从内燃机的再生空气系统排出冷凝物的制作方法

1.本发明涉及一种用于运行内燃机(brennkraftmaschine)的方法，内燃机具有燃烧发动机(verbrennungsmotor)、带有待根据需要主动再生的废气后处理装置的排气系(abgasstrang)和再生空气系统，其中，再生空气系统的再生空气线路(regenerationsluftleitung)将环境空气通入部(umgebungsluftmuendung)与在废气后处理装置上游的排气系的区段相连接，并且其中，在再生空气线路中集成有再生空气系统的再生空气输送装置和再生空气阀。内燃机尤其可以是机动车的部分。


背景技术：

2.这样的待根据需要主动再生的废气后处理装置尤其可以是颗粒过滤器，其用于减少废气中的颗粒，废气在燃烧过程中在内燃机的燃烧发动机中被产生并且其应经由排气系被导出到周围环境中。通常须使颗粒过滤器在达到限定的负载极限时再生，以便维持其功能性。对此须将其暂时加热到通常处于600℃与650℃之间的温度，倘若不通过加入添加剂来实现碳黑颗粒的氧化温度的降低的话。
3.将废气后处理装置加热到对于再生必需的温度通常通过相应提高废气的温度实现，为此已知不同的、尤其马达内部的措施。然而倘若待再生的废气后处理装置以与燃烧发动机相对大的距离集成到排气系中，由于相应的马达内部的措施由燃烧发动机所产生的相对热的废气可在到达废气后处理装置时已强烈地冷却成使得因此不再能够容易地使废气后处理装置再生。在这样的情况中可设置成在废气后处理装置上游以在废气后处理装置之前或在其中被氧化(后)燃烧的碳氢化合物来添加(anreichen)废气，由此(又)可将废气加热到对于废气后处理装置的再生足够的温度上。对于这样的氧化后燃烧(nachverbrennung)必需的氧气可作为环境空气的一部分经由再生空气系统的再生空气线路被引入排气系中。再生空气输送装置以及再生空气阀对此可集成到该再生空气线路中。
4.在再生空气线路中且尤其在再生空气输送装置和/或再生空气阀的区域中冷凝物(kondensat)、尤其冷凝水可在再生空气阀关闭的情况下积聚，如果冷凝物由于相应低的环境温度而结冰，那么这尤其可显示出问题。这可暂时阻止再生空气系统的无缺陷使用。然而由再生空气累积的冷凝物的量通常较少。此外，冷凝物在再生空气系统中由于再生空气系统的定期使用通常不以较大的量积聚，使得迄今没有看到主动防止冷凝物在再生空气系统中这样的积聚的必要性。
5.文件us 2009/0038301 a1公开了一种内燃机，其带有集成到属于此的排气系中的三元催化器以及带有用于二次空气吹入(sekundaerlufteinblasung)的装置。这样的二次空气吹入用于使在催化器上游有意地富集在废气中的碳氢化合物氧化地后燃烧，以便引起催化器尽可能快地加热直至达到其激活
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或起燃温度(light
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off
‑
temperatur)。该装置对此包括二次空气线路，在其中集成有空气过滤器、二次空气输送装置、二次空气阀以及具有回流锁止阀(rueckstroemsperrventil)的功能的簧片阀(reed
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ventil)。为了避免在二次空气线路中且尤其在二次空气输送装置中积聚的冷凝物在外部温度处于冰点之下时结冰，
设置成，在内燃机的运行结束之后首先打开集成到从二次空气输送装置分出的排出线路中的排出阀(drainageventil)。接下来运行二次空气输送装置并且打开二次空气阀，以便冲洗还处于二次空气线路中的冷凝物。


技术实现要素：

6.本发明目的在于保证内燃机的再生空气系统的可靠运行。
7.该目的通过根据本发明的方法运行内燃机来实现。根据本发明的方法的有利的实施形式从本发明的接下来的说明中得出。
