用于废气净化设备的运行方法和相应的驱动系统与流程

本发明涉及用于具有废气催化器(例如三元催化器)的废气净化设备的运行方法，用于尤其在机动车中在燃烧发动机处净化废气。此外本发明涉及驱动系统、尤其用于具有燃烧发动机和废气催化器的机动车。

背景技术：

由现有技术已知废气净化设备用于在燃烧发动机处净化废气，该废气净化设备使用三元催化器。然而这样的三元催化器经受由自然地且环境影响地影响的老化，由此所谓的起燃温度增加，从该起燃温度开始废气催化器是有效的且提供充分的净化作用。在具有相对低的废气温度的燃烧发动机中因此存在如下危险，即在发动机特性场的部分中在三元催化器中未发生充分的有害物质转化，因为未达到废气催化器在运行中的起燃温度。为了克服此，依赖于催化器状态提高废气温度，这例如能够通过点火角度调整进行。通常应用废气催化器的氧存储能力(OSC: Oxygen Storage Capacity)作为用于催化器状态的尺度。这样的OSC值在车载诊断的范围中总归有规律地测量且因此在发动机控制器中作为测量参数供支配。即由现有技术已知，求得废气催化器的催化器特性参数(OSC值)，其描述废气催化器的净化作用。此外由现有技术已知，依赖于废气催化器的所求得的催化器特性参数执行发动机方面的措施(例如点火角度调整)，用以当所求得的催化器特性参数(OSC值)指示废气催化器的不足够的净化作用时改善废气催化器的净化作用。

这样的已知的方法的缺点是如下事实，用于改善废气催化器的净化作用的发动机方面的措施(例如点火角度延迟调整)导致更多燃料消耗及相应地提高的CO₂排放。即对于这样的已知的方法存在一方面废气催化器的净化作用的优化与另一方面燃料消耗的和CO₂排放的最小化之间的目标矛盾。

技术实现要素：

因此本发明的任务是解决所述问题。

该任务根据独立权利要求通过按本发明的、用于废气净化设备的运行方法或相应的驱动系统来解决。

本发明基于如下技术-物理的认识，即当实际上的废气温度不超过由老化引起的上升的起燃温度时，与废气催化器的老化相联系的起燃温度（“Light-off-Temperatur”）的上升仅在发动机特性场的部分中是有问题的。

例如废气温度在全负荷运行(例如在快速的高速公路行驶的情况下)中通常地足够大到用以也超过由老化引起的上升的起燃温度，从而在该运行点中也不要求发动机方面的措施用以改善废气催化器的净化作用。而这样的增加消耗的发动机方面的措施在这样的运行点中应该不发生，因为其不被要求用于改善净化作用，但会提高燃料消耗及由此CO₂排放。

相反，而在另一运行点(例如在城市交通中的部分负荷运行中)中废气温度相对低且因此可能低于废气催化器的由老化引起的上升的起燃温度。那么在这样的运行点中，要求采取发动机方面的措施(例如点火角度调整)以便改善废气催化器的净化作用，其中，而后还承担更多燃料消耗及相应地提高的CO₂排放。

本发明因此规定：用于改善废气催化器的净化作用的发动机方面的措施(例如点火角调整)不仅–如在现有技术中那样依赖于所求得的催化器特性参数(例如OSC值)来执行，而且还依赖于燃烧发动机的运行点来执行。优选地，用于改善废气催化器的净化作用的发动机方面的措施在本发明的范围中仅在满足两个条件时执行。一方面所求得的催化器特性参数(例如OSC值)必须指示废气催化器的净化作用已下降。另一方面燃烧发动机的运行点必须处于发动机特性场内部其中实时要求改善净化作用的区域中，从而而后必须相应地引入用于改善废气催化器的净化作用的发动机方面的措施。例如在全负荷运行中在废气温度较高时通常地不要求发动机方面的措施用以改善废气催化器的净化作用，而具有相应低的废气温度的部分负荷运行(例如在城市交通中)会使得净化作用的改善是要求的。

在本发明的优选的实施例中，用于改善废气催化器的净化作用的发动机方面的措施(例如点火角度调整)的执行不仅质量上取决于燃烧发动机的实时的运行点，在如下的意义中，即要么引入发动机方面的措施要么不引入发动机方面的措施。而是在本发明的该优选的实施例中还规定：用于改善净化作用的发动机方面的措施的强度依赖于燃烧发动机的运行点且依赖于所求得的催化器特性参数在量上灵活地确定。

对于点火角度调整，调整角度例如能够作为所求得的催化器特性参数的函数且/或作为燃烧发动机的实时的运行点的函数灵活地被确定，也就是说具有依赖于运行点的不同的调整角度。

