CN105074176A - 用于匹配机动车的活性炭滤清器中的碳氢化合物浓度的控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于匹配机动车的油箱排气装置的活性炭滤清器中的碳氢化合物浓度的控制方法，该方法包括如下步骤：探测机动车的内燃机的运行参数；确定油箱排气装置中油箱气体混合物的碳氢化合物含量；如果内燃机的运行参数表示内燃机的惯性运行或者通过起动-停止系统引起的停机状态，那么根据确定的碳氢化合物含量在时间上受限地打开油箱排气装置的油箱排气阀。此外，本发明涉及一种具有用于实施提出的方法的控制单元的机动车。

Description

用于匹配机动车的活性炭滤清器中的碳氢化合物浓度的控制方法
技术领域
本发明涉及一种用于匹配机动车的油箱排气装置的活性炭滤清器中的碳氢化合物浓度的控制方法，该控制方法包括探测机动车内燃机的运行参数。
背景技术
这样的控制方法例如由DE10131798A1已知。在那儿描述一种用于使活性炭滤清器再生的再生装置。如果内燃机处于惯性运行(Schiebbetrieb)中，该惯性运行通过控制方法被探测，那么激活再生装置。借助于测量值推断出活性炭滤清器被以碳氢化合物加载的所谓的加载状态，所述测量值借助设置在内燃机之后的λ探测器检测。活性炭滤清器的加载状态便仅仅通过在内燃机之后流出的气体混合物是可确定的，该气体混合物提供给废气净化系统。
发明内容
本发明的任务在于，提供一种控制方法，该控制方法能实现更准确地确定活性炭滤清器的加载并且提供对于使活性炭滤清器再生的广泛的可能性。
为了解决该任务提出：控制方法还包括以下步骤：
确定油箱排气装置中油箱气体混合物的碳氢化合物含量；和如果内燃机的运行参数显示内燃机的惯性运行或者通过起动-停止系统引起的停机状态，那么根据确定的碳氢化合物含量在时间上受限地打开油箱排气装置的油箱排气阀。
确定在油箱排气装置——该油箱排气装置在流通技术上设置在内燃机之前——中的碳氢化合物含量允许改进和更精确地确定活性炭滤清器以何种强度被以碳氢化合物加载。由此也可以更准确地确定用于使活性炭滤清器再生的需要。因为油箱排气装置中的碳氢化合物含量是已知的，所以活性炭滤清器的再生可以不仅在内燃机的惯性运行时实施，而且也可以在内燃机通过起动-停止系统引起的暂时的停机状态时实施。
进一步改进地提出，本方法包括检测机动车的废气净化系统的温度，其中，在时间上受限地打开油箱排气阀附加地根据废气净化系统的检测的温度实现。
在此特别是考虑设置在内燃机之后设置的催化器的温度。催化器的通常的运行温度大约在300℃至800℃。催化器的温度在此依赖于内燃机的转速和负荷。在惯性运行下在内燃机中仅仅部分燃烧或没有燃烧的碳氢化合物提供给催化器在催化器中的相应温度下导致通过氧化或还原事后减少在废气流中的碳氢化合物。
优选地，碳氢化合物含量借助于安装在油箱排气装置的区域中的HC传感器确定。HC传感器在此应尽可能如此设置，使得该HC传感器可以确定代表活性炭滤清器的碳氢化合物含量。优选地，HC传感器位于在活性炭滤清器和朝向该活性炭滤清器或从该活性炭滤清器远离引导的油箱排气管路之间的边界区域中。也可以考虑将这样的HC传感器安装到活性炭滤清器中。
