CN101248258B - 用于操作颗粒陷阱的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于操作在内燃机(3)的排气系统(2)内的特别是开放式的颗粒陷阱(1)的方法，至少包括以下步骤：a)确定颗粒陷阱(1)的低于一第一效率限定值(E1)的第一时刻(t1)，b)通过调整内燃机(3)至少一个特定运行参数(B)实现颗粒陷阱(1)的效率提高，其中由内燃机产生的排气在颗粒陷阱(1)区域内的温度不超过500℃，c)确定颗粒陷阱(1)的超过第二效率限定值(E2)的第二时刻(t2)，d)启动内燃机(3)的正常运行。用这里所述的方法和所属装置可以在内置在排气系统内的颗粒陷阱的效率高的同时确保内燃机排气系统节省燃料和保护材料地运行。

Description

用于操作颗粒陷阱的方法 

技术领域

本发明涉及一种用于操作在内燃机排气系统内的特别是开放式颗粒陷阱的方法。此外还介绍了用于实施该方法的设备。所述方法和设备优选用在汽车领域中。 

背景技术

由内燃机产生的排气除气体组分外还包括许多固体颗粒，这些固体颗粒不应该或者只应该以有限的量排放到周围环境中。为此已知，引导排气流过过滤器，这时包含在排气里面的颗粒至少有时附着在多孔的壁结构内。为了防止壁结构被完全堵塞，这种过滤器必须反复再生。在再生期间，燃掉炭颗粒。为了烧掉炭颗粒，必须提供约600℃以上的温度。这可以通过过滤器或排气的短时间温度升高和/或通过添加添加剂来实现。对于这种再生例如已知，借助于发动机管理使发动机负荷点偏移，由此使得温度非常高的排气到达过滤器。也可以通过停止在发动机汽缸内点火，而将燃料输送到排气系统中，使得高浓度的非饱和碳氢化合物出现在催化剂上。在与催化剂接触时发生燃烧，这引起所希望的过滤器内排气温度的提高，但是这种再生方法通常带来更高的燃料消耗和显著提高的过滤器负荷。 

除了上述具有交替封闭的通道从而确保全部排气流过过滤器壁的过滤器外，还已知用于阻拦排气流中颗粒的其它装置。这里特别应该指出所谓的“开放式”颗粒陷阱。这种开放式颗粒陷阱的特征是，在它里面存在这样的流动路径或通道，所述流动路径或通道使得排气可以流过颗粒陷阱，而不流过至少部分地界定流通壁的过滤材料。作为这种开放式颗粒陷阱的例子，应该提到德国实用新型DE20117873，因为在该文献中给出了这种颗粒陷阱的许多参数。就此而言，下面如果涉及特别是开放式颗粒陷阱，那么始终并且完全可以采用DE20117873的内容来说明。

与由于所有颗粒必须流过过滤器壁而始终具有比较稳定效率的闭式过滤器不同，开放式颗粒陷阱的效率是变化的。在这种情况下，效率是指被阻拦的颗粒与流入的颗粒之比(E＝P_被阻拦/P_流入)。也就是说，如果所有颗粒都被阻拦，效率便是100％，如果只阻拦了三分之二的颗粒而其余的流出，效率便是67％。 

对于开放式颗粒陷阱，效率主要决定于在颗粒陷阱内部和外界的压力比。这里应该考虑，随着运行时间的增长，颗粒积聚在过滤材料内或上，这时过滤材料的可流通的气孔或空腔至少缩小或减少。从而使相邻通道的压力差上升，这导致，随着运行时间越来越长，流入的颗粒以越来越大的程度选择直接通向外界的自由流动路径而不再被捕获，从而效率下降。 

发明内容

本发明的目的是，至少部分地解决联系现有技术所述的问题。其中特别是应该介绍一种用于操作开放式颗粒陷阱的方法，该方法克服所述的效率损失。另外，该方法应该节省燃料并保护所用过滤器的材料。此外，还应该提供一种特别适合于实施本方法的设备。 

