運行內(nèi)燃機的方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種運行內(nèi)燃機(1)、尤其是具有壓縮點火的內(nèi)燃機的方法，其包括至少一個廢氣系統(tǒng)(3)中的SCR催化轉換器(5)以及具有廢氣再循環(huán)閥(8)的廢氣再循環(huán)系統(tǒng)(4)，其中，廢氣再循環(huán)量和/或廢氣再循環(huán)閥(8)的位置根據(jù)SCR催化轉換器(5)上游的NOx濃度來控制，以使得由SCR催化轉換器(5)上游的至少一個第一NOx傳感器(6)測量的NOx濃度(NOxI1)對應于預定的NOx濃度的目標值(NOxs)。不管老化的跡象如何，為了能夠以很低的復雜性來遵守法律要求的NOx排放限值，還借助于至少一個第二NOx傳感器(7)在SCR催化轉換器(5)下游測量廢氣中的NOx濃度，并將該濃度與SCR催化轉換器(5)上游的第一NOx傳感器(6)的NOx濃度(NOxI1)相比較，由此，根據(jù)NOx測量值(NOxI1、NOxI2)的比較，確定SCR催化轉換器(5)對NOx轉換的效率值(KNOx)，其中，如果確定的效率值(KNOx)偏離預定的目標效率值(KNOx)，則修正SCR催化轉換器(5)上游的NOx濃度目標值(NOxs)。
【專利說明】運行內(nèi)燃機的方法
[0001]本發(fā)明涉及運行內(nèi)燃機、尤其是具有壓縮點火的內(nèi)燃機的方法，其包括廢氣系統(tǒng)中的至少一個SCR催化轉換器以及帶有廢氣再循環(huán)閥的廢氣再循環(huán)系統(tǒng)，其中，廢氣再循環(huán)量和/或廢氣再循環(huán)閥的位置根據(jù)SCR催化轉換器上游的NOx濃度來控制，以使得由SCR催化轉換器上游的至少一個第一 NOx傳感器測量的NOx濃度對應于預定的NOx濃度的目標值。
[0002]如果SCR催化轉換器的NOx轉換能力隨著時間推移由于老化和解毒效應而降低，則內(nèi)燃機需要以較高的廢氣再循環(huán)率運行，以便由此減小內(nèi)燃機的NOx排放，盡管NOx轉換能力降低，但仍然在SCR催化轉換器的下游處達到要求的較低NOx濃度。
[0003]已經(jīng)知道，根據(jù)空氣-質(zhì)量或λ傳感器來對再循環(huán)的廢氣執(zhí)行反饋控制。然而，用于此目的所需的傳感器很昂貴。此外，目標空氣質(zhì)量或λ目標值的確定需要大量的修正，以便由此在內(nèi)燃機不同運行階段中獲得低NOx排放。該大量的修正難于管理。
[0004]從專利JP2000-282958A中了解帶有廢氣再循環(huán)系統(tǒng)和SCR催化轉換器的內(nèi)燃機，其中，由控制單元控制廢氣再循環(huán)閥，以使得由SCR催化轉換器上游的NOx傳感器測量的NOx濃度對應于預定的NOx濃度的目標值。
[0005]然而，在本方法中不能考慮由于老化效應、毒性反應等造成SCR催化轉換器的NOx轉換變劣。
[0006]本發(fā)明的目的是避免這些缺點，且不管是否存在老化現(xiàn)象，以最簡單可能的方式在廢氣系統(tǒng)的末尾處保持法律所要求的NOx排放的限制值。
[0007]根據(jù)本發(fā)明，以如下方式達到該目的，還由至少一個第二NOx傳感器在SCR催化轉換器的下游測量廢氣中的NOx濃度，并將該濃度與SCR催化轉換器上游的第一 NOx傳感器的NOx濃度相比較，由此，根據(jù)NOx測量值的比較，確定SCR催化轉換器對NOx轉換的效率值，其中，如果確定的效率值偏離預定的目標效率值，則修正SCR催化轉換器上游的NOx濃度目標值。
[0008]作為標準，目前SCR催化轉換器系統(tǒng)通常包括上游和下游各一個NOx傳感器，以監(jiān)測SCR催化轉換器的NOx的轉換。由此，為實現(xiàn)根據(jù)本發(fā)明的方法，不需要附加的傳感器系統(tǒng)。如果計算的效率值偏離預定的目標效率值，則調(diào)整廢氣再循環(huán)，以使得實際上達到了SCR催化轉換器上游的NOx濃度的目標值，其由于SCR催化轉換器的改變的確定的效率值而作了修正。
[0009]本【技術領域】內(nèi)技術人員顯然明白，在該情形中，可通過調(diào)整目標廢氣再循環(huán)率或通過調(diào)整廢氣再循環(huán)閥位置的目標值或通過調(diào)整空氣/燃料比λ的目標值或通過調(diào)整目標空氣質(zhì)量或通過類似的公知方法來實施廢氣再循環(huán)的調(diào)整。
