用于向内燃发动机供给空气和排气以及从内燃发动机排出由内燃发动机产生的排气的管 ...的制作方法
【专利摘要】在一个实施例中，管道系统包含进给道和排气道，进给道用于向内燃发动机供给空气和排气，排气道用于从内燃发动机中排出由内燃发动机产生的排气，一个或多个排气后处理单元被设置在排气道中用于排气的后处理，而加热设备被设置在进给道中。加热设备被配置为执行加热过程，以便预加热向内燃发动机供给的空气。根据近似代表一个或多个排气处理单元中的至少一个的老化状态的变量，控制加热过程的持续时间和/或由加热设备释放的热输出。
【专利说明】用于向内燃发动机供给空气和排气以及从内燃发动机排出由内燃发动机产生的排气的管道系统
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本申请要求2012年8月15日提交的德国专利申请N0.102012214524.9的优先权，为了所有目的，其全部内容并入本文以供参考。
【技术领域】
[0003]本公开涉及用于向内燃发动机供给空气和/或排气以及用于从内燃发动机中排出由内燃发动机产生的排气的管道系统。
【背景技术】
[0004]为了能满足日益严厉的法定的环境保护要求，诸如美国的LEV或欧盟的EU6或EU7，用于为机动车辆提供动力的内燃发动机(例如，火花点火或柴油发动机)的排气可以被处理，使得内燃发动机的污染排放物保持低于规定的最大限制。例如，在火花点火式发动机的情况下，催化反应器被用作排气后处理单元，其通过使用增加特定反应的速度的催化材料而确保例如碳氢化合物(HC)和一氧化碳(CO)的氧化。未燃的碳氢化合物和一氧化碳的氧化尤其依靠在排气流中提供氧化催化转化器。
[0005]被用作排气后处理单元的催化转化器的老化造成共同的问题。这些催化转化器具有贵金属涂层，其随着发动机和/或催化转化器的运转小时数增加而被消耗。为了即使在高运转小时数后也能满足前面提及的环境保护要求，催化转化器装有过多的贵金属，特别是在原材料成本增加的背景下这使催化转化器的制造更昂贵，并不会真正解决老化问题，而只是使老化推迟。
【发明内容】
[0006]发明人在此已经认识到上述问题，并且已经研发了一种管道系统，使得在不必提供过多贵金属的情况下，即使在高运转小时数后，通过用于排气后处理的催化转化器也能够满足相关的环境保护要求。以此方式，可以消除催化转化器的老化问题。
[0007]因此，提供了一种管道系统，其用于向内燃发动机供给空气和排气，并用于从内燃发动机中排出由内燃发动机产生的排气。在一个实施例中，管道系统包含进给道和排气道，进给道用于向内燃发动机供给空气和排气，排气道用于从内燃发动机中排出由内燃发动机产生的排气，一个或更多个排气后处理单元被设置在排气道中用于排气的后处理，而加热设备被设置在进给道中。加热设备被配置为执行加热过程，以便预加热向内燃发动机供给的空气。根据近似代表一个或更多个排气处理单元中的至少一个的老化状态的变量，控制加热过程的持续时间和/或由加热设备释放的热输出。
[0008]当单独或结合附图参照以下【具体实施方式】时，本发明的上述优点和其它优点以及特征将是显而易见的。
[0009]应当理解，提供以上概述以便以简化的形式介绍在【具体实施方式】中进一步描述的一些概念。这并不意味着辨别要求保护的主题的关键或基本特征，要求保护的主题的范围通过所附权利要求唯一地确定。此外，要求保护的主题不限于解决在上面或在本公开的任何部分提及的任何缺点的实施方式。
【专利附图】
【附图说明】
[0010]图1示出了根据本公开的管道系统的第一示例性实施例的示意图，
[0011]图2示出了根据本公开的管道系统的第二示例性实施例的示意图，以及
[0012]图3a_d示出了排放物与排气后处理单元的老化、以及排放物与预加热的持续时间之间、连同预加热与随运转小时数或里程的预加热时间的创造性控制及其对老化的影响的相互关系的简单表示的图解。
