專利名稱：稀薄燃燒內燃機的廢氣中氮氧化物還原的方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種用于還原稀薄燃燒內燃機的廢氣中的氮氧化物的方法，該內燃機后接一個NOx存儲器或NOx存儲催化轉化器。本發(fā)明尤其涉及一種最優(yōu)控制NOx存儲催化轉化器的NOx再生的方法和改進氮氧化物存儲的方法。另外還涉及一種實施該方法的帶有一個從屬的廢氣凈化裝置的共軌柴油機(Common-Rail-Dieselmotor)。
NOx存儲催化轉化器由一個通常的三元涂層(3-Wege-Beschicht-ung)構成，其圍繞NOx存儲催化轉化器擴展。該NOx存儲催化轉化器在稀薄燃燒廢氣時以硝酸鹽形式存儲氮氧化物，在濃燃燒廢氣時在還原條件下將氮氧化物置換為無害的N2，其中該NOx存儲催化轉化器可有針對性的排空，以基本恢復其完全的氮氧化物吸收能力，這種吸收能力隨著稀薄燃燒時氮氧化物的不斷增長的加載而逐漸降低。
因此，為使氮氧化物排放最小，不僅要求盡可能有效地將氮氧化物存儲到催化轉化器中，而且要求通過斷續(xù)降低濃燃燒范圍的λ值及時地并極為有效地再生受載的催化轉化器。
這里具體問題出現在柴油機中，因為柴油機常常不以λ＜1運行。所以在這種內燃機中要求用于NOx再生的特殊的發(fā)動機措施(其中有無扭矩擾動的節(jié)流)，其可能導致不希望有的行駛性能的變化。此外柴油機典型的廢氣溫度在200℃以下，這種溫度下NOx再生不可能。此外只能確定不充分的NOx存儲。此外在NOX存儲效益方面還造成很高的廢氣物流問題。
為了還原稀薄燃燒的內燃機廢氣中的氮氧化物，德國專利申請19716275.4中描述了一種用于所配置的NOx存儲催化轉化器的NOx再生的控制方法。在該方法中，首先確定催化轉化器的吸附狀態(tài)并與一個預定的閾值相比較。當超過該值時，檢測工作條件和行駛情況是否允許NOx再生。如果是，則啟動必要的再生，否則就等待直到工作條件和行駛情況允許NOx再生，或者超過催化轉化器的氮氧化物吸附濃度的第二個閾值。此時通過適當的改變工作條件啟動再生，并使再生進行到催化轉化器的吸附狀態(tài)低于第一個閾值。如果行駛情況不允許，則不發(fā)生再生的啟動，或者提前中斷已開始的再生，以保證不出現危險的工作情況。中斷的再生過程只有在實際行駛情況已經不再存在反對進行這種措施的顧慮時才重新開始。用于改善NOx存儲的措施從上述專利申請中無法獲知。
本發(fā)明的目的在于提供一種稀薄燃燒內燃機的廢氣中的氮氧化物還原方法，帶有一個后置的NOx存儲催化轉化器，其不僅能盡可能有效地將釋放的氮氧化物存儲在催化轉化器中，而且可通過改進前述的NOx再生方法為催化轉化器的規(guī)定功能總是保證足夠高的催化轉化器活性，而不會導致內燃機工況的明顯變化，或者甚至出現危險的行駛情況。發(fā)明目的還在于提供一種帶有配置的實施該方法的廢氣凈化裝置的共軌柴油機。
根據本發(fā)明，NOx存儲和存儲器效率通過增加廢氣溫度和/或降低物流的措施來改進。具體說，在低負荷區(qū)通過節(jié)流閾進行部分負荷節(jié)流，其中可附加地進行少量的后補噴油量以提高催化轉化器溫度。在高負荷時，也可采用降低進氣壓力以及改變EGR率或再循環(huán)率和/或改變提前噴油量、主噴油量和后補噴油量的噴射開始時間/噴射持續(xù)時間。通過保持NOx存儲催化轉化器運行時的最低溫度在約190-200℃，也明顯擴大了進行NOx再生的可能性。
在根據本發(fā)明的NOx再生方法中，第一步(方法步驟a)確定NOx存儲催化轉化器吸附氮氧化物的吸附狀態(tài)，與一個相應于剛剛還允許的最小催化轉化器活性的預定最大允許氮氧化物吸附濃度比較，以獲得進行再生的最佳時刻。
為了確定催化轉化器活性的不規(guī)則性，此外還進行NOx存儲催化轉化器的OBD控制(OBD＝On-Board-Diagnose車載診斷儀)(方法步驟b.)。