[0010]較佳地規(guī)定，如果確定的效率值小于預定的目標效率值，那么，SCR催化轉換器上游的NOx濃度目標值減小。
[0011]作為根據(jù)本發(fā)明方法的主題，效率提高情況下的該目標值的增大也是可能的，其類似于SCR催化轉換器效率減小的情形中SCR催化轉換器上游的NOx濃度目標值的上述減小。如此NOx濃度的增加通常導致燃耗的降低。
[0012]如果SCR催化轉換器效率的缺省目標值取決于SCR催化轉換器的運行條件、尤其是廢氣流的溫度和/或空間速度、內(nèi)燃機的運行條件、尤其是轉速和/或負荷和/或第一NOx傳感器測量的NOx濃度，則特別地有利。第一 NOx傳感器部位處的NOx濃度的NOx濃度目標值可以是內(nèi)燃機的至少一個運行參數(shù)的函數(shù)、運行參數(shù)較佳地是轉速或負荷，和/或至少一個環(huán)境參數(shù)的函數(shù)、較佳地是大氣壓。由此，反饋控制可快速地適應于廢氣再循環(huán)系統(tǒng)中的變化的條件和容差。
[0013]為了防止廢氣顆粒過度變形，如果另外針對以下情形確定上限值，則就是有利的，以下情形是指:根據(jù)內(nèi)燃機的至少一個運行參數(shù)確定廢氣再循環(huán)量和/或廢氣再循環(huán)閥的打開位置，運行參數(shù)較佳地是轉速或負荷。較佳地，廢氣再循環(huán)量和/或廢氣再循環(huán)閥的位置的上限值根據(jù)至少一個環(huán)境參數(shù)、較佳地是大氣壓來確定。即使相對于限值，這也允許快速地適應于變化的情況。
[0014]下面參照附圖詳細地來解釋本發(fā)明，附圖中:
[0015]圖1示意地示出實施根據(jù)本發(fā)明方法的內(nèi)燃機，以及
[0016]圖2示出方法的順序。
[0017]圖1示意地示出內(nèi)燃機1，其包括進氣系統(tǒng)2、廢氣系統(tǒng)3以及廢氣再循環(huán)系統(tǒng)4，該廢氣再循環(huán)系統(tǒng)4將廢氣從廢氣系統(tǒng)3再循環(huán)到進氣系統(tǒng)2。SCR催化轉換器5布置在廢氣系統(tǒng)3內(nèi)，利用該SCR催化轉換器可還原廢氣中的NOx。第一 NOx傳感器6布置在SCR催化轉換器5的上游，而第二 NOx傳感器7布置在SCR催化轉換器5的下游。SCR催化轉換器5的NOx轉換可借助于兩個NOx傳感器6、7來監(jiān)測。NOx傳感器6、7與電子控制單元E⑶連接。此外，電子控制單元E⑶連接到廢氣再循環(huán)閥8，利用該廢氣再循環(huán)閥8可控制廢氣再循環(huán)量。
[0018]兩個NOx傳感器6和7在傳統(tǒng)的SCR催化轉換器系統(tǒng)中作為標準件納入。
[0019]如文中所描述的方法允許執(zhí)行廢氣再循環(huán)控制，在空氣路徑中無需任何其他的傳感器系統(tǒng)，且只需最少可能的標定工作。
[0020]下面參照圖2來解釋根據(jù)本發(fā)明的方法:
[0021]在第一步驟10，在第一 NOx傳感器6的部位處確定NOx濃度的目標值N0xs。如果該缺省值NOxs取決于內(nèi)燃機I的運行參數(shù)，則是有利的，運行參數(shù)諸如尤其是諸如轉速η、負荷L，而且還有諸如大氣壓P的環(huán)境參數(shù)。在另一步驟20，通過將由第一 NOx傳感器測量的第一 NOx濃度NOx11與NOx濃度的缺省值NOxs相比較來計算廢氣再循環(huán)閥8的位置的目標值EGRs或廢氣再循環(huán)率。在步驟30，檢查目標值EGRs是否超過針對廢氣再循環(huán)閥8的該位置的最大值EGR或廢氣再循環(huán)率，一旦超過目標值EGRs,就設定目標值EGRs等于最大值EGRi±。通過限制廢氣再循環(huán)率，防止過度形成廢氣顆粒。該限制、即為最大值EGR最大自身在其方面可依賴于內(nèi)燃機I運行參數(shù)，諸如轉速η或負荷L，或諸如大氣壓P的環(huán)境參數(shù)。
[0022]為了能夠補償SCR催化轉換器5的NOx轉換中的由于老化效應、毒性反應等變劣，還可考慮SCR催化轉換器5下游的第二 NOx傳感器7的信號Ν0χΙ2。在步驟40，為此目的，首先根據(jù)兩個NOx傳感器6、7的信號NOx11和NOx12的比較，計算用于NOx轉換的SCR催化轉換器的效率值ΚΝ()Χ。如果計算的效率值Kn0x偏離缺省的目標值KN()xS，則調(diào)整缺省的NOx濃度目標值NOxs (步驟50)。尤其是，如果效率值Kn0x太小，則缺省的NOxs濃度目標值減小預定的值ΔΝΟχ。
