RU2261340C2 - Способ управления работой каталитического нейтрализатора двигателя внутреннего сгорания, элемент управления для блока управления двигателем внутреннего сгорания, блок управления для двигателя внутреннего сгорания и двигатель внутреннего сгорания - Google Patents

Способ управления работой каталитического нейтрализатора двигателя внутреннего сгорания, элемент управления для блока управления двигателем внутреннего сгорания, блок управления для двигателя внутреннего сгорания и двигатель внутреннего сгорания Download PDF

Info

Publication number
RU2261340C2
RU2261340C2 RU2001126129/06A RU2001126129A RU2261340C2 RU 2261340 C2 RU2261340 C2 RU 2261340C2 RU 2001126129/06 A RU2001126129/06 A RU 2001126129/06A RU 2001126129 A RU2001126129 A RU 2001126129A RU 2261340 C2 RU2261340 C2 RU 2261340C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
catalytic converter
internal combustion
emitted
combustion engine
nitrogen oxides
Prior art date
Application number
RU2001126129/06A
Other languages
English (en)
Other versions
RU2001126129A (ru
Inventor
Эберхард ШНАЙБЕЛЬ (DE)
Эберхард ШНАЙБЕЛЬ
Андреас КОРИНГ (DE)
Андреас КОРИНГ
Хольгер БЕЛЛЬМАН (DE)
Хольгер БЕЛЛЬМАН
Томас ВАЛЬ (DE)
Томас ВАЛЬ
Андреас БЛУМЕНШТОК (DE)
Андреас БЛУМЕНШТОК
Клаус ВИНКЛЕР (DE)
Клаус ВИНКЛЕР
Франк ШТАНГЛЬМАЙЕР (DE)
Франк ШТАНГЛЬМАЙЕР
Бернд ШУМАН (DE)
Бернд ШУМАН
Original Assignee
Роберт Бош Гмбх
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Роберт Бош Гмбх filed Critical Роберт Бош Гмбх
Publication of RU2001126129A publication Critical patent/RU2001126129A/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2261340C2 publication Critical patent/RU2261340C2/ru

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N3/00—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/08—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N3/00—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/08—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
    • F01N3/0807—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by using absorbents or adsorbents
    • F01N3/0828—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by using absorbents or adsorbents characterised by the absorbed or adsorbed substances
    • F01N3/0842—Nitrogen oxides
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N11/00—Monitoring or diagnostic devices for exhaust-gas treatment apparatus, e.g. for catalytic activity
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N13/00—Exhaust or silencing apparatus characterised by constructional features ; Exhaust or silencing apparatus, or parts thereof, having pertinent characteristics not provided for in, or of interest apart from, groups F01N1/00 - F01N5/00, F01N9/00, F01N11/00
    • F01N13/009—Exhaust or silencing apparatus characterised by constructional features ; Exhaust or silencing apparatus, or parts thereof, having pertinent characteristics not provided for in, or of interest apart from, groups F01N1/00 - F01N5/00, F01N9/00, F01N11/00 having two or more separate purifying devices arranged in series
    • F01N13/0097—Exhaust or silencing apparatus characterised by constructional features ; Exhaust or silencing apparatus, or parts thereof, having pertinent characteristics not provided for in, or of interest apart from, groups F01N1/00 - F01N5/00, F01N9/00, F01N11/00 having two or more separate purifying devices arranged in series the purifying devices are arranged in a single housing
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N3/00—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/08—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
    • F01N3/0807—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by using absorbents or adsorbents
    • F01N3/0814—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by using absorbents or adsorbents combined with catalytic converters, e.g. NOx absorption/storage reduction catalysts
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N2240/00—Combination or association of two or more different exhaust treating devices, or of at least one such device with an auxiliary device, not covered by indexing codes F01N2230/00 or F01N2250/00, one of the devices being
    • F01N2240/04—Combination or association of two or more different exhaust treating devices, or of at least one such device with an auxiliary device, not covered by indexing codes F01N2230/00 or F01N2250/00, one of the devices being an electric, e.g. electrostatic, device other than a heater
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N2430/00—Influencing exhaust purification, e.g. starting of catalytic reaction, filter regeneration, or the like, by controlling engine operating characteristics
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N2430/00—Influencing exhaust purification, e.g. starting of catalytic reaction, filter regeneration, or the like, by controlling engine operating characteristics
    • F01N2430/06—Influencing exhaust purification, e.g. starting of catalytic reaction, filter regeneration, or the like, by controlling engine operating characteristics by varying fuel-air ratio, e.g. by enriching fuel-air mixture
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N2550/00—Monitoring or diagnosing the deterioration of exhaust systems
    • F01N2550/02—Catalytic activity of catalytic converters
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N2550/00—Monitoring or diagnosing the deterioration of exhaust systems
    • F01N2550/03—Monitoring or diagnosing the deterioration of exhaust systems of sorbing activity of adsorbents or absorbents
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N3/00—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/08—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
    • F01N3/10—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust
    • F01N3/24—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust characterised by constructional aspects of converting apparatus
    • F01N3/38—Arrangements for igniting
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B75/00—Other engines
    • F02B75/12—Other methods of operation
    • F02B2075/125—Direct injection in the combustion chamber for spark ignition engines, i.e. not in pre-combustion chamber
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02A—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
    • Y02A50/00—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE in human health protection, e.g. against extreme weather
    • Y02A50/20—Air quality improvement or preservation, e.g. vehicle emission control or emission reduction by using catalytic converters
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/40—Engine management systems