在確定不規(guī)則性時或者在超過允許的催化轉化器吸附濃度時，首先檢驗NOx再生的許可性，以避免不希望的甚至危險的工作條件或行駛情況。此時檢驗與安全性相關的構件是否在規(guī)定的功能方式和/或實際行駛情況是否保持預定的行駛參數(方法步驟c)。
與許可性檢驗同時或隨后在下一個方法步驟(方法步驟d)中檢驗通過保持預定的再生參數是否實際上可能進行NOx再生。該檢驗也可以在許可性檢驗之前進行。
必要時，調整必要的再生參數，啟動再生。否則重復方法步驟c.)直到允許NOx再生。必要時還可顯示被確定的與安全性有關的構件的阻礙再生進行的功能干擾。
當NOx再生不僅允許而且可能時，NOx存儲催化轉化器最終在最后一個方法步驟e.)中再生直到達到預定的再生程度。接著重新調整正常的工作條件，并返回到方法步驟a.)。
在即使在進行方法步驟d.)和e.)時也持續(xù)的步驟c.)的許可性檢驗的實際結果要求的情況下，則在獲知不允許再生過程時提前中斷或至少中止NOx再生并返回到方法步驟a.)或c.)。必要時也可顯示出被確定的與安全性有關的構件的功能干擾。
最好借助實際已達到的再生程度與預定的再生程度比較來決定返回方法步驟a.)或返回方法步驟c.)。當超過預定值時，即超過相應的氮氧化物吸附濃度時，因為催化轉化器不足的功能能力而通過返回到方法步驟c.)的許可性檢驗啟動再生過程的繼續(xù)。反之，當達到或超過預定的再生程度時，由于低于關鍵氮氧化物吸附濃度而保證足夠高的催化轉化活性，并返回到方法步驟a.)以獲得下一次NOx再生的最佳時刻。達到的NOx再生程度通過催化轉化器的氮氧化物吸附狀態(tài)來確定。
在一種優(yōu)選的方法中，只有在經過預定的第一時間間隔之后和/或超過至少氮氧化物吸附濃度的第二個閾值之后才在方法步驟d.)中調整必要的再生參數，以盡可能時干涉內燃機的工況。
其它優(yōu)選方法可從從屬權利要求獲知。
為了使該方法能夠應用在一種共軌柴油機中，根據本發(fā)明該柴油機附加裝備一個設置在進氣彎管之前的節(jié)流閥。
用于實施本發(fā)明方法的廢氣凈化裝置包括一個NOx存儲催化轉化器，其前面或后面至少接一個溫度傳感器以確定最佳的NOx再生溫度，從該傳感器的測量值確定真正希望的催化轉化器溫度。此外在NOx存儲催化轉化器之前可以接一個寬頻帶四分之一波長探頭以確定λ值，在NOx存儲催化轉化器之后接一個NOx傳感器以確定NOx排放。
根據本發(fā)明的方法和實施該方法的裝置的其它特征和優(yōu)點不僅由后附權利要求書給出，而且本身和/或結合地由下面的優(yōu)選實施例說明和附圖給出。附圖表示

圖1根據本發(fā)明的NOx再生方法的流程圖，圖2帶有用于實施圖1所示方法的后置廢氣凈化裝置的共軌柴油機示意圖。
本發(fā)明方法的出發(fā)點是連續(xù)確定NOx存儲器活性或NOx排放滑差(NOx-Emissionsschlupf)，該排放滑差是在稀薄燃燒工作方式下借助實際的NOx存儲催化轉化器的吸附狀態(tài)、流動的NOx原始排放(Rohemission)、廢氣或催化轉化器溫度以及廢氣物流被確定的。這里NOx原始排放借助燃油消耗或行使過程的發(fā)動機工作點(轉速n，實際噴油量M_E)的特征曲線族確定。這可以通過進氣壓力、EGR率、節(jié)流閥位置以及提前噴射和主噴射的開始點和提前噴射的持續(xù)時間等的校正曲線族來修正。
由于催化轉化活性從而催化轉化器的高效性如前所述隨著氮氧化物吸附濃度的升高而逐漸降低，為了保證催化轉化器的規(guī)定的功能方式，在超過一個相應于最大允許氮氧化物吸附濃度的規(guī)定閾值時或者在低于一個相應于最小允許催化轉化器活性的規(guī)定閾值時，認為NOx再生是必要的，為此所必需的措施以下述方法步驟進行。
為了保證NOx存儲催化轉化器的規(guī)定工作方式，除了確定吸附狀態(tài)外還進行催化轉化器的OBD控制(OBD＝車載診斷儀)，其主要包括監(jiān)視NOx存儲器活性以確定可能出現的不規(guī)則性。因此NOx存儲器效率的理論值用作OBD控制的輸λ信號。
