用于操作內(nèi)燃發(fā)動機(jī)的方法
【專利摘要】一種用于操作內(nèi)燃發(fā)動機(jī)(1)的方法，其中內(nèi)燃發(fā)動機(jī)(1)設(shè)有至少一個渦輪(3)，該至少一個渦輪(3)能被饋送以離開內(nèi)燃發(fā)動機(jī)(1)的排氣以使該排氣膨脹，其中在該過程中產(chǎn)生的能量被用于驅(qū)動至少一個壓縮機(jī)(2)或至少一個發(fā)生器，其中內(nèi)燃發(fā)動機(jī)(1)設(shè)有至少一個催化轉(zhuǎn)化器(6)，該至少一個催化轉(zhuǎn)化器(6)能被饋送以在該或每個渦輪(3)中膨脹的排氣以用于排氣清潔，并且其中為了確保該或每個催化轉(zhuǎn)化器(6)的快速加熱過程，根據(jù)用于在該或每個渦輪(3)之前存在的排氣溫度的溫度設(shè)定點(diǎn)值來確定用于廢氣門影響的控制變量和/或用于該或每個渦輪(3)的渦輪幾何形狀影響的控制變量。
【專利說明】用于操作內(nèi)燃發(fā)動機(jī)的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種根據(jù)權(quán)利要求1的前序的用于操作內(nèi)燃發(fā)動機(jī)的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]從實(shí)踐中已知，渦輪布置在內(nèi)燃發(fā)動機(jī)的下游，以便使內(nèi)燃發(fā)動機(jī)的排氣膨脹并使用在排氣的膨脹期間產(chǎn)生的能量來驅(qū)動壓縮機(jī)或發(fā)生器。此外，從實(shí)踐中已知，借助于至少一個催化轉(zhuǎn)化器來清潔內(nèi)燃發(fā)動機(jī)的排氣，其中在所述排氣已在該或每個渦輪中膨脹之后，排氣接著被饋送至該或每個催化轉(zhuǎn)化器。
[0003]為了確保有效的排氣清潔并因此確保最少的排氣排放，排氣催化轉(zhuǎn)化器必須以限定的溫度操作。當(dāng)啟動此前關(guān)閉的內(nèi)燃發(fā)動機(jī)時，催化轉(zhuǎn)化器必須為此目的而被加熱，其中對該或每個催化轉(zhuǎn)化器的加熱過程將在盡可能短的時間內(nèi)發(fā)生，以便盡可能快速地確保有效的排氣清潔。
[0004]在從實(shí)踐中已知的內(nèi)燃發(fā)動機(jī)的情況中，為了確保該或每個催化轉(zhuǎn)化器的快速加熱過程，通常經(jīng)由通過旁通該或每個渦輪的廢氣門閥的廢氣門影響和/或在具有可變渦輪幾何形狀的渦輪的情況中通過影響該或每個渦輪的渦輪幾何形狀而將排氣饋送到相應(yīng)的
催化轉(zhuǎn)化器。
[0005]在該過程中，根據(jù)實(shí)踐的用于廢氣門影響的控制變量和/或用于渦輪幾何形狀影響的控制變量由控制器確定，即，取決于在該或每個渦輪之后存在的已膨脹排氣的排氣溫度的溫度設(shè)定點(diǎn)值。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]據(jù)此，本發(fā)明的目的是基于形成用于操作內(nèi)燃發(fā)動機(jī)的一類新方法。
[0007]該目的通過根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于操作內(nèi)燃發(fā)動機(jī)的方法來實(shí)現(xiàn)。根據(jù)本發(fā)明，為了確保該或每個催化轉(zhuǎn)化器的快速加熱過程，根據(jù)用于在該或每個渦輪之前存在的尚未膨脹的排氣的排氣溫度的溫度設(shè)定點(diǎn)值，來確定用于廢氣門影響的控制變量和/或用于該或每個渦輪的渦輪幾何形狀影響的控制變量。
