CN116583661A - 用于电加热废气催化转化器的方法和设备 - Google Patents

用于电加热废气催化转化器的方法和设备 Download PDF

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Abstract

用于电加热废气催化转化器的方法和设备。说明了用于加热废气催化转化器(35)的方法和设备，所述废气催化转化器布置在内燃机(10)的废气管道(25)中并且具有电加热装置(37)，其中能够借助于空气输送装置(70)将二次空气质量流(SLM)在所述废气催化转化器(35)上游的位置处输送到所述废气管道(25)中，并且时间上在所述内燃机(10)启动之前激活所述电加热装置(37)。监视废气催化转化器(35)的温度，并且不输送二次空气质量流(SLM)或以第一输送量将二次空气质量流(SLM)输送到所述废气管道(25)中，直到催化转化器温度(KT)达到预定的第一阈值(SW1)为止，以及在所述催化转化器温度(KT)达到预定的第一阈值(SW1)之后，以大于所述第一输送量的第二输送量将所述二次空气质量流(SLM)输送到所述废气管道(25)中。

Description

用于电加热废气催化转化器的方法和设备
技术领域
本发明涉及用于电加热内燃机的废气催化转化器的方法和设备。
背景技术
越来越严格的法律法规使得具有内燃机的机动车辆一方面需要尽可能地降低由于空气/燃料混合物在气缸中的燃烧而产生的原始排放。另一方面在内燃机中使用废气后处理系统，该废气后处理系统将在气缸内空气/燃料混合物的燃烧过程期间产生的污染物排放转化为无害物质。
为此尤其是使用废气催化转化器，在所述废气催化转化器中燃烧污染物的化学转化通过相应污染物的氧化或还原来进行。为此，废气催化转化器具有活性催化区域，在所述活性催化区域中发生化学转化，即催化。
必要的运行温度大多位于从大约300℃到大约600℃的燃料和涂层相关范围内。由于在催化区域中进行的催化通常需要特定的最低温度(也称为起燃温度，Light-Off温度)以进行有效的废气后处理，因此为了在真实驾驶条件(即所谓的“真实驾驶排放”)下预计进一步降低允许的污染物排放极限值，需要保证尽可能快地将尽可能大的催化转化器体积至少加热到起燃温度。
因此有必要尽可能快地将催化转化器加热到期望的运行温度。为此，一方面可以执行燃烧技术措施，即运行内燃机使得内燃机的废热可以用于快速加热废气催化转化器的措施。然而，这通常会导致更高的燃料消耗并且只能缩短内燃机冷启动后的时间段——在该时间段中催化转化器还没有工作并且将排放更大量的污染物，但不能消除该时间段。
替代地或补充地，还已知使用可电加热的废气催化转化器。这种废气催化转化器具有自己的电加热装置，该加热装置例如由配备有内燃机的机动车辆的车载电网馈电并且可以将废气催化转化器加热到期望的运行温度。可电加热的废气催化转化器的优点在于，可以在所谓的催化转化器冷阶段中使该废气催化转化器达到运行温度，而无需运行内燃机，即例如在内燃机启动之前就达到运行温度。由此从内燃机的启动时刻起污染物就已经转化。为了最佳地运行废气催化转化器，必须使催化转化器衬底的整个体积，即整个催化作用表面，达到运行温度，但至少达到起燃温度。在此，与污染物CO和HC的转化相比，NOx排放的转化需要更大的催化转化器体积。
在可电加热的催化转化器(EHC＝Electrically Heated Catalyst或E-KAT)的情况下，电加热装置例如以可由气体/废气流过的一个或多个电加热盘的形式实现，它们将电功率转化为加热功率并且紧邻本身未加热的催化转化器衬底地布置。
由于电加热盘的体积相对较小，并且加热盘本身的内表面也具有催化涂层，因此对该催化表面直接(即现场)以及非常快速地加热。
