CN102308071A - 用于运行包括具有scr催化器的排气净化装置的内燃机的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于运行具有包括SCR催化器的排气净化装置的内燃机的方法。在该本方法中，结合内燃机(1)的冷起动和/或暖机运行，利用冷起动发动机运行方法以用于可预定的内燃机运行参数的可预定的值使内燃机(1)运行。根据本发明，估计存储在SCR催化器(8)内的氮氧化物(NOX)的量，当估计表明存储的NOX的量超出存储的NOX的预定最大量时，激活冷起动发动机运行方法。

Description

用于运行包括具有SCR催化器的排气净化装置的内燃机的方法
技术领域
本发明涉及一种根据权利要求1的前序部分所述的、用于运行包括具有选择性催化器(SCR催化器)的排气净化装置的内燃机的方法。
背景技术
对于包括具有SCR催化器的排气净化装置的内燃机来说，通常存在需求--即SCR催化器尽可能迅速地达到减少氮氧化物所需的工作温度。为此，DE 197 49 400 A1建议，确定SCR催化器的效率，以及对于例如在内燃机的暖机运行中该效率低于预定的值的情况下，如此改变确定的内燃机运行参数，使得未经处理的排气中的氮氧化物含量减小以及排气温度并进而SCR催化器的温度升高。然而尤其结合内燃机的冷起动或暖机运行，SCR催化器的加热会导致，即使氮氧化物(NOX)的整体排放的值在可容忍的范围内时，也导致特别有害的二氧化氮(NO2)的不期望的高排放。
发明内容
因此，本发明的目的在于，给出一种用于运行包括具有SCR催化器的排气净化装置的内燃机的方法，其中尤其结合内燃机的冷起动或暖机运行，NO2向环境的排放被可靠地限制在可容忍的低的值。
该目的通过具有权利要求1的特征的方法来实现。
在根据本发明的用于运行包括具有SCR催化器的排气净化装置的内燃机的方法中，进行对存储在SCR催化器内的氮氧化物存储量的估计，当估计表明NOX存储量超出可预定的NOX存储量极限值时，利用冷起动发动机运行方法以用于可预定的内燃机运行参数的可预定的值使内燃机运行。相反，如果，或者只要低于氮氧化物存储量极限值时，优选不使用为SCR催化器内的氮氧化物存储量超出氮氧化物存储量极限值的情况设计的专门的冷起动发动机运行方法，或者万不得已时使用经过改变的这种方法。由此可以避免典型地在设定的专门的冷起动发动机运行方法中出现的燃料额外消耗--如果从被视作尤其关键的NO2排放量的角度来看，这不是必需的。
发明人已经认识到，NO2的不期望的高排放首先是由SCR催化器内存储的氮氧化物(NOX)量过大造成的。存储的NOX可以以物理吸附或者化学吸附的形式或者也以化学化合的形式，例如作为亚硝酸存在。令人惊异地发现，在加热SCR催化器时，SCR催化器内存储的NOX大多作为NO2被解吸，相反，被解吸的NOX中的NO份额明显较小。由于与NO相比NO2的有害性增强，所以尤其期待限定NO2排放。通过根据本发明进行的氮氧化物存储量的估计，同样可以估计由于加热SCR催化器结合内燃机的冷起动或暖机运行引起的不期望的强烈的NO2-解吸风险。如果氮氧化物存储量超出临界的氮氧化物存储量极限值，那么激活根据本发明的冷起动发动机运行方法。因此，一方面如此及时地进行SCR催化器的加热，使得NO2排放保持限定至可预定的值。另一方面，根据本发明的冷起动发动机运行方法允许有针对性地如此调节SCR催化器的加热速度，使得NO2排放保持限定至可预定的值。
