预定的温度，当所述DOC处于所述预定温度和高于所述预定温度时打开所述旁通阀，当所述SCR低于预定温度，操作者需要发动机具有高于预定值的NO_x值时，关闭所述旁通阀。

该实施方式的优势是可在EATS中通过其自身或者与另一加热源结合或者通过自身进行排气的调节，并从而控制它的温度。