8.根据本发明，设置有用于运行内燃机的方法，其中，内燃机具有燃烧发动机、带有集成在其中的待根据需要主动再生的废气后处理装置的排气系和再生空气系统。在再生空气系统的再生空气线路(其将环境空气通入部与排气系的置于废气后处理装置上游的区段(直接或间接)相连接)中集成有再生空气输送装置且优选地在再生空气输送装置下游有再生空气系统的再生空气阀。根据本发明，在燃烧发动机的运行期间暂时打开再生空气阀，而不同时将废气在废气后处理装置之前添加以用于氧化后燃烧的碳氢化合物。再生空气阀的根据本发明的打开因此(仅)为了从再生空气系统排出冷凝物而不为了废气后处理装置的再生来进行。补充地或备选地，在根据本发明的方法的范围中可设置成，在燃烧发动机的非运行期间为了冷凝物的排出暂时打开再生空气阀。
9.通过打开再生空气阀来建立再生空气系统至排气系的导引流体的连接，由此使能够导出在再生空气系统中和尤其在再生空气阀中积聚的冷凝物。即认识到对于某些情况在带有再生空气系统的内燃机和尤其包括这样的内燃机的机动车的使用中相关的量的冷凝物可在再生空气系统中积累并且其由于基于相应低的环境温度的结冰可影响再生空气系统的功能性。如果将这样的机动车利用相对长的时间段、例如还数月或数年这样使得不必在使用再生空气系统的情况下使废气后处理装置主动再生，这尤其可以是重要的。在这些前提下在解除激活的再生空气系统中积聚的冷凝物可达到相关的量，如果机动车的运行在该时间段中在特征在于相对高的温度和空气湿度的气候条件下进行，这尤其适用。如果这样的机动车那么在处于冰点之下的环境温度下短期地来运行，例如因为将机动车行驶到带有相应的气候条件的区域中，存在之前在再生空气系统中积聚的冷凝物结冰并且影响再生空气系统的功能性的可能性。该潜在问题通过根据本发明的方法来防止。
10.按照根据本发明的方法的一优选的实施形式可设置成，在再生空气阀的打开(其在燃烧发动机的运行期间为了冷凝物的排出而实现)期间运行再生空气输送装置。借助于再生空气输送装置产生的空气流动那么能够以有利的方式支持将冷凝物从再生空气系统带出。
11.为了避免在再生空气阀在燃烧发动机的运行期间实现的打开(其为了冷凝物的排出而实现)时经由再生空气线路带入排气系中的空气量负面地影响燃烧发动机的运行，例如因为借助于所谓的lambda传感器(lambdasonde)测定的废气组成由此改变，优选地可设置成，尤其仅在燃烧发动机的惯性运行(schubbetrieb)期间、也就是说在燃烧发动机的外部驱动中并且因此在无燃烧发动机的(正)功率输出的情况下打开再生空气阀。如果随着再生空气阀的打开同时使再生空气输送装置运行，那么这尤其可以是重要的，因为那么相对大的空气质量流经由再生空气线路被导入排气系中。
12.如果在燃烧发动机的非运行期间为了排出冷凝物打开再生空气阀，那么也可设置有再生空气输送装置的运行。然而优选地设置成，在再生空气阀的这样的打开期间不运行再生空气输送装置，由此可避免与这样的运行相联系的噪声排放。
13.在有利地适合用于执行根据本发明的方法的内燃机中再生空气线路的该区段持续下降地伸延，其在一方面再生空气阀(和尤其再生空气阀的阀座)与另一方面再生空气线路到排气系中的通入部之间延伸。这实现冷凝物可在打开再生空气阀时仅借助于重力驱动地流动直到排气系中。
14.此外优选地可设置成，再生空气线路在空气过滤器下游从内燃机的新鲜气体系(frischgasstrang)分出。再生空气线路然后将排气系间接经由新鲜气体系的区段与(新鲜气体系的)环境空气通入部相连接。这使能够将已借助于新鲜气体系的空气过滤器净化的空气根据需要(为了再生空气系统的排出和为了废气后处理装置的再生)引导经过再生空气线路，这避免排气系和尤其废气后处理装置被经由该空气携带的颗粒污染。与将单独的空气过滤器同样可能地集成到再生空气线路中相比，内燃机的结构设计可由此简化。
15.按照根据本发明的方法的一优选的实施形式可设置成，为了冷凝物的排出尽可能宽地打开再生空气阀。由此可一方面实现冷凝物的尽可能快的且完全的带出。此外可由此实现对于再生空气阀的清洁功能，因为通过尽可能远的打开