备选地提出，碳氢化合物含量由用于油箱气体中碳氢化合物含量的模型的至少一个特征值确定。这样的模型可以例如如此构成，使得考虑其中不同的特别是决定性的对液态燃料的气体析出有影响的参数。借助于这样的模型可以对油箱的未填充液态燃料的部分和与之连接的排气管路的碳氢化合物含量建模。由该模型可以在考虑可由机动车的控制单元提供的参量、例如环境温度、冷却水温度、环境气压、内燃机的停机时间、沿纵向/横向方向的加速度传感器的值和燃料温度的情况下估计或导出在油箱排气装置中存在的碳氢化合物含量的值。在这样的模型中也可以考虑燃料容器的几何结构，该几何结构与液态燃料的填充度相互配合地同样影响气体析出。
在本方法中还提出，废气净化系统的温度越高，打开油箱排气阀的持续时间就越短。这样的控制或调节一方面能实现：废气净化系统的温度基于导入的并且化学反应的碳氢化合物不明显地变化，特别是仅仅略微升高。通过打开油箱排气阀的时间限制可以实现：废气净化系统的运行温度保留在优化的范围内并且不上升超过最大允许的运行温度或下降低于最小允许的运行温度。
此外，在本方法中，碳氢化合物含量越高，打开油箱排气阀的持续时间就可以越短。由此可以避免：太多碳氢化合物特别是未燃烧地或仅仅部分燃烧地到达废气净化系统并且在那儿通过相应的化学(催化)反应使废气净化系统的温度快速升高。
此外提出，打开油箱排气阀的持续时间在0.5秒至10秒之间，并且在时间上受限地打开油箱排气阀时废气净化系统的温度在300℃至800℃之间。对于打开油箱排气阀的持续时间或对于废气净化系统的温度的在此提出的数值范围可以根据用于内燃机和废气净化系统的控制系统的边界条件和设计也选择成其他的。
在按照本发明的控制方法中，优选地在机动车的内燃机的惯性运行中，从油箱排气装置抽吸包含碳氢化合物的气体在油箱排气阀打开时通过朝向内燃机存在的低压产生。该低压通过打开在内燃机上的节气门和阀被影响。在这方面也可想到的是，在内燃机中设有可变地可调节的阀，从而结合节气门的开度可以实现在内燃机的进气区域中改进地控制低压。通过设置在进气歧管中的低压传感器，可以在内燃机的惯性运行期间在节气门与阀之间的进气歧管中调节出例如大约100毫巴的准确的低压。油箱排气阀那么仅仅被打开或关闭，并且不需要用于油箱排气阀开度的附加的调节。
备选地，在内燃机的确定的停机状态时，设置在油箱排气装置的区域中的油箱气体泵可以在油箱排气阀打开的情况下朝向内燃机输送包含碳氢化合物的气体。代替油箱气体泵也可以设有压缩空气存储器，该压缩空气存储器例如存储来自发动机运行的低压或超压并且可以输出存储的压力，以便朝向内燃机输送包含碳氢化合物的气体。
如果直接在起动-停止自动装置使得内燃机处于停机状态之前例如开始活性炭滤清器的再生，那么在发动机停机状态时缺少对于从油箱排气装置抽吸油箱气体所需要的低压。然而此外为了能实现再生，可以在确定的持续时间期间也在发动机的停机状态时借助于泵或压缩空气存储器将排气气体从油箱排气装置输送到内燃机的进气管中或者通过进气管输送通过燃烧室直至用于再反应的废气设备中。在进气歧管中残留的导入的油箱排气气体随后在内燃机的重新运行时除了添加到(喷射到)相应气缸中的燃料量之外至少部分(共同)燃烧。
为了解决上面已经提到的任务，此外提出一种机动车，该机动车包括：
—内燃机，该内燃机包括至少一个燃烧室、给所述至少一个燃烧室提供燃烧空气的进气区域和从所述至少一个燃烧室导出废气的排出区域；
—与内燃机的排出区域连接的废气净化系统；
—油箱排气装置，该油箱排气装置通入内燃机的进气区域中并且通过油箱排气阀相对于进气区域关闭；以及
—控制单元，用于控制内燃机和废气净化系统，
其中，控制单元构成为用于按照所述控制方法控制在时间上受限地打开油箱排气阀。
