CN1401054A - 控制NOx－存储催化剂的NOx－再生的装置和方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于控制设置在机动车的内燃机(10)的尾气管路(12)内的NOx－存储催化剂(14)的NOx－再生的方法和装置，其中至少在超过NOx－存储催化剂(14)的吸附状况或NOx－存储催化剂(14)的下游的NOx－排放的阈值时，开始NOx－再生。其中(a)检测内燃机(10)是否被接在怠速运行状态并且(b)交替地或以任意的组合方式，在怠速运行时提高吸附状况或NOx－排放的阈值，只有在预定的时间间隔期满时才开始NOx－再生和在转换成怠速运行时中断正在进行的NOx－再生。

Description

控制NOx-存储催化剂的NOx-再生的装置和方法
本发明涉及一种具有独立权利要求前序部分中所述特征的对设置在机动车内燃机的尾气管路中的NOx-存储催化剂的NOx-再生进行控制的装置和方法。
已知为对内燃机的尾气进行净化在尾气管路中设置有一个尾气净化设备。通常尾气净化设备包括诸如微粒过滤器或催化剂。如果要想降低内燃机的原排放，则该催化剂还必须包括还原催化剂。只有在还原催化剂的范围内起着还原作用的有害物质，例如一氧化碳CO和未充分燃烧的碳氢化合物HC的物料流量充分高的情况下，才可以利用还原剂将NOx转化成氮。
为降低油耗，内燃机宜在贫空燃比的情况下工作。当然在油耗最佳范围内的工作一方面将伴随NOx-排放的增多并且另一方面将伴随还原物质物料流的减少。所以为避免NOx-的过量排放，为催化剂配备有一个NOx-存储器，该存储器用于对作为硝酸盐的NOx进行吸收。可以把NOx-存储器与催化剂结合成所谓的NOx-存储催化剂。
当然NOx-存储催化剂的存储容量是有限的，所以为避免NOx-穿透排放必须定期进行NOx-再生。在NOx-再生时将转换到化学计算或富工作。事先以硝酸盐形式被吸收的NOx将被重新释放。通常当超过NOx-存储催化剂的吸附状况的或在下游由对NOx-敏感的测量装置检测出的NOx-排放(穿透排放)的阈值时将开始NOx-再生。但其缺点在于，在内燃机的所有工作阶段根据相同的标准对再生必要性进行测定。但由于在怠速阶段尾气流较小并因而在开始NOx-再生时还原物质物料流也较小，所以被解吸的NOx在催化剂部分上只能进行不充分的还原。在NOx-再生时除了会出现不希望的高的NOx-排放外，而且在怠速阶段由再生造成的过量油耗要高于对内燃机加载的阶段。另外的缺点是，在怠速时的NOx-再生往往伴随有不希望出现的噪声。另外由于尾气流较小所以在怠速时进行的NOx-再生时间较长，并且因此还必须较长时间地保持不利油耗的工作方式。
所以本发明的目的在于提出一种方法和装置，利用该方法和装置可以克服已有技术中存在的缺点。所采取的方案应以简单的方式综合在经控制技术证明的模型中。
根据本发明采用具有独立权利要求中所述特征的用于对NOx-存储催化剂的NOx-再生进行控制的装置和方法实现了本目的。通过采取下述方法：
(a)检测内燃机是否被接在怠速运行状态并且
(b)交替地或以任意的组合方式
提高怠速运行时吸附状况或NOx-排放的阈值，
只有在预定的时间间隔到期时才开始NOx-再生和
在转换成怠速运行时中断正在进行的NOx-再生，例如可以将在怠速工作时的贫阶段一直延长到下一个绝对必要的NOx-再生或根据预定的时间间隔进行调整。
其中本发明的装置具有相应的机构，利用该机构可实施所述的方法步骤。该机构优选是一个控制器，在该控制器内以数字形式存储有一个程序，所述程序可以实现在怠速运行时对NOx-再生的控制。控制器可以作为一个独立的控制单元或也可以安装在通常已有的发动机控制器内。