此外存在如下可行方案：用于改善废气催化器的净化作用的发动机方面的措施仅在发动机特性场的确定的部分区域中引入，其中，这样的部分区域能够依赖于所求得的催化器特性参数灵活地确定。对于具有大的氧存储能力的废气催化器，那么用于改善废气催化器的净化作用的发动机方面的措施仅在发动机特性场的小的部分区域中开启，而用于改善废气催化器的净化作用的发动机方面的措施在具有由老化引起的小的氧存储能力的废气催化器中在发动机特性场的相应较大的部分区域中开启。

前面已经指出：用于改善废气催化器的净化作用的发动机方面的措施(例如点火角度调整)通常地导致更多燃料消耗且导致相应地提高的CO₂排放。由于发动机方面的措施(例如点火角度调整)的燃料消耗的提高还取决于燃烧发动机在发动机特性场内部的实时的运行点。因此，用于改善废气催化器的净化作用的发动机方面的措施(例如点火角度调整)在一些运行点中仅导致相对低的更多燃料消耗且在其它运行点中导致相对高的更多燃料消耗。本发明因此优选地规定，用于执行用于改善废气催化器的净化作用的发动机方面的措施的、发动机特性场的部分区域随着所求得的催化器特性参数(例如OSC值)越来越变坏越来越多地扩展，也即从具有相对低的燃料消耗的提高的区域出发朝着具有相对高的燃料消耗的提高的区域扩展。在废气催化器的净化作用稍微变坏的情况下，那么用于改善废气催化器的净化作用的发动机方面的措施还仅在发动机特性场的如下的部分区域中执行，在该部分区域中发动机方面的措施仅引起小的更多燃料消耗。在废气催化器的净化作用更多变坏的情况下，而用于改善废气催化器的净化作用的发动机方面的措施(例如点火角度调整)还在发动机特性场的如下的部分区域中开启，其中发动机方面的措施导致更大的更多燃料消耗。

前面已经提及：所求得的催化器特性参数可以涉及废气催化器的氧存储能力。这是有利的，因为所谓的OSC值在车载诊断的范围中总归有规律地测量且因此在发动机控制器中作为测量参数供支配。然而本发明在催化器特性参数方面不限于废气催化器的OSC值的求得。而是本发明原则上还能够通过求得描述废气催化器的净化作用的其它催化器特性参数来实现。

此外在催化器特性参数方面应提及：其在一行驶循环期间求得，优选地仅求得一次，其中，行驶循环从接通点火并且紧接着发动机起动延伸直至紧接着发动机停止并且切断点火。而燃烧发动机的实时的运行点的测量优选地在运行期间连续地进行、也就是说在一行驶循环期间在短的时间间隔中多次进行。

前面提及的、燃烧发动机的运行点优选地描述以下参数中的至少两个：

-曲轴的转速，

-凸轮轴的转速，

-负荷力矩，

-空气质量流，

-吸管中的压力。

然而在本发明的优选的实施例中，发动机特性场是两维的，其中，运行点描述曲轴的或凸轮轴的转速及负荷力矩。

此外前面已经提及：用于改善废气催化器的净化作用的发动机方面的措施可以涉及点火角度调整，其中，点火角度优选地朝着延迟的点火时间点调整。这样的用于改善废气催化器的净化作用的点火角度调整本身由现有技术已知且因此无须继续说明。然而为了避免误解应指出：点火角度调整在现有技术中仅依赖于OSC值执行，而不依赖于燃烧发动机的实时的运行点。

此外在本发明的范围中存在如下可行方案，用于改善废气催化器的净化作用的发动机方面的措施涉及λ值的改变，也就是说空气和燃料相比于以λ=1的化学计算的混合物的比例。而后为了改善废气催化器的净化作用将λ值优选地朝着更浓的燃料-空气混合物调整。

前面所述的两个发动机方面的措施(点火角度调整，λ调整)在本发明的范围中能够单独地或彼此结合地使用。此外在本发明的范围中还能够使用其它发动机方面的措施用以改善废气催化器的净化作用。

除了前面说明的运行方法之外本发明还要求保护相应的驱动系统，该驱动系统例如能够在机动车(例如载重汽车、公共汽车)中使用，用以驱动机动车。

根据本发明的驱动系统首先具有燃烧发动机，其中，其例如能够涉及汽油发动机、尤其涉及汽油发动机方式运行的燃气发动机。然而在本发明的范围中还存在如下的可行方案，即燃烧发动机是柴油发动机。

