專(zhuān)利名稱(chēng)：對(duì)預(yù)催化劑脫硫的方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種對(duì)設(shè)置在內(nèi)燃機(jī)的尾氣通道內(nèi)的預(yù)催化劑進(jìn)行脫硫的方法，其中對(duì)該預(yù)催化劑至少后置有另一個(gè)催化劑，特別是一個(gè)NOx-存儲(chǔ)催化劑，本發(fā)明還涉及一種對(duì)設(shè)置在可以以貧方式工作的內(nèi)燃機(jī)的尾氣通道內(nèi)的預(yù)催化劑進(jìn)行脫硫的裝置，其中對(duì)該預(yù)催化劑至少后置有另一個(gè)催化劑，特別是一個(gè)NOx-存儲(chǔ)催化劑。
已知在尾氣凈化時(shí)的問(wèn)題是在燃料中含有的硫，該硫在燃燒過(guò)程中幾乎被完全燃燒成二氧化碳SO2并以不同的方式儲(chǔ)存在催化劑系統(tǒng)的各種部分中。該問(wèn)題特別涉及NOx-存儲(chǔ)催化劑系統(tǒng)的NOx-存儲(chǔ)部分，該NOx-存儲(chǔ)成分在貧燃燒λ時(shí)將以幾乎100％的存儲(chǔ)效率對(duì)SO2以硫酸鹽方式進(jìn)行儲(chǔ)存?；谄渚哂泻芨叩臏囟确€(wěn)定性，所以在定期進(jìn)行的NOx-再生過(guò)程中并不能將硫酸鹽由儲(chǔ)存器中分離出來(lái)。其結(jié)果將造成儲(chǔ)存催化劑的NOx-存儲(chǔ)能力被逐步去活(硫中毒)，因而將需要對(duì)NOx-存儲(chǔ)催化劑采取各種脫硫過(guò)程。為實(shí)現(xiàn)脫硫?qū)⒃诖呋瘎囟戎辽贋?00℃時(shí)用一富尾氣環(huán)境對(duì)催化劑加載，以便對(duì)儲(chǔ)存的硫酸鹽進(jìn)行解吸并主要還原成SO2和硫化氫H2S。另外在DE 198 27 195A或DE 198 35 808A中披露了替代連續(xù)的對(duì)NOx-存儲(chǔ)催化劑的富加載交替地以貧-富-間隔進(jìn)行脫硫，以便對(duì)氣味強(qiáng)烈的H2S的排放加以抵消。采用相宜的間隔設(shè)計(jì)，則可以幾乎完全可以實(shí)現(xiàn)比SO2-的生成要慢的H2S-的生成。
除了對(duì)NOx-存儲(chǔ)部分進(jìn)行硫化外，當(dāng)然也會(huì)微量地將硫儲(chǔ)存在催化劑系統(tǒng)的其它部分中。這些部分主要是催化附層的惰性金屬(Pt、Pd、Rh)以及存儲(chǔ)氧的部分OSC(氧存儲(chǔ)部分)。當(dāng)催化劑溫度高于部分專(zhuān)用的硫-解吸溫度(OSC大約為400至450℃和惰性金屬大約為500℃)，并且在富尾氣環(huán)境下將實(shí)現(xiàn)儲(chǔ)存的硫的排出。在此不利的是，由預(yù)催化劑以H2S和SO2形式釋放的硫由于在后置的催化劑中存在有氧因而將被后置的催化劑的部分再次儲(chǔ)存。如果在此涉及的是NOx-存儲(chǔ)催化劑，則將被完全存儲(chǔ)。其結(jié)果將造成必須經(jīng)常對(duì)主催化劑脫硫并且因此將造成高的油耗。
在在先的專(zhuān)利申請(qǐng)DE 100 59 791.2中披露了一種用于對(duì)預(yù)催化劑脫硫的方法，其中主要以硫化氫H2S形式儲(chǔ)存的硫被排出，所述硫化氫在占主導(dǎo)地位的工作條件下，尤其是在無(wú)氧的主催化劑中不會(huì)儲(chǔ)存在后置的主催化劑中，而是絕大部分穿過(guò)主催化劑。為此在主催化劑在很大程度上無(wú)氧之前，內(nèi)燃機(jī)首先以富燃燒λ方式工作。接著在僅略富的燃燒λ的情況下將存儲(chǔ)在預(yù)催化劑中的硫排出。由于在此時(shí)刻點(diǎn)主催化劑是不含有氧的，則被排出的硫并不會(huì)被主催化劑氧化和儲(chǔ)存。該方法的缺點(diǎn)是還原劑HC和CO將伴隨富工作模式出現(xiàn)一定程度的穿過(guò)以及H2S的排放。
根據(jù)本發(fā)明采取一種用于對(duì)至少設(shè)置在內(nèi)燃機(jī)尾氣通道內(nèi)的預(yù)催化劑進(jìn)行脫硫的方法，在該預(yù)催化劑后至少接有另一催化劑，特別是一NOx-存儲(chǔ)催化劑，其特征在于，在達(dá)到預(yù)催化劑溫度時(shí)或在達(dá)到預(yù)催化劑溫度前的預(yù)過(guò)程中，所述預(yù)催化劑溫度高于或等于預(yù)催化劑溫度的最低硫-解吸溫度，(a)在后置的催化劑的氧存儲(chǔ)器至少在很大程度上不含有氧之前，在第一階段內(nèi)燃機(jī)一直以第一富燃燒λ工作，和(b)在接著的第二階段內(nèi)燃機(jī)交替地在具有貧燃燒λ的貧間隔和在具有第二富燃燒λ的富間隔工作。
本發(fā)明利用如下?tīng)顩r，諸如在富的少氧的尾氣環(huán)境下由預(yù)催化劑釋放出的二氧化硫SO2等含硫的尾氣成分在很大的程度上僅在有氧的條件下才能存儲(chǔ)在存儲(chǔ)氧的部分(OSC)和/或后置的催化劑的NOx-存儲(chǔ)器上，這是因?yàn)榇鎯?chǔ)首先需要將硫氧化成六價(jià)的氧化物。所以預(yù)催化劑的脫硫分兩個(gè)階段進(jìn)行，其中在方法的第一階段由整個(gè)催化劑系統(tǒng)，特別是由后置的催化劑的氧存儲(chǔ)器在很大程度上將氧分離出來(lái)并且在第二階段由預(yù)催化劑中將硫，具體地說(shuō)以SO2形式的硫排出。
后置的催化劑的氧存儲(chǔ)容量在第一階段后(氧排空)應(yīng)最多被占用達(dá)20％，優(yōu)選占用少于10％。對(duì)氧的排出的過(guò)程可以以簡(jiǎn)單的方式利用設(shè)置在后置的催化劑下游的對(duì)氧敏感的測(cè)量裝置進(jìn)行監(jiān)視。其中該測(cè)量裝置可以是λ探頭或，特別是在NOx-存儲(chǔ)催化劑的情況下可以是具有λ測(cè)量功能的NOx-傳感器。在第一階段預(yù)催化劑不必非得達(dá)到硫-解吸溫度。
選擇的燃燒λ在第一階段宜盡可能地低，即氧應(yīng)盡可能地少。其中尤其是λ值為0.7至0.95，優(yōu)選0.8至0.9被證明是有益的。這些λ值將導(dǎo)致由催化劑系統(tǒng)的非?？焖俸蛣?chuàng)造性的氧的排出。
在接著的第二階段以貧尾氣環(huán)境和富尾氣環(huán)境交替地對(duì)預(yù)催化劑加載。與連續(xù)的富加載相比，這種交替進(jìn)行的貧-/富加載的優(yōu)點(diǎn)是，通過(guò)中間插入的貧間隔始終有一定量的氧加入預(yù)催化劑中并因此在富間隔中被釋放出的主要以SO2形式存在的硫被排出。與此相反以此方式將可以在很大程度上實(shí)現(xiàn)對(duì)H2S生成的抑制。其中對(duì)貧間隔的設(shè)計(jì)應(yīng)使氧不會(huì)穿過(guò)預(yù)催化劑，因而可以避免氧重新儲(chǔ)存在后置的催化劑或后置的多個(gè)催化劑中。
通過(guò)對(duì)第二階段的貧間隔和富間隔的相應(yīng)的設(shè)計(jì)還可以有利地促進(jìn)SO2-排出。為此可以采用本方法的多種方案。根據(jù)特別優(yōu)選的設(shè)計(jì)以λ調(diào)整方式進(jìn)行貧間隔和富間隔之間的轉(zhuǎn)換。其中一旦在預(yù)催化劑的下游側(cè)的尾氣λ達(dá)到第一預(yù)定的閾值，尤其是貧閾值，則由貧間隔轉(zhuǎn)換到富間隔。與此相反，一旦在預(yù)催化劑的下游側(cè)的尾氣λ達(dá)到一第二預(yù)定閾值，特別是富閾值，則進(jìn)行由富間隔向貧間隔的轉(zhuǎn)換。優(yōu)選采用一個(gè)設(shè)置在預(yù)催化劑下游的對(duì)氧敏感的測(cè)量裝置，尤其是階越函數(shù)響應(yīng)-或?qū)拵?λ探頭。借助λ調(diào)整既可以精確地對(duì)貧間隔內(nèi)氧向預(yù)催化劑的加入進(jìn)行控制，又可以在很大程度上抑制有害物質(zhì)(CO和HC)的穿過(guò)。其中對(duì)富間隔的第二富燃燒λ的預(yù)定值僅略富的λ值被證明是特別有益的。尤其是當(dāng)λ值為0.93至0.995，優(yōu)選為0.97至0.99時(shí)，將導(dǎo)致有害物質(zhì)的穿過(guò)特別低并且導(dǎo)致對(duì)H2S的實(shí)際完全的抑制。
另外在固定的時(shí)間間隔預(yù)定的情況下也可以定時(shí)控制地實(shí)現(xiàn)在第二階段的貧-和富間隔的轉(zhuǎn)換，其中選擇的第二富燃燒λ可以與λ調(diào)整的轉(zhuǎn)換相同。其中經(jīng)證明富間隔的時(shí)間長(zhǎng)度在1至20秒之間，尤其是在2至10秒之間并且貧間隔的時(shí)間長(zhǎng)度在0.5至10秒，尤其在2至6秒之間。作為本方法另一方案的由貧間隔向富間隔的轉(zhuǎn)換也可以最遲在一旦測(cè)出在后置的催化劑下游的貧尾氣λ時(shí)進(jìn)行。
根據(jù)本發(fā)明方法的一特別有益的設(shè)計(jì)，在脫硫結(jié)束并且內(nèi)燃機(jī)重新接入正規(guī)的工作模式前，直至預(yù)催化劑至少在很大程度上不含有氧前，一直保持第二階段。為此可以對(duì)預(yù)催化劑的硫的加入和/或硫的排出連續(xù)地模型化，從而求出預(yù)催化劑的硫的總裝載量。宜當(dāng)模型計(jì)算示出預(yù)催化劑的預(yù)定的在很大程度上硫完全排空時(shí)，實(shí)現(xiàn)第二階段的結(jié)束和內(nèi)燃機(jī)向正規(guī)貧工作方式的轉(zhuǎn)換?？梢砸砸阎模诖瞬辉儋樖龅姆绞浇柚鷥?nèi)燃機(jī)實(shí)際的工作參數(shù)，尤其是借助燃燒參數(shù)實(shí)現(xiàn)硫的加入和硫的排出的模型化。