当在转换成怠速运行时正好进行NOx-再生时，如果该向怠速运行的转换是在停车阶段进行的，转速高于预定的阈值或车速超过预定的极限速度，则优选将NOx-再生进行完毕。在中断NOx-再生时设置一个标志，该标志用于在一接着的加速阶段继续进行NOx-再生。当然，在怠速工作时必须进行NOx-再生时，则收回该标志。
另外优选在λ值预定在0.85至1.0范围内进行该NOx-再生。但在任何情况下NOx-再生都必须在富的程度小于通常的NOx-再生时的情况下进行该NOx-再生。为此将使噪声低于在λ值明显地小于0.85的“标准的”NOx-再生时的噪声。在本发明方法的另一优选的设计中，只有当由于某一原因必须转换成λ＝1工作时，才在怠速运行时进行NOx-再生。例如必须增大制动力放大器的压力就是此类情况。
从总体上讲采取上述措施，与内燃机通常的工作阶段相比可以减少怠速工作时的NOx-再生的次数，从而可以降低油耗、减少NOx-再生时的NOx-排放和降低噪声。
在从属权利要求中所述的其它的特征对本发明的进一步的优选设计做了描述。
下面将对照附图在一个实施例中对本发明做进一步的说明。图中示出：
图1为一具有设置在尾气管路中的NOx-存储催化剂的内燃机的原理图，和
图2用于在怠速运行时对NOx-存储催化剂的NOx-再生进行控制的方框图。
图1示出一种具有设置在尾气管路12中的NOx-存储催化剂14的内燃机10。在此为尾气管路12配备有一个对尾气中的空气系数或具体的有害物质成分的分量进行检测的相应的传感器。例如气体传感器16可以是λ探头和气体传感器18可以是对NOx-敏感的测量装置。由传感器检测出的数据以已知的方式提供给发动机控制器20。在发动机控制器20内以数字形式存储有模型，利用所述模型可求出配备给内燃机10的各部分的调节参数。各部分可以对内燃机就空燃比、点火角度或喷油量施加影响。例如作为调节参数加以考虑的是尾气回流阀22的张角或节流阀24的位置。用于对燃烧过程进行调整的方法和装置是公知的，所以在此不再赘述。
另外还将诸如节流阀的位置或油门踏板角度等状态参数输入发动机控制器20中，用这些参数以已知的方式可以求出内燃机是否处于怠速阶段。接着将机动车的该状况输入到安装在发动机控制器20中的控制器36中。
当空燃混合物燃烧过程中氧气过剩时，将增大内燃机10的NOx-排放并同时将减少用于转化NOx-所需的还原物质一氧化碳CO和未完全燃烧的碳氢化合物HC。由于该工作范围被证明是油耗特别有利的范围，所以为了避免NOx-排放必须将NOx吸收在NOx-存储催化剂14的存储部分上。当转换到化学计算或富工作时，以硝酸盐形式被存储的NOx至少紧接着环境条件的转换，在NOx-存储催化剂14中重新迅速地被解吸。当还原物质物料流很小时，则不可能向NOx-存储催化剂的催化剂部分提供必要量度的还原物质的，因而将会出现不希望的NOx-排放。
采取图2所示的方法将可以使在尾气流很小的怠速阶段较长地保持贫工作并因此与其它工作阶段相比可以减少在怠速工作时的NOx-再生的次数。另外还可以对NOx-再生导致的噪声进行抑制。
首先在第一个问询中求出机动车是否处于怠速阶段(步骤S1)。如果答案是否，则根据通常的方法对NOx-存储催化剂14的NOx-再生进行控制。为此例如可以对NOx-存储催化剂14的吸附状况或在NOx-存储催化剂14下游的NOx-排放进行监视(步骤S2)。当超过该参数的阈值时，通过转换到化学计算或富工作开始NOx-再生。
