CN111742134B - 机动车中颗粒过滤器的灰化 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于运行机动车中的内燃机(1)的方法以及一种内燃机(1)，该内燃机具有：至少一个具有燃烧室的气缸(6)；具有储箱(32)和至少一个喷射嘴(9、39)的水喷射装置(30、40)，所述喷射嘴用于将水直接或间接地喷射到燃烧室中；具有至少一个废气催化器(10)和颗粒过滤器装置(16)的排气设备(2)，该颗粒过滤器装置具有用于从在排气设备(2)中引导的废气流中过滤出颗粒的颗粒过滤器(14)；用于状态监控(21)和用于控制气缸(6)中的燃烧的控制单元(20)。

Description

机动车中颗粒过滤器的灰化
技术领域
本发明涉及一种将由水和至少一种另外的成分组成的混合物用于喷射到内燃机的燃烧室中的应用。本发明还涉及一种用于机动车的内燃机、尤其是汽油机，该内燃机具有水喷射装置；以及一种用于运行具有水喷射装置的内燃机的方法。
背景技术
通过始终进一步降低有害物质的排放，力求机动车中内燃机的废气达到越来越高的质量，机动车的制造商以及尤其是排气设备的制造商也转向即使在汽油机中也在排气设备中使用颗粒过滤器、尤其是用于避免颗粒排放的颗粒过滤器。
接下来在用于汽油机的颗粒过滤器的背景下说明本发明，但其基本构思可用于机动车的空气引导装置和排气引导装置中的所有颗粒过滤器，必要时专门匹配于相应的应用情况。
用于汽油机的颗粒过滤器(也被称为汽油颗粒过滤器OPF)在越来越多的新车中被安装到排气设备的排气引导装置中，以便在那里从废气中过滤灰烬颗粒和/或炭黑颗粒。例如借助通过非常热的废气流可将捕集在颗粒过滤器中的炭黑颗粒热解地从颗粒过滤器中去除，而如果灰烬颗粒不是机械地(例如在手动排空的情况下)被去除，则所引入的灰烬颗粒通常保留在那里直至颗粒过滤器的使用寿命结束。
尤其是当将新颗粒过滤器引入到排气设备中时，甚至希望尽可能快地灰化直至确定的加载程度。因为只要颗粒过滤器还不具有带有灰烬颗粒的确定的最小加载程度，则颗粒过滤器就显示出较差的并且因此不足的过滤效率。但在装配在车辆中之前用灰烬预加载该颗粒过滤器在制造中是不切实际的并且在装配中容易出错，因此，在新车中或在车间更换时，颗粒过滤器典型地不预加载灰烬。
为了尽可能快地达到足够的或优化的过滤效率，尽管有新的颗粒过滤器，但是在申请人的企业内部的实践中进行了试验，在所述试验中为具有新的颗粒过滤器的车辆加注燃料，所述燃料包含由灰烬形成物构成的添加物。
在此证明不利的是，在特定的发动机运行点，并且尤其是在特定的废气温度下，灰烬引入的增加会部分地损害催化器的功能性或拉姆达探测器。
发明内容
由此出发，本发明的任务是，以改进的方式实现对于颗粒过滤器的优化的过滤效率所需的快速灰化。为此，尤其是需要一种改进的、用于运行内燃机的方法和/或一种改进的内燃机。
为此，本发明提出一种用于运行机动车中的内燃机的方法，其中，该内燃机具有：至少一个具有燃烧室的气缸；水喷射装置，所述水喷射装置具有储箱和至少一个喷射嘴，该喷射嘴用于将水直接或间接地喷射到燃烧室中；具有至少一个废气催化器和颗粒过滤器装置的排气设备，该颗粒过滤器装置具有用于从在该排气设备中引导的废气流中过滤出颗粒的颗粒过滤器；用于状态监控和用于控制气缸中的燃烧的控制单元，其特征在于，该方法包括以下方法步骤：用由水和灰烬形成物组成的混合物来填充所述水喷射装置的储箱；当废气流中的废气温度处在预定的废气温度范围内时，这样影响所述水喷射装置的运行，使得喷射较少的或不喷射水-灰烬形成物-混合物。
