专利名称：：内燃机的NOx存储器催化排气净化器的再生的制作方法
技术领域：
：本发明涉及一种如权利要求1前序部分所述的、内燃机如稀混合气发动机(Mager-Mix-Motor)、DI发动机或者柴油发动机的NOx存储器催化排气净化器的再生。为了净化在内部燃烧燃料的发动机的废气，必须还原在燃烧过程中附带产生的氧化氮。在常见的平均λ值调为1的内燃机中，通过三元催化器可以达到较好的效果。当然在全部或部分以λ值大于1运转的内燃机中，例如稀混合气四冲程发动机、DI发动机和柴油发动机，这种创立的废气净化方法目前不适用。在目前的发动机类型中，采用沸石催化排气净化器(下面也称为“稀混合气催化器”)和Nox存储器催化排气净化器进行废气处理。沸石催化排气净化器被热钝化，因此不能用于汽车发动机，汽车发动机在允许方法中必须证明具有耐疲劳强度。另外这种催化净化器仅利用废气中的碳氢化合物来还原氧化氮，所以只能达到较低的氧化氮转换。如果不考虑氧化氮部分还原成亚硝酸(Distickstoffoxid)，则其常常只能达到15％。此外，这种催化净化器的缺点还有，如果没有责金属则CO和HC的转换不充分。与正在研究的沸石催化排气净化器相比，更有前途的是NOx存储器催化排气净化器，因为其不仅利用了废气中的碳氢化合物，也利用了氢和CO作还原剂。其实是一种带有存储Nox的部件的三元催化器。当然，NOx存储器特别在发动机长时间的稀薄燃烧阶段后消耗了NOx，因此不再起作用。所以在NOx存储器催化排气净化器中必须定期从存储器中消除所存储的NOx，即还原所存储的NOx。EP0540280公开了借助一种废气处理设备的废气处理，该废气处理设备具有一个存储和释放NOx的机构，其中氧化氮在发动机的稀薄燃烧中被中间存储起来，并通过导λ的废气加热而再次被热释放。然后借助分解NOx的催化器在氧化条件下再次分解被释放的氧化氮。具体说分解NOx的催化器由一个三元催化器和／或一个沸石催化器组成，该催化器在λ小于或等于1的情况下工作。缺点尤其在于，这种催化器不够热稳定，并且为了避免损伤，如这种催化器在λ=1时在高负荷和废气温度下常常出现的损伤，要求有一个排气线路(Abgasschaltung)，为此必需相应的运转所需的执行和控制单元。此外无法解决这些零件的耐疲劳强度问题。另外，对在发动机以理论值(符合化学计量的)工作时不被废气流经的废气设备零件，或者反过来在稀薄燃烧时不被废气流经的零件，其工作温度问题无法解决。这里特别是三元催化器起作用的温度范围难以解决，因为在该阶段由于运动的氧化氮的部分还原而形成更多的亚硝酸。如果通过定期冷却三元催化器而一再经过该范围，则会产生过多的亚硝酸产物，由于气体的暖室效应(Treibhausrelevanz)这是不希望的。EP0562805公开了一种内燃机的废气后处理，其中废气设备有两个交替流过的、相互平行设置的稀NOx催化器。另外该已知装置包括一个用于改变废气空间速度(Raumgeschwindigkeit)的结构，以便能够调到废气的最佳空间速度。该废气设备还有一个将HC直接喷射到排气管中的机构。这里还要提及长期使用可能性，因为沸石催化器不够热稳定，尤其不能忍受较浓的或者符合化学计量的废气。同样，用于改变排气线路空间速度的结构的持久荷重能力也成问题。即使由于废气空间速度的匹配得到改善而使NOx的转换高于通常的沸石催化器，根据EPO562805的催化器也不能达到遵守新的废气极限值所要求的高于90％的数量级。此外，无法解决催化器形成亚硝酸和HC及CO转换太少的问题。EP0580389公开了一种稀薄燃烧发动机的废气后处理方法，该发动机装备了一个基于碱金属、碱土金属或稀土金属的NOx吸收器，一个装在气流下游的三元催化器，以及用于检测负荷和废气温度的传感器。这里借助传感器的信息限定这样的范围，在该范围内NOx吸收器用来存储氧化氮。催化器的再生是通过加浓燃油一段预定时间来实现的。这种已知的装置的缺点在于，吸收器和三元催化器分开，因为发动机主要产生的氧化氮必须首先氧化成NO2，以便能够存储在吸收器中。EP0560991公开了一种用于处理内燃机废气的设备，其中在机壳内包括吸收器和催化器。当发动机稀薄燃烧时，也就是废气稀薄时，氧化氮被存储；当废气中的氧气浓度降到较浓的或者理论的λ值时，氧化氮释放，使得释放的NOx与废气中未燃烧的碳氢化合物以及CO发生还原反应。通常从稀薄燃烧转到较浓或者理论燃烧时会伴随扭矩突变，汽车驾驶者只有在加速阶段才很希望感受到这种突变。