[0008]利用本文提供的發(fā)明，首次提出了為了確保該或每個催化轉(zhuǎn)化器的快速加熱過程，根據(jù)用于在該或每個渦輪之前存在的尚未膨脹的排氣的排氣溫度的溫度設(shè)定點(diǎn)值，來確定用于廢氣門影響的控制變量和/或用于渦輪幾何形狀影響的控制變量。相比從實(shí)踐中已知的程序，該程序的優(yōu)點(diǎn)在于，該或每個排氣催化轉(zhuǎn)化器可被更快速地加熱至其限定的操作溫度。催化轉(zhuǎn)化器可因此被更早地用于排氣清潔。廢氣門閥可被更早地關(guān)閉和/或渦輪幾何形狀可通過這樣的方式被更早地影響:即，在該或每個渦輪中，可更早地產(chǎn)生更多功率?？傊?通過該程序可增加內(nèi)燃發(fā)動機(jī)的總效率。
[0009]原理上，催化轉(zhuǎn)化器的加熱過程也可借助于另外的促動器來可選地或組合地影響，該另外的促動器諸如例如以如下方式控制元件，采用通過旁通該或每個渦輪而將熱或冷的(冷卻的)增壓空氣吹到排氣中的形式，或者采用從增壓空氣進(jìn)入排氣的熱或冷的(冷卻的)發(fā)動機(jī)旁路的形式，或者采用熱或冷的(冷卻的)壓縮機(jī)旁路氣體的形式。雖然在這里尚未要求保護(hù)，但當(dāng)其針對廢氣門影響和/或針對渦輪幾何形狀影響描述時，控制策略將必須類似地應(yīng)用于這些已提及的促動器。
[0010]根據(jù)第一有利的發(fā)展，隨負(fù)載變化的溫度設(shè)定點(diǎn)值被用于在該或每個渦輪之前存在的排氣溫度，其中該溫度設(shè)定點(diǎn)值與對應(yīng)的溫度實(shí)際值相比較，并且控制器根據(jù)在設(shè)定點(diǎn)值與溫度實(shí)際值之間的偏差來確定用于廢氣門影響的控制變量和/或用于渦輪幾何形狀影響的控制變量。
[0011]使用隨負(fù)載變化的溫度設(shè)定點(diǎn)值允許以特別簡單的手段實(shí)施本發(fā)明，即，通過保持容許的排氣煙灰限值并且通過保持容許的部件最大溫度?？珊敛毁M(fèi)力地參數(shù)化用于在該或每個渦輪之前存在的排氣溫度的隨負(fù)載變化的溫度設(shè)定點(diǎn)值曲線。
[0012]根據(jù)第二備選的有利的進(jìn)一步發(fā)展，獨(dú)立于負(fù)載的溫度設(shè)定點(diǎn)值結(jié)合排氣煙灰值或λ設(shè)定點(diǎn)值被用于在該或每個渦輪之前存在的排氣溫度，其中溫度設(shè)定點(diǎn)值與溫度實(shí)際值相比較，并且排氣煙灰設(shè)定點(diǎn)值與排氣煙灰實(shí)際值相比較，或者λ設(shè)定點(diǎn)值與λ實(shí)際值相比較，并且其中根據(jù)對應(yīng)的偏差，控制器確定用于廢氣門影響的控制變量和/或用于渦輪幾何形狀影響的控制變量。
[0013]特別是當(dāng)排氣傳感器或λ傳感器附加地存在時，也可使用獨(dú)立于負(fù)載的溫度設(shè)定點(diǎn)值，其中容許的排氣煙灰限值的保持可接著通過使用排氣煙灰傳感器的測量值和/或使用λ傳感器的測量值來確保。