所述目的由包括下文所述特征的方法来实现。下文还说明了本方法特别优良的实施形式和/或特别适合于实施本方法的设备。应该指出，在下文中单独列出的特征可以用工艺上有价值的任何方式相互组合，并说明本方法和设备的其它实施形式。对于本发明的说明，还可以参考说明书中补充的特征和参数。 

根据本发明的用于操作内燃机排气系统中的特别是开放式颗粒陷阱的方法至少包括以下步骤： 

a)确定颗粒陷阱的第一时刻，在该时刻颗粒陷阱低于第一效率限定值； 

b)通过调整内燃机的至少一个特定运行参数来提高颗粒陷阱效率，这时由内燃机产生的在颗粒陷阱区域内的排气具有如此低的温度，使得基本上不发生颗粒热力再生； 

c)确定颗粒陷阱的第二时刻，在该时刻颗粒陷阱高于第二效率限定值；以及 

d)启动内燃机的正常运行模式。 

这种方法特别优选用于操作如开头或DE20117873中所述的开放式颗粒陷阱。关于所述方法在内燃机排气系统中的应用，优选用在如在汽车行业中所见到的汽油机或柴油机中。开放式颗粒陷阱特别适合的原因是，在这种情况下在运行过程中也许会出现可以感觉到的效率下降，而按照本发明可以减轻或排除效率下降。尽管如此，原则上也可以用这里所述的方法来操作闭式过滤器以及节省燃料且保护材料地转化所沉积的颗粒。下面的说明表面上针对于开放式颗粒陷阱，但这并不是说，根据本发明的方法只限于用于操作开放式系统。 

按照步骤a)，首先确定颗粒陷阱的效率下降到第一限定值以下的第一时刻。该第一效率限定值不是对于所有应用场合都一样大，而是例如取决于内燃机的种类和颗粒陷阱本身的结构，特别是取决于颗粒陷阱内流动路径的几何形状和定向。在开头所述的开放式颗粒陷阱是新的情况下，该颗粒陷阱的效率通常约为80％。在运行一定时间后，由于颗粒的沉积，对于载货车效率大致在60％的范围内波动，对于小轿车为30％，在最近几十年内这始终足以满足有害物质的法规限制。对于流过颗粒陷阱或沉积在那里的颗粒的转化来说，必须存在特殊的环境条件，但是这些环境条件在运行期间通常不是持久存在的。汽车驾驶员的驾驶循环例如至少有时不适合于确保这些外部条件。其中这牵涉到短途行驶或市内行驶。在这些行驶工况下，通常在排气内夹带数量增多的颗粒，此外也许存在不支持例如炭黑转化为气态组分的温度。这就导致，在开放式颗粒陷阱的过滤材料上或内沉积较多的颗粒，这通常造成效率降低。但是一旦效率下降到第一效率限定值以下，按照本发明便开始按步骤b)的效率提高。 

按照步骤b)，通过调整内燃机的至少一个特定运行参数来提高效率。 这就是说，内燃机从其正常模式转变成另一种模式，该模式形成对颗粒陷阱内的转化有利的条件。这优选以这样的方式进行，即，不会看到显著的燃料消耗增加并且在颗粒陷阱区域内排气的温度保持在热力再生所需的限定温度之下。在颗粒陷阱区域内的排气特别是不超过500℃，尤其优选不超过400℃的温度。在这里，内燃机的哪些特定运行参数是可变的，以便促使颗粒陷阱效率的提高，后面对此还要详细说明。效率提高导致，与内燃机正常运行的情况相比，更多的颗粒被转化或阻拦。这里最好转化这么多颗粒，使得重新超过第一效率限定值。 

然后应该按照步骤c)确定颗粒陷阱的第二时刻，在该时刻颗粒陷阱超过第二效率限定值。第二效率限定值优选大于第一效率限定值，有时甚至大于颗粒陷阱在正常运行时的效率。如果超过了所述第二效率限定值，便按照步骤d)启动内燃机的正常运行模式。 