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Exhaust Gas After Treatment (AREA)
  • Exhaust Gas Treatment By Means Of Catalyst (AREA)
  • Ignition Installations For Internal Combustion Engines (AREA)

Abstract

Изобретение относится к двигателестроению и может быть использовано в системах очистки выхлопных газов двигателей транспортных средств. Двигатель внутреннего сгорания, прежде всего транспортного средства, оснащен каталитическим нейтрализатором, который способен накапливать и высвобождать оксиды азота. При этом предусмотрен также датчик NOx, позволяющий измерять количество выбрасываемых NOx за указанным каталитическим нейтрализатором. Такой двигатель оснащен также блоком управления, который выполнен с возможностью обеспечивать накопление оксидов азота в каталитическом нейтрализаторе только до степени, не достигающей полного его насыщения оксидами азота. Помимо этого блок управления позволяет также создавать перед каталитическим нейтрализатором или в нем самом повышенное количество выбрасываемых NOx. Кроме того, блок управления позволяет сделать вывод об исправности каталитического нейтрализатора на основании измеряемого затем количества выбрасываемых NOx. Изобретение позволяет распознать неисправность нейтрализатора. 4 н.и 5 з.п. ф-лы, 3 ил.

Description

Настоящее изобретение относится к способу управления работой каталитического нейтрализатора двигателя внутреннего сгорания (ДВС), прежде всего транспортного средства, при осуществлении которого обеспечивают накопление и высвобождение этим каталитическим нейтрализатором оксидов азота (NOx) и за указанным каталитическим нейтрализатором измеряют количество выбрасываемых NOx. Изобретение относится далее к элементу управления для блока управления ДВС, к самому этому блоку управления для ДВС, прежде всего транспортного средства, а также к двигателю внутреннего сгорания, прежде всего транспортного средства.
Подобные способ, блок управления и ДВС известны по применению, например, так называемых систем с непосредственным впрыскиванием бензина. В таких системах топливо впрыскивается в камеру сгорания ДВС на такте впуска в режиме с гомогенным смесеобразованием или такте сжатия в режиме с послойным смесеобразованием. Режим с гомогенным смесеобразованием предусмотрен преимущественно для работы ДВС при полной нагрузке, тогда как режим с послойным смесеобразованием используется при работе ДВС на холостом ходу и в диапазоне частичных нагрузок. Переключение с одного из указанных режимов на другой происходит в подобном ДВС с непосредственным впрыскиванием топлива, например, в зависимости от требуемого крутящего момента.
Для работы прежде всего в режиме с послойным смесеобразованием необходимо наличие так называемого катализатора-накопителя, способного промежуточно накапливать образующиеся оксиды азота с целью их восстановления при последующей работе ДВС в режиме с гомогенным смесеобразованием. Подобный катализатор-накопитель аккумулирует оксиды азота в режиме с послойным смесеобразованием и снова высвобождает их в режиме с гомогенным смесеобразованием. Для управления и контроля за каталитическим нейтрализатором расположен датчик NOx, предназначенный для измерения количества выбрасываемых NOx в выходящем потоке отработавших газов (ОГ).
В результате старения каталитически активного материала каталитического нейтрализатора или по иным причинам определенные его части могут выходить из строя.
В основу настоящего изобретения была положена задача разработать такой способ управления работой каталитического нейтрализатора ДВС, который позволял бы распознавать неисправность этого нейтрализатора.
В отношении способа указанного в начале описания типа эта задача решается согласно изобретению благодаря тому, что накопление каталитическим нейтрализатором оксидов азота обеспечивают только до степени, не достигающей полного его насыщения оксидами азота, перед каталитическим нейтрализатором или в нем самом создают повышенное количество выбрасываемых NOx и на основании измеряемого затем количества выбрасываемых NOx делают вывод об исправности каталитического нейтрализатора.
Благодаря лишь частичному насыщению катализатора оксидами азота он способен уменьшать создаваемое перед ним или в нем самом повышенное количество выбрасываемых NOx. В результате количество выбрасываемых NOx на выходе каталитического нейтрализатора меньше созданного вначале повышенного их количества. Подобное уменьшение выбросов оксидов азота позволяет согласно изобретению сделать вывод об исправности каталитического нейтрализатора. При наличии существенного снижения первоначально повышенного количества выбрасываемых NOx можно по меньшей мере в этом отношении сделать вывод об исправной работе каталитического нейтрализатора.
И наоборот, каталитический нейтрализатор может быть классифицирован как неисправный в том случае, когда при измерении будет зарегистрировано повышенное количество выбрасываемых NOx. При этом каталитический нейтрализатор не снижает первоначально повышенное количество выбрасываемых NOx, что свидетельствует о его неисправности.
Согласно одному из предпочтительных вариантов осуществления изобретения предлагается создавать повышенное количество выбрасываемых NOx перед каталитическим нейтрализатором или в нем самом за счет создания условий, обеспечивающих высвобождение им оксидов азота. Создание условий, при которых каталитический нейтрализатор начинает высвобождать оксиды азота, позволяет повысить количество выбрасываемых NOx. Поскольку степень насыщения каталитического нейтрализатора оксидами азота не достигает максимального уровня, выброс оксидов азота повышается "в начале" или по меньшей мере "внутри" него. Тем самым повышенное количество выбрасываемых NOx у исправного катализатора удается вновь снизить еще в пределах последнего. В этом случае датчик NOx регистрирует на выходе каталитического нейтрализатора нулевое или же лишь очень незначительное количество выбрасываемых NOx, что позволяет сделать вывод об исправной работе этого каталитического нейтрализатора.