[0014]優(yōu)選地，特別是當(dāng)該或每個催化轉(zhuǎn)化器的催化轉(zhuǎn)化器實(shí)際溫度已達(dá)到催化轉(zhuǎn)化器設(shè)定點(diǎn)溫度時，進(jìn)行從依賴于用于在該或每個渦輪之前存在的排氣溫度的溫度設(shè)定點(diǎn)值的控制向依賴于用于在該或每個渦輪之前存在的排氣溫度的溫度設(shè)定點(diǎn)值的控制的變換。特別地，當(dāng)催化轉(zhuǎn)化器已達(dá)到其催化轉(zhuǎn)化器設(shè)定點(diǎn)溫度時，加熱過程結(jié)束。
[0015]本發(fā)明還涉及一種具有用于執(zhí)行根據(jù)本發(fā)明的方法的裝置的內(nèi)燃發(fā)動機(jī)的控制器。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0016]本發(fā)明的優(yōu)選的進(jìn)一步發(fā)展從從屬權(quán)利要求和以下描述獲得。參照附圖更詳細(xì)地解釋本發(fā)明的示例性實(shí)施例，而不受附圖的限制。在附圖中:
圖1示出具有排氣增壓和排氣清潔的內(nèi)燃發(fā)動機(jī)的示意圖；以及 圖2示出用來圖示用于操作根據(jù)本發(fā)明的內(nèi)燃發(fā)動機(jī)的方法的示意圖。
[0017]部件列表
1內(nèi)燃發(fā)動機(jī)
2氣缸
3渦輪
4排氣渦輪增壓器
5壓縮機(jī)
6催化轉(zhuǎn)化器
7旁路
8廢氣門閥 9溫度傳感器
10溫度傳感器
11控制器
12溫度傳感器。
【具體實(shí)施方式】
[0018]圖1示出了具有排氣增壓和排氣清潔的內(nèi)燃發(fā)動機(jī)I的示意性框圖。內(nèi)燃發(fā)動機(jī)I包括多個氣缸2，其中燃料混合物在氣缸2中燃燒。離開內(nèi)燃發(fā)動機(jī)2的排氣可被饋送到排氣渦輪增壓器4的渦輪3，其中排氣在渦輪3中膨脹。在該過程中產(chǎn)生的能量被用于驅(qū)動排氣渦輪增壓器4的壓縮機(jī)5，以便壓縮將饋送到內(nèi)燃發(fā)動機(jī)I的增壓空氣。
[0019]除了由排氣渦輪增壓器4提供的排氣增壓之外，圖1中所示的內(nèi)燃發(fā)動機(jī)包括排氣清潔，其中用于排氣清潔目的包括催化轉(zhuǎn)化器6。已在排氣渦輪增壓器4的渦輪3中膨脹的排氣可被饋送到催化轉(zhuǎn)化器6以用于排氣清潔。
[0020]根據(jù)圖1，離開內(nèi)燃發(fā)動機(jī)I的排氣可經(jīng)由旁路7引導(dǎo)繞過渦輪3，即，根據(jù)一體化至IJ旁路7中的廢氣門閥8的打開位置。特別是當(dāng)廢氣門閥8關(guān)閉時，內(nèi)燃發(fā)動機(jī)I的所有排氣經(jīng)由排氣渦輪增壓器4的渦輪3引導(dǎo)。
[0021]圖1還示出分配到催化轉(zhuǎn)化器6的溫度傳感器9，借助于該傳感器，可感測催化轉(zhuǎn)化器6的實(shí)際溫度。
[0022]圖1中所示的內(nèi)燃發(fā)動機(jī)I還包括定位在排氣渦輪增壓器4的渦輪3上游的溫度傳感器10，以便感測渦輪3上游尚未膨脹的排氣的實(shí)際溫度。
[0023]而且，圖1中所示的內(nèi)燃發(fā)動機(jī)I包括定位在排氣渦輪增壓器4的渦輪3下游的溫度傳感器12，以便感測渦輪3下游已膨脹的排氣的實(shí)際溫度。
[0024]甚至在這一點(diǎn)上,也應(yīng)當(dāng)指出，圖1中所示的內(nèi)燃發(fā)動機(jī)I為示例性實(shí)施例。
[0025]相比所示的示例性實(shí)施例，內(nèi)燃發(fā)動機(jī)還可包括具有至少兩個排氣渦輪增壓器的多級排氣增壓。
[0026]而且，內(nèi)燃發(fā)動機(jī)的排氣在其中膨脹的渦輪能夠驅(qū)動發(fā)生器以發(fā)電。
