專利名稱：使設(shè)置在內(nèi)燃機廢氣區(qū)的結(jié)構(gòu)部件運行的方法和其執(zhí)行裝置的制作方法
背景技術(shù)：
本發(fā)明涉及一種如獨立權(quán)利要求所述的用于使設(shè)置在內(nèi)燃機廢氣區(qū)的結(jié)構(gòu)部件運行的方法和一種用于執(zhí)行該方法的裝置。
在DE 199 06 287 A1中描述了一種用于使設(shè)置在內(nèi)燃機廢氣區(qū)的顆粒過濾器再生的方法，其中根據(jù)最后呈現(xiàn)的運行狀態(tài)并根據(jù)顆粒過濾器的狀態(tài)在不同的運行狀態(tài)之間變換。在一個運行狀態(tài)實現(xiàn)已貯藏顆粒的顆粒過濾器的再生。
在溫度提高時進(jìn)行再生，在高溫時使顆粒、主要是炭黑顆粒和灰塵顆粒通過一個氧化反應(yīng)燃燒。在內(nèi)燃機的通常運行中所述顆粒過濾器的溫度位于一個例如150至300攝氏度的溫度范圍，一般位于對于再生所需的溫度以下。因此一般需要專門的加熱措施，用于導(dǎo)入再生。所需的溫度例如可以通過提高內(nèi)燃機的廢氣溫度實現(xiàn)。因為廢氣除了加熱顆粒過濾器以外也得一起加熱可能存在的其它結(jié)構(gòu)部件、即廢氣區(qū)，因此直到開始再生可能已經(jīng)過去幾分鐘了。對于再生持續(xù)時間目前預(yù)計可達(dá)25分鐘，這取決于顆粒過濾器的負(fù)荷狀態(tài)以及其大小。
只要內(nèi)燃機設(shè)置在一個汽車?yán)锩?，就可以設(shè)想這些狀況，其中不能實現(xiàn)顆粒過濾器的完全再生或者不能開始。這些狀況一方面是一個故障狀態(tài)，例如由于一個提前的再生使發(fā)動機油稀釋。另一方面可能呈現(xiàn)內(nèi)燃機的運行狀態(tài)，在該狀態(tài)內(nèi)燃機還沒有達(dá)到其自身的額定運行溫度。一個這樣的運行狀態(tài)例如在汽車短程運行中發(fā)生。在這種情況下可能中斷或者根本不啟動再生過程。
在DE 198 43 879 A1中描述了一種內(nèi)燃機的運行方法，在其廢氣區(qū)設(shè)置一個NOX存儲催化器。在第一工況中內(nèi)燃機在一個分層的汽缸充氣范圍中貧油運行，在該狀態(tài)中將所產(chǎn)生的NOX貯藏到NOX存儲催化器里面。在第二工況中內(nèi)燃機在一個均勻汽缸充氣范圍中化學(xué)計量地或者富油地運行，在該階段中實現(xiàn)NOX存儲催化器的再生。如同對于顆粒過濾器一樣NOX存儲催化器的再生在與正常的運行條件相比更高的催化器溫度條件下進(jìn)行，它們可以通過專門的催化器加熱措施實現(xiàn)。所述NOX存儲催化器的再生持續(xù)時間位于數(shù)秒范圍并且由此與一個顆粒過濾器的再生持續(xù)時間相比明顯更短。但是由于需要加熱措施在原理上產(chǎn)生與在顆粒過濾器再生時相同的問題。在這里也可以設(shè)想這種狀況，其中中斷或者根本不啟動再生。
本發(fā)明的目的是，提供一種用于使設(shè)置在內(nèi)燃機廢氣區(qū)的結(jié)構(gòu)部件運行的方法和一種用于執(zhí)行該方法的裝置，它們保證結(jié)構(gòu)部件的運行準(zhǔn)備。
這個目的通過在獨立權(quán)利要求中給出的特征得以實現(xiàn)。
發(fā)明優(yōu)點按照本發(fā)明的方法和按照本發(fā)明的用于執(zhí)行該方法的裝置，在第一工況將內(nèi)燃機的一種廢氣成分貯藏到設(shè)置在內(nèi)燃機廢氣區(qū)里面的結(jié)構(gòu)部件里面并且在第二工況使該結(jié)構(gòu)部件由所貯藏的廢氣成分再生。根據(jù)結(jié)構(gòu)部件的運行狀態(tài)和/或根據(jù)內(nèi)燃機的運行狀態(tài)啟動所述第二工況。按照本發(fā)明規(guī)定，還由一個外部的啟動信號啟動該第二工況。