本发明还提出一种用于机动车的内燃机，该内燃机具有：至少一个具有燃烧室的气缸；水喷射装置，该水喷射装置具有储箱和至少一个喷射嘴，所述喷射嘴用于将水直接或间接地喷射到燃烧室中，其中，由水和灰烬形成物组成的混合物被用于喷射；具有至少一个废气催化器和颗粒过滤器装置的排气设备，该颗粒过滤器装置具有用于从在排气设备中引导的废气流中过滤出颗粒的颗粒过滤器；用于状态监控和用于控制气缸中的燃烧的控制单元，其特征在于，所述控制单元设计用于当废气流中的废气温度处在预定的废气温度范围内时，这样影响所述水喷射装置的运行，使得喷射较少的或不喷射水-灰烬形成物-混合物。
本发明还提出一种机动车，该机动车包括根据本发明所述的内燃机。
根据本发明的一个方面，由水和至少一种另外的成分组成的混合物被用于间接或直接地喷射到机动车内燃机的燃烧室中。该混合物的所述另外的成分是灰烬形成物(Aschebildner)。
直接喷射到燃烧室中例如可理解为，水喷射装置具有用于喷射到燃烧室中的单独的喷射嘴，即附加于燃料喷射器之外还具有另外的喷射器。例如，直接喷射燃烧室但也可以理解为，水喷射装置的喷射嘴和燃料喷射器共同地构造用于相应地喷射到燃烧室中。间接喷射到燃烧室中例如可以理解为，水-灰烬形成物-混合物与燃料-空气-混合物的混合已经在共轨中进行(例如借助一个共同的喷射嘴)，或者在燃烧室之前的进气管中(或者一般表述为在输送管中)设置一个单独的用于水-灰烬形成物-混合物的喷射嘴。
灰烬形成物在当前情况中尤其是可以理解为一种物质或者一种物质混合物，其尤其是作为水-灰烬形成物-混合物的组成部分在内燃机的燃烧室中燃烧时形成灰烬颗粒。根据不同的实施方式，例如可以使用具有金属盐或者由金属盐组成的成分作为灰烬形成物。例如，可以使用镁、钙、锌、钼、硅、铝或钛的硝酸盐(例如硝酸镁)、硫酸盐(例如硫酸镁)、氯化物(例如氯化镁)或硫化物(例如硫化镁)。
根据一种实施方式，为了在发动机运行的快速灰化和低损害之间实现优化的折衷，混合物中的灰烬形成物的浓度在100ppm至2000ppm之间、尤其是在200ppm至1000ppm之间。
根据所使用的灰烬形成物，该灰烬形成物在燃烧时形成具有金属氧化物或由金属氧化物构成的灰烬，所述金属氧化物尤其是氧化镁、氧化钙、氧化锌、氧化钼、氧化硅、氧化铝或氧化钛。
所列出的化学元素中的哪一种(或哪些)在作为灰烬形成物的单独的应用情况下与水混合是本领域技术人员自由决定的并且通常至少与内燃机的类型和/或与规定的发动机运行点(尤其是与燃烧室中和废气引导装置中规定的运行温度)和/或与所使用的催化器类型和/或与为了改善颗粒过滤器的过滤效率所需的灰烬颗粒的特性或大小有关。
根据在个别情况下使用的用于与水混合的灰烬形成物-添加物中哪种混合类型更稳定，可根据不同的实施方式规定，所述混合物是灰烬形成物在水中的水溶液和/或灰烬形成物和水的水基悬浮液。例如，如果灰烬形成物-添加物包含多于一种化合物，则可提供与水的溶液和悬浮液。
根据本发明的另一个方面，提供一种用于运行机动车中的内燃机的方法，其中，该内燃机尤其是具有：a)至少一个具有燃烧室的气缸，b)具有储箱和至少一个喷射嘴的水喷射装置，所述喷射嘴用于将水直接或间接地喷射到燃烧室中，c)具有至少一个废气催化器和颗粒过滤器装置的排气设备，该颗粒过滤器装置具有用于从排气设备中引导的废气流中过滤出颗粒(尤其是炭黑颗粒和/或灰烬颗粒)的颗粒过滤器，d)用于尤其是借助过滤器状态确定进行状态监控和用于控制气缸中的燃烧的控制单元。
为了实施所述方法，用由水和灰烬形成物组成的混合物(尤其是水-灰烬形成物-混合物)填充水喷射装置的储箱，如其根据本发明的前述的方面被用于喷射到内燃机的燃烧室中那样。