这种可电加热的废气催化转化器的结构例如在出版物DE 19943846A1和DE4434673 A1中描述。
必要时至少在内燃机以低负载为特征的启动运行中，加热盘的相对较小的活性催化表面可能足以将这一阶段的污染物减少到允许的程度，但也需要将剩余的催化转化器衬底尽可能快且尽可能完全地加热到运行温度。这在内燃机启动之前的加热阶段中几乎完全通过热辐射进行，所述热辐射只允许有限的热传递。在内燃机启动之后，剩余的催化转化器衬底的加热由废气在加热盘中开始的放热转化反应支持。
出版物DE 102019219906A1公开了一种用于加热布置在机动车辆的废气管道中的催化转化器的方法，其中可以在催化转化器上游将二次空气馈入废气管道中。当内燃机运转时，通过燃烧混合物的富集并因此也通过废气的富集和额外馈入二次空气，使得待加热催化转化器下游出现的空气比λ围绕化学计量空气比振荡，催化转化器中的富集的废气进行放热反应，从而有助于催化转化器衬底的快速加热。
然而，鉴于内燃机的启动停止运行越来越频繁并且经常在启动后立即增加负载，希望在内燃机启动之前就已经使催化转化器衬底的尽可能大的体积达到运行温度，但至少高于起燃温度，以保证废气中的污染物完全转化。为此仅仅增加加热功率不具有建设性，因为这可能很快导致过热并因此导致加热盘的损坏。
废气催化转化器的低于起燃温度的部分对转化没有贡献。因此，有效且快速地加热废气催化转化器的目标是将低于起燃温度的区域保持得尽可能小。此外，应当非常快速地使加热装置，通常是加热盘，达到起燃温度，以便在内燃机启动时能够立即转化废气成分。
发明内容
因此，本发明所基于的任务是提供用于加热内燃机的可电加热废气催化转化器的方法和设备，所述可电加热废气催化转化器的冷启动行为得到改善，从而所述可电加热废气催化转化器可以特别快速和有效地运行并且具有改进的转化行为，特别是在内燃机的启动阶段。
该任务根据独立权利要求的特征解决。本发明的有利设计是从属权利要求的主题。
本发明的特征在于一种用于加热废气催化转化器的方法和一种执行该方法的设备，所述废气催化转化器布置在内燃机的废气管道中并且具有电加热装置。在此，可以借助于空气输送装置将二次空气质量流在所述废气催化转化器上游的位置处输送到所述废气管道中，并且时间上在内燃机启动之前用预给定的加热功率激活所述电加热装置。在所述废气催化转化器中靠近所述加热装置的区域中，监视催化转化器温度，并且在激活所述加热装置之后直到催化转化器温度达到预定的第一阈值为止的时间段中，不输送二次空气质量流或以第一输送量将二次空气质量流输送到所述废气管道中，以及在所述催化转化器温度达到预定的第一阈值之后，以大于所述第一输送量的第二输送量将所述二次空气质量流输送到所述废气管道中。
通过根据本发明的方法得到电能的最佳使用，以便在内燃机启动之前就已经将电加热的废气催化转化器(EHC)加热到使得在内燃机启动时就已经确保了污染物的高转化率。在此，与传统方法相比，可以在短时间内实现较大的活性催化转化器体积(催化区域)。
该方法开辟了能够从一开始以及在内燃机启动之前就已经以增加的加热功率运行加热装置的可能性，而没有过热和因此对催化衬底的热损坏的风险。这是通过以下方式实现的，即直到达到催化转化器温度的预定的第一阈值为止不输送二次空气质量流或仅输送少量的二次空气质量流，以保证尽可能快地达到该阈值，其中所述第一阈值例如设定在起燃温度的范围内。在此情况下，所述废气催化转化器中靠近所述加热装置的区域通过辐射以及当存在具有相对较低的第一输送量的二次空气质量流时也通过对流有效地一起加热。
为了在继续施加高加热功率的情况下防止电加热装置的温度过冲，在达到催化转换器温度的预定的第一阈值时——该第一阈值在任何情况下都以低于最大允许催化转化器温度的安全裕度预先确定，将二次空气质量流的输送量增加到相对于第一输送量明显增加的值。在温度已经升高时，这增加了从加热装置到废气催化转化器的剩余衬底体积的对流热传输，并且因此将热量快速引入催化转化器衬底中。