按照本發(fā)明的措施能夠由此保證結(jié)構(gòu)部件的運行準(zhǔn)備，在第二工況中所述結(jié)構(gòu)部件由所貯藏的廢氣成分再生，可以任意地通過外部的啟動信號啟動所述第二階段。所述結(jié)構(gòu)部件的再生狀態(tài)可以根據(jù)愿望例如由一個操作人員建立。該愿望可以在維護(hù)內(nèi)燃機和其附屬部件時產(chǎn)生。只要內(nèi)燃機設(shè)置在一個汽車?yán)锩?，就可以在車間駐留期間提出該要求。按照本發(fā)明的措施能夠使結(jié)構(gòu)部件置于對應(yīng)于再生狀態(tài)的一個確定的狀態(tài)。在這個應(yīng)用中按照本發(fā)明的措施從該結(jié)構(gòu)部件的一個再生狀態(tài)開始能夠?qū)崿F(xiàn)內(nèi)燃機和其附屬部件的診斷。可以再建立以前有可能受約束的汽車行駛運行。
由從屬權(quán)利要求給出按照本發(fā)明的方法和用于執(zhí)行該方法的按照本發(fā)明的裝置的有利改進(jìn)方案。
第一改進(jìn)方案是，所述外部的啟動信號通過一個診斷接口導(dǎo)入。該診斷接口目前已經(jīng)以常見的方式存在，只要內(nèi)燃機設(shè)置在汽車?yán)锩妗Ｔ谶@種應(yīng)用中今后有規(guī)律地事先給出標(biāo)準(zhǔn)的接口，由此可以提高可用性。所述外部的啟動信號最好由一個診斷器提供，它對于現(xiàn)有的診斷接口可以通過簡單的方式接通。
另一改進(jìn)方案是，當(dāng)滿足至少另一條件，同時在呈現(xiàn)外部啟動信號時才啟動第二工況。
一個條件例如是，內(nèi)燃機的溫度和/或轉(zhuǎn)速位于一個給定的范圍里面。另一條件例如是，汽車的速度等于零。另一條件例如是，內(nèi)燃機的功率給定信號等于一個空轉(zhuǎn)值，其中內(nèi)燃機至少位于器空轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速范圍。另一條件例如是，包含在內(nèi)燃機的一個控制器里面的空轉(zhuǎn)調(diào)節(jié)器位于一個已起振狀態(tài)，其中內(nèi)燃機的空轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)至少保持接近恒定。
按照本發(fā)明的方法和按照本發(fā)明的用于執(zhí)行該方法的裝置，在內(nèi)燃機的第二工況提高內(nèi)燃機廢氣的溫度。
按照本發(fā)明的方法和按照本發(fā)明的用于執(zhí)行該方法的裝置尤其適合于建立一個由存儲催化器構(gòu)成的催化器、尤其是NOX存儲催化器和/或顆粒過濾器、最好是柴油顆粒過濾器的運行準(zhǔn)備。
按照本發(fā)明的方法和按照本發(fā)明的用于執(zhí)行該方法的裝置的其它有利改進(jìn)方案從其它從屬權(quán)利要求和下面的描述中給出。


附圖示出運行按照本發(fā)明的方法的技術(shù)環(huán)境。
附圖示出一個內(nèi)燃機10，在其進(jìn)氣區(qū)設(shè)置一個空氣質(zhì)量流傳感器11并在其廢氣區(qū)12設(shè)置一個溫度傳感器13和一個結(jié)構(gòu)部件14。該空氣質(zhì)量流傳感器11將一個空氣質(zhì)量流信號msl傳給一個控制器15。該溫度傳感器13提供內(nèi)燃機10的廢氣溫度tabg供控制器15使用。
此外將內(nèi)燃機10的一個功率給定信號ps、一個轉(zhuǎn)速信號n以及一個由再生控制器16提供的再生信號r輸送到控制器15。該控制器15將燃料檢測信號msk傳給內(nèi)燃機10，將一個廢氣回流信號agr傳給一個確定回流廢氣量18的廢氣回流閥17并且將一個空轉(zhuǎn)調(diào)節(jié)器信號lr傳給一個條件檢驗器19。
所述轉(zhuǎn)速信號n和功率給定信號ps也提供給條件檢驗器19。該條件檢驗器19還包括輸入的一個速度信號v、一個發(fā)動機溫度信號tmot和一個外部的啟動信號s。所述的外部啟動信號s由一個診斷器20提供并且通過一個診斷接口21傳遞到條件檢驗器19。
