專利名稱：對設置在內燃機尾氣通道上的NOx－存儲催化劑進行NOx－再生的方法和裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種具有權利要求1和10前序部分中所述特征的對設置在內燃機尾氣通道上的NOx-存儲催化劑進行NOx-再生的方法和裝置。
已知為對內燃機，特別是瞬時貧運行的內燃機的尾氣進行凈化，在尾氣管路中設置有一個具有NOx-存儲功能的催化劑(NOx-存儲催化劑)。催化劑將起著降低有害物質排放的作用，其中催化劑促使諸如一氧化碳、未燃燒的碳氫化合物和氧化氮等尾氣成分轉化成對環(huán)境影響較小的化合物。目前努力實現內燃機以貧工作方式λ＞1盡可能持續(xù)的工作，即在饋送的空燃混合氣中具有富余的氧。在該條件下將減少油耗。但另一方面在貧工作方式時由于氧富余，所以不能實現NOx的催化還原。為此在貧工作方式時NOx被吸附在NOx-存儲催化劑上。由于催化劑的NOx-存儲容量有限，所以必須定期對催化劑進行NOx-再生，為此通常用富的尾氣環(huán)境對催化劑進行加載，以便用在尾氣中存在的多余的還原物質(HC、CO)對被吸收的NOx進行轉化。
另外還已知利用尾氣回流對內燃機進行驅動，其中將一部分尾氣與輸送給內燃機的空燃混合氣進行混合。采取該措施可以降低燃燒溫度并隨之減少NOx-的生成。為此通常將根據內燃機的工作點對設置在回流管路中的尾氣回流閥進行控制。
通常對NOx-存儲催化劑的NOx-再生和尾氣回流的調整相互不受影響地進行，所以在NOx-再生時是可以進行尾氣回流的。因此將會出現各種問題。首先由內燃機的貧工作向富工作的轉換時間將從預給定富空燃混合氣的時間點被延長到富尾氣的真正出現，因而被不希望地延長。這是因為在尾氣回流管路中存在的富氧尾氣造成的，在已經要求內燃機富方式的同時，尾氣回流管路仍然向內燃機的燃燒室饋送富氧的尾氣。由于內燃機由層霧工作向均勻工作轉換而出現另一個問題，該轉換將伴隨向富方式的轉換，當混合氣盡管增大了給油，但對點火仍然過貧，則尤其是在緊接著工作方式轉換后將伴隨可燃問題和點火中斷。該問題將因開始仍然貧的尾氣的回流而更為惡化。最后還由于尾氣回流將會明顯地延長NOx-再生時間。此點是由于減少了尾氣物料流并隨之減少了還原物質流而造成的，而該還原物質流對在NOx-存儲催化劑上被釋放出的氧化氮進行還原是必要的。再生時間的延長將導致油耗明顯的提高。
所以本發(fā)明的目的在于提出一種方法以及一種裝置，采用此方法或利用此裝置可以克服在根據已有技術對NOx-存儲催化劑進行NOx-再生時出現的上述的問題。
該目的通過采用具有根據獨立權利要求1和10所述特征的方法和裝置得以實現。根據本發(fā)明在減少尾氣回流率和/或斷開尾氣回流的情況下進行NOx-再生。因而可以保證內燃機由貧工作向富工作快速并且無中斷的轉換并縮短再生時間。另外由于轉換迅速，所以可以減小在λ值λ＞1向λ≤1轉換過程中觀察到的NOx-解吸峰值。另外在開始NOx-再生前減少尾氣回流率或斷開尾氣回流。采用此方式可以在很大程度上隨機地進行向再生工作的轉換，所以在很大程度上不會出現機動車行駛狀態(tài)的變化。
優(yōu)選在開始NOx-前將尾氣回流率降低到0至25容積％，尤其是降低到5至15容積％。在NOx-再生時根據本發(fā)明的優(yōu)選實施將尾氣回流率調整到0至15容積％，尤其是0至10容積％。目前根據發(fā)動機類型，通常的回流率被調整在25至35容積％之間。其中容積分量系以輸送給內燃機的空氣容積為基準的回流的尾氣容積。
根據本發(fā)明有益的設計，在開始NOx-再生前分級或連續(xù)地減少尾氣回流率。而且該措施用于盡可能隨機地對工作方式的轉換。
優(yōu)選在NOx-再生時，在減少或斷開尾氣回流后保持或僅微量改變尾氣回流率。