Создавать повышенное количество выбрасываемых NOx перед каталитическим нейтрализатором или в нем самом предпочтительно далее за счет снижения интенсивности рециркуляции ОГ и/или за счет изменения момента зажигания в сторону раннего и/или за счет уменьшения давления подачи топлива. Альтернативно этому или в дополнение к этому создавать повышенное количество выбрасываемых NOx можно за счет использования химических источников NOx, обеспечивающих добавление в поток ОГ перед каталитическим нейтрализатором, например, мочевины или нитрата. Кроме того, создавать повышенное количество выбрасываемых NOx можно и с помощью расположенной перед каталитическим нейтрализатором свечи зажигания.
Особое значение имеет реализация предлагаемого в изобретении способа на базе элемента управления, предназначенного для блока управления ДВС, прежде всего транспортного средства. При этом в таком элементе управления хранится программа, ориентированная на выполнение в вычислительном устройстве, прежде всего в микропроцессоре, и предназначенная для осуществления предлагаемого в изобретении способа. Таким образом, в этом случае предлагаемое в изобретении решение реализуется с помощью хранящейся в памяти элемента управления программы, и поэтому подобный элемент управления с заложенной в него программой также является одним из объектов изобретения аналогично описанному выше способу, для осуществления которого предназначена эта программа. В качестве элемента управления можно использовать прежде всего электрический носитель данных, например постоянное запоминающее устройство (ПЗУ) или флэш-память.
В изобретении предлагается также блок управления для ДВС, прежде всего ДВС транспортного средства. Такой ДВС оснащен каталитическим нейтрализатором, способным накапливать и высвобождать оксиды азота, и датчиком NOx, позволяющим измерять количество выбрасываемых NOx за каталитическим нейтрализатором. Согласно изобретению предлагаемый в нем блок управления выполнен с возможностью обеспечивать накопление оксидов азота в каталитическом нейтрализаторе только до степени, не достигающей полного его насыщения оксидами азота, создавать перед каталитическим нейтрализатором или в нем самом повышенное количество выбрасываемых NOx и делать вывод об исправности каталитического нейтрализатора на основании измеряемого затем количества выбрасываемых NOx.
Объектом изобретения является также собственно двигатель внутреннего сгорания, прежде всего транспортного средства, оснащенный каталитическим нейтрализатором, который способен накапливать и высвобождать оксиды азота, датчиком NOx, позволяющим измерять количество выбрасываемых NOx за указанным каталитическим нейтрализатором, и блоком управления. Подобный ДВС отличается тем, что указанный блок управления выполнен с возможностью обеспечивать накопление оксидов азота в каталитическом нейтрализаторе только до степени, не достигающей полного его насыщения оксидами азота, создавать перед каталитическим нейтрализатором или в нем самом повышенное количество выбрасываемых NOx и делать вывод об исправности каталитического нейтрализатора на основании измеряемого затем количества выбрасываемых NOx.
Другие отличительные особенности, возможности применения и преимущества изобретения рассмотрены ниже на примере некоторых вариантов его осуществления со ссылкой на прилагаемые чертежи. При этом все рассмотренные в описании или представленные на чертежах отличительные признаки индивидуально и в любых сочетаниях характеризуют объект изобретения независимо от их компоновки в пунктах формулы изобретения или ссылки на них, а также независимо от их формулировки, соответственно представления в описании и на чертежах.
На прилагаемых к описанию чертежах показано:
на фиг.1 - схематичное изображение одного из вариантов выполнения предлагаемого в изобретении двигателя внутреннего сгорания,
на фиг.2 - характеристика выбросов NOx на выходе каталитического нейтрализатора ДВС, показанного на фиг.1, и
на фиг.3а и 3б - характеристики степени насыщения и выбросов NOx каталитического нейтрализатора, показанного на фиг.1.
На фиг.1 схематично показан устанавливаемый на транспортном средстве двигатель 1 внутреннего сгорания (ДВС), в цилиндре 3 которого с возможностью возвратно-поступательного движения установлен поршень 2. В цилиндре 3 имеется камера 4 сгорания, которая ограничена, в частности, поршнем 2, впускным клапаном 5 и выпускным клапаном 6. Впускной клапан 5 управляет соединением цилиндра с впускным трубопроводом 7, а выпускной клапан 6 управляет его соединением с выпускным трубопроводом 8.
В зоне впускного клапана 5 и выпускного клапана 6 в камеру 4 сгорания выступают клапанная форсунка 9 и свеча 10 зажигания. Клапанная форсунка 9 служит для впрыскивания топлива в камеру 4 сгорания. Свеча 10 зажигания предназначена для воспламенения топлива в камере 4 сгорания.
Во впускном трубопроводе 7 расположена поворотная дроссельная заслонка 11, регулирующая поступление воздуха в этот впускной трубопровод 7. Количество поступающего воздуха зависит от углового положения дроссельной заслонки 11. В выпускном трубопроводе 8 расположен каталитический нейтрализатор 12, служащий для нейтрализации отработавших газов, образующихся при сгорании топлива.
Каталитический нейтрализатор 12 представляет собой катализатор-накопитель, объединенный с трехкомпонентным каталитическим нейтрализатором. Таким образом, каталитический нейтрализатор 12 предназначен, в частности, для промежуточного накопления оксидов азота (NOx).
В состав показанного на фиг.1 каталитического нейтрализатора 12 входят два носителя 13 каталитического покрытия, так называемые монолитные блоки-носители. На том участке выпускного трубопровода, который расположен непосредственно за каталитическим нейтрализатором 12, предусмотрен датчик NOx 14, предназначенный для измерения количества выбросов NOx в выходящем из каталитического нейтрализатора потоке ОГ.