在本发明的设计方案中，对激活的冷起动发动机运行方法来说，如此预先确定内燃机运行参数的值，使得通过由内燃机排放的排气如此加热SCR催化器使得用于由于SCR催化器的加热而产生的被SCR催化器解吸的二氧化氮的比率的可预定的解吸比率值或者在排放至环境中的排气中的NO2的可预定的最大浓度未被超出。已经发现，装有存储的氮氧化物的SCR催化器的快速加热会导致NO2解吸的急速增加，也就是说，高的解吸比率。当加热时达到或经过典型地+10℃至+60℃的解吸-温度范围时，尤其是前述的那种情况。按照氮氧化物存储量的值，出现排放至环境的排气中NO2的大致为高的最大浓度。因此，尤其优选的是，在本发明的另一设计方案中，在加热SCR催化器时，用于SCR催化器的加热梯度的可预定的加热梯度最大值未被超过。通过内燃机运行参数的、被基于SCR催化器的氮氧化物存储量和/或温度调节的值可以有针对性地影响加热梯度，并进而影响解吸比率值或NO2-最大浓度，预定的或可预定的极限值可靠地未被超过。例如，通过内燃机运行参数的相应地被调节的值可以实现每分钟小于约10℃的，尤其在-20℃至+40℃的温度区间内的相对较慢的加热，并实现平缓的NO2解吸，其中避免了临界的NO2峰值浓度。当SCR催化器具有略低于或在解吸温度范围内的温度时，低的加热梯度的调节是尤其有利的。尤其有利的是，从低温，即小于0℃，尤其小于-20℃开始，在第一加热步骤中，首先调节约20℃/min或更高的高加热梯度。由此，缩短了SCR催化器在对于NOX-存储关键的温度范围内的曝光时间，另外的NOX-存储被尽可能地避免，并进而限制了氮氧化物存储量。如果SCR催化器达到几乎低于解吸温度范围的温度，也就是说，低于约10℃的温度，那么调节低的、在加热梯度最大值之下的加热梯度。在此，有利的是，依赖于温度，尤其随着温度的升高减小地调节加热梯度。
在本发明的另一设计方案中，氮氧化物存储量的估计基于内燃机的运行时间，该内燃机具有用于SCR催化器的、持续地低于可预定的、尤其是第一阈值温度的温度。在低温时，尤其较长的低负荷运行时间被证明是尤为关键的。例如，如果在针对催化器的典型地约30℃的阈值温度之下，内燃机在空转中运行较长的时间，那么被排放的氮氧化物在SCR催化器中逐渐增加地积累。在多个彼此相继的冷起动-和/或暖机运行过程中，SCR催化器持续地具有温度，会发生NOX的存储，分别存储的NOX-量累积。因此，在一个随后的由于增大的内燃机负荷而尤其快速的加热中，会发生不期望地强烈的NO2解吸。根据本发明，这一点由此发生，即利用NOX存储以积分的方式估计在运行时间期间氮氧化物存储量。因此，可以在达到临界的氮氧化物累积存储量之前已经激活冷起动发动机运行方法，并启动有针对性的SCR催化器的加热。为了估计氮氧化物存储量，优选使用内燃机的存储的排放特性曲线族以及相应的吸附特性曲线。也可以基于用于SCR催化器的吸附和解吸模型设定在线计算。
在本发明的另一设计方案中，SCR催化器的氮氧化物存储容量的一小部分设计为氮氧化物存储量极限值。氮氧化物存储容量作为可由SCR催化器存储的最大氮氧化物存储量典型地强烈取决于温度，此外还取决于SCR催化器的类型和/或老化状态。有利地首先根据经验确定该状态，并存储在控制设备中。在此，除了温度相关性还可以考虑老化相关性。对于优选预先设定的铁-或铜-沸石形式的SCR催化器来说，在低温0℃时或更低时，氮氧化物存储容量典型地在每升催化器体积1g至30g的范围内。通过根据本发明预先设定的氮氧化物存储量极限值对这种类型确定的氮氧化物存储容量的遵循，避免了SCR催化器不期望的高的负荷。在此，尤其有利的是，SCR催化器的氮氧化物存储容量的所述一小部分设定为取决于温度，尤其随着SCR催化器的温度的减小而减小。
在本发明的另一设计方案中，在达到用于SCR催化器的可预定的尤其是第二阈值温度后，去激活冷起动发动机运行方法。发明人已经认识到，在典型地针对催化器的阈值温度之上，在SCR催化器中氮氧化物的存储很小或者甚至可以忽略，其中必要时在低于该温度的情况下被存储的氮氧化物可以已经至少近似完全地解吸。如果在达到阈值温度后尽可能迅速地去激活该冷起动发动机运行方法，那么因此也避免了燃料额外消耗或者至少限制了燃料额外消耗。如果使用者需要的发动机负荷超过了可预定的最小值，其中保证了进行继续的加热或者至少不进行冷却，那么优选在达到阈值温度之后立即去激活冷起动发动机运行方法。在其它的情况下可以设计，仍使该方法激活一定的时间。在这方面，尤其有利的是，根据发动机负荷使用去激活的精确的时间点。当然也可以设计，传感地测定NO2-解吸，并在超过检测到的NO2-解吸最大值后通过结束所有着手进行的措施中的一些来去激活该已激活的冷起动发动机运行方法。