原则上应该补充说明，在排气系统内由内燃机产生的炭黑物质流 是关于其在开放式颗粒陷阱内的特性，也就是说分成再生的炭黑物质流 

沉积在过滤材料内的炭黑物质流 

和从过滤材料旁流过并引入周围环境中去的炭黑物质流 

对于在不变的条件下再生炭黑物质流 

保持不变的情况，随着颗粒陷阱负荷的增加，沉积的炭黑物质流 减少。这自动地导致，穿过颗粒陷阱的炭黑物质流 

变大。借助于提出的本方法可以克服所述缺点，该方法特别节省能量，保护材料并且在有害物质转化方面特别有效。本方法尤其优选与布置在柴油机排气系统中的开放式颗粒陷阱相结合地运行。 

此外提出，步骤a)包括确定颗粒陷阱实际的颗粒负载状态。这特别是指，了解储存在颗粒陷阱内部的颗粒的量有多大。颗粒特别是指以下固体物质：炭黑颗粒、灰以及附着在这些固体物质上的燃烧产物。 

这里主要考虑炭黑颗粒。其中原则上也可以直接(例如定量地)确定负载状态，但是为此也可以采用相对的(间接的)测量值或特征值。步骤 a)至少在内燃机正常运行期间优选连续地执行，但是在短的时间间隔内确定也许是有意义的。 

在这种情况下，如果计算出实际负载状态，则特别有利。这种计算优选由形成排气的反应物以及颗粒陷阱区域内的外部环境条件来确定。这里例如也可以采用排气转化率作为内燃机运行状态的函数。亦即换言之，考虑排气成分例如特别是氮氧化物组成物及其对去除颗粒的影响。其中通过二氧化氮的还原实现单位时间的转化率。为了表达清楚，下面详细考察炭黑颗粒通过二氧化氮的这种转化，其化学反应可以粗略地由以下方程描述： 

C+NO₂→CO₂+1/2N₂， 

其中，C表示炭黑颗粒，NO₂表示二氧化氮，CO₂表示二氧化碳，N₂ 表示氮气，反应速度可以用以下关系式表示： 

其中 

这里以炭黑颗粒的绝对表面积(A)为基础，该表面积由分散分布在颗粒陷阱表面(A_颗粒陷阱或颗粒陷阱的过滤材料A_纤维网)上的炭黑颗粒的布 局，颗粒陷阱的炭黑颗粒装载量(k_炭黑)以及单位质量的炭黑颗粒表面积(A’_单位质量：颗粒本身的单位质量炭黑颗粒的表面积：对于炭黑约为350m²/kg)确定。这里单位质量炭黑颗粒表面积本身通常取决于颗粒陷阱内当前的炭黑颗粒装载量，因为随着装载量的增大，炭黑颗粒相互重叠，而单位质量炭黑颗粒表面积减小。因此，按照颗粒陷阱的具体结构和特别是在颗粒陷阱的炭黑颗粒装载量提高时，并不能认为，炭黑颗粒的整个表面作为对于反应对象的反应面都是可接触的，从而可以用来计算。而是存在这样的情况，即颗粒陷阱的某些区域比其它区域能更好地入流并被供给炭黑颗粒和二氧化氮，和/或由于炭黑颗粒的相互堆积，炭黑颗粒的原则上可反应的区域被覆盖，因此对于反应对象是不可接触的。 

由于这些原因，通常从炭黑颗粒的对于所用的颗粒陷阱与装载量和结构类型有关的可接触表面积(A)出发，该可接触的表面积例如可以在一最大值(对应于在炭黑颗粒最分散时，炭黑颗粒的绝对表面积随沉积在颗粒陷阱内的炭黑颗粒的线性增加而线性增加)和一最小值(尽管沉积在颗粒陷阱内的炭黑颗粒增加但炭黑颗粒的绝对表面积不变)之间变化。这种关系用下列方程描述： 

