用于运行动力设备的方法以及相应的动力设备的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种用于运行动力设备的方法，该动力设备具有内燃机以及用于内燃 机排气的排气净化装置，为了从排气净化装置中提取出氧而执行氧提取操作，在所述氧提 取操作期间以低于化学计量比（理论配比）的方式来运行内燃机并且/或者将附加的燃料引 入到排气中。本发明还涉及一种动力设备。
【背景技术】
[0002] 动力设备例如用于驱动机动车，因此就这方面来说配设给机动车并且用于提供驱 动机动车的转矩。动力设备具有内燃机，特别是用于提供转矩的内燃机。在操作动力设备或 内燃机期间产生排气，所述排气朝向动力设备的外部环境的方向被导出。
[0003]出于该原因设置了排气净化装置，该排气净化装置用于在所述排气被排出到外部 环境之前对内燃机的排气进行净化。排气净化装置例如被设计为催化器。排气净化装置具 有氧存储器，该氧存储器原则上可以以任意形式存在。特别优选地，将氧存储器以涂层的方 式安置在催化器的起催化作用的表面上。具有氧存储器的、设计为催化器的排气净化装置 就这方面而言可以称为存储催化器。
[0004] 通常如此设计排气净化装置，使得所述排气净化装置仅仅在内燃机的化学计量操 作情况下才可以转化有害物质，如碳氢化合物、一氧化氮、氮氧化物和一氧化碳。然而在动 力设备的通常的运行周期中可能发生的是，动力设备暂时处于所谓的惯性滑行工况中，于 是在不引入燃料的情况下运行内燃机。相应地大量未燃尽的氧进入到排气净化装置内。
[0005] 以该种方式产生的氧被排气净化装置所接纳或暂存。显然，排气净化装置的氧存 储器也可以采用其他方式和方法被充氧。然而排气净化装置的氧填充水平越高，即该排气 净化装置被加载的氧越多，则对于特定的有害物质例如氮氧化物、即特别是一氧化氮和二 氧化氮而言转化效率就越低。特别地，只要排气净化装置的氧填充水平超过了一定的最大 氧填充水平转化效率就降低到零。
[0006] 出于该原因执行氧提取操作，特别是当氧填充水平达到一定的、例如对应于氧最 大填充水平的氧极限填充水平时执行氧提取操作。在氧提取操作期间氧被从排气净化装置 或氧存储器中提取出。例如执行所述氧提取操作，直至达到一定的预先规定的氧填充水平。 预先规定的氧填充水平例如可以对应于最小氧填充水平或者对应于在最小氧填充水平与 最大氧填充水平之间的中间的氧填充水平。
[0007] 从现有技术中例如已知文献DE 102 44 128 B4。该文献介绍了一种用于在内燃机 的排气冲程中对催化器进行加热的方法，该方法具有以下步骤:计算引入到催化器内的热 量;如果所引入的热量超过预先确定的热量理论值，则借助于布置在催化器内的第一 λ传感 器针对预先确定的强制激励检查，在催化器的直到第一 λ传感器部分中是否已经达到了一 氧储存量;在还没有达到该氧储存量的情况下，针对内燃机的紧接着的暖机过程提高热量 理论值，从而在内燃机的紧接着的冷起动时必须产生较大的热量以激活催化器，由此考虑 了催化器的激活效应并且催化器被不必要地长时间加热。
【发明内容】
[0008] 现在本发明的任务是提出一种用于运行动力设备的方法，该方法相对于其他方法 具有的优点是，特别地可以更可靠且更高效地实施氧提取操作。
[0009] 根据本发明，该任务通过具有权利要求1所述特征的方法来实现。在此规定，氧提 取操作一直执行到借助于布置在排气净化装置中的λ传感器检测到的λ值达到特定的λ限 值。优选地，根据上述实施方式当氧填充水平达到或超过氧极限填充水平时开始进行氧提 取操作。
[0010] 在氧提取操作期间例如如此调节内燃机，使得内燃机产生低于化学计量比的排 气，即排气所具有的未燃尽的碳氢化合份额在化学计量学方面大于剩余氧的份额、即大于 未燃尽的氧的份额。优选地，出于该目的以低于化学计量比的方式运行内燃机，即向内燃机 输送的氧比为了燃尽同时被输送的燃料所需的氧少。显然，也可以采用其他方式和方法来 实施氧提取操作，例如通过将未燃尽的燃料引入到在排气净化装置上游的内燃机的排气内 这种方式。
[0011] 现在至少如此长时间地执行氧提取操作，直至借助于λ传感器检测到的λ值达到λ 限值。因此最早在满足该条件时终止氧提取操作。然而显然可以更长时间地执行氧提取操 作，即在λ值达到λ限值之后还继续进行氧提取操作。