可以利用一設(shè)置在預(yù)催化劑上的、設(shè)置在預(yù)催化劑前或后的溫度傳感器測(cè)量預(yù)催化劑的溫度或在考慮到相應(yīng)的工作參數(shù)的情況下求出模型計(jì)算。根據(jù)本發(fā)明方法的一特別有益的設(shè)計(jì)另外還針對(duì)一特定的未來(lái)時(shí)段進(jìn)行對(duì)預(yù)催化劑溫度的預(yù)測(cè)(診斷)。如果由于一特別迅速的溫度升高，通過(guò)預(yù)測(cè)對(duì)在時(shí)間段內(nèi)是否達(dá)到硫-解吸溫度進(jìn)行診斷，從而在預(yù)催化劑達(dá)到解吸溫度之前，即可開(kāi)始預(yù)催化劑脫硫的第一階段。采用在此方式可以在一個(gè)或所有的預(yù)催化劑部分的解吸溫度部分地或甚至全部地進(jìn)行方法的第一階段的氧的分離。優(yōu)選在考慮到氣體踏板的踏板值發(fā)生器(PWG)的位置、踏板值發(fā)生器的動(dòng)態(tài)、發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速、噴入的燃油量、預(yù)催化劑的實(shí)際溫度、預(yù)催化劑溫度的動(dòng)態(tài)、預(yù)催化劑的模型化的硫裝載和/或預(yù)催化劑的氧儲(chǔ)存活性的情況下對(duì)預(yù)催化劑溫度進(jìn)行預(yù)測(cè)。
根據(jù)一特別有益的對(duì)本發(fā)明方法的實(shí)施，根據(jù)上述參數(shù)對(duì)第一和/或第二富燃燒λ、貧燃燒λ和/或第一和/或第二閾值進(jìn)行預(yù)定。另外或附加在考慮到后置的催化劑的的情況下對(duì)第一和第二階段的λ-和閾預(yù)定值進(jìn)行預(yù)定。在此首先涉及后置催化劑的溫度和/或溫度動(dòng)態(tài)、模型化的硫裝載、轉(zhuǎn)換活性和/或氧存儲(chǔ)活性。
由于在具有貧運(yùn)行能力的內(nèi)燃機(jī)在通常工作狀態(tài)下，出于各種原因定期地需要富間隔，優(yōu)選只要預(yù)催化劑溫度超過(guò)硫-解吸溫度，則針對(duì)本發(fā)明對(duì)預(yù)催化劑的脫硫，利用這樣一種“自然的”富工作階段并根據(jù)所述的預(yù)定值進(jìn)行設(shè)計(jì)。采用此方式，用最少的油耗即可進(jìn)行對(duì)預(yù)催化劑的脫硫。在作為NOx-存儲(chǔ)催化劑設(shè)計(jì)的主催化劑的情況下，特別是可以利用NOx-再生間隔實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的對(duì)催化劑的脫硫或脫硫緊接在再生之后進(jìn)行。但也可以聯(lián)想到利用在三元催化劑系統(tǒng)中所謂的化學(xué)計(jì)算的工作方式(λ＝1)的強(qiáng)制幅度的富間隔。
本發(fā)明方法的進(jìn)一步有益的設(shè)計(jì)是，尤其在駕駛員要求的理想行駛轉(zhuǎn)矩小于機(jī)動(dòng)車(chē)的移位轉(zhuǎn)矩的工作點(diǎn)上，和/或在對(duì)預(yù)催化劑脫硫期間對(duì)在拉力中斷的變速箱換檔的轉(zhuǎn)換間歇時(shí)的移位中斷進(jìn)行抑制。采用此方式可以通過(guò)用非常富氧的尾氣對(duì)尾氣系統(tǒng)的加載實(shí)現(xiàn)對(duì)位移中斷的抑制。
根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選設(shè)計(jì)，在達(dá)到預(yù)催化劑溫度時(shí)或在達(dá)到預(yù)催化劑溫度前的預(yù)過(guò)程中，所述預(yù)催化劑溫度高于或等于預(yù)催化劑溫度的最低硫-解吸溫度，
(a)直至后置的催化劑的氧存儲(chǔ)器至少在很大程度上不含有氧之前，第一階段內(nèi)燃機(jī)一直以第一富燃燒λ工作，和(b)在接著的第二階段內(nèi)燃機(jī)交替地在具有貧燃燒λ的貧間隔和在具有第二富燃燒λ的富間隔工作，其中對(duì)貧間隔和富間隔定時(shí)控制地加以確定，使以二氧化碳(SO2)形式儲(chǔ)存在預(yù)催化劑中的硫至少25％，優(yōu)選至少50％被排出。
本發(fā)明方法利用如下?tīng)顩r，諸如在富的少氧的尾氣環(huán)境下由預(yù)催化劑釋放出的二氧化硫SO2等含硫的尾氣成分在很大的程度上僅在有氧的條件下才能存儲(chǔ)在存儲(chǔ)氧的部分(OSC)和/或后置的催化劑的NOx-存儲(chǔ)器上，這是因?yàn)閷?duì)硫酸鹽形式的硫存儲(chǔ)首先需要將硫氧化成六價(jià)的氧化物之故。所以預(yù)催化劑的脫硫分兩個(gè)階段進(jìn)行，其中在方法的第一階段由整個(gè)催化劑系統(tǒng)，特別是由后置的催化劑的氧存儲(chǔ)器在很大程度上將氧分離出來(lái)并且在第二階段由預(yù)催化劑中將硫，具體地說(shuō)以SO2形式的硫排出。
在第二階段以貧尾氣環(huán)境和富尾氣環(huán)境交替地對(duì)預(yù)催化劑加載。與連續(xù)的富加載相比，這種交替進(jìn)行的貧-/富加載的優(yōu)點(diǎn)是，通過(guò)中間插入的貧間隔始終有一定量的氧加入預(yù)催化劑中并因此在富間隔中被釋放出主要以SO2形式存在的硫被排出。與此相反，以此方式將可以在很大程度上實(shí)現(xiàn)對(duì)氣味難聞的H2S的抑制。其中對(duì)貧間隔的設(shè)計(jì)應(yīng)使實(shí)際上氧不會(huì)穿過(guò)預(yù)催化劑，因而可以避免氧重新儲(chǔ)存在后置的催化劑或后置的多個(gè)催化劑中。
基于本發(fā)明對(duì)貧-和富間隔的定時(shí)控制，可以不必采用后置于預(yù)催化劑的測(cè)量裝置，例如λ探頭，因而可以以低廉的成本實(shí)現(xiàn)本方法。盡管如此就釋放出的硫在后置的催化劑上的盡可能低的重新儲(chǔ)存率和低的還原劑-和H2S的排放而言，可以實(shí)現(xiàn)間隔的最佳的設(shè)計(jì)，其中根據(jù)至少在后置的催化劑下游測(cè)出的尾氣中的氧濃度以下面還將描述的方式對(duì)貧-和富間隔的時(shí)間長(zhǎng)度的預(yù)定值進(jìn)行檢驗(yàn)并且必要時(shí)進(jìn)行適配調(diào)整。
根據(jù)本方法的一特別有益的設(shè)計(jì)，至少對(duì)脫硫的第二階段的第一貧間隔和/或第一富間隔的時(shí)間長(zhǎng)度首先預(yù)定可變的預(yù)控值，該可變的預(yù)控值優(yōu)選根據(jù)預(yù)催化劑的氧存儲(chǔ)容量進(jìn)行確定并存儲(chǔ)在與工作點(diǎn)相關(guān)的特性曲線(xiàn)組中。其中根據(jù)整個(gè)存儲(chǔ)系統(tǒng)的氧存儲(chǔ)容量和根據(jù)已知的預(yù)催化劑于至少一個(gè)后置的催化劑的氧存儲(chǔ)容量的比求出預(yù)催化劑的氧存儲(chǔ)容量，即其最大可存儲(chǔ)的氧量。對(duì)整個(gè)-氧存儲(chǔ)容量可以以一個(gè)新鮮的催化劑系統(tǒng)的已知值為基準(zhǔn)，所述的新鮮的催化劑系統(tǒng)系不含有氧和硫和未受損的催化劑系統(tǒng)。由于精確度要求較高，所以?xún)?yōu)選在方法的第二階段開(kāi)始前和/或在方法的第二階段期間確定整個(gè)催化劑系統(tǒng)的由于老化的過(guò)程往往減少的實(shí)際的氧存儲(chǔ)容量，以便借助已知的并作為常數(shù)的容量比求出預(yù)催化劑的實(shí)際的氧存儲(chǔ)容量。
優(yōu)選第二階段的貧間隔的時(shí)間長(zhǎng)度的長(zhǎng)度的確定應(yīng)使在貧間隔內(nèi)在盡可能少的氧穿過(guò)預(yù)催化劑的同時(shí)將盡可能多的氧存儲(chǔ)在預(yù)催化劑上。此點(diǎn)是必要的，以便避免氧加入后置的催化劑以及伴隨接著硫被重新儲(chǔ)存在后置的催化劑中。優(yōu)選在預(yù)催化劑的氧存儲(chǔ)器的貧間隔時(shí)間內(nèi)至少充滿(mǎn)30％并且最多充滿(mǎn)99％，尤其是最少充滿(mǎn)50％并且最多充滿(mǎn)95％的氧。其中特別優(yōu)選的是，貧間隔的結(jié)束基本上最遲與一時(shí)間點(diǎn)相符，在該時(shí)間點(diǎn)上貧尾氣穿過(guò)預(yù)催化劑。
另一方面，確定的富間隔的時(shí)間長(zhǎng)度應(yīng)使以主要為二氧化硫SO2形式儲(chǔ)存在預(yù)催化劑內(nèi)的硫在富間隔內(nèi)被排出。為此富間隔的結(jié)束宜基本與一時(shí)間點(diǎn)相符，在該時(shí)間點(diǎn)上預(yù)催化劑的氧存儲(chǔ)器在很大程度上被排空，即不含有氧。