На вход блока 18 управления поступают сигналы 19, характеризующие измеренные различными датчиками рабочие параметры ДВС 1. Блок 18 управления формирует выходные сигналы 20, которые в виде управляющих воздействий, подаваемых на приводные и/или исполнительные механизмы, позволяют влиять на режим работы ДВС 1. Блок 18 управления предназначен, в частности, для управления рабочими параметрами ДВС 1 и/или для их регулирования. Для этой цели в блоке 18 управления предусмотрен микропроцессор, в памяти которого, выполненной, в частности, в виде флэш-памяти, хранится программа, на основании которой осуществляются указанные процессы управления и/или регулирования.
В первом режиме работы ДВС 1, так называемом режиме с гомогенным смесеобразованием, происходит частичное открытие, соответственно, закрытие дроссельной заслонки 11 в зависимости от требуемой величины крутящего момента. Топливо впрыскивается клапанной форсункой 9 в камеру 4 сгорания на ходе впуска поршня 2. Воздух, одновременно впускаемый дроссельной заслонкой 11, завихряет впрыскиваемое топливо, которое в результате практически равномерно распределяется по камере 4 сгорания. После этого на такте сжатия происходит сжатие топливовоздушной смеси, которая в последующем воспламеняется свечой 10 зажигания. Расширяющиеся газы, которые образуются в результате воспламенения топлива, создают давление, под действием которого поршень 2 приводится в движение. Создаваемый при этом крутящий момент зависит в режиме с гомогенным смесеобразованием, в частности, от положения дроссельной заслонки 11. С целью снижения количества образующихся при сгорании топлива вредных веществ коэффициент избытка воздуха (лямбда) горючей смеси по возможности устанавливают равным единице.
Во втором режиме работы ДВС 1, так называемом режиме работы с послойным смесеобразованием, дроссельная заслонка 11 открыта на достаточно большую величину. При этом топливо впрыскивается клапанной форсункой 9 в камеру 4 сгорания на ходе сжатия поршня 2 в определенное место непосредственно вблизи от свечи 10 зажигания, а также в некоторый заданный момент времени, предшествующий моменту зажигания. Затем топливо воспламеняется свечой 10 зажигания с образованием газов, которые, расширяясь, на следующем такте приводят поршень 2 в движение. В режиме с послойным смесеобразованием создаваемый крутящий момент в значительной степени зависит от количества впрыснутого топлива. Режим с послойным смесеобразованием предназначен в основном для работы ДВС 1 на холостом ходу и в диапазоне частичных нагрузок.
При работе двигателя в режиме с послойным смесеобразованием катализатор-накопитель каталитического нейтрализатора 12 накапливает оксиды азота. В последующем режиме с гомогенным смесеобразованием оксиды азота вновь высвобождаются из катализатора-накопителя и восстанавливаются в трехкомпонентном каталитическом нейтрализаторе. В процессе подобного непрерывного накопления и высвобождения оксидов азота в катализаторе-накопителе с течением времени накапливается и поглощаемая им сера. В результате способность катализатора-накопителя аккумулировать оксиды азота снижается, что в последующем называется старением этого катализатора-накопителя.
На фиг.2 показана характеристика изменения во времени содержания NOx в выбросах, измеряемого, например, датчиком NOx 14 на выходе каталитического нейтрализатора 12. По мере увеличения количества NOx, накапливаемых катализатором-накопителем, их содержание в выбросах также возрастает. По достижении некоторого заданного порогового значения, соответствующего полному насыщению катализатора-накопителя оксидами азота, ДВС 1 переключается на другой режим работы, и катализатор-накопитель, как уже упоминалось выше, вновь высвобождает накопленные им оксиды азота, например, в режиме с гомогенным смесеобразованием.
Непосредственно после переключения ДВС 1 на работу в режиме с гомогенным смесеобразованием происходит выброс повышенного количества NOx. Подобное увеличение выброса оксидов азота отмечено на фиг.2 позицией 15. Это увеличение 15 выброса NOx обусловлено тем, что, с одной стороны, катализатор-накопитель при работе ДВС в режиме с гомогенным смесеобразованием вновь начинает высвобождать накопленные им оксиды азота, а с другой стороны, трехкомпонентный каталитический нейтрализатор оказывается еще не в состоянии превращать высвобождаемые оксиды азота в азот и кислород. В результате оксиды азота в том же количестве выходят из каталитического нейтрализатора 12, чем и обусловлено указанное повышение 15 выбросов NOx.
На фиг.3а показана кривая 16, отражающая изменение степени насыщения каталитического нейтрализатора 12 в зависимости от пути, проходимого потоком ОГ в каталитическом нейтрализаторе 12 через оба носителя 13. Как следует из этой кривой 16 изменения степени насыщения, оксиды азота в основном частично накоплены только в первом, если смотреть по ходу потока ОГ, из двух носителей 13 каталитического нейтрализатора 12 и полностью удалены из второго носителя 13.
Когда состояние каталитического нейтрализатора 12 соответствует показанной на фиг.3а кривой 16 изменения степени насыщения, блок 18 управления переключает ДВС на работу в режиме с гомогенным смесеобразованием. Таким образом, блок 18 управления инициирует высвобождение оксидов азота из катализатора-накопителя даже несмотря на то, что согласно кривой 16 он способен и далее аккумулировать оксиды азота, т.е. степень его насыщения этими оксидами азота еще не достигает предельной.
У катализатора-накопителя при его полном насыщении оксидами азота в результате такого переключения на выходе каталитического нейтрализатора 12 было бы измерено повышенное количество выбрасываемых NOx, как это показано на фиг.2. Поскольку, однако, насыщение катализатора-накопителя оксидами азота согласно фиг.3а еще не достигло максимальной степени, подобное повышенное количество выбрасываемых NOx образуется не на выходе каталитического нейтрализатора 12, а в основном лишь "в начале", соответственно "внутри", этого каталитического нейтрализатора 12. Сказанное следует из того факта, что согласно фиг.3а высокая степень насыщения оксидами азота, соответственно значительное их накопление, отмечается у катализатора-накопителя только в его "начале".