此外，机动车可以包括设置在油箱排气装置的区域中的传感器、特别是HC传感器，和/或控制单元构成为用于存储碳氢化合物含量的模型的特征值并且在考虑所述特征值的情况下控制在时间上受限地打开油箱排气阀。
附图说明
现在参照附图借助于非限制性的实施形式详细描述本发明。附图示出：
图1示出用于实施控制方法的油箱排气的一个实施形式的原理图；
图2示出一个图表，该图表示出在碳氢化合物含量、油箱排气阀的打开时间和废气净化系统的温度之间的关系。
具体实施方式
现在参照实施形式详细地描述本发明。
图1示意地并且简化地示出未进一步示出的机动车的内燃机10和油箱排气装置12的原理图。内燃机10可以是汽油发动机或柴油发动机并且具有多个气缸14。与气缸相连接的是进气歧管16，这些进气歧管与一进气管18流通连接。在进气管18中示出节气门20。在进气管18的延伸中，在上游设有增压空气冷却器22、涡轮增压器的压缩机24、空气质量测量器26以及空气滤清器28。
内燃机或者说发动机10在每个气缸14上具有排出管30，这些排出管通入一废气管32中。该废气管32与废气涡轮34连接，该废气涡轮驱动涡轮增压器的压缩机24。从废气涡轮34远离地导出一废气管36，该废气管通入废气净化系统或者说催化器38中。经净化的废气从催化器38通过未示出的排放系统又到达环境空气中，这通过箭头40示出。
油箱排气装置在流通技术上从油箱42延伸直至排气开口44，该排气开口在流通路径中在进气管18中设置在节气门20下游。在示出的例子中，油箱42大约以燃料46(汽油、柴油或类似物)填充至一半。在燃料46的水平面之上，根据不同参数、例如油箱几何结构、环境温度和诸如此类形成气体混合物48(油箱气体)，该气体混合物通过油箱排气装置12的第一排气部段50引导到活性炭滤清器52。在活性炭滤清器中积聚包含在气体混合物48中的碳氢化合物，从而活性炭滤清器52中的碳氢化合物浓度上升。由此，活性炭滤清器52所谓地被加载碳氢化合物。第二排气部段54从活性炭滤清器52延伸直至油箱排气阀56。油箱排气阀56通常是关闭的并且根据确定的参数打开，以下将更准确地探讨所述参数，以便能实现以新鲜空气再生或者冲洗活性炭滤清器52。新鲜空气可以在此通过活性炭滤清器52上的开口58吸入。如果油箱排气阀56打开，那么新鲜空气流经活性炭滤清器52并且随着在活性炭滤清器52中存在的碳氢化合物而积聚。从活性炭滤清器逸出的气体混合物通过在进气管18中存在的低压被输送到排气开口44并且随后朝内燃机10的方向引导。通过该过程，活性炭滤清器52中的碳氢化合物含量或碳氢化合物浓度(所谓的加载度)降低。
为了获得用于油箱排气装置中碳氢化合物含量的参数，设有碳氢化合物传感器(HC传感器)60，该HC传感器沿油箱气体混合物的流动方向优选设置在油箱排气阀56上游，如这在图1中通过在油箱排气装置12的不同的可能位置上的四个虚线矩形60标明。为了确定在活性炭滤清器52中碳氢化合物含量的尽可能准确的值，HC传感器靠近地设置在该活性炭滤清器旁或者可选地集成在该活性炭滤清器中。
是否应借助于油箱排气阀56的打开发生活性炭滤清器52的再生基于内燃机10的运行状态和油箱排气装置12中的碳氢化合物含量来确定。如果内燃机10的运行状态表示出惯性运行或基于起动-停止系统引起的停机状态，那么打开油箱排气阀56。碳氢化合物含量也可以称为HC饱和度，在0与100％之间取值。进行活性炭滤清器52的再生或冲洗时的通常的碳氢化合物含量为大约0-80％。此外寻求：不仅仅在碳氢化合物含量达到几乎100％时开始再生。作为另外的参数可以考虑催化器38的温度。该温度在催化器处于运行中时在大约300℃至大约800℃的范围中。