通过二次空气质量流改进了加热装置与催化转化器衬底之间的热耦合并且因此也改进了加热装置附近区域中的催化转化器温度的测量。除了电加热功率之外，二次空气质量流的输送量的预给定值对于在内燃机启动时刻激活的催化转化器体积(催化区域)的大小而言是决定性的。
与已知的加热策略相比，借助于引入废气催化转化器的空气质量流可以扩展废气催化转化器在内燃机启动时刻高于起燃温度(典型地是300℃)的部分。催化转化器低于该温度的那部分对转化没有贡献。因此，有效和快速加热废气催化转化器的目标是将低于起燃温度的区域保持得尽可能小。此外，应当使加热装置，通常是加热盘，非常快速地达到起燃温度，以便在内燃机启动时能够立即转化废气成分。
该方法的一种有利扩展的特征在于，一旦所述催化转化器温度达到上限值，所述加热装置的加热功率就被降低并且然后加以调节，使得不低于所述废气催化转化器的预给定工作温度，所述预给定工作温度大于所述催化转化器温度的预定的第一阈值且小于所述上限值。以这种方式确保加热装置的能量消耗被限制在所需的程度并且没有宝贵的能量(例如来自机动车辆的车载电网)被浪费。
在上述方法的扩展中，当催化转化器温度大于或等于所述工作温度并且在所述内燃机启动之后，根据布置在所述废气管道中废气催化转化器下游的调节传感器调节输送到所述废气管道中的二次空气质量流的输送量，使得所述催化转化器下游的空气比λ接近化学计量值1。在此，作为调节传感器例如可以使用布置在催化转化器下游的氮氧化物传感器、λ传感器或氨传感器。通过这种方式避免了废气中的氧气过量，这种氧气过量可能对NOx排放产生负面影响。此外，由此产生在内燃机运行期间结合燃料供应的变化将废气催化转化器保持在工作温度而不必从车载电网汲取电能的可能性。
本发明的有利实施的特征在于，作为所述催化转化器温度的第一阈值预定所述废气催化转化器的起燃温度(Light-Off温度)。通过这种方式确保同样具有催化涂层的加热装置和催化转化器衬底靠近加热装置的区域在内燃机启动之前快速地至少达到起燃温度。
在根据本发明的方法的另一实施中，根据在激活所述加热装置时存在的催化转化器温度来调整所述二次空气质量流的第一输送量。当内燃机以“启动-停止运行”(即由于机动车辆的分阶段滑行运行、全电动运行或在红绿灯处停止而具有频繁的中间停止阶段)运行时，这具有特别有利的效果。在这些情况下，电加热通常在已经比冷启动情况下更高的水平上开始。为了加速该加热，在这里必要时可以使用比冷启动情况下更高的二次空气质量流的第一输送量来工作。
在根据本发明的方法的另一实施中，可以根据所述电加热装置的功率将所述二次空气质量流的第一输送量预给定为介于0.2kg/h和5kg/h之间的值，并且可以将所述二次空气质量流的第二输送量预给定为介于10kg/h和40kg/h之间的值。在此，在加热装置的额定功率更高的情况下并且必要时根据所述催化转化器衬底的体积，原则上也可以分别调整出所述二次空气质量流的更大的第一和第二输送量。这使得能够在相应应用情况的结构和功率技术边界条件方面优化加热过程。
根据本发明的方法的另一实施的特征在于，作为空气输送装置使用可电驱动的空气输送装置，所述可电驱动的空气输送装置可以在其输送功率方面受到电子控制或调节。这使得能够经济和精确地使用二次空气质量流以及控制或调节二次空气质量流的输送量。
这特别是适用于，根据另一实施，可以借助于可电驱动的空气输送装置的可电子调节的输送功率和/或可电子操控的空气阀(71)来改变输送到所述废气管道中的二次空气质量流的输送量。
在另一实施中，作为电动空气输送装置的替代方案，不点火的内燃机本身可以用作空气输送装置，所述不点火的内燃机借助于电机牵引。该方法利用了以下事实，即往复式活塞机也可以借助于外部驱动装置(这里例如是与内燃机耦合并且无论如何都存在的启动发电机或启动机)作为压缩机运行，即作为泵运行。虽然这存在一个缺点，即这里预计会消耗更多的电能，因为必须牵引整个内燃机，但另一方面具有不需要额外的机组和额外的安装空间的优点。