Показанная на фиг.3б характеристика отражает изменение повышенного количества выбрасываемых NOx, с одной стороны, в зависимости от пути, проходимого потоком ОГ в каталитическом нейтрализаторе 12, а с другой стороны, и в зависимости от времени, которое необходимо затратить потоку с повышенным количеством выбрасываемых NOx для прохождения этого пути через каталитический нейтрализатор 12.
Как следует из показанной на фиг.3б диаграммы и как уже указывалось выше, сравнительно высокий выброс повышенных количеств NOx происходит "в начале" каталитического нейтрализатора 12. Это высокое повышенное количество выбрасываемых NOx сохраняется на всем пути движения потока ОГ через каталитический нейтрализатор 12 в сторону его выхода. На этом пути трехкомпонентный каталитический нейтрализатор по меньшей мере частично превращает выбрасываемые в повышенном количестве NOx в азот и кислород. В результате вначале относительно высокое повышенное количество выбрасываемых NOx медленно снижается со временем на пути движения потока ОГ. Описанный процесс отражен на фиг.3б в виде последовательных кривых 17 с непрерывно уменьшающимися пиками по мере снижения выбросов NOx.
В результате на выходе каталитического нейтрализатора 12, показанном на фиг.3а и 3б прерывистой линией, из этого каталитического нейтрализатора 12 выходит сравнительно малое повышенное количество выбрасываемых NOx. При соответствующем подборе кривой 16 изменения степени насыщения каталитического нейтрализатора это сравнительно малое повышенное количество выбрасываемых NOx можно практически полностью свести к нулю.
Если оба носителя 13 каталитического нейтрализатора 12 находятся в исправном состоянии, то, как описано выше, датчик NOx 14 более не будет или по меньшей мере практически не будет регистрировать повышенный выброс NOx. На основании этого блок 18 управления может сделать вывод о функциональной исправности обоих носителей 13 каталитического нейтрализатора 12.
Если же первый в направлении движения потока ОГ носитель 13 каталитического нейтрализатора 12 вышел из строя, а второй носитель 13 продолжает исправно работать, то повышенный выброс NOx будет происходить лишь "в начале" второго носителя 13, который при этом окажется не в состоянии полностью свести к нулю подобный повышенный выброс оксидов азота. В результате в этом случае датчик NOx 14 будет регистрировать на выходе каталитического нейтрализатора 12 повышенный выброс NOx, на основании чего блок 18 управления может сделать вывод о неисправности по меньшей мере одного из двух носителей 13 каталитического нейтрализатора 12.
Сказанное относится и к случаю, когда первый носитель 13 продолжает работать исправно, а второй носитель 13, напротив, вышел из строя. При этом несмотря на образование повышенного количества выбрасываемых NOx "в начале" первого носителя 13 последний окажется не в состоянии полностью свести к нулю подобный повышенный выброс оксидов азота без второго носителя 13. В результате в этом случае датчик NOx 14 будет регистрировать на выходе каталитического нейтрализатора 12 повышенный выброс NOx, на основании чего блок 18 управления может сделать вывод о неисправности по меньшей мере одного из двух носителей 13 каталитического нейтрализатора 12.
В случае выхода из строя обоих носителей 13 каталитического нейтрализатора 12 датчик NOx 14 вообще не будет регистрировать никаких параметров, поскольку катализатор-накопитель не накапливал оксиды азота, и поэтому образование повышенных количеств выбрасываемых NOx в принципе невозможно. Подобную ситуацию, по меньшей мере в этом отношении, невозможно отличить от первого из рассмотренных случаев, когда оба носителя 13 каталитического нейтрализатора 12 работают исправно. Для проведения различий между обеими этими ситуациями необходимо применять другие подходы, не рассматриваемые в настоящем описании.
Таким образом, если при степени насыщения катализатора, соответствующей показанному на фиг.3а графику, и после переключения ДВС на работу в режиме с гомогенным смесеобразованием датчик NOx 14 регистрирует повышенный выброс NOx, то блок 18 управления может на основании этой информации сделать вывод о неисправности по меньшей мере одного из носителей 13 каталитического нейтрализатора 12.
Для обнаружения повышенного выброса NOx блок 18 управления может использовать максимальное значение измеряемого датчиком NOx 14 количества выбрасываемых NOx, и/или площадь поверхности под кривой, описывающей подобные выбросы NOx, и/или имеющиеся постоянные времени этих выбросов NOx, или иные параметры.
Очевидно, что рассмотренный выше способ применим и в отношении каталитического нейтрализатора 12 с одним единственным носителем 13 каталитического покрытия. В этом случае наличие повышенного количества выбрасываемых NOx может свидетельствовать о выходе из строя по меньшей мере определенной части этого каталитического нейтрализатора 12.
В описанном выше способе показанное на фиг.2 увеличение 15 выбросов NOx обусловлено переключением ДВС на работу в режиме с гомогенным смесеобразованием. Равным образом увеличивать выброс NOx можно и другим методом. Так, например, увеличить выброс NOx можно за счет снижения интенсивности рециркуляции ОГ, и/или за счет изменения момента зажигания в сторону раннего, и/или за счет уменьшения давления подачи топлива. Кроме того, образование повышенного количества выбрасываемых NOx можно обеспечить с помощью химических источников NOx, обеспечивающих добавление в поток ОГ перед каталитическим нейтрализатором 12, например, мочевины или нитрата. Помимо этого повысить выброс NOx можно за счет соответствующего управления свечой зажигания, расположенной перед каталитическим нейтрализатором 12.

