[發明專利]升高柴油發動機中的排氣溫度的方法和裝置

有效

• 申請號: 201980080226.8
• 申請日: 2019-12-13
• 公開（公告）號: CN113167182B
• 公開（公告）日: 2023-06-20
• 發明（設計）人: 馬茨·海德曼
• 申請（專利權）人: 海德曼愛立信專利公司
• 主分類號: F02D13/02
• 分類號: F02D13/02;F02B75/04;F02D15/00
• 代理公司: 北京三聚陽光知識產權代理有限公司 11250
• 代理人: 程鋼

本發明涉及一種用于在柴油發動機的部分負荷下提供增加的排氣溫度和降低的排放的方法，其中，所述發動機包括汽缸，所述汽缸具有往復活塞、可變壓縮體積(VCR)、至少一個排氣閥和至少一個進氣閥。進氣閥具有可變閥定時(WT)。根據普遍的發動機功率需求，發動機控制系統確定何時打開和關閉所述進氣閥，以及所述壓縮體積的大小，以實現充分升高的廢氣溫度，從而可以實現正確的廢氣凈化。該方法的特征在于，在膨脹沖程期間的汽缸壓力由發動機控制系統借助VCR和VVT功能進行管理，以使在發動機負荷為或低于最大發動機負荷的25％時，所述壓力在下止點處或下止點之前達到大氣壓或低于大氣壓的水平，從而打開進氣閥以允許空氣與燃燒氣體混合。本發明還涉及相應的裝置和包括所述裝置的柴油發動機。

技術領域

本發明涉及一種在柴油發動機的發動機部分負荷期間提供增加的排氣溫度和/或降低的排放的方法以及一種執行該方法的裝置。

背景技術

眾所周知，柴油發動機車輛的排放控制在較低的速度下表現不佳，例如在城市交通中或頻繁的起停中。這在使用冷機啟動和初次駕駛期間尤其有效。

在2012年10月的瑞典交通總署第11章有關排放控制的出版物中，以下內容以充分和完整的方式描述了背景、技術水平以及當今柴油發動機的問題。

我們引用：

“11.排放控制

廢氣排放及排放控制

在柴油發動機中燃燒期間，形成了不同類型的廢氣排放。其中一些的排放水平受法律法規的控制。自從引入法律以來，要求變得越來越嚴格。受控制的排放是碳氫化合物排放(HC)、一氧化碳(CO)、氮氧化物(NOx)和微粒(PM)。在柴油發動機燃燒期間也會排放二氧化碳，但是這種氣體是燃燒產物，其生成量取決于燃料中的碳原子數。二氧化碳是一種導致溫室效應的氣體，如果它是在化石燃料燃燒過程中產生的，則應繳稅，即所謂的二氧化碳稅。

很久以來，所有與排放有關的發動機發展的基本目標一直是減少發動機的基本排放，即減少在發動機燃燒系統中形成的排放。多年來，通過發展先進的燃燒技術，具有極高壓力的噴射系統和順序噴射以及通過開發渦輪增壓系統進行先進的氣體交換，這已經非常成功。這與發動機及其部件的電子控制系統日趨完善結合在一起。

然而，在過去的十年中，排放要求變得更加嚴格，這導致了不同類型的排氣后處理系統的發展。這些系統進一步減少了發動機后面的排放。

最困難的問題之一是減少微粒和NOx的排放。NOx是空氣中氧氣和氮氣之間氧化的結果，并隨燃燒溫度迅速增加。高溫燃燒可減少HC、CO和微粒的形成，并有助于降低燃料消耗，但會增加NOx排放量。

減少NOx的方法

多年來，減少重型柴油發動機的NOx排放的要求變得越來越嚴格。從第一個排放標準(歐洲I?1992)到今天(歐洲VI?2013)，限值已降低了95％。

已經不可能通過改進的燃燒技術來實現這種減少，相反，有必要發展單獨的技術解決方案。

廢氣再循環(EGR)

該方法基于一部分廢氣被冷卻并再循環至發動機的進氣口，然后進一步進入汽缸。這些廢氣減少了NOx的形成，因為一方面降低了氧氣的濃度，另一方面由于廢氣冷卻了汽缸中的氣體。這導致火焰本身的燃燒溫度降低，從而減少了NOx的形成。

該方法是有效的，但是必須根據發動機轉速和負荷來控制再循環排氣的量。缺點是，微粒的形成經常增加，并且該方法導致微粒過濾器上的負荷更高。該技術在某種程度上增加了發動機的燃油消耗。

SCR–選擇性催化還原