用于运行带有废气催化器的内燃机的方法与流程

1.本发明涉及一种用于运行内燃机的方法以及用于执行该方法的计算单元和计算机程序。


背景技术：

2.为了将汽油机中的排放保持得尽可能低，能够使用所谓的三元催化器又或者所谓的四元催化器（也就是说带有集成的颗粒过滤器的三元催化器）。为了使得催化器能够开发其完全的有效功率，该催化器必须在规定的范围中、所谓的催化器窗口中运行。典型地，三元催化器能够存储废气成分、尤其氧气。在惯性阶段——在该惯性阶段中内燃机不提供驱动转矩——期间，燃料喷入能够被去除激活并且内燃机因此将环境空气泵送通过排气设备。在此，氧气存入催化器中。在紧随于此的负荷请求的情况下，这种所存入的氧气又必须从催化器去除，以便催化器又进入到催化器窗口中、也就是说该催化器又能够转化废气。这也被称为“催化清除”。


技术实现要素：

3.按照本发明，提出了具有独立权利要求的特征的一种用于运行内燃机的方法以及用于执行该方法的计算单元和计算机程序。有利的设计方案是从属权利要求以及接下来的说明书的主题。
4.本发明采用如下措施，通过未燃烧的燃料尽可能地在负载运行阶段开始之前在惯性运行阶段之后立即清除催化器。为此，在下文中也使用被称为清除燃烧室的燃烧室，其中该燃烧室不是在惯性运行阶段结束之后作为第一燃烧室再次进行点火的燃烧室。
5.详细来说，用于运行带有至少两个燃烧室和废气催化器的内燃机的按照本发明的方法包括：检测内燃机的负载运行阶段的紧接着惯性运行阶段的开始，其中，内燃机在惯性运行阶段期间未被配给燃料并且在负载运行阶段期间被配给燃料；求取内燃机的至少两个燃烧室中的下述燃烧室作为第一燃烧室，在该燃烧室中在负载运行阶段开始时首先进行对所配给的燃料的点火；挑选至少两个燃烧室中的并非被确定为第一燃烧室的燃烧室作为清除燃烧室，其中，清除燃烧室的废气被引导到与第一燃烧室的废气相同的废气催化器中，并且如此将第一燃料量配给到清除燃烧室中，使得第一燃料量在燃料在清除燃烧室中点火的之前在至少部分地——优选地完全地——未燃烧的情况下朝着废气催化器的方向被排出。由此能够将废气催化器又带入到催化器窗口中，而在燃烧期间不需要剧烈的混合物变浓。由此不仅能够保护内燃机，而且也能够降低有害物质排放。在完全地未燃烧的排出的情况下得到最佳的结果。
6.在此需要强调的是，尤其在用于分别包括专用的催化器的燃烧室组的单独的废气后处理系统的情况下，被挑选为清除燃烧室的燃烧室应该配属于与第一燃烧室相同的废气后处理系统。特别地，在这样的情况下有利的是，对于废气后处理系统中的每个废气后处理系统分别确定所配属的第一燃烧室和所配属的清除燃烧室。因此如果在以下阐释中谈及第
一燃烧室，那么该第一燃烧室就分别涉及配属于共同的废气后处理系统的这样的一组燃烧室的第一燃烧室。相应的情况适用于分别所考虑的点火顺序中的其他的燃烧室。
7.通常催化清除也能够例如通过强烈地超化学计量的混合物（λ《 0.85
…
0.9）在负载运行阶段开始时得以实现，这也被称为已经所提到的混合物变浓。需要浓稠的混合物以便一方面清除催化器、也就是说使得在那里所存储的氧气发生异化，并且另一方面降低no
x
原始排放。no
x
原始排放的降低是必要的，因为其在用氧气所填充的催化器中无法被转化。然而，浓稠的混合物在此会导致co排放、hc排放和颗粒排放。通过本发明能够不发生或者说明显地不那么显著地进行混合物变浓，由此避免刚才所讨论的缺点。