[0013]图4是图示说明了根据本公开的实施例的用于加热进气的方法的流程图。
【具体实施方式】
[0014]通过提供这样的加热设备，其被设置在进给道中，并且其执行加热过程以便预加热向内燃发动机供给的空气，以及其被设定为以便根据近似代表至少一个排气处理单元的老化状态的变量，优选根据内燃发动机和/或排气后处理单元的运转小时数和/或里程，控制加热过程的持续时间和/或在加热过程中由加热设备引入空气的热输出，在一方面可能的是，缩短内燃发动机的暖机阶段，并且使用于排气后处理的催化转化器更快速地达到其运转温度。
[0015]运转小时数意图是表示内燃发动机能够递送扭矩的时间长度。在内燃发动机被实施为车辆的柴油或火花点火式发动机中，不是运转小时数，而是车辆的里程可以被用作用于设定加热过程的持续时间或被引入空气的热能的参考变量。
[0016]近似描述排气处理设备的老化状态的其他可行变量包括在总的运行时间内积分的通过排气处理设备的空气质量流量，如果需要其可以被随排气温度指数变化的条件加权，并且因此表示到目前为止已经在排气处理设备上发生的化学反应事件的衡量。
[0017]预加热一方面引起内燃发动机产生降低的CO和HC的浓度，并且另一方面使催化转化器更快速地到达更高的转换速率。降低了排气中的CO和HC的浓度，并且使催化转化器的压力更轻。
[0018]随着增加运转小时数或增加里程，排气后处理单元的性能下降，使得排气排放物增加。然而，令人意外地出现的是，随着运转小时数增加，通过改变并且优选增加加热过程的持续时间和/或在加热过程中被引入空气的热能，能够显著地减少性能的下降。在其他方面，这意味着在不必以具有过多贵金属的催化转化器的形式提供排气后处理单元的情况下，排气排放物能够在大的运转小时数内很大程度上保持恒定，并保持环境保护要求被满足。
[0019]例如，加热设备可以被实施为栅格加热元件("栅格加热器")，如在W000/34643中或在W02005/035967中描述的。例如，这样的加热设备可以与控制单元相互配合，使得加热过程的持续时间和在加热过程中释放的热输出能够根据排气后处理单元的老化而改变。
[0020]根据本公开的管道系统的一个优选实施例的区别特征是排气再循环道，其用于将排气从排气道送回到进给道内。还原氧化氮(NOx)的排放物造成特殊的问题。用于还原氧化氮排放物的常用装置，特别是在柴油发动机中，是选择性催化还原催化转化器(SCR催化转化器)，在其中含有氨的还原剂被用作反应液，以便将NOx还原为氮气(N2)和水(H2O),依靠SCR催化转化器上游的供给设备将反应液引入管道系统的排气道，并且在那里使其与排气接触。然而，不能仅通过这种排气后处理满足环境保护要求。具体地，在柴油发动机中，排气再循环是用于还原氧化氮排放物的最重要的衡量中的一个。排气含有比向内燃发动机供给的未用过的空气更少的氧气。通过排气再循环产生的空气与排气的混合物(其被供给至内燃发动机)已经降低了氧气浓度。然而，这种情况会导致不完全燃烧，这导致内燃发动机的功率输出降低，并且导致排气的污染排放物增加。为了防止这种情况，可以增加进气的体积流量，以便提供充足的氧气浓度。这降低了燃烧温度和NOx形成的反应速率，使得排气再循环不但能确保燃料分子的完全燃烧，还减少了 NOx的形成。可以通过提供冷却被再循环的排气的冷却器增强这种效果。在DE102010050413中公开了装备有冷却器的管道系统。
[0021]在根据本公开的管道系统的发展中，排气再循环道以排出口的形式通向进给道，加热设备被设置在排出口的上游。在这种情况下，只是空气而不是被再循环的排气被加热设备直接加热。被再循环的排气的温度被预加热的空气间接地改变。空气一般比排气更干净，使得通过这种装置，如果有的话，更少沉积物可能形成在加热设备上。因此，加热设备不必经常清洁，即使根本不清洁，其效率也不会被沉积物降低。
