CN108005761A - 操作机动车辆的排气后处理装置的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于操作用于清洁具有在正常模式下利用过剩的氧气运转的内燃机(4)的机动车辆(2)的排气气流的排气后处理装置(6)的方法，其中设置在排气后处理装置(6)的NOx储存催化器(8)的下游的氧气库(12)在正常模式下接收氧气，并且在再生模式(R)期间释放用于转化穿透的碳氢化合物和/或一氧化碳的氧气，其中氧气库(12)被分配至排气后处理装置(6)的微粒过滤器(10)和/或氧化催化器，其中微粒过滤器(10)和/或氧化催化器被设置在NOx储存催化器(8)的下游。

Description

操作机动车辆的排气后处理装置的方法
技术领域
本发明涉及一种操作用于清洁具有在正常模式下利用过剩的氧气运转的内燃机的机动车辆的排气气流的排气后处理装置的方法。本发明还涉及排气后处理装置和具有这种排气后处理装置的机动车辆。
背景技术
排气后处理装置利用机械、催化或化学方法在燃烧气体已离开驱动机动车辆的内燃机的燃烧室之后清洁该燃烧气体，以符合法定污染物限制。
柴油发动机和现代稀薄-混合汽油发动机以稀薄的模式(即利用过剩的氧气(λ>1))工作。因此不能使用常规的三元催化器。在氧气过剩的情况下，以与常规三元催化器相似的方式，仍然可能进行CO(一氧化碳)和CmHn(不完全燃烧的碳氢化合物)的氧化，但是必须临时储存NOx(氮氧化物)。NOx的催化还原反应通过富集的排气混合气的化学计量循环发生。因此，需要附有另外的化学元素的允许储存NOx的催化器，被称为NOx储存催化器。
为了在NOx储存催化器中实现氮氧化物的这种临时储存，诸如铂的贵金属催化剂和通常为诸如钡的碱土金属的NOx储存组分被施加至适当的载体。在稀薄的，即富氧气氛下，氮氧化物在贵金属催化剂的作用下被氧化，被吸收在形成硝酸盐(诸如，例如硝酸钡)的催化剂中，并且从而从排气气流中除去。排气的定期短暂的“富集”使得这些反应沿相反的方向进行，由此使NOx分子返回至排气气流，并且存在于富集的气氛中的诸如CmHn和/或CO的还原组分被进一步减少。
当NOx储存催化器的吸收能力被耗尽时，发动机电子设备启用富集的、亚化学计量的、还原的排气混合气几秒钟。在这种简单的再生模式中，暂时储存在催化器中的NOx被还原为氧气，并且因此NOx储存催化器为下一储存循环做好准备。该过程可以最大限度地减少来自空气过剩的情况下运转的内燃机的污染物排放，并且遵守污染物的限制。
执行NOx储存催化器的这种再生模式的改进可以通过延迟燃料喷射、通过改变主喷射时的燃料量与后喷射时的燃料量的比例、通过进气节流、通过增加排气再循环速率或通过其他措施来实现。
再生模式的持续时间和频率由发动机控制单元按照储存的氮氧化物量、排气温度、排气质量流量以及其他参数的特性来确定。
DE 10 2015 208 093 A1公开了一种在排气系统中用于排气后处理的装置，其中该装置包含NOx储存催化器、三元催化器，并且设置在其上游的SCR(选择性催化还原)催化器，该SCR催化器用于选择性催化还原包含在供给SCR催化器的排气中的氮氧化物，其中在SCR催化器中提供储氧能力组分(OSC)，该OSC在利用稀薄的排气混合气的操作条件下储存氧气，并且在利用富集的排气混合气的操作阶段中提供氧气，以支持在SCR催化器处的氮氧化物的还原反应。
然而，在再生模式期间，可能不存在足够的氧气来转化离开NOx储存催化器的所有穿透的碳氢化合物(HC)和/或一氧化碳(CO)。
因此，需要一种有利的再生排气后处理装置的方法，其中穿透的(breakthrough)碳氢化合物和/或一氧化碳也被转化。
发明内容
通过一种用于操作用于清洁具有在正常模式下利用过剩的氧气运转的内燃机的机动车辆的排气气流的排气后处理装置的方法来实现本发明的目的，其中设置在排气后处理装置的NOx储存催化器的下游的氧气库以正常模式接收氧气，并且在再生模式期间释放用于转化穿透的碳氢化合物和/或一氧化碳的氧气，其中氧气库被分配至排气后处理装置的微粒过滤器和/或氧化催化器，其中微粒过滤器和/或氧化催化器被设置在NOx储存催化器的下游。因此，本发明背离了在再生模式期间在NOx储存催化器中完全转化所有碳氢化合物和/或一氧化碳的建议，并且代替地建议仅为NOx储存催化器的这种更远的下游提供氧气。因此，在离开NOx储存催化器之后可以转化穿透的碳氢化合物和/或一氧化碳。
