專利名稱：用于凈化具有催化轉(zhuǎn)化器的內(nèi)燃機的排氣的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于凈化具有催化轉(zhuǎn)化器的內(nèi)燃機的排氣的方法，所述催化轉(zhuǎn)化器包括氧儲存成分。本發(fā)明尤其涉及在發(fā)動機已經(jīng)在稀薄條件下操作之后的氧儲存成分的最佳填充度的恢復(fù)，用于發(fā)動機的調(diào)節(jié)過(受到λ (lambda)控制的)的化學(xué)計量操作。
背景技術(shù)：
為了凈化這些發(fā)動機的排氣，使用所謂的三元催化轉(zhuǎn)化器，所述三元催化轉(zhuǎn)化器同時從排氣去除一氧化碳(Co)、碳?xì)浠衔?HC)和氮氧化物(NOx)。空燃比λ ( λ )經(jīng)常用于說明供給到發(fā)動機的空氣/燃料混合物的組分。所述空燃比是關(guān)于化學(xué)計量條件的規(guī)格化的空氣/燃料比?？諝?燃料比說明了每千克燃料下有多少千克空氣被供給到內(nèi)燃機。用于化學(xué)計量燃燒的空氣/燃料比對于普通的發(fā)動機燃料而言是14.7。此時，空燃比λ是1。低于14. 7的空氣/燃料比，或者低于1的空燃比，稱為濃的，并且高于14.7的空氣/燃料比，或者高于1的空燃比，稱為稀的。如果在內(nèi)燃機中沒有發(fā)生用于排氣的某些成分的儲存效應(yīng)，則排氣的空燃比與供給到發(fā)動機的空氣/燃料混合物的空燃比對應(yīng)。為了獲得三種污染物全部的較高的轉(zhuǎn)化程度，空燃比λ必須設(shè)定在λ = 1周圍非常窄的范圍內(nèi)(化學(xué)計量條件)。其中三種污染物全部至少80%被轉(zhuǎn)化的、λ = 1周圍的區(qū)間經(jīng)常稱為λ窗。為了補償排氣中的氧含量的波動，三元催化轉(zhuǎn)化器包括氧儲存成分(OSC)，所述氧儲存成分在稀排氣條件(λ > 1)下儲存氧，并且在濃排氣條件(λ < 1)下放出氧，由此將排氣的化學(xué)計量設(shè)定到λ =1。允許其氧化狀態(tài)改變的復(fù)合物適于作為催化轉(zhuǎn)化器中的氧儲存成分。優(yōu)選地使用氧化鈰，氧化鈰可以表達(dá)為Ce2O3和Ce02。為了使氧化鈰穩(wěn)定，氧化鈰例如作為與氧化鋯混合的氧化物使用。在下文中，將應(yīng)當(dāng)理解，氧儲存成分的儲存容量意思是被每克氧儲存成分可以吸收的氧質(zhì)量。因此，填充度指的是實際儲存的氧質(zhì)量與儲存容量的比。儲存容量可以使用本領(lǐng)域的技術(shù)人員已知的多種方法經(jīng)實驗確定。調(diào)節(jié)空燃比的目的是防止氧儲存物完全填充或者基本清空(empty)。在氧儲存物完全填充的情況下，出現(xiàn)較稀的排氣的轉(zhuǎn)折點(breakthrough)，并且因此放出氮氧化物。在氧儲存物基本上清空的情況下，出現(xiàn)較濃的排氣的轉(zhuǎn)折點，也就是說，放出一氧化碳和碳?xì)浠衔?。布置在沿著排氣流動方向的催化轉(zhuǎn)化器上游的氧探針(λ探針)(催化器前 (pre-cat)探針)的信號用于調(diào)節(jié)空燃比。借助所述探針，供給到發(fā)動機的空氣/燃料混合物被調(diào)節(jié)成使得排氣在進(jìn)入催化轉(zhuǎn)化器之前具有化學(xué)計量組分。在本發(fā)明的上下文中，所述調(diào)節(jié)稱為λ調(diào)節(jié)。除了催化器前探針以外，氧探針通常被包含在催化轉(zhuǎn)化器下游的傳遞管系(drive train)中。λ調(diào)節(jié)的目標(biāo)化學(xué)計量可以借助所述催化器前探針被重新調(diào)整。 