[0022]在另一实施例中，排气再循环道以排出口的形式通向进给道，加热设备被设置在排出口的下游。在这种情况下，排气和空气都被加热设备直接加热。不考虑混合物的比例，因此可以很容易地控制被供给至内燃发动机的排气与空气的混合物的温度。
[0023]用于过滤空气的空气过滤器优选被设置在进给道中，旁通管用于绕过空气过滤器，加热设备被设置在旁通管中。空气过滤器过滤空气中对内燃发动机中的燃烧有消极影响的物质。加热设备被设置在旁通管中，以便防止空气过滤器的热过载。
[0024]在根据本公开的管道系统的进一步发展中，用于调节内燃发动机的功率输出的节流阀被设置进给道中，加热设备被设置在节流阀的下游。流中的湍流或压力损失使功率输出的调节更困难。在这种发展中，空气或空气与排气的混合物的流动不被节流阀干扰，从而允许功率输出被准确调节。
[0025]如果用于控制进给道中的空气和/或排气的温度的温度控制模块被设置进给道中是有利的。这里，温度控制模块与加热设备相互配合，并相应地使其激活。如在开始已经提到的，本公开的目的是实现最可能的充分燃烧，并减少的NOx的形成。燃烧的完全性和产生的NOx的浓度都会根据温度而极大地改变，使得进给道中的空气和/或排气的温度的准确控制对排气排放物有相当大的影响。因此，在这个实施例中，在较优的程度上设定对排气排放物有期望影响的所需反应条件是可能的，以便能满足环境保护要求。
[0026]在这种情况下，如果温度控制模块包含用于记录进给道中的空气和/或排气的温度的温度传感器是有利的。为此目的，温度传感器被设置在加热设备的下游，有利的是紧密靠近内燃发动机，使得流入内燃发动机的空气和/或空气与排气的混合物的温度能够被准确记录，并且通过相应地激活加热设备而被温度控制模块调整。在这种情况下，调节温度是可行的，以便允许特别低的排放的运行模式。
[0027]—个具体实施例的区别特征是被设置进给道中的进气传感器，其用于记录流入进给道的空气的体积流量。供给至内燃发动机的空气的体积流量和因此的质量对内燃发动机本身和排气后处理单元的热力学性能有极大影响。在一方面，这使预测内燃发动机和排气后处理单元的暖机性能以及相应地选择加热设备的设定成为可能。如果管道系统包含排气再循环道，空气和排气之间的混合物比例能够被精确限定，从而使进一步减少排气排放物成为可能。
[0028]此外，根据本公开的管道系统，优选包含被设置在进给道中的压缩设备和被设置在排气道中的膨胀设备，其中压缩设备用于压缩向内燃发动机供给的空气和/或排气，膨胀设备用于排气的膨胀。压缩用于在不显著增加燃料消耗的情况下明显增加由发动机递送的动力。
[0029]处于压缩状态的排气优选通过排气再循环道从排气道送回到进给道内。由于从膨胀单元上游的排气道分出并通向压缩单元下的游进给道的排气再循环道，这很容易被实现。在这种情况下，高压排气再循环被实现，为此目的，递送单元可以被提供在排气再循环道中，其中在这种情况下，递送单元不必压缩排气，使得其能够被引入进给道。
[0030]在有利的发展中，管道系统包含第二排气再循环道，其中膨胀设备下游的排气道分出并通向压缩设备上游的进给道，使得排气以膨胀状态被送回到进给道内。在这种情况下，低压排气再循环被实现，其用于与高压排气再循环相同的目的。取决于内燃发动机的运转状态或动率输出，激活高压或低压排气再循环，或激活两者是更有利的。
[0031]一个或更多个排放控制设备优选被设置第二排气再循环道中。因此，使被循环的排气去掉对内燃发动机中的燃烧有消极影响的物质是可能的。因此，能够进一步减少排气中的污染物质的排放。
[0032]本公开的另一方面涉及包含根据之前的示例性实施例中的一个实施例的管道系统的内燃发动机，并且涉及具有这种内燃发动机的车辆。通过根据本公开的内燃发动机能够获得的优势和技术效果以及被相应装备的车辆对应于针对根据本公开的管道系统已经进行描述的那些。
[0033]通过用于使根据之前描述的实施例中的一个实施例的管道系统运转的方法进一步实现目的，其包含以下步骤:
[0034]-依靠进给道向内燃发动机供给空气和排气，