根据本发明的另一个方面，提供一种用于机动车的内燃机、尤其是汽油机，该内燃机具有：a)至少一个具有燃烧室的气缸，b)具有储箱和至少一个喷射嘴的水喷射装置，所述喷射嘴用于将水直接或间接地喷射到燃烧室中，其中，尤其是根据本发明所述的由水和灰烬形成物组成的混合物被用于喷射，c)具有至少一个废气催化器和颗粒过滤器装置的排气设备，该颗粒过滤器装置具有用于从排气设备中引导的来自燃烧室的废气流过滤出颗粒(尤其是炭黑颗粒和/或灰烬颗粒)的颗粒过滤器，d)用于尤其是借助过滤器状态确定进行状态监控和用于控制气缸中的燃烧的控制单元。
所述控制单元尤其是设计用于当废气流中的废气温度处在预定的废气温度范围内时，这样影响水喷射装置的运行，使得喷射较少的或不喷射水-灰烬形成物-混合物。温度范围在当前情况中尤其是也可理解为，该范围包含高于或低于(尤其是属于该范围的)界限值的任意温度。
根据一种实施方式，内燃机至少在其体现的特征方面与具有水喷射装置的本身已知的内燃机没有区别。然而根据不同的实施方式，尤其是能够在水喷射装置的操控方面设定区别；所述操控尤其是可以与水-灰烬形成物-混合物的喷射相协调，来代替水或通常用于在相应的发动机类型中进行水喷射的水混合物。与已知的水喷射相比，操控的这种适配在当前情况中稍后描述。
根据本发明的另一方面，提供一种机动车，该机动车具有根据本发明的一种实施方式的内燃机。
本发明还基于这样的认识，即汽油颗粒过滤器的过滤效率取决于其用炭黑颗粒和/或灰烬颗粒的加载程度。新的、无炭黑的且无灰烬地安装的颗粒过滤器根据基质和运行点具有大约50％至85％的过滤效率。在正常的行驶运行期间，在最初2000至10000km(取决于油耗和颗粒过滤器尺寸)达到灰烬加载量，这实现过滤效率增加到约99％的所需程度。炭黑也提高过滤效率，但是灰烬与炭黑相比具有一些优点，尤其是较少的背压升高和在附加的炭黑加载情况下较低的背压灵敏度(炭黑节“Ruβknie”；在灰烬情况下较少的深层过滤，尤其是因为颗粒比在炭黑的情况下更硬和/或更大)。
此外，本发明还基于以下认识，即要尽可能快地实现大约99％的所期望的过滤效率。尤其是该过程不应要求车辆的数千公里的行驶运行。但出于已经提到的原因，在安装到排气设备的颗粒过滤器装置中之前用灰烬颗粒加载颗粒过滤器是不合适的。
本发明现在尤其是基于这样的想法，即在机动车中新安装的颗粒过滤器中以合适的方式这样引入灰烬形成物，使得废气流具有增强的灰烬含量，至少直到过滤器被加载足够的灰烬颗粒、也就是说在典型使用的过滤器类型和过滤器尺寸的情况下尤其是一克至两克、四克或八克灰烬颗粒，以便实现期望的过滤效率。
这在本发明的意义中通过以下方式实现，即将灰烬形成物引入到本来用于水喷射装置的水中。
由此确保，如果存在如下发动机运行状态，在所述发动机运行状态中例如在废气温度过高时由于在燃烧时附加地产生的灰烬颗粒面临拉姆达探测器和/或催化器的损害，则总是可以中断引入灰烬形成物。
根据一种实施方式，能根据水箱的大小通过水中金属盐的浓度选择灰烬形成物浓度。在已知的解决方案中，燃料箱中的高灰烬形成物浓度需要高比例的石脑油(相对于燃料中的灰烬形成物溶液)并且因此导致高的爆震倾向或导致在发动机和催化器中增加的沉积，而根据一种实施方式，即使在高灰烬形成物浓度下，例如在小水箱的情况下也可以避免这种情况，其方式为始终仅将少量含有灰烬形成物的水一起喷射到燃烧室中。在这种情况下，根据一种实施方式，可需要限制在水喷射持续时间的发动机功率，直到燃烧室中含有灰烬形成物的水被完全转化或被转化直至某个值。
因此，不同于灰烬形成物混合物在燃料箱中的情况，通过水喷射装置能够始终将灰烬浓度保持得低，这实现在喷射系统、燃烧室、点火塞中和/或在排气阀本身处的更少的沉积。这是值得期望的，因为这种沉积影响发动机运行并且由于提高的爆震倾向甚至会损坏发动机。
通过借助喷射水进行的灰烬形成物混合，因此实现了拉姆达探测器和催化器的较少的中毒，因为也可以实现较低的灰烬浓度，并且灰烬在对于催化涂层危害较少的温度情况下引入到催化器中并引入到在拉姆达探测器上。