根据本发明的用于加热废气催化转化器的设备，所述废气催化转化器布置在内燃机的废气管道中并且具有电加热装置和布置在所述废气催化转化器靠近所述加热装置的区域中的温度传感器，其中所述设备具有空气输送装置，借助于所述空气输送装置可将二次空气质量流在所述废气催化转化器上游的位置处输送到所述废气管道中，并且所述设备具有电子控制装置，所述电子控制装置被构造和设置为如上所述控制根据本发明的方法。
与根据本发明的方法类似，通过根据本发明的设备得到电能的最佳使用，以便在内燃机启动之前就已经将电加热的废气催化转化器(EHC)加热到使得在内燃机启动时就已经确保了污染物的高转化率。在此，可以在短时间内激活较大的催化转化器体积或催化区域39。
只要所示实施方式的特征不相互排斥或只能替代地应用，所示实施方式的特征就可以单独地或组合地补充独立权利要求的主题并扩展这些主题。
附图说明
借助于实施例的以下描述参照附图更详细地解释根据本发明的方法和用于这种电加热废气催化转化器的设备的进一步优点和设计。
图1示出了具有废气后处理设施的内燃机的示意图，
图2示出了在执行根据本发明的方法时的各种运行参数的图表。
具体实施方式
图1以示意图示出了内燃机10、驱动地连接到内燃机10的电机50、吸入道15、具有多个未详细表示的气缸的发动机块20和废气管道25，废气后处理设施30布置在废气管道25中，或者废气管道25延伸穿过废气后处理设施30。也可以称为初级空气质量流的吸入空气质量流ALM通过吸入道15输送给内燃机10并且燃料例如通过燃料喷射设施(这里未示出)输送给内燃机10。在各个气缸中，燃料与吸入空气质量流ALM燃烧并且作为废气质量流AGM从内燃机1 0排出到废气管道25中。
废气后处理设施30具有废气催化转化器35等。关于在废气催化转化器35下游的废气质量流AGM，可选地还在废气管道25中提供另外的废气后处理部件40，其中仅示例性地示出了一个。作为可能的废气后处理部件40，在此列举三元催化转化器、用于选择性催化还原的SCR催化转化器、柴油颗粒过滤器、SCR涂层的柴油颗粒过滤器、汽油颗粒过滤器、NOx催化转换器(稀燃NOx捕集器)。
废气催化转化器35被构造为可电加热的催化转化器并且包括套管36，该套管包围具有催化转化器衬底的催化区域39。从废气的流动方向看，在上游，即在催化区域39的前面布置了电加热装置37。
催化区域39用于催化处理或氧化或还原内燃机10存在于废气管道25中的废气，使得可以将废气最大程度无污染物地导出到环境中。
加热装置37优选构造为加热盘并且可以完全或几乎完全在套管36的内部空间的直径上延伸，即在催化转化器衬底的整个或几乎整个端面上延伸，使得在该加热盘加热时大量的热能可用于加热催化区域39或催化转化器衬底并且可以传递给催化转化器衬底。为了固定加热装置37，如这里所示，可以例如在加热装置37的上游提供所谓的支撑催化转化器38，该支撑催化转化器支撑或承载加热装置37或加热盘。
在催化区域39中，在加热装置37附近布置有温度传感器45，该温度传感器在运行过程中持续检测加热装置37附近催化区域39中的温度，并因此可以提供关于此处催化转化器衬底的温度的信息，或结合关于热输入和温度分布的模型计算可以至少近似地确定催化转化器衬底中的温度分布。
在发动机块20和废气催化转化器35之间的废气管道25的区域中，即在废气催化转化器35上游的废气质量流AGM中，提供用于二次空气质量流SLM的引入部位。二次空气质量流SLM借助于可电子操控的、通常也是电驱动的空气输送装置70并且借助于空气输送喷嘴72引入废气管道25中。布置在空气输送装置70下游的可电子操控的空气阀71用于附加地释放和关闭或计量二次空气质量流SLM。