根据一个实施例，使用含有二氧化铈和/或二氧化锆的涂层作为氧气库。这里的二氧化铈是指稀土金属铈的氧化物，而二氧化锆(以前称为锆酸或氧化锆)是指元素锆的化合物。二氧化铈例如用在机动车辆的催化器中，并且在缺氧的情况下氧化一氧化碳和过剩的碳氢化合物。此外，含有二氧化铈和/或二氧化锆的涂层具有高的储氧能力。
根据另一实施例，当氧值与目标氧值的比较表明氧值等于或小于目标氧值时结束再生模式。氧值与目标氧值的比较表明了氧气库是否已经变得耗尽，并且因此不再为穿透的碳氢化合物和/或一氧化碳的转化提供足够的氧气。通过结束再生模式，切换至NOx储存催化器再次吸收碳氢化合物和/或一氧化碳的稀薄的模式，并且因此不用担心这些物质穿透。因此避免了不期望的排放。
根据另一实施例，在再生模式期间利用模型确定氧气。因此，氧值不是通过例如使用氧气传感器进行测量来确定，而是间接利用该模型来确定。该模型将诸如指示氧气库的温度的排气温度的温度的测量值、质量流量和λ值联系在一起，以便将表示氧值的值确定为输出参数。因此，可以在不使用氧气传感器的情况下确定氧值。
根据另一实施例，该模型被配置为通过适应性变化而考虑排气后处理装置的老化效应。为此，该模型还提供与在微粒过滤器和/或氧化催化器的下游测量的λ值进行比较的λ模拟值。老化效应可以导致氧气库的储氧能力的缓慢降低，并且因此也导致氧气含量的减少，这导致测量的λ值的改变。因为只有在缩短的再生模式期间才能确保穿透的碳氢化合物和/或一氧化碳被转化，所以λ值的改变导致再生模式的持续时间缩短。
本发明还涉及排气后处理装置和具有这种排气后处理装置的机动车辆。
附图说明
现在将参考附图说明本发明，在附图中：
图1示出了用于执行根据本发明的方法的示例性实施例的机动车辆的内燃机和排气后处理装置；
图2示出了温度和储氧能力之间的相互关系；
图3示出了图1所示的内燃机和排气后处理装置，以及用于执行根据本发明的方法的另一示例性实施例的分配模型，以及
图4示出了穿透的碳氢化合物和一氧化碳的各种曲线。
具体实施方式
首先参考图1。
图1示出了机动车辆2的内燃机4和排气后处理装置6。
本示例性实施例中的内燃机4是柴油发动机，即柴油发动机在正常模式下利用过剩的氧气(λ>1)运转。通过偏离，内燃机4也可以被配置为稀薄的模式的汽油发动机，以提高发动机效率。
在本示例性实施例中，沿排气流动方向连接在内燃机4的下游的排气后处理装置6具有NOx储存催化器8。
通过偏离图1所示的示例性实施例，排气后处理装置6可以包含用于排气后处理的其它部件(未示出)，诸如，例如，用于从排气气流中除去一氧化碳(CO)和碳氢化合物(CmHn)的柴油氧化催化器(DOC)、用于选择性催化还原氮氧化物的SCR(选择性催化还原)或SCRF(选择性催化还原过滤)催化器、用于保留氨气(NH3)的阻滞催化器、和/或柴油微粒过滤器。
NOx储存催化器8被配置为储存NOx(氮氧化物)。该NOx储存催化器8具有附有诸如铂的贵金属催化剂以及诸如钡的碱土金属的NOx储存组分的恰当的载体的结构。
如随后将更详细地说明，内燃机4具有分配控制单元(未示出)，该分配控制单元使得从氧气过剩的运转切换至亚化学计量运转，并且反之亦然。为此，控制单元具有硬件和/或软件部件。
微粒过滤器10被设置在NOx储存催化器8的下游。在本示例性实施例中，微粒过滤器10被成形为用于减少排气中存在的微粒的柴油微粒烟尘过滤器。微粒过滤器10也称为对应于微粒来源的柴油微粒过滤器(DPF)或对应于微粒组成的烟尘微粒过滤器(RPF)。
NOx储存催化器8下游的微粒过滤器10和NOx储存催化器8一样被设置为尽可能接近内燃机4，以保证NOx储存催化器8和微粒过滤器10的快速加热，使得这两个部件为快速运转做好准备。
此外，在本示例性实施例中，设置有氧气库12，该氧气库12在利用稀薄的混合气的正常操作期间吸收并且临时储存氧气，并且在富集的混合气的再生模式期间释放氧气。
在本示例性实施例中，氧气库12被分配至微粒过滤器10，并且由涂层成形，该涂层在本示例性实施例中包含二氧化铈(CeO2)和/或二氧化锆(ZrO2)。
现在加上参考图2，图2示出了氧气库12的温度T和其储氧能力S之间的相互关系。
显然，在该实施例中，储氧能力S随着温度T在从150℃至500℃的温度范围内几乎线性地增加，并且然后从较高温度T以较小梯度进一步线性增加。