在较高温度的情况下，通过纯灰烬的失活更强。如果灰烬与未燃烧的油组合与催化涂层接触，则灰烬与油中所含的磷一起已经在低废气温度(400-600℃)的情况下与涂层反应。尤其是在高负载范围(高转速和高负载)内由于附加的高油消耗产生有害的磷酸盐化合物。因此，根据一种实施方式，所述灰化优选在发动机的低/中等的部分负载运行中进行。
对于灰化不利的温度范围取决于灰烬形成物。例如锌基灰烬形成物：直至大约500℃，锌形成所谓的金属丝灰烬(Flitterasche)，其例如能够借助排气设备的高温再生再次被去除。从大约500℃起，锌灰烬变得更液态。随着温度升高，沉积物的透气性降低，锌部分地扩散到涂层的较深的层中，尤其是也在颗粒过滤器中。从大约900℃起存在粘滞的液体，其均匀地覆盖表面。沉积物变成玻璃硬质的并且在实际的运行条件下不再能够再生。
镁基灰烬形成剂的示例：在氧过量并且温度超过600℃的情况下镁与在载体涂层(Washcoat)中存在的铝形成尖晶石，温度超过600℃越多，尖晶石越多。为了能够实现选择性的预灰化，所述预灰化尤其是仅当这对其它构件(如拉姆达探测器或催化器)没有损害时进行，或者仅在不损坏的范围内进行，所述方法根据一种实施方式具有下述方法步骤：当废气流中的废气温度处在预定的废气温度范围内时，尤其是借助控制单元这样影响水喷射装置的运行，使得喷射较少的或不喷射水-灰烬形成物-混合物。
在此，尤其是所述预定的废气温度范围通过如下方式确定，即该废气温度范围界限温度(Tg)以上延伸，所述界限温度尤其是700℃的或更低，、600℃或更低、500℃或更低，或者400℃或更低。
为了避免发动机运行受到影响，根据一种实施方式，尤其是借助控制单元这样计量水喷射装置，使得由所喷射的燃料和所喷射的水-灰烬形成物-混合物组成的混合物中的灰烬形成物的浓度小于100ppm、尤其是小于50ppm。
为了尽可能快地达到颗粒过滤器的足够的灰烬加载，根据一种实施方式设置以下方法步骤：当在颗粒过滤器装置中安装未使用过的和/或不足够用灰烬加载的颗粒过滤器时，触发水喷射装置的加载运行状态；在加载运行状态期间，尤其是借助控制单元这样影响水喷射装置的运行，使得更多的水-灰烬形成物-混合物被喷射和/或水-灰烬形成物-混合物被喷射更长的时间。
为了仅在需要提高的灰烬生产时才进行提高的灰烬生产，根据一种实施方式设置以下方法步骤：尤其是根据自触发以来经过的持续时间和/或喷射的水-灰烬形成物-混合物的量和/或根据颗粒过滤器的加载程度而结束该加载运行状态。
为了从作为灰烬形成物在水中溶解的硝酸盐或硫酸盐或氯化物或硫化物在燃烧室中产生灰烬(x-氧化物)，需要游离氧。但是为了在一定的温度条件下不促进尖晶石形成，在这些条件下要避免游离氧。根据一种实施方式，基于在控制单元中的对于氧化灰烬所必需的氧气来计算在相应的运行情况中有意义的用于废气拉姆达的值。在此，所述控制单元尤其是需要关于水箱中的灰烬浓度(存放在控制单元中)、所喷射的水量(存放在控制单元中)、所喷射的燃料量(存放在控制单元中)和/或拉姆达实际值(拉姆达探测器信号)的信息。
根据一种实施方式，这样影响用于燃烧的空气-燃料-混合物中的氧气含量，使得在燃烧时提供足够的氧气用于形成灰烬，尤其是用于形成金属氧化物灰烬。尤其是，为此调节稀薄的(或至少稀薄的)、例如大于1的废气拉姆达。
在使用镁盐作为灰烬形成物的情况下，为了避免在高于600℃的燃烧温度下形成尖晶石，可以规定将在催化器前的拉姆达值设定为小于等于1。
根据不同的实施方式，喷射嘴设置在气缸的燃烧室处和/或设置在用于燃料-空气-混合物的输送管中，或者用于水-灰烬形成物-混合物的喷射嘴与燃料喷射嘴共同地构造。
附图说明
