專利名稱：催化器的運(yùn)行方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種運(yùn)行一安裝在內(nèi)燃機(jī)排氣管內(nèi)的催化器的方法。其中通過(guò)輸入促使催化器再生的還原劑來(lái)影響在催化器前的廢氣的化學(xué)成分。廢氣的化學(xué)成分借助于一安裝在催化器后面的廢氣傳感器測(cè)量。在開(kāi)始影響催化器之前的廢氣的化學(xué)成分和測(cè)量催化器后面的化學(xué)成分的變化之間的時(shí)間延遲被計(jì)算出來(lái)。
此外本發(fā)明涉及一種用于第一安裝在內(nèi)燃機(jī)排氣管內(nèi)的催化器的內(nèi)燃機(jī)的控制器?？刂破魍ㄟ^(guò)輸入促使催化器再生的還原劑來(lái)影響在催化器前的廢氣的化學(xué)成分?？刂破饔?jì)算在開(kāi)始影響催化器之前的廢氣化學(xué)成分和通過(guò)廢氣傳感器測(cè)量催化器后面的化學(xué)成分的變化之間的時(shí)間延遲。
其次本發(fā)明還涉及一種用于這種控制器的控制元件，特別是只讀存儲(chǔ)器或閃電存儲(chǔ)器。
最后本發(fā)明涉及一種帶有安裝在內(nèi)燃機(jī)排氣管內(nèi)的催化器的內(nèi)燃機(jī)。此內(nèi)燃機(jī)具有一控制器和一安裝在催化器后面的廢氣傳感器?？刂破魍ㄟ^(guò)在催化器前輸入促使催化器再生的還原劑影響廢氣的化學(xué)成分。廢器傳感器測(cè)量催化器后面的廢氣的化學(xué)成分?？刂破饔?jì)算出在開(kāi)始影響催化器之前的廢氣的化學(xué)成分和測(cè)量催化器之后的化學(xué)成分的變化之間的時(shí)間延遲。
背景技術(shù)：
在內(nèi)燃機(jī)的貧油燃料空氣混合物(λ＞1)的運(yùn)行區(qū)內(nèi)普通的三元催化器不再能滿足對(duì)于氮氧化物轉(zhuǎn)化的要求。這里采用NOx存儲(chǔ)催化器，它儲(chǔ)存在內(nèi)燃機(jī)貧油運(yùn)行時(shí)產(chǎn)生的氮氧化物。通過(guò)內(nèi)燃機(jī)在富油區(qū)(λ＜1)內(nèi)的運(yùn)行儲(chǔ)存的硝酸鹽被釋放出來(lái)并還原成氮?dú)狻Ｅc此相關(guān)的NOx存儲(chǔ)催化器的運(yùn)用例如由EP0560991B1已經(jīng)是公知的了。
法律規(guī)定要求設(shè)置一關(guān)于有害物質(zhì)排放的汽車部件，如催化器，的在線診斷裝置。與此有關(guān)的例如可由DE2444334中已知，利用一安裝在催化器前面和后面的對(duì)氧化敏感的廢氣探測(cè)器的輸出信號(hào)，以評(píng)判三元催化器。這種已知方法以一種有工作能力的三元催化器的氧氣儲(chǔ)存能力為基礎(chǔ)，與此相關(guān)地，DE2444334公布了燃料一空氣混合比從λ＝0.95(富油的，富含燃料的混合物；缺氧)轉(zhuǎn)變成λ＝1.05(貧油的，缺燃料的混合物；氧氣過(guò)剝)的技術(shù)。安裝在催化器前的廢氣傳感器幾乎毫不遲延地對(duì)燃料一空氣混合物成分的變化作出反應(yīng)。由于在λ＝0.95時(shí)廢氣內(nèi)缺氧起先催化器的氧氣存儲(chǔ)位置沒(méi)有占滿。在轉(zhuǎn)變成貧油運(yùn)行后(氧氣過(guò)剩)催化器前氧氣存儲(chǔ)位置漸漸被占有。因此在混合物成分轉(zhuǎn)變后在催化器后面起先繼續(xù)處于缺氧狀態(tài)。在經(jīng)過(guò)與催化器的儲(chǔ)氧能力有關(guān)的時(shí)間間隔后在催化器后面也出現(xiàn)氧氣過(guò)剩，這觸發(fā)后面的廢氣傳感器信號(hào)的改變。兩個(gè)廢氣傳感器的反應(yīng)之間的時(shí)間延遲，即相位偏移，隨著催化器儲(chǔ)氧能力的減弱變小，因此儲(chǔ)氧能力的判定可以用來(lái)診斷催化器。