此外，关于废气催化转化器35下游的废气质量流AGM，在废气管道25中布置有调节传感器47。作为调节传感器47，在此可以优选使用布置在废气催化转化器35下游的λ传感器、例如还有氮氧化物传感器或氨传感器。基于调节传感器47的测量值，可以调节二次空气质量流，使得废气催化转化器(35)下游的空气比λ接近化学计量值1。
与内燃机10耦合的电机50例如是启动发电机或在混合动力驱动解决方案的范围中使用的电动机辅助驱动装置。在内燃机10未点火的情况下，即在内燃机10启动之前，该电机可以用于牵引内燃机10并且必要时作为空气输送装置70运行，以通过吸入道15吸入二次空气质量流SLM并冲入废气管道25中。
此外，提供了电子控制装置(ECU)60，其可以接收输入信号ES并且根据输入信号ES和存储在控制装置60中的工作程序输出输出信号AS。输入信号ES例如由温度传感器45和调节传感器47提供，如这里用虚线箭头所示。相反，如这里用虚线箭头所示，将输出信号AS输出到电机50、空气输送装置70、空气阀71，并且相当重要地是输出到电加热装置37，以用于操控或调节它们。此外，可以提供未示出的另外的致动器和传感器，例如用于操控内燃机10和操控废气设施的其他部件，例如废气再循环装置。从而可以由控制装置60主动地根据本发明的方法，依据温度传感器45的信号至少操控加热装置37和空气输送装置70以及必要时空气阀71。电子控制装置60可以设计为单独的催化转换器加热控制装置或者可以集成到用于内燃机10的发动机控制设备中。
如果向加热装置37施加能量，则该加热装置发热并将其热能传递到废气催化转化器35的催化区域39。根据本发明，时间上在内燃机10启动之前用预给定的加热功率HL激活电加热装置37。同时，借助于温度传感器45在废气催化转化器35靠近加热装置37的区域中监视催化转化器温度KT。
整个催化区域39中的温度升高可以例如通过形成模型来确定，其中作为这种模型的输入变量可以使用例如温度传感器45的测量值和催化区域39或催化转化器衬底的热质量以及用于蒸发水分的能量，所述能量存储在催化转化器衬底的涂层中。然后，在激活加热装置37之后直到催化转化器温度KT达到预定的第一阈值SW1为止的时间段内，不将二次空气质量流SLM输送到废气管道25中或者以第一输送量将二次空气质量流SLM输送到废气管道25中。
在直到达到第一阈值SW1为止的时间段内以相对较小的输送量(例如在0.2kg/h和5kg/h之间)输送二次空气质量流SLM可以促进向催化转化器衬底的热传递和在废气催化转化器35中借助于温度传感器45的可靠温度测量，而不会显著减缓加热装置37本身及其在催化转化器衬底中的环境中的快速温度升高。
在催化转化器温度KT达到预定的第一阈值SW1之后，所述第一阈值例如处于催化区域39的起燃温度的水平，例如在300℃的范围内，以显著高于第一输送量的第二输送量(以10-40kg/h之间的数量级)将二次空气质量流SLM输送到废气通道25中。
由此进行了到催化区域39(即催化转化器衬底)的加强的热传递，并且进一步加速了废气催化转化器整体的温度升高，以及快速增大了在电加热装置37下游的催化转化器衬底达到起燃温度(或Light-Off温度)的体积。通过这个过程，废气催化转化器中的温度升高比从一开始就以大输送量引入二次空气质量流的情况明显更快，因为电能在开始时主要用于加热电加热装置本身，该电加热装置很快达到起燃温度，因为没有通过散热进行过多的冷却。通过增加二次空气质量流SLM的输送量而导致的加强的热传递于是在较高的温度水平下才进行，这加速了热传递。
在图2中基于三个时间上一致的图表示出了根据本发明的用于废气催化转化器的加热策略，这些图表包括相关运行变量——加热功率HL、催化转化器温度KT和二次空气质量流SLM的输送量——的时间变化过程。