這稱為催化后調(diào)節(jié)。催化后調(diào)節(jié)尤其用于監(jiān)測和調(diào)整催化轉(zhuǎn)化器的氧儲存物的填充度。這些探針產(chǎn)生作為排氣的氧含量的函數(shù)的電壓。因此，傳統(tǒng)地使用兩點的λ探針，所述兩點的λ探針也稱為階躍變化的λ探針。在稀排氣條件下，所述λ探針具有約 0.2V的電壓，在過渡到濃排氣時，該電壓在非常窄的λ區(qū)間內(nèi)從0.2V跳躍到超過0.7V。這里，催化后調(diào)節(jié)構(gòu)造成產(chǎn)生約0. 65V的探針電壓。該點位于探針特征曲線的最陡的分支上， 并且與約50%的氧儲存物的最佳填充度對應(yīng)。這樣，可以容易地檢測和校正排氣的化學(xué)計量的上偏差和下偏差?；鸹c火式發(fā)動機主要借助具有化學(xué)計量組分的空氣/燃料混合物操作。然而，如果發(fā)動機不再輸出動力，則燃料供給被傳統(tǒng)地切斷。如果出現(xiàn)該所謂的超速斷油 (overrun fuel cutoff)，則僅空氣被供給到發(fā)動機，使得排氣組分與周圍空氣對應(yīng)。在超速斷油期間，催化轉(zhuǎn)化器的氧儲存成分使氧完全飽和，或者用氧填充。在超速斷油期間，不可能進(jìn)行催化后調(diào)節(jié)。例如由于λ調(diào)節(jié)的調(diào)節(jié)誤差，除了超速斷油以外，也會在其它驅(qū)動狀態(tài)中發(fā)生氧儲存物完全填充。在超速斷油結(jié)束之后，調(diào)節(jié)過的化學(xué)計量操作應(yīng)當(dāng)盡可能快地重新開始。然而，為此，首先必須使氧儲存物的填充度恢復(fù)到約50%的最佳值。因此，在超速斷油之后，發(fā)動機傳統(tǒng)地在濃空氣/燃料混合物下短暫操作。所述在濃空氣/燃料混合物下的短暫操作也稱為濃脈沖。僅當(dāng)氧儲存物的填充度已經(jīng)恢復(fù)到約50%時，正規(guī)的催化后調(diào)節(jié)才恢復(fù)。或者， 也已知的是，催化后調(diào)節(jié)將在超速斷油結(jié)束之后直接被重新激活。兩種方法的缺點是，花費較長的時間來設(shè)定用于λ調(diào)節(jié)的最佳條件。在所述時間段內(nèi)會出現(xiàn)不期望的排放物。DE 10 2004 038 482Β3涉及在發(fā)動機的過渡操作狀態(tài)之后，例如在超速斷油之后，設(shè)定氧儲存物的填充度。如果發(fā)生超速斷油，則氧儲存物應(yīng)當(dāng)被快速地清空到約50%的最佳填充度值。因此，設(shè)定濃空氣/燃料比λ <1，并且繼而將濃空氣/燃料比以最佳速度調(diào)回到1。DE 10 2004 019 831Α1防止在限定的、預(yù)定的λ值已經(jīng)供給到催化轉(zhuǎn)化器的情況下借助該催化轉(zhuǎn)化器質(zhì)量流在超速斷油期間的排氣催化轉(zhuǎn)化器的不期望的氧裝載。DE 10 2006 044 458Α1同樣涉及在超速斷油之后的燃料噴射。這里，在超速斷油結(jié)束之后的第一燃料噴射期間，燃料脈沖寬度被設(shè)定成使得燃料供給量相對于進(jìn)氣量顯著地增大，并且點火時間被設(shè)定成第一延遲點火時間。在隨后的第二燃料噴射期間，燃料脈沖寬度被設(shè)定具有較小的燃料增大寬度，并且點火時間被設(shè)定成第二延遲點火時間，所述第二延遲點火時間比第一延遲點火時間延遲到較小的程度。本發(fā)明已經(jīng)觀察到，在已知的方法中，超速斷油之后的濃脈沖導(dǎo)致臨時排放出一氧化碳和氫。