[0035]-依靠排气道从内燃发动机中排出由内燃发动机产生的排气，
[0036]-依靠被设置在排气道中的一个或更多个排气后处理单元进行排气的处理；以及
[0037]-依靠被设置在进给道中的加热设备预加热向内燃发动机供给的空气和/或排气。
[0038]通过根据本公开的方法能够获得的优势和技术效果对应于针对根据本公开的管道系统已经进行描述的那些。
[0039]该方法被发展，因为预加热步骤直到内燃发动机和/或排气后处理单元已经到达其运转温度才被执行。如果内燃发动机还未到达其运转温度，成比例不完全燃烧的燃料增力口，使得排气中的HC和CO浓度增加。如果内燃发动机还未到达其运转温度，排气后处理单元通常也未到达其运转温度，使得它们更不能转换HC和CO分子，其然后被越来越多地产生为有害化合物。为了使内燃发动机和排气后处理单元都快速地到达运转温度，以及为了减少HC和CO排放物，在内燃发动机和排气后处理单元的暖机阶段执行预加热步骤。排气后处理单元或内燃发动机的运转温度可以被用作参考，这取决于HC和CO排放物的影响。如果内燃发动机被实施为车辆的火花点火式或柴油发动机，预加热步骤通常在在当驶去时启动内燃发动机之后立即被执行，但如果在行进时排气后处理单元的温度降至运转温度以下其也可以被执行。
[0040]为了降低燃料消耗，现在越来越多地使用自动启动-停止系统，在其中内燃发动机在车辆静止时被关闭，而在需要动力时被再次开启。然而在这种情况下，内燃发动机通常几乎不被冷却，并且因此快速地再次到达其运转温度，当内燃发动机被关闭时排气后处理单元的温度能够快速地下降。为了使排气后处理单元的温度快速地回到运转温度，预加热可以在其他时间被执行，而不只是在驶去之后立即被执行。在这种情况下，即使排气再循环被提供，其也被关闭。
[0041]一旦到达运转温度，预加热就将是无用的并且甚至可能达不到预期目的，因为，如之前陈述的，被再循环的排气的冷却能够减少的NOx形成。然而，假如预加热与冷却彼此协调，加热设备的提供与被再循环的排气的冷却不是相互矛盾的。
[0042]该方法的另一实施例的区别特征是在延伸越过一点的时间段内执行预加热步骤，在所述点时内燃发动机和/或排气后处理单元已经到达其运转温度，其中时间段随着内燃发动机和/或排气后处理单元的运转小时数而增加。在内燃发动机被实施为车辆的柴油或火花点火式发动机的情况下，车辆的里程，而不是运转小时数，可以被用作用于增加时间段的参考变量。随着运转小时数或里程增加，排气后处理单元的性能下降，导致排气排放物增加。令人意外地出现的是，随着运转小时数增加，通过增加预加热步骤能够显著地减少性能的下降。因此，可能的是，在不必以具有过多贵金属的催化转化器的形式提供排气后处理单元的情况下，排气排放物能够在大的运转小时数内很大程度上保持恒定，并满足保持环境保护要求。
[0043]在进一步的发展中，根据本公开的方法包含以下步骤:
[0044]-依靠排气再循环道使排气从排气道再循环到进给道内。
[0045]如在开始已经提到的，NOx排放物的减少有利于使排气再循环，有利于使其与进口空气混合，以及有利于使其再次返回至内燃发动机。因此，在根据本公开的方法的这种发展中，进口空气和进口空气与排气的混合物都能够被预加热。向最新的内燃发动机供给的空气被压缩，使得排气同样以压缩状态被送回。然而，取决于管道系统的设计，低压排气再循环也可以被执行。加热设备的使用不依赖于排气再循环的类型。然而，减少NOx排放物的效果基于进口空气与被再循环的排气的混合物的冷却，使得控制单元可以被设定为仅当排气再循环不在进行中时执行预加热。具体地，排气再循环不在启动内燃发动机之后立即被执行。