這種已知方法不能毫無(wú)困難地轉(zhuǎn)移到除了具有存儲(chǔ)氧氣的能力外還具有存儲(chǔ)氮氧化物(NOx)的能力的催化器上。這種類型的催化器在其氧氣存儲(chǔ)能力已經(jīng)耗盡并且設(shè)置在催化器后面的廢氣傳感器顯示氧氣過(guò)剩時(shí)還能儲(chǔ)存氮氧化物。因此在NOx存儲(chǔ)催化器中兩個(gè)廢氣傳感器的反映之間的時(shí)間延遲在混合物成分從富油變成貧油混合物后不再供給超過(guò)其NOx存儲(chǔ)能力的廢氣。
汽油直噴式的內(nèi)燃機(jī)具備減少二氧化碳(CO2)排放的優(yōu)點(diǎn)。因?yàn)檫@種內(nèi)燃機(jī)大多用貧油燃料空氣混合物工作，它們配備氮氧化物(NOx)存儲(chǔ)催化器，它儲(chǔ)存在貧油混合物階段形成的NOx排放，并且它通過(guò)內(nèi)燃機(jī)用富油混合物運(yùn)行被儲(chǔ)存的氮氧化物再生。因?yàn)槠椭眹娛絻?nèi)燃機(jī)也在λ＝1時(shí)運(yùn)行，NOx存儲(chǔ)催化器通常也具有氧氣存儲(chǔ)能力。為了儲(chǔ)存氧氣可以例如采用普通的三元催化器。
因?yàn)榇呋鲗?duì)氮氧化物的存儲(chǔ)能力是有限的，催化器必須不時(shí)地再生。再生開(kāi)始和結(jié)束的時(shí)刻對(duì)于在催化器后面排入外界的排放量十分重要。在內(nèi)燃機(jī)的貧油運(yùn)行期間NOx存儲(chǔ)催化器充滿氮氧化物，三元催化器充滿氧氣。再生階段的開(kāi)始通過(guò)一NOx存儲(chǔ)模塊確定。該模塊調(diào)整存入NOx存儲(chǔ)催化器內(nèi)的氮氧化物數(shù)量，因此也調(diào)整其NOx裝載狀態(tài)。如果調(diào)制量超過(guò)一預(yù)先規(guī)定的閾值，那么便引入再生階段(內(nèi)燃機(jī)用富油混合物運(yùn)行)。
事實(shí)表明，在內(nèi)燃機(jī)用富油混合物運(yùn)行時(shí)在氧氣存儲(chǔ)器完全排空以前NOx存儲(chǔ)催化器首先被排空。如果再生到氧氣存儲(chǔ)器被完全排空，那么由此形成高的碳氧化合物排放量，因?yàn)楦挥突旌衔锊辉偻ㄟ^(guò)氧氣存儲(chǔ)器緩沖。由于這個(gè)原因這一點(diǎn)十分重要，即催化器僅僅再生到NOx存儲(chǔ)器被排空，但是氧氣存儲(chǔ)器應(yīng)該還沒(méi)有排空。這呈現(xiàn)一種碳?xì)浠衔镒罴训脑偕?br> 由DE19801625A1已知，當(dāng)安裝在催化器后面的廢氣傳感器的輸出信號(hào)，特別是輸出電壓超過(guò)一可預(yù)先規(guī)定的閾值時(shí)再生階段便結(jié)束。這樣便從以下情況出發(fā)，即NOx存儲(chǔ)器完全地，但氧氣存儲(chǔ)器還沒(méi)有被完全地排空。但是這種已知方法有這樣的缺點(diǎn)，廢氣傳感器的輸出信號(hào)存在一定的波動(dòng)，因此可能在不同的時(shí)刻超過(guò)規(guī)定的閾值。輸出信號(hào)波動(dòng)的原因是廢氣傳感器的制造誤差和溫度波動(dòng)。
發(fā)明概述因此本發(fā)明的目的是，使催化器再生階段的結(jié)束能夠盡可能安全和可靠地確定。
為了實(shí)現(xiàn)這個(gè)目的，本發(fā)明從開(kāi)頭所述類型的方法出發(fā)建議，計(jì)算出廢氣傳感器輸出信號(hào)的梯度。
也就是說(shuō)，按照本發(fā)明，不把通過(guò)廢氣傳感器的輸出信號(hào)超過(guò)一閾值，而是把輸出信號(hào)的斜率當(dāng)作再生階段終止的標(biāo)準(zhǔn)。由此再生階段的終止可以更安全和可靠地，和尤其是與廢氣傳感器的制造誤差和溫度波動(dòng)無(wú)關(guān)地確定。用按本發(fā)明的方法可以確保內(nèi)燃機(jī)排放量始終特別少地運(yùn)行。