此外，根据本发明的驱动系统包含废气催化器(例如三元催化器)，该废气催化器布置在燃烧发动机的废气系中。

此外，根据本发明的驱动系统包含控制单元，该控制单元求得描述废气催化器的净化作用的、废气催化器的催化器特性参数(例如OSC值)。优选地，该催化器特性参数(例如OSC值)在发动机起动与发动机停止之间的行驶循环期间仅仅测量一次。

此外，控制单元求得燃烧发动机在发动机特性场内部的运行点，其中，运行点例如能够描述转速和负荷力矩。

此外当所求得的催化器特性参数(例如OSC值)指示废气催化器的净化作用不足够时，那么控制单元执行用于改善废气催化器的净化作用的发动机方面的措施。

根据本发明的驱动系统现在相对于现有技术特征在于，控制单元还依赖于燃烧发动机的运行点执行用于改善废气催化器的净化作用的发动机方面的措施，如其前面关于根据本发明的方法已经详细说明的那样。

最后还应提及：本发明还要求保护装备有这样的根据本发明的驱动系统的机动车(例如商用车、如例如载重汽车或公共汽车)。

附图说明

本发明的其它有利的改进方案在从属权利要求中表明或者接下来连同本发明的优选的实施例的说明一起根据附图来更详细地解释。其示出：

图1A显示了用于求得OSC值的和求得用于改善废气催化器的净化作用的发动机方面的措施的强度的流程图；

图1B显示了用于依赖于燃烧发动机的实时的运行点阐明点火角度调整的流程图；

图1C显示用于依赖于燃烧发动机的实时的运行点阐明λ调整的流程图；

图2显示了示范性的、具有不同的部分区域的发动机特性场，用于依赖于运行点确定用于改善废气催化器的净化作用的、发动机方面的措施(例如点火角度调整，λ调整)；以及

图3显示了根据本发明的用于机动车的驱动系统。

具体实施方式

图1A显示了用于阐明根据本发明的运行方法的部分的流程图，其中，该部分在一行驶循环期间仅仅运转一次、也就是说在一方面接通点火并且发动机起动与另一方面切断点火并且发动机停止之间。

在第一步骤S1中，首先为废气催化器的氧存储能力(OSC：Oxygen Storage Capacity)确定越来越小的极限值OSC1，OSC2，……，OSCn。适用OSC1>OSC2>……>OSCn。

在另一步骤S2中，接着确定在发动机特性场内部的越来越大的部分区域A1，A2，……An，其中，发动机特性场在图2中示意性地示出。对于部分区域A1，A2，……An即适用A1<A2<……<An。

下面的说明和附图示例性地显示了具有三个部分区域和三个OSC极限值的系统。

在步骤S3中，接着求得废气催化器的氧存储能力的实时的值OSC。这例如能够通过简单地从发动机控制器的相应的测量值存储器中读取实现，因为OSC值总归在车载诊断（On-Board-Diagnose）的范围中求得。

在另一步骤S4中，接着测试，是否实时的值OSC小于最大的OSC值OSC1。

如果这不是这样的情况，那么在步骤S5和S6中确定：不引入用于改善废气催化器的净化作用的发动机方面的措施，也就是说既没有点火角度调整（步骤S5）也没有λ调整（步骤S6）。这而后不取决于燃烧发动机的实时的运行点P地适用。

然而如果实时的OSC值低于最大的极限值OSC1，那么在步骤S7中对于不同的部分区域A1，A2，A3调整点火角度调整ΔZWi。在此点火角度调整首先限制于发动机特性场的最小的部分区域A1，而对于其它部分区域A2，A3还不调整点火角度调整。这首先是有意义的，因为对于OSC值OSC2<OSC<OSC1，仅仅相对稍微小的发动机方面的措施是要求的，用以改善净化作用。因此也在部分区域A2和A3中执行点火角度调整是没有意义的，因为这在那会仅仅导致非期望的更多燃料消耗。

此外而后还在步骤S8中对于部分区域A1，A2，A3调整λ调整，其中，λ调整也限制于部分区域A1。

在步骤S9中而后测试，是否实时的OSC值低于下一个小的极限值OSC2，这指明废气催化器的氧存储能力的继续的变坏。

如果这是这样的情况，那么在步骤S10和S11中对于发动机特性场的各个部分区域A1，A2，A3进行点火角度延迟调整和λ调整的其它确定。在该氧存储能力继续变坏的情况下而后也对部分区域A2设置用于改善废气催化器的净化作用的发动机方面的措施。

最后接着在步骤S12中测试，是否实时的OSC值OSC也低于最小的极限值OSC3。

如果这是这样的情况，那么在步骤S13和S14中为发动机特性场的各个部分区域A1，A2，A3确定点火角度调整和λ调整。这意味着：而后在所有的部分区域A1，A2，A3中能够执行用于改善废气催化器的净化作用的发动机方面的措施。