[0046]图1示意地表示了根据本公开的管道系统10的第一示例性实施例，其中管道系统10用于向内燃发动机12供给空气和排气，以及用于从内燃发动机12中排出由内燃发动机12产生的排气，在一些示例中内燃发动机12可以被安装在车辆中。管道系统10包含用于向内燃发动机12供给空气的进给道14，内燃发动机12在示出的示例中被设计为柴油发动机。进给道14包含进气口 16，通过进气口 16将空气从周围环境引入到进给道14内。为了能记录流入进给道14的空气的体积流量，进气传感器18被设置在进气口 16的下游。依靠压缩设备20压缩流入的空气，压缩设备20由膨胀设备22驱动，为此目的，压缩设备20和膨胀设备22被连接至轴24。被压缩的空气从压缩设备20向前流至空气过滤器26，被压缩的空气在空气过滤器26中摆脱颗粒。空气过滤器26包含旁通管28，空气能够通过旁通管28向前流动，从而完全或部分地绕过空气过滤器26。流过旁通管28的空气量由控制挡板30调节。设置在旁通管28中的是加热设备32，其用于将流入的空气加热至指定的温度。另外，设置在空气过滤器26上游的是温度控制模块34，其用于记录流入的空气的温度，以及通过相应地激活加热设备32而调整流入的空气的温度。如果流入的空气的温度过高，温度控制模块34则激活控制挡板30，使得空气主要通过旁通管28，以便防止空气过滤器26的热过载。
[0047]进给道14在空气过滤器26的下游继续，并将空气运送至内燃发动机12，进给道14在此终止。温度传感器36与内燃发动机12很靠近地设置在进给道中，以便测量流入内燃发动机12的空气的温度。在内燃发动机12中，空气与经由设备(未不出)向内燃发动机12供给的燃料一起燃烧，从而产生排气，其经由排气道38排出。排气首先流过膨胀设备22，在其中排气膨胀，并且轴24被驱动，由此反过来使压缩设备20旋转，用于压缩空气。在膨胀后，排气流至排气后处理单元40，其在示出的柴油发动机的情况下包含柴油氧化催化转化器42 (D0C)、柴油微粒过滤器44 (DPF)和SCR催化转化器46 (选择性催化还原催化转化器)。处理后的排气然后经由排气口 48进入周围环境。
[0048]管道系统10包含排气再循环道50，其从内燃发动机12下游的排气道38分出来，并经由内燃发动机12上游的排出口 52通向进给道14。由此可能的是，使排气与空气以特定比例混合，并向内燃发动机12供给混合物，使得在燃烧期间产生的NOx能够降低。止回阀54被设置在排气再循环道50中，以便可替代地执行或中断排气再循环。由于被压缩的排气被再循环，这种排气再循环的方法也被称为高压排气再循环。
[0049]管道系统10还包括第二排气再循环道56，其从柴油微粒过滤器44下游的排气道38分出来，并通向压缩设备20上游的进给道14。在这种情况下，被膨胀的排气被再循环，进行这种低压排气再循环。合适的排放控制设备58被设置在第二排气再循环道56中，其用于使被循环的排气去掉对燃烧有害的物质。然而，可以在失效或压力过度损失的情况下通过第二旁通管60而绕过可能是催化转化器或微粒过滤器的排放控制设备58。
[0050]为了更易于理解本公开，空气和排气的流动方向通过箭头加以标识。
[0051]为了根据在任一特定时刻占主导地位的工况驱动加热设备32，提供了控制单元62，其例如无线地或经由电线64 (如图所示)连接至进气传感器18、温度控制模块34和温度传感器36。在这种情况下，温度控制模块34可以被单独设计(如图所示)，或其可以被并入到控制单元62内。此外，控制单元62能激活止回阀54，以便允许或阻止排气再循环。此夕卜，止回阀54可以被设置为使被循环的排气量是可变的。图1仅示出了控制单元62能被使用的一些可能性。其他可能性是可行的。
[0052]图2表示了根据本公开的管道系统100的第二示例性实施例。其仅在加热设备32的设置方面不同于第一示例性实施例，加热设备32被设置在空气过滤器26的下游，刚好在进给道14的末端之前。加热设备32与内燃发动机12之间的距离因此更短，使得热损失降低。