所述排放物持續(xù)了約100秒，并且在最大限度的所述排放物處具有IOppm至 500ppm的一氧化碳濃度，由此超速斷油之后的催化后調(diào)節(jié)被中斷并且被推遲。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的目的是說明了一種可以使從超速斷油到調(diào)節(jié)過的化學(xué)計量操作的過渡加速的方法。通過主要的權(quán)利要求中定義的方法實現(xiàn)本發(fā)明的目的。在次要的權(quán)利要求中要求優(yōu)選的實施例。該方法涉及具有催化轉(zhuǎn)化器的內(nèi)燃機的排氣的凈化，所述催化轉(zhuǎn)化器包括由氧儲存成分構(gòu)成的氧儲存物，所述發(fā)動機配備有發(fā)動機電子控制器并且在其操作持續(xù)時間的較大部分時間上在調(diào)節(jié)過的化學(xué)計量空氣/燃料混合物下操作，還根據(jù)驅(qū)動狀態(tài)出現(xiàn)臨時稀燃操作(lean operating)階段。所述方法的特征在于，在稀空氣/燃料混合物下發(fā)動機的與氧儲備的基本填充相關(guān)聯(lián)的臨時稀燃操作階段之后，并且在調(diào)節(jié)過的發(fā)動機操作重新開始之前，氧儲存物的填充度通過給發(fā)動機供給跟隨有稀脈沖的濃脈沖而恢復(fù)到用于化學(xué)計量操作的最佳水平，借助稀脈沖供給到催化轉(zhuǎn)化器的氧化成分的量少于用于完全補償借助濃脈沖供給的濃排氣成分的量所需要的氧化成分的量。本發(fā)明基于以下觀察內(nèi)容，S卩如果在超速斷油之后是較短的濃脈沖，隨后才是較短的稀脈沖，則在超速斷油之后，可以非?？焖俚鼗謴?fù)用于空氣/燃料比的化學(xué)計量調(diào)節(jié)的氧儲存物的最佳填充度。這里，借助供給到發(fā)動機的空氣/燃料比的對應(yīng)控制而產(chǎn)生濃脈沖和稀脈沖。優(yōu)選地，這通過用于預(yù)先確定對應(yīng)的序時λ曲線的催化器前λ探針而發(fā)生。在λ曲線已經(jīng)終止并且氧儲存物已經(jīng)達(dá)到最佳填充度之后，所述最佳填充度可以通過約0. 6伏特至0. 7伏特，優(yōu)選地0. 65伏特的催化后的信號電壓所識別出，則具有催化器前調(diào)節(jié)和催化后調(diào)節(jié)的正規(guī)λ調(diào)節(jié)才重新開始。本發(fā)明人已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，氧儲存物在排氣中的氧化(填充)或者還原(清空)構(gòu)成平衡過程。來自期刊“Applied Catalysis B Environmental”的本發(fā)明人的標(biāo)題為“Is Oxygen Storage in Three Way Catalysts an Eq uilibrium Controlled Process 7，，白勺文章己經(jīng)被接受發(fā)表。在穩(wěn)態(tài)操作中，氧儲存物的平衡狀態(tài)總是通過排氣的氧化成分和還原成分設(shè)定， 換言之，在平衡狀態(tài)中，借助一氧化碳、氫或碳?xì)浠衔飳ρ鮾Υ嫖锏倪€原確切地補償對應(yīng)的借助二氧化碳和水對氧儲存物的氧化。所述平衡性能的重要結(jié)果在于，可得到的最大氧儲備清空程度取決于排氣的化學(xué)計量。例如，儲備在λ = ο. 95時比在λ = 0. 99時更加完全還原(清空)。所述平衡性能的另一個結(jié)果在于，完全清空的氧儲存物還再次被適度的濃排氣部分地氧化，直到通過適度的濃排氣設(shè)定新的平衡狀態(tài)為止。這里，氧儲備借助與水或二氧化碳起反應(yīng)而形成一氧化碳和氫成分。