(3)A＝A’_单位质量·m_炭黑＝A’_单位质量·κ_炭黑·A_纤维网[m²] 

其中 

标记	名称/数值	单位
			A’<sub>单位质量</sub>	单位质量的炭黑颗粒表面积(350000m<sup>2</sup>/kg)	m<sup>2</sup>/kg
m<sub>炭黑</sub>	沉积在颗粒陷阱内的炭黑颗粒质量	kg
			κ<sub>炭黑</sub>	颗粒陷阱的炭黑颗粒装载量  (单位过滤器面积的炭黑质量)	kg/m<sup>2</sup>
A<sub>纤维网</sub>	过滤器的几何表面积  (这里过滤器表面用纤维网构成)	m<sup>2</sup>

此外，在方程(2)中给出了速度常数(κ′)，该速度常数可以描述如下： 

$\left(4\right),\begin{array}{cc}{\mathrm{\κ}}^{\′}=\frac{1}{4}\sqrt{\frac{8\·R\·T}{\mathrm{\π}\·M_{\mathrm{NO}2}}}\·1.1\·{10}^4\exp (-\frac{49800}{R\·T})& \left[\frac{m}{s}\right],\end{array}$

其中 

标记	名称/数值	单位
			M<sub>NO2</sub>	NO<sub>2</sub>的摩尔质量(0.046kg/mol)	kg/mol

如果将方程(3)和(4)中的实际情况代入方程(2)，便得到对于炭黑的与质量有关的反应速度系数的以下关系式： 

借助于这个关系式以及所示的用于炭黑沉积的附件(Ansatz)可以建立质量平衡，该质量平衡使得在考虑发动机边界条件(颗粒浓度、温度、二氧化氮浓度、排气流量)以及颗粒陷阱的边界条件(长度、直径、单元密度、过滤器面积、过滤器厚度、可渗透性、过滤器几何形状)的情况下比较精确地确定在颗粒陷阱内任何时刻存在的炭黑装载量。在当前情况下反应流程特别注重描述NO₂转化。但是显然，也应该考虑对颗粒陷阱性能的其它影响因素，例如炭黑燃烧(例如由于高的发动机负荷)，可以提供针对这些影响因素的计算模型。因此，提出一种使用非常简单的装备来确定颗粒陷阱效率提高的时刻的方法。 

因此可以比较精确地反映颗粒陷阱的性能，使得在所需的排气系统和/或内燃机的信息或实际值准备好的情况下，在任何时刻都可确定产生了多少颗粒以及转化了多少颗粒。由此还可以确定装载状态。因此，提出一种使用非常简单的装备来确定颗粒陷阱效率提高的时刻的方法。 

按照本方法的另一种实施形式提出，根据排气系统中在颗粒陷阱上游的第一位置和在颗粒陷阱下游的第二位置之间的压力差，求出当前的装载状态。颗粒陷阱的“上游”或“下游”是指相对于排气流动方向的位置。对于排气，颗粒陷阱的过滤材料和流动路径或通道形成引起压差的流动阻力。现在如果监测颗粒陷阱上的压差，那么便可以获得关于装载状态的结论。应该指出，这种对压差的监测并不是必需的，特别是当计算方法在所 有条件下都能提供关于实际装载状态的对于本发明方法足够的精度时。但是对于例如为了控制而进行压差监测的情况，那么该监测必须优选连续地进行。 

按照本方法的另一种实施形式，颗粒陷阱在包含在排气中的颗粒方面的效率在步骤b)期间相对于内燃机的正常运行至少提高20％。颗粒陷阱在步骤b)期间的效率提高尤其优选在20％至30％的范围内。进行效率提高的持续时间主要通过外部的环境条件和/或内燃机的运行方式(例如行驶循环)来确定。步骤b)保持较多分钟，例如10或30分钟以上，有时甚至超过60分钟的持续时间，并不是不常见的。效率提高一直进行到存在足够的空余过滤面积为止，使得流过过滤材料的压力差和未过滤地流入外界环境的压力差之比足够小。 