现在也参考图3，图3示出了内燃机4和具有NOx储存催化器8和微粒过滤器10的排气后处理装置6。
图3还示出了提供的模型14，利用该模型14可以确定排气后处理装置6的氧值O2LNT，如在下文中更详细地说明，氧值O2LNT用于控制从利用富集的混合气的再生模式到利用稀薄的混合气的正常模式的转换。
模型14将诸如例如指示氧气库10的温度的排气温度的温度T的测量值、内燃机4的下游侧的质量流量mflow和λ值λeng联系在一起，以便将表示氧值O2LNT的值确定为输出参数，例如，根据下列公式：
dO2LNT/dt＝f1(1-λ,λ<1,T,mflow,O2LNT)。
此外，模型14被配置为还提供与在微粒过滤器10的下游测量的λ值λmeas进行比较的λ模拟值λmod，从而可以考虑老化效应。
为此，模型14将温度T、质量流量mflow和氧值O2LNT以及内燃机4下游的λ值λeng的测量值联系在一起，例如，根据下列公式：
λmod＝f2(λeng,mflow,O2LNT)。
模型14可以在控制单元(未示出)上实施，为此该控制单元具有硬件和/或软件部件。
现在加上参考图4，现在将描述根据本发明操作这种排气后处理装置6的方法的示例性实施例。
在正常模式下，内燃机4在所供应的混合气的λ值大于1(即氧气过剩)的情况下在部分负载范围下运转。在正常模式期间，NOx储存催化器8从排气气流中吸收氮氧化物，并且氧气库12从已经通过NOx储存催化器8的排气气流吸收氧气，并且暂时储存所吸收的氧气，直到氧气库12充满为止(图4中的OSC充满)。微粒过滤器10从排气气流中除去烟尘微粒。
为了实现NOx储存催化器8的再生，执行再生模式R。再生模式R的持续时间和频率由控制单元例如根据储存的氮氧化物量、排气温度、排气质量流量以及其他参数来确定，并且然后启动。
为此，控制单元致动内燃机2，使得排气具有小于1的λ值，以便再生NOx储存催化器8。为此，控制单元例如改变燃料喷射的时间以实现延迟燃料喷射，改变主喷射时的燃料量与后喷射时的燃料量的比例，改变节气门的位置(空气节流)，或者增加排气再循环速率。
然而，在再生模式R期间，NOx储存催化器8可以不含有用于完全转化离开NOx储存催化器8的所有碳氢化合物和/或一氧化碳足够的氧气。
这种离开NOx储存催化器8的碳氢化合物和/或一氧化碳被称为穿透的碳氢化合物和/或一氧化碳。
穿透的碳氢化合物和/或一氧化碳到达和氧气库12在一起的微粒过滤器10。在再生模式R期间，氧气库12释放临时存储的氧气，并且从而允许穿透的碳氢化合物和/或一氧化碳进行转化。
控制单元当氧值O2LNT与预定的目标氧值O2Targ的比较表明氧值O2LNT等于或小于目标氧值O2Targ时，结束再生模式R。
这确保了足够的最小量的氧气可用于转化穿透的碳氢化合物和/或一氧化碳。如图4所示，然而，如果氧气量低于该最低水平，则结果是碳氢化合物和一氧化碳浓度升高。
利用模型14确定氧值O2LNT。此外，模型14提供λ模拟值λmod。
将λ模拟值λmod与在微粒过滤器10下游测量的λ值λmeas进行比较，从而可以检测并考虑老化效应。为此，在测量的λ值λmeas和λ模拟值λmod之间形成差值，并且相应地适应性改变模型14的参数。
老化效应，特别是氧气库12的老化效应可以导致氧气库12的储存能力的缓慢降低，并且因此也导致氧气含量缓慢减少，氧气含量缓慢减少导致测量的λ值λmeas的改变。
因此，实现了由模型14提供的氧值O2LNT下的年限诱导追踪，并且避免了不足的氧气储量的情况下的运转。老化导致氧气库12的储氧能力降低。因此，在再生模式期间仅仅可利用减少的氧气量。因为足够的氧气仅可用于更短的再生模式，所以这导致再生模式的持续时间缩短。
因此，确保提供用于转化穿透的碳氢化合物和/或一氧化碳的足够的最小量的氧气。
附图标记列表
2 机动车辆
4 内燃机
6 排气后处理装置
8 NOx储存催化器
10 微粒过滤器
12 氧气库
14 模型
λeng 内燃机下游的λ值
λmeas 测量的λ值
λmod 由模型提供的λ值
mflow 质量流量
R 再生模式
S 储氧能力
T 温度

Claims (11)