所述狀況在以下情況下出現(xiàn)，即根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)，在超速斷油之后，僅借助濃脈沖再次將氧儲存物清空。借助所述單個濃脈沖，氧儲存物被顯著地還原(被徹底地清空)。如果在濃脈沖之后，所述被徹底清空的氧儲存物作用于化學(xué)計量的或略濃的排氣上，則在10秒至幾百秒的時間段內(nèi)產(chǎn)生一氧化碳和氫。所述一氧化碳和氫釋放的典型濃度是約IOppm至500ppm。如果濃脈沖沒有突然結(jié)束，而是緩慢地恢復(fù)到化學(xué)計量值，則所述污染物釋放可以略微減少。然而，這樣增加了超速斷油結(jié)束和調(diào)節(jié)過的操作重新開始之間的時間段，具有其它污染物排放的風(fēng)險。在對所述處理進(jìn)行更加精確的分析中，還必須考慮到沿著催化轉(zhuǎn)化器的氧儲存物的氧化和還原分布。濃脈沖首先沖擊在催化轉(zhuǎn)化器的進(jìn)口端面上。即使?jié)饷}沖的尺寸設(shè)計成使得濃脈沖僅將催化轉(zhuǎn)化器的整個氧儲存物部分地清空，然而也在催化轉(zhuǎn)化器的前部分中將氧儲存物徹底清空，并且因此由于該脈沖，發(fā)生一氧化碳和氫的延遲釋放。在所述處理中，催化轉(zhuǎn)化器的后部分僅被部分地清空。在最有利的情況下，從催化轉(zhuǎn)化器的前部分釋放的一氧化碳和氫可以將催化轉(zhuǎn)化器的后部分清空到期望的程度。然而，在該情況下，由于一氧化碳和氫釋放緩慢，所以一氧化碳和氫釋放經(jīng)過了 10秒至100秒，直到氧儲存物已經(jīng)在催化轉(zhuǎn)化器的整個長度上完全清空并且催化轉(zhuǎn)化器下游的排氣的化學(xué)計量與穩(wěn)態(tài)值對應(yīng)為止。根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)操作的車輛中的上述一氧化碳和氫排放物對重新開始的催化后調(diào)節(jié)的穩(wěn)定性具有不利影響。對于催化后調(diào)節(jié)而言，使用布置在催化轉(zhuǎn)化器下游的探針。由于在催化轉(zhuǎn)化器中產(chǎn)生的一氧化碳和氫排放物，催化后調(diào)節(jié)被總濃排氣誤導(dǎo)。催化后調(diào)節(jié)企圖通過將供給到發(fā)動機的空氣/燃料混合物設(shè)定成較稀的空氣/燃料混合物而補償濃偏移量。由于所述變稀，與調(diào)節(jié)的實際目的相反，氧儲存物再次用氧填充。在填充的狀態(tài)中，如果排氣出現(xiàn)最輕微的稀的偏差，則出現(xiàn)氮氧化物的轉(zhuǎn)折點。所提及的現(xiàn)象的結(jié)果是，其經(jīng)常證明難以切換到超速斷油之后的催化后調(diào)節(jié)的校正操作。用于解決所述問題的一種解決方案是，在超速斷油之后在一段時間內(nèi)不進(jìn)行催化后調(diào)節(jié)。然而，所述解決方案不是最佳的， 這是因為催化轉(zhuǎn)化器繼而在較長的時間段上以未調(diào)節(jié)的方式操作。在氧儲存物基本還原之后的所述一氧化碳和二氧化碳排放物不但在超速斷油之后具有不利影響，而且在正常操作期間，尤其在動態(tài)操作階段中出現(xiàn)短暫的調(diào)節(jié)誤差，所述調(diào)節(jié)誤差導(dǎo)致氧儲備完全填充。當(dāng)儲備被基本填充并且同時排氣的化學(xué)計量短暫地偏離到稀范圍內(nèi)時，出現(xiàn)通過催化后探針?biāo)涗浀南∞D(zhuǎn)折點。如在引言中所述，催化后探針的信號用于重新調(diào)整λ調(diào)節(jié)的目標(biāo)化學(xué)計量。