本发明的其它特征、优点和应用可行性可从下面结合附图的描述中得出。部分地以强烈示意性的图示示出，
图1以示意图示出根据本发明的一种示例性实施方式的内燃机，该内燃机具有水喷射装置和带有颗粒过滤器装置的排气设备；
图2以示意图示出根据本发明的另一种示例性实施方式的内燃机，该内燃机具有水喷射装置和带有颗粒过滤器装置的排气设备；以及
图3示出用于阐述根据本发明的一种示例性实施方式的方法的曲线图，其中记录了水-灰烬形成物-混合物的体积流的时间变化曲线、记录了在第一拉姆达探测器之前的废气温度和记录了加载程度。
具体实施方式
在图1中示出具有排气设备2的内燃机1。内燃机1在该实施例中是四缸汽油机，但也可以是另一种发动机类型，例如柴油机和/或具有不同的气缸数量。发动机1借助增压空气引导装置4被供给增压空气(上方的双虚线箭头简化地表示新鲜空气5的输送)。在气缸6中，增压空气以及燃料和水-灰烬形成物-混合物在一个共同构造的燃料和水喷射装置40中经由共轨8被提供给气缸头。
在燃烧之后，来自气缸6的废气流借助排气设备2被排出，其中，排气设备2包括至少一个第一拉姆达探测器12和在该第一拉姆达探测器下游的三元催化器10。催化器10的调节回路必要时在考虑(一个或多个)拉姆达探测器12的测量值的情况下不是本发明的主题，因此在当前情况中也未示出其操控。
在废气流中在催化器10之后设置有内燃机1的颗粒过滤器装置16的颗粒过滤器14，该颗粒过滤器必要时相对于炭黑颗粒可再生并且至少是能更换的。在颗粒过滤器14的下游，例如在排气管处经后处理并且过滤掉灰烬的废气被排出到周围环境中(下方的双箭头简化地表示废气3的排气设备)。所述实施例利用设置在催化器10之后的颗粒过滤器14来说明；在本发明的其它未示出的示例性的实施方式中，颗粒过滤器装置当然也可利用如下颗粒过滤器来运行，该颗粒过滤器具有催化涂层，从而催化器10和颗粒过滤器14组合地构造。
颗粒过滤器装置16构造成使得颗粒过滤器14能够被更换。新使用的颗粒过滤器14在正常情况下不具有炭黑加载和/或灰烬加载，从而在更换颗粒过滤器14之后并且也在具有新颗粒过滤器14的车辆开始运转时，颗粒过滤器的加载程度BG为0(零)。然而，在加载程度BG为0时并且也在低加载程度时，颗粒过滤器14根据基质和运行点(在本发明的意义上优选使用本身已知的通用的颗粒过滤器例如通用的汽油颗粒过滤器OPF)仅达到约50％至85％的过滤效率FE。然而，为了能够实现内燃机1的尽可能低有害物质的运行并且由此尤其是也能够遵守存在的有害物质标准，需要尤其是在自大约99％起的最大范围内的更高的过滤效率FE。为此需要颗粒过滤器14被加载确定的灰烬量，该灰烬量在此对应于所需的最小加载程度BGmin。在通用的OPF尺寸和类型的情况下，为此例如需要具有大约一至两克灰烬的绝对加载。
组合的燃料和水喷射装置40包括对于每个气缸6的单独组合的燃料和水喷射嘴9。组合的喷射嘴9中的每一个喷射嘴借助压力管路与燃料和水泵41连接。所述泵41由燃料箱26和水箱32供给。向泵41的燃料输送借助可无级调节的燃料阀27来调节，水输送借助可无级调节的水阀33来调节。
在组合的燃料和水喷射装置40的一个未示出的、替代的设计方案中，将水-灰烬-混合物在燃料管路中在低压燃料泵之后但在高压燃料泵之前喷射、尤其是通过水喷射阀喷射。然后，水-灰烬-燃料-混合物经由高压燃料泵和共轨被喷射到气缸中。
此外，内燃机1具有控制单元20，至少在实施例中在该控制单元中存储有过滤器运行模型22。借助过滤器运行模型22和/或借助未示出的传感器可以进行过滤器状态监控21，借助该过滤器状态监控例如可以确定过滤器的当前的加载程度。控制单元20借助双打点的虚线与颗粒过滤器装置16连接，尤其是用于探测新使用的颗粒过滤器14。此外，用于操控阀27和33以及泵41的控制单元20与这些构件连接(参见双打点的虚线)。
