專利名稱：存儲催化劑再生時控制內(nèi)燃機燃燒過程的方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種具有權利要求1前序部分中所述特征的在設置在內(nèi)燃機尾氣通道中的NOx-存儲催化劑再生時控制內(nèi)燃機燃燒過程的方法。
已知采用相應的催化劑可以對內(nèi)燃機，尤其是柴油機內(nèi)的空氣-燃油-混合氣燃燒過程中產(chǎn)生的尾氣進行凈化。當內(nèi)燃機處于其燃油含量高于氧含量，或處于化學計量狀況的工作方式時，則在尾氣中將以增大的量度存在諸如CO、HC或H2等還原物質。在這種工作方式時λ≤1(再生工作)。只要在催化劑上還有足夠的氧，則絕大部分還原物質將在催化劑上被氧化成水和二氧化碳。由于油耗過高，因而通常將避免內(nèi)燃機以再生工作方式工作。
在燃燒過程中，當氧的含量超過空氣-燃油-混合氣中的燃油含量時，內(nèi)燃機處于所謂的λ＞1的貧工作方式(貧工作)。尾氣中還原物質分量的減少勢必導致同時在燃燒過程中形成的NOx不能充分地在催化劑上被還原成氮。為了在催化劑的下游仍能使NOx-擴散保持在盡可能低的程度，已知在NOx-尾氣通道中設置有NOx-存儲裝置，該存儲裝置在貧工作方式時對NOx以硝酸鹽的形式加以吸附，并且在高于NOx-解吸溫度或NOx-存儲容量用盡前一直保持吸附狀態(tài)。因此在此時刻點必須對NOx-存儲催化劑(NOx-存儲裝置和催化劑)進行再生，即必須將內(nèi)燃機由貧工作切換成再生工作。在NOx-再生過程中進行NOx-解吸并同時進行催化劑還原。
在燃燒過程中由于燃油中含有變化的硫分量，因而形成氧化硫SOx，SOx以硫酸鹽的形式同樣被存儲在NOx-存儲催化劑中。為實現(xiàn)SOx-再生(脫硫)，當然需要大大高于NOx-再生的再生溫度，所以為了實現(xiàn)脫硫通常需要對NOx-存儲催化劑附加加熱?？山柚x定的參數(shù)，例如由一設置在NOx-存儲催化劑的下游的相應的傳感器測出的NOx-擴散確定再生(NOx-和/或SOx-再生)的開始點。
另外還已知對內(nèi)燃機配屬有相應的機構，該機構通過暫時對內(nèi)燃機的工作參數(shù)施加的影響可實現(xiàn)對工作方式的調整。這種機構例如可包括尾氣再循環(huán)系統(tǒng)或噴射系統(tǒng)，利用該噴射系統(tǒng)可對噴射開始點以及噴射壓力進行調整。
這種已知的方法的缺點在于，在再生過程中，尤其在脫硫過程中可能會生成大量的顆粒或煙灰。在柴油機處于不利的工作條件下，正是此點將造成顯著的煙灰污染。
另外，其缺點還在于，再生時將會出現(xiàn)內(nèi)燃機轉矩的變化，特別是轉矩的降低。此點將影響機動車的行駛狀況并造成危險的行駛狀態(tài)。
本發(fā)明的目的在于將再生時煙灰的形成保持在最低限度并且同時仍能提供充足的還原物質。另外，使再生過程盡可能不改變馬達的轉矩。
根據(jù)本發(fā)明，該目的采用具有權利要求1特征的在設置在尾氣通道內(nèi)的NOx-存儲催化劑再生時控制燃燒過程的方法得以實現(xiàn)。由于噴射開始點是根據(jù)內(nèi)燃機的工作方式?jīng)Q定的，所以可以對燃燒過程施加影響，其中可以形成充足的還原物質，又不會生成煙灰。優(yōu)選再生工作的噴射開始點設置在早于貧工作的時間點，從而可以延長整個燃燒過程并因此可以進一步減小未燃燒的碳氫化合物的粒度。另外宜在再生時同時提高噴射壓力，從而可以附加增大空氣-燃油-混合氣中的燃油含量。因此一方面導致即使在高負荷要求的情況下也可以保持轉矩不受影響地進行再生，另一方面可以提高單位時間內(nèi)的還原物質量，從而可以從整體上縮短再生時間并隨之降低油耗。
