CN100378310C - 设置在内燃机废气区的结构部件的运行方法和其执行装置 - Google Patents

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Abstract

一种用于使设置在内燃机(10)的废气区(12)中的结构部件(14)运行的方法和一种用于执行该方法的装置，在该结构部件中在第一工况贮藏一种废气成分并且在第二工况通过废气成分使该结构部件再生。不仅根据内燃机(10)的工况和/或结构部件(14)的负荷状态而且根据一个外部的启动信号(s)启动第二工况。只有当满足至少一个条件(tmot，v，n，ps，lr)时，同时在出现外部的启动信号(s)时才启动所述第二工况。所述外部的启动信号(s)由一个诊断器(20)提供，它通过一个诊断接口(21)连接。

Description

设置在内燃机废气区的结构部件的运行方法和其执行装置
技术领域
本发明涉及一种用于使设置在内燃机废气区的结构部件运行的方法和一种用于执行该方法的装置。
背景技术
在DE 19906287A1中描述了一种用于使设置在内燃机废气区的颗粒过滤器再生的方法，其中根据最后呈现的运行状态并根据颗粒过滤器的状态在不同的运行状态之间变换。在一个运行状态实现已贮藏颗粒的颗粒过滤器的再生。
在温度提高时进行再生，在高温时使颗粒、主要是炭黑颗粒和灰尘颗粒通过一个氧化反应燃烧。在内燃机的通常运行中所述颗粒过滤器的温度位于一个例如150至300摄氏度的温度范围，一般位于对于再生所需的温度以下。因此一般需要专门的加热措施，用于导入再生。所需的温度例如可以通过提高内燃机的废气温度实现。因为废气除了加热颗粒过滤器以外也得一起加热可能存在的其它结构部件、即废气区，因此直到开始再生可能已经过去几分钟了。对于再生持续时间目前预计可达25分钟，这取决于颗粒过滤器的负荷状态以及其大小。
只要内燃机设置在一个汽车里面，就可以设想这些状况，其中不能实现颗粒过滤器的完全再生或者不能开始。这些状况一方面是一个故障状态，例如由于一个提前的再生使发动机油稀释。另一方面可能呈现内燃机的运行状态，在该状态内燃机还没有达到其自身的额定运行温度。一个这样的运行状态例如在汽车短程运行中发生。在这种情况下可能中断或者根本不启动再生过程。
在DE 19843879A1中描述了一种内燃机的运行方法，在其废气区设置一个NOx存储催化器。在第一工况中内燃机在一个分层的汽缸充气范围中贫油运行，在该状态中将所产生的NOx贮藏到NOx存储催化器里面。在第二工况中内燃机在一个均匀汽缸充气范围中化学计量地或者富油地运行，在该阶段中实现NOx存储催化器的再生。如同对于颗粒过滤器一样NOx存储催化器的再生在与正常的运行条件相比更高的催化器温度条件下进行，它们可以通过专门的催化器加热措施实现。所述NOx存储催化器的再生持续时间位于数秒范围并且由此与一个颗粒过滤器的再生持续时间相比明显更短。但是由于需要加热措施在原理上产生与在颗粒过滤器再生时相同的问题。在这里也可以设想这种状况，其中中断或者根本不启动再生。
发明内容
本发明的目的是，提供一种用于使设置在内燃机废气区的结构部件运行的方法和一种用于执行该方法的装置，它们保证结构部件的运行准备。
按照本发明的方法和按照本发明的用于执行该方法的装置，在第一工况将内燃机的一种废气成分贮藏到设置在内燃机废气区里面的结构部件里面并且在第二工况使该结构部件由所贮藏的废气成分再生。根据结构部件的运行状态和/或根据内燃机的运行状态启动所述第二工况。按照本发明规定，还由一个外部的启动信号启动该第二工况，所述外部的启动信号由一个诊断器提供。
按照本发明的措施能够由此保证结构部件的运行准备，在第二工况中所述结构部件由所贮藏的废气成分再生，可以任意地通过外部的启动信号启动所述第二阶段。所述结构部件的再生状态可以根据愿望例如由一个操作人员建立。该愿望可以在维护内燃机和其附属部件时产生。只要内燃机设置在一个汽车里面，就可以在车间驻留期间提出该要求。按照本发明的措施能够使结构部件置于对应于再生状态的一个确定的状态。在这个应用中按照本发明的措施从该结构部件的一个再生状态开始能够实现内燃机和其附属部件的诊断。可以再建立以前有可能受约束的汽车行驶运行。
提供了一些按照本发明的方法和用于执行该方法的按照本发明的装置的有利改进方案。
第一改进方案是，所述外部的启动信号通过一个诊断接口导入。该诊断接口目前已经以常见的方式存在，只要内燃机设置在汽车里面。在这种应用中今后有规律地事先给出标准的接口，由此可以提高可用性。提供所述外部的启动信号的诊断器对于现有的诊断接口可以通过简单的方式接通。
另一改进方案是，当满足至少另一条件，同时在呈现外部启动信号时才启动第二工况。
一个条件例如是，内燃机的温度和/或转速位于一个给定的范围里面。另一条件例如是，汽车的速度等于零。另一条件例如是，内燃机的功率给定信号等于一个空转值，其中内燃机至少位于其空转转速范围。另一条件例如是，包含在内燃机的一个控制器里面的空转调节器位于一个已起振状态，其中内燃机的空转转速调节至少保持接近恒定。
按照本发明的方法和按照本发明的用于执行该方法的装置，在内燃机的第二工况提高内燃机废气的温度。
按照本发明的方法和按照本发明的用于执行该方法的装置尤其适合于建立一个由存储催化器构成的催化器、尤其是NOx存储催化器和/或颗粒过滤器、最好是柴油颗粒过滤器的运行准备。
按照本发明的方法和按照本发明的用于执行该方法的装置的其它有利改进方案在下面的描述中给出。
附图说明
惟一的附图示出运行按照本发明的方法的技术环境。
具体实施方式
附图示出一个内燃机10，在其进气区设置一个空气质量流传感器11并在其废气区12设置一个温度传感器13和一个结构部件14。该空气质量流传感器11将一个空气质量流信号ms1传给一个控制器15。该温度传感器13提供内燃机10的废气温度tabg供控制器15使用。
此外将内燃机10的一个功率给定信号ps、一个转速信号n以及一个由再生控制器16提供的再生信号r输送到控制器15。该控制器15将燃料检测信号msk传给内燃机10，将一个废气回流信号agr传给一个确定回流废气量18的废气回流阀17并且将一个空转调节器信号lr传给一个条件检验器19。