布置在上部的图表示出了废气催化转化器35的电加热装置37的电功率的时间变化过程，布置在中间的图表示出了废气催化转化器35靠近加热装置37的区域中催化转化器温度的变化过程，布置在下部的图表示出了二次空气质量流SLM的输送量的变化过程。
对应于用于加热废气催化转化器35的方法——所述废气催化转化器布置在内燃机10的废气管道25中并且具有电加热装置37，其中可借助于空气输送装置70在废气催化转化器35上游的位置处将二次空气质量流SLM输送到废气管道25中，在废气催化转化器35靠近加热装置37的区域中监视催化转化器温度KT，并且时间上在内燃机10启动之前以预给定的加热功率HL激活电加热装置37。
在图2所示的图表中，示出了直接在内燃机10启动之前的时间段。在时刻t1，以预给定的加热功率HL，这里例如为4kW激活加热装置37。因此，这个时刻标志着方法流程的开始。在该时刻之前，加热装置37停用并且上图表中所示的加热功率HL保持为值0。空气输送装置70也停用到时刻t1为止并且二次空气质量流的输送量保持为值0。在中间图表中所示的催化转化器温度在时刻t1之前已经受到监视或最晚在时刻t1被检测到，并且在内燃机10冷启动的情况下处于环境温度的水平，如这里所示。然而，催化转化器温度KT在时刻t1也可以处于较高水平，如果内燃机10之前不久已经运行并且还没有完全冷却的话。
时刻t1可以由指示内燃机10即将启动的事件触发。可用于可能的内燃机启动的对应事件是当机动车辆中的内燃机10运行时例如是驾驶员车门的打开、门锁的打开致动、驾驶员座椅的占用信号等准备措施。对应信号的处理和例如加热装置37和空气输送装置70的对应功能的操控是借助于电子控制装置60进行的。
紧接在激活加热装置37之后，催化转化器温度KT开始快速上升，直到在激活加热装置37之后的第一时间段结束时该催化转化器温度在时刻t2达到预定的第一阈值SW1为止，该第一阈值在该示例中例如是300℃。这大致对应于催化转化器区域39的激活温度或起燃温度。根据待加热催化转化器的类型或设计，第一阈值SW1也可以预定得更高或更低。
同样在时刻t1，必要时与空气阀71结合地激活空气输送装置70，使得以第一输送量(在该示例中为2kg/h)将二次空气质量流SLM输送到废气管道25中。这有利地导致从加热装置37附加地对流热传输到剩余的催化区域39中，而不会过强地冷却加热装置37。根据加热装置37的可用功率和/或催化转化器温度KT在时刻t1的起始值并且必要时取决于废气催化转化器35的总配置，第一输送量可以优选地被预给定为具有介于0(即没有二次空气质量流)和5kg/h之间或高达10kg/h的值。还可以根据催化转化器温度KT在第一时间段(t1至t2)内的温度升高的梯度来调节二次空气质量流SLM的第一输送量，以保证催化转化器温度KT的均匀升高。
在催化转化器温度KT在时刻t2达到预定的第一阈值SW1之后，通过借助于电子控制单元60对应地电子操控空气输送装置70，必要时结合空气阀71以第二输送量将二次空气质量流SLM输送到废气管道25中，所述第二输送量大于第一输送量，这里例如是10kg/h。这在图表中通过二次空气质量流的输送量在时刻t2的突然升高来显示。根据加热装置37的可用功率并且必要时取决于废气催化转化器35的总配置，第二输送量可以优选地被预给定为具有介于10kg/h和40kg/h之间或者高达60kg/h的值。这里也可以根据催化转化器温度KT在第二时间段(t2至t3)内的温度升高的梯度来调节二次空气质量流SLM的第一输送量，以保证催化转化器温度KT的均匀升高。
对二次空气质量流的对应控制或调节例如通过以下方式实现，即空气输送装置70和/或必要时还有空气阀71可被电驱动并且它们的输送功率可被电子控制或调节。