為求出整個(gè)催化劑系統(tǒng)的氧存儲(chǔ)容量，即各個(gè)催化劑的各個(gè)最大的氧存儲(chǔ)容量的總和，可以采取不同的，甚至相互組合在一起的適用的措施。根據(jù)本方法的一有益的實(shí)施，根據(jù)時(shí)間段進(jìn)行確定，所述時(shí)間段是在內(nèi)燃機(jī)由貧工作模式向富工作模式轉(zhuǎn)換后至少在后置的催化劑的下游側(cè)首次檢測(cè)出富尾氣之前在實(shí)際最大的氧裝載的催化劑系統(tǒng)中的渡越時(shí)間。其中為確定整個(gè)氧存儲(chǔ)容量還可以附加代入內(nèi)燃機(jī)的實(shí)際工作參數(shù)，例如發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)載或轉(zhuǎn)速。特別優(yōu)選的是在第一階段結(jié)束時(shí)和在第二階段尾氣交替加載前進(jìn)行該確定。優(yōu)選為此在后置的催化劑的下游側(cè)首次檢測(cè)出貧尾氣之前，至少首先用略貧的尾氣，尤其是用λ＝1.005至1.05對(duì)催化劑系統(tǒng)加載。接著將內(nèi)燃機(jī)轉(zhuǎn)換到略富的尾氣λ，尤其是轉(zhuǎn)換到0.95至0.995之間的λ值，直至在后置的催化劑的下游側(cè)首次檢測(cè)出富尾氣。由在內(nèi)燃機(jī)從貧向富的轉(zhuǎn)換直至富尾氣穿過(guò)后置的催化劑的時(shí)延可以求出整個(gè)氧存儲(chǔ)容量。另外這種方式的優(yōu)點(diǎn)是，后置的催化劑接著至少幾乎不含有氧，從而在接著由預(yù)催化劑中排出硫時(shí)不會(huì)重新儲(chǔ)存在后置的催化劑中。所以特別有益的是，在達(dá)到預(yù)催化劑的最低硫解吸溫度之前，尤其是在低于該溫度大約20K時(shí)進(jìn)行總系統(tǒng)的氧存儲(chǔ)容量的確定。在采用這種對(duì)實(shí)際整個(gè)氧存儲(chǔ)容量的確定時(shí)還可以在進(jìn)行交替的貧-富-加載之前對(duì)與工作點(diǎn)相關(guān)的存儲(chǔ)的預(yù)控值進(jìn)行驗(yàn)證并且必要時(shí)進(jìn)行修正。采用此方式可以實(shí)現(xiàn)對(duì)H2S排放以及對(duì)后置的催化劑的氧加載的特別有效的抑制。
根據(jù)本發(fā)明方法的設(shè)計(jì)在脫硫的第二階段，即在交替進(jìn)行貧和富間隔轉(zhuǎn)換時(shí)附加或另外對(duì)整個(gè)催化劑系統(tǒng)進(jìn)行氧存儲(chǔ)容量的確定。其中在一富間隔后，即在催化劑系統(tǒng)幾乎不含有氧的情況下進(jìn)行延長(zhǎng)的貧間隔，并對(duì)在內(nèi)燃機(jī)轉(zhuǎn)換到貧工作方式和至少在一個(gè)后置的催化劑的下游側(cè)檢測(cè)到貧尾氣或超過(guò)預(yù)定的貧閾值之間的時(shí)間段進(jìn)行分析并且其設(shè)計(jì)應(yīng)使超過(guò)貧閾值的時(shí)間點(diǎn)與至少幾乎完全地充滿(mǎn)后置的催化劑的氧存儲(chǔ)器相關(guān)。
根據(jù)本發(fā)明方法的另一設(shè)計(jì)，在第二階段，即交替的進(jìn)行貧-和富加載時(shí)對(duì)富間隔的預(yù)控值附加進(jìn)行檢測(cè)和適配。為此在富λ值方向上測(cè)量和分析內(nèi)燃機(jī)由富間隔向貧間隔的轉(zhuǎn)換和至少在后置的催化劑的下游側(cè)的尾氣λ低于預(yù)定的富閾值之間的時(shí)段。其中富閾值的設(shè)計(jì)應(yīng)使低于富閾值的時(shí)間點(diǎn)與預(yù)催化劑的氧存儲(chǔ)器至少幾乎被完全排空相關(guān)。
在第一階段選擇的燃燒λ宜盡可能低，這意味著氧應(yīng)盡可能少。其中特別是為0.7至0.95的λ值，優(yōu)選0.8至0.9的λ值經(jīng)證明是有益的。該λ值將導(dǎo)致由催化劑系統(tǒng)氧的特別迅速和創(chuàng)造性的排出。對(duì)富間隔的第二富燃燒λ的預(yù)定與上述相反略富的λ值是特別有益的。特別是當(dāng)λ值為0.93至0.995，優(yōu)選當(dāng)λ值為0.97至0.99時(shí)將導(dǎo)致特別少的有害物質(zhì)的穿過(guò)和對(duì)H2S的實(shí)際完全的抑制。第二階段的貧間隔優(yōu)選為1.0至1.2之間，特別是在1.02至1.04之間。
在氧排空的第一階段后，后置的催化劑的氧存儲(chǔ)容量最高被占用20％，優(yōu)選被占用少于10％。可以利用一設(shè)置在后置催化劑下游側(cè)的對(duì)氧敏感的測(cè)量裝置對(duì)氧排出的過(guò)程進(jìn)行監(jiān)視。其中該測(cè)量裝置涉及一種λ探頭或，特別是在NOx-存儲(chǔ)催化劑的情況下涉及一種具有λ測(cè)量功能的NOx-傳感器。在該第一階段，預(yù)催化劑不必非得達(dá)到硫-解吸溫度。
根據(jù)本方法一特別優(yōu)選的設(shè)計(jì)，在脫硫結(jié)束并且內(nèi)燃機(jī)被重新接入正規(guī)的工作模式之前，在預(yù)催化劑至少在很大程度上不含氧之前一直保持第二階段。為此可對(duì)預(yù)催化劑的硫的加入和/或硫的排出持續(xù)地模型化，從而可以求出預(yù)催化劑的硫-的總裝載。優(yōu)選當(dāng)模型計(jì)算指示出預(yù)催化劑一預(yù)定的，例如在很大程度上硫完全排空。可以以已知的在此不再贅述的方式根據(jù)內(nèi)燃機(jī)的實(shí)際的工作參數(shù)，尤其是根據(jù)燃燒參數(shù)對(duì)硫的加入和硫的排出模型化。
利用設(shè)置在預(yù)催化劑上、設(shè)置在預(yù)催化劑前面或后面的溫度傳感器測(cè)量預(yù)催化劑的溫度或在考慮到相應(yīng)的工作參數(shù)的情況下根據(jù)模型計(jì)算求出預(yù)催化劑的溫度。另外根據(jù)本方法的一特別有益的設(shè)計(jì)可對(duì)特定的將來(lái)的時(shí)段的預(yù)催化劑溫度進(jìn)行預(yù)測(cè)(診斷)。當(dāng)通過(guò)預(yù)測(cè)診斷出由于特別迅速的溫度的升高在時(shí)段內(nèi)將達(dá)到硫-解吸溫度，則在預(yù)催化劑達(dá)到解吸溫度前，即可以開(kāi)始預(yù)催化劑脫硫的第一階段。采用此方式在低于一個(gè)或所有的預(yù)催化劑部分的解吸溫度的情況下即可以部分地或甚至全部地開(kāi)展本方法第一階段的氧分離。優(yōu)選在考慮到氣體踏板的踏板值發(fā)生器(PWG)的位置、踏板值發(fā)生器的動(dòng)態(tài)、發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速、噴入的燃油量、預(yù)催化劑的實(shí)際溫度、預(yù)催化劑溫度的動(dòng)態(tài)、預(yù)催化劑的模型化的硫裝載和/或預(yù)催化劑的氧儲(chǔ)存活性的情況下進(jìn)行預(yù)催化劑溫度的預(yù)測(cè)。
由于出于各種原因在具有貧運(yùn)行能力的內(nèi)燃機(jī)在通常的工作方式時(shí)定期地需要富工作間隔，所以?xún)?yōu)選只要預(yù)催化劑溫度超過(guò)硫-的解吸溫度，則利用“自然的”富工作階段對(duì)本發(fā)明的預(yù)催化劑脫硫并根據(jù)所述的預(yù)定值進(jìn)行設(shè)計(jì)。采用此方式可以以最少的油耗實(shí)現(xiàn)對(duì)預(yù)催化劑的脫硫。在作為NOx-存儲(chǔ)催化劑設(shè)計(jì)的主催化劑的情況下特別是可以利用NOx-再生間隔用于本發(fā)明對(duì)預(yù)催化劑的脫硫，或緊接在再生之后進(jìn)行脫硫。而且還可以聯(lián)想到在三元催化劑系統(tǒng)中利用化學(xué)計(jì)算工作方式(λ＝1)所述的強(qiáng)制幅度的富間隔。
根據(jù)本發(fā)明進(jìn)一步有益的設(shè)計(jì)，在對(duì)預(yù)催化劑脫硫時(shí)對(duì)特別在一工作點(diǎn)上的和/或變速箱拉力中斷進(jìn)行換擋時(shí)的轉(zhuǎn)換間歇時(shí)位移中斷進(jìn)行抑制，其中在所述工作點(diǎn)上駕駛員所要求的行駛理想轉(zhuǎn)矩小于機(jī)動(dòng)車(chē)的位移轉(zhuǎn)矩。采用此方式可以用非常富氧的尾氣對(duì)尾氣系統(tǒng)加載避免位移中斷。
本發(fā)明另外還包括一種實(shí)施本方法的裝置，該裝置在至少一個(gè)后置的催化劑(主催化劑)的下游側(cè)具有一個(gè)對(duì)氧敏感的測(cè)量裝置和機(jī)構(gòu)，利用所述機(jī)構(gòu)可以實(shí)施所述的方法步驟。該機(jī)構(gòu)包括一個(gè)控制單元，在該單元中存儲(chǔ)有用于以數(shù)字方式實(shí)施本方法的算法。該控制單元特別可以與發(fā)動(dòng)機(jī)的控制部分結(jié)成一體。
本發(fā)明另外包括一種實(shí)施本方法的裝置，該裝置在至少一個(gè)后置的催化劑(主催化劑)的下游側(cè)具有一個(gè)對(duì)氧敏感的測(cè)量裝置和機(jī)構(gòu)，利用所述機(jī)構(gòu)可以實(shí)施所述的方法步驟。該機(jī)構(gòu)包括一個(gè)控制單元，在該單元中存儲(chǔ)有用于以數(shù)字方式實(shí)施本方法的算法。該控制單元特別可以與發(fā)動(dòng)機(jī)的控制部分結(jié)成一體。
根據(jù)本裝置一特別優(yōu)選的設(shè)計(jì)，預(yù)催化劑具有存儲(chǔ)部分，該存儲(chǔ)部分可以實(shí)現(xiàn)對(duì)貧尾氣中的硫的可逆儲(chǔ)存。通過(guò)采用這種“硫收集器”，對(duì)該收集器定期地采用本發(fā)明的方法進(jìn)行脫硫，首次實(shí)現(xiàn)了對(duì)后置的催化劑，尤其是NOx-存儲(chǔ)催化劑的有針對(duì)性的避免特別不利的硫中毒的防護(hù)。
具體實(shí)施例方式
對(duì)