所述转速信号n和功率给定信号ps也提供给条件检验器19。该条件检验器19还包括输入的一个速度信号v、一个发动机温度信号tmot和一个外部的启动信号s。所述的外部启动信号s由一个诊断器20提供并且通过一个诊断接21传递到条件检验器19。
该条件检验器19给出一个再生触发信号rf给再生控制器16。还将一个差压信号dp输送给再生控制器16，一个差压传感器22提供该差压信号dp，该差压传感器检测结构部件14之前和之后的压力差。
按照本发明的方法和按照本发明的用于执行该方法的装置如下工作：
所述控制器15根据功率给定信号ps通过燃料量信号msk确定输送到内燃机10的燃料量，该燃料量信号输送到一个未详细示出的燃料检测系统。在此考虑到空气质量流信号ms1，它由空气质量流传感器11提供，该传感器设置在内燃机10的进气区。如果对于内燃机10涉及一个柴油内燃机，则在原理上无需其它的用于确定燃料量信号msk的输入参数。必要时具有一个未详细示出的废气传感器，它将一个λ信号作为在内燃机10废气中的空气-燃料比的尺度传给控制器15。此外在内燃机10的进气区还具有一个未详细示出的必要时存在的节流阀，它或者将一个节流阀信号传给控制器15或者由控制器15控制该节流阀。
通过回流的废气量18可以影响在内燃机10废气中的氮氧化物浓度以及废气温度tabg，所述控制器15通过废气回流阀17通过废气回流信号agr控制废气量。
所述结构部件14例如是一个存储催化器，它在第一工况贮藏一种给定的废气成分。在上述现有技术中所述存储催化器是NOx存储催化器，它在内燃机10的第一工况贮藏包含在废气中的氮氧化物。因为一个这样的存储催化器的存储容量是有限的，所以该存储催化器必须在第二工况间或地再生。在再生控制器16中例如可以借助于贮藏到存储催化器中的NOx质量、在存储催化器后面产生的NOx质量、在存储催化器之前和之后产生的NOx质量流或者借助于其它评价值确定这个过程的必要性。再生信号r的出现表示结构部件14所需的再生。可以直接促使从第一工况变换到第二工况。但是所述控制器15可以借助于确定的内燃机10运行条件防止所需的变换。
在所示实施例中所述结构部件14是一个颗粒过滤器，尤其是柴油颗粒过滤器，它在第一工况贮藏包含在内燃机10废气中的炭黑颗粒。所述再生控制器16例如借助于在颗粒过滤器之前和之后的废气压力差可以获得颗粒过滤器的负荷状态。该压力差由差压传感器22测量并且作为差压信号dp提供。当颗粒过滤器的负荷状态超过给定的尺度，则所述再生控制器16将再生信号r传给控制器15。在这个实施例中也可以直接促使从第一工况变换到第二工况。但是所述控制器15在这里也可以借助于所确定的内燃机10运行条件防止本身所需的变换。
这些运行条件是内燃机10在热启动阶段的一个运行参数，其中内燃机10的温度tmot例如可以由一个未详细示出的温度传感器测量，该传感器例如设置在冷却水里面、在汽缸组上或者在油回路里面。此外例如当内燃机10在空转运行时，防止变换到第二工况。在这个工况废气的温度tabg低到使用于加热结构部件14的燃料需求太大。当与一个过去的第二工况的时间间隔太短时，例如也防止变换到第二工况。在此要考虑到，在第二工况期间由于加热方法可能出现油稀释，在第二工况存在燃料再喷射，一部分燃料冷凝到内燃机10的汽缸壁上并且进入发动机油里面。在出现这种运行状况时第二工况根本不启动。此外还必须考虑到第二工况可能不结束。当内燃机10在出现第二工况期间断开时，出现这种情况。
按照本发明，可以通过外部的启动信号s与内燃机10的运行状态和/或结构部件14的状态无关地启动第二工况。该外部启动信号s例如可以由一个维护工程师在进行维护时促成。该外部启动信号s能够使结构部件14随时置于再生状态。其它诊断可以源自一个确定的初始状态。
该外部的启动信号s例如可以通过使一个例如与控制器15连接的触点的一次短路而实现。当该启动信号s通过诊断接口21导入时，产生一次操作。这样的诊断接口21目前已经经常使用。由于不断的进步未来将提高诊断器20的使用性。所述启动信号s优选由诊断器20提供，它与诊断接口21接通。该诊断接口21不仅可以通过机械的插接实现而且可以由无线连接实现。
在一个简单的改进方案中所述外部启动信号s可以直接促使第二工况启动。但是最好具有条件检验器19，它在出现外部的启动信号s时附加地检验，是否存在给定条件并且当满足至少一个条件时，它才通过再生触发信号fr触发第二工况。
第一条件确定，内燃机10的温度tmot必须超过一个阈值。另一条件规定，汽车的行驶速度等于零，在该汽车中设置内燃机10。通过这个措施检测，是否确实在维护驻留期间促成外部的启动信号s。还可以检验，内燃机10的转速n是否处于空转转速范围。一个检验是特别有利的，所述功率给定信号ps是否对应于一个数值，对于该数值内燃机10空转运行。所述功率给定信号ps例如由一个设置在汽车中的行驶踏板提供。通过这个措施在必要时附加地保证，内燃机10以一个转速n在空转转速范围中运行。此外通过空转调节信号lr可以保证，内燃机10以一个转速n在空转转速范围中运行并且不存在改变转速的要求或者不出现提高的空转转速，如同例如在内燃机热运行期间可以给出的空转转速那样。因此所述条件检验器19构成外部控制信号s与出现至少一个条件tmot、v、n、ps、lr的与逻辑。只有当满足至少一个条件tmot、v、n、ps、lr时，条件检验器19才将再生触发信号fr传给再生控制器16。该再生触发信号fr优先于差压信号dp，该差压信号显示结构部件14的负荷状态。再生信号r的提供促使控制器15立刻变换工况。不再需要其它条件检验，因为已经确定满足在条件检验器19中的条件。
所述控制器15通过变换到第二工况导入至少一个可能需要的加热措施。例如可以提高废气的温度tabg，所述温度传感器13测量该温度。例如可以通过未详细示出的节流阀调节输送到内燃机10的空气流来提高废气温度tabg。也可以通过增加回流的废气量18提高温度。作为另一措施可以提高内燃机10的空转转速。另一措施规定燃料再喷射，它在汽缸中只不完全地燃烧。未燃烧的燃料在废气区12与现有的剩余氧气产生生热反应。这个措施可以通过一个未详细示出的二次供气得到有效地支持。还可以具有一个未详细示出的对结构部件14的直接电加热。
通过已经描述过的措施检测第二工况的结束。第二工况通过变换到第一工况结束。通过结束第二工况、即结束再生使结构部件14再建立起使用准备。