根据所示示例，在二次空气质量流量SLM在时刻t2增加之后保持加热功率HL恒定的条件下，催化转换器温度KT继续连续升高。然而，由于进入催化区域39的二次空气质量流SLM增加而导致的热传输增加，催化转换器温度KT从时刻t2起以比之前更小的梯度升高，直到在时刻t3达到催化转换器温度的预给定上限值OGW为止。由此催化区域或催化转化器衬底的加热到起燃温度并因此具有催化活性的体积快速增大。催化转换器温度的上限值OGW的预给定值的大小取决于设计和涂层，即取决于废气催化转换器35的类型和设计，并且在该示例中为600℃。
为了保护废气催化转化器35的部件免受过热引起的热损坏，在达到催化转化器温度KT的上限值OGW时，加热装置37的加热功率减小并且然后被调节为使得不低于废气催化转化器35的预给定工作温度AT并且不超过上限值OGW，其中工作温度KT大于预定的第一阈值SW1并且小于上限值OGW。优选将工作温度AT选择为，使得催化区域39以最大效率工作。同时将二次空气质量流SLM的第二输送量保持在调整到的水平，以保证将催化区域39快速且尽可能完全地加热到工作温度AT的水平。
例如借助于时钟控制的电操控或根据加热装置的脉宽调制(PWM)方式降低或调节加热功率，使得维持或调整到运行温度AT。这可以在上图表中从时刻t3起看出。二次空气质量流SLM的输送量在超过时刻t3时也保持在增加的水平。结果，催化转化器温度KT从时刻t3起降低或调整到工作温度AT。
例如，在时刻t4，内燃机启动。在该时刻，催化转化器温度KT大于或等于工作温度AT或处于工作温度的水平。在这些条件下，输送到废气管道25中的二次空气质量流SLM的输送量根据布置在废气管道25中废气催化转化器35下游的调节传感器47加以调节，使得存在于废气催化转化器35下游的空气比λ接近化学计量值1。在时刻t4之后，即在内燃机10启动之后，废气催化转化器以本身公知的方式借助于对内燃机10的对应操控通过热废气质量流AGM保持在工作温度AT的水平，并且加热装置37的加热功率可以进一步降低或完全停用，如图2中的上图表所示。
在使用单独的、电驱动和可电子操控的空气输送装置70的情况下，二次空气质量流的输送量可以通过调节空气输送装置70的转速或通过下游的连续可调空气阀71来实现。
在所述方法或所述设备的替代实施中，空气质量流可以由未点火的内燃机10本身产生而不是由单独的空气输送装置产生。在此，内燃机10由电机50驱动，即牵引，并且因此近似作为活塞压缩机工作，其中所述电机例如是启动发电机或电辅助驱动装置。如果内燃机10用作空气输送装置，则二次空气质量流SLM的输送量可以例如通过调节电机50的转速来调整。在这种情况下，将二次空气质量流SLM在吸入空气质量流ALM的路径上引入到废气管道25中。在这种情况下，在内燃机10启动之后，不可能在废气催化转化器35下游并行地馈入二次空气质量流SLM以调节空气比λ。
术语列表/附图标记列表
10内燃机
15吸入道
20发动机块
25废气管道
30废气后处理设施
35废气催化转化器
36套管
37电加热装置，加热盘
38支撑催化转化器
39催化区域
40废气后处理部件
45温度传感器
47调节传感器
50电机
60电子控制装置(ECU)
70空气输送装置
71空气阀
72空气输送喷嘴
ES输入信号
AS输出信号
HL加热功率
KT催化转化器温度SW1(催化转化器温度的)第一阈值OGW上限值
AT工作温度
ALM吸入空气质量流SLM二次空气质量流AGM废气质量流
t1-t4时刻1-4

Claims (10)

1.一种用于加热废气催化转化器(35)的方法，所述废气催化转化器布置在内燃机(10)的废气管道(25)中并且具有电加热装置(37)，其中能够借助于空气输送装置(70)将二次空气质量流(SLM)在所述废气催化转化器(35)上游的位置处输送到所述废气管道(25)中，并且时间上在所述内燃机(10)启动之前用预给定的加热功率激活所述电加热装置(37)，其特征在于，