1.一种用于操作用于清洁具有在正常模式下利用过剩的氧气运转的内燃机(4)的机动车辆(2)的排气气流的排气后处理装置(6)的方法，其中设置在所述排气后处理装置(6)的NOx储存催化器(8)的下游的氧气库(12)在正常模式下接收氧气，并且在再生模式(R)期间释放用于转化穿透的碳氢化合物和/或一氧化碳的氧气，其中所述氧气库(12)被分配至所述排气后处理装置(6)的微粒过滤器(10)和/或氧化催化器，其中所述微粒过滤器(10)和/或所述氧化催化器被设置在所述NOx储存催化器的(8)下游。
2.根据权利要求1所述的方法，其中使用含有二氧化铈和/或二氧化锆的涂层作为氧气库(12)。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其中当氧值(O2LNT)与目标氧值(O2Targ)的比较表明所述氧值(O2LNT)等于或小于所述目标氧值(O2Targ)时，所述再生模式(R)结束。
4.根据权利要求3所述的方法，其中在所述再生模式(R)期间利用模型(14)确定所述氧值(O2LNT)。
5.根据权利要求4所述的方法，其中所述模型(14)被配置为通过适应性变化来考虑所述排气后处理装置(6)的老化效应。
6.一种用于清洁具有在正常模式下利用过剩的氧气运转的内燃机(4)的机动车辆(2)的排气气流的排气后处理装置(6)，其中设置在所述排气后处理装置(6)的NOx储存催化器(8)下游的氧气库(12)在正常模式下接收氧气，并且在再生模式(R)期间释放用于转化穿透的碳氢化合物和/或一氧化碳的氧气，其中所述氧气库(12)被分配至所述排气后处理装置(6)的微粒过滤器(10)和/或氧化催化器，其中所述微粒过滤器(10)和/或所述氧化催化器被设置在所述NOx储存催化器(8)的下游。
7.根据权利要求6所述的排气后处理装置(6)，其中所述氧气库(12)具有包含二氧化铈和/或二氧化锆的涂层。
8.根据权利要求6或7所述的排气后处理装置(6)，其中所述排气后处理装置(6)被配置为当在所述NOx储存催化器(8)下游测量的氧值(O2LNT)与目标氧值(O2Targ)的比较表明所述氧值(O2LNT)等于或小于所述目标氧值(O2Targ)时结束所述再生模式(R)。
9.根据权利要求8所述的排气后处理装置(6)，其中用于确定所述再生模式(R)期间的所述氧值(O2LNT)的模型被分配至所述排气后处理装置(6)。
10.根据权利要求9所述的排气后处理装置(6)，其中所述模型(14)被配置为通过适应性变化来考虑所述排气后处理装置(6)的老化效应。
11.一种具有如权利要求6至10中任一项所述的排气后处理装置(6)的机动车辆(2)。
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Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1515028A2 (de) * 2003-09-11 2005-03-16 Audi Ag Verfahren zur Aufheizung eines Katalysators und/oder Partikelfilters in einer Abgasanlage und Katalysator, insbesondere ein Stickoxid-Speicherkatalysator
DE102008008985A1 (de) * 2008-02-13 2009-08-20 Volkswagen Ag Verfahren zur OSC-basierten Diagnose eines Katalysators
WO2011110837A1 (en) * 2010-03-08 2011-09-15 Johnson Matthey Plc Exhaust system comprising a nox storage catalyst and catalysed soot filter
CN102834596A (zh) * 2010-04-09 2012-12-19 尤米科尔股份公司及两合公司 在贫油燃烧发动机的排气后处理中减低氧化亚氮的方法
DE102014206455A1 (de) * 2014-04-03 2015-10-08 Umicore Ag & Co. Kg Regenerationsverfahren für Abgasnachbehandlungssysteme