在本发明的另一设计方案中，在激活的冷起动发动机运行方法中，对内燃机的一个或多个气缸燃烧室中进行燃料的多次喷射，在每个气缸的工作循环中，该多次喷射包括第一预喷射，跟在第一预喷射之后的第二预喷射以及跟在第二预喷射之后的主喷射。在此，可以设计为，第一和/或第二预喷射分为两个短的彼此紧挨着的单个喷射。通过进行至少两个先于主喷射的预喷射，即使在低于凝固点的低发动机温度的情况下也实现了所喷射的燃料的点燃。优选在第一或第二预喷射中喷射了相对于主喷射量约20％或更少的相对较少的燃料量。通过这种方式即使在负20℃或更低的极低环境温度或发动机温度的情况下都能实现点燃。由于小的预喷射量，至少减小了由蒸发引起的温度降低，并改进了均匀的预喷射量的点燃。
在本发明的另一设计方案中，尤其优选的是，第一预喷射发生在在每个气缸的压缩冲程中在上止点之前的大于20度的曲轴转角范围内。典型地，在负20℃或更低的低温下，气缸中的温度对于常规的扩散燃烧来说太低了。在根据本发明的早先的预喷射中，实现了混合物的均匀化，由此改进了可燃性。在第一预喷射喷入之后以相应的点火延滞进行第一预喷射的燃烧转化，这导致了气缸中温度水平的上升。因此，由第二预喷射带来的燃料量可以迅速蒸发并也点燃。关于氮氧化物量和NO2-解吸量的减小，典型地伴随着燃烧的均匀或部分均匀而来的HC排放已被证明是有利的。虽然未完全地解释该联系，但是认为，由于伴随NOX在排气中存在的HC对吸附空间的阻挡，减小了NOX存储。另一方面，似乎发生了气态和/或存储的NO2和/或NO的减少，由此也减小了NO2-解吸量。因此可以设计，并行于激活的冷起动发动机运行方法和/或随着NO2-解吸的开始，有针对性地进行排气的HC-富集。同时，尤其可以在80ppm至3000ppm的范围内进行可预定的HC-目标浓度的调节，尤其优选在200ppm至1000ppm的范围内进行调节。为此，优选相应地增加第一和/或第二预喷射的喷射量。为此当然也可以设计，例如通过燃料添加单元在发动机之外向排气中添加HC。
在本发明的另一设计方案中，在由第一预喷射喷射的燃料的放热的转化开始后的时间点进行第二预喷射。通过根据本发明的用于第二预喷射的时间点的选择，改进了第二预喷射以及随后的主喷射的燃料的燃烧过程。
在本发明的另一设计方案中，当在由第二预喷射喷射的燃料的放热的转化开始后的时间点进行主喷射时，实现了燃烧过程的另一改进。因此，即使在极低温时也保证了可靠的点燃，并实现了排气净化装置的有针对性的加热。
典型地，主喷射仅在压缩冲程的上止点之后，尤其仅在上止点之后的约10度的曲轴转角之后进行。由此导致靠后的燃烧位置或靠后的燃烧中心位置(Verbrennungsschwerpunkt)。这实现了安全的点燃，以及排气净化装置的以及进而SCR催化器的有针对性的且迅速的加热。此外减少了由燃烧形成的NO。
在本发明的另一设计方案中，在内燃机的可预定的低负荷范围内实施冷起动发动机运行方法，且在内燃机负荷高于低负荷范围时去激活该冷起动发动机运行方法。在去激活该冷起动发动机运行方法之后，优选调节到具有主导的扩散燃烧的燃烧方法。
附图说明
在附图中说明了且随后描述了本发明的有利的实施方式。在此，前述的且随后仍将说明的特征不仅能以各个给出的特征组合加以使用，而且也可以在不离开本发明的框架的情况下以其它组合或单独地加以使用。
附图示出：
图1示意性地示出包括具有SCR催化器的排气净化装置的内燃机，
图2示意性地示出典型的沸石-SCR催化器的NOX存储容量的温度相关性的图表，
图3示意性地示出根据图2的具有不同的NOX存储量的催化器的NO2-解吸特性曲线的图表，
图4示意性地示出根据图2的装载有NOX的催化器的利用不同的加热梯度得到的NO2-解吸特性曲线的另一图表，以及