該條件檢驗器19給出一個再生觸發(fā)信號rf給再生控制器16。還將一個差壓信號dp輸送給再生控制器16，一個差壓傳感器22提供該差壓信號dp，該差壓傳感器檢測結(jié)構(gòu)部件14之前和之后的壓力差。
按照本發(fā)明的方法和按照本發(fā)明的用于執(zhí)行該方法的裝置如下工作所述控制器15根據(jù)功率給定信號ps通過燃料量信號msk確定輸送到內(nèi)燃機10的燃料量，該燃料量信號輸送到一個未詳細(xì)示出的燃料檢測系統(tǒng)。在此考慮到空氣質(zhì)量流信號msl，它由空氣質(zhì)量流傳感器11提供，該傳感器設(shè)置在內(nèi)燃機10的進(jìn)氣區(qū)。如果對于內(nèi)燃機10涉及一個柴油內(nèi)燃機，則在原理上無需其它的用于確定燃料量信號msk的輸入?yún)?shù)。必要時具有一個未詳細(xì)示出的廢氣傳感器，它將一個λ信號作為在內(nèi)燃機10廢氣中的空氣-燃料比的尺度傳給控制器15。此外在內(nèi)燃機10的進(jìn)氣區(qū)還具有一個未詳細(xì)示出的必要時存在的節(jié)流閥，它或者將一個節(jié)流閥信號傳給控制器15或者由控制器15控制該節(jié)流閥。
通過回流的廢氣量18可以影響在內(nèi)燃機10廢氣中的氮氧化物濃度以及廢氣溫度tabg，所述控制器15通過廢氣回流閥17通過廢氣回流信號agr控制廢氣量。
所述結(jié)構(gòu)部件14例如是一個存儲催化器，它在第一工況貯藏一種給定的廢氣成分。在上述現(xiàn)有技術(shù)中所述存儲催化器是NOX存儲催化器，它在內(nèi)燃機10的第一工況貯藏包含在廢氣中的氮氧化物。因為一個這樣的存儲催化器的存儲容量是有限的，所以該存儲催化器必須在第二工況間或地再生。在再生控制器16中例如可以借助于貯藏到存儲催化器中的NOX質(zhì)量、在存儲催化器后面產(chǎn)生的NOX質(zhì)量、在存儲催化器之前和之后產(chǎn)生的NOX質(zhì)量流或者借助于其它評價值確定這個過程的必要性。再生信號r的出現(xiàn)表示結(jié)構(gòu)部件14所需的再生。可以直接促使從第一工況變換到第二工況。但是所述控制器15可以借助于確定的內(nèi)燃機10運行條件防止所需的變換。
在所示實施例中所述結(jié)構(gòu)部件14是一個顆粒過濾器，尤其是柴油顆粒過濾器，它在第一工況貯藏包含在內(nèi)燃機10廢氣中的炭黑顆粒。所述再生控制器16例如借助于在顆粒過濾器之前和之后的廢氣壓力差可以獲得顆粒過濾器的負(fù)荷狀態(tài)。該壓力差由差壓傳感器22測量并且作為差壓信號dp提供。當(dāng)顆粒過濾器的負(fù)荷狀態(tài)超過給定的尺度，則所述再生控制器16將再生信號r傳給控制器15。在這個實施例中也可以直接促使從第一工況變換到第二工況。但是所述控制器15在這里也可以借助于所確定的內(nèi)燃機10運行條件防止本身所需的變換。
這些運行條件是內(nèi)燃機10在熱啟動階段的一個運行參數(shù)，其中內(nèi)燃機10的溫度tmot例如可以由一個未詳細(xì)示出的溫度傳感器測量，該傳感器例如設(shè)置在冷卻水里面、在汽缸組上或者在油回路里面。此外例如當(dāng)內(nèi)燃機10在空轉(zhuǎn)運行時，防止變換到第二工況。在這個工況廢氣的溫度tabg低到使用于加熱結(jié)構(gòu)部件14的燃料需求太大。當(dāng)與一個過去的第二工況的時間間隔太短時，例如也防止變換到第二工況。在此要考慮到，在第二工況期間由于加熱方法可能出現(xiàn)油稀釋，在第二工況存在燃料再噴射，一部分燃料冷凝到內(nèi)燃機10的汽缸壁上并且進(jìn)入發(fā)動機油里面。在出現(xiàn)這種運行狀況時第二工況根本不啟動。此外還必須考慮到第二工況可能不結(jié)束。當(dāng)內(nèi)燃機10在出現(xiàn)第二工況期間斷開時，出現(xiàn)這種情況。
按照本發(fā)明，可以通過外部的啟動信號s與內(nèi)燃機10的運行狀態(tài)和/或結(jié)構(gòu)部件14的狀態(tài)無關(guān)地啟動第二工況。該外部啟動信號s例如可以由一個維護(hù)工程師在進(jìn)行維護(hù)時促成。該外部啟動信號s能夠使結(jié)構(gòu)部件14隨時置于再生狀態(tài)。其它診斷可以源自一個確定的初始狀態(tài)。