Claims (9)

1. Способ управления работой каталитического нейтрализатора (12) двигателя (1) внутреннего сгорания (ДВС), прежде всего транспортного средства, при осуществлении которого обеспечивают накопление и высвобождение этим каталитическим нейтрализатором (12) оксидов азота (NOx) и за указанным каталитическим нейтрализатором (12) измеряют количество выбрасываемых NOx, отличающийся тем, что накопление каталитическим нейтрализатором (12) оксидов азота обеспечивают только до степени, не достигающей полного его насыщения оксидами азота, перед каталитическим нейтрализатором (12) или в нем самом создают повышенное количество выбрасываемых NOx и на основании измеряемого затем количества выбрасываемых NOx делают вывод об исправности каталитического нейтрализатора (12).
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что каталитический нейтрализатор (12) классифицируют как неисправный в том случае, если при измерении регистрируют повышенное количество выбрасываемых NOx.
3. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что повышенное количество выбрасываемых NOx перед каталитическим нейтрализатором (12) или в нем самом создают за счет создания условий, обеспечивающих высвобождение им оксидов азота.
4. Способ по любому из пп.1-3, отличающийся тем, что повышенное количество выбрасываемых NOx перед каталитическим нейтрализатором (12) или в нем самом создают за счет снижения интенсивности рециркуляции ОГ и/или за счет изменения момента зажигания в сторону раннего и/или за счет уменьшения давления подачи топлива.
5. Способ по любому из пп.1-4, отличающийся тем, что повышенное количество выбрасываемых NOx создают за счет использования химических источников NOx, обеспечивающих добавление в поток ОГ перед каталитическим нейтрализатором (12), например, мочевины или нитрата.
6. Способ по любому из пп.1-5, отличающийся тем, что повышенное количество выбрасываемых NOx создают с помощью расположенной перед каталитическим нейтрализатором (12) свечи зажигания.
7. Элемент управления, прежде всего флэш-память, для блока (18) управления ДВС (1), прежде всего транспортного средства, в котором хранится программа, ориентированная на выполнение в вычислительном устройстве, прежде всего в микропроцессоре, отличающийся тем, что указанная программа предназначена для осуществления способа по любому из пп.1-6.
8. Блок (18) управления для ДВС (1), прежде всего транспортного средства, при этом указанный ДВС (1) оснащен каталитическим нейтрализатором (12), который способен накапливать и высвобождать оксиды азота, и датчиком NOx (14), позволяющим измерять количество выбрасываемых NOx за указанным каталитическим нейтрализатором (12), отличающийся тем, что он выполнен с возможностью обеспечивать накопление оксидов азота в каталитическом нейтрализаторе (12) только до степени, не достигающей полного его насыщения оксидами азота, создавать перед каталитическим нейтрализатором (12) или в нем самом повышенное количество выбрасываемых NOx и делать вывод об исправности каталитического нейтрализатора (12) на основании измеряемого затем количества выбрасываемых NOx.
9. Двигатель (1) внутреннего сгорания, прежде всего транспортного средства, оснащенный каталитическим нейтрализатором (12), который способен накапливать и высвобождать оксиды азота, датчиком NOx (14), позволяющим измерять количество выбрасываемых NOx за указанным каталитическим нейтрализатором (12), и блоком (18) управления, отличающийся тем, что указанный блок (18) управления выполнен с возможностью обеспечивать накопление оксидов азота в каталитическом нейтрализаторе (12) только до степени, не достигающей полного его насыщения оксидами азота, создавать перед каталитическим нейтрализатором (12) или в нем самом повышенное количество выбрасываемых NOx и делать вывод об исправности каталитического нейтрализатора (12) на основании измеряемого затем количества выбрасываемых NOx.
RU2001126129/06A 1999-12-31 2000-12-22 Способ управления работой каталитического нейтрализатора двигателя внутреннего сгорания, элемент управления для блока управления двигателем внутреннего сгорания, блок управления для двигателя внутреннего сгорания и двигатель внутреннего сгорания RU2261340C2 (ru)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE19963901.9 1999-12-31
DE19963901A DE19963901A1 (de) 1999-12-31 1999-12-31 Verfahren zum Betreiben eines Katalysators einer Brennkraftmaschine