CN105026710A (zh) * 2013-01-14 2015-11-04 标致·雪铁龙汽车公司 控制在机动车辆内去除氮氧化物的方法
CN105765185A (zh) * 2013-11-13 2016-07-13 戴姆勒股份公司 操作内燃机的排气净化系统的方法
DE102015201902A1 (de) * 2015-02-04 2016-08-04 Ford Global Technologies, Llc Abgasnachbehandlungsanordnung
DE102015206838A1 (de) * 2015-04-16 2016-10-20 Ford Global Technologies, Llc Verfahren zum Betrieb einer Abgasnachbehandlungsvorrichtung eines Kraftfahrzeugs

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6497093B1 (en) * 2001-06-20 2002-12-24 Ford Global Technologies, Inc. System and method for adjusting air-fuel ratio
DE102015208093A1 (de) 2014-05-12 2015-11-12 Ford Global Technologies, Llc Anordnung zur Abgasnachbehandlung in einem Abgassystem

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1515028A2 (de) * 2003-09-11 2005-03-16 Audi Ag Verfahren zur Aufheizung eines Katalysators und/oder Partikelfilters in einer Abgasanlage und Katalysator, insbesondere ein Stickoxid-Speicherkatalysator
DE102008008985A1 (de) * 2008-02-13 2009-08-20 Volkswagen Ag Verfahren zur OSC-basierten Diagnose eines Katalysators
WO2011110837A1 (en) * 2010-03-08 2011-09-15 Johnson Matthey Plc Exhaust system comprising a nox storage catalyst and catalysed soot filter
CN102834596A (zh) * 2010-04-09 2012-12-19 尤米科尔股份公司及两合公司 在贫油燃烧发动机的排气后处理中减低氧化亚氮的方法
CN105026710A (zh) * 2013-01-14 2015-11-04 标致·雪铁龙汽车公司 控制在机动车辆内去除氮氧化物的方法
CN105765185A (zh) * 2013-11-13 2016-07-13 戴姆勒股份公司 操作内燃机的排气净化系统的方法
DE102014206455A1 (de) * 2014-04-03 2015-10-08 Umicore Ag & Co. Kg Regenerationsverfahren für Abgasnachbehandlungssysteme
DE102015201902A1 (de) * 2015-02-04 2016-08-04 Ford Global Technologies, Llc Abgasnachbehandlungsanordnung
DE102015206838A1 (de) * 2015-04-16 2016-10-20 Ford Global Technologies, Llc Verfahren zum Betrieb einer Abgasnachbehandlungsvorrichtung eines Kraftfahrzeugs

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