为了借助本发明的一种示例性的实施方式的方法实现颗粒过滤器14的尽可能顺利的预灰化(也就是说为了尽可能快速地达到最小需要的加载程度BGmin，并且因此确保足够高的过滤效率FE)，根据本发明的一种实施方式，水喷射装置40的水箱32不是用纯水或对于纯水喷射常见的混合物填充，而是用在本发明的意义上的水-灰烬形成物-混合物31填充。
为此，在该实施例中使用本身已知的现代的汽油机，所述汽油机本来为了降低燃烧室中的温度并且因此也为了降低排放在每个气缸6的燃烧室中具有间接的或直接的水喷射装置30、40。在该实施例中不需要这种现代汽油机与使用水-灰烬形成物-混合物31的构造匹配。
为了制造所使用的水-灰烬形成物-混合物31，在实施例中给水添加750ppm份额的镁、尤其是以硝酸镁或另一种镁盐形式的镁，其中，硝酸镁或另一种镁盐溶解在水中。
储箱尺寸(或者储箱填充)和灰烬形成物量的相互作用这样均衡，使得在本实施例的内燃机和排气设备的组合中所引入的灰烬形成物足以借助该储箱填充来给颗粒过滤器加载一至两克氧化镁灰烬。
在使用另外的灰烬形成物的情况下，为了填充标准颗粒过滤器可能需要另外的灰烬量，例如在氧化钙灰烬、氧化锌灰烬或其它灰烬的情况下大约需要五倍的灰烬量，即五至十克。
哪种金属盐或其它合适的化合物或者哪种元素或化合物的组合特别地作为灰烬形成物以何种体积比例加入，本领域技术人员可以根据发动机类型和/或当前的催化器组合来选择决定。
在图2中示出根据本发明的另一种示例性实施方式的另一种内燃机1。在图2中所示的内燃机1与根据图1的内燃机的主要区别在于，燃料25和水-灰烬形成物-混合物31分别在单独的喷射嘴29和39中被喷射到相应的气缸6中。为此，设置有单独的燃料喷射装置24和单独的水喷射装置30。燃料喷射装置24包括单独的燃料泵28。水喷射装置30是单独的水泵34。
除了这些区别之外，所示的两种内燃机1关于针对图3所描述的示例性的方法彼此相应地构成，从而所述方法可以针对这两种内燃机来实施。
在图3中为了阐述一种用于运行机动车中的内燃机1的示例性方法而示出了曲线图50。内燃机1尤其是可以如在图1中所示的那样或者如在图2中所示的那样构造。
在曲线图50中示出水-灰烬形成物-混合物31的体积流量Q(变化曲线54)、在第一拉姆达探测器12之前的废气温度T(变化曲线52)和颗粒过滤器14利用灰烬的加载程度(BG)(变化曲线56)的彼此所属的时间变化曲线52、54和56。
曲线图示出新车的内燃机的运行，在该新车中安装了具有加载程度BG为0的新出厂的(未使用过的)颗粒过滤器14。为了使颗粒过滤器14尽可能快速地预灰化，水箱32用如针对图1所描述的水-灰烬形成物-混合物31填充。
控制单元20识别出新的空的(BG＝0)颗粒过滤器14安装在颗粒过滤器装置16中并且触发加载运行状态58。为了尽可能快地将颗粒过滤器14灰化至达到99％的期望的过滤效率，控制单元20在内燃机1的正常运行期间触发水喷射装置30或40的最大体积流量Qmax。
只要废气温度T保持在高于极限温度Tg的预定的废气温度范围之外，那么灰烬形成物就被引入到气缸6的燃烧室中，从而颗粒过滤器14的快速灰化引起加载程度BG的快速升高。
当废气温度T达到或高于界限值Tg(并且因此处于预定的废气温度范围内)时，水喷射装置30或40的运行这样受到影响，使得不再喷射水-灰烬形成物-混合物。以这种方式，只要废气温度T保持在有害范围内，就可避免拉姆达探测器12和/或催化器10的损坏。
从曲线图50中还可以推断出，一旦废气温度T不再危急，则再次触发加载运行状态58并且因此再次激活水喷射装置。