根據本發(fā)明的一優(yōu)選實施方式，在開始NOx-再生前0.2至10秒，優(yōu)選2秒開始減少尾氣回流率。其中另外有益的是，根據在減少回流率以及在斷開尾氣回流的前和后存在的尾氣回流率，對開始減少或斷開尾氣回流的時間點進行測定。
所以例如在降低回流率前和后存在的回流率之間的差較大時，應較早地開始減少尾氣回流率，以便使過渡變得盡可能流暢。
在本發(fā)明進行NOx-再生的的裝置中備有相應的機構，利用所述機構至少在部分再生時間內可實施對尾氣回流斷開和/或節(jié)流等方法步驟。
在一優(yōu)選的設計中，所述機構包括一個控制單元，在控制單元中以數字形式存儲有用于控制實施NOx-存儲催化劑的NOx-再生的方法步驟的程序，其中控制單元安裝在發(fā)動機控制器內。
本發(fā)明的有益的設計是其余的從屬權利要求的主題。
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為具有尾氣管路的內燃機的示意圖；和圖2為在具有尾氣回流和沒有尾氣回流的NOx-再生時的λ與時間的關系曲線。
圖1示意示出具有尾氣管路12的內燃機10。在內燃機的下游的尾氣管路12內設置有一個小容積的預催化劑14以及一個NOx-存儲催化劑16。一個λ探頭18用于對尾氣中的氧的濃度進行檢測并且該探頭位于尾氣管路12內的催化劑系統(tǒng)14、16的前面。λ探頭18將一個信號傳送給發(fā)動機控制器20，所述發(fā)動機控制器對該信號和其它測量信號以及內燃機10的工作參數進行處理?？刂茊卧?2安裝在發(fā)動機控制器20內，在控制單元內以數字形式存儲有實施NOx-存儲催化劑的NOx-再生的本發(fā)明的程序。發(fā)動機控制器20或控制單元22根據所有輸入的信號對內燃機的工作方式進行控制，其中例如對饋送的空燃混合氣施加影響。為此通過對設置在進氣管26內的節(jié)流閥24的開度的控制實現對抽吸的新鮮空氣容積流的調整。另外發(fā)動機控制器20或控制單元22對一個設置在回流管路28上的尾氣回流閥30進行控制。
當在內燃機10貧階段確定出需要對NOx-存儲催化劑進行再生時，則控制單元22促使內燃機10向均勻的、化學計算的或富的工作方式的轉換。為此控制單元22例如預先給定節(jié)流閥24的緊密閉合的位置，從而減少在饋送的空燃混合氣內的氧分量。根據本發(fā)明在至少部分再生時間內減少尾氣回流和/或完全中斷尾氣回流。而且此點是通過發(fā)動機控制器20或控制單元22對尾氣回流閥30的相應的控制實現的。
圖2為在NOx-再生催化劑的NOx-再生時在催化劑系統(tǒng)14、16前用λ探頭18測出的λ值與時間關系曲線簡圖。其中虛線32表示根據目前通常的實踐在接通尾氣回流(回流率大約為30容積％)再生時的λ曲線，實線34則表示沒有尾氣回流時的相應的λ曲線。在貧階段開始時兩條曲線32、34具有與λ預給定值λm相符的恒定的程度。在時間t0對再生必要性檢測和將饋送給內燃機10的空燃混合氣轉換到富的，即燃油充足的配比后，在尾氣回流的同時測出的信號32在一定的遲延時間仍保持在貧λ值λm上。此點是由于在前的貧階段仍存在于尾氣回流管路28內的并輸送給被抽吸的新鮮空氣的富氧的尾氣造成的。在該遲延后至時間點t1信號32將出現平緩的下降，在t1將達到與λf預給定值相符的值。λ值在前的平緩的下降同樣是由于尾氣饋送入抽吸的新鮮的空氣中造成的。在接著一直延伸到t2的再生時間內將保持λ富預給定值λf并用在尾氣中存在的還原物質CO和HC對NOx-存儲催化劑16內存儲的氧化氮NOx進行還原。在時間點t2上實現存儲器排空后將內燃機重新轉換到貧方式，從而使λ值重新到達λ貧預定值λm。