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2001126129A RU2001126129A (ru) 2003-05-27
RU2261340C2 true RU2261340C2 (ru) 2005-09-27

Family

ID=7935073

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2001126129/06A RU2261340C2 (ru) 1999-12-31 2000-12-22 Способ управления работой каталитического нейтрализатора двигателя внутреннего сгорания, элемент управления для блока управления двигателем внутреннего сгорания, блок управления для двигателя внутреннего сгорания и двигатель внутреннего сгорания

Country Status (8)

Country Link
US (1) US6494036B2 (ru)
EP (1) EP1159517B1 (ru)
JP (1) JP2003519325A (ru)
KR (1) KR20010102447A (ru)
BR (1) BR0008630A (ru)
DE (2) DE19963901A1 (ru)
RU (1) RU2261340C2 (ru)
WO (1) WO2001049995A1 (ru)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2678239C2 (ru) * 2014-04-09 2019-01-24 ФОРД ГЛОУБАЛ ТЕКНОЛОДЖИЗ, ЭлЭлСи Способ (варианты) и система
RU2696838C2 (ru) * 2014-11-05 2019-08-06 Форд Глобал Текнолоджиз, Ллк Способ упреждающей регенерации ловушки обедненных окисей азота
RU2708173C2 (ru) * 2014-12-04 2019-12-04 Форд Глобал Текнолоджиз, Ллк Способ и электронная система планирования регенерации ловушки обедненных оксидов азота

Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19963921A1 (de) * 1999-12-31 2001-07-12 Bosch Gmbh Robert Verfahren zum Betreiben eines Speicherkatalysators einer Brennkraftmaschine
JP3927395B2 (ja) * 2001-09-28 2007-06-06 株式会社日立製作所 圧縮着火エンジンの制御装置
US7404809B2 (en) * 2004-10-12 2008-07-29 Iradimed Corporation Non-magnetic medical infusion device
US7401462B2 (en) * 2004-03-30 2008-07-22 General Motors Corporation Control strategy for lean NOx trap regeneration
AT501503B1 (de) * 2005-03-03 2007-04-15 Avl List Gmbh Verfahren zur diagnose eines abgasnachbehandlungssystems
DE102005059055A1 (de) 2005-12-08 2007-06-14 Robert Bosch Gmbh Verfahren zur Diagnose eines einem Abgasstrom angeordneten Katalysators und Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens
JP4576464B2 (ja) * 2008-08-05 2010-11-10 本田技研工業株式会社 排ガス浄化装置の劣化判定装置