根据参数——碳氢化合物含量和内燃机10的运行状态，可以确定用于打开油箱排气阀的持续时间。在催化器准备好运行的情况下，可以不依赖于是否考虑其温度地在直至大约2秒钟的持续时间上打开油箱排气阀。不过，该持续时间在较高的碳氢化合物含量的情况下应更短，以便避免太多碳氢化合物到达催化器并且催化器的运行温度基于化学反应太大幅地升高。
如果可选择地考虑催化器38的温度，那么产生在图2中示出的示意图表，由该图表定性地对于确定的碳氢化合物含量(0至100％)可以得出在确定的催化器温度Tkat时用于打开油箱排气阀56的最大持续时间TEV-O。在横坐标和纵坐标上记录的数值在此应纯解释性地理解并且仅仅用于阐明实施例。纵坐标的温度范围也可能从250℃到750℃或900℃，并且横坐标上的持续时间可能从0.5秒到8或15秒。在此提出的用于油箱排气阀56的打开持续时间或用于催化器温度的数值范围可以根据用于内燃机10和催化器38的控制系统的边界条件和设计也选择成其他的。由该图表产生：在内燃机10的惯性运行中，在碳氢化合物含量上升的情况下持续时间TEV-O必须更短。此外，在碳氢化合物含量上升的情况下最大的催化器温度必须更低，在该最大的催化器温度情况下还允许在短的持续时间上打开油箱排气阀。由该图表例如得到如下内容：
在碳氢化合物含量为大约100％的情况下，在示例性示出的设计中，如果催化器温度在大约300至400℃之间，那么大约1-2秒的持续时间是可以的。在碳氢化合物含量为大约40％的情况下可以打开油箱排气阀大约1至8秒钟，其中，催化器温度在大约400至700℃之间的范围中。如上面已经说明的那样，持续时间TEV-O取决于允许多少碳氢化合物通过内燃机10到达催化器，以便在那里与提供的气体混合物进行化学反应的情况下催化器38的运行温度不大幅上升或者不超过大约800℃的边界值。
备选于借助于HC传感器60确定碳氢化合物含量，也可能的是，提供碳氢化合物含量的模型。这样的模型根据对液态燃料46的气体析出有影响的参数确定。借助于这样的模型可以对油箱42的未填充液态燃料的部分(在燃料46的水平面之上)和与之连接的排气管路50、54的碳氢化合物含量建模。由该模型可以在考虑可由机动车的控制单元提供的参量、例如环境温度、冷却水温度、环境气压、内燃机的停机时间、沿纵向/横向方向的加速度传感器的值、燃料温度的情况下估计或导出在油箱排气装置12中存在的碳氢化合物含量的值。在这样的模型中也可以考虑燃料容器42的几何结构，该几何结构与液态燃料46的填充度相互配合地同样影响气体析出。
作为惯性运行的备选，活性炭滤清器52的再生或冲洗也可以在内燃机的确定的停机状态下进行。为此，设置在油箱排气装置12的区域中的可选择的油箱气体泵62(虚线示出)可以将包含碳氢化合物的气体在油箱排气阀56打开的情况下朝向内燃机输送。在此，油箱气体泵62的安装位置沿着油箱排气装置的管路系统是可选择的并且也可以设置在管路部段54的区域中或者在新鲜空气供应的区域中设置在开口58旁。如果直接在起动-停止自动装置使得内燃机10处于停机状态之前例如开始活性炭滤清器52的再生，那么在内燃机10的停机状态下缺少对于从油箱排气装置12抽吸油箱气体所需要的低压。然而为了此外能实现再生，可以借助于油箱气体泵62在确定的持续时间期间也在内燃机10的停机状态下将排气气体从油箱排气装置12输送到内燃机10的进气管18中。这些导入进气歧管中的油箱排气气体随后在内燃机10重新运行时除了添加到(喷射到)相应气缸14中的燃料量之外至少部分(共同)燃烧。在此，添加给气缸14的空气/燃料混合物在考虑在油箱气体中包含的碳氢化合物含量情况下被调整或调节。