[0012] 在此特别指出的是，λ传感器布置在排气净化装置本身中。因此规定，不使用布置 在排气净化装置上游或下游的λ传感器。更确切地说，λ传感器应该存在于排气净化装置的 排气入口的下游并且存在于排气净化装置的排气出口的上游，其中排气通过排气入口进入 到排气净化装置内并且通过排气出口从所述排气净化装置中排出。因此，λ传感器流体技术 地布置在排气入口和排气出口之间。
[0013] 在此例如如此选择λ限值，使得所述λ限值对应于在内燃机以静态理论配比运行的 情况下存在的排气的化学计量组成。借助于λ传感器检测到的λ值对应于一空燃比，该空燃 比描述在内燃机中进行燃烧期间空气相对于燃料的比例。在该情况下优选氧提取操作至少 执行到Μ直达到或超过λ限值。替代地，λ值显然可以直接对应于由λ传感器测量到的测量值、 例如电压。在该情况下例如所述氧提取操作至少执行到所述λ值达到或超过λ限值。
[0014] 所介绍的处理方式具有的优点是，可以极其精确地确定从排气净化装置中提取出 的氧量或氧已从中被提取出的、排气净化装置的区域。由此避免了在氧提取操作期间未燃 尽的燃料或未燃尽的碳氢化合物穿过排气净化装置，并且特别地避免其可能逸出到动力设 备的外部环境中。
[0015] 本发明的另一设计方案规定:λ传感器在排气净化装置内处在排气净化装置的总 通流长度的至少30%、至少40 %、至少50 %、至少60 %、至少70 %、至少80 %或者至少90 %的 位置处。排气净化装置的总通流长度在此表示排气在其流经排气净化装置时所经过的路径 的长度。特别地，总通流长度即为排气在排气净化装置的排气入口与排气出口之间的流过 路径的长度。该长度例如可以相当于排气入口与排气出口之间的距离。
[0016] 总通流长度连同λ传感器的位置都从排气净化装置的排气入口起算。特别优选地， λ传感器同排气入口的距离大于λ传感器同排气出口的距离，从而使得关于总通流长度的位 置特别优选地大于50 %。例如所述位置在60 %与90%之间，在60 %与80 %之间，在60 %与 70%之间，在64%与68%之间，特别优选地为2/3。
[0017] 在本发明的另一设计方案中规定，在氧提取操作期间检测被引入到内燃机中的总 燃料量，并且当所述总燃料量超过总燃料量限值时终止氧提取操作。因此直接在氧提取操 作开始时就特别优选地重置总燃料量，例如重置为零。接下来检测被引入到内燃机内的燃 料量并且对其进行积分或求和。总燃料量就该方面而言是自氧提取操作开始直至当前时刻 已被引入到内燃机内的燃料量。
[0018] 现在当总燃料量超过总燃料量限值时终止氧提取操作。作为开篇所提到的条件的 附加或替代，该条件在此可以理解为:执行氧提取操作，直至借助于布置在排气净化装置中 的λ传感器检测到的λ值达到λ限值。特别优选地考虑两个条件，从而当λ值达到或已经达到 一定的λ限值且总燃料量大于总燃料量限值时才终止氧提取操作。
[0019] 本发明的另一优选的设计方案规定，当借助于λ传感器检测到的λ值达到一定的λ 限值时，将总燃料量值设置到等于迄今检测到的总燃料量。因此，在λ值达到λ限值时将总燃 料量值设置并且随后保持在迄今检测到的总燃料量上。当总燃料量在进一步执行氧提取操 作期间对应于自氧提取操作开始以来被引入到内燃机内的燃料量时，总燃料量值恒定，特 别地所述总燃料量值不跟随总燃料量。
[0020] 本发明的一种改进方案规定：由总燃料量值以及λ传感器的位置来确定总燃料量 限值。如前所述，总燃料量值对应于直至λ值达到一定的λ限值时已被引入到内燃机中的总 燃料量。因为还已知λ传感器在排气净化装置内的位置，所以由总燃料量值和所述位置可以 确定使排气净化装置或氧存储器的一定份额的氧释放所必须的燃料量。所述量对应于根据 上述设计方案可以被用来确定氧提取操作的持续时间的总燃料量限值，特别是方法是:一 旦总燃料量超过总燃料量限值就终止氧提取操作。
[0021] 在本发明的另一优选的设计方案中规定:借助于公式
[0022]
[0023]来求得总燃料量限值mKr,grenz，其中X是λ传感器关于总通流长度的位置， mKr是总燃 料量值并且SF是安全系数。在此，原则上可以例如在0和1之间任意选择所述安全系数。
[0024] 本发明的一种优选的设计方案规定:所述安全系数根据排气净化装置的运行参数 来选择。显然，可以恒定地确定安全系数，优选可变化地根据运行参数或状态参数来确定所 述安全系数。采用该种方式和方法可以根据存在的给定条