圖1所示的內(nèi)燃機(jī)10配屬有一個(gè)用12標(biāo)示的尾氣設(shè)備。特別有益的是內(nèi)燃機(jī)10配備有一個(gè)圖中未示出的直接噴油部分，利用該直接噴油部分通過(guò)高壓噴油閥，輸送給汽缸的燃油被直接噴入汽缸的燃燒室內(nèi)。另外對(duì)內(nèi)燃機(jī)10優(yōu)選可以進(jìn)行層霧狀加油，其中在層霧狀工作時(shí)噴入的燃油在點(diǎn)火時(shí)刻點(diǎn)以層霧方式基本集中在汽缸的火花塞的范圍內(nèi)。在層霧狀工作時(shí)特別是形成貧空燃比，因而可以實(shí)現(xiàn)特別低的油耗。尾氣設(shè)備12包括一尾氣通道14，其中在接近發(fā)動(dòng)機(jī)的位置設(shè)置有一個(gè)小容積的預(yù)催化劑16，例如一個(gè)三元催化劑，以及在汽車(chē)的底盤(pán)位置設(shè)置有一個(gè)大容積的主催化劑，尤其是一個(gè)NOx-存儲(chǔ)催化劑18。另外預(yù)催化劑16配備有一其細(xì)節(jié)未示出的硫-存儲(chǔ)部分17，所述硫-存儲(chǔ)部分在內(nèi)燃機(jī)10的貧工作階段可以對(duì)含有硫的尾氣成分進(jìn)行儲(chǔ)存。適用的已知的存儲(chǔ)部分17例如包括鋇鹽。其中存儲(chǔ)部分17以均勻分布的方式摻合在附層的催化組成部分內(nèi)或作為空間分隔的催化劑組成部分。
尾氣通道14除了催化劑系統(tǒng)16、18外還容納有各種氣體傳感器，所述傳感器對(duì)至少一種在尾氣中的成分的濃度進(jìn)行檢測(cè)并起著對(duì)內(nèi)燃機(jī)調(diào)整的作用，在存儲(chǔ)催化劑16的上游側(cè)設(shè)置有一個(gè)λ探頭，優(yōu)選一個(gè)寬帶-λ探頭。所述探頭對(duì)尾氣中的氧的濃度進(jìn)行測(cè)試并用于調(diào)整輸送給內(nèi)燃機(jī)10的空燃混合氣(燃燒λ)。后置于預(yù)催化劑16的λ探頭22可以是階躍函數(shù)響應(yīng)探頭或?qū)拵?λ探頭。所述探頭以下面還有待描述的方式用于對(duì)本發(fā)明的方法進(jìn)行控制，對(duì)預(yù)催化劑16，確切地說(shuō)對(duì)其硫-存儲(chǔ)部分進(jìn)行脫硫。另一氣體傳感器24設(shè)置在NOx-存儲(chǔ)催化劑18下游側(cè)并可以是一個(gè)NOx-傳感器24或一個(gè)λ探頭。另外尾氣通道14還可以容納溫度傳感器，所述溫度傳感器對(duì)尾氣溫度或催化劑的溫度進(jìn)行測(cè)量。另外也可以根據(jù)內(nèi)燃機(jī)10的相應(yīng)的工作參數(shù)對(duì)催化劑的溫度模型化。所有由傳感器產(chǎn)生的信號(hào)以及選出的內(nèi)燃機(jī)10的工作參數(shù)將輸入發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元28，發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元對(duì)信號(hào)數(shù)字化和進(jìn)一步處理，并根據(jù)信號(hào)對(duì)內(nèi)燃機(jī)10的工作模式，尤其是燃燒λ、層霧狀工作以及尾氣再循環(huán)率進(jìn)行控制?？刂茊卧?6與發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元28結(jié)成一體并包括一用于實(shí)施對(duì)預(yù)催化劑16脫硫的方法的存儲(chǔ)的算法。
在內(nèi)燃機(jī)10的貧工作時(shí)，尤其是貧層霧狀工作時(shí)，在燃油內(nèi)含有的硫成分幾乎被完全轉(zhuǎn)換成二氧化硫SO2。SO2在預(yù)催化劑16的催化惰性金屬部分上在富氧的尾氣中繼續(xù)被氧化并且以硫酸鹽的形式以幾乎100％的效率儲(chǔ)存在預(yù)催化劑16的存儲(chǔ)部分17或其它的存儲(chǔ)硫的構(gòu)成部分中。當(dāng)認(rèn)定一預(yù)催化劑16溫度近似與存儲(chǔ)部分17的硫-解吸溫度相符或即將達(dá)到硫-解吸溫度時(shí)，控制單元26開(kāi)始對(duì)預(yù)催化劑16的脫硫。
在圖2中根據(jù)用λ探頭20測(cè)出的燃燒λ(曲線(xiàn)30)以及位于預(yù)催化劑16下游側(cè)的λ探頭22測(cè)出的尾氣λ(曲線(xiàn)32)的時(shí)間關(guān)系曲線(xiàn)示出本發(fā)明方法的過(guò)程。首先內(nèi)燃機(jī)10在層霧狀工作時(shí)以貧燃燒λ工作(或必要時(shí)以化學(xué)計(jì)算均勻工作方式)。以在達(dá)到預(yù)催化劑16的硫-解吸溫度之前特定的預(yù)過(guò)程開(kāi)始脫硫的第一階段τ1并且內(nèi)燃機(jī)10以第一富燃燒λλF1工作，所述λF1優(yōu)選在0.8至0.9之間，在內(nèi)燃機(jī)10轉(zhuǎn)換后在預(yù)催化劑16下游側(cè)的尾氣λ將急劇降低并且在一定的時(shí)間保持在λ＝1。在預(yù)催化劑16的氧存儲(chǔ)器被排空前，在該階段在富尾氣內(nèi)存在的還原劑(HC、CO)將被完全消耗掉。在此后富尾氣才開(kāi)始穿過(guò)預(yù)催化劑，從而使λ探頭22檢測(cè)出越來(lái)越富的尾氣并且尾氣λ32降低到數(shù)值＜1。當(dāng)位于NOx-存儲(chǔ)催化劑18下游側(cè)的氣體傳感器24測(cè)出同樣富的尾氣時(shí)，第一階段τ1結(jié)束(預(yù)過(guò)程未示出)。因此保證了在此時(shí)刻點(diǎn)整個(gè)催化劑系統(tǒng)至少在很大程度上不含有或完全不含有氧。
在接著的第二階段τ2，其中預(yù)催化劑16至少已經(jīng)達(dá)到最低的硫-解吸溫度，從而實(shí)現(xiàn)固有的硫的排出，內(nèi)燃機(jī)10交替地以貧燃燒λM和第二富燃燒λF2工作。在第一貧間隔τM內(nèi)，對(duì)貧燃燒λM進(jìn)行調(diào)整，所述貧燃燒λM宜在1.01至1.2之間，優(yōu)選在1.04至1.08之間，以便實(shí)現(xiàn)一定的氧在預(yù)催化劑16上的儲(chǔ)存。因此在預(yù)催化劑16下游側(cè)測(cè)出的尾氣λ32開(kāi)始增大并且接近于預(yù)定的閾值SM，所述閾值在λ＝1.0與λM之間。一旦λ探頭22測(cè)出的尾氣λ與閾值SM相符，則內(nèi)燃機(jī)10被轉(zhuǎn)換到其第二富燃燒λ為λF2的富間隔SM，所述富間隔SM宜在0.93至0.995之間，優(yōu)選在0.97至0.99之間。因此在預(yù)催化劑16下游側(cè)的尾氣λ32重新降低并且在一定的時(shí)間重新保持在λ＝1。在該階段利用在尾氣中存在的還原劑儲(chǔ)存在硫-存儲(chǔ)部分17上的硫被還原和釋放。其中通過(guò)在在先的貧間隔τM中儲(chǔ)存的氧保證了還原保持在二氧化硫的氧化價(jià)(+IV)上并不完全轉(zhuǎn)換到硫化氫H2S(-II)的價(jià)。首先通過(guò)對(duì)貧間隔τM期間的閾值SM的預(yù)定對(duì)預(yù)催化劑16的氧裝載的為此相適宜的程度進(jìn)行調(diào)整。從富間隔τM的一特定點(diǎn)開(kāi)始尾氣中的還原劑不再完全地被用于轉(zhuǎn)換硫酸鹽，從而尾氣λ32逐步降低到富λ值＜1。一旦尾氣λ32達(dá)到第二閾值SF，所述第二閾值在λ＝1.0與λF2之間，內(nèi)燃機(jī)10重新以貧燃燒λλM工作。接著在類(lèi)似的控制下進(jìn)行其它的貧和富間隔τM、τF。
雖然在第二階段τ2由預(yù)催化劑16中排出的SO2到達(dá)后置的NOx-存儲(chǔ)催化劑，但排出的SO2可以不發(fā)生儲(chǔ)存而穿過(guò)后置的NOx-存儲(chǔ)催化劑。硫以硫酸鹽的形式在NOx-存儲(chǔ)催化劑上的儲(chǔ)存首先需要將SO2氧化成SO3并因而需要氧的存在。由于在第一階段τ1NOx-存儲(chǔ)催化劑18的氧存儲(chǔ)器被排空并且甚至在接著的富間隔τM幾乎沒(méi)有氧到達(dá)存儲(chǔ)催化劑18上，因而不存在氧。
根據(jù)本發(fā)明的方法實(shí)現(xiàn)了幾乎所有的以SO2形式儲(chǔ)存在預(yù)催化劑16上的硫的釋放，而不會(huì)導(dǎo)致接著將硫重新存儲(chǔ)在對(duì)此特別敏感的NOx-存儲(chǔ)催化劑18上。因此以較大間隔進(jìn)行的特別耗油的對(duì)NOx-存儲(chǔ)催化劑18的脫硫是必要的，該脫硫由于為此需要非常高的催化劑溫度，即始終需要降低發(fā)動(dòng)機(jī)效率的措施并因此將造成明顯高的油耗。另外由于在第二階段τ2的間歇的貧-/富加載幾乎可以完全對(duì)具有強(qiáng)烈氣味和有害的H2S的產(chǎn)生和排放進(jìn)行抑制并且同時(shí)將還原劑HC和CO的穿過(guò)保持在微弱的程度。所以從整體上來(lái)說(shuō)本發(fā)明的特征是實(shí)現(xiàn)了特別微弱的有害物質(zhì)的排放。對(duì)此本發(fā)明的方法實(shí)現(xiàn)了作為“硫收集器”的對(duì)預(yù)催化劑的有針對(duì)性的設(shè)計(jì)。因而NOx-存儲(chǔ)催化劑18幾乎完全可以避免硫中毒并且實(shí)際上可以省去對(duì)存儲(chǔ)催化劑18否則將需要的脫硫。
對(duì)在圖3中示出的內(nèi)燃機(jī)10配屬有整體用12標(biāo)示的尾氣設(shè)備。內(nèi)燃機(jī)10特別有益的是配備有直接噴油裝置，采用該直接噴油裝置通過(guò)一高壓噴油閥將有待加入到汽缸內(nèi)的燃油直接噴入汽缸燃燒室內(nèi)。另外對(duì)內(nèi)燃機(jī)10優(yōu)選可以層霧狀加載，其中在層霧狀注油工作時(shí)噴入的燃油在一時(shí)刻點(diǎn)以層注油霧形式基本集中在汽缸的火花塞范圍內(nèi)。在層霧狀注油工作時(shí)構(gòu)成特別貧的空燃混合氣，因而可以實(shí)現(xiàn)低油耗。