[0023]如果用于SCR催化轉換器的效率Kmjx的缺省目標值Kmjxs取決于SCR催化轉換器5的運行條件(尤其是，SCR催化轉換器內(nèi)的廢氣流的溫度和/或空間速度)和/或內(nèi)燃機I的運行條件(尤其是，轉速η和/或負荷L)和/或由第一 NOx傳感器6測量的NOx濃度NOx11,則是有利的。
[0024]所述方法允許實現(xiàn)廢氣再循環(huán)控制，而在空氣路徑中無需任何附加的傳感器系統(tǒng)。與廢氣再循環(huán)閥8的純控制相比，該系統(tǒng)提供的優(yōu)點是:第一 NOx傳感器6根據(jù)變化的NOx排放可立即認識到廢氣再循環(huán)系統(tǒng)4內(nèi)的變化和容差。此外,SCR系統(tǒng)的老化可通過如下方式來補償，即、通過降低廢氣再循環(huán)率來減小內(nèi)燃機I的NOx排放。盡管這可導致內(nèi)燃機I隨著SCR系統(tǒng)老化的增加略微增加燃耗，但在任何情形中仍可保持法律所要求的排放。
【權利要求】
1.一種運行內(nèi)燃機(I)、尤其是具有壓縮點火的內(nèi)燃機的方法，所述內(nèi)燃機包括廢氣系統(tǒng)(3)中的至少一個SCR催化轉換器(5)以及帶有廢氣再循環(huán)閥(8)的廢氣再循環(huán)系統(tǒng)(4)，其中，廢氣再循環(huán)量和/或所述廢氣再循環(huán)閥(8)的位置根據(jù)SCR催化轉換器(5)上游的NOx濃度來控制，以使得由SCR催化轉換器(5)上游的至少一個第一 NOx傳感器(6)測量的NOx濃度(NOx11)對應于預定的NOx濃度的目標值(NOxs)，其特征在于，還由至少一個第二 NOx傳感器(7)在SCR催化轉換器(5)的下游測量廢氣中的NOx濃度，并將該濃度與SCR催化轉換器(5)上游的第一 NOx傳感器(6)的NOx濃度(NOx11)相比較，由此，根據(jù)NOx測量值(N0xn、NOx12)的比較，確定SCR催化轉換器(5)對NOx轉換的效率值(Knqx)，其中，如果確定的效率值(KmJ偏離預定的目標效率值(Kmjx),則修正SCR催化轉換器(5)上游的NOx濃度目標值(NOxs)。
2.如權利要求1所述的方法，其特征在于，如果確定的效率值(Kmx)小于預定的目標效率值(Kitoxs)，那么減小NOx濃度目標值(NOxs)。
3.如權利要求1或2所述的方法，其特征在于，根據(jù)內(nèi)燃機(I)的至少一個運行參數(shù)、較佳地是轉速(η)或負荷(L)來確定NOx濃度目標值(NOxs)。
4.如權利要求1至3中任一項所述的方法，其特征在于，根據(jù)至少一個環(huán)境參數(shù)、較佳地是大氣壓(P)來確定NOx濃度目標值(NOxs)。
5.如權利要求1至4中任一項所述的方法，其特征在于，根據(jù)SCR催化轉換器(5)的至少一個運行參數(shù)、較佳地是SCR催化轉換器(5)中的廢氣流的溫度和/或空間速度來確定預定的目標效率值(Kitoxs)。
6.如權利要求1至5中任一項所述的方法，其特征在于，根據(jù)內(nèi)燃機(I)的至少一個運行參數(shù)、較佳地是轉速(η)和/或負荷(L)來確定預定的目標效率值(Kmm)。
7.如權利要求1至6中任一項所述的方法，其特征在于，根據(jù)由第一NOx傳感器測量的NOx濃度(NOx11)來確定預定的目標效率值(Knqxs)。
8.如權利要求1至7中任一項所述的方法，其特征在于，確定廢氣再循環(huán)量和/或廢氣再循環(huán)閥(8)的位置的上限值(EGRi±)，且如果目標值高于限值，那么，使廢氣再循環(huán)量和/或廢氣再循環(huán)閥⑶的位置的目標值(EGRs)等于限值(EGRi±)。
9.如權利要求8所述的方法，其特征在于，根據(jù)內(nèi)燃機(I)的至少一個運行參數(shù)、較佳地是轉速(η)或負荷(L)來確定廢氣再循環(huán)量和/或廢氣再循環(huán)閥(8)的打開位置的上限值(EGR最大)。
10.如權利要求8或9所述的方法，其特征在于，根據(jù)至少一個環(huán)境參數(shù)、較佳地是大氣壓(P)來確定廢氣再循環(huán)量和/或廢氣再循環(huán)閥(8)的打開位置的上限值(EGRi±)。
【文檔編號】F02D41/14GK104321519SQ201380026427
【公開日】2015年1月28日 申請日期:2013年3月20日 優(yōu)先權日:2012年3月21日
【發(fā)明者】H·胡爾賽, B·布瑞特戈 申請人:Avl里斯脫有限公司