图5示意性地示出柴油发动机的气缸中的放热以及相应的燃料喷射器的控制脉冲IInjek与时间相关的图表。
具体实施方式
图1示意性地示出用于未示出的机动车的内燃机1和排气净化装置2的系统的有利的实施方式。在此，内燃机1为根据往复活塞原理的直接喷射式空气压缩式内燃机，下面简称为柴油发动机。所属的未示出的燃料喷射系统优选为所谓的具有可调节的轨压或燃料喷射压力的共轨系统。
柴油发动机1的气缸分别分配有一个燃烧室，其具有一个或两个进气门和排气门、电热塞(预热塞，炽热引火塞)和燃料喷射器以及一个或多个用于燃烧空气的进气管道，这未进一步详细地示出。在此，燃料喷射器能够以可调节的喷射量执行多次喷射。进排气门优选以可调节的控制时间和可调节的开启行程工作。
柴油发动机1通过空气供应管路3得到其燃烧空气，未示出的空气质量流量计布置在该空气供应管路3中。借助于空气供应管路中的同样未示出的可调节的节流元件，可以把供应至柴油发动机1的空气质量流控制在可调节的量。燃烧空气被借助于排气涡轮增压器15压缩并供应至用于冷却的增压空气冷却器16。优选地，设置有未详细示出的用于尤其在冷起动或暖机运行时提高输送至柴油发动机1的燃烧空气的温度水平的装置。优选如所需要地设计有增压空气冷却器16的旁路。为了有效地升高燃烧空气温度，可以在空气供应管路中设置加热装置。尤其优选借助于所谓的电网加热器(Grid-heater)进行有效的加热，该电网加热器优选布置在排气返回管路13中在其通入空气供应管路3之前。排气涡轮增压器15优选为所谓的VTG增压器或者为具有可调节的增压压力的废气旁通阀增压器(Wastegate-Lader)。
在柴油发动机1的气缸的燃烧室内产生的排气通过排气管路4导出。同时，排气经排气返回管路13混合在燃烧空气中，并因而回送至柴油发动机1。回送的排气的份额(AGR比率)可以通过AGR阀14调节。优选借助于未示出的AGR冷却器冷却回送至柴油发动机1的排气，其中可以为AGR冷却器设置必要时可调节的旁路。由此可以选择性地向燃烧空气混合入冷却的或热的或已加热的排气。未被回送的排气通过排气涡轮增压器15输送至排气净化装置2。此外，优选在排气涡轮增压器15下游在排气管路4中设置未示出的可调节的节流元件。
利用描述的优选实施方式可以符合需要地呈现出用于重要的发动机运行参数(例如空气质量流量，多个燃料喷射的喷射时间、喷射量、喷射压力和喷射时间点、AGR比率、增压空气压力、气缸充气)的不同的值，并进而呈现出不同的燃烧方法。该可变性的另一扩展例为可调节的压缩比。
属于柴油发动机1的排气净化装置2的优选实施方式包括沿排气的流动方向看以这样的顺序排列的第一氧化催化器5、第二氧化催化器6、颗粒过滤器7和SCR催化器8。优选使用所谓的基于碳化硅、堇青石或钛酸铝的壁流式过滤器作为颗粒过滤器7。然而，颗粒过滤器7也可以设计为烧结金属过滤器或具有敞开的过滤结构的过滤器单元。催化器5、6、8优选为蜂窝状单块体，具有催化涂层的通道穿过该蜂窝状单块体，所供应的排气可以流过所述通道。SCR催化器8优选为具有含铜或铁的沸石涂层的载体催化器。由于这种实施方式，SCR催化器8具有能够储存排气组分，尤其是HC、NOX和NH3的特性。然而，显著的特性在于，在氧化条件下能够借助于存储的或供应的NH3作为反应组分催化NOX至N2的选择性的还原。优选通过未示出的定量装置进行NH3的供应，通过该定量装置可以在SCR催化器8上游向排气中喷射含尿素的溶液。在此，喷射至排气中的尿素分解释放出NH3。
在第一氧化催化器5的和/或第二氧化催化器6的入口侧，可以设置燃料添加单元，可以通过该燃料添加单元把燃料作为可燃物输送至排气。这样使得可实现排气富集有燃料或HC。由于根据需要供应至排气的燃料的放热氧化，通过热碳烟燃尽可实现例如与颗粒过滤器7的有效再生有关的排气的有针对性的加热。