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和关闭运动可将尤其在阀体处以及在再生空气阀的引导阀体的运动的面处的可能的沉积物去除。
16.内燃机的废气后处理装置(其在根据本发明的方法的范围中来运行)尤其可以是颗粒过滤器或其包括至少一个这样的颗粒过滤器。然而根据本发明运行的内燃机的废气后处理装置例如也可以是no
x
存储催化器或包括这样的no
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存储催化器。在no
x
存储催化器中在内燃机的一定的运行状态中暂存氮氧化物(no
x
)，在这些运行状态中不能将其还原成氮(n)和氧气(o2)。在这样的no
x
存储催化器中也存在使其在达到限定的负载极限时再生的必要性，以便维持其功能性。此外可能需要将这样的no
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存储催化器以定期的间隔脱硫，这也被称为去硫化(desulfatisierung)，然而根据本发明应落入再生的概念下。这样的脱硫可能是必需的，因为通常包含在燃料中的硫可与no
x
存储催化器的存储材料(speichermaterial)反应，由此可供no
x
存储使用的存储材料量可减少。在此产生硫酸盐(sulfate)(例如硫酸钡)，其非常耐高温并且其在对于简单的no
x
再生足够的废气温度下不被分解。为了脱硫，须将no
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存储催化器必要时加热到处于600℃与650℃之间的温度。
17.根据本发明的方法尤其可应用在内燃机(在其中燃烧发动机外源点火地并且尤其还量调节地、也就是说作为汽油机来构造)中，因为尤其在这样的汽油机中根据使用特性(nutzungsverhalten)可出现由于为此所设置的在废气后处理装置之前废气添加以碳氢化合物并且由于再生空气系统非常长时间段的使用而不执行主动再生，因为汽油机足够频繁地以如此高的功率输出来运行使得废气后处理装置在此同时(被动地)再生。然而原则上根据本发明运行的内燃机可包括任意设计的燃烧发动机，例如(自点火的且质调节的)柴油机或由汽油机和柴油机构成的混合物(例如带有均质压燃的燃烧发动机)。
18.本发明还涉及一种带有待根据本发明运行的内燃机的机动车和一种用于运行这样的机动车的方法，其中，内燃机尤其可用于(直接或间接)提供用于机动车的行驶驱动功率。这样的机动车尤其可以是基于车轮的而非轨道行驶的机动车(优选地载客汽车或载货汽车)。
附图说明
19.接下来根据在附图中示出的实施例来详细阐述本发明。在附图中部分地以示意图示出：图1示出了根据本发明的内燃机，图2示出了内燃机的再生空气系统，以及图3示出了通过再生空气系统的再生空气阀的部分纵剖面。
具体实施方式
20.图1以简化图示出了用于机动车的内燃机，其适合用于执行根据本发明的方法。该内燃机包括燃烧发动机1，其示例性地构造成带有四个成排布置的气缸2的往复活塞式马达的形式。气缸2以在其中引导的往复活塞3和气缸头(未示出)相应限制燃烧室4。在燃烧发动机1和因此内燃机的运行中将新鲜气体经由新鲜气体系5输送给这些燃烧室4。新鲜气体至少主要是空气，其经由环境空气通入部6从周围环境来抽吸并且其接下来被引导经过空气过滤器7且然后经过新鲜气体压缩机8。该新鲜气体压缩机8是废气涡轮增压器的一部分，废气涡轮增压器此外包括集成到内燃机的排气系10中的废气涡轮9。在混合量(其由新鲜气体以及由例如直接经由燃料喷射器(未示出)喷入燃烧室4中的燃料构成)燃烧时产生的废气经由排气系10被导出并且在此被引导通过废气后处理装置11。废气后处理装置11除了布置在燃烧发动机1与废气涡轮9之间的催化器12之外具有颗粒过滤器13，其在废气涡轮9下游并且因此以与燃烧发动机1相对大的距离集成到排气系10中。在此，颗粒过滤器13还可布置在机动车的底部之下，除了颗粒过滤器13与燃烧发动机1相对大的距离之外，这由于相对暴露的位置可导致废气在流过颗粒过滤器13时已相对强地被冷却。