[0053]控制单元62优选被编程为使得其执行根据本公开的方法，在该方法中加热设备32直到内燃发动机12和/或排气后处理单元40已经到达其运转温度才运转。例如，为此目的，可以通过两种运转温度中的哪一种稍后到达，或根据哪一种温度更容易测量或更具代表性，确定使用两种运转温度中的哪一种。为了确定运转温度是否已经到达，控制单元62可以考虑进给道14中的空气的温度或空气的体积流量，其他确定方法(例如内燃发动机12的油温)也是可行的。
[0054]可替代地，控制单元62可以确定内燃发动机12的运转小时数或排气后处理单元40，为此目的，也可以使用体积流量。倘若体积流量存在，可以随着运转时间假设并记录运转。可替代地，控制单元62可以考虑车辆的里程。越过内燃发动机12和/或排气后处理单元40已经到达其运转温度的点，使加热设备32运转。根据预定的里程或运转小时数的函数，增加越过该点的时间长度。
[0055]在图3a_c中整理了本公开基于的主要变量的各种相互关系。从图3a中可以看出，在没有预加热进口空气的情况下，这里以CO和HC为代表的污染排放物随着排气后处理单元的老化而增加，这是具有已知的排气后处理单元的情况。老化通过排气后处理单元的运转小时数或在内燃发动机为车辆提供动力的情况下通过里程而量化。
[0056]图3b图是说明了预加热对CO和HC污染排放物的影响。进口空气加热时间越长，内燃发动机和排气后处理单元越接近其运转温度，这导致减少CO和HC污染排放物。
[0057]图3c表示了根据本公开的一种方法，其用于根据排气后处理单元的运转小时数或车辆的里程调整预加热的持续时间。根据本公开，随着运转小时数增加或随着车辆的里程增加，预加热的持续时间随之增加。因此，由于排气后处理单元的更多的老化而造成的污染排放物的增加(在图3a中表示的)通过图3b中的影响而被至少减轻或甚至完全消除，使得即使在高运转小时数或高里程的情况下仍可以满足环境保护要求。在理想的情况下，实现不依赖于运转小时数或里程的污染排放物的水平，如在图3d中表示的。
[0058]现在转向图4，介绍了用于加热进气的方法400。控制器(诸如控制单元62)可以根据存储在其上的指令执行方法400。方法400基于排气后处理设备的老化控制被设置在发动机进气通道中的加热器(诸如加热器32)的激活。
[0059]在402处，方法400包括确定运转参数。被确定的运转参数可以包括但不限于，发动机温度、进气温度、发动机转速与负荷、排气温度、排气再循环(EGR)阀位置以及其他参数。在404处，确定发动机和/或排气后处理设备温度是否低于指定的温度。发动机和排气后处理设备都可以具有各自的运转温度，在该运转温度下发动机和排气后处理设备均以最优水平执行。例如，发动机可以具有指定的运转温度(例如，150°C)，低于该运转温度损害燃料效率和/或排放物超过某一水平。另外，排气后处理设备可以具有起燃温度(例如，350°C)，低于该起燃温度排气排放物的转换不发生，或不以合适的效率发生。当发动机和/或排气后处理设备低于其各自的运转温度，发动机在暖机阶段可以运转为加热发动机和/或排气。暖机阶段可以包括绕过围绕散热器的发动机冷却液、以特定的空燃比运转等。暖机阶段在发动机冷启动期间可以从处于环境条件的静止开始，直至催化剂到达所选起燃温度。
[0060]如果确定发动机和/或排气后处理设备未低于指定的温度运转，方法400返回。如果发动机和/或后处理设备低于指定的温度运转，在发动机的暖机阶段期间，设置在进气通道中的加热器被激活，如在406处指示的。在408处，被加热器加热的进气被引导至或要不然流至发动机。被加热的进气会快速地使发动机和排气变暖。[0061]在410处，确定发动机和/或排气后处理设备是否已经到达指定的温度。如果为否，方法400循环返回到408，以使被加热的进气流至发动机。如果发动机和/或排气后处理设备已经到达指定的温度，方法400进入到412，以便在给定的持续时间内继续加热进气。给定的持续时间是基于排气后处理设备的老化的时间段。例如，如在上面关于图3a-3d阐述的，由于后处理设备老化，可用于与排气成分反应的催化剂(例如，贵金属)的量减少，因此降低后处理设备的转换效率。