此外提出，步骤b)的持续时间根据作为基础的装载状态来确定。这特别是指，根据储存在颗粒陷阱内的颗粒量的不同使按步骤b)的效率提高保持不同的时间长度。这特别是说，当颗粒陷阱内颗粒量较多时，便在较长时间段内执行步骤b)。 

根据在效率提高期间内的排气温度来确定步骤b)的持续时间，也是有利的。即使在用这里提出的方法时温度达不到颗粒热力再生的温度，排气温度的影响仍具有重要意义。例如如果考察通过采用氮氧化物使炭黑转化，那么至少提供例如约200℃至230℃的温度。如果在步骤b)进行期间至少短时间地低于该温度，那么通常须延长效率提高过程。同样在上述限定温度范围内，反应不像例如在温度为约300℃时那样有利于转化或活跃。因此，根据排气温度选择步骤b)的持续时间是有利的。排气温度可以用已知方式确定，例如通过在内燃机排气系统和/或颗粒陷阱内内置至少一个温度传感器。 

现在还提出，根据在效率提高期间内排气中的二氧化氮浓度确定步骤b)的持续时间。亦即换言之，在步骤b)期间计算或监测排气的二氧化氮浓度，并根据该二氧化氮浓度改变持续时间。因此，在二氧化氮浓度高时可以缩短持续时间，因为为颗粒提供了较大量的反应对象。 

此外，根据在效率提高期间排气中的水浓度确定步骤b)的持续时间是有利的。这是指，监测或确定排气中的水或水蒸汽浓度。水浓度对炭黑的转化性能有重要的影响，其中，随着水浓度的增加，颗粒陷阱的效率也提高，特别是在排气中的水浓度调整到5％的范围内时。 

按照本方法的又一种实施形式，根据在效率提高期间排气中的臭氧浓度来确定步骤b)的持续时间。实际表明，正是在温度较低时(例如约300℃)，臭氧的存在对于炭黑转化具有与二氧化氮类似的效果。因此，(特别是在温度不超过300℃时)提供增大的臭氧浓度，则特别有利。 

按照本方法的另一种实施形式，在步骤b)执行期间这样调整内燃机的至少一个运行参数，使得产生的排气获得提高的二氧化氮浓度。这就是说，例如，在发动机方面这样改变特征曲线图，使得与正常运行相比在产生的排气中存在较高的二氧化氮浓度。但是，作为选择或附加地，也可以例如使内燃机这样运行，使得产生较高的一氧化氮浓度，其中，接着将这种富含一氧化氮的排气引导通过氧化催化器，使得与包含在排气中的氧(O₂)形成更多的二氧化氮(NO₂)。此外还可以想到，相应地匹配排气再循环，以实现这里所述的目标。 

按照另一个建议，在步骤b)执行期间这样调整内燃机的至少一个运行参数，使得产生的排气获得较高的氧浓度。氧的存在对炭黑的转化性能或从一氧化氮向二氧化氮转化有决定性的影响。由于这个原因，提供尽可能多的氧是有益的。在包括排气再循环的排气系统中，再循环的排气的量有利地保持得尽可能小，使得在步骤b)执行期间存在高于正常运行的氧浓度。 