該外部的啟動信號s例如可以通過使一個例如與控制器15連接的觸點的一次短路而實現(xiàn)。當(dāng)該啟動信號s通過診斷接口21導(dǎo)入時，產(chǎn)生一次操作。這樣的診斷接口21目前已經(jīng)經(jīng)常使用。由于不斷的進(jìn)步未來將提高診斷器20的使用性。所述啟動信號s優(yōu)選由制動器20提供，它與診斷接口21接通。該診斷接口21不僅可以通過機械的插接實現(xiàn)而且可以由無線連接實現(xiàn)。
在一個簡單的改進(jìn)方案中所述外部啟動信號s可以直接促使第二工況啟動。但是最好具有條件檢驗器19，它在出現(xiàn)外部的啟動信號s時附加地檢驗，是否存在給定條件并且當(dāng)滿足至少一個條件時，它才通過再生觸發(fā)信號fr觸發(fā)第二工況。
第一條件確定，內(nèi)燃機10的溫度tmot必須超過一個閾值。另一條件規(guī)定，汽車的行駛速度等于零，在該汽車中設(shè)置內(nèi)燃機10。通過這個措施檢測，是否確實在維護(hù)駐留期間促成外部的啟動信號s。還可以檢驗，內(nèi)燃機10的轉(zhuǎn)速n是否處于空轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速范圍。一個檢驗是特別有利的，所述功率給定信號ps是否對應(yīng)于一個數(shù)值，對于該數(shù)值內(nèi)燃機10空轉(zhuǎn)運行。所述功率給定信號ps例如由一個設(shè)置在汽車中的行駛踏板提供。通過這個措施在必要時附加地保證，內(nèi)燃機10以一個轉(zhuǎn)速n在空轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速范圍中運行。此外通過空轉(zhuǎn)調(diào)節(jié)信號lr可以保證，內(nèi)燃機10以一個轉(zhuǎn)速n在空轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速范圍中運行并且不存在改變轉(zhuǎn)速的要求或者不出現(xiàn)提高的空轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速，如同例如在內(nèi)燃機熱運行期間可以給出的空轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速那樣。因此所述條件檢驗器19構(gòu)成外部控制信號s與出現(xiàn)至少一個條件tmot、v、n、ps、lr的與邏輯。只有當(dāng)滿足至少一個條件tmot、v、n、ps、lr時，條件檢驗器19才將再生觸發(fā)信號fr傳給再生控制器16。該再生觸發(fā)信號fr優(yōu)先于差壓信號dp，該差壓信號顯示結(jié)構(gòu)部件14的負(fù)荷狀態(tài)。再生信號r的提供促使控制器15立刻變換工況。不再需要其它條件檢驗，因為已經(jīng)確定滿足在條件檢驗器19中的條件。
所述控制器15通過變換到第二工況導(dǎo)入至少一個可能需要的加熱措施。例如可以提高廢氣的溫度tabg，所述溫度傳感器13測量該溫度。例如可以通過未詳細(xì)示出的節(jié)流閥調(diào)節(jié)輸送到內(nèi)燃機10的空氣流來提高廢氣溫度tabg。也可以通過增加回流的廢氣量18提高溫度。作為另一措施可以提高內(nèi)燃機10的空轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速。另一措施規(guī)定燃料再噴射，它在汽缸中只不完全地燃燒。未燃燒的燃料在廢氣區(qū)12與現(xiàn)有的剩余氧氣產(chǎn)生生熱反應(yīng)。這個措施可以通過一個未詳細(xì)示出的二次供氣得到有效地支持。還可以具有一個未詳細(xì)示出的對結(jié)構(gòu)部件14的直接電加熱。