尾氣設(shè)備12包括一尾氣通道14，其中在發(fā)動(dòng)機(jī)附近位置上設(shè)置有小容積的預(yù)催化劑16，例如一三元催化劑，以及在汽車(chē)底盤(pán)上設(shè)置有一個(gè)大容積的主催化劑，尤其是在具有貧運(yùn)行能力的內(nèi)燃機(jī)10的情況下設(shè)置一個(gè)NOx-存儲(chǔ)催化劑18。預(yù)催化劑16另外配備有一個(gè)硫-存儲(chǔ)部分17。，所述硫-存儲(chǔ)部分可以在內(nèi)燃機(jī)10的貧工作階段內(nèi)對(duì)含硫的尾氣成分進(jìn)行存儲(chǔ)。相宜的已知的硫-存儲(chǔ)部分例如包括鋇鹽。其中可以將存儲(chǔ)部分17以均勻的分布與覆層的催化構(gòu)成部分混合或作為空間分離的催化劑構(gòu)成部分。
尾氣通道14除了催化劑系統(tǒng)16、18外還容納有各種氣體傳感器，所述傳感器對(duì)至少一種在尾氣中的成分的濃度進(jìn)行檢測(cè)并起著對(duì)內(nèi)燃機(jī)10調(diào)整的作用。具體地說(shuō)，在存儲(chǔ)催化劑16的上游側(cè)設(shè)置有一個(gè)λ探頭。所述探頭對(duì)尾氣中的氧的濃度進(jìn)行測(cè)試并用于調(diào)整輸送給內(nèi)燃機(jī)10的空燃混合氣(燃燒λ)。另一個(gè)氣體傳感器24是一個(gè)對(duì)氧敏感的測(cè)量裝置并設(shè)置在NOx-存儲(chǔ)催化劑18的下游側(cè)。其中涉及的同樣是λ探頭，尤其是階躍函數(shù)響應(yīng)探頭，或者尤其是當(dāng)主催化劑如在此所述是一個(gè)NOx-存儲(chǔ)催化劑，則涉及一個(gè)NOx-傳感器，所述傳感器具有λ測(cè)量功能。對(duì)氧敏感的測(cè)量裝置24還以下面將描述的方式用于對(duì)本發(fā)明對(duì)預(yù)催化劑16，確切地說(shuō)對(duì)其硫-存儲(chǔ)部分17進(jìn)行脫硫的本發(fā)明的方法進(jìn)行控制。
另外尾氣通道14還可以容納溫度傳感器，所述溫度傳感器對(duì)尾氣溫度或催化劑的溫度進(jìn)行測(cè)量。另外也可以根據(jù)內(nèi)燃機(jī)10的相應(yīng)的工作參數(shù)對(duì)催化劑的溫度模型化。所有由傳感器產(chǎn)生的信號(hào)以及選出的內(nèi)燃機(jī)10的工作參數(shù)將輸入發(fā)動(dòng)機(jī)控制部分28，發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元對(duì)信號(hào)數(shù)字化和進(jìn)一步處理，并根據(jù)信號(hào)對(duì)內(nèi)燃機(jī)10的工作模式，尤其是燃燒λ、層霧狀注油工作以及尾氣再循環(huán)率進(jìn)行控制?？刂茊卧?6與發(fā)動(dòng)機(jī)控制部分28結(jié)成一體并包括一用于實(shí)施對(duì)預(yù)催化劑16脫硫的方法的存儲(chǔ)的算法。
在內(nèi)燃機(jī)10的貧工作時(shí)，尤其是貧層霧狀注油工作時(shí)，在燃油內(nèi)含有的硫成分幾乎被完全轉(zhuǎn)換成二氧化硫SO2。SO2在預(yù)催化劑16的催化惰性金屬部分上在富氧的尾氣中繼續(xù)被氧化并且以硫酸鹽的形式以幾乎100％的效率儲(chǔ)存在預(yù)催化劑16的存儲(chǔ)部分17或其它的存儲(chǔ)硫的構(gòu)成部分中。當(dāng)認(rèn)定一預(yù)催化劑16溫度近似與存儲(chǔ)部分17的硫-解吸溫度相符或即將達(dá)到硫-解吸溫度時(shí)，控制單元26開(kāi)始對(duì)預(yù)催化劑16脫硫。
在圖4中根據(jù)用λ探頭22測(cè)出的燃燒λmot(發(fā)動(dòng)機(jī)λ)以及位于預(yù)催化劑16下游側(cè)的(和在實(shí)施本方法過(guò)程中尚未測(cè)量的)尾氣λnHK的時(shí)間關(guān)系曲線(xiàn)示出本發(fā)明方法的控制。另外圖4的中間部分示出預(yù)催化劑19的實(shí)際的氧加載OVK和下面部分示出NOx-存儲(chǔ)催化劑18的氧加載Ovk的過(guò)程。
首先內(nèi)燃機(jī)10在層霧狀注油工作時(shí)以貧燃燒λ工作(或必要時(shí)以化學(xué)計(jì)算均勻工作方式)。以在達(dá)到預(yù)催化劑16的硫-解吸溫度之前特定的預(yù)過(guò)程開(kāi)始脫硫的第一階段T1并且內(nèi)燃機(jī)10以與第一富燃燒λλF1相符的發(fā)動(dòng)機(jī)λλmot工作，所述λF1優(yōu)選在0.8至0.9之間(時(shí)間點(diǎn)t0)。
在內(nèi)燃機(jī)10轉(zhuǎn)換到λF1后緊接著開(kāi)始對(duì)預(yù)催化劑16進(jìn)行氧裝載，從預(yù)催化劑16的與最大裝載位置相符的氧存儲(chǔ)容量OSCVK開(kāi)始。在該階段存儲(chǔ)的氧為對(duì)尾氣中的還原劑HC、CO氧化已被完全用盡。一旦預(yù)催化劑16的氧存儲(chǔ)器被排空OVK＝0，則富尾氣首次穿過(guò)預(yù)催化劑16，從而使預(yù)催化劑16下游側(cè)的尾氣λλnVK降低，低于λ＝1。因此NOx-存儲(chǔ)催化劑18的氧存儲(chǔ)器也開(kāi)始排空并且其實(shí)際的O2-加載OHK同樣降低到0。然后在NOx-存儲(chǔ)催化劑18下游側(cè)才檢測(cè)到λnHK。一旦位于NOx-存儲(chǔ)催化劑18下游側(cè)的氣體傳感器24測(cè)出的尾氣λnHK低于第一富閾值時(shí)(時(shí)間點(diǎn)t1)，第一階段T1結(jié)束。因此保證了在此時(shí)刻點(diǎn)整個(gè)催化劑系統(tǒng)至少在很大程度上或完全不含有氧，尤其是NOx-存儲(chǔ)催化劑18的氧裝載OHK最高為20％，尤其是低于其最大氧存儲(chǔ)容量OSCHK的10％。其中在考慮到在內(nèi)燃機(jī)10與NOx-存儲(chǔ)催化劑18之間的尾氣的渡越時(shí)間，SF1的設(shè)計(jì)應(yīng)使在時(shí)間點(diǎn)t1上轉(zhuǎn)換后存在的貧尾氣到達(dá)完全不含有氧的NOx-存儲(chǔ)催化劑18。
在接著的第二階段T2，其中預(yù)催化劑16至少已經(jīng)達(dá)到最低的硫-解吸溫度，從而實(shí)現(xiàn)固有的硫的排出，內(nèi)燃機(jī)10交替地以富間隔τF和貧間隔τM工作。在第一貧間隔τM內(nèi)，將發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒λmot調(diào)整到貧燃燒λM，所述貧燃燒λM宜在1.0至1.2之間，優(yōu)選在1.02至1.04之間，以便實(shí)現(xiàn)一定的氧在預(yù)催化劑16上的儲(chǔ)存。因此在預(yù)催化劑16上的氧裝載OVK將開(kāi)始增多和在預(yù)催化劑16后面的尾氣λnVK具有一定滯后也開(kāi)始增大。在氧穿過(guò)預(yù)催化劑16后(λnVK＞1)才開(kāi)始對(duì)NOx-存儲(chǔ)催化劑18的氧存儲(chǔ)器緩慢地裝入氧并因而OHK實(shí)現(xiàn)弱的增大。同時(shí)在NOx-存儲(chǔ)催化劑18后測(cè)出的尾氣λnVK也在一定時(shí)延后增大。
在λnVK開(kāi)始增大之前，內(nèi)燃機(jī)10在時(shí)間點(diǎn)t2被轉(zhuǎn)換到其第二富燃燒λ為λF2的富間隔τM，所述富間隔SM宜在0.93至0.995之間，優(yōu)選在0.97至0.99之間。因此預(yù)催化劑16的氧裝載OVK將降低。在該階段利用在尾氣中存在的還原劑儲(chǔ)存在硫-存儲(chǔ)部分17上的硫被還原和釋放。其中通過(guò)在在先的貧間隔τM中儲(chǔ)存的氧保證了還原，使還原保持在二氧化硫的氧化價(jià)(+IV)上并不完全轉(zhuǎn)換成硫化氫H2S(-II)的價(jià)。從富間隔τF的一特定點(diǎn)開(kāi)始尾氣中的還原劑不再完全地被用于轉(zhuǎn)換硫酸鹽，從而在預(yù)催化劑16的尾氣λλnVK逐步降低到富λ值＜1，從而促使NOx-存儲(chǔ)催化劑18(OHK降低)的氧存儲(chǔ)器的排空。
雖然在第二階段T2，確切地說(shuō)在富間隔τF由預(yù)催化劑16中排出的SO2到達(dá)后置的NOx-存儲(chǔ)催化劑，但排出的SO2可以不發(fā)生儲(chǔ)存而穿過(guò)后置的NOx-存儲(chǔ)催化劑。硫以硫酸鹽的形式在NOx-存儲(chǔ)催化劑上的儲(chǔ)存首先需要將SO2氧化成SO3并因而需要氧的存在。由于在第一階段T1NOx-存儲(chǔ)催化劑18的氧存儲(chǔ)器被排空并且甚至在接著在第二階段T2的貧間隔τM幾乎沒(méi)有氧到達(dá)存儲(chǔ)催化劑18，所以沒(méi)有氧供使用。
至少在在第二階段T2開(kāi)始前對(duì)貧間隔τM和富間隔τF的時(shí)間長(zhǎng)度首先進(jìn)行預(yù)控制，其中根據(jù)內(nèi)燃機(jī)10的實(shí)際工作參數(shù)，例如發(fā)動(dòng)機(jī)的負(fù)荷或轉(zhuǎn)速，對(duì)存儲(chǔ)的預(yù)控值進(jìn)行預(yù)定。預(yù)控值尤其取決于預(yù)催化劑16的氧存儲(chǔ)容量OSCVK并且例如可以與催化劑16的新鮮的狀況或一在在先的脫硫中確定的實(shí)際存儲(chǔ)容量相符。其中貧間隔τM的時(shí)間長(zhǎng)度的確定應(yīng)使貧間隔τM的結(jié)束與對(duì)預(yù)催化劑16的貧穿過(guò)盡可能精確地重合。采用此方式僅有少量的氧能夠到達(dá)NOx-存儲(chǔ)催化劑18，因而只有微量的氧存儲(chǔ)在NOx-存儲(chǔ)催化劑18上。富間隔τF的預(yù)控值的確定應(yīng)使在考慮到尾氣的渡越時(shí)間實(shí)現(xiàn)NOx-存儲(chǔ)催化劑18的氧存儲(chǔ)器的實(shí)際完全的排空。