Claims (10)

1.用于匹配机动车的油箱排气装置(12)的活性炭滤清器(52)中的碳氢化合物浓度的控制方法，包括如下步骤：
—探测机动车的内燃机(10)的运行参数；
—确定油箱排气装置(12)中油箱气体混合物(48)的碳氢化合物含量(％HC)；
—如果内燃机(10)的运行参数表示内燃机(10)的惯性运行或者通过起动-停止系统引起的停机状态，那么根据所确定的碳氢化合物含量(％HC)在时间上受限地打开油箱排气装置(12)的油箱排气阀(56)。
2.根据权利要求1所述的控制方法，还包括检测机动车的废气净化系统(38)的温度(Tkat)，其中，在时间上受限地打开油箱排气阀(56)附加地根据废气净化系统(38)的所检测的温度(Tkat)实现。
3.根据权利要求1或2所述的控制方法，其特征在于，所述碳氢化合物含量(％HC)借助于安装在油箱排气装置(12)的区域中的HC传感器(60)确定。
4.根据权利要求1至3之一所述的控制方法，其特征在于，碳氢化合物含量(％HC)由用于油箱气体中碳氢化合物含量的模型的至少一个特征值确定。
5.根据权利要求2至4之一所述的控制方法，其特征在于，废气净化系统(38)的温度(Tkat)越高，打开油箱排气阀(56)的持续时间(TEV-O)就越短。
6.根据权利要求1至5之一所述的控制方法，其特征在于，碳氢化合物含量(％HC)越高，打开油箱排气阀(56)的持续时间(TEV-O)就越短。
7.根据权利要求1至6之一所述的控制方法，其特征在于，打开所述油箱排气阀(56)的持续时间(TEV-O)在0.5秒至10秒之间，并且在时间上受限地打开油箱排气阀(56)时废气净化系统(38)的温度(Tkat)在300℃至800℃之间。
8.根据上述权利要求之一所述的控制方法，其特征在于，在机动车的内燃机(10)的惯性运行中，从油箱排气装置(12)抽吸包含碳氢化合物的气体(48)在油箱排气阀(56)打开的情况下通过朝向内燃机(10)存在的低压产生，或者在缺少低压的情况下，设置在油箱排气装置(12)的区域中的油箱气体泵(62)在油箱排气阀(56)打的情况下朝向内燃机(10)输送包含碳氢化合物的气体。
9.机动车，包括：
—内燃机(10)，该内燃机包括至少一个燃烧室(14)、给所述至少一个燃烧室(14)提供燃烧空气的进气区域(16、18)和从所述至少一个燃烧室(14)导出废气的排出区域(30、32、36)；
—与内燃机(10)的排出区域(30、32、36)连接的废气净化系统(38)；
—油箱排气装置(12)，所述油箱排气装置通入(44)内燃机(10)的进气区域(18)并且通过油箱排气阀(56)相对于进气区域(18)关闭；以及
—控制单元，用于控制内燃机(10)和废气净化系统(38)，
其特征在于，所述控制单元构成为按照根据上述权利要求之一所述的控制方法控制在时间上受限地打开油箱排气阀(56)。
10.根据权利要求9所述的机动车，其特征在于，所述机动车还包括设置在油箱排气装置(12)的区域中的传感器(60)、特别是HC传感器，和/或所述控制单元构成为用于存储碳氢化合物含量的模型的特征值并且在考虑所述特征值的情况下控制在时间上受限地打开油箱排气阀(56)。
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