在普通的三元催化器時(shí)和在較現(xiàn)代化的帶或不帶氧氣存儲(chǔ)能力的NOx存儲(chǔ)催化器時(shí)一樣可以應(yīng)用按本發(fā)明的方法。在三元催化器時(shí)，用按本發(fā)明的方法，排空的氧存儲(chǔ)器可以通過(guò)計(jì)算廢氣傳感器輸出信號(hào)梯度的特征性變化檢測(cè)出來(lái)。在NOx-存儲(chǔ)催化器時(shí)可以確定NOx再生階段的終止。如果NOx存儲(chǔ)催化器也具有氧氣存儲(chǔ)能力，為此可確定氧氣存儲(chǔ)器再生階段的終止。
按照本發(fā)明一種優(yōu)良的改進(jìn)結(jié)構(gòu)建議，當(dāng)廢氣傳感器的輸出信號(hào)的梯度超過(guò)一預(yù)先規(guī)定的第一邊界值時(shí)，有能力用來(lái)儲(chǔ)存氮氧化物的催化器才被看作再生的。在再生階段開(kāi)始時(shí)給廢氣輸送還原劑。為此內(nèi)燃機(jī)可以例如用富油燃料空氣混合物(λ≤1)運(yùn)行。通過(guò)形成富油混合物在催化器前的廢氣內(nèi)產(chǎn)生過(guò)量的碳?xì)浠衔?HC)和一氧化碳(CO)。在形成富油混合物時(shí)執(zhí)行以下流程碳?xì)浠衔锖鸵谎趸际箖?chǔ)存的氮氧化物還原。以氮氧化物的形式結(jié)合和儲(chǔ)存的氧氣和儲(chǔ)存在催化器內(nèi)的其余氧氣一起被釋放出來(lái)，使得起先在催化器后面繼續(xù)保持氧氣過(guò)剩。從而使安裝在催化器后面的廢氣傳感器的輸出信號(hào)首先保持在與氧氣過(guò)量相應(yīng)的水平上。一旦儲(chǔ)存在催化器內(nèi)的氮氧化物再生，在催化器后面的廢氣中的氧化成分減少，廢氣傳感器的輸出信號(hào)相應(yīng)地上升。如果輸出信號(hào)的上升達(dá)到一定的斜率，也就是說(shuō)如果輸出信號(hào)的梯度超過(guò)第一邊界值，那么催化器被看作已經(jīng)再生。
作為另一種選擇，按照本發(fā)明，另一種優(yōu)良的改進(jìn)結(jié)構(gòu)建議，當(dāng)廢氣傳感器的輸出信號(hào)的梯度起先超過(guò)一預(yù)先規(guī)定的第一邊界值，然后低于一預(yù)先規(guī)定的第二邊界值時(shí)，有能力儲(chǔ)存氮氧化物的催化器便被看作已經(jīng)再生。安裝在催化器后面的廢氣傳感器的輸出信號(hào)在氮氧化物的再生階段即將結(jié)束時(shí)比較陡地上升，以便在氧氣再生階段期間保持在比較恒定的水平上。也就是說(shuō)按照這種可供選擇的改進(jìn)結(jié)構(gòu)輸出信號(hào)首先急劇上升(輸出信號(hào)梯度超過(guò)第一邊界值)，然后過(guò)渡到基本上恒定的水平(輸出信號(hào)的梯度超過(guò)第二邊界值)。
按照本發(fā)明另一種優(yōu)良的改進(jìn)結(jié)構(gòu)建議，當(dāng)廢氣傳感器的輸出信號(hào)的梯度超過(guò)一預(yù)先規(guī)定的第三邊界值時(shí)，有能力儲(chǔ)存氧氣的催化器便被看作已經(jīng)再生。在氧氣再生階段即將結(jié)束時(shí)安裝在催化器后面的廢氣傳感器的信出信號(hào)再次從基本上恒定的水平比較急劇地上升。這是因?yàn)樵谘鯕庠偕A段即將結(jié)束時(shí)催化器后面缺少氧氣。測(cè)出輸出信號(hào)的這種比較急劇的上升(輸出信號(hào)的梯度超過(guò)第三邊界值)，并把它看作氧氣再生階段結(jié)束的標(biāo)志。
如果催化器除了能儲(chǔ)存氧氣外還能儲(chǔ)存氮氧化物，可以通過(guò)計(jì)算輸出信號(hào)的梯度首先確定氮氧化物再生階段的結(jié)束，然后確定氧氣再生階段的結(jié)束。在只能儲(chǔ)存氧氣的催化器中取消氮氧化物再生階段的診斷。但是即使在這種純粹的氧氣存儲(chǔ)器中本發(fā)明的方法也提供決定性的優(yōu)點(diǎn)，因?yàn)橥ㄟ^(guò)計(jì)算輸出信號(hào)的梯度可以非常安全和可靠地識(shí)別氧氣再生階段的結(jié)束。