在排气后处理装置2中，设置有用于测得排气和部件温度以及测得重要的排气成分的浓度的不同的温度和排气传感器。示例性地，在图1中在排气净化装置2中分别在第二氧化催化器6的入口侧以及在颗粒过滤器7的出口侧布置有一个温度传感器10、11。在第二氧化催化器6的以及SCR催化器8的出口侧设置有对于NOX和/或NH3敏感的气体传感器9、12。此外，为了测定颗粒过滤器7的碳烟和/或灰烬的装载，优选在颗粒过滤器7的入口和出口侧设置压力传感器或压差传感器，这在图1中未专门示出。利用这些和必要时其它的传感器，可以全面地测定排气净化装置2的运行状态并在必要时调整柴油发动机1的运行。
为了调节或获取发动机运行状态，设置有电子的发动机控制器17。该发动机控制器17一方面由相应的传感器或检测器获得相关的发动机运行参数(例如转数、发动机负荷、温度、压力)的信息，另一方面，可以把控制信号作为调节变量发送至空气供应管路3中的执行件，例如AGR阀14、排气涡轮增压器15或节流元件。设计了气体输入侧和燃料输入侧的运行或状态参数的可调节性。发动机控制器17尤其可以控制用于执行多次喷射的燃料喷射器，并在必要时根据需要调节燃料喷射压力。此外，发动机控制器17设置用于实施调节和控制过程，利用该调节和控制过程发动机运行参数被以受调节的或受控的方式调节。为此，发动机控制器17可以使用存储的特性曲线族或计算或调节或控制程序。未单独示出为此设置的子系统，如计算器、存储器或输入-输出单元等。
以类似的方式，为了获取并调节排气后处理装置2的运行和状态参数设置有第二控制器18。发动机控制器17和第二控制器18借助于双向数据线路10彼此连接。通过这种方式实现供各个控制器使用的数据的相互间的交换。显然，控制器17、18也可以组合为一个集成的数据采集和控制单元。
在示出的优选的实施方式中，最大程度地实现了柴油发动机1的优化运行以及由柴油发动机1排放的排气的全面的净化。然而，只有当排气催化器5、6、8具有其运行温度时才能够实现期望范围内的排气净化。低于所谓的起动温度，得到减弱的或缺失的催化活性，因此尤其在冷起动或暖机运行时需要特殊的措施以避免或至少减少向环境中的不期望的污染物排放。下面专门研究在温度低于SCR催化器8的起动温度时二氧化氮(NO2)排放的减少。随后探讨的措施尤其涉及在环境温度低于或接近凝固点时，或者在SCR催化器8的温度低于针对NOX的吸附或NO2的解吸特定的阈值温度时，NO2排放的减少，在优选使用的实施方式中，所述阈值温度在典型地10℃至50℃的范围内。
在详细地研究用于避免不期望的NO2排放的优选措施之前，首先参考附图2至4对基础现象加以解释。
在图2的图表中示意性地示出典型的基于沸石的SCR催化器的NOX存储容量κ的温度相关性。如可看出的，随着温度TSCR的降低，NOX存储容量κ，即可以存储在SCR催化器中的NOX的量增加。因此，发现随着温度的降低饱和性能渐增。虽然根据催化的沸石涂层的种类和范围NOX存储容量κ的温度相关性不同，然而在+20℃至-20℃的温度范围内NOX存储容量κ的值在每升催化器体积0.5克至30克的NO2的范围内，尤其在1至20g/l的范围内被视作是典型的。在温度TSCR＜-15℃时，最大值为约20g/l对于常用的催化器规格来说是尤其典型的。高于约+10℃至+50℃的，尤其为约+30℃的催化剂专门的阈值温度时，典型地可以忽略NOX存储容量κ。
由发明人指出的NOX存储容量κ导致，在发动机运行时--此时SCR催化器8未超出阈值温度，或多或少地存储了于排气中存在的氮氧化物。相应的发动机运行状态例如包括一个或多个彼此相继的冷起动过程，低负荷阶段或暖机运行阶段可以分别跟随在该冷起动过程后。如果在柴油发动机1的这种发动机运行状态后要求较高的负荷，那么由于较强烈地加热的排气导致出现SCR催化器8变暖，这会导致之前存储的氮氧化物的不期望的解吸--甚至在SCR催化器8达到其起动温度之前。在此，氮氧化物主要作为NO2被解吸，且排放至环境中。发明人已经发现，NO2解吸的程度主要取决于存储在SCR催化器8中的氮氧化物量以及取决于SCR催化器8的加热速度，随后根据图3和4对其进行描述。
