专利名称：存储催化剂再生时控制内燃机燃烧过程的方法
技术领域：
本发明涉及一种具有权利要求1前序部分中所述特征的在设置在内燃机尾气通道中的NOx-存储催化剂再生时控制内燃机燃烧过程的方法。
已知采用相应的催化剂可以对内燃机，尤其是柴油机内的空气-燃油-混合气燃烧过程中产生的尾气进行净化。当内燃机处于其燃油含量高于氧含量，或处于化学计量状况的工作方式时，则在尾气中将以增大的量度存在诸如CO、HC或H2等还原物质。在这种工作方式时λ≤1(再生工作)。只要在催化剂上还有足够的氧，则绝大部分还原物质将在催化剂上被氧化成水和二氧化碳。由于油耗过高，因而通常将避免内燃机以再生工作方式工作。
在燃烧过程中，当氧的含量超过空气-燃油-混合气中的燃油含量时，内燃机处于所谓的λ＞1的贫工作方式(贫工作)。尾气中还原物质分量的减少势必导致同时在燃烧过程中形成的NOx不能充分地在催化剂上被还原成氮。为了在催化剂的下游仍能使NOx-扩散保持在尽可能低的程度，已知在NOx-尾气通道中设置有NOx-存储装置，该存储装置在贫工作方式时对NOx以硝酸盐的形式加以吸附，并且在高于NOx-解吸温度或NOx-存储容量用尽前一直保持吸附状态。因此在此时刻点必须对NOx-存储催化剂(NOx-存储装置和催化剂)进行再生，即必须将内燃机由贫工作切换成再生工作。在NOx-再生过程中进行NOx-解吸并同时进行催化剂还原。
在燃烧过程中由于燃油中含有变化的硫分量，因而形成氧化硫SOx，SOx以硫酸盐的形式同样被存储在NOx-存储催化剂中。为实现SOx-再生(脱硫)，当然需要大大高于NOx-再生的再生温度，所以为了实现脱硫通常需要对NOx-存储催化剂附加加热。可借助选定的参数，例如由一设置在NOx-存储催化剂的下游的相应的传感器测出的NOx-扩散确定再生(NOx-和/或SOx-再生)的开始点。
另外还已知对内燃机配属有相应的机构，该机构通过暂时对内燃机的工作参数施加的影响可实现对工作方式的调整。这种机构例如可包括尾气再循环系统或喷射系统，利用该喷射系统可对喷射开始点以及喷射压力进行调整。
这种已知的方法的缺点在于，在再生过程中，尤其在脱硫过程中可能会生成大量的颗粒或烟灰。在柴油机处于不利的工作条件下，正是此点将造成显著的烟灰污染。
另外，其缺点还在于，再生时将会出现内燃机转矩的变化，特别是转矩的降低。此点将影响机动车的行驶状况并造成危险的行驶状态。
本发明的目的在于将再生时烟灰的形成保持在最低限度并且同时仍能提供充足的还原物质。另外，使再生过程尽可能不改变马达的转矩。
根据本发明，该目的采用具有权利要求1特征的在设置在尾气通道内的NOx-存储催化剂再生时控制燃烧过程的方法得以实现。由于喷射开始点是根据内燃机的工作方式决定的，所以可以对燃烧过程施加影响，其中可以形成充足的还原物质，又不会生成烟灰。优选再生工作的喷射开始点设置在早于贫工作的时间点，从而可以延长整个燃烧过程并因此可以进一步减小未燃烧的碳氢化合物的粒度。另外宜在再生时同时提高喷射压力，从而可以附加增大空气-燃油-混合气中的燃油含量。因此一方面导致即使在高负荷要求的情况下也可以保持转矩不受影响地进行再生，另一方面可以提高单位时间内的还原物质量，从而可以从整体上缩短再生时间并随之降低油耗。
优选根据内燃机的工作参数决定喷射开始点和/或喷射压力。所以例如为保证转矩不受影响，在确定喷射时必须考虑到内燃机的负荷要求或转速。
其它的在从属权利要求中所述的特征给出了本发明的其它的优选设计。
下面将对照实施例并结合附图对本发明做进一步的说明。图中示出
图1为在内燃机尾气通道内的存储催化剂装置的示意图和图2为根据本发明的方法对燃烧过程进行调整的流程图。
图1举例示出在内燃机16尾气通道14内的NOx-存储催化剂12装置10。在NOx-存储催化剂12的下游的尾气通道14内附加设置一个温度传感器18和一个气体传感器20。可以利用马达控制器22对内燃机16的工作方式进行调整。在例如需要λ≤1的工作方式(再生工作方式)时，则必须在空气-燃油-混合气燃烧前降低抽气管24内的氧浓度。因此与氧含量相比提高尾气中诸如CO、HC或H2等还原物质的含量。例如可以利用一截流阀26减少被抽吸空气的容积流量并通过一尾气再循环阀28同时进行的对贫氧尾气的馈送实现这种工作方式。马达控制器22另外还对喷射系统30进行控制，所述喷射系统在预定的喷射压力的情况下可以实现燃油的馈送。同样也可以确定喷射开始点。