作為另一種選擇，按本發(fā)明的另一種優(yōu)良的改進(jìn)結(jié)構(gòu)建議，當(dāng)廢氣傳感器輸出信號(hào)的梯度起先超過(guò)一規(guī)定的第三邊界值，然后低于一規(guī)定的第四邊界值時(shí)，有能力儲(chǔ)存氧氣的催化器便被看作已經(jīng)再生。安裝在催化器后面的廢氣傳感器的輸出信號(hào)在氧氣再生階段即將結(jié)束時(shí)較陡地開(kāi)高，以便在到達(dá)一最大值后重新較陡地下降。按照這種可供選擇的結(jié)構(gòu)這種檢測(cè)出這種較陡地增加到最大值(輸出信號(hào)梯度超過(guò)第三邊界值)的轉(zhuǎn)變。在轉(zhuǎn)變到最大值時(shí)輸出信號(hào)的斜率減小。如果輸出信號(hào)的斜率低于第四邊界值，這被看作是氧氣再生階段結(jié)束的標(biāo)志。
給廢氣輸送還原劑可以用不同的方法進(jìn)行。按照本發(fā)明一種優(yōu)選的實(shí)施形式建議，為了給廢氣輸送還原劑，內(nèi)燃機(jī)以富油燃料空氣混合物運(yùn)行。最好以碳?xì)浠衔?HC)和/或一氧化碳作為還原劑輸送給廢氣。
作為另一種選擇，按照本發(fā)明，另一種優(yōu)選的實(shí)施形式建議，將尿素作為還原劑輸送給廢氣。這時(shí)運(yùn)用尿素中的氨氣將氮氧化物還原成氧氣和氮?dú)?。氮?dú)饪梢酝ㄟ^(guò)水解作用從尿素溶液中獲取。
按本發(fā)明的方法以一種控制元件的形式實(shí)現(xiàn)具有特別重要的意義，這種控制元件用于特別是汽車內(nèi)燃機(jī)的控制器。其中在控制元件上儲(chǔ)存一可在計(jì)算機(jī)上、特別是微處理器上運(yùn)行的程序，并適合于實(shí)施按本發(fā)明的方法。也就是使在這種情況下本發(fā)明通過(guò)儲(chǔ)存在控制元件上的程序?qū)崿F(xiàn)，因此這種配備了程序的控制元件和程序適合于實(shí)現(xiàn)上述方法，一樣也是本發(fā)明的一種表現(xiàn)形式。作為控制元件特別是可以采用電子存儲(chǔ)介質(zhì)，例如只讀存儲(chǔ)器或閃電存儲(chǔ)器。
其次，從開(kāi)頭所述類型的控制器出發(fā)，為了實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的目的，建議控制器具有用來(lái)計(jì)算廢氣傳感器輸出信號(hào)梯度的裝置。
最后從開(kāi)頭所述類型的內(nèi)燃機(jī)出發(fā)，為了實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的目的而建議，內(nèi)燃機(jī)具有用來(lái)計(jì)算廢氣傳感器輸出信號(hào)梯度的裝置。
按照本發(fā)明一種優(yōu)良的改進(jìn)結(jié)構(gòu)建議，廢氣傳感器做成一種氧氣敏感的傳感器。這種廢氣傳感器測(cè)量包含在廢氣中的氧氣份量并輸出一相應(yīng)的輸出電壓作為輸出信號(hào)。這種傳感器例如是由現(xiàn)有技術(shù)已知的入傳感器。廢氣傳感器最好做成兩點(diǎn)傳感器。
按照本發(fā)明一種優(yōu)選的實(shí)施形式建議，催化器具有儲(chǔ)存氧氣的能力，這種催化器例如是普通的三元催化器，可由現(xiàn)有技術(shù)所公知的那樣。此外建議，催化器兩者擇一或附加地具有儲(chǔ)存氧氣的能力以外，還具有儲(chǔ)存氮氧化物的能力。
本發(fā)明的其它特征、應(yīng)用可能性和優(yōu)點(diǎn)由對(duì)于在附圖中表示的本發(fā)明的實(shí)施例的以下描述中得到。這里所敘述的或表示的所有特征本身或其任意的組合都構(gòu)成本發(fā)明的內(nèi)容，而與其是否歸結(jié)在權(quán)利要求書(shū)或其相互引用無(wú)關(guān)，也與其在說(shuō)明和附圖中的具體結(jié)構(gòu)或圖示的無(wú)關(guān)。
附圖簡(jiǎn)介

圖1按本發(fā)明的一種優(yōu)選的實(shí)施形式的內(nèi)燃機(jī)的示意方塊圖；和圖2在實(shí)施本發(fā)明的方法期間不同信號(hào)的分布曲線。