在图3的图表中，示意性地示出根据图2的具有不同的NOX存储量的SCR催化器的NO2-解吸特性曲线。在此，绘出在SCR催化器的出口侧在排气中测得的NO2-浓度CNO2与SCR催化器的温度TSCR相关性的走向。在相应的试验中，当温度低于对NOX-吸附相关的阈值温度时，SCR催化器装载不同的NOX量，接着以近似于恒定的加热速率加热SCR催化器。如所示出的，在特征性的解吸-温度区域中出现NO2-解吸峰值，该NO2解吸峰值随着NOX存储量的增加具有增大的高度。虽然解吸-温度区域取决于催化的沸石涂层的种类，但是对于出现的NO2-浓度最大值来说在+10℃至+60℃的范围内的值，尤其在+20℃至+50℃的范围内的值被视作为典型的。
进一步发现，NO2-解吸率或NO2-解吸峰值的高度和宽度与加热速度，即加热梯度的大小相关，如图4所示。与图3的图表类似，图4的图表示意性地示出根据图2的具有分别相同的NOX-存储量的SCR催化器的NO2-解吸特性曲线。在此，利用近似恒定的、却又不同的加热速率dTSCR/dt进行SCR催化器装载后的加热。与图3的图表示出的曲线变化类似，在特有的解吸-温度区域中出现NO2-解吸峰值，该NO2解吸峰值具有随着加热梯度dTSCR/dt的增加而增大的高度和减小的宽度。
由于在图2至4的图表中示出的、相应的基础理论试验的结果，研究出了用于在柴油发动机的冷起动和/或暖机运行中避免不期望地强烈的NO2-释放的策略，根据本发明该策略的目的一方面在于，在量方面限制SCR催化器8中NOX的存储。这一点由此实现，即进行对存储在SCR催化器8中NOX的量的估计，并当估计表明，NOX的存储量超出可预定的NOX存储量极限值时，借助于相应地加热的排气进行SCR催化器8的有针对性地加热。通过这种方式避免了存储的NOX量高到临界状态，而且在NOX存储量达到临界水平(即稍后发生的加热将导致不期望的高的NO2-解吸峰值)之前，迫使在一个时间点发生存储在SCR催化器8中的NOX的解吸。另一方面，如此进行随后将进一步解释的加热措施，即用于由SCR催化器8解吸的NO2的、由于SCR催化器8的加热出现的速率的可预定的解吸率值未被超出，或者NO2在排放至环境的排气中的可预定的最大浓度未被超出。
为了估计SCR催化器8中NOX存储量，根据本发明设计了，获取彼此相继的冷起动和暖机运行过程的数量，其中用于SCR催化器8的可预定的阈值温度始终或至少大多数情况未被超过。在此被柴油发动机1排放的且在SCR催化器8中存储的NOX量同样被测出。为此，优选使用了柴油发动机1的存储的排放特性曲线族--其中存储了基于主要的发动机运行参数的、用于NOX-原始排放的值。结合同样被存储的吸附和解吸特性曲线，对应于在图2至图4示出的图表，实现在每次冷起动-和暖机运行过程中在SCR催化器8中存入的NOX量的求和。如果估计表明，NOX存储量超出了NOX存储量极限值，该NOX存储量极限值超出了尤其取决于SCR催化器8的温度和/或排气处理量的、可预定的、SCR催化器8的NOX存储容量κ的一小部分，那么激活加热措施，优选如此控制该加热措施，即用于SCR催化器8的加热梯度的可预定的加热梯度最大值尤其在解吸-温度区域中或即将在解吸-温度区域之下未被超出。优选根据NOX存储量和/或SCR催化器8的温度如此确定加热梯度最大值，即在排放至环境的排气中的NO2-最大浓度未超出一可预定的值。该用于NO2-最大浓度的值优选对应于NO2的可视限度。用于NOX存储量极限值的典型的值为SCR催化器8的NOX存储容量κ的约10％至30％。用于加热梯度最大值的典型的值为约每分钟5℃至20℃。
根据本发明，为了在冷起动和/或随后的暖机运行或冷机运行中有针对性地加热SCR催化器8，如此改变多个通常受调节的发动机运行参数，使得产生相对于正常运行更强烈地被加热的排气。优选在随后称为冷起动发动机运行方法的方法中，采取了以下措施中的一个或多个：