在該情況下，催化后調(diào)節(jié)導(dǎo)致供給到發(fā)動機的空氣 /燃料混合物再次變濃。所述變濃具有與超速斷油之后的濃脈沖類似的效果首先氧儲存物被非常徹底地清空。所述徹底清空產(chǎn)生上述的一氧化碳和氫排放物。在供給到發(fā)動機的空氣/燃料混合物變稀的情況下，催化后調(diào)節(jié)與此起反應(yīng)，這樣可以產(chǎn)生更新的稀轉(zhuǎn)折點， 催化后探針電壓降落。催化后探針電壓的降落啟動所述一氧化碳和氫排放物的處理，變稀以及從最初開始的稀轉(zhuǎn)折。從而出現(xiàn)具有周期性的稀轉(zhuǎn)折點和對應(yīng)的氮氧化物排放物的排氣化學(xué)計量的周期性振蕩。所述振蕩性能對于控制發(fā)動機而言是公知的。為了阻止振蕩， 調(diào)節(jié)的響應(yīng)時間必須通過調(diào)整調(diào)節(jié)參數(shù)而增大。所述解決方案當(dāng)然不是最佳的，這是因為由于減小了調(diào)節(jié)速度，可以僅用不必要的加長的響應(yīng)時間來補償在驅(qū)動操作中不可避免地出現(xiàn)的λ偏離。根據(jù)本發(fā)明，減少了甚至完全排除了所闡述的傳統(tǒng)方法的問題，S卩，在稀燃操作階段結(jié)束之后，氧儲存物的填充度借助至少一個濃脈沖和一個稀脈沖恢復(fù)到用于隨后的催化后調(diào)節(jié)的最佳水平。這里，優(yōu)選的是，濃排氣成分的量大于設(shè)定用于化學(xué)計量操作的最佳填充度所需要的量，但是小于將完全清空氧儲備的儲存容量所需要的濃排氣成分的量。因此，根據(jù)本發(fā)明，首先，使用濃脈沖，所述濃脈沖能夠在其整個長度上清空催化轉(zhuǎn)化器。這里，氧儲備的前部分被徹底地清空。所述前部分中的徹底清空借助較小的稀脈沖而終止。而且為了填充先前徹底清空的區(qū)域的后部分，稀脈沖將不可避免地將催化轉(zhuǎn)化器的進(jìn)口處的較小區(qū)域再次填充到最佳填充度以上。這樣可以借助又一個濃脈沖補償，所述又一個濃脈沖選擇成使得由該濃脈沖所提供的濃成分的量小于完全補償前面的稀脈沖所需要的量。第一個濃脈沖中的還原劑的量必須大于等效的氧量，所述等效的氧量必須在從完全氧化的狀態(tài)過渡到化學(xué)計量操作狀態(tài)中時從催化轉(zhuǎn)化器提取。因而，催化轉(zhuǎn)化器首先被徹底清空。然而，第一個濃脈沖中的還原劑量優(yōu)選地選擇成小于等效的氧量，所述等效的氧量可以借助穩(wěn)態(tài)的濃燃操作模式從催化轉(zhuǎn)化器提取。脈沖序列優(yōu)選地構(gòu)造成根據(jù)發(fā)動機的操作狀態(tài)和催化轉(zhuǎn)化器的時效狀態(tài)，以便在脈沖序列結(jié)束之后，儲備裝載分布與也將在所述工作點處在催化轉(zhuǎn)化器的調(diào)節(jié)過的操作期間設(shè)定的分布對應(yīng)。最佳脈沖序列可以通過以下方式識別出，即在脈沖序列結(jié)束之后，催化后探針的電壓以穩(wěn)定的方式呈現(xiàn)出催化后調(diào)節(jié)的設(shè)定點值。濃脈沖和稀脈沖的幅度和/ 或持續(xù)時間可用作用于所述最優(yōu)化的有影響的變量。幅度和/或持續(xù)時間可以優(yōu)化為排氣的空間速度和溫度和/或催化轉(zhuǎn)化器的時效狀態(tài)的函數(shù)。倘若濃脈沖和稀脈沖的序列不足以用于使填充度完全恢復(fù)到最佳值，則發(fā)動機可以在第一個濃脈沖和稀脈沖之后被供給其它的濃脈沖和稀脈沖，借助相應(yīng)的濃脈沖所供給的濃成分的量大于可以借助隨后的稀脈沖的氧化成分補償?shù)臐獬煞值牧俊Ｗ罴褦?shù)量的連續(xù)稀脈沖/濃脈沖可以在預(yù)備測試中根據(jù)超速斷油之后的操作條件而確定。