催化轉化器活性的不規(guī)則性主要由兩個損傷因素表示，這兩個因素也可能共同出現■在一次NOx再生后，首先測量到良好的NOx存儲，但其飽和比計算的更快更強烈。
■在一次NOx再生后，測量到比計算預期的更強的NOx破壞。
當催化轉化器的貴重金屬成分涂敷或毀壞時，除了NOx活性降低外，還可預期HC-，CO-和顆粒轉化物的減少，從而計算的與測量的NOx存儲效率比較對催化轉化器診斷是足夠的。因此催化轉化器活性的不規(guī)則性通過確定NOx破壞而獲得，NOx破壞在大約30秒的預定時間窗內必定超過一個預定的閾值，該閾值在直到NOx原始排放為約10g/h(克/小時)時對應實際值和理論值之間的偏差為約2g/h，而它在較高的NOx原始排放時對應20％的偏差。
在確定催化轉化器活性的這種不規(guī)則性后，在實施下述的方法步驟的情況下，首先至少提前進行一次NOx再生。此外，如果繼續(xù)存在這種不規(guī)則性，如在硫吸附濃度過高時，另外至少還要進行一次脫硫。
為了進行提前的或正規(guī)的NOx再生，首先檢驗實際的行駛情況是否保持預定的行駛參數，因為這樣一種措施不是在所有行駛或工作情況下都允許。尤其是轉速、載荷、載荷變化和行駛速度此時必須位于預定的許可極限之內，其必須得以保持，從而能夠完成NOx再生或者不中止或中斷已經開始的再生過程。
當轉速很高或載荷很高時，尤其是在渦輪發(fā)動機中很高的廢氣物流的加濃到λ值小于1，如為實施NOx再生所必要的，只會帶來更高的廢氣放熱，從而在轉速高于約3600/秒時無法進行再生。而當轉速低于約1200/秒時NOx再生也受到抑制，因為NOx再生只有在以相當高的轉速行駛時才能進行，以便在滾動噪聲和風噪聲較高的行駛階段，也就是速度較高時，轉移聲學影響，并使可能出現的不希望的具有強烈刺激氣味的反應產物不在靜止或行駛速度很低的情況下放出。因此也限制實施NOx再生的最低許可速度在約20公里/小時。
為了避免危險的行駛情況，也不允許在突然的改變載荷意圖時進行NOx再生。所謂改變載荷意圖這里是指油門踏板值PWG傳感器隨時間的變化或PWG速度，其例如不可超過大約100％/秒。
NOx再生在預定行駛情況下的許可性也可以從噴油量的閾值、轉速梯度或者推力識別或制動信號的閾值導出，其中例如噴油量根據所用的發(fā)動機型號應是最大值的10-90％。如果這些可能性中的一個或多個不必要，則可以通過相應選擇閾值或許可極限或通過軟硬件開關使之停止使用。
NOx存儲催化轉化器在一次脫硫或一個完全進行的NOx再生或者由于下述原因中止或提前中斷的NOx再生之后，總是需要一個冷卻或恢復階段直到能夠進行新的一次再生，該階段的持續(xù)時間取決于為達到再生狀態(tài)所必要的準備時間和本身再生的持續(xù)時間。通常的時間是30到300秒之間，但尤其是40到60秒之間。因此在結束一次NOx再生之后，通過相應的中斷或結束信號來啟動一個時間函數，該時間函數根據準備時間和再生時間計算出可變的恢復時間，在該恢復時間內不允許NOx再生。因此在啟動再生之前，作為另一個許可性前提條件還要檢驗必要的恢復時間的遵守。
因為要求的廢氣加濃到λ≤1會導致整個噴射的燃油量升高從而導致功率增大。
通過一個λ信號進行另一種附加的控制，為保證前置催化轉化器和NOx存儲催化轉化器上的足夠快的氧化反應，該信號不得超過一個預定的下限閾值，該閾值對應于NOx再生時通過發(fā)動機措施調整的λ值。
根據在啟動發(fā)動機措施之前的λ值，NOx再生的準備可以首先通過發(fā)動機措施迅速啟動，例如內燃機的部分節(jié)流和/或EGR率的提高和/或進氣壓力的降低(考慮顆粒排放和主噴油量的修正以補償節(jié)流可能造成的功率擾動)。隨著λ值接近預定的約1.1-1.6，尤其是約1.3-1.5，則致動器的調整速度逐漸放慢，以便使主燃油噴射可以接近轉矩中性的匹配。該λ值指向發(fā)動機的工作點并可通過PWG速度動態(tài)修正。