在时刻t1切断水喷射装置。时刻t1例如可以通过如下方式限定，即借助过滤器运行模型22根据水喷射装置的之前的运行确定达到了所需的加载程度BGmin。替代地，时刻t1也可以通过以下方式限定，即具有水-灰烬形成物-混合物的水箱32填充已耗尽。例如，随后可以将纯水和/或通常用于水喷射以降低废气温度的水混合物引入到储箱32中。
根据另一种未示出的实施例，可以规定，水箱32仅填充有水或用于降低废气温度的水喷射的传统的水混合物并且附加地设置有灰烬形成物-储箱，必要时可以将灰烬形成物从所述灰烬形成物-储箱添加到储箱32中的水中，以便辅助颗粒过滤器14的顺利预灰化，只要这是必要的。例如，当达到所需的加载程度BGmin时，可以结束添加灰烬形成物。
附图标记列表
1 内燃机
2 排气设备
4 增压空气输送装置
6 气缸
8 共轨
9 共同的燃料和水喷射器
10 三元催化器
12 第一拉姆达探测器
14 颗粒过滤器
16 颗粒过滤器装置
20 控制单元
21 过滤器状态确定装置
22 过滤器运行模型
24 燃料喷射装置
25 用于燃料的注入管接头
26 燃料箱
27 燃料阀
28 燃料泵
30 水喷射装置
31 用于水的注入管接头
32 水箱
33 水阀
34 水泵
29 水喷射器
40 组合的燃料和水喷射装置
41 组合的燃料和水泵
50 曲线图
52 废气温度T随时间的变化曲线
54 体积流量Q随时间的变化曲线
56 加载程度BG随时间的变化曲线
58 加载运行状态
BG 颗粒过滤器的加载程度
FE 颗粒过滤器的过滤效率
T 在拉姆达探测器之前的废气的温度
Q 水-灰烬形成物-混合物的体积流量
t 时间

Claims (22)

1.用于运行机动车中的内燃机(1)的方法，其中，该内燃机(1)具有：
-至少一个具有燃烧室的气缸(6)，
-水喷射装置(30、40)，所述水喷射装置具有储箱(32)和至少一个喷射嘴(9、39)，该喷射嘴用于将水直接或间接地喷射到燃烧室中，
-具有至少一个废气催化器(10)和颗粒过滤器装置(16)的排气设备(2)，该颗粒过滤器装置具有用于从在该排气设备(2)中引导的废气流中过滤出颗粒的颗粒过滤器(14)，
-用于状态监控(21)和用于控制气缸(6)中的燃烧的控制单元(20)，
其特征在于，该方法包括以下方法步骤：
-用由水和灰烬形成物组成的混合物(31)来填充所述水喷射装置(30、40)的储箱(32)，
-当废气流中的废气温度(T)处在预定的废气温度范围内时，这样影响所述水喷射装置(30、40)的运行，使得喷射较少的或不喷射水-灰烬形成物-混合物(31)。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述预定的废气温度范围通过以下方式确定，即该废气温度范围在界限温度(Tg)之上延伸。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述水喷射装置(30、40)这样计量，使得由所喷射的燃料和所喷射的水-灰烬形成物-混合物组成的混合物中的灰烬形成物的浓度小于100ppm。
4.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，该方法包括以下方法步骤：
-当在所述颗粒过滤器装置(16)中安装未使用过的颗粒过滤器(14)时，触发所述水喷射装置(30、40)的加载运行状态(58)，
-在所述加载运行状态(58)期间，这样影响所述水喷射装置(30、40)的运行，使得更多的水-灰烬形成物-混合物(31)被喷射和/或水-灰烬形成物-混合物(31)被喷射更长的时间。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，这样提高空气-燃料-混合物中的氧气含量，使得提供足够的氧气用于形成灰烬。