具體實(shí)施例之描述圖1中表示汽車的一直噴式內(nèi)燃機(jī)1，其中活塞2可在氣缸3內(nèi)往復(fù)運(yùn)動(dòng)。氣缸3設(shè)有一燃燒室4，它主要由活塞2，進(jìn)氣閥5和排氣閥6圍成。吸入管7與進(jìn)氣閥連接，排氣管8與排氣閥6連接。
在進(jìn)氣閥5和排氣閥6的范圍內(nèi)一燃料噴油咀9和一火花塞10伸入燃燒室4內(nèi)。燃料可通過(guò)噴油咀9噴入燃燒室4內(nèi)，在燃燒室4內(nèi)的燃料可以用花火塞10點(diǎn)燃。
在吸入管7內(nèi)安裝一可旋轉(zhuǎn)的節(jié)流閥11，通過(guò)它可給吸入管7輸送空氣，輸入空氣的量取決于節(jié)流閥11的角度位置。在排氣管8內(nèi)安裝一催化器12，它凈化由燃料的燃燒產(chǎn)生的廢氣。催化器12是一氮氧化物(NOx)存儲(chǔ)催化器12′，它與一作為氧氣存儲(chǔ)器的三元催化器12″連接。
控制器18輸入輸入信號(hào)19，它們表示內(nèi)燃機(jī)1的借助于傳感器測(cè)量的運(yùn)行參數(shù)?？刂破?8產(chǎn)生輸出信號(hào)20，用這個(gè)信號(hào)可以通過(guò)促動(dòng)器或執(zhí)行器影響內(nèi)燃機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)?？刂破?8主要用來(lái)控制或調(diào)節(jié)內(nèi)燃機(jī)1的運(yùn)行參數(shù)。為此控制器18設(shè)有一微處理器，它在存儲(chǔ)介質(zhì)，特別是閃電存儲(chǔ)器內(nèi)，儲(chǔ)存一適合于實(shí)現(xiàn)所述控制和/或調(diào)節(jié)的程序。
在第一種運(yùn)行方式，即所謂內(nèi)燃機(jī)1的均勻運(yùn)行中，節(jié)流閥11根據(jù)所希望的扭矩部分打開(kāi)或關(guān)閉。燃料在由活塞2引起的吸氣階段期間由噴油咀9噴入燃燒室4。通過(guò)與此同時(shí)經(jīng)節(jié)流閥11吸入的空氣使噴入的燃料產(chǎn)生渦旋，從而在燃料室4內(nèi)基本上均勻地分布。然后燃料空氣混合物在壓縮階段被壓縮，以便然后由火花塞10點(diǎn)燃。活塞2通過(guò)點(diǎn)燃的燃料的膨脹被推動(dòng)。在均勻運(yùn)行時(shí)形成的扭矩主要取決于節(jié)流閥11的位置。為了減少有害物質(zhì)排放燃料空氣混合物盡可能調(diào)整到λ＝1。
在第二種運(yùn)行方式，即所謂的內(nèi)燃機(jī)1的分層運(yùn)行時(shí)，節(jié)流閥11開(kāi)得更大。在由活塞2引起的壓縮階段期間燃料由噴油咀9噴入燃燒室4，而且地點(diǎn)在火花塞10的周圍附近，時(shí)間在點(diǎn)火時(shí)刻前適當(dāng)?shù)拈g隔時(shí)。然而借助于火花塞10使燃料點(diǎn)燃，使活塞2在從現(xiàn)在起隨后的工作階段內(nèi)通過(guò)點(diǎn)燃的燃料的膨脹被推動(dòng)。在分層運(yùn)行時(shí)所形成的扭矩完全取決于噴入的燃料的數(shù)量。分層運(yùn)行主要用于內(nèi)燃機(jī)1的空運(yùn)轉(zhuǎn)運(yùn)行和部分載荷運(yùn)行。在分層運(yùn)行時(shí)通常λ＞1。
在分層運(yùn)行期間存儲(chǔ)催化器12′裝載氮氧化物，三元催化器12″裝載氧氣。在再生階段存儲(chǔ)催化器12′和三元催化器12″重新卸荷，使它們?cè)谙乱淮畏謱舆\(yùn)行時(shí)可以重新吸收氮氧化物和氧氣。在再生階段期間在催化器12之前將還原劑輸入廢氣內(nèi)。作為還原劑例如可以采用碳?xì)浠衔?HC)、一氧化碳(CO)或尿素。碳?xì)浠衔锖鸵谎趸荚趶U氣中通過(guò)形成富油混合物(內(nèi)燃機(jī)在均勻運(yùn)行狀態(tài)下運(yùn)行)產(chǎn)生。尿素可以由一貯存容器有控制地給廢氣定量供應(yīng)。在催化器12的再生階段運(yùn)行以下流程還原劑將儲(chǔ)存的氮氧化物還原成氮?dú)夂脱鯕?。這些物質(zhì)流出催化器12，因此在再生階段期間在催化器后面出現(xiàn)氧氣過(guò)剩。