在結束該第一階段后，在第二階段的后補噴油量成斜坡升高，其最大值這樣調節(jié)，即λ值在發(fā)動機之后采用約0.75-0.99的再生λ值，尤其是約O.92-0.99。噴油時刻在這里這樣調節(jié)，即后補噴射在燃燒結束后的膨脹沖程或在排氣沖程進行。如果后補噴射在燃燒結束過程中進行，則能量釋放通過主噴油量修正得以補償。再生λ值這里在再生時間內可以根據催化轉化器吸附氮氧化物和硫的狀態(tài)、廢氣流量和NOx存儲催化轉化器前后的廢氣溫度而變化。
由于NOx再生主要用CO作還原劑，在第三階段提前噴油量根據工作點衰減到主噴油量的大約1-50％，尤其是5-20％，同時主噴油量根據工作點衰減。這里提前噴油時刻在吸氣沖程或壓縮沖程第一階段的點火之前。
為了盡可能少地影響行駛性能，必要的再生參數要在經過預定的時間段之后或超過氮氧化物吸附濃度的第二個閾值之后才進行調整，所述閾值對應于例如一種迫切要求再生的吸附濃度。這種情況下，NOx存儲催化轉化器的吸附狀態(tài)通過閾值分成三個特征性區(qū)域，其中一個是“不需要再生”，一個是“需要再生”，一個是“迫切需要再生”?？梢韵胂?，也可以結合兩種方法或通過應用另外的閾值者也可以細分吸附狀態(tài)。
在“需要再生”狀態(tài)，只有當不僅工況允許再生，即滿足給定的許可性條件，而且要求的工作參數得到調整從而再生可能時，才開始NOx存儲催化轉化器的NOx再生。否則，等待直到達到“迫切需要再生”狀態(tài)才再生。但是，在存在許可性條件時，通過所述方式的不同的發(fā)動機措施，或單個地或結合地進行，對工作參數施加影響，使得再生可以進行。通過德國專利197 16 275.4公開的兩級行動方式盡可能小地影響內燃機的工作性能。
在NOx再生之前，首先使用存儲在NOx存儲催化轉化器中的剩余氧氣。在濃廢氣時可用的還原劑過剩量可以從HC-和CO-物流算出。接著存儲的氮氧化物用過剩的還原劑置換。反應不完全是按化學計量學進行，而是通過λ值、廢氣物流和廢氣溫度在NOx存儲催化轉化器之前和之后進行修正。
真正的NOx再生通過發(fā)動機部分節(jié)流，和/或提高EGR率，和/或降低進氣壓力(考慮到顆粒排放的情況)，和/或提高提前噴油量和后補噴油量和/或降低主噴油量來控制。
特別通過部分節(jié)流估計扭矩變化，該扭矩變化必須通過主噴油量的匹配來修正，從而駕駛員不必注意行駛性能的變化。這里扭矩變化的修正也可以在超過一個確定的閾值后才進行。
為了修正，首先由特征曲線族調出一個理論扭矩。發(fā)動機擾動引起的扭矩變化通過換氣功偏差給出，以及通過由于其他節(jié)流閥調整和EGR調整和進氣壓力調整引起的燃燒延遲給出。此外，在λ值非常低時由節(jié)流/進氣壓力降低/EGR率升高引起的不完全燃燒導致理論扭矩的修正。在后補噴油量很高時在汽缸內還剩有燃油，這些剩余的燃油在下一個沖程才燃燒，從而同時影響扭矩。只有為了簡化應用，最后在獲得實際扭矩時與另一個修正曲線族相加。
主噴油量只有在扭矩偏差的預定閾值被超過時才改變。
在濃廢氣中每單位時間NOx存儲催化轉化器可能的絕對卸載取決于可利用的還原劑供應即可利用的還原劑量以及濃廢氣中的還原劑組分。此外，再生過程通過催化轉化器的吸附狀態(tài)、流過廢氣的NOx和剩余氧氣含量、存儲催化轉化器溫度、廢氣物流以及修補基面涂層(Washcoat)的O2存儲能力受到影響，并能模型化考慮。廢氣中的CO和HC物流可從提前噴射、主噴射和后補噴射的噴射開始時間和噴射持續(xù)時間以及轉數和空氣物流計算出。
NOx再生通常進行到達到預定的再生程度。接著再調整正常的工作條件，然后再從開頭所述的確定吸附狀態(tài)開始，查明下一次NOx再生的時刻。
這種正規(guī)的進行NOx再生可以與實施NOx再生相反的順序進行。首先，提前噴油量按時間控制斜坡式回到正常值，但此時變化速度大于實施再生時的變化速度。同時后補噴射可無滯后地停止，因為它對燃燒過程沒有影響或只有很小的影響。此外節(jié)流閥、EGR調節(jié)器和進氣壓力調節(jié)器以取決于λ值和工作時刻(轉數n，實際噴油量M_E)的調節(jié)速度回到正常值。