本發(fā)明的在沒有尾氣回流的情況下測出的λ曲線34(實線)明顯地偏離上述在接通尾氣回流時測出的曲線32。在沒有尾氣回流的情況下λ曲線具有一幾乎直接在內燃機10轉換到富工作方式后在時間t0開始的相應陡峭下降的曲線，從而在t1，時間點上已經達到λ富預給定值λf。另外可以比接通尾氣回流時明顯地縮短完全排空NOx-存儲催化劑的存儲器所需的再生時間，從而在t2，時間點即可結束NOx-再生。在尾氣回流(曲線32)的同時的長的再生時間是由于對尾氣持續(xù)的提取造成的，該對尾氣持續(xù)的提取將減少供對NOx-存儲催化劑的氧化氮轉換的還原物質流。
總體上說在沒有尾氣回流時的再生時間與同時進行尾氣回流所需的再生時間相比縮短了將近一半的時間。本發(fā)明的優(yōu)選的尾氣回流率具有的λ曲線是上述兩種曲線之間的中間狀況。
附圖標記對照表10 內燃機12 尾氣通道14 預催化劑16 NOx-存儲催化劑18 λ探頭20 發(fā)動機控制器22 控制單元24 節(jié)流閥26 進氣管28 尾氣回流管路30 尾氣回流閥32 具有尾氣回流時的λ曲線34 沒有尾氣回流時的λ曲線λfλ富預給定值λmλ貧預給定值
權利要求
1.一種用于對設置在內燃機的尾氣通道內的NOx-存儲催化劑進行NOx-再生的方法，其中內燃機可以以各種工作方式工作并且其中至少在一種工作方式時尾氣回流入內燃機抽吸空氣中，其特征在于，在開始NOx-再生前將減少尾氣回流率或斷開尾氣回流并且NOx-再生是在尾氣回流率減少的情況下或沒有尾氣回流的情況下進行的。
2.按照權利要求1所述的方法，其特征在于，在開始NOx-再生前將尾氣回流率降低到0至25容積％，尤其降低到5至15容積％。
3.按照權利要求1或2所述的方法，其特征在于，在尾氣回流率在0至15容積％，尤其在0至10容積％的情況下進行NOx-再生。
4.按照上述權利要求中任一項所述的方法，其特征在于，在NOx-再生前分級或連續(xù)地降低尾氣回流率。
5.按照上述權利要求中任一項所述的方法，其特征在于，在NOx-再生過程中保持或僅微量地改變在減少或斷開尾氣回流后的尾氣回流率的終值。
6.按照上述權利要求中任一項所述的方法，其特征在于，在開始NOx-再生前0.2至10秒，尤其2秒開始減少尾氣回流率。
7.按照權利要求6所述的方法，其特征在于，根據在減少或斷開尾氣回流前或后對尾氣回流的減少或斷開的開始時間點進行測定。
8.按照上述權利要求中任一項所述的方法，其特征在于，在內燃機化學計算或富工作時進行NOx-再生。
9.按照上述權利要求的中任一項所述的方法，其特征在于，在內燃機均勻工作的情況下進行NOx-再生。
10.一種用于對設置在機動車的內燃機的尾氣通道內的NOx-存儲催化劑進行NOx-再生的裝置，其中為內燃機配屬有一個尾氣回流系統(tǒng)并且至少在內燃機的一種工作方式時尾氣回流入內燃機抽吸空氣內，其特征在于，備有相應機構，利用該機構在NOx-再生開始前減少和/或斷開尾氣回流和在減少尾氣回流率或在沒有尾氣回流的情況下實施NOx-再生方法步驟。
11.按照權利要求10所述的裝置，其特征在于，所述機構包括一個控制單元(22)，在該單元中以數字形式存儲有實施NOx-存儲催化劑的NOx-再生的方法步驟進行控制的程序。
12.按照權利要求11所述的裝置，其特征在于，控制單元(22)安裝在發(fā)動機控制器(20)內。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于對設置在機動車的內燃機的尾氣通道內的NOx－存儲催化劑進行NOx－再生的方法，其中內燃機以各種工作方式工作并且至少在一種工作方式時尾氣回流入內燃機的抽吸空氣中。其中在開始NOx－再生前減少尾氣回流率或斷開尾氣回流并且在減少尾氣回流率或沒有尾氣回流的情況下進行NOx－再生。根據本發(fā)明可以不需要中斷點火快速地轉換到再生范圍并實現短的再生時間。
文檔編號F02D41/00GK1406314SQ01805888
公開日2003年3月26日 申請日期2001年2月16日 優(yōu)先權日2000年3月2日
發(fā)明者赫爾曼·哈恩, 澤倫·欣策, ?？斯隆げㄌ? 米夏埃爾·齊爾默 申請人:大眾汽車股份公司