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5201802A (en) * 1991-02-04 1993-04-13 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Exhaust gas purification system for an internal combustion engine
US5426934A (en) * 1993-02-10 1995-06-27 Hitachi America, Ltd. Engine and emission monitoring and control system utilizing gas sensors
KR0150432B1 (ko) * 1994-05-10 1998-10-01 나까무라 유이찌 내연엔진의 제어장치 및 제어방법
JPH1071325A (ja) * 1996-06-21 1998-03-17 Ngk Insulators Ltd エンジン排ガス系の制御方法および触媒／吸着手段の劣化検出方法
US6309536B1 (en) * 1997-10-14 2001-10-30 Ngk Spark Plug Co., Ltd. Method and apparatus for detecting a functional condition on an NOx occlusion catalyst
DE19753718C1 (de) * 1997-12-04 1999-07-08 Daimler Chrysler Ag Verfahren zum Betreiben eines Dieselmotors
JP3456401B2 (ja) 1998-02-12 2003-10-14 日産自動車株式会社 内燃機関の排気浄化装置
JP3997599B2 (ja) * 1998-04-27 2007-10-24 株式会社デンソー 内燃機関の空燃比制御装置
DE19823923C2 (de) * 1998-05-28 2003-04-17 Siemens Ag Verfahren zur Stickoxidreduzierung im Abgas einer Brennkraftmaschine
JP3684854B2 (ja) * 1998-07-02 2005-08-17 日産自動車株式会社 内燃機関の触媒劣化診断装置
US6305160B1 (en) * 1999-07-12 2001-10-23 Ford Global Technologies, Inc. Emission control system

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2678239C2 (ru) * 2014-04-09 2019-01-24 ФОРД ГЛОУБАЛ ТЕКНОЛОДЖИЗ, ЭлЭлСи Способ (варианты) и система
RU2696838C2 (ru) * 2014-11-05 2019-08-06 Форд Глобал Текнолоджиз, Ллк Способ упреждающей регенерации ловушки обедненных окисей азота
RU2708173C2 (ru) * 2014-12-04 2019-12-04 Форд Глобал Текнолоджиз, Ллк Способ и электронная система планирования регенерации ловушки обедненных оксидов азота

Also Published As

Publication number Publication date
US6494036B2 (en) 2002-12-17
DE19963901A1 (de) 2001-07-12
WO2001049995A1 (de) 2001-07-12
JP2003519325A (ja) 2003-06-17
EP1159517B1 (de) 2005-06-01
EP1159517A1 (de) 2001-12-05
DE50010456D1 (de) 2005-07-07
US20020134077A1 (en) 2002-09-26
KR20010102447A (ko) 2001-11-15
BR0008630A (pt) 2001-12-18

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2256083C2 (ru) Способ диагностики каталитического нейтрализатора двигателя внутреннего сгорания, прежде всего транспортного средства, блок управления и двигатель внутреннего сгорания
US6889497B2 (en) Method and controller for operating a nitrogen oxide (NOx) storage catalyst
US9068491B2 (en) SCR catalyst diagnostics
US8219278B2 (en) NOx sensor malfunction diagnostic device and malfunction diagnostic method
US7146969B2 (en) Motor vehicle comprising an activated carbon filter and method for regenerating an activated carbon filter
US10378404B2 (en) Methods and systems for an engine after-treatment system
US6453663B1 (en) NOx sensor monitoring
US6901745B2 (en) Method for operating a nitrogen oxide (nox) storage catalyst
US6860101B2 (en) Exhaust gas purification system for internal combustion engine
RU2261340C2 (ru) Способ управления работой каталитического нейтрализатора двигателя внутреннего сгорания, элемент управления для блока управления двигателем внутреннего сгорания, блок управления для двигателя внутреннего сгорания и двигатель внутреннего сгорания
JP2001003735A (ja) エンジン排気浄化装置
US9452752B2 (en) Method for initiating and maintaining a substoichiometric operating mode of an internal combustion engine and internal combustion engine for carrying out a method of this kind
JP2000104537A (ja) 触媒の機能性の判定方法
RU2247251C2 (ru) Способ управления работой двигателя внутреннего сгорания
US6862880B2 (en) Method for operating a catalyst
US10724457B2 (en) Regeneration of a particulate filter or four-way catalytic converter in an exhaust system of an internal combustion engine
US6634167B1 (en) Exhaust temperature raising apparatus and method for internal combustion engine
RU2613362C1 (ru) Устройство управления для двигателя внутреннего сгорания
RU2266417C2 (ru) Способ управления работой двигателя внутреннего сгорания
RU2270928C2 (ru) Способ управления работой двигателя внутреннего сгорания
KR20020068062A (ko) 내연 기관의 저장 촉매 변환기 작동 방법
JP6380264B2 (ja) 酸素センサの異常診断装置
JP4089507B2 (ja) 内燃機関の触媒劣化検出装置
JPH0942012A (ja) エンジン制御装置
GB2380426A (en) A method for monitoring the efficiency of an exhaust gas treatment device.

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20051223