阅读说明：本技术 用于对内燃机进行废气后处理的方法 (Method for exhaust gas aftertreatment of an internal combustion engine ) 是由 D.康兹尔曼 G.施果伊 G.科纳蒂 J.泽勒 于 2019-06-05 设计创作，主要内容包括：本发明涉及具有进气路段和废气线路的内燃机的废气后处理用的方法。进气路段中布置电驱动的压缩机。废气涡轮增压器布置在进气路段和废气线路中。至少一个SCR催化器在废气线路中布置在废气涡轮增压器下游。在第一运行状态(B1)下SCR催化器的温度高于温度阈值,废气涡轮增压器以第一涡轮几何姿态运行,这引起进气管中第一空气压缩。在第二运行状态(B2)下SCR催化器的温度低于温度阈值,废气涡轮增压器以第二涡轮几何姿态运行(S04),这引起进气管中第二空气压缩,其在数值上低于第一空气压缩。在第二运行状态(B2)下运行(S05)压缩机使其在进气管中引起第三空气压缩,其与第二空气压缩一起产生总压缩,总压缩至少相应于第一空气压缩。(The invention relates to a method for exhaust gas aftertreatment of an internal combustion engine having an intake section and an exhaust gas line. An electrically driven compressor is arranged in the intake section. An exhaust gas turbocharger is arranged in the intake section and the exhaust gas line. At least one SCR catalyst is arranged downstream of the exhaust gas turbocharger in the exhaust gas line. In a first operating state (B1), in which the temperature of the SCR catalyst is above a temperature threshold, the exhaust gas turbocharger is operated with a first turbine geometry, which leads to a first compression of air in the intake tract. In a second operating state (B2) in which the temperature of the SCR catalyst is below the temperature threshold, the exhaust gas turbocharger is operated with a second turbine geometry (S04), which causes a second air compression in the intake pipe that is lower in value than the first air compression. Operating (S05) the compressor in a second operating state (B2) causes a third air compression in the intake pipe, which together with the second air compression produces a total compression which corresponds at least to the first air compression.)

用于对内燃机进行废气后处理的方法

技术领域

本发明涉及一种用于对内燃机进行废气后处理的方法，该内燃机除了废气涡轮增压器之外还包括电驱动的压缩机。此外，本发明还涉及实施该方法的每个步骤的计算机程序，以及存储该计算机程序的可机读的存储介质。最后，本发明涉及一种电子控制设备，其被设置用于实施该方法。

背景技术

为了遵守日益严格的废气立法，有必要减少内燃机（特别是柴油马达）的废气中的氮氧化物。为此，已知在废气线路中布置SCR催化器（Selective Catalytic Reduction），该SCR催化器凭借还原剂将内燃机废气中所含的氮氧化物还原成氮。由此可以显著减少废气中氮氧化物的含量。该反应过程需要氨，氨被混合入废气中。通常使用尿素水溶液（Harnstoffwasserlösung; HWL），其在SCR催化器之前被喷射到废气线路中并用作分解出氨的试剂。32.5％的尿素水溶液可以商购获得，其商标名为AdBlue^®。

在SCR催化器中进行的SCR反应在较高的局部温度下才会高效率地进行。因此，在内燃机启动之后需要尽可能快地加热SCR催化器。这通过流入SCR催化器的废气来完成。如果内燃机具有传统的、对废气线路中的涡轮机进行驱动的废气涡轮增压器，则其对废气流产生降温效果，这抵消了所期望的SCR催化器的快速加热。

发明内容

本方法用于对内燃机进行废气后处理，该内燃机具有进气路段和废气线路。在进气路段中布置电驱动的压缩机，该电驱动的压缩机也可以称为E-Charger或E-Booster。废气涡轮增压器布置在进气路段中和废气线路中。这意味着，废气涡轮增压器在废气线路中具有涡轮机，该涡轮机通过轴与进气路段中的压缩机连接。内燃机的废气流驱动涡轮机。该涡轮机的旋转运动借助于轴传递给压缩机。这导致进气路段中的空气压缩。此外，内燃机具有至少一个SCR催化器，该SCR催化器布置在废气线路中。在此，该SCR催化器在废气线路中位于废气涡轮增压器的下游。

本方法设置第一运行状态（其中SCR催化器的温度高于温度阈值）以及第二运行状态（其中SCR催化器的温度低于温度阈值）。SCR催化器的温度例如可以借助于温度传感器来测量。在第一运行状态下，废气涡轮增压器以第一涡轮几何姿态运行。这引起进气路段中的第一空气压缩。在此，第一运行状态特别是相应于内燃机的传统运行状态，并且因此可以根据废气涡轮增压器的常规运行模式来选择第一涡轮几何姿态（die ersteTurbinengeometriestellung）。