優(yōu)選根據(jù)內(nèi)燃機的工作參數(shù)決定噴射開始點和/或噴射壓力。所以例如為保證轉矩不受影響，在確定噴射時必須考慮到內(nèi)燃機的負荷要求或轉速。
其它的在從屬權利要求中所述的特征給出了本發(fā)明的其它的優(yōu)選設計。
下面將對照實施例并結合附圖對本發(fā)明做進一步的說明。圖中示出
圖1為在內(nèi)燃機尾氣通道內(nèi)的存儲催化劑裝置的示意圖和圖2為根據(jù)本發(fā)明的方法對燃燒過程進行調整的流程圖。
圖1舉例示出在內(nèi)燃機16尾氣通道14內(nèi)的NOx-存儲催化劑12裝置10。在NOx-存儲催化劑12的下游的尾氣通道14內(nèi)附加設置一個溫度傳感器18和一個氣體傳感器20?？梢岳民R達控制器22對內(nèi)燃機16的工作方式進行調整。在例如需要λ≤1的工作方式(再生工作方式)時，則必須在空氣-燃油-混合氣燃燒前降低抽氣管24內(nèi)的氧濃度。因此與氧含量相比提高尾氣中諸如CO、HC或H2等還原物質的含量。例如可以利用一截流閥26減少被抽吸空氣的容積流量并通過一尾氣再循環(huán)閥28同時進行的對貧氧尾氣的饋送實現(xiàn)這種工作方式。馬達控制器22另外還對噴射系統(tǒng)30進行控制，所述噴射系統(tǒng)在預定的噴射壓力的情況下可以實現(xiàn)燃油的饋送。同樣也可以確定噴射開始點。
在內(nèi)燃機16實際工作時，為降低油耗應調整到λ＞1的工作方式(貧工作)。其中在燃燒過程中產(chǎn)生的NOx和SOx以硝酸鹽或硫酸鹽的形式被吸附在NOx-存儲催化劑12上。在貧工作時，還原物質分量較少，所以在貧工作時利用還原物質不可能對NOx以及SOx進行完全的還原。當然NOx-存儲催化劑的12的存儲容量是有一定限度的。所以一方面當高于NOx-解吸溫度時開始NOx-解吸并且另一方面當達到一定的NOx-和SOx-吸附狀況時，NOx-存儲催化劑的存儲容量將用盡。其中例如可利用傳感器18、20以已知的方式檢測作為催化劑溫度或NOx-擴散的再生必要性或者也可以利用一相應的模型計算出再生必要性。上述兩種方法是已知的，在此不再贅述。
NOx-存儲催化劑12的再生(NOx-再生和/或SOx-再生；脫硫)要求采用再生工作方式并且必要時，特別是在脫硫時需要將NOx-存儲催化劑12加熱到最低再生溫度。如上面舉例所述，諸如尾氣再循環(huán)和通過截流閥26對容積流量的調整等裝置可用于啟動內(nèi)燃機16由貧工作向再生工作的工作方式的轉換。根據(jù)本發(fā)明對噴射系統(tǒng)30進行附加控制，使再生工作時的噴射開始點設置在早于貧工作的時間點，從而實現(xiàn)對煙灰生成的抑制。
圖2在一流程圖中舉例示出對噴射系統(tǒng)30的控制過程。首先如上所述在步驟S1中對再生必要性進行測量或計算。根據(jù)是否存在NOx-存儲催化劑12的再生必要性接著在步驟S2對內(nèi)燃機16的工作方式和選定的工作參數(shù)進行確定。