[0027]在所示的示例性實(shí)施例中，排氣渦輪增壓器4的渦輪3為具有不變的渦輪幾何形狀的渦輪3。相比之下，還可使用具有可變的渦輪幾何形狀的渦輪3。
[0028]現(xiàn)在為了確保用于使圖1中所示的內(nèi)燃發(fā)動機(jī)I的催化轉(zhuǎn)化器6達(dá)到操作溫度的盡可能短的加熱階段，以使得催化轉(zhuǎn)化器6例如在內(nèi)燃發(fā)動機(jī)I的啟動之后可在盡可能短的時間內(nèi)確保有效的排氣清潔，故提出根據(jù)用于在渦輪3之前存在的排氣溫度的溫度設(shè)定點(diǎn)值來確定用于廢氣門影響(優(yōu)選地用于廢氣門閥8的打開位置的影響)的控制變量。
[0029]因此，圖1示出了接收溫度傳感器10的測量值的控制器11，其中溫度傳感器10感測在渦輪3之前的尚未膨脹的排氣的實(shí)際溫度。根據(jù)渦輪3上游的排氣的該實(shí)際溫度且根據(jù)在圖1的示例性實(shí)施例中的對應(yīng)的溫度設(shè)定點(diǎn)值，控制器11確定用于廢氣門閥8的控制變量，以便通過這種方式確保催化轉(zhuǎn)化器6的盡可能快的加熱過程。
[0030]特別是當(dāng)渦輪3具有可變的渦輪幾何形狀時，備選地或附加地，控制器11可確定用于渦輪3的渦輪幾何形狀影響的對應(yīng)控制變量，即，根據(jù)由溫度傳感器10確定的溫度實(shí)際值和存儲在控制器11中的用于渦輪3上游的排氣溫度的溫度設(shè)定點(diǎn)值。[0031]特別是當(dāng)催化轉(zhuǎn)化器6已達(dá)到其操作溫度時，即，特別是當(dāng)催化轉(zhuǎn)化器實(shí)際溫度對應(yīng)于催化轉(zhuǎn)化器設(shè)定點(diǎn)溫度時，進(jìn)行從依賴于用于在渦輪3之前存在的排氣溫度的溫度設(shè)定點(diǎn)值的控制向依賴于用于在該或每個渦輪3之后存在的排氣溫度的溫度設(shè)定點(diǎn)值的控制的改變。
[0032]這在圖2中的時間圖中示出。因此，在圖2中繪出隨時間t變化的不同的溫度曲線T。因此，溫度曲線TlO對應(yīng)于在渦輪3之前的排氣的實(shí)際溫度，該溫度借助于溫度傳感器10測量，而T-SETlO對應(yīng)于對應(yīng)的設(shè)定點(diǎn)值。溫度曲線T12對應(yīng)于在渦輪3之后的排氣的實(shí)際溫度，該溫度借助于溫度傳感器12測量，其中T-SET12對應(yīng)于對應(yīng)的溫度設(shè)定點(diǎn)值。溫度曲線T9對應(yīng)于催化轉(zhuǎn)化器6的實(shí)際溫度，該溫度借助于溫度傳感器9感測，其中T-SET9對應(yīng)于催化轉(zhuǎn)化器設(shè)定點(diǎn)溫度。
[0033]在時間tl之前，即，為了加熱催化轉(zhuǎn)化器6，進(jìn)行基于渦輪3上游的排氣溫度的控制，其中控制器11接著確定用于廢氣門閥8的控制變量，該變量依賴于在渦輪之前的排氣實(shí)際溫度TlO和對應(yīng)的設(shè)定點(diǎn)值T-SETlO。
[0034]特別是當(dāng)在時間tl處催化轉(zhuǎn)化器6的溫度T9已達(dá)到操作溫度或設(shè)定點(diǎn)值T-SET9時，變換該控制，其中接著，從時間tl開始，進(jìn)行基于在渦輪之后的排氣實(shí)際溫度T12和對應(yīng)的設(shè)定點(diǎn)值T-SET12的控制。