Claims (10)

1.一种用于使设置在内燃机(10)的废气区(12)中的结构部件(14)运行的方法，在该结构部件中在第一工况贮藏一种废气成分并且在第二工况通过废气成分使该结构部件再生，其中根据内燃机(10)的工况和/或结构部件(14)的负荷状态启动第二工况，其特征在于，所述第二工况还由一个外部的启动信号(s)启动，所述外部的启动信号(s)由一个诊断器(20)提供。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述外部的启动信号(s)通过一个诊断接口(21)引入。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，只有当满足至少一个条件(tmot，v，n，ps，1r)，同时在出现外部的启动信号(s)时才启动所述第二工况。
4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述内燃机(10)的温度(tmot)必须超过一个给定的阈值和/或所述内燃机(10)设置在其中的汽车的行驶速度等于零。
5.如权利要求3或4所述的方法，其特征在于，所述内燃机(10)的转速(n)必须等于空转转速。
6.如权利要求3或4所述的方法，其特征在于，一个用于内燃机(10)功率的功率给定信号(ps)必须等于一个数值，该数值只足以保持内燃机(10)的空转转速。
7.如权利要求3或4所述的方法，其特征在于，由一个空转调节器提供的空转调节信号(1r)必须进入起振状态。
8.如上述权利要求1至4中任一项所述的方法，其特征在于，作为结构部件(14)是一个存储催化器。
9.如上述权利要求1至4中任一项所述的方法，其特征在于，结构部件(14)是一个颗粒过滤器。
10.一种装置，用于执行如权利要求1至9中任一项所述的方法。
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