通過(guò)對(duì)內(nèi)燃機(jī)10貧間隔τM向富間隔τF的轉(zhuǎn)換(例如在時(shí)間點(diǎn)t2)直至在NOx-存儲(chǔ)催化劑18后面的尾氣λnHK在較低的λ值方向上低于預(yù)給定的富閾值λ的時(shí)延的測(cè)量實(shí)現(xiàn)貧間隔τM與富間隔τF的時(shí)間長(zhǎng)度的存儲(chǔ)的預(yù)控值的檢驗(yàn)和必要時(shí)的適配。其中在考慮到尾氣渡越時(shí)間的情況下對(duì)SF1的設(shè)計(jì)應(yīng)確保預(yù)催化劑16的氧存儲(chǔ)器被實(shí)際完全排空。在此假設(shè)測(cè)出的時(shí)延大于富間隔τF時(shí)間長(zhǎng)度的迄今的預(yù)控值，則實(shí)施適配調(diào)整，其中將未來(lái)的富間隔τF縮短一個(gè)固定的或可變的差值。反之，當(dāng)測(cè)出的時(shí)延短于富間隔τF迄今的時(shí)間長(zhǎng)度(在此情況時(shí)不得低于SF1)，則后續(xù)的間隔SF1延長(zhǎng)一個(gè)差值。
為對(duì)催化劑的老化和隨之的氧存儲(chǔ)容量的減少加以考慮，在第二階段T2過(guò)程中和/或在第一階段T1結(jié)束時(shí)對(duì)整個(gè)催化劑系統(tǒng)16、18的氧存儲(chǔ)容量OSC∑加以確定。為此在第二階段T2內(nèi)進(jìn)行一延長(zhǎng)的貧間隔τM，其長(zhǎng)度直至在存儲(chǔ)催化劑18后面的尾氣λnHK達(dá)到預(yù)定的貧閾值SM。其中貧閾值SM的設(shè)計(jì)應(yīng)使對(duì)其的超過(guò)與NOx-存儲(chǔ)催化劑18和隨之的整個(gè)催化劑系統(tǒng)的100％的氧裝載相符。實(shí)際上當(dāng)λnHK超過(guò)第二富閾值SF2時(shí)將結(jié)束延長(zhǎng)的貧間隔τM并進(jìn)行內(nèi)燃機(jī)向λF2的轉(zhuǎn)換。因此可以用尾氣渡越時(shí)間對(duì)貧閾值SM進(jìn)行修正，以便避免過(guò)多的氧加入到存儲(chǔ)催化劑18內(nèi)。由測(cè)出發(fā)動(dòng)機(jī)開(kāi)始延長(zhǎng)的貧間隔τM至用氣體傳感器測(cè)出對(duì)NOx-存儲(chǔ)催化劑18的貧穿過(guò)之間的時(shí)延可以求出作為存儲(chǔ)容量總和(OSCVK+OSCHK)的氧存儲(chǔ)容量OSC∑。根據(jù)已知的OSC∑與新鮮的催化劑16、18中的一個(gè)之間的氧存儲(chǔ)容量的比可以確定出預(yù)催化劑16的最大氧存儲(chǔ)容量OSCVK。根據(jù)求出的預(yù)催化劑16的OSCVK可以對(duì)貧間隔τM和富間隔τF加以修正。同樣可以實(shí)現(xiàn)λ閾值SM、SF1和SF2的適配調(diào)整。
特別優(yōu)選的是在第一階段T1結(jié)束時(shí)交替的進(jìn)行尾氣加載前對(duì)整個(gè)催化劑系統(tǒng)16、18的氧存儲(chǔ)容量OSC∑進(jìn)行確定(圖中未示出)。為此優(yōu)選首先在催化系統(tǒng)的預(yù)催化劑16的最低硫-解吸溫度20K情況下用在1.005與1.05之間的略貧的尾氣加載，直至在存儲(chǔ)催化劑18后檢測(cè)到λnHK向“貧”方向的探測(cè)階躍。如果是此種情況，則存在催化系統(tǒng)16、18的最大的氧加載。接著用λ值在0.95至0.995之間略富的尾氣對(duì)系統(tǒng)加載，直至在存儲(chǔ)催化劑18下游側(cè)檢測(cè)到向“富”方向的氣體傳感器24的探測(cè)階躍。采用此方式由發(fā)動(dòng)機(jī)λ從貧向富的轉(zhuǎn)換到檢測(cè)到NOx-存儲(chǔ)催化劑18下游側(cè)的富穿過(guò)的時(shí)延進(jìn)行分析，以便求出整個(gè)氧存儲(chǔ)能力OSC∑。這種方式的優(yōu)點(diǎn)在于，隨著第二階段T2的開(kāi)始可以將富間隔τF和貧間隔τM的時(shí)間長(zhǎng)度與實(shí)際的催化劑狀況，尤其是預(yù)催化劑16的實(shí)際催化劑狀況適配。
雖然以特別有益的采用硫存儲(chǔ)部分17實(shí)現(xiàn)的預(yù)催化劑16的舉例對(duì)本方法做了說(shuō)明，但本發(fā)明并不限于此。在習(xí)用的不具有“硫收集器”的預(yù)催化劑上同樣可以實(shí)施本方法，而與上述方式?jīng)]有區(qū)別。
實(shí)現(xiàn)了幾乎所有的以SO2形式儲(chǔ)存在預(yù)催化劑16上的硫被釋放，而不會(huì)導(dǎo)致接著將硫重新存儲(chǔ)在對(duì)此特別敏感的NOx-存儲(chǔ)催化劑18上。因此以較大間隔進(jìn)行的特別耗油的對(duì)NOx-存儲(chǔ)催化劑18的脫硫是必要的，該脫硫由于為此需要非常高的催化劑溫度，即始終需要降低發(fā)動(dòng)機(jī)效率的措施并因此將造成明顯高的油耗。另外由于在第二階段τ2的間歇的貧-/富加載幾乎可以完全對(duì)具有強(qiáng)烈氣味和有害的H2S的產(chǎn)生和排放進(jìn)行抑制并且同時(shí)將還原劑HC和CO的穿過(guò)保持在微弱的程度。所以從整體上來(lái)說(shuō)本發(fā)明的特征是實(shí)現(xiàn)了特別微弱的有害物質(zhì)的排放。對(duì)此本發(fā)明的方法實(shí)現(xiàn)了作為“硫收集器”的對(duì)預(yù)催化劑的有針對(duì)性的設(shè)計(jì)。因而NOx-存儲(chǔ)催化劑18幾乎完全可以避免硫中毒并且實(shí)際上可以省去對(duì)存儲(chǔ)催化劑18否則將需要的脫硫。
附圖標(biāo)記對(duì)照表10內(nèi)燃機(jī)12尾氣設(shè)備14尾氣通道16預(yù)催化劑17硫-儲(chǔ)存部分18后置的催化劑/NOx-存儲(chǔ)催化劑20、22對(duì)氧敏感的測(cè)量裝置/λ探頭24對(duì)氧敏感的測(cè)量裝置/NOx-傳感器器26控制單元28發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元30燃燒λ值32預(yù)催化劑下游側(cè)的尾氣λ值λ 空燃比λλF1第一富燃燒λλF2第二富燃燒λλM貧燃燒λτF富間隔τM貧間隔τM’延長(zhǎng)的貧間隔λmot燃燒λ值/發(fā)動(dòng)機(jī)λ值λnHKNOx-存儲(chǔ)催化劑下游側(cè)的尾氣λ值λnVK預(yù)存儲(chǔ)催化劑下游側(cè)的尾氣λ值OHKNOx-存儲(chǔ)催化劑的氧吸收OSC∑整個(gè)催化劑系統(tǒng)的氧存儲(chǔ)容量OSCHKNOx-存儲(chǔ)催化劑的氧存儲(chǔ)容量OSCVK預(yù)催化劑的氧存儲(chǔ)容量OVK預(yù)催化劑的氧吸收SF第二閾值SF1第一富閾值SF2第二富閾值SM第一閾值SM貧閾值t 時(shí)間T1、τ1第一階段(脫氧)T2、τ2第二階段(脫硫)
權(quán)利要求
1.一種用于對(duì)至少設(shè)置在內(nèi)燃機(jī)(10)尾氣通道(14)內(nèi)的預(yù)催化劑(16)脫硫的方法，在該預(yù)催化劑后至少接有另一催化劑(18)，特別是一NOx-存儲(chǔ)催化劑，其特征在于，在達(dá)到預(yù)催化劑(16)溫度時(shí)或在達(dá)到預(yù)催化劑(16)溫度前的預(yù)過(guò)程中，所述預(yù)催化劑溫度高于或等于預(yù)催化劑溫度(16)的最低硫-解吸溫度，(a)在第一階段(τ1)內(nèi)燃機(jī)(10)以第一富燃燒λ(λF1)工作，直至后置的催化劑(18)的氧存儲(chǔ)器至少在很大程度上實(shí)現(xiàn)沒(méi)有氧的程度，和(b)在接著的第二階段(τ2)內(nèi)燃機(jī)(10)交替地在具有貧燃燒λ(λM)的貧間隔(τM)和在具有第二富燃燒λ(λF2)的富間隔(τF)工作。
2.按照權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，第二階段(τ2)的貧間隔(τM)和富間隔(τF)的確定應(yīng)使主要以二氧化碳(SO2)的形式儲(chǔ)存在預(yù)催化劑(16)中的硫被排出。
3.按照權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于，一旦在預(yù)催化劑(16)下游尾氣λ達(dá)到第一預(yù)給定的閾值，則在第二階段(τ2)實(shí)現(xiàn)由貧間隔(τM)向富間隔(τF)的轉(zhuǎn)換，和一旦在預(yù)催化劑(16)下游尾氣λ達(dá)到第二預(yù)給定的閾值，則在第二階段(τ2)實(shí)現(xiàn)由富間隔(τF)向貧間隔(τM)的轉(zhuǎn)換。
4.按照權(quán)利要求3的方法，其特征在于，采用一對(duì)氧敏感的測(cè)量裝置(22)，尤其是采用λ探頭對(duì)預(yù)催化劑(16)下游側(cè)的尾氣λ進(jìn)行測(cè)量。
5.按照權(quán)利要求3至4中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，第一閾值(SM)是在1.0和貧燃燒λ(λM)之間的λ值和第二閾值是在1.0和第二富燃燒λ(λF2)之間的λ值。
6.按照權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，在第二階段(τ2)內(nèi)對(duì)富間隔(τF)與貧間隔(τM)之間定時(shí)控制地進(jìn)行轉(zhuǎn)換。
7.按照權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，富間隔(τF)的時(shí)間長(zhǎng)度為1至20秒，尤其為2至10秒和貧間隔(τM)的時(shí)間長(zhǎng)度為0.5至10秒，尤其為2至6秒。