[0035]根據(jù)第一有利的進(jìn)一步發(fā)展，用于催化轉(zhuǎn)化器6的加熱過程的隨負(fù)載變化的溫度設(shè)定點(diǎn)值T-SETlO存儲在控制器11中。根據(jù)內(nèi)燃發(fā)動機(jī)I的負(fù)載(內(nèi)燃發(fā)動機(jī)I在加熱過程期間在該負(fù)載下操作)，用于在渦輪3之前存在的排氣溫度TlO的對應(yīng)的隨負(fù)載變化的溫度設(shè)定點(diǎn)值T-SETl O相應(yīng)地存儲在控制器11中，其中該溫度設(shè)定點(diǎn)值T-SETlO與測量的溫度實(shí)際值TlO相比較，并且控制器11根據(jù)在隨負(fù)載變化的溫度設(shè)定點(diǎn)值T-SETlO與測量的溫度實(shí)際值TlO之間的偏差來確定用于廢氣門閥8的廢氣門影響的控制變量。
[0036]這里，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)確定的隨負(fù)載變化的溫度設(shè)定點(diǎn)值曲線優(yōu)選地存儲在控制器9中。下表示出了示例性的隨負(fù)載變化的溫度設(shè)定點(diǎn)值曲線，其中從該表可明顯看出，對于滿負(fù)載的45%及以上的發(fā)動機(jī)負(fù)載來說，存儲了相同的溫度設(shè)定點(diǎn)值T-SET10。因此，用于在渦輪3上游存在的排氣溫度TlO的隨負(fù)載變化的溫度設(shè)定點(diǎn)值曲線可毫不費(fèi)力地參數(shù)化，并相應(yīng)地毫不費(fèi)力地根據(jù)經(jīng)驗(yàn)確定，因?yàn)閷τ诖笥诎l(fā)動機(jī)滿負(fù)載的45%的發(fā)動機(jī)負(fù)載來說，使用了相同的溫度設(shè)定點(diǎn)值T-SET10。
【權(quán)利要求】
1.一種用于操作內(nèi)燃發(fā)動機(jī)(I)的方法，其中，所述內(nèi)燃發(fā)動機(jī)(I)設(shè)有至少一個渦輪(3)，所述至少一個渦輪(3)能被饋送以離開所述內(nèi)燃發(fā)動機(jī)(I)的排氣以使所述排氣膨脹，其中，在該過程中產(chǎn)生的能量被用于驅(qū)動至少一個壓縮機(jī)(2)或至少一個發(fā)生器，其中，所述內(nèi)燃發(fā)動機(jī)(I)設(shè)有至少一個催化轉(zhuǎn)化器(6)，所述至少一個催化轉(zhuǎn)化器(6)能被饋送以在所述或每個渦輪(3)中膨脹的排氣以用于排氣清潔，并且其中，為了確保所述或每個催化轉(zhuǎn)化器出)的快速加熱過程，經(jīng)由通過旁通所述或每個渦輪(3)的廢氣門影響和/或通過影響所述或每個渦輪(3)的渦輪幾何形狀，排氣被饋送至相應(yīng)的催化轉(zhuǎn)化器(6)，其特征在于，為了確保所述或每個催化轉(zhuǎn)化器(6)的快速加熱過程，根據(jù)用于在所述或每個渦輪(3)之前存在的排氣溫度的溫度設(shè)定點(diǎn)值(T-SETlO)，來確定用于廢氣門影響的控制變量和/或用于所述或每個渦輪(3)的渦輪幾何形狀影響的控制變量。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，隨負(fù)載變化的溫度設(shè)定點(diǎn)值(T-SETlO)被用于在所述或每個渦輪(3)之前存在的所述排氣溫度，其中，該溫度設(shè)定點(diǎn)值(T-SETlO)與對應(yīng)的溫度實(shí)際值(TlO)相比較，并且控制器(11)根據(jù)在所述溫度設(shè)定點(diǎn)值(T-SETlO)與所述溫度實(shí)際值(TlO)之間的偏差來確定用于廢氣門影響的所述控制變量和/或用于渦輪幾何形狀影響的所述控制變量。