在接著的步驟S3中根據(jù)這些數(shù)據(jù)確定噴射開始點。此外還可以附加提高噴射壓力。通過提高噴射壓力將影響內(nèi)燃機16的工作范圍，在該工作范圍內(nèi)可以轉矩不受影響地進行再生。為此對每個曲軸轉角的燃油噴射容積進行選擇，使在由貧工作向再生工作變化時不會出現(xiàn)內(nèi)燃機16轉矩的變化。通過噴射壓力的提高，同時還提高了每個曲軸轉角的噴射容積并隨之擴展了轉矩不發(fā)生變化的工作范圍。另外由于單位時間還原物質量的增加，因而縮短了還原時間。因此可以直接地根據(jù)諸如轉速或負荷要求等工作參數(shù)確定噴射開始點。當然即使在再生時，有時由于工作參數(shù)的變化也可以重新對噴射開始點和/或噴射壓力加以確定。
在確定噴射開始點以及噴射壓力的同時實現(xiàn)對諸如尾氣再循環(huán)和抽氣管24內(nèi)的容積流量的調整等影響內(nèi)燃機16工作方式的附加所需裝置的選擇。在步驟S5中接著轉換到再生工作。
權利要求
1.一種用于在設置在內(nèi)燃機尾氣通道內(nèi)的NOx-存儲催化劑再生時控制內(nèi)燃機的燃燒過程的方法，其中對內(nèi)燃機配屬有相應機構，該機構可通過對內(nèi)燃機工作參數(shù)至少暫時的影響實現(xiàn)對工作方式的調整并且該機構包含一噴射系統(tǒng)并且其中為實現(xiàn)對NOx-存儲催化劑的再生調整到λ≤1的工作方式(再生工作)，其特征在于，根據(jù)內(nèi)燃機(16)的工作方式確定噴射開始點。
2.按照權利要求1所述的方法，其特征在于，再生工作的噴射開始點設置在早于貧工作(λ＞1)的時間點。
3.按照上述權利要求中任一項所述的方法，其特征在于，提高再生工作時的噴射壓力。
4.按照權利要求3所述的方法，其特征在于，提高再生工作時的每個曲軸轉角的噴射容積。
5.按照上述權利要求中任一項所述的方法，其特征在于，根據(jù)內(nèi)燃機(16)的工作參數(shù)確定噴射開始點和/或噴射壓力。
6.按照權利要求5所述的方法，其特征在于，內(nèi)燃機(16)的工作參數(shù)包括負荷要求和轉速。
7.按照上述權利要求中任一項所述的方法，其特征在于，在再生工作時對NOx-存儲催化劑(12)脫硫。
8.按照上述權利要求中任一項所述的方法，其特征在于，在內(nèi)燃機(16)預定的工作范圍內(nèi)轉矩不受影響地進行再生。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于在設置在內(nèi)燃機尾氣通道內(nèi)的NOx－存儲催化劑再生時控制內(nèi)燃機的燃燒過程的方法,其中對內(nèi)燃機配屬有相應機構,該機構可通過對內(nèi)燃機工作參數(shù)至少暫時的影響實現(xiàn)對工作方式的調整并且該機構包含一噴射系統(tǒng)并且其中為實現(xiàn)對NOx－存儲催化劑的再生,調整到λ≤1的工作方式(再生工作)。其中根據(jù)內(nèi)燃機(16)的工作方式確定噴射開始點。
文檔編號F02D41/02GK1367860SQ00811191
公開日2002年9月4日 申請日期2000年7月31日 優(yōu)先權日1999年8月18日
發(fā)明者?？斯隆げㄌ? 克里斯蒂安·克拉赫費爾, 羅爾夫·博塞 申請人:大眾汽車股份公司