8.按照權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，至遲一旦在后置的催化劑(18)下游測(cè)出貧尾氣λ，則在第二階段(τ2)內(nèi)進(jìn)行由貧間隔(τM)向富間隔(τF)的轉(zhuǎn)換。
9.按照上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，富間隔(τF)第二富燃燒λ(λF2)為0.93至0.995，尤其為0.97至0.99。
10.按照上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，第二階段(τ2)的貧燃燒λ(λM)為1.01至1.2，尤其為1.04至1.08。
11.按照上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，在后置的催化劑(18)的氧-存儲(chǔ)容量最多達(dá)20％，尤其是不大于10％被占用前，將保持第一階段(τ1)。
12.按照權(quán)利要求11所述的方法，其特征在于，利用后置于后置催化劑(18)的對(duì)氧敏感的測(cè)量裝置(24)對(duì)后置的催化劑(18)的氧儲(chǔ)存器的至少在很大程度上的排空進(jìn)行監(jiān)視。
13.按照上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，第一階段(τ1)的第一富燃燒λ(λF1)為0.7至0.95，尤其為0.8至0.9。
14.按照上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，在預(yù)催化劑(16)至少在很大程度上被脫硫前，一直保持第二階段(τ2)。
15.按照上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，根據(jù)預(yù)催化劑(16)的模型化的硫裝載確定第二階段(τ2)的結(jié)束。
16.按照權(quán)利要求15所述的方法，其特征在于，根據(jù)一個(gè)對(duì)照內(nèi)燃機(jī)(10)實(shí)際工作溫度模型化的預(yù)催化劑(16)的硫的加入和/或排出求出硫裝載。
17.按照上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，對(duì)預(yù)催化劑(16)的溫度進(jìn)行測(cè)定或根據(jù)模型計(jì)算求出預(yù)催化劑(16)的溫度。
18.按照上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，對(duì)預(yù)定的時(shí)段預(yù)測(cè)預(yù)催化劑的溫度，而且當(dāng)經(jīng)預(yù)測(cè)認(rèn)定在時(shí)段內(nèi)將達(dá)到硫-解吸溫度，在預(yù)催化劑(16)尚未達(dá)到硫-解吸溫度前，開(kāi)始第一階段(τ1)。
19.按照權(quán)利要求18所述的方法，其特征在于，考慮到氣體踏板的踏板值發(fā)生器的位置、踏板值發(fā)生器的動(dòng)態(tài)、發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速、噴入的燃油量、預(yù)催化劑的實(shí)際溫度、預(yù)催化劑溫度的動(dòng)態(tài)、預(yù)催化劑(16)的模型化的硫加入和預(yù)催化劑(16)的氧儲(chǔ)存活性對(duì)預(yù)催化劑的溫度進(jìn)行預(yù)測(cè)。
20.按照上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，根據(jù)氣體踏板的踏板值發(fā)生器的位置、踏板值發(fā)生器的動(dòng)態(tài)、發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速、噴入的燃油量、預(yù)催化劑的實(shí)際溫度、預(yù)催化劑溫度的動(dòng)態(tài)、預(yù)催化劑(16)的模型化的硫加入和預(yù)催化劑(16)的氧儲(chǔ)存活性、后置的催化劑(18)的溫度和/或溫度動(dòng)態(tài)、后置的催化劑(18)的轉(zhuǎn)化活性和/或后置的催化劑(18)的氧儲(chǔ)存活性對(duì)第一富燃燒λ(λF1)、第二富燃燒λ(λF2)、貧燃燒λ(λM)、第一閾值(SM)和/或第二閾值(SM)進(jìn)行預(yù)定。
21.按照上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，預(yù)催化劑(16)的脫硫至少部分地與后置的NOx-儲(chǔ)存催化劑的NOx-再生重疊或緊接著進(jìn)行。
22.按照上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，對(duì)預(yù)催化劑(16)脫硫時(shí)的位移中斷進(jìn)行抑制。
23.按照權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，以如下方式對(duì)貧間隔(τM)和/或富間隔(τF)進(jìn)行定時(shí)測(cè)定，即至少有25％以二氧化硫(SO2)方式存儲(chǔ)在預(yù)催化劑(16)內(nèi)的硫被排出。
24.按照權(quán)利要求23所述的方法，其特征在于，為在第二階段(T2)內(nèi)的至少第一貧間隔(τM)和/或至少第一富間隔(τF)的時(shí)間，預(yù)給定可變的預(yù)控值。
25.按照權(quán)利要求23或24所述的方法，其特征在于，根據(jù)預(yù)催化劑(16)的氧存儲(chǔ)器的氧存儲(chǔ)容量(OSCVK)確定預(yù)控值。
26.按照權(quán)利要求25所述的方法，其特征在于，根據(jù)整個(gè)催化劑系統(tǒng)(16、18)的氧存儲(chǔ)容量(OSC∑)和根據(jù)預(yù)催化劑(16)的氧存儲(chǔ)容量(OSCVK)與至少后置的催化劑(18)的氧存儲(chǔ)容量(OSCHK)的比求出預(yù)催化劑(16)的氧存儲(chǔ)容量(OSCVK)。
27.按照權(quán)利要求24至26中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，預(yù)控值存儲(chǔ)在與工作點(diǎn)有關(guān)的特性曲線(xiàn)內(nèi)。
28.按照權(quán)利要求23至27中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，在第二階段(T2)貧間隔(τM)的時(shí)間長(zhǎng)度的確定應(yīng)使在貧間隔(τM)內(nèi)對(duì)其中的一個(gè)預(yù)催化劑(16)的氧儲(chǔ)存容(OSCVK)至少30％和最多99％，尤其是至少50％和最多95％被充滿(mǎn)。
29.按照權(quán)利要求28所述的方法，其特征在于，對(duì)貧間隔(τM)的時(shí)間長(zhǎng)度的確定應(yīng)使貧間隔(τM)的結(jié)束基本上最遲與一時(shí)間點(diǎn)相符，在該時(shí)間點(diǎn)上貧尾氣穿過(guò)預(yù)催化劑(16)。
30.按照權(quán)利要求23至29中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，在第二階段對(duì)富間隔(τF)的時(shí)間長(zhǎng)度的確定應(yīng)使在富間隔(τF)內(nèi)主要以二氧化硫(SO2)方式儲(chǔ)存在預(yù)催化劑(16)的硫被排出。
31.按照權(quán)利要求30所述的方法，其特征在于，對(duì)富間隔(τF)的時(shí)間長(zhǎng)度的確定應(yīng)使富間隔(τF)的結(jié)束基本上最遲與一時(shí)間點(diǎn)相符，在該時(shí)間點(diǎn)上預(yù)催化劑的氧儲(chǔ)存器(OSCVK)在很大程度上不含有氧。
32.按照權(quán)利要求21至31中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，根據(jù)一在內(nèi)燃機(jī)(10)由一貧工作模式向一富工作模式轉(zhuǎn)換后首次在后置的催化劑(18)的下游檢測(cè)到富尾氣之前的在實(shí)際最大氧儲(chǔ)存的催化劑系統(tǒng)中所經(jīng)過(guò)的時(shí)間段確定整個(gè)催化劑系統(tǒng)(16、18)的氧儲(chǔ)存容量(OSC∑)。
33.按照權(quán)利要求32所述的方法，其特征在于，在第二階段(T2)開(kāi)始前，特別是在第一階段(T1)結(jié)束時(shí)進(jìn)行對(duì)催化劑系統(tǒng)(16、18)的氧儲(chǔ)存容量(OSC∑)的確定。
35.按照權(quán)利要求23至31中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，根據(jù)時(shí)間段確定催化劑系統(tǒng)(16、18)的氧儲(chǔ)存容量(OSC∑)，所述時(shí)間段是在內(nèi)燃機(jī)(10)由富工作模式轉(zhuǎn)換成貧工作模式轉(zhuǎn)換后至少在后置的催化劑(18)的下游側(cè)首次檢測(cè)出貧尾氣或超過(guò)預(yù)定的貧閾值(SM)前至少在催化劑系統(tǒng)(16、18)至少接近無(wú)氧的時(shí)間。