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，隨負(fù)載變化的溫度設(shè)定點(diǎn)值曲線根據(jù)經(jīng)驗(yàn)確定。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，獨(dú)立于負(fù)載的溫度設(shè)定點(diǎn)值(T-SETlO)結(jié)合排氣煙灰設(shè)定點(diǎn)值或結(jié)合λ設(shè)定點(diǎn)值用于在所述或每個渦輪(3)之前存在的所述排氣溫度，其中，所述溫度設(shè)定點(diǎn)值(T-SETlO)與溫度實(shí)際值(TlO)相比較，并且所述排氣煙灰設(shè)定點(diǎn)值與排氣煙灰實(shí)際值相比較，或者所述λ設(shè)定點(diǎn)值與λ實(shí)際值相比較，并且其中，控制器根據(jù)所述對應(yīng)偏差來確定用于廢氣門影響的所述控制變量和/或用于渦輪幾何形狀影響的所述控制變量。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4中的任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，特別是當(dāng)所述或每個催化轉(zhuǎn)化器出)的催化轉(zhuǎn)化器實(shí)際溫度(T9)已達(dá)到催化轉(zhuǎn)化器設(shè)定點(diǎn)溫度(T-SET9)時，進(jìn)行從依賴于用于在所述或每個渦輪(3)之前存在的所述排氣溫度的所述溫度設(shè)定點(diǎn)值(T-SETlO)的控制向依賴于用于在所述或每個渦輪(3)之后存在的所述排氣溫度的溫度設(shè)定點(diǎn)值(T-SET12)的控制的變換。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至5中的任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述方法適用于操作內(nèi)燃發(fā)動機(jī)(I)，特別是用重燃油操作的船用柴油燃燒發(fā)動機(jī)，其中，所述或每個渦輪(3)是至少一個排氣渦輪增壓器(4)的一部分，其中，在所述或每個渦輪(3)中產(chǎn)生的能量被用于驅(qū)動所述相應(yīng)的排氣渦輪增壓器(4)的壓縮機(jī)(5)，以便增加將饋送至所述內(nèi)燃發(fā)動機(jī)(I)的燃燒空氣的充氣壓。
7.根據(jù)權(quán)利要求1至5中的任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述方法適用于操作固定式內(nèi)燃發(fā)動機(jī)，其中，在所述或每個渦輪中產(chǎn)生的能量被用于驅(qū)動至少一個發(fā)生器，以便產(chǎn)生電能。
8.一種用于執(zhí)行根據(jù)權(quán)利要求1至7中的任一項(xiàng)所述的方法的裝置所用的內(nèi)燃發(fā)動機(jī)的控制器。
【文檔編號】F01N3/18GK103982277SQ201410042578
【公開日】2014年8月13日 申請日期:2014年1月29日 優(yōu)先權(quán)日:2013年1月29日
【發(fā)明者】C.邁爾 申請人:曼柴油機(jī)和渦輪機(jī)歐洲股份公司