●尤其根据负荷，随着在小负荷下的较强的节流，对应于自由的通流截面10％至95％的减小，关闭在排气管路4中设置的节流元件。尤其优选如此关闭节流元件，即产生1bar至4bar，尤其是2bar至3bar的滞止压力(Staudruck，背压)。
●对应于自由的通流截面10％至95％，优选30％至70％的减小，关闭在空气供应管路3中设置的节流元件。
●减小排气涡轮增压器提供的增压压力，必要时直至达到稳定工作界限或可预定的碳烟限制，优选对应于黑度值1或更大。
●操作AGR管路中的电网加热器。
●如此改变柴油发动机1的一个或多个气缸的排气门的控制时间，即在10°KWnOT至75°KWnOT，优选40°KWnOT至65°KWnOT的范围内打开排气门。
●关闭AGR阀14，优选至少暂时地完全关闭AGR阀14，根据需要暂时地或逐渐打开地直至用于正常工作的开度。
●如此执行燃料向柴油发动机的气缸中的第一预喷射、跟在第一预喷射之后的第二预喷射以及跟在第二预喷射之后的主喷射，即燃料燃烧的中心位置出现在压缩冲程的上止点之后。
尤其在-10℃的或更低的低外界温度时，尤其优选的是，对于冷起动和随后的暖机运行或冷机运行阶段来说，对应于最后提到的那一点，进行燃料喷射参数的专门的调节，如随后参考图5示出的图表进一步描述的那样。
在图5的图表中，在上部中示意性地示出柴油发动机1的气缸中的热释放dQ，且在下部中示意性地示出与时间(重标准化至曲轴角度数KW)相关的相应燃料喷射器的控制脉冲IInjek。
根据本发明的具有相应地选择的喷射参数的冷起动发动机运行方法设计为局部均匀的燃烧方法，该燃烧方法具有燃料向柴油发动机的燃烧室中的至少两个预喷射PE1、PE2和至少一个主喷射HE。在此，在压缩冲程中在提早的时间点优选如此进行第一预喷射PE1，在压缩冲程的继续的过程中得到大部分均匀的、可点燃的空气-燃料混合物并在一定的点火延滞后得到伴随着放热的均匀混合物的均匀燃烧，由标记为VPE1的箭头标出。
第二预喷射PE2优选约在压缩冲程的上止点处在这样的时间点进行，即在该时间点由于第一预喷射PE1的之前喷射的燃料量的燃烧在燃烧室中出现明显的温度升高。与第二预喷射PE2错开，主喷射HE发生在类似的时间点，即在该时间点由于之前喷射的第二预喷射PE2的燃烧在燃烧室中出现另外的明显的放热，由标记为V PE2的箭头标出。通过这种方式，保证了即使在-20℃的和更低的极低温度下喷射的燃料的点燃。
主喷射HE的燃烧优选以常规的扩散燃烧进行。在此可以设计，主喷射HE如此分成多个分喷射，即导致分等级的燃烧。同时尤其优选的是，主喷射HE的每个分喷射的喷射量调节为大于之前的分喷射的喷射量。
第一预喷射PE1优选在20°KWvOT至40°KWvOT的曲轴转角范围内进行。第一预喷射PE1的喷射量优选选择为约在主喷射HE的喷射量的5％至25％的范围内。第二预喷射PE2优选在上止点的范围内在5°KWvOT至5°KWnOT的曲轴转角范围内进行，然而最早在利用第一预喷射PE1喷射的燃料点火后进行。第二预喷射PE2的喷射量优选选择为约在主喷射HE的喷射量的2％至15％的范围内。
与图5的图表中示出的不同，主喷射HE的喷射开始典型地选择在5°KWnOT至20°KWnOT的曲轴转角范围内，从而得到相对稍晚的燃烧位置。同时，可以利用用于燃料喷射器的控制开始的时间点有针对性地调节排气加热，从而可以可靠地实现所追求的SCR催化器8的加热速率。在必要时进行的主喷射HE分成两个分喷射的划分中，在25°KWnOT至60°KWnOT的曲轴转角范围内附加于第一分喷射上进行第二分喷射。由此，利用约20°KWnOT得到燃烧中心的相对较晚的位置，由此实现了有针对性地加热排气净化装置2和SCR催化器8。随着发动机负荷的增大，优选设计燃烧中心的进一步的向后移动。