在排氣管8內(nèi)催化器12之前設(shè)置一第一廢氣傳感器13，在催化器12之后設(shè)置一第二廢氣傳感器14。作為安裝在催化器12后面的廢氣傳感器14可以采用常用的氧氣敏感的λ探頭或碳?xì)浠衔飩鞲衅鳌：竺娴膫鞲衅?4可以做成兩點(diǎn)傳感器。
在轉(zhuǎn)換到缺氧狀態(tài)(內(nèi)燃機(jī)1用富油混合物運(yùn)行)后，于催化器12前在再生階段開(kāi)始時(shí)安裝在催化器12之前的廢氣傳感器13實(shí)際上毫不遲延地作出反應(yīng)。由于在分層運(yùn)行時(shí)出現(xiàn)的在廢氣內(nèi)的氧氣過(guò)剩起初催化器12的氧氣存儲(chǔ)位置幾乎全部被占滿。在轉(zhuǎn)換到缺氧狀態(tài)后，催化器12前在再生階段開(kāi)始時(shí)氧氣存儲(chǔ)位置漸漸釋放氧氣，并從催化器12內(nèi)排出氧氣。因此在轉(zhuǎn)換到再生階段后于催化器12之后，起先繼續(xù)氧氣過(guò)剩。于一取決于催化器12的氧氣儲(chǔ)存能力的時(shí)間間隔以后，在催化器12之后也出現(xiàn)缺氧，這促使后面的廢氣傳感器14的輸出信號(hào)的改變。
當(dāng)不管是氮氧化物存儲(chǔ)催化器12′的氮氧化物存儲(chǔ)位置還是三元催化器內(nèi)的氧氣存儲(chǔ)位置都是空的時(shí)，催化器12之后才出現(xiàn)缺氧。如果催化器12例如由于內(nèi)燃機(jī)1以貧油混合物運(yùn)行(λ＞1)起初裝滿氧氣和氮氧化物，然后為了催化器12的再生通過(guò)形成富油混合物(λ＜1)在廢氣內(nèi)產(chǎn)生碳?xì)浠衔锖鸵谎趸?，那么運(yùn)行以下流程碳?xì)浠衔锖鸵谎趸际箖?chǔ)存的氮氧化物還原成氮?dú)夂脱鯕?。以氮氧化物的形式結(jié)合和儲(chǔ)存的氧氣與儲(chǔ)存在催化器12內(nèi)的其余氧氣一起被釋放，因此起初在催化器12之后繼續(xù)保持氧氣過(guò)剩。
在圖2中借助于催化器12之前相應(yīng)的λ值30的分布曲線示意表示催化器12之前燃料空氣混合物的成分。在圖2中同樣表示了后面的廢氣傳感器14的輸出信號(hào)u的曲線，并用圖形標(biāo)記31表示。在在圖2中所示的信號(hào)曲線的開(kāi)頭內(nèi)燃機(jī)1以貧油混合物成分(λ～2.5)運(yùn)行。上面已經(jīng)說(shuō)明，這時(shí)催化器12之后出現(xiàn)氧氣過(guò)剩、層面的廢氣傳感器14的輸出信號(hào)約為0伏。大約在t＝579秒的時(shí)刻在燃料空氣混合物中提高燃料份量，內(nèi)燃機(jī)1以富油混合物運(yùn)行，在催化器12之前λ值30下降到約0.75的數(shù)值。起初后面的廢氣傳感器14的輸出信號(hào)31保持一低的數(shù)值。
只有在儲(chǔ)存在氮氧化物存儲(chǔ)催化器12′內(nèi)的氮氧化物還原成氮?dú)?，也就是說(shuō)只有在氮氧化物存儲(chǔ)催化器12′的再生階段終止后，催化器12后面廢氣中的氧氣份量才減少。這造成廢氣傳感器14的輸出信號(hào)從約0伏明顯可見(jiàn)地上升到基本上恒定的約0.7伏的水平。在圖2中氮氧化物存儲(chǔ)器12′的再生階段用圖形標(biāo)記32表示。
按照本發(fā)明，當(dāng)廢氣傳感器14的輸出信號(hào)31的梯度超過(guò)一預(yù)先規(guī)定的邊界值，也就是說(shuō)當(dāng)輸出信號(hào)的斜率達(dá)到一規(guī)定值時(shí)，確認(rèn)氮氧化物存儲(chǔ)催化器12′的再生階段32已經(jīng)結(jié)束。作為另一種選擇當(dāng)廢氣傳感器14的輸出信號(hào)31的梯度起先超過(guò)一預(yù)先規(guī)定的第一邊界值，然后低于一規(guī)定的從第二邊界值，也就是說(shuō)輸出信號(hào)的斜率重新下降到一定的數(shù)值以下時(shí)，便可確認(rèn)再生階段32已經(jīng)結(jié)束。按照這種可供選擇的結(jié)構(gòu)形式輸出信號(hào)31的曲線從比較陡的上升轉(zhuǎn)變成一基本上恒定的水平在氧氣一再生階段33期間被檢測(cè)出來(lái)(輸出信號(hào)31的曲線的拐點(diǎn))。