6.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述界限温度是700℃。
7.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述界限温度是600℃或500℃。
8.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述水喷射装置(30、40)这样计量，使得由所喷射的燃料和所喷射的水-灰烬形成物-混合物组成的混合物中的灰烬形成物的浓度小于50ppm。
9.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述灰烬形成物具有金属盐。
10.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述灰烬形成物在所述混合物中的浓度在100ppm至2000ppm之间。
11.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述灰烬形成物在所述混合物中的浓度在200ppm至1000ppm之间。
12.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述灰烬形成物在燃烧时形成具有金属氧化物的灰烬。
13.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述混合物(31)是灰烬形成物在水中的水溶液和/或灰烬形成物和水的水基悬浮液。
14.用于机动车的内燃机(1)，该内燃机具有：
-至少一个具有燃烧室的气缸(8)，
-水喷射装置(30、40)，该水喷射装置具有储箱(32)和至少一个喷射嘴(9、39)，所述喷射嘴用于将水直接或间接地喷射到燃烧室中，其中，由水和灰烬形成物组成的混合物(31)被用于喷射，
-具有至少一个废气催化器(10)和颗粒过滤器装置(16)的排气设备(2)，该颗粒过滤器装置具有用于从在排气设备(2)中引导的废气流中过滤出颗粒的颗粒过滤器(14)，
-用于状态监控(21)和用于控制气缸(6)中的燃烧的控制单元(20)，
其特征在于，所述控制单元(20)设计用于当废气流中的废气温度(T)处在预定的废气温度范围内时，这样影响所述水喷射装置(30、40)的运行，使得喷射较少的或不喷射水-灰烬形成物-混合物(31)。
15.根据权利要求14所述的内燃机，其特征在于，所述喷射嘴(9、39)设置在气缸(6)的燃烧室处和/或设置在用于燃料-空气-混合物的输送管(4)中，或者用于水-灰烬形成物-混合物(31)的所述喷射嘴(9、39)与燃料-喷射嘴共同地构造。
16.根据权利要求14所述的内燃机，其特征在于，所述内燃机是汽油机。
17.根据权利要求14或15所述的内燃机，其特征在于，所述灰烬形成物具有金属盐。
18.根据权利要求14或15所述的内燃机，其特征在于，所述灰烬形成物在所述水-灰烬形成物-混合物中的浓度在100ppm至2000ppm之间。
19.根据权利要求14或15所述的内燃机，其特征在于，所述灰烬形成物在所述水-灰烬形成物-混合物中的浓度在200ppm至1000ppm之间。
20.根据权利要求14或15所述的内燃机，其特征在于，所述灰烬形成物在燃烧时形成具有金属氧化物的灰烬。
21.根据权利要求14或15所述的内燃机，其特征在于，所述水-灰烬形成物-混合物(31)是灰烬形成物在水中的水溶液和/或灰烬形成物和水的水基悬浮液。
22.机动车，其特征在于，该机动车包括根据权利要求14至21中任一项所述的内燃机(1)。
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