在某些情況，如果根據上述許可性檢驗的實際結果不應進行再生，則也可以提前中斷或至少中止已經開始的再生過程。
當提前中斷NOx再生時，主噴油量和提前噴油量立刻置于正常值，同時切斷后補噴射。如果由于過低的行駛速度，即小于約20公里/小時，造成的再生過程中斷，則只減少一定沖程時間的后補噴射。當NOx再生是基于過大的載荷變化，即油門踏板值PWG隨時間的變化超過了一預定的閾值時，不切斷后補噴射。節(jié)流閥、EGR調節(jié)器和進氣壓力調節(jié)器根據計算出的或測得的λ值以較高的速度重新回到正常值。
突發(fā)的NOx再生不許可性的另一種可能是，NOx存儲催化轉化器的熱負荷太高在再生的全部時間內超過了一個閾值，該全部時間包括為從正常工作狀態(tài)轉到再生狀態(tài)所要求的準備時間或加熱時間以及為實施再生所要求的真正再生時間。另一種可替換的方案是，也可以采用單個時間段的閾值。這里允許的再生持續(xù)時間約最多5-30秒，尤其是約15秒。
提前中斷或中止再生過程之后，繼續(xù)持續(xù)檢驗再生的許可性以及其實施的可能性，以便在要求時盡可能快地繼續(xù)已中斷的再生過程，從而可以重新建立NOx存儲催化轉化器的完全的高效性。
此外確定NOx存儲催化轉化器的氮氧化物吸附狀態(tài)從而確定其再生程度，確定在啟動NOx再生時最大許可剩余吸附濃度為吸附狀態(tài)的約5-15％。當低于這個值時，NOx存儲催化轉化器通過前述再生過程再生得足夠好，以便能保證規(guī)定的功能。在這種情況下，再生過程最終中斷，并通過回到開頭所述的持續(xù)確定吸附狀態(tài)來確定下一次正規(guī)的NOx再生的時刻。
反之，當達到或超過了給定的剩余吸附濃度，在重新滿足許可性條件時，繼續(xù)進行中止的再生過程，直到達到預定的再生程度。為了能盡可能最佳地利用為加熱存儲催化轉化器所用的能量，在這里通過減弱的保持溫度的措施保持催化轉化器溫度，并且只有在進行了約10-300秒尤其是30-50秒的預定時間段之后，沒有滿足許可性條件，才降到正常值。
當實際λ值與正常λ值的偏差低于一定的閾值時，NOx再生視為結束，其中λ值既可以通過λ傳感器測量也可以通過計算確定。
為了保證NOx存儲催化轉化器的規(guī)定功能，在一次提前的NOx再生之后和/或基于通過OBD控制所查明的催化轉化器活性不規(guī)則性而進行的脫硫之后，確定隨后實施的NOx再生的次數，并與一個預定的連續(xù)NOx再生的最小次數如10-100，優(yōu)選約20次進行比較。當在達到這個最小次數之前又出現催化轉化器的不規(guī)則性，則是由催化轉化器故障引起，這通過一個醒目的顯示裝置顯示。
在單個再生過程之間，通過提高廢氣溫度和降低廢氣物流的措施促進存儲催化轉化器中的NOx存儲，這與傳統的廢氣凈化方法相比導致明顯的氮氧化物產量降低。這里NOx存儲的改善尤其是通過借助EGR變化/新鮮空氣量節(jié)流高達70％和降低進氣壓力直到純無增壓狀態(tài)來提高NOx存儲催化轉化器之前的廢氣溫度到高于約190℃。這些值是通過廢氣溫度和PWG動力學來修正的。這通過措施的抑制使用和排除使用完成。因為催化轉化器在這些溫度下對有害物質的置換來說還太冷，所以后補噴射沒有意義。只能采取熱措施。
圖2以示意圖示出了一種適于實施根據本發(fā)明的再生方法和為改善NOx存儲也就是有效減少氮氧化物排放的共軌柴油機10，帶有一個前置的進氣管12和一個置于其中的節(jié)流閥14，該節(jié)流閥14布置在未示出的進氣壓力傳感器和溫度傳感器之后但在EGR開始端16之前，并用于無扭矩擾動地降低空燃比λ。節(jié)流閥14的控制或者通過一個由控制的占空因數給出的脈沖寬度調制信號以固定頻率進行，或者通過一個以百分數描述節(jié)流閥14位置的CAN信息進行。節(jié)流閥14的靜止位置基本上是“開放”位置?？刂菩盘柕闹祵诠?jié)流閥位置的定義，通過軟件可調。