这里应该指出，内燃机有时也可以这样运行，使得存在不超过5％的含水量和/或增大的臭氧含量。 

按照本方法的另一种实施形式，在步骤b)执行期间这样调整内燃机的至少一个运行参数，使得产生的排气在颗粒陷阱区域内得到最多50℃的温度升高。温度升高甚至优选显著低于所述数值，例如20℃。由此显然，这里避免颗粒陷阱高的热负荷。在借助于二氧化氮使炭黑转化方面，正是 在限定温度范围内这样小的温度升高便已经可以引起转化率显著改善，这伴随着颗粒陷阱的所希望的效率提高。在这里，如果在步骤b)开始之前在颗粒陷阱区域内的排气温度低于二氧化氮与炭黑的化学反应的温度，亦即例如低于230℃，那么温度提高便特别有利。如果在颗粒陷阱区域内已经存在显著高于该限定温度的温度，那么优选匹配内燃机的其它特定的运行参数。 

内燃机的上述特定运行参数可以借助于所述发动机控制通过相应地匹配内燃机特征曲线图来方便地进行。 

现在再提出一种用于实施上述方法的设备，该设备至少包括以下部件： 

--带有内燃机和排气系统的车辆， 

--其中内燃机借助于发动机控制装置运行， 

--排气系统具有至少一个特别是开放式颗粒陷阱， 

其中设置有用于确定所述至少一个颗粒陷阱的效率的装置。 

车辆优选是陆地机动车，例如轿车或载货车。这些车辆通常具有汽油机或柴油机作为内燃机，其中在内燃机中产生的排气通过(至少)一个排气系统向外界环境排放。为了运行这种内燃机，通常采用发动机控制装置，该发动机控制装置根据内燃机的负荷状况改变例如输入的空气量或燃料量、燃料-空气混合物的点火时刻、内燃机内存在的压力和多个其它特定的运行参数。这里基于预定的行驶循环(例如欧洲的所谓NEFZ循环或美国的FTP循环，这两者对于本领域的专业人员都是已知的)来确定在正常运行时的发动机控制或内燃机运行，使得在某些负荷状态下发动机控制装置通常也以相应的方式调节相同的运行参数。 

除了(至少)一个颗粒陷阱外，排气系统还可以具有其它排气处理元件，例如氧化催化器、混合器、添加剂输入装置、过滤器、吸附器等等。为了实现开头所述的方法，所述设备还设置有用于确定所述至少一个颗粒陷阱效率的效率确定装置。该效率确定装置可以是发动机控制装置的一部分、单独的传感器等等。对于所述效率确定装置是发动机控制装置一部分的情况，这些效率确定装置优选作为计算机程序集成在发动机控制装置内。该计算机程序促使内燃机在步骤b)执行期间偏离正常运行，这时这样调 整内燃机的至少一个特定运行参数，使得颗粒陷阱的效率提高。 

在这种情况下，如果所述设备配备有包括排气再循环装置的排气系统，则特别有利。这种排气再循环装置使得可以用较简单的方法这样影响内燃机的特定运行参数，使得产生所希望的效率提高。在这里，再循环的排气流优选可由发动机控制装置可变地调整。 

附图说明

下面借助于附图详细说明本发明及其相关技术领域。应该指出，附图示出按照本发明的方法和/或装置的特别优选的实施形式，但是本发明并不局限于此。特别是用图表示的大小比例通常不能转移到实际中。附图示出： 

图1示出带有排气系统的机动车， 

图2示出开放式颗粒陷阱的局部视图， 

图3示出开放式颗粒陷阱的另一局部视图， 

图4示意性地示出颗粒陷阱的效率曲线， 

图5示意性地示出内燃机特定运行参数的变化，以及 

图6示意性地示出二氧化氮浓度对炭黑转化率的影响。 

具体实施方式

图1以透视图示意性地示出一具有内燃机3的车辆5。由内燃机3产生的排气通过排气系统2流入外界环境，其中，在排气系统2内事先对位于它里面的有害物质进行处理。内燃机3的运行借助于发动机控制装置6进行。除了内燃机的点火性能外，该发动机控制装置例如还调节通过排气再循环装置7再循环给内燃机3的排气量。在排气系统2内，排气首先流到催化器8，例如适合于形成二氧化氮的催化器8(氧化催化器)上。于是，富含二氧化氮的排气继续流向颗粒陷阱1。排气系统2在一第一位置P1和一第二位置P2上配备有(未示出的)压力传感器，使得可以确定颗粒陷阱1上的压力差。用排气系统的传感器获得的测量值优选提供给发动机控制装置6。所述压力差例如可以用作颗粒陷阱1效率的尺度。 