8.能预先确定的燃料量到清除燃烧室中的配给——尤其当涉及直接喷入系统时——优选地在清除燃烧室的推出-或者说排出节拍中执行，然而在特定的设计方案中也能够在清除燃烧室的工作循环的所有其他的节拍中进行。通过在排出节拍中的燃料配给使得用于进行催化清除的燃料在清除燃烧室中的滞留时间最小化，从而燃料能够尽可能完全地并且在化学上未改变排出到催化器中。然而，必要时在特定的运行情况下在其他的节拍期间进行配给也能够是有利的，以便例如刚好引起化学变化，这能够有利地影响催化器中的催化清除的反应动力学。部分氧化的燃料例如可能需要用于与存储在催化器中的氧气进行反应的更低的活化能，从而尤其在冷的催化器的情况下能够更快地进行反应。然而，在大多数运行状态中优选的是在相关的清除燃烧室中的尽可能短的滞留持续时间。
9.有利地如此选择第一燃料量，使得从内燃机所排出的混合物亚化学计量地至超化学计量地组成。由此能够如此清除催化器，使得未转化的废气不通过催化器。
10.作为对此的替代方案或者附加方案，第一燃料量能够根据先前的惯性运行阶段的持续时间来确定，因为储存在催化器中的量随着持续时间增加而增加。在此，尤其也能够考虑到催化器的最大储存能力，从而自惯性运行阶段的与最大储存能力相对应的持续时间起不会引起燃料量继续提高。于是额外地所配给的燃料在量方面刚好能够设定为实际上对于清除所必需的需求。
11.尤其如此挑选清除燃烧室，使得未燃烧的燃料在第一燃烧室中所点火的燃料的废气之前进入到废气催化器中。根据内燃机的具体的设计方案例如能够有利的是，将下述燃烧室挑选作为清除燃烧室，该燃烧室在点火顺序中直接地或者以特定数目的中间燃烧室为间隔跟随第一燃烧室。对清除燃烧室的选择例如能够取决于燃烧室所具有的内燃机的数目、这些燃烧室的相对于彼此的布置（理解为不仅在尤其关于点火时间点的时间上而且也在空间上）和/或内燃机的当前的运行参数。必要时也能够有利的是，燃料量同时或者彼此相继地相应地配给到多个清除燃烧室中。
12.尤其如此挑选清除燃烧室，使得清除燃烧室是下述燃烧室，该燃烧室在第一点火顺序中在负载运行阶段开始之后立即作为最后一个燃烧室被点火。
13.作为附加方案，该方法此外能够包括：在负载运行阶段开始时在第一燃烧室中产生废气，该废气具有在超化学计量的或者化学计量的范围中的λ值（例如在0.90与1之间，尤其在0.94与0.97之间）。由此所述催化清除得到支持，而不引起有害物质排放的显著提高。
14.机动车辆的按照本发明的计算单元、例如控制器尤其在程序技术方面设定用于执行按照本发明的方法。
15.按照本发明的方法以带有用于执行所有方法步骤的程序代码的计算机程序或者
计算机程序产品的形式的实现方式也是有利的，因为尤其当进行实施的控制器还用于另外的任务并且因此本来就存在时这引起特别低的成本。用于提供计算机程序的合适的数据载体尤其是磁性的、光学的和电气的存储器，如例如硬盘、闪存、eeprom、dvd等。也能够通过计算机网络（互联网、内联网等）来下载程序。
16.本发明的另外的优点和设计方案从说明书和附图中得出。
附图说明
17.本发明根据实施例在附图中示意性地示出并且在下文中参考附图加以说明。其中：图1以示意性的框图的形式示出了一种用于执行按照本发明的方法的有利的设计方案的带有内燃机的装置；图2以呈流程图形式的简化的示图示出了按照本发明的方法的一种有利的设计方案。
具体实施方式
18.在图1中以框图的形式示意性地示出了带有内燃机110的装置，该装置能够用于执行按照本发明的方法的有利的设计方案，并且该装置总体上用100来表示。
19.该装置100除了例如能够设计为汽油机、柴油机或者旋转活塞发动机的内燃机110之外还包括喷入设备120、废气催化器130和计算单元140（所谓的马达控制器，ecu）。