柴油機10的廢氣通過帶有一廢氣渦輪增壓機20的廢氣管道18進λ廢氣凈化裝置，該廢氣凈化裝置帶有一個前置催化轉化器22和一個NOx存儲催化轉化器24。前置催化轉化器22前面接了一個寬頻帶四分之一波長探頭26用于測量λ值，其附加地或替換地用于計算λ值。
在NOx存儲催化轉化器24前面和NOx存儲催化轉化器24后面分別布置一個溫度傳感器28及30用于監(jiān)視最小或最大的許可再生溫度。溫度傳感器28，30另外用于監(jiān)視脫硫所要求的溫度范圍以及通過提高溫度的措施來控制最佳的NOx存儲。通過比較從NOx存儲催化轉化器24流出的廢氣輸出溫度和流入催化轉化器24的廢氣輸入溫度，可以監(jiān)視NOx存儲催化轉化器24的催化轉換活性。
NOx存儲催化轉化器24后接了一個NOx傳感器38用于測量氮氧化物排放，該傳感器用于確定催化轉化器活性的不規(guī)則性。
寬頻帶四分之一波長探頭28，30的測量信號和NOx傳感器38的測量信號通過導線32，34，40傳給所屬的控制裝置36以控制發(fā)動機10。
權利要求
1.用于后接于稀薄燃燒的內燃機(10)的NOx存儲催化轉化器(24)NOx再生的方法，有以下方法步驟a)確定NOx存儲催化轉化器(24)的氮氧化物吸附濃度，比較獲得的吸附濃度與一個預定的最大許可氮氧化物吸附濃度第一閾值和/或b)OBD控制NOx存儲催化轉化器(24)以監(jiān)視催化轉化器活性；c)當超過閾值時或確定催化轉化器不規(guī)則性時，通過檢驗與安全性相關的構件的規(guī)定功能來檢驗NOx再生的許可性和/或檢驗實際的行駛情況是否保持預定的行駛參數；d)檢驗是否通過保持預定的再生參數產生了實施NOx再生的可能性，必要時調節(jié)要求的NOx再生參數，在許可NOx再生時啟動NOx再生，否則重復方法步驟c.)和/或必要時給出確定的與安全性相關的構件的功能故障；和e)實施NOx再生直到達到預定的NOx再生程度，調節(jié)正常的工作條件并返回到方法步驟a.)或者如果方法步驟c)的許可性檢驗實際結果要求的話則提前中斷或中止NOx再生，回到方法步驟a)或c)和/或必要時給出確定的與安全性相關的構件的功能故障。
2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，在方法步驟d)對要求的再生參數的調節(jié)只有在經過預定的第一時間段之后和/或超過至少氮氧化物吸附濃度的第二閾值之后才進行。
3.根據權利要求1或2所述的方法，其特征在于，在提前中斷或中止NOx再生之后，確定NOx存儲催化轉化器(24)的氮氧化物吸附狀態(tài)，當低于預定的再生程度時，也就是超過預定的氮氧化物吸附濃度時，通過返回到方法步驟c)啟動新的一次NOx再生，而在達到或超過預定的再生程度時返回到方法步驟a)。
4.根據權利要求3所述的方法，其特征在于，在啟動NOx再生時預定的再生程度小于吸附狀態(tài)的約5-15％剩余吸附濃度。
5.根據前述權利要求之一所述的方法，其特征在于，使用一個共軌柴油機作為內燃機(10)。
6.根據前述權利要求之一所述的方法，其特征在于，作為與安全性相關的構件，噴射系統和/或節(jié)流閥(14)和/或EGR/進氣壓力調節(jié)器受到檢驗。
7.根據前述權利要求之一所述的方法，其特征在于，行駛情況從油門踏板值傳感器(PWG)的一個閾值和/或噴油量和/或轉數和/或動力識別信號和/或制動信號和/或轉數梯度導出。
8.根據前述權利要求之一所述的方法，其特征在于，NOx再生只有在超過一個確定的最小速度時進行。
9.根據權利要求8所述的方法，其特征在于，最小速度為20公里/小時。
10.根據前述權利要求之一所述的方法，其特征在于，只有在一定的轉數范圍或載荷范圍內和一定的載荷改變愿望或PWG速度范圍內才實施NOx再生。
11.根據權利要求10所述的方法，其特征在于，轉數范圍為1200-3600轉/分，而最大的PWG速度＜100％/秒。