在内燃机16实际工作时，为降低油耗应调整到λ＞1的工作方式(贫工作)。其中在燃烧过程中产生的NOx和SOx以硝酸盐或硫酸盐的形式被吸附在NOx-存储催化剂12上。在贫工作时，还原物质分量较少，所以在贫工作时利用还原物质不可能对NOx以及SOx进行完全的还原。当然NOx-存储催化剂的12的存储容量是有一定限度的。所以一方面当高于NOx-解吸温度时开始NOx-解吸并且另一方面当达到一定的NOx-和SOx-吸附状况时，NOx-存储催化剂的存储容量将用尽。其中例如可利用传感器18、20以已知的方式检测作为催化剂温度或NOx-扩散的再生必要性或者也可以利用一相应的模型计算出再生必要性。上述两种方法是已知的，在此不再赘述。
NOx-存储催化剂12的再生(NOx-再生和/或SOx-再生；脱硫)要求采用再生工作方式并且必要时，特别是在脱硫时需要将NOx-存储催化剂12加热到最低再生温度。如上面举例所述，诸如尾气再循环和通过截流阀26对容积流量的调整等装置可用于启动内燃机16由贫工作向再生工作的工作方式的转换。根据本发明对喷射系统30进行附加控制，使再生工作时的喷射开始点设置在早于贫工作的时间点，从而实现对烟灰生成的抑制。
图2在一流程图中举例示出对喷射系统30的控制过程。首先如上所述在步骤S1中对再生必要性进行测量或计算。根据是否存在NOx-存储催化剂12的再生必要性接着在步骤S2对内燃机16的工作方式和选定的工作参数进行确定。
在接着的步骤S3中根据这些数据确定喷射开始点。此外还可以附加提高喷射压力。通过提高喷射压力将影响内燃机16的工作范围，在该工作范围内可以转矩不受影响地进行再生。为此对每个曲轴转角的燃油喷射容积进行选择，使在由贫工作向再生工作变化时不会出现内燃机16转矩的变化。通过喷射压力的提高，同时还提高了每个曲轴转角的喷射容积并随之扩展了转矩不发生变化的工作范围。另外由于单位时间还原物质量的增加，因而缩短了还原时间。因此可以直接地根据诸如转速或负荷要求等工作参数确定喷射开始点。当然即使在再生时，有时由于工作参数的变化也可以重新对喷射开始点和/或喷射压力加以确定。
在确定喷射开始点以及喷射压力的同时实现对诸如尾气再循环和抽气管24内的容积流量的调整等影响内燃机16工作方式的附加所需装置的选择。在步骤S5中接着转换到再生工作。
权利要求
1.一种用于在设置在内燃机尾气通道内的NOx-存储催化剂再生时控制内燃机的燃烧过程的方法，其中对内燃机配属有相应机构，该机构可通过对内燃机工作参数至少暂时的影响实现对工作方式的调整并且该机构包含一喷射系统并且其中为实现对NOx-存储催化剂的再生调整到λ≤1的工作方式(再生工作)，其特征在于，根据内燃机(16)的工作方式确定喷射开始点。
2.按照权利要求1所述的方法，其特征在于，再生工作的喷射开始点设置在早于贫工作(λ＞1)的时间点。
3.按照上述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，提高再生工作时的喷射压力。
4.按照权利要求3所述的方法，其特征在于，提高再生工作时的每个曲轴转角的喷射容积。
5.按照上述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，根据内燃机(16)的工作参数确定喷射开始点和/或喷射压力。
6.按照权利要求5所述的方法，其特征在于，内燃机(16)的工作参数包括负荷要求和转速。
7.按照上述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，在再生工作时对NOx-存储催化剂(12)脱硫。
8.按照上述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，在内燃机(16)预定的工作范围内转矩不受影响地进行再生。
全文摘要
本发明涉及一种用于在设置在内燃机尾气通道内的NOx－存储催化剂再生时控制内燃机的燃烧过程的方法,其中对内燃机配属有相应机构,该机构可通过对内燃机工作参数至少暂时的影响实现对工作方式的调整并且该机构包含一喷射系统并且其中为实现对NOx－存储催化剂的再生,调整到λ≤1的工作方式(再生工作)。其中根据内燃机(16)的工作方式确定喷射开始点。
文档编号F02D41/02GK1367860SQ00811191
公开日2002年9月4日 申请日期2000年7月31日 优先权日1999年8月18日
发明者埃克哈德·波特, 克里斯蒂安·克拉赫费尔, 罗尔夫·博塞 申请人:大众汽车股份公司