如果这种扭矩突变出现在恒定运转阶段，则驾驶者极不希望感受到。因为在通常情况下，NOx存储器在恒定运转阶段进行倒空，所以试图通过在加油的同时推迟点火时刻来减小扭矩突变。另外，目前已知的NOx存储器排气净化催化器通过含有硫磺的燃料进行减活化。NOx存储器排气净化催化器中吸收NOx的材料，具体说BaO或BaCO3，与废气中的SO2生成热稳定硫酸盐，其中SO2在催化器中的铂上被氧化成SO3，生成的硫酸盐能够在一个温度下分解，该温度高于由存储器材料和NO2形成的硝酸盐被分解的温度。因此为了分解这种硫酸盐，根据所使用的燃料的硫含量，有时进行一个硫酸盐再生程序，其中通过加浓废气将温度提高到约600-700℃，使硫酸盐分解。但这种加浓的缺点在于，其常常与发动机功率的提高相互制约，使得最后在进行脱硫时汽车出现意外加速。本发明的任务在于，提供一种处理内燃机废气的装置，其降低了废气中NOx的含量和／或NOx存储器中的硫酸盐含量，而不会出现扭矩突变或者功率输出提高。该任务是通过权利要求1和／或4所述特征实现的。本发明的优选设计方案见从属权利要求。本发明可用于内燃机的废气解毒，其中解毒特别是指氧化氮的还原。本发明还可用于SOx的中间存储，如在稀薄燃烧内燃机的废气净化装置中根据燃料所含硫含量而出现的情况。NOx的存储通常是通过NO2的贮存(例如硝酸盐)实现的，其中尤其是碱土氧化物和／或碱土碳酸盐(例如BaO)。这种物质也可以以SOx形式，尤其是以SO3形式贮存为硫酸盐。因为脱硫比脱氮要求更高的温度，所以最好SOx存储器位于NOx存储器之前，由此一方面在SOx存储器处的温度高于在NOx存储器处的温度，另一方面NOx存储器不会被SOx毒化。在再生过程中，也即存储器以废气接近λ=1或者更浓运转，SOx和NOx再次释放，其中NOx被现有的HC和／或CO催化置换。相反，SOx或者就这样被释放，或者与CO和／或HC反应生成不同的化合物被释放，其中在当前的再生条件下不会使SOx贮存在后面的NOx存储器中。下面主要只涉及NOx存储器，但如果没有特别说明，这种实施也同样适用于SOx存储器或者这些存储器的组合。有利的是，具有多于一个缸的内燃机的废气净化装置包括装在内燃机后面的NOx存储器排气净化催化器，其中废气连续流过催化器的NOx存储器，使得一旦机器稀薄燃烧，NOx就在NOx存储器中被吸收，一旦废气中的氧气浓度降低，NOx就被释放，其中在NOx释放过程中机器以毛λ值稍高于理论比值λ=1运转。在NOX释放过程中最好λ值≥1．01。这样可以在稀薄燃烧和稍高于理论废气值的机器运转之间来回变换，其中变换的时刻取决于稀薄燃烧的持续时间。为了产生毛值λ≥1的接近理论值的废气流，最好选择性地单独加浓部分缸，而另一部分缸继续稀薄燃烧。为此最好在恒定工作阶段无负荷变化地实现选择性的单缸λ失调(Verstimmung)。缸单独的加浓最好在半数或者接近半数的缸上进行。此外加浓的缸具体说加到λ≤0．9，尤其是最好加到λ≤0．85。通过这种极端加浓，相对接近λ=1的运转实现了扭矩波动较小，因为在强烈加浓情况下的功率输出比接近λ=1情况的低。这要求通过节气阀和／或燃油的整个喷射量更小的调整。为此，最好加浓到λ=0．7及更小。由此还得出，本发明尤其适用与四冲程发动机，特别是直接喷射式。此外通过本发明实现了不必对缸单独节流，使得机械执行元件的份额不再加大。在4缸发动机中，例如可以加浓2缸，而另两缸稀薄燃烧。相应地适用于缸数不同的发动机。在此缸的对半分配不是绝对必要的，而是可以根据要求选择其它的比例，其中该比例在工作过程中也可以变化。选择性的单缸的λ失调可以由控制单元进行。总而言之，这里描述的废气处理方法不仅使氧化氮，而且使所有的废气组分都得到良好的转换，其中当发动机因行驶性能所限处于不稳定工作状态时，发动机加浓或者以λ=1运转，由此再次〖排空NOx存储器，当长时间稳定运转时，在稀薄燃烧和λ略大于1的接近理论值的燃烧之间来回变换。这样实现这一点，即为产生接近理论值的废气，发动机选择性地加浓一部分缸，而另一部分继续保持稀薄燃烧。此时只有很小的扭矩波动，而且发动机功率不提高。因此可以取消其它措施如过分移动点火时刻。有利的是，在本发明的方法中亚硝酸的产生不是通过已知的三元催化器。另外本发明的装置通过相应的选择性的单缸λ失调实现NOx存储器的脱硫。