根据图1的流程图即阐明依赖于OSC值确定发动机方面的措施的强度，该OSC值在一行驶循环内部仅仅测量一次。此外根据图1A的流程图限定发动机特性场的部分区域，在其中通常执行用于改善废气催化器的净化作用的发动机方面的措施。

根据图1B的流程图显示了燃烧发动机的连续的运行，其中，步骤S15-S22在机动车运行期间连续地重复。相对于根据图1B的流程图，根据图1B的流程图由此在机动车运行期间一再地在短的时间间隔中运转。

在第一步骤S15中，首先根据图2求得燃烧发动机在发动机特性场内部的实时的运行点P，其中，运行点P在该实施例中描述负荷力矩M和转速n。

而后在步骤S16中测试，是否实时的运行点P处于发动机特性场的包含的部分区域A3内部。如果这不是这样的情况，那么运行点P不在部分区域A1，A2，A3中的任一个，从而接着在步骤S17中确定不进行点火角度延迟调整。

相反而在其它情况下，在步骤S18中将点火角度延迟调整ΔZW确定到值ΔZW3上，该值之前在根据图1A的流程图中确定。

接着在另外的步骤S19中测试，是否运行点P也位于较狭小的部分区域A2内部。

如果这是这样的情况，那么在步骤S20中将点火角度延迟调整ΔZW规定到值ΔZW2上，该值在根据图1A的流程图中设置用于部分区域A2。

紧接着而后在步骤S21中测试，是否实时的运行点P位于较狭小的部分区域A1内部。

如果这是这样的情况，那么在步骤S22中将点火角度延迟调整ΔZW规定到值ΔZW1上，该值之前在根据图1A的流程图中设置用于部分区域A1。

根据图1C的流程图显示了λ调整，该λ调整在燃烧发动机连续地运行期间同样在小的时间间隔中重复。

在此，在步骤S23中首先也求得燃烧发动机的实时的运行点。

紧接着而后在步骤S24中测试，是否实时的运行点P位于包含的部分区域A3内部。

如果这不是这样的情况，那么在步骤S25中确定不进行λ调整。

在其它情况下，在步骤S26中将λ调整Δλ规定到值Δλ3上，该值之前在根据图1A的流程图中确定用于部分区域A3。

紧接着在步骤S27中测试，是否燃烧发动机的实时的运行点P在更小的部分区域A2中。

如果这是这样的情况，那么在步骤S28中将λ调整Δλ规定到值Δλ2上，该值在根据图1A的流程图中设置用于部分区域A2。

紧接着而后在步骤S29中测试，是否燃烧发动机的实时的运行点P甚至位于最狭小的部分区域A1中。

如果这是这样的情况，那么在步骤S30中将λ调整Δλ规定到值Δλ1上，该值在根据图1A的流程图中设置用于部分区域A1。

图3显示了根据本发明的、具有带有喷入设备2、点火设备3和废气催化器4的燃烧发动机1的驱动系统的简化的示意性的示图，废气催化器4布置在燃烧发动机1的废气系5中。

此外，该驱动系统还具有控制器6，该控制器由很多传感器参数触发且喷入设备2以λ值来触发，其中，控制器6实现相应的λ调整用以改善废气催化器4的净化作用。

此外，控制器6还触发点火设备3且实现相应的点火角度延迟调整（如前面已经详细地说明的那样）。

本发明不限于前面说明的优选的实施例。相反，大量的变体和变形是可行的，其同样使用本发明构思且因此落入保护范围。本发明还尤其要求保护与相应所引用的权利要求无关的、且尤其没有主权利要求的特征的从属权利要求的主题。

附图标记清单

1 燃烧发动机

2 喷入设备

3 点火设备

4 废气催化器

5 废气系

ZW_SOLL 点火角度的理论值

ΔZW 用于改善废气催化器的净化作用的、点火角度的调整角度

ΔZW1 在部分区域A1中的、点火角度的调整角度

ΔZW2 在部分区域A2中的、点火角度的调整角度

ΔZW3 在部分区域A3中的、点火角度的调整角度

λ_SOLL λ值的期望值

Δλ 用于改善废气催化器的净化作用的、λ值的调整值

Δλ1 在部分区域A1中的、λ值的调整值

Δλ2 在部分区域A2中的、λ值的调整值

Δλ3 在部分区域A3中的、λ值的调整值

P 燃烧发动机的运行点

M 燃烧发动机的负荷力矩

n 燃烧发动机的转速

A1,A2,A3 发动机特性场的部分区域

OSC 废气催化器的氧存储能力。