图2示意性地示出一种开放式颗粒陷阱1实施方案的结构。该颗粒陷 阱1具有大量基本上彼此平行布置的通道11。这些通道11由至少一块光滑层9和至少一块波纹层10的交替布局构成。接着可以将所述光滑层9和波纹层10相互连接或卷绕，从而形成颗粒陷阱1。这里，所述光滑层9优选由过滤材料，例如金属纤维网制成。为了促使待净化的排气在通道11内部向过滤材料偏转，设置有向通道11内部延伸的凸起12(这里仅仅设置在波纹层10上，但并非必须如此)。其中，这些凸起12部分地封闭通道11，但仍然可以使排气从旁边流过。现在排气沿流通方向13流入通道11，这时至少在一些部位上凸起12使排气向由过滤材料制成的光滑层9偏转。在排气与包含过滤材料的光滑层9接触时，炭黑颗粒便沉积或附着，使得现在可以进行与包含在排气内的二氧化氮的转化。为了能改善相邻通道11内的气流交换，光滑层9和/或波纹层10可以配设有孔14。 

图3以局部视图示出颗粒陷阱1的相邻通道11，其中可以表示在颗粒陷阱1内部排气的流动方向13或流动特性。这里，光滑层9用阴影线表示，并应该包含过滤材料。波纹层10例如由金属薄板构成，例如通过将该金属薄板的部分区域向通道11内挤压，或由该金属薄板冲出导流翼，而使该金属薄板具有很多凸起12。其中凸起12设计这样，使得设置有用于流入的排气的旁路15。凸起12的取向可以与相应的应用场合相协调。原则上在设计颗粒陷阱1时采用耐高温和耐腐蚀的材料。 

包含颗粒4的排气(如用箭头所示)分别强制流过旁路15或包含过滤材料的光滑层9。在图3右边，通过压力差来表示为此所需要的流动阻力。在流过旁路15时，排气分流获得旁路压力变化ΔP2。在流过包含过滤材料的光滑层9时，确定了过滤器压力变化ΔP1。当过滤材料的负荷量增加时，数值ΔP1增大，这时增大了排气分流不流过光滑层9而流过旁路15的倾向。由此带来了效率下降，而该效率下降可通过本发明的方法至少显著地加以限制。 

图4再次示意性地示出开放式颗粒陷阱效率E的曲线。在炭黑的转化条件充分的情况下，颗粒陷阱的效率E围绕一平均效率值Em上下波动。但是正是在市区行驶时，由于低的排气温度和强烈的炭黑形成造成更多炭黑颗粒沉积在过滤材料内，进而越来越阻碍排气流过。因此，颗粒陷阱的 效率E下降。当到达颗粒陷阱的达到或低于第一效率限定值E1的第一时刻t1时，进行颗粒陷阱的效率提高。在图4中，不采用本发明方法的“正常”效率曲线E用点划线表示。但是在启动本发明的效率升高后，颗粒陷阱的效率E首先保持不变，最后甚至可以提高到一第二效率限定值E2。当在第二时刻t2到达第二效率限定值E2时，重新启动内燃机的正常运行，颗粒陷阱的效率E便围绕平均效率值Em上下波动。 

图5同样示意性地示出在正常运行(Bn)期间在时间t内运行参数B的变化曲线。在开始效率提高的时刻t1，运行参数B便发生变化(参见曲线Be)。当在第二时刻t2到达第二效率值E2后，便重新启动内燃机的正常运行。应该指出，按照Be的曲线不必是常数，该曲线在效率提高期间也可以具有变化的值。此外，特定运行参数B的这个示意性图示不是指始终只有一个运行参数B发生变化。而是多个运行参数B可以同时和/或时间上相互错开地与颗粒陷阱的效率提高相适应。 