利用根据本发明的冷起动发动机运行方法，即使在极低的温度和小的发动机负荷时也实现有针对性地加热排气净化装置2和SCR催化器8。因此，也与确定的行驶状况的调节无关地实现了用于避免不期望发生的高NO2-解吸峰值的加热。根据本发明，在达到用于SCR催化器8的可预定的阈值温度时，去激活该冷起动发动机运行方法。在此，去激活理解为上述措施的至少一部分的终止。由此实现了对由于该冷起动发动机运行方法引起的燃料额外消耗的限制。当发动机负荷超出预定的或可预定的约为额定负荷的30％的极限值时，进行该冷起动发动机运行方法的去激活。在这种情况下，通常发生排气净化装置2和SCR催化器8的正常加热。

Claims (11)

1.用于运行包括具有SCR催化器的排气净化装置的内燃机的方法，其中，结合所述内燃机(1)的冷起动和/或暖机运行，利用冷起动发动机运行方法以用于可预定的内燃机运行参数的可预定的值使所述内燃机(1)运行，其特征在于，估计在所述SCR催化器(8)内存储的氮氧化物的氮氧化物存储量，且当所述估计表明所述氮氧化物存储量超出可预定的氮氧化物存储量极限值时，激活所述冷起动发动机运行方法。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在激活所述冷起动发动机运行方法时，如此预先给定内燃机运行参数的值，即所述SCR催化器(8)被由所述内燃机(1)排出的排气如此加热使得用于由于所述SCR催化器(8)的加热而产生的、被所述SCR催化器(8)解吸的二氧化氮的比率低于可预定的解吸比率值或者在排放至环境中的排气中的二氧化氮浓度低于可预定的最大浓度。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，当加热所述SCR催化器(8)时，用于所述SCR催化器(8)的加热梯度低于可预定的加热梯度最大值。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其特征在于，所述氮氧化物存储量的所述估计基于所述内燃机(1)在用于所述SCR催化器(8)的温度持续低于可预定温度尤其是第一阈值温度的情况下的运行时间。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其特征在于，所述SCR催化器(8)的氮氧化物存储容量(κ)的一小部分设计为氮氧化物存储量极限值。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的方法，其特征在于，在达到用于所述SCR催化器(8)的、可预定的尤其是第二阈值温度后，去激活所述冷起动发动机运行方法。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的方法，其特征在于，在执行所述冷起动发动机运行方法时，向所述内燃机(1)的一个或多个气缸燃烧室中进行燃料的多次喷射，在各个气缸的工作循环中，所述多次喷射包括第一预喷射(PE1)、跟随在所述第一预喷射之后的第二预喷射(PE2)以及跟随在所述第二预喷射(PE2)之后的主喷射(HE)。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述第一预喷射(PE1)在所述各个气缸的压缩冲程中在上止点之前大于20度的曲轴转角范围内发生。
9.根据权利要求7或8所述的方法，其特征在于，所述第二预喷射(PE2)在由所述第一预喷射(PE1)喷射的燃料的放热的转化开始之后的时间点发生。
10.根据权利要求7至9中任一项所述的方法，其特征在于，所述主喷射(HE)在由所述第二预喷射(PE2)喷射的燃料的放热的转化开始之后的时间点发生。
11.根据权利要求1至10中任一项所述的方法，其特征在于，在所述内燃机(1)的可预定的低负荷范围内执行所述冷起动发动机运行方法，且在内燃机负荷高于所述低负荷范围时，去激活所述冷起动发动机运行方法。
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