下表给出了稀薄燃烧及再生过程发动机的毛氧化氮转化率ηNOx的测量值，按连续顺序稀薄燃烧接着再生过程，一个是加浓λ值为0．85，一个是略高于理论值λ为1．01。从表中可以看出，即使在略高于理论λ值工作的本发明的再生方法实现了甚至比已知方法中加浓废气的转换率还高的毛-转换率。表1<tablesid="table1"num="001"><table>ηNox[％]再生λ870．85881．01</table></tables>下面参考图1描述一个最佳实施例，图中示意性给出了废气设备在内燃机上的安置。图1中用附图标记1表示具有多于一个缸的机器，如稀薄-混合气-发动机、DI发动机或者柴油发动机，其后面设置了一个废气净化设备2，该废气净化设备具有一个NOx存储器排气净化催化器。通过选择性的部分缸(未示出)λ值的失调和其它缸的稀薄燃烧，调节毛-λ值即所有缸的平均λ值略高于废气的理论值，以再生NOx存储器3，由此实现NOx存储器的再生和脱硫。权利要求1．具有多于一个缸的内燃机(1)的废气净化装置(2)，在内燃机后面安装了一个有害物质存储器(3)，其中废气连续地流过有害物质存储器(3)，使得当机器(1)稀薄燃烧时，有害物质就贮存在有害物质存储器中，当废气中的氧气浓度下降或者CO组分和／或HC组分升高时，贮存的有害物质就释放出来，其特征在于，在有害物质释放阶段，机器(1)运转的毛-λ值略高于理论比值λ=1。2．根据权利要求1所述的废气净化装置，其特征在于，在有害物质的释放阶段λ-值≥1．01。3．根据权利要求1或2所述的废气净化装置，其特征在于，为生成毛值λ＞1的接近理论值的废气流，选择性地加浓部分缸，而另一部分缸继续稀薄燃烧。4．具有多于一个缸的内燃机(1)的废气净化装置(2)，在内燃机后面安装了一个有害物质存储器(3)，其中废气连续地流过有害物质存储器(3)，使得当机器(1)稀薄燃烧时，有害物质就贮存在有害物质存储器中，当废气中的氧气浓度下降或者CO组分和／或HC组分升高时，贮存的有害物质就释放出来，其特征在于，在有害物质释放阶段，部分缸被加浓，而另一部分缸继续稀薄燃烧。5．根据权利要求3或4所述的废气净化装置，其特征在于，选择性的单缸λ失调是在恒定运转阶段无负荷变化地实现。6．根据权利要求3至5中任一项所述的废气净化装置，其特征在于，在4缸发动机中加浓两个缸，两个缸保持稀薄燃烧。7．根据前述权利要求之一所述的废气净化装置，其特征在于，具体选择性的单缸λ值失调由一个控制单元进行。8．根据权利要求7所述的废气净化装置，其特征在于，控制单元考虑有害物质存储器的有害物质负荷状态，并在达到预定的负荷状态时和／或在一定的发动机工况时进行λ失调。9．根据权利要求7所述的废气净化装置，其特征在于，负荷状态有一个固定的预定值或者取决于发动机工况。10．根据权利要求7或8所述的废气净化装置，其特征在于，控制单元在怠速、滑转和／或发动机负荷≤最大发动机额定负荷的25％时进行。11．根据前述权利要求之一所述的废气净化装置，其特征在于，有害物质是NOx和／或SOx，尤其是NO2和／或SO3。12．根据前述权利要求之一所述的废气净化装置，其特征在于，在有害物质存储器上和／或在其后面(废气流的下游)是一个催化器或者一个催化作用的层，其适于将一种或几种有害物质，可能的话还有在释放阶段释放的有害物质分解成比较无害的成分，如CO2，H2O和／或N2。13．根据前述权利要求之一所述的废气净化装置，其特征在于，内燃机是四冲程发动机。14．根据前述权利要求之一所述的废气净化装置，其特征在于，内燃机是直接喷射式的。15．根据前述权利要求之一所述的废气净化装置，其特征在于，内燃机有一个作用于所有缸的进气阀装置(4)。16．根据前述权利要求之一所述的废气净化装置，其特征在于，内燃机没有选择缸的进气阀装置。全文摘要具有多于一个缸的内燃机的废气净化装置,带有一个安装在内燃机后面的NOx存储器排气净化催化器,其中废气连续流过催化器的NOx存储器,使得当机器稀薄燃烧时NOx在NOx存储器中被吸收,当废气中氧气浓度下降时释放NOx,使得在NOx释放阶段机器的毛λ值稍高于理论比例λ=1。为了生成接近理论值的毛λ值≥1的废气流,选择性地使一部分缸单独加浓,而另一部分缸继续稀薄燃烧。文档编号B01D53/94GK1283133SQ98812734公开日2001年2月7日申请日期1998年12月10日优先权日1997年12月29日发明者U·瓦沙茨,U·D·斯坦德特申请人:大众汽车有限公司