图6示意性地示出二氧化氮浓度N对在相同时间间隔内被转化的颗粒质量M的影响。从中可以看出，随着二氧化氮浓度数值的增大(见N1，N2，N3)，被转化的颗粒量也增加(见ΔM1，ΔM2，ΔM3)。这种效果用在效率提高中，使得例如在装载量增大亦即在颗粒陷阱内沉积大量炭黑颗粒时，可以这样选择提供二氧化氮，使得在规定时间间隔内，通过排气再循环的某种调整等，使颗粒陷阱去除沉积的炭黑颗粒。 

用这里所述的方法和所属设备，可以在内置在排气系统内的颗粒陷阱的效率高的同时确保内燃机排气系统节省燃料和保护材料地运行。 

附图标记表 

1    颗粒陷阱          2    排气系统 

3    内燃机            4    颗粒 

5    车辆              6    发动机控制装置 

7    排气再循环装置    8    催化器 

9    光滑层            10   波纹层 

11   通道              12   凸起 

13   流动方向          14   孔 

15   旁路 

B    运行参数                  Bn    常运行时的运行参数 

Be   效率提高期间的运行参数    E     效率 

E1   第一效率限定值            E2    第二效率限定值 

Em   平均效率限定值            M     颗粒质量 

N    二氧化氮浓度              P1    第一位置 

P2   第二位置                  t     时间 

t1   第一时刻                  t2    第二时刻 

Δp1 过滤器压力变化            Δp2  旁路压力变化 

Claims (9)

1.一种用于操作在内燃机(3)排气系统(2)中的开放式颗粒陷阱(1)的方法，包括以下步骤：

a)确定颗粒陷阱(1)的低于第一效率限定值(E1)的第一时刻(t1)；

b)通过调整内燃机(3)的至少一个特定运行参数(B)来实现颗粒陷阱(1)的效率提高，其中，由内燃机(3)产生的排气在颗粒陷阱(1)区域内的温度低于颗粒(4)的热力再生所需的限定温度；

c)确定颗粒陷阱(1)的超过第二效率限定值(E2)的第二时刻(t2)；以及

d)启动内燃机(3)的正常运行，

其中，根据下列参数中的至少一个确定步骤b)的持续时间：

效率提高期间排气的温度，

效率提高期间排气中二氧化氮的浓度，

效率提高期间排气中水的浓度，

效率提高期间排气中臭氧的浓度。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤a)包括确定颗粒陷阱(1)的颗粒(4)的当前装载状态。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，计算出当前装载状态。

4.根据权利要求2或3所述的方法，其特征在于，根据排气系统(2)内在颗粒陷阱(1)上游的第一位置(P1)和颗粒陷阱(1)下游的第二位置(P2)之间的压力差计算出当前装载状态。

5.根据权利要求1-3之任一项所述的方法，其特征在于，颗粒陷阱(1)在包含在排气中的颗粒(4)方面的效率在步骤b)执行期间与内燃机(3)正常运行相比至少提高20％。

6.根据权利要求1-3之任一项所述的方法，其特征在于，步骤b)的持续时间根据作为基础的装载状态来确定。

7.根据权利要求1-3之任一项所述的方法，其特征在于，在步骤b)执行期间这样调整内燃机(3)的至少一个运行参数(B)，使得产生的排气获得增大的二氧化氮浓度。

8.根据权利要求1-3之任一项所述的方法，其特征在于，在步骤b)执行期间这样调整内燃机(3)的至少一个运行参数(B)，使得产生的排气获得增大的氧浓度。

9.根据权利要求1-3之任一项所述的方法，其特征在于，在步骤b)执行期间这样调整内燃机(3)的至少一个运行参数(B)，使得产生的排气在颗粒陷阱(1)区域内获得最多50℃的升温。

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