12.根據前述權利要求之一所述的方法，其特征在于，NOx再生只有在主噴油量為最大值的10-90％時才實施。
13.根據前述權利要求之一所述的方法，其特征在于，通過確定NOx存儲催化轉化器(24)之前和/或之后的廢氣溫度監(jiān)視要求的再生溫度的保持。
14.根據前述權利要求之一所述的方法，其特征在于，為實施NOx再生，調節(jié)廢氣溫度到220-250℃。
15.根據前述權利要求之一所述的方法，其特征在于，廢氣或催化轉化器溫度通過調節(jié)EGR率和/或節(jié)流閥和/或進氣壓力和/或后補噴油量和/或后補噴射時刻和/或主噴射的開始噴射時刻來控制。
16.根據前述權利要求之一所述的方法，其特征在于，確定為調節(jié)再生狀態(tài)所要求的準備時間和為實施NOx再生所要求的再生持續(xù)時間，在超過預定的最大許可準備時間和/或再生持續(xù)時間后，中止或提前中斷NOx再生。
17.根據權利要求16所述的方法，其特征在于，最大許可再生持續(xù)時間為5-30秒。
18.根據權利要求17所述的方法，其特征在于，最大許可再生持續(xù)時間為15秒。
19.根據前述權利要求之一所述的方法，其特征在于，在預定的最小恢復時間內，在按規(guī)定完成或提前中斷或中止NOx再生后，不再實施新的一次NOx再生或脫硫。
20.根據權利要求19所述的方法，其特征在于，最小的恢復時間根據為調節(jié)再生狀態(tài)所要求的準備時間和真正的再生持續(xù)時間而可變化地選擇。
21.根據權利要求19或20所述的方法，其特征在于，最小的恢復時間為30-300秒。
22.根據權利要求21所述的方法，其特征在于，最小的恢復時間為40-60秒。
23.根據前述權利要求之一所述的方法，其特征在于，在中止或提前中斷NOx再生之后通過減弱的溫度保持措施保持催化轉化器溫度，并只有在經過預定的第二時間段之后才降到正常的工作值。
24.根據權利要求23所述的方法，其特征在于，預定的第二時間段為10-300秒。
25.根據權利要求24所述的方法，其特征在于，預定的第二時間段為30-50秒。
26.根據前述權利要求之一所述的方法，其特征在于，NOx存儲器活性或NOx排放滑差(Emissionsschlupf)在稀薄燃燒的工作方式下借助NOx存儲催化轉化器(24)的實際吸附狀態(tài)、流出的NOx原始排放、廢氣或催化轉化器溫度和廢氣物流來確定。
27.根據權利要求26所述的方法，其特征在于，NOx原始排放借助一個特征曲線族由燃油消耗或行駛的發(fā)動機工作點(轉數n，實際噴油量M_E)確定。
28.根據權利要求27所述的方法，其特征在于，一定的NOx原始排放值通過進氣壓力、EGR率、節(jié)流閥位置以及提前和主噴射和提前噴射持續(xù)時間等的修正曲線族來修正。
29.根據前述權利要求之一所述的方法，其特征在于，NOx再生通過部分節(jié)流內燃機(10)和/或提高EGR率和/或降低進氣壓力和/或提高提前噴油量和/或后補噴油量和/或降低主噴油量來控制。
30.根據權利要求29所述的方法，其特征在于，λ值在第一階段通過部分節(jié)流內燃機(10)和/或提高EGR率和/或降低進氣壓力首先降到預定的第一λ閾值，然后在第二階段通過控制后補噴射調節(jié)到最終的再生λ值。
31.根據權利要求30所述的方法，其特征在于，預定的λ閾值為1.1-1.6。
32.根據權利要求31所述的方法，其特征在于，預定的λ閾值為1.3-1.5。
33.根據權利要求30-32之一所述的方法，其特征在于，預定的再生λ值為O.75至0.99。
34.根據權利要求33所述的方法，其特征在于，再生λ值為0.92至0.99。
35.根據權利要求30所述的方法，其特征在于，提前噴油量在第三階段提高到主噴油量的1-50％。
36.根據權利要求35所述的方法，其特征在于，提前噴油量提高到主噴油量的5-20％。
37.根據前述權利要求之一所述的方法，其特征在于，出現的扭矩變化通過控制主噴油量來修正。