所述方法優(yōu)選地用于化學(xué)計量操作的內(nèi)燃機的排氣凈化，在所述內(nèi)燃機中如果不再需要發(fā)動機動力，則發(fā)生超速斷油。在該情況下，超速斷油形成臨時稀燃操作階段。然而， 臨時稀燃操作階段也可以由化學(xué)計量操作的不期望的調(diào)節(jié)波動而導(dǎo)致。本發(fā)明的另一個使用領(lǐng)域是稀燃操作的內(nèi)燃機的排氣凈化，所述稀燃操作的內(nèi)燃機部分為化學(xué)計量操作并且部分為稀燃操作。對于城市交通中的較低的功率要求而言，發(fā)動機為稀燃操作，以便節(jié)約燃料。如果需要較高的功率水平，則發(fā)動機必須被切換到化學(xué)計量操作。因而，此處情況是催化轉(zhuǎn)化器中的氧儲存物在稀燃操作模式下以與超速斷油的情況確切相同的方式被完全填充。切換到化學(xué)計量操作，則產(chǎn)生與在超速斷油之后遇到的那些問題相同的問題。因為催化后探針指示稀排氣，所以優(yōu)選地檢測到由于調(diào)節(jié)誤差所導(dǎo)致的不期望的臨時稀燃操作階段。因此，可以使用階躍變化探針。如果其信號電壓落入預(yù)定的閾值以下， 則存在有根據(jù)本發(fā)明的臨時稀燃操作階段。閾值可以被選擇作為排氣的溫度和空間速度的函數(shù)、排氣化學(xué)計量的函數(shù)和催化轉(zhuǎn)化器的時效狀態(tài)的函數(shù)。所述閾值優(yōu)選地存儲在發(fā)動機控制器的表格中。由于熱時效，排氣凈化催化轉(zhuǎn)化器的氧儲存成分持續(xù)地?fù)p失儲存容量。該方法能夠確定仍然剩余的儲存容量。布置在排氣段中的催化轉(zhuǎn)化器下游的氧探針的輸出信號可以用于該目的。如果在從臨時稀燃操作階段跳躍到調(diào)節(jié)過的化學(xué)計量操作之后信號電壓處于期望的電壓以下，則催化轉(zhuǎn)化器的剩余的氧儲存容量低于假定的氧儲存容量。這樣，因而能夠從超速斷油之后在化學(xué)計量操作模式中的信號電壓確定剩余的氧儲存容量。如果剩余的氧儲存容量落入預(yù)定值以下，則可以激活對應(yīng)的警報信號。剩余的氧儲存容量的確定能夠使借助濃脈沖和稀脈沖供給到催化轉(zhuǎn)化器的濃成分和稀成分的量適用于剩余的氧儲存容量，并且由此最優(yōu)化從超速斷油到調(diào)節(jié)過的化學(xué)計量操作的過渡。這優(yōu)選地通過以下過程而發(fā)生，即通過與剩余的氧儲存容量對應(yīng)的因素減小濃脈沖和稀脈沖的幅度。所述因素可以作為剩余的氧儲存容量的函數(shù)被存儲在發(fā)動機控制器的表格中。有利的是在發(fā)動機控制器中存儲用于氧儲存容量的平均值，可以借助校正因素從所述平均值計算用于不同的發(fā)動機工作點的氧儲存容量。


將基于以下附圖更加詳細(xì)地解釋本發(fā)明，其中圖1 示出在濃脈沖之后在化學(xué)計量操作模式中的一氧化碳/氫的釋放；圖2 示出對于超速斷油之后的兩種不同的濃脈沖而言，在超速斷油之后的傳統(tǒng)的λ曲線，以及所得到的催化轉(zhuǎn)化器下游的λ探針的電壓曲線；和圖3 示出在超速斷油之后的根據(jù)本發(fā)明的λ曲線，以及所得到的催化轉(zhuǎn)化器下游的λ探針的電壓曲線。