在所述废气催化转化器(35)靠近所述加热装置(37)的区域中监视催化转化器温度(KT)，并且在激活所述加热装置(37)之后直到所述催化转化器温度(KT)达到预定的第一阈值(SW1)为止的时间段中，不输送二次空气质量流(SLM)或以第一输送量将二次空气质量流(SLM)输送到所述废气管道(25)中，以及
在所述催化转化器温度(KT)达到预定的第一阈值(SW1)之后，以大于所述第一输送量的第二输送量将所述二次空气质量流(SLM)输送到所述废气管道(25)中。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，一旦所述催化转化器温度(KT)达到上限值(OGW)，所述加热装置(37)的加热功率就被降低并且然后加以调节，使得不低于所述废气催化转化器(35)的预给定工作温度(AT)，所述预给定工作温度大于所述预定的第一阈值(SW1)且小于所述上限值(OGW)。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，当所述催化转化器温度(KT)大于或等于所述工作温度(AT)并且在所述内燃机(10)启动之后，根据布置在所述废气管道(25)中所述废气催化转化器(35)下游的调节传感器(47)调节输送到所述废气管道(25)中的二次空气质量流(SLM)的输送量，使得所述催化转化器(35)下游的空气比λ接近化学计量值1。
4.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，作为所述催化转化器温度(KT)的第一阈值(SW1)预定所述废气催化转化器(35)的起燃温度。
5.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，根据在激活所述加热装置(37)时存在的催化转化器温度(KT)来调整所述二次空气质量流(SLM)的第一输送量。
6.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，根据所述电加热装置(37)的功率能够将所述二次空气质量流(SLM)的第一输送量预给定为介于0.2kg/h和5kg/h之间的值，并且能够将所述二次空气质量流(SLM)的第二输送量预给定为介于10kg/h和40kg/h之间的值。
7.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述空气输送装置(70)能被电驱动，并且能在其输送功率方面受到电子控制或调节。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，能够借助于电驱动的空气输送装置(70)的可电子调节的输送功率和/或可电子操控的空气阀(71)来改变输送到所述废气管道(25)中的二次空气质量流(SLM)的输送量。
9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，使用不点火的内燃机(10)作为空气输送装置(70)，所述不点火的内燃机借助于电机(50)牵引。
10.一种用于加热废气催化转化器(35)的设备，所述废气催化转化器布置在内燃机(10)的废气管道(25)中并且具有电加热装置(37)和布置在所述废气催化转化器(35)靠近所述加热装置(37)的区域中的温度传感器(45)，
其中所述设备具有空气输送装置(70)，借助于所述空气输送装置能将二次空气质量流(LM)在所述废气催化转化器(35)上游的位置处输送到所述废气管道(25)中，并且所述设备具有电子控制装置(60)，所述电子控制装置被构造和设置为控制根据前述权利要求中任一项所述的方法。
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