38.根據權利要求37所述的方法，其特征在于，扭矩變化在超過一個確定的閾值之后才修正。
39.根據前述權利要求之一所述的方法，其特征在于，催化轉化器活性關于所有有害物質的不規(guī)則性通過確定NOx破壞來查明。
40.根據權利要求39所述的方法，其特征在于，NOx破壞在一定時間窗內必須超過一定的閾值。
41.根據權利要求40所述的方法，其特征在于，該閾值必須超過30秒以上。
42.根據權利要求40或41所述的方法，其特征在于，直到NOx原始排放為10克/小時的閾值對應于實際值和理論值之間的偏差為2克/小時，而在更高的NOx原始排放時對應于20％的偏差。
43.根據前述權利要求之一所述的方法，其特征在于，在確定催化轉化器活性的不規(guī)則性之后至少實施一次提前的NOx再生。
44.根據權利要求43所述的方法，其特征在于，另外至少還實施一次脫硫，然后在繼續(xù)存在不規(guī)則性時給出催化轉化器故障的信號。
45.根據權利要求43或44所述的方法，其特征在于，確定在一次提前的NOx再生之后實施的正規(guī)NOx再生的次數，并與預定的連續(xù)NOx再生最小次數比較，在達到該最小次數之前又出現催化轉化器不規(guī)則性時給出催化轉化器故障信號。
46.根據權利要求45所述的方法，其特征在于，連續(xù)進行的正規(guī)NOx再生最小次數為10-100。
47.根據權利要求46所述的方法，其特征在于，連續(xù)進行的正規(guī)NOx再生最小次數為20。
48.共軌柴油機(10)，其特征在于，為了如前述權利要求之一所述對后接的NOx存儲催化轉化器(24)進行NOx再生，在進氣彎管前設置一個節(jié)流閥(14)。
49.通過提高廢氣溫度和/或降低物流的措施促進在后接于稀薄燃燒內燃機(10)的NOx存儲催化轉化器(24)中的NOx存儲的方法。
50.根據權利要求49所述的方法，其特征在于，提高廢氣溫度和/或降低物流的措施包括改變EGR和/或節(jié)流新鮮空氣量高達70％和/或降低進氣壓力直到純無增壓狀態(tài)。
51.根據權利要求49或50所述的方法，其特征在于，在NOx存儲催化轉化器(24)之前的廢氣溫度通過提高廢氣溫度的措施提高到大于190℃。
52.在帶有后置的NOx存儲催化轉化器(24)的稀薄燃燒內燃機(10)的廢氣中還原氮氧化物的方法，通過-根據權利要求1-47中的至少一項控制NOx存儲催化轉化器(24)的NOx再生和-根據權利要求49-51中的至少一項促進NOx存儲。
全文摘要
一種用于還原稀薄燃燒內燃機的廢氣中的氮氧化物的方法,該內燃機后接一個NOX存儲催化轉化器,其中通過提高廢氣溫度和/或降低物流的措施促進NOX存儲,并控制催化轉化器的NOX再生使廢氣凈化效果最佳。為了控制NOX再生,確定催化轉化器的氮氧化物吸附狀態(tài)和/或通過OBD控制監(jiān)視催化器活性。當超過最大許可吸附濃度時或出現催化轉化器不規(guī)則性時通過檢驗與安全性相關的構件是否保持規(guī)定的功能和/或實際的行駛情況是否保持預定的行駛參數,首先檢驗NOX再生許可性。此外檢驗是否通過預定的再生參數產生實施NOX再生的可能性。當滿足許可性條件時必要時調節(jié)要求的再生參數并啟動NOX再生,直到或者達到預定的再生程度,或者許可性檢驗的實際結果要求提前中斷或中止再生過程。在這種情況下NOX再生根據已達到的再生程度或者在重新存在許可性條件時在進行或者如正規(guī)的再生過程完成那樣通過回到開頭的步驟重復方法過程。因為根據本發(fā)明的方法尤其適用于共軌柴油機,本發(fā)明也描述了一種帶有從屬廢氣凈化裝置的實施上述方法的共軌柴油機。
文檔編號F01N13/02GK1330745SQ99814648
公開日2002年1月9日 申請日期1999年9月29日 優(yōu)先權日1998年10月16日
發(fā)明者E·波特, G·斯普里斯特塞爾 申請人:大眾汽車有限公司