20.内燃机110包括多个燃烧室，其中，在此所示出的并且相应地所阐释的实施例中存在六个燃烧室1-6。这些燃烧室1-6中的每个燃烧室在内燃机的运行中由喷入设备120来供应燃料。涉及直接喷入系统，然而本发明同样地合适于抽吸管喷入系统。计算单元140监测并且控制装置100的运行并且从装置100之外例如通过操纵单元如踏板、开关等接收控制信号。计算单元例如能够设定用于：根据所接收的控制信号来促使喷入设备对所述燃烧室1-6中的每个或者特定的燃烧室中的燃料进行配给、设定用于内燃机的燃烧室1-6的点火时间、从装置100的组件接收信号并且/或者求取内燃机110的、喷入设备120的和/或废气催化器130的运行参数。
21.喷入设备120本身设定用于，根据该喷入设备从计算单元140所接收的控制信号以通过控制信号所规定的量并且在规定的时间点为所述燃烧室1-6中的每个燃烧室个性化地输送燃料。这在原则上能够以任何任意的合适于这样规定的配给的方式来实现。燃料泵例如能够用燃料在特定的压力下加载一个或多个分配器（rail），所述分配器分别供应所述燃烧室1-6中的多个燃烧室，其中，该压力能够被预先确定或者被控制或者说被调节。通过受控制的对于燃烧室个性化的喷入阀于是能够控制相应的配给的量和时间点。另外的实施例将存在于分别仅配属于一个燃烧室的喷入装置中，其例如呈传统的泵-喷嘴-组合的形式或者对于燃烧室个性化的喷入泵的形式。这种列举仅仅明确地表示实施例并且并未对完整性提出要求。
22.废气催化器130设定用于，使得在内燃机110的运行中所产生的废气成分彼此进行反应，以便将有害物质转化为不那么有害的化合物。废气催化器130例如能够作为传统的三元-或者四元催化器来提供。特别地，在内燃机110设计为柴油机的情况下，也能够将氧化催
化器和/或scr催化器用作废气催化器130。出于阐释目的，在下文中假设使用三元-或者说四元催化器。
23.正如开头所阐释的那样，废气催化器130尤其在规定的催化器窗口中特别有效，其中，该催化器窗口说明了废气成分的范围。特别地，组成部分即氧气、浓稠气体成分和一氧化碳在此起到重要的作用。因此，在正常运行中通常如此控制或者说调节内燃机110的运行，使得内燃机产生具有与为1的空气系数相对应的成分的废气。然而，如果内燃机110在所谓的惯性运行中运行，也就是说如此运行，即：该内燃机将减速力矩施加到后置的驱动系上、尤其施加到离合器输入轴和/或行驶传动机构上，那么在废气中通常缺少浓稠气体成分和一氧化碳，因为较少的或者甚至没有燃料被喷入到内燃机110的燃烧室1-6中。这在这样的运行阶段中降低了燃料消耗并且也降低相应的废气排放，然而接下来负面地影响废气催化器130的转化能力，因为该废气催化器于是已经储存了过多的氧气。因此，传统上能够在这类的惯性运行阶段结束之后将浓稠的空气燃料混合物喷入到内燃机110的燃烧室1-6中，以便产生浓稠的废气。于是废气催化器130能够相对快速地回到催化器窗口中。这表现出了用于在惯性运行阶段之后快速恢复催化器运行的传统的措施。
24.在所示出的装置100中，所有燃烧室1-6配属于唯一的催化器130。正如开头已经阐释的那样，然而本发明也能够与下述装置一起使用，在该装置中多组燃烧室分别配属于单独的催化器130。例如在内燃机110的所示出的设计方案中燃烧室1-3能够联合成第一组并且配属于第一催化器130，而燃烧室4-6能够作为第二组配属于第二催化器130。根据内燃机110的设计方案，也能够彼此并联地设置超过两个的催化器130。在此，对于本发明而言决定性的是，为每个催化器分配所述燃烧室1、2、3、4、5、6中的至少两个燃烧室。