在氧氣再生階段33即將結(jié)束時(shí)在催化器12之后廢氣內(nèi)的氧氣份量繼續(xù)下降，這導(dǎo)致廢氣傳感器14的輸出信號(hào)進(jìn)一步上升。為了檢測(cè)氧氣再生階段33的結(jié)束測(cè)出輸出信號(hào)的這種上升。特別是當(dāng)廢氣傳感器14的輸出信號(hào)31的梯度超過(guò)一規(guī)定第三邊界值，也就是說(shuō)當(dāng)輸出信號(hào)31的曲線超過(guò)規(guī)定的斜率時(shí)便認(rèn)定氧氣再生階段的結(jié)束?；蛘弋?dāng)廢氣傳感器14的輸出信號(hào)31的梯度起先超過(guò)一規(guī)定的第三邊界值，然后重新低于一規(guī)定的第四邊界值時(shí)便可以認(rèn)定氧氣再生階段33的結(jié)束。
用按本發(fā)明的方法可以安全和可靠地，尤其是與由于制造誤差或溫度波動(dòng)造成的廢氣傳感器14的輸出信號(hào)31波動(dòng)無(wú)關(guān)地測(cè)出在氮氧化物存儲(chǔ)催化器12′內(nèi)氮氧化物再生階段的結(jié)束和在三元催化器內(nèi)氧氣再生階段33的結(jié)束。在一既有儲(chǔ)存氧氣又有儲(chǔ)存氮氧化物能力的催化器12中可以通過(guò)計(jì)算輸出信號(hào)31的梯度首先測(cè)出氮氧化物再生階段32的結(jié)束，然后測(cè)出氧氣再生階段33的結(jié)束。
權(quán)利要求
1.用來(lái)運(yùn)行一安裝在內(nèi)燃機(jī)(1)排氣管內(nèi)的催化器(12)的方法，其中通過(guò)輸入促使催化器(12)再生的還原劑來(lái)影響催化器(12)之前的廢氣的化學(xué)成分，并借助于一安裝在催化器(12)之后的廢氣傳感器(14)測(cè)出廢氣的化學(xué)成分，并計(jì)算出在開(kāi)始影響催化器(12)前的廢氣的化學(xué)成分到測(cè)出的催化器(12)后面的化學(xué)成分的改變之間的時(shí)間延遲，其特征為計(jì)算出廢氣傳感器(14)輸出信號(hào)(31)的梯度。
2.按權(quán)利要求1所述的方法，其特征為當(dāng)廢氣傳感器(14)的輸出信號(hào)(31)的梯度超過(guò)一預(yù)先規(guī)定的第一邊界值時(shí)，有儲(chǔ)存氮氧化物(NOx)能力的催化器(12′)便被看作已經(jīng)再生。
3.按權(quán)利要求1所述的方法，其特征為當(dāng)廢氣傳感器(14)的輸出信號(hào)(31)的梯度起先超過(guò)一預(yù)先規(guī)定的第一邊界值，然后低于一預(yù)先規(guī)定的第二邊界值時(shí)，有儲(chǔ)存氮氧化物(NOx)能力的催化器(12′)便被看作已經(jīng)再生。
4.按權(quán)利要求1至3的任一項(xiàng)所述的方法，其特征為當(dāng)廢氣傳感器(14)的輸出信號(hào)(31)的梯度超過(guò)一預(yù)先規(guī)定的第三邊界值時(shí)，有儲(chǔ)存氧氣能力的催化器(12″)被認(rèn)定已經(jīng)再生。
5.按權(quán)利要求1至3的任一項(xiàng)所述的方法，其特征為當(dāng)廢氣傳感器(14)的輸出信號(hào)(31)的梯度起先超過(guò)一預(yù)先規(guī)定的第三邊界值，然后低于一預(yù)先規(guī)定的第四邊界值時(shí)，有氧氣儲(chǔ)存能力的催化器(12″)便被確認(rèn)已經(jīng)再生。