具體實施例方式圖1示出超速斷油之后的一氧化碳和氫排放物，并且化學(xué)計量操作借助單個濃脈沖恢復(fù)。對于所述測量而言，在模型氣體系統(tǒng)中測試傳統(tǒng)的三元催化轉(zhuǎn)化器。上面的圖表示出作為時間函數(shù)的空燃比λ的曲線(λ曲線)。在第一個10秒內(nèi)， 模擬具有1.1的λ值的超速斷油。在超速斷油結(jié)束之后，所測試的三元催化轉(zhuǎn)化器的氧儲存物借助單個濃脈沖被清空到用于λ = 1的化學(xué)計量操作的填充度。下面兩個的圖表示出在每種情況下測量到的催化轉(zhuǎn)化器下游的氫和一氧化碳濃度的曲線。在濃脈沖之后的時間延遲之后，氫和一氧化碳通過催化轉(zhuǎn)化器釋放。所述兩種污染物排放物持續(xù)了多于40秒的時間。圖2示出在氧儲備完全填充的情況下，對于超速斷油之后的傳統(tǒng)的λ曲線的模擬計算的結(jié)果。對于具有0.9的λ值的兩個不同長度的濃脈沖來執(zhí)行計算。上面的圖表中示出催化轉(zhuǎn)化器上游的λ曲線。下面的圖表示出計算出的催化后探針的信號電壓。催化后探針的信號電壓在約0. IV處開始并且指示具有較高的氧成分的非常稀的排氣(稀燃操作階段)。氧儲存物實質(zhì)上具有100%的填充度。為了將氧儲備清空，排氣在催化轉(zhuǎn)化器上游短暫地變濃。對于僅0. 1秒的濃脈沖的持續(xù)時間(虛線曲線)而言，經(jīng)過了約17秒來將催化后探針的信號電壓升高到0. 65V。對于僅1. 4秒的濃脈沖的持續(xù)時間而言，僅在約3. 5秒之后已經(jīng)達(dá)到0. 65V的信號電壓。然而，對于兩種情況而言，催化后探針記錄了排氣的化學(xué)計量朝向濃值的進(jìn)一步移動。在40秒之后，探針電壓保持在約0.75V處。該顯著的濃值移動由上述一氧化碳和氫排放物所導(dǎo)致。圖3示出對于根據(jù)本發(fā)明的λ曲線的模擬計算的結(jié)果。在該示例中，為了清空氧儲備，催化轉(zhuǎn)化器上游的排氣具有總持續(xù)時間約20秒的兩對濃脈沖和稀脈沖。在該圖表中，催化后探針的信號電壓達(dá)到期望的0. 65V，并且已經(jīng)在約4秒之后保持在該電壓水平下。因而，僅借助一對濃脈沖/稀脈沖，已經(jīng)在所述較短的時間之后，氧儲存物在其整個長度上平均達(dá)到最佳填充水平。然而，由于上述填充水平的軸向分布，需要又一對濃脈沖/稀脈沖以在催化轉(zhuǎn)化器的整個長度上最佳地設(shè)定填充度。在時間零處，在先前的稀燃操作階段結(jié)束之后，催化后調(diào)節(jié)保持不起作用，直到在約20秒處最終的一對濃脈沖/稀脈沖結(jié)束為止。僅在此之后催化后調(diào)節(jié)才恢復(fù)。
權(quán)利要求
1.一種用于凈化具有催化轉(zhuǎn)化器的內(nèi)燃機的排氣的方法，所述催化轉(zhuǎn)化器包括由氧儲存成分構(gòu)成的氧儲存物，所述發(fā)動機配備有發(fā)動機電子控制器并且在其操作持續(xù)時間的較大部分時間上在調(diào)節(jié)過的化學(xué)計量空氣/燃料混合物下操作，還根據(jù)驅(qū)動狀態(tài)出現(xiàn)臨時稀燃操作階段，其特征在于，在與所述氧儲備的基本填充相關(guān)聯(lián)的所述發(fā)動機的臨時稀燃操作階段之后，并且在調(diào)節(jié)過的所述發(fā)動機操作重新開始之前，所述氧儲存物的填充度通過給所述發(fā)動機供給跟隨有稀脈沖的濃脈沖而恢復(fù)到用于化學(xué)計量操作的最佳水平，借助所述稀脈沖供給到所述催化轉(zhuǎn)化器的氧化成分的量少于用于完全補償借助所述濃脈沖供給的濃排氣成分的量所需要的氧化成分的量。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，借助所述濃脈沖供給的所述濃排氣成分的量大于設(shè)定所述用于化學(xué)計量操作的最佳填充度所需要的濃排氣成分的量，但是小于將完全清空所述氧儲備的儲存容量所需要的濃排氣成分的量。