在第二运行状态下，废气涡轮增压器以第二涡轮几何姿态运行。涡轮几何姿态的改变例如可以通过调节可变涡轮几何形状（VTG）来完成。选择第二涡轮几何姿态，使得其在进气路段中引起相对于第一运行状态在数值上更低的第二空气压缩。这意味着，其在压缩机出口处产生增压压力，该增压压力低于通过第一空气压缩产生的压力。除了废气涡轮增压器之外，在第二运行状态下还运行电驱动的压缩机。运行该电驱动的压缩机，使得其在进气路段中引起第三空气压缩，该第三空气压缩与第二空气压缩一起产生总压缩，该总压缩至少相应于第一空气压缩。这导致了，内燃机的气缸的进气口处的增压压力至少相应于在第一运行状态下产生的增压压力。

第二运行状态尤其可以通过其独立于第一运行状态进行数据化和计算来实现。为此，对于可变涡轮几何形状的操控和电驱动的压缩机的操控，设定与在第一运行状态下不同的额定值。不需要与第一运行状态进行后续比较。

可以选择温度阈值，使得当内燃机的电子控制设备中的上级协调器请求SCR催化器的加热运行时，实施向第二运行状态的转变。通过在第二运行状态下改变涡轮几何姿态，与在第一运行状态下相比，在废气线路中通过涡轮机提取更少的焓量，从而使通过涡轮机造成的温度下降减少。因此，SCR催化器被较热的气体加载，并由此更快地变热。

由于涡轮几何姿态的改变，废气涡轮增压器仅就在更小程度上有助于内燃机的增压压力的增加。但这可以借助于电驱动的压缩机进行补偿。

优选的是，在第二运行状态下运行电驱动的压缩机，使得第三空气压缩与第二空气压缩一起产生总压缩，该总压缩大于第一空气压缩。以这种方式，借助于电驱动的压缩机不仅补偿了由于涡轮几何姿态的改变而造成的增压压力的减少，而且甚至过补偿，从而使增压压力相较于第一运行状态提高。则可以在整个系统的意义上，以各种方式积极地使用额外的增压压力。

在本方法的一实施方式中设置为，内燃机在第二运行状态下运行，其具有比在第一运行状态下更高的喷射量。这可以通过用新鲜空气充满内燃机的气缸充气量（Zylinderfüllung）来实现，气缸充气量相应于增压压力的提高而增大。在此，提供了更大量的氧用于燃烧，并且喷射量可以特别是在保持第一运行状态的燃烧空气比（λ）的条件下提高。

在该实施方式中，特别优选的是，在第二运行状态下运行电的回收系统，使得在扣除回收系统的扭矩消耗和/或功率消耗之后，由内燃机输出的扭矩和/或由内燃机输出的功率相应于在第一运行状态下由内燃机输出的扭矩和/或由内燃机输出的功率。因为与第一运行状态相比，由马达（包括内燃机和回收系统）输出的扭矩和/或总功率没有变化，因此在本发明的该实施方式中，例如由该内燃机驱动的机动车辆的驾驶员不会感觉到机动车辆的行驶性能的变化。但回收系统在此可以使用额外获得的扭矩或额外获得的功率来为机动车辆的电池充电。以这种方式获得和存储的电能则例如可以再次从电池中提取，以驱动电驱动的压缩机。

在本方法的另一实施方式中，内燃机在第二运行状态下运行，其具有比在第一运行状态下更高的低压废气再循环率。这特别地同样在保持第一运行状态的燃烧空气比的条件下实现。这可以通过在保持气缸充气量的喷射量不变的条件下，经由低压废气再循环管道混合更大量的废气来实现。以这种方式提高的废气再循环率导致氮氧化物原始排放的降低。在此，低压废气再循环可理解成在废气涡轮增压器的压缩机的上游导入的废气再循环。

可以设置为，通过内燃机的电子控制设备中的协调器函数，特别是基于权衡氮氧化物原始排放和期望的电池充电的品质函数（Gütefunktion），在第二运行状态下设定，应当为了提高喷射量还是为了提高低压废气再循环率而使用额外的增压压力。

设置计算机程序执行本方法的每个步骤，特别是当该计算机程序在计算设备或电子控制设备上运行时。为此，该计算机程序存储在可机读的存储介质上。通过在传统的电子控制设备上运行该计算机程序，就获得了电子控制设备，该电子控制设备设置用于借助本方法对内燃机执行废气后处理。