25.在图2中以简化的流程图的形式示出了按照本发明的方法的一种有利的设计方案并且将其总体上用200来表示。图2的说明中尤其对装置组件的指示也能够参考图1中的附图标记。
26.在该方法200的第一步骤210中，检测内燃机110的运行模式。为此例如能够分析尤其加速踏板的踏板位置或者其他的负荷请求信号。为此也例如能够考虑到对当前通过内燃机110所提供的转矩进行分析。
27.在步骤220中求取：在步骤210中所求取的运行状态是否从惯性运行转换成负载运行。如果不是这种情况，那么该方法200返回到对内燃机110的运行状态的检测、也就是说回到步骤210。
28.反之如果在步骤220中确定了，内燃机处在跟随着惯性运行阶段的负载运行阶段的开始，那么该方法200以步骤230继续进行，在该步骤中求取：燃烧室1-6中的哪个（哪些）燃烧室作为第一燃烧室被首先点火。为此例如能够使用内燃机110的曲轴处的角度传感器的信号。优选地，在步骤230中也求取第一燃烧室的这种第一次点火的时间点。
29.在步骤240中挑选燃烧室1-6中的其他的燃烧室作为清除燃烧室，应该对该清除燃烧室配给燃料，该燃料在未燃烧的情况下、也就是说在燃料配给之后相应的燃烧室不点火的情况下应该从所挑选的燃烧室中排出。在此，所述挑选尤其包括：求取从燃烧室中的哪个燃烧室（所述燃烧室不是第一燃烧室）中在未燃烧的情况下所排出的燃料仍然能够在通过第一燃烧室的点火所产生的废气之前进入到废气催化器130中。特别地，在此能够挑选出在负载运行阶段开始之后被最后点火（并且因此也最后正常地加载有燃料）的燃烧室。也能够
在步骤240中求取用于对废气催化器130进行清除的燃料的这样的配给的最有利的时间点。特别地，这样的配给有利地分别处于所挑选的燃烧室的排出节拍中，因为于是燃料在相关的燃烧室中仅仅具有非常短的滞留持续时间并且因此在化学上很大程度上未改变地被排出。燃料在燃烧室的壁部处的部分的冷凝也能够通过短的滞留持续时间而得以最小化或者说得以避免。然而如已经阐释的那样，必要时在其他的时间点的配给也能够是有利的，例如以便有针对性地促进燃料的化学变化。也能够设置的是，在步骤240中为配给用于进行催化器清除的燃料而挑选多个燃烧室，例如以便得到在时间上更宽松的分配和因此必要时更高的效率。在此应再一次明确地指出，在多个分别配属于单独的催化器130的燃烧室组的情况下，第一燃烧室和清除燃烧室必须配属于同一催化器，以便能够实现利用本发明要达到的效果。特别地，在这样的情况下对于所述燃烧室组中的每个燃烧室组或者说对于每个催化器130而言单独地执行所述方法200。
30.如果针对燃料配给来挑选燃烧室（和时间点），则在步骤250中跟随着对所阐释的措施的相应的执行。与此相应地，在规定的时间点向所挑选的一个或者说多个清除燃烧室中配给所规定的燃料量并且将它们在未点火的情况下朝着废气催化器130的方向排出。为此，喷入设备120在相应地所规定的时间段的范围中例如打开所挑选的一个或者说多个清除燃烧室的相应的喷入阀，以便控制配给的量和时间点。所排出的燃料在其到达废气催化器中之后引起在那里所存储的过剩的氧气的反应，从而氧气储存器在来自第一燃烧室的燃烧废气到达之前还至少部分地被清空。优选地，在此如此测量用于催化器清除的燃料配给的量和时间点，使得在第一燃烧室的燃烧废气到达催化器130之前废气催化器130由此已经被引导回到催化器窗口中或者说朝着催化器窗口的方向被引导。由此，未转化的废气穿过废气催化器130的情况得以减少或者完全避免。