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，在第一個濃脈沖和稀脈沖之后，所述發(fā)動機被供給其它的濃脈沖和稀脈沖，借助相應(yīng)的濃脈沖所供給的濃成分的量大于能夠借助隨后的稀脈沖的氧化成分補償?shù)臐獬煞值牧俊?br> 4.根據(jù)權(quán)利要求1或2中所述的方法，其特征在于，所述濃脈沖和稀脈沖具有幅度和持續(xù)時間，并且所述幅度和/或持續(xù)時間能夠作為所述排氣的空間速度和溫度和/或所述催化轉(zhuǎn)化器的時效狀態(tài)的函數(shù)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，通過與所述催化轉(zhuǎn)化器的時效狀態(tài)對應(yīng)的因素減小所述濃脈沖和稀脈沖的幅度。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述臨時稀燃操作階段是超速斷油。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，根據(jù)所述驅(qū)動狀態(tài)，所述臨時稀燃操作階段是既有化學(xué)計量操作也有稀燃操作的內(nèi)燃機的稀燃操作階段。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述臨時稀燃操作階段由所述化學(xué)計量操作的調(diào)節(jié)波動而導(dǎo)致。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，因為當(dāng)布置在所述催化轉(zhuǎn)化器下游的氧探針的信號電壓落在閾值以下時所述氧探針指示稀排氣，所以能檢測到所述臨時稀燃操作階段。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于，所述閾值被選擇作為所述排氣的空間速度和溫度的函數(shù)、所述排氣化學(xué)計量的函數(shù)和所述催化轉(zhuǎn)化器的時效狀態(tài)的函數(shù)。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，在所述催化轉(zhuǎn)化器下游的排氣段中布置有氧探針，并且所述氧探針實際上在從所述臨時稀燃操作階段跳躍到調(diào)節(jié)過的化學(xué)計量操作之后達(dá)到的信號電壓用于由此確定所述氧儲存物的剩余的氧儲存容量。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其特征在于，如果所述剩余的氧儲存容量已經(jīng)落在預(yù)定值以下，則激活信號。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其特征在于，借助所述濃脈沖和稀脈沖供給到所述催化轉(zhuǎn)化器的濃成分和稀成分的量適合于所述剩余的氧儲存容量。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于凈化具有催化轉(zhuǎn)化器的內(nèi)燃機的排氣的方法，所述催化轉(zhuǎn)化器包括氧儲存成分。本發(fā)明尤其涉及在發(fā)動機已經(jīng)在稀薄條件下操作了較短的時間段或較長的時間段之后的用于調(diào)節(jié)過的化學(xué)計量操作的氧儲存成分的最佳填充度的恢復(fù)。
文檔編號F02D41/14GK102439278SQ201080022232
公開日2012年5月2日 申請日期2010年5月20日 優(yōu)先權(quán)日2009年5月22日
發(fā)明者C·翁德, J·吉紹夫, L·古澤拉, M·沃特斯邁爾, R·莫勒 申請人:尤米科爾股份公司及兩合公司