36.按照權(quán)利要求35所述的方法，其特征在于，對(duì)預(yù)定的貧閾值(SM)的設(shè)計(jì)應(yīng)使由在至少一后置的至少幾乎完全充滿(mǎn)催化劑(18)的氧儲(chǔ)存器(OSCHK)的催化劑(18)下游的尾氣λ(λnHK)與超過(guò)貧閾值(SM)的時(shí)間點(diǎn)相關(guān)。
37.按照權(quán)利要求35或36所述的方法，其特征在于，在第二階段(T2)進(jìn)行氧儲(chǔ)存容量(OSC∑)的確定。
38.按照權(quán)利要求23至37中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，在第二階段(T2)根據(jù)測(cè)出的內(nèi)燃機(jī)(10)從富間隔(τF)向貧間隔(τM)的轉(zhuǎn)換直至低于第一預(yù)定的富閾值(SF1)的時(shí)間段由至少一個(gè)后置的催化劑的下游遞減的尾氣λ(λnHK)向富值方向?qū)Ω婚g隔(τF)時(shí)間長(zhǎng)度的預(yù)控值進(jìn)行適配。
39.按照權(quán)利要求38所述的方法，第一預(yù)定的富閾值(SF1)的設(shè)計(jì)應(yīng)使在至少一后置的主催化劑(18)的氧存儲(chǔ)器(OSCHK)至少幾乎排空的催化劑(18)的下游的尾氣λ(λnHK)與低于該閾值的時(shí)間點(diǎn)相關(guān)。
40.按照權(quán)利要求23至39中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，采用一對(duì)氧敏感的測(cè)量裝置(22)，尤其是采用一NOx-傳感器或λ探頭對(duì)至少一后置的催化劑(18)下游的尾氣λ進(jìn)行測(cè)量。
41.按照權(quán)利要求23至40中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，第二階段(T2)的富間隔(τF)的第二富燃燒λ(λF)為0.93至0.995，尤其是0.97至0.99。
42.按照權(quán)利要求23至41中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，第二階段(T2)的貧間隔(τM)的第二貧燃燒λ(λM)為1.0至1.2，尤其是1.02至1.04。
43.按照權(quán)利要求23至42中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，第一階段41(T1)的第一富燃燒λ(λF1)為0.7至0.95，尤其為0.8至0.9。
44.按照權(quán)利要求23至43中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，在至少一后置的催化劑(18)的氧儲(chǔ)存容量(OSCHK)最高達(dá)20％，尤其是達(dá)少于10％被占用前保持第一階段(T1)。
45.按照權(quán)利要求23至44所述的方法，其特征在于，在預(yù)催化劑(16)至少在很大程度上脫硫前保持在第二(T2)階段。
46.按照權(quán)利要求45所述的方法，其特征在于，根據(jù)預(yù)催化劑(16)的模型化的硫的加入確定第二階段(T2)的結(jié)束。
47.按照權(quán)利要求46所述的方法，其特征在于，根據(jù)按照內(nèi)燃機(jī)(10)的預(yù)催化劑(16)的實(shí)際工作參數(shù)模型化的硫的加入和/或硫的排出求出硫的加載。
48.按照權(quán)利要求23至47中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，對(duì)預(yù)催化劑(16)的溫度進(jìn)行測(cè)量或根據(jù)模型計(jì)算求出預(yù)催化劑(16)的溫度。
49.按照權(quán)利要求23至48中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，對(duì)一預(yù)定的時(shí)間段預(yù)測(cè)預(yù)催化劑(16)的溫度并且如果通過(guò)預(yù)測(cè)認(rèn)定在時(shí)間段內(nèi)將達(dá)到硫解吸溫度，則在預(yù)催化劑(16)達(dá)到硫-解吸溫度之前，開(kāi)始第一階段(T1)。
50.按照權(quán)利要求49所述的方法，其特征在于，考慮到氣體踏板的踏板值發(fā)生器的位置、踏板值發(fā)生器的動(dòng)態(tài)、發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速、噴入的燃油量、預(yù)催化劑的實(shí)際溫度、預(yù)催化劑溫度的動(dòng)態(tài)、預(yù)催化劑(16)的模型化的硫加載和/或預(yù)催化劑(16)的氧儲(chǔ)存活性進(jìn)行對(duì)預(yù)催化劑的預(yù)測(cè)。
51.按照權(quán)利要求23至50中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，預(yù)催化劑(16)的脫硫至少部分地與后置的NOx-儲(chǔ)存催化劑(18)的NOx-再生重疊或緊接著進(jìn)行。
52.按照權(quán)利要求23至51中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，對(duì)預(yù)催化劑(16)的脫硫期間內(nèi)的位移中斷進(jìn)行抑制。
53.用于對(duì)至少一個(gè)設(shè)置在可以以貧方式運(yùn)行的內(nèi)燃機(jī)(10)的尾氣通道(14)內(nèi)設(shè)置的預(yù)催化劑(16)進(jìn)行脫硫的裝置，在該預(yù)催化劑后面至少設(shè)置有另一個(gè)催化劑(18)，尤其是一個(gè)NOx-存儲(chǔ)催化劑，采用一設(shè)置在預(yù)催化劑(16)的下游側(cè)的對(duì)氧敏感的氣體傳感器(22)和機(jī)構(gòu)，利用該氣體傳感器和機(jī)構(gòu)在達(dá)到預(yù)催化劑(16)溫度時(shí)或在達(dá)到預(yù)催化劑(16)溫度前的預(yù)過(guò)程中，所述預(yù)催化劑溫度高于或等于預(yù)催化劑溫度(16)的最低硫-解吸溫度，進(jìn)行如下方法步驟(a)在第一階段(τ1)內(nèi)燃機(jī)(10)以第一富燃燒λ(λF1)工作，直至后置的催化劑(18)的氧存儲(chǔ)器至少在很大程度上實(shí)現(xiàn)沒(méi)有氧的程度，和(b)在接著的第二階段(τ2)內(nèi)燃機(jī)(10)交替地在具有貧燃燒λ(λM)的貧間隔(τM)和在具有第二富燃燒λ值(λF2)的富間隔(τF)工作。
54.用于對(duì)至少一個(gè)設(shè)置在可以以貧方式運(yùn)行的內(nèi)燃機(jī)(10)的尾氣通道(14)內(nèi)的預(yù)催化劑(16)進(jìn)行脫硫的裝置，在該預(yù)催化劑后面至少設(shè)置有另一個(gè)催化劑(18)，尤其是一個(gè)NOx-儲(chǔ)存催化劑，采用一設(shè)置在預(yù)催化劑(16)的下游側(cè)的對(duì)氧敏感的氣體傳感器(22)和機(jī)構(gòu)，利用該氣體傳感器和裝置在達(dá)到預(yù)催化劑(16)溫度時(shí)或在達(dá)到預(yù)催化劑(16)溫度前的預(yù)過(guò)程中，所述預(yù)催化劑溫度高于或等于預(yù)催化劑溫度(16)的最低硫-解吸溫度，進(jìn)行如下方法步驟(a)在第一階段(T1)內(nèi)燃機(jī)(10)以第一富燃燒λ(λF1)工作，直至后置的催化劑(18)的氧儲(chǔ)存器至少在很大程度上實(shí)現(xiàn)不含有氧的程度，和(b)在接著的第二階段(T2)內(nèi)燃機(jī)(10)交替地在具有貧燃燒λ(λM)的貧間隔(τM)和在具有第二富燃燒λ(λF2)的富間隔(τF)工作，其中對(duì)貧間隔(τM)和/或富間隔(τF)的定時(shí)控制的確定應(yīng)使至少25％以二氧化硫(SO2)形式儲(chǔ)存在預(yù)催化劑(16)內(nèi)的硫被排出。
55.按照權(quán)利要求53或54所述的裝置，其特征在于，預(yù)催化劑(16)配備有硫-存儲(chǔ)部分(17)，所述硫-存儲(chǔ)部分用于對(duì)貧尾氣中的硫進(jìn)行可逆存儲(chǔ)。
56.按照上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的裝置，其特征在于，所述裝置包括一控制單元(26)，在該控制單元中以數(shù)字形式存儲(chǔ)有用于實(shí)施方法的算法。
57.按照權(quán)利要求56所述的裝置，其特征在于，控制單元(26)與發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元(28)結(jié)成一體。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種對(duì)設(shè)置在內(nèi)燃機(jī)(10)的尾氣通道(14)內(nèi)的至少一預(yù)催化劑(16)進(jìn)行脫硫的方法,其中對(duì)該預(yù)催化劑至少后置有另一個(gè)催化劑(18),特別是一個(gè)NOx－存儲(chǔ)催化劑,本發(fā)明還涉及一種實(shí)施本方法的裝置。在達(dá)到預(yù)催化劑(16)溫度時(shí)或在達(dá)到預(yù)催化劑(16)溫度前的預(yù)過(guò)程中,所述預(yù)催化劑溫度高于或等于預(yù)催化劑溫度(16)的最低硫－解吸溫度,(a)在第一階段(τ
文檔編號(hào)F01N3/20GK1384277SQ0211932
公開(kāi)日2002年12月11日 申請(qǐng)日期2002年5月8日 優(yōu)先權(quán)日2001年5月3日
發(fā)明者?？ㄌ亍げㄌ? 馬蒂亞斯·霍爾茨 申請(qǐng)人:大眾汽車(chē)股份有限公司