如果处于怠速阶段，则首先在接着的问询(步骤S3)中求出在正在进行的NOx-再生期间是否开始向怠速运行转换。如果回答是是，则在步骤S4中求出，是否处于停车阶段和/或机动车具有的速度高于预定的极限速度，和/或转速超过预定的阈值。如果存在此边界条件，则首先将NOx-再生进行完毕(步骤S5)。如果不存在，则中断正在进行的NOx-再生并设置一个标志(步骤S6)。利用该标志可以保证在怠速阶段结束后，例如在一接着的机动车加速阶段，重新恢复NOx-再生。在步骤S5和S6后面，或当不是在正在进行的NOx-再生时进行向怠速运行转换(步骤S3)，接着在步骤S7中对用于测定再生必要性的阈值重新确定。为此将提高采用通常的方法采用的吸附状况以及NOx-排放的阈值。当然所确定的值必须使在怠速运行时不会出现明显的NOx-穿透排放。由于尾气物料流很小，所以甚至用高于内燃机10其它工作阶段时阈值的阈值也可以保证此点。
替代上述方式也可以在步骤S7中预定一个固定的时间间隔，在该时间间隔期满时必须进行NOx-再生。除了上述的用于调节在怠速运行时的NOx-再生的方式外，相宜的是，在NOx-再生时空燃比被确定在范围为λ＝0.85至1.0的值上并且该值富的程度小于通常的NOx-再生时的程度，因而噪声明显很小。
附图标记对照表10    内燃机12    尾气管路14    NOx-存储催化剂16    气体传感器18    气体传感器20    发动机控制器22    尾气回流阀24    节流阀36    控制器

Claims (9)

1.一种用于控制设置在机动车的内燃机(10)的尾气管路(12)内的NOx-存储催化剂(14)的NOx-再生的方法，其中至少在超过NOx-存储催化剂(14)的吸附状况或NOx-存储催化剂(14)的下游的NOx-排放的阈值时，开始NOx-再生，其特征在于，
(a)检测内燃机(10)是否被接在怠速运行状态并且
(b)交替地或以任意的组合方式
在怠速运行时提高吸附状况或NOx-排放的阈值，
只有在预定的时间间隔期满时才开始NOx-再生和
在转换成怠速运行时中断正在进行的Nox-再生。
2.按照权利要求1所述的方法，其特征在于，当处于停车阶段时，车速超过预定的极限速度或转速超过预定的阈值时，在转换成怠速运行时并不中断正在运行的NOx-再生。
3.按照权利要求2所述的方法，其特征在于，在中断正在进行的NOx-再生时设置一个标志，该标志将促使在机动车接着的加速阶段继续进行NOx-再生。
4.按照权利要求3所述的方法，其特征在于，当必须在怠速工作情况下进行NOx-再生时，则取消标志。
5.按照上述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，在预定的λ值在0.85至1.0范围内，但在任何情况下富的程度都低于通常的NOx-再生时的富程度时，则在怠速工作下进行NOx-再生。
6.按照上述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，当由于任意的原因必须转换到λ＝1-工作时，则开始NOx-再生。
7.一种用于控制设置在机动车的内燃机(10)的尾气管路(12)内的NOx-存储催化剂(14)的NOx-再生的装置，其中至少在超过NOx-存储催化剂(14)的吸附状况或NOx-存储催化剂(14)的下游的NOx-排放的阈值时，开始NOx-再生，其特征在于，具有相应机构，利用所述机构
(a)检测内燃机(10)是否接在怠速运行状态并且
(b)交替地或以任意的组合方式
提高怠速运行时的吸附状况或NOx-排放的阈值，
只有在预定的时间间隔期满时才开始NOx-再生和
在转换成怠速运行时中断正在进行的NOx-再生。
8.按照权利要求7所述的装置，其特征在于，所述机构包括一个控制器(36)，在控制器内以数字形式存储有用于在怠速运行状态控制NOx-存储催化剂(14)的NOx-再生的程序。
9.按照权利要求8所述的装置，其特征在于，控制器(36)安装在发动机控制器(20)内。
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