然而，通过加热进气，减少由发动机产生的排气成分(诸如CO和H)的量。因此，甚至在发动机和/或后处理设备已经到达运转温度后通过在某一持续时间内加热进气，可以减少成分的产生。在发动机和/或后处理设备已经到达运转温度后的加热持续时间可以是后处理设备的老化的线性函数。在一个示例中，持续时间可以仅在410处到达指定的运转温度后开始，并且这种额外的加热可以仅在所选情况下使用，诸如在发动机暖机的情况下。因此，随着后处理设备的老化增加，进气继续被加热的持续时间量也随之增加。在一个示例中，时间量随着老化量增加而非线性地增加。
[0062]在414处，在给定的持续之间后，加热器被停用，并且进气不再被加热。在416处，EGR系统中的EGR阀的位置可以被调整，以使指定的排气量流至发动机。仅在某些工况下，诸如在特定的转速-负荷区域的情况下，EGR可以被送至发动机。因此，在当前的工况指示的情况下，EGR阀可以被调整。在一些示例中，当进气正被加热器加热时，EGR可以被禁用。然而，在其他示例的情况下，当进气正被加热器加热时，在工况指示的情况下(例如，如果发动机转速与负荷在阈值范围内)，EGR可以被送至发动机。方法400然后返回。
[0063]因此，图4提供这样的方法，其包含，在发动机的暖机阶段期间，通过被设置在发动机的进气通道中的加热器，加热流至发动机的进气；以及在发动机已经到达指定的运转温度后的给定持续时间内，继续通过加热器加热进气，给定的持续时间基于被设置在发动机排气口中的排气后处理设备的老化。在一个示例中，随着排气后处理设备的老化增加，给定的持续时间也随之增加。进气通道可以是跨过进气过滤器联接的旁通通道。
[0064]该方法还可以包含，在发动机已经到达指定的运转温度后，使排气再循环至发动机。如果进气过滤器上游的进气的温度超过阈值温度，该方法可以包括将至少部分进气输送通过旁通通道。
[0065]该方法还包括，在给定的持续时间后，在没有通过加热器加热进气的情况下，使进气流至发动机。该方法还可以包含，在发动机到达指定的运转温度后，如果排气后处理设备的温度降至阈值温度以下，通过加热器加热流至发动机的进气。
[0066]注意，本文中包括的示例控制和估算程序能够与各种发动机和/或车辆系统构造一起使用。本文中所描述的具体程序可以代表任意数量的处理策略中的一个或多个，诸如事件驱动、中断驱动、多任务、多线程等等。因此，所描述的各种动作、操作和/或功能可以以所示顺序、并行地被执行，或者在一些情况下被省略。同样地，实现本文中所描述的本发明的示例实施例的特征和优点不一定需要所述处理顺序，但是为了便于图示和说明而提供了所述处理顺序。取决于所使用的特定策略，所示出的动作、操作和/或功能中的一个或多个可以被重复执行。此外，所描述的动作、操作和/或功能可以图形地表示被编入发动机控制系统中的计算机可读存储介质。
[0067]应认识到，本文中所公开的构造和程序本质上是示范性的，并且这些具体的实施例不被认为是限制性的，因为许多变体是可能的。例如，上述技术能够应用于V-6、1-4、1-6、V-12、对置4缸和其它发动机类型。本发明的主题包括本文中所公开的各种系统和构造和其它的特征、功能和/或性质的所有新颖的和非显而易见的组合和子组合。
[0068]所附权利要求特别指出被认为是新颖的和非显而易见的某些组合和子组合。这些权利要求可以涉及“一个”元件或“第一”元件或其等同物。应当理解，这样的权利要求包括纳入一个或更多个这样的元件，既不必也不排除两个或更多个这样的元件。在这个或相关的申请中，通过修改本权利要求或提出新权利要求，所公开的特征、功能、元件和/或性质的其它组合和子组合可以被要求保护。这样的权利要求，无论是比原权利要求范围更宽、更窄、等同或不同，均被认为包含在本公开的主题内。
【权利要求】