6.按權(quán)利要求1至5的任一項(xiàng)所述的方法，其特征為為了給廢氣輸送還原劑，內(nèi)燃機(jī)(1)用富油的燃料/空氣混合物運(yùn)行。
7.按權(quán)利要求6所述的方法，其特征為作為還原劑給廢氣輸送碳?xì)浠衔?HC)和/或一氧化碳(CO)。
8.按權(quán)利要求1至5的任一項(xiàng)所述的方法，其特征為給廢氣輸送尿素作為還原劑。
9.用于特別是汽車的內(nèi)燃機(jī)(1)的控制器(18)的控制元件，特別是只讀存儲(chǔ)器或閃電存儲(chǔ)器，它上面儲(chǔ)存一可在計(jì)算機(jī)，特別是微處理器上運(yùn)行的程序，此程序適合于用來(lái)實(shí)現(xiàn)按上述權(quán)利要求的任一項(xiàng)所述的方法。
10.用于具有一安裝在內(nèi)燃機(jī)(1)的排氣管中的催化器(12)的內(nèi)燃機(jī)(1)的控制器(18)，其中控制器通過(guò)輸入促使催化器(12)再生的還原劑來(lái)影響催化器(12)之前的廢氣的化學(xué)成分，并且控制器(18)計(jì)算出在開(kāi)始影響催化器(12)之前廢氣的化學(xué)成分到通過(guò)廢氣傳感器(14)測(cè)出催化器(12)之后化學(xué)成分的變化之間的時(shí)間延遲，其特征為控制器(18)具有用來(lái)計(jì)算廢氣傳感器(14)的輸出信號(hào)(31)的梯度的裝置。
11.具有一安裝在內(nèi)燃機(jī)(1)排氣管內(nèi)的催化器(12)的內(nèi)燃機(jī)(1)，其中內(nèi)燃機(jī)(1)具有一控制器(18)和一安裝在催化器(12)后面的廢氣傳感器(14)，其中控制器(18)通過(guò)輸入促使催化器(12)再生的還原劑來(lái)影響催化器(12)之前的廢氣的化學(xué)成分，廢氣傳感器(14)測(cè)出催化器(12)之后廢氣的化學(xué)成分，并且控制器(18)計(jì)算出在開(kāi)始影響催化器(12)之前廢氣的化學(xué)成分到測(cè)出催化器(12)之后化學(xué)成分的變化之間的時(shí)間延遲，其特征為內(nèi)燃機(jī)(1)具有用來(lái)計(jì)算廢氣傳感器(14)的輸出信號(hào)(31)的梯度的裝置。
12.按權(quán)利要求11所述的內(nèi)燃機(jī)，其特征為廢氣傳感器(14)做成一氧氣敏感的傳感器。
13.按權(quán)利要求11或12所述的內(nèi)燃機(jī)，其特征為廢氣傳感器(14)做成兩點(diǎn)傳感器。
14.按權(quán)利要求11至13的任一項(xiàng)所述的內(nèi)燃機(jī)(1)，其特征為催化器(12″)具有儲(chǔ)存氧氣的能力。
15.按權(quán)利要求11至14之任一項(xiàng)所述的內(nèi)燃機(jī)(1)，其特征為催化器(12′)具有儲(chǔ)存氮氧化物(NOx)的能力。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用來(lái)運(yùn)行安裝在內(nèi)燃機(jī)(1)排氣管內(nèi)的催化器(12)的方法，其中通過(guò)輸入促使催化器(12)再生的還原劑來(lái)影響催化器(12)之前的廢氣的化學(xué)成分，并借助于安裝在催化器(12)后面的廢氣傳感器(14)測(cè)量廢氣的化學(xué)成分，并計(jì)算出在開(kāi)始影響催化器(12)之前廢氣的化學(xué)成分到測(cè)出催化器(12)之后化學(xué)成分的變化之間的時(shí)間延遲。為了能夠安全和可靠地確定催化器(12)的再生階段(32，33)的結(jié)束，建議，計(jì)算廢氣傳感器(14)輸出信號(hào)(31)的梯度。
文檔編號(hào)F02D41/14GK1419629SQ01806935
公開(kāi)日2003年5月21日 申請(qǐng)日期2001年5月29日 優(yōu)先權(quán)日2000年7月21日
發(fā)明者E·施奈貝爾, A·布盧門(mén)斯托克, K·溫克勒 申請(qǐng)人:羅伯特-博希股份公司