21.为了使颗粒过滤器13根据需要再生，需要将其加热到例如在600℃与650℃之间的相对高的温度，以便烧掉在颗粒过滤器13中存在的颗粒。为了保证颗粒过滤器13的这样的加热，内燃机包括再生空气系统14(还参照图2和图3)，再生空气系统具有再生空气线路15，其从新鲜气体系5的处于空气过滤器7与新鲜气体压缩机8之间的区段分出并且其通入排气系10的处于废气涡轮9与颗粒过滤器13之间的区段中。在该再生空气线路15中集成有可电动驱动的再生空气输送装置16以及在再生空气输送装置16与再生空气线路15到排气系10中的通入部之间有再生空气阀17，其在图3中进一步详细地示出。再生空气输送装置16和再生空气阀17借助于内燃机的控制装置18、例如借助于中央马达控制部可操控。
22.通过已知的马达内部的措施(其可在燃烧发动机1的运行中暂时被用于颗粒过滤器13的再生)可在从燃烧发动机1排出的废气中产生相对较高份额的(未燃烧的)碳氢化合物。这些碳氢化合物然后在排气系10中在颗粒过滤器13之前氧化地被后燃烧，由此流过颗粒过滤器13的废气获得足够高的温度，以便保证颗粒过滤器13的再生。用于碳氢化合物的氧化后燃烧必需的氧气作为空气的一部分借助于再生空气系统14被引入排气系10中并且在此在再生空气阀17打开的情况下借助于再生空气输送装置16从新鲜气体系5抽吸。
23.为了导出可在再生空气系统14之内且尤其在再生空气阀17的阀体19上游积聚的冷凝物，根据本发明设置成，根据需要打开再生空气阀17，而不在此执行颗粒过滤器13的再生。
24.再生空气阀17的这样的暂时打开可在燃烧发动机1的非运行期间来执行，例如利
用内燃机的每个停止运行(ausserbetriebnahme)或利用根据限定数目的以前的停止运行或根据内燃机的限定的最小运行持续时间实现的停止运行。
25.为了冷凝物的排出暂时打开再生空气阀17还可在燃烧发动机1的运行期间进行。然而在此不执行在颗粒过滤器13之前废气添加以用于氧化后燃烧的碳氢化合物，因为不应使颗粒过滤器13再生。再生空气阀17的这样的打开尤其可在燃烧发动机1的惯性运行期间来执行，因为那么可排除经由然后开启的再生空气线路15引入排气系中的空气量负面地影响内燃机的运行特性。
26.根据图2，其示出了再生空气系统14在集成到内燃机中或到机动车中时(在机动车处于水平的情况下)的取向，再生空气线路15的从再生空气阀17延伸直至连接件20(其将再生空气线路15的通入部构造到排气系10中)的区段连续下降地构造。由此确保在再生空气阀17的阀体19的区域中积聚的冷凝物在再生空气阀17打开的情况下已通过重力驱动地被引入排气系10中。相应地可不发生再生空气输送装置16的同时运行(其会支持冷凝物的这样的引出)。
27.然而优选地，在再生空气阀17的打开期间为了支持冷凝物的排出使再生空气输送装置16运行。如果在燃烧发动机1的运行期间执行再生空气阀17的这样的打开，那么这至少起作用，因为那么再生空气输送装置16的噪声排放淹没在内燃机或包括其的机动车的运行噪声中。
28.根据图3，再生空气阀17可构造成带有原则上已知的结构型式的碟式阀(tellerventil)的形式。其包括壳体21，壳体构造进气道22和排气道23，其相应构造再生空气线路15的区段。在进气道22与排气道23之间的过渡部中布置有碟形的阀体19，其可借助于操纵杆25运动，操纵杆是机电的线性促动器24的一部分。借助于集成到线性促动器24中的复位弹簧26，阀体19被压向由密封环27构造的阀座。通过线性促动器24的主动操控可将阀体19从该阀座抬起并且因此开启在进气道22与排气道23之间的连接。
29.附图标记清单1 燃烧发动机2 气缸3 往复活塞4 燃烧室5 新鲜气体系6 环境空气通入部7 空气过滤器8 新鲜气体压缩机9 废气涡轮10 排气系11 废气后处理装置12 催化器13 颗粒过滤器14 再生空气系统15 再生空气线路
16 再生空气输送装置17 再生空气阀18 控制装置19 再生空气阀的阀体20 连接件21 再生空气阀的壳体22 再生空气阀的进气道23 再生空气阀的排气道24 再生空气阀的线性促动器25 线性促动器的操纵杆26 再生空气阀的复位弹簧27 再生空气阀的密封环。