通過已經(jīng)描述過的措施檢測第二工況的結(jié)束。第二工況通過變換到第一工況結(jié)束。通過結(jié)束第二工況、即結(jié)束再生使結(jié)構(gòu)部件14再建立起使用準(zhǔn)備。
權(quán)利要求
1.一種用于使設(shè)置在內(nèi)燃機(10)的廢氣區(qū)(12)中的結(jié)構(gòu)部件(14)運行的方法，在該結(jié)構(gòu)部件中在第一工況貯藏一種廢氣成分并且在第二工況通過廢氣成分使該結(jié)構(gòu)部件再生，其中根據(jù)內(nèi)燃機(10)的工況和/或結(jié)構(gòu)部件(14)的負(fù)荷狀態(tài)啟動第二工況，其特征在于，所述第二工況還由一個外部的啟動信號(s)啟動。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述外部的啟動信號(s)通過一個診斷接口(21)引入。
3.如權(quán)利要求1和2所述的方法，其特征在于，所述外部的啟動信號(s)由一個診斷器(20)提供。
4.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，只有當(dāng)滿足至少一個條件(tmot，v，n，ps，lr)，同時在出現(xiàn)外部的啟動信號(s)時才啟動所述第二工況。
5.如權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，所述內(nèi)燃機(10)的溫度(tmot)必須超過一個給定的閾值和/或所述內(nèi)燃機(10)設(shè)置在其中的汽車的行駛速度等于零。
6.如權(quán)利要求4和5所述的方法，其特征在于，所述內(nèi)燃機(10)的轉(zhuǎn)速(n)必須等于空轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速。
7.如權(quán)利要求4至6中任一項所述的方法，其特征在于，一個用于內(nèi)燃機(10)功率的功率給定信號(ps)必須等于一個數(shù)值，該數(shù)值只足以保持內(nèi)燃機(10)的空轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速。
8.如權(quán)利要求4至7中任一項所述的方法，其特征在于，由一個空轉(zhuǎn)調(diào)節(jié)器提供的空轉(zhuǎn)調(diào)節(jié)信號(l)必須進(jìn)入起振狀態(tài)。
9.如上述權(quán)利要求中任一項所述的方法，其特征在于，作為結(jié)構(gòu)部件(14)是一個存儲催化器。
10.如權(quán)利要求1至8中任一項所述的方法，其特征在于，結(jié)構(gòu)部件(14)是一個顆粒過濾器，最好是柴油顆粒過濾器。
11.一種裝置，用于執(zhí)行如權(quán)利要求1至10中任一項所述的方法。
全文摘要
一種用于使設(shè)置在內(nèi)燃機(10)的廢氣區(qū)(12)中的結(jié)構(gòu)部件(14)運行的方法和一種用于執(zhí)行該方法的裝置，在該結(jié)構(gòu)部件中在第一工況貯藏一種廢氣成分并且在第二工況通過廢氣成分使該結(jié)構(gòu)部件再生。不僅根據(jù)內(nèi)燃機(10)的工況和/或結(jié)構(gòu)部件(14)的負(fù)荷狀態(tài)而且根據(jù)一個外部的啟動信號(s)啟動第二工況。只有當(dāng)滿足至少一個條件(tmot，v，n，ps，lr)時，同時在出現(xiàn)外部的啟動信號(s)時才啟動所述第二工況。所述外部的啟動信號(s)由一個診斷器(20)提供，它通過一個診斷接口(21)連接。
文檔編號F01N3/023GK1795325SQ200480014389
公開日2006年6月28日 申請日期2004年5月24日 優(yōu)先權(quán)日2003年5月26日
發(fā)明者A·普菲夫勒, R·維爾特, M·維斯特 申請人:羅伯特.博世有限公司