1.一种用于向内燃发动机供给空气和/或排气以及用于从所述内燃发动机中排出由所述内燃发动机产生的所述排气的管道系统，其包含: 进给道，其用于向所述内燃发动机供给所述空气和所述排气， 排气道，其用于从所述内燃发动机中排出由所述内燃发动机产生的所述排气，一个或多个排气后处理单元被设置在所述排气道中，用于所述排气的后处理，以及 加热设备，其被设置在所述进给道中，所述加热设备被配置为执行加热过程，以便预加热向内所述燃发动机供给的所述空气，其中根据近似代表所述一个或多个排气处理单元中的至少一个的老化状态的变量，控制所述加热过程的持续时间和/或由所述加热设备释放的热输出。
2.根据权利要求1所述的管道系统，其中近似代表所述至少一个排气处理单元中的所述老化状态的所述变量是所述内燃发动机的运转小时数、里程和/或所述至少一个排气后处理单元的总的运转时间。
3.根据权利要求1所述的管道系统，其还包含排气再循环道，所述排气再循环道用于将所述排气从所述排气道送回到所述进给道内。
4.根据权利要求3所述的管道系统，其中所述排气再循环道在排出口通向所述进给道，并且所述加热设备被设置在所述排出口的上游。
5.根据权利要求3所述的管道系统，其中所述排气再循环道在排出口通向所述进给道，并且所述加热设备被设置在所述排出口的下游。
6.根据权利要求1所述的管道系统，其还包含被设置在所述进给道中的温度控制模块，所述温度控制模块用于控制所述进给道中的所述空气和/或所述排气的温度。
7.根据权利要求1所述的管道系统，其中所述管道系统被联接至内燃发动机。
8.根据权利要求7所述的管道系统，其中所述内燃发动机被安装在车辆中。
9.一种用于运转管道系统的方法，其包含: 通过进给道向内燃发动机供给空气和排气； 通过排气道从所述内燃发动机中排出由所述内燃发动机产生的排气； 通过被设置在所述排气道中的一个或多个排气后处理单元处理所述排气；以及 通过被设置在所述进给道中的加热设备预加热向所述内燃发动机供给的所述空气和/或所述排气，根据近似代表所述至少一个排气处理单元的老化状态的变量进行所述预加热。
10.根据权利要求9所述的方法，其中直到所述内燃发动机和/或所述排气后处理单元已经达到其各自的运转温度，才执行所述预加热。
11.根据权利要求9所述的方法，其中所述预加热被执行一时间段，所述时间段延伸超过所述内燃发动机和/或所述排气后处理单元已经达到其各自的运转温度的点，其中所述时间段随着所述内燃发动机和/或所述排气后处理单元的运转小时数而增加。
12.—种方法,其包含: 在发动机的暖机阶段期间，通过被设置在所述发动机的进气通道中的加热器加热流至所述发动机的进气；以及 在所述发动机已经达到指定的运转温度后的给定的持续时间内，通过所述加热器继续加热所述进气，所述给定的持续时间基于被设置在所述发动机的排气系统中的排气后处理设备的老化。
13.根据权利要求12所述的方法，其还包含，在所述发动机已经达到所述指定的运转温度后，使排气再循环至所述发动机。
14.根据权利要求12所述的方法，其中随着所述排气后处理设备的所述老化增加，所述给定的持续时间增加。
15.根据权利要求12所述的方法，其中所述进气通道是跨过进气过滤器联接的旁通通道。
16.根据权利要求15所述的方法，其还包含，如果所述进气过滤器上游的所述进气的温度超过阈值温度，则将所述进气的至少一部分输送通过所述旁通通道。
17.根据权利要求12所述的方法，其还包含，在所述给定的持续时间后，在没有通过所述加热器加热所述进气的情况下使所述进气流至所述发动机。
18.根据权利要求12所述的方法，其还包含，在所述发动机达到所述指定的运转温度后，如果所述排气后处理设备的温度降至阈值温度以下，则通过所述加热器加热流至所述发动机的所述进气。·
【文档编号】F01N13/08GK103590881SQ201310356088
【公开日】2014年2月19日 申请日期:2013年8月15日 优先权日:2012年8月15日
【发明者】C·W·维吉尔德, Y·M·S·雅库伯, D·罗杰 申请人:福特环球技术公司