附图说明

附图中示出了本发明的一实施例，并且在接下来的说明中将进行详细阐述。

图1示意性地示出了内燃机系统，其废气后处理可以按根据本发明的一实施例的方法进行；

图2示出了根据本发明的一实施例的用于废气后处理的方法的流程图。

具体实施方式

图1中示出的内燃机10在本发明的一实施例中具有进气路段11和废气线路12。在进气路段11中布置增压空气冷却装置13。电驱动的压缩机20在进气路段11中布置在增压空气冷却装置13和另一冷却装置21之间。进气路段11中的第一旁路22绕过另一冷却装置21和电驱动的压缩机20。该第一旁路可以借助于第一旁路阀门23打开和关闭。废气涡轮增压器30布置为，使其涡轮机***废气线路12中并在该处由废气驱动，并且其压缩机在另一冷却装置21和旁路22的上游***进气路段11中。废气涡轮增压器30具有可变涡轮几何形状31。SCR催化器40在废气线路12中布置在废气涡轮增压器30下游。该SCR催化器具有温度传感器41。高压废气再循环管道50在废气涡轮增压器30上游从废气线路12分支出来，并在增压空气冷却装置13下游通入进气路段11中。该高压废气再循环管道可以借助于高压废气再循环阀门51打开和关闭。低压废气再循环管道60在废气涡轮增压器30和SCR催化器40之间从废气线路12分支出来，并在废气涡轮增压器30上游通入进气路段11中。该低压废气再循环管道可以借助于低压废气再循环阀门61打开和关闭。废气再循环冷却装置62在低压废气再循环管道60中布置在低压废气再循环阀门61和废气线路12之间。第二旁路63能够绕过废气再循环冷却装置62。该第二旁路可以借助于第二旁路阀门64打开和关闭。

增压回收系统（BRS）70通过未示出的传动系与内燃机10耦合，并包含未示出的电动马达。当机动车辆制动时，回收系统70可以用于通过48伏汽车电路将多余的能量反馈回锂离子电池，或用于直接运行用电器，例如特别也是电驱动的压缩机。

所示的部件由电子控制设备80控制。在此，根据本发明的方法的实施例作为计算机程序运行。其在图2中示出。

在内燃机10启动S01之后，借助于温度传感器41测量SCR催化器40的温度。如果该温度已经高于温度阈值（该温度阈值是指SCR催化器40自此达到良好效率的温度），则系统在第一运行状态B1下运行。这相应于内燃机10的以及系统的其他部件的传统运行方式。相反，如果在步骤S02中识别到温度低于温度阈值，则请求加热运行。为此，系统改变到第二运行状态B2。首先通过从也包含关于第一运行状态B1的数据的数据记录（Datensatz）中，读取与电驱动的压缩机20的运行、废气涡轮增压器30的涡轮几何形状和低压废气再循环管道60相关的参数，在步骤S03中对该第二运行状态进行数据化并进行计算。借助于可变涡轮几何形状31调节废气涡轮增压器30的涡轮几何姿态，从而利用涡轮几何姿态进行废气涡轮增压器的下一步运行S04，与第一运行状态B1的涡轮几何姿态相比，该涡轮几何姿态引起进气路段11中较小的空气压缩。随后计算，为了使增压压力大于第一运行状态B1的增压压力，进气路段11中所需的额外压缩有多大。运行S05压缩机20以实现该压缩。为此，关闭第一旁路阀门23并对压缩机20进行电驱动。

现在，协调器函数S06基于品质函数来检验：在内燃机10的当前运行中是优选减少氮氧化物原始排放还是优选给电池充电。为了给电池充电，实施内燃机10的进一步运行S07，这通过用新鲜空气充满相应于增压压力的提高（相比于第一运行状态B1）而增大的内燃机10的气缸充气量并且通过提高内燃机10中的燃料喷射量来实现。此外，运行S08回收系统70，使得在扣除回收系统70的扭矩消耗之后，由内燃机10输出的扭矩相比于在第一运行状态B1下由内燃机10输出的扭矩保持不变。该回收运行在此给电池充电。相反，如果优选减少氮氧化物原始排放，则通过与第一运行状态B1相比进一步打开低压废气再循环阀门61来提高S09低压废气再循环率。协调器还可以设置为，相互组合这两个措施，其中步骤S07和S08与步骤S09同时运行。步骤S07和S08以及S09间的权重（Gewichtung）在此基于品质函数进行。

在以这种方式设定了第二运行状态B2的所有参数之后，实施连续检验S10， SCR催化器40的温度是否仍然低于温度阈值。如果超过该温度阈值，则不需要进一步的加热运行。在步骤S11中，将所有运行参数重置为第一运行状态B1的值。然后，在最后的步骤S12中结束该方法。