[发明专利]通过空燃比控制来运行排气系统的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于运行内燃机排气系统的方法，在该排气系统中至少设有颗粒分离器和催化(转化)器。另外还提出一种适合实施该方法的机动车。本发明尤其应用在内燃机运行期间的颗粒分离器再生方面。

背景技术

正是在火花点燃式发动机的排气处理方面，在去除固态的燃烧残余物时可能出现问题。此前在火花点燃式发动机的排气处理中发现，排气中产生的颗粒量明显少于柴油发动机的情况。例如使用颗粒分离器(壁流式过滤器、旁流式过滤器(Nebenstromfilter)等)来去除这种碳烟颗粒，在该颗粒分离器中阻留颗粒。为了避免阻塞和/或获得颗粒分离器效率的再次增加，例如在550℃至600℃的温度下对碳烟进行热转化，为此需要氧。

对于火花点燃式发动机，通常使用所谓的空燃比(Lambda)控制。这种空燃比控制尤其用于与功率和燃料消耗率相关地调节内燃机的燃烧过程。在此，空燃比(λ)表示参照化学计量的(理论配比的)混合物的空气燃料比。化学计量的混合物准确地包含使燃料完全燃烧所需的空气量。这种情况下λ＝1.0。在此，对汽油情况的质量比为14.7∶1。如果存在更多的燃料，则认为是浓混合物(λ＜1)，而在空气过量的情况下，认为是稀混合物(λ＞1)。空燃比控制通过适合的传感器探测实际的空燃比值并改变燃料量或空气量，从而设定空燃比控制值。

在具有三元催化转化器的排气系统中，空燃比控制被设定成将控制值准确地保持为1.0。为此已知两种不同的选择：其一选择是使空燃比值恒定地、准确地保持为1.0，而(另)一选择是使实际的空燃比值围绕一值为1.0的空燃比平均值恒定地振动。由此，使排气具有如下的混合物：其中仍含有的污染物在与三元催化转化器接触时能被尽可能有效地转化。

发明内容

由此，本发明的目的在于：至少部分地解决关于现有技术描述的问题。尤其是提出一种方法，其中在运行期间实现对来自内燃机排气流的污染物和域颗粒的有效转化。另外，提出一种具有排气系统的机动车，通过其能实现对颗粒分离器的再生的控制性调节，其中同样还使气态组分被可靠、有效地进一步转化。

所述目的通过具有权利要求1的步骤的方法以及具有权利要求7的特征的机动车来实现。本发明的其它有利实施方式在各从属列出的权利要求中提出。应指出的是，在权利要求中单独提出的特征可以任意技术上有意义的方式相互结合并形成本发明的另外的实施方式。尤其是结合附图的描述进一步描述本发明并给出本发明的另外的实施方式。

根据本发明提出一种用于运行内燃机排气系统的方法，在该排气系统中至少设有颗粒分离器和三元催化转化器，该方法至少包括下列步骤：

a)利用关于一控制值的空燃比控制来运行内燃机中的过程；

b)对颗粒分离器的再生过程进行识别；

c)确定颗粒分离器的再生过程的氧需求；

d)针对颗粒分离器的再生过程的时段，关于所述确定的氧需求来匹配所述空燃比控制。

步骤a)尤其是表示，根据空燃比值向内燃机输入空气和燃料。在此情况下，一般地为发动机的运行设定一基本恒定的控制值。

根据步骤b)的对颗粒分离器再生过程的识别可以以测量和/或计算的方式来确定。因此，例如可以测量和/或计算出在颗粒分离器上(跨颗粒分离器)的压力损失。也可以设有计算模型，由该计算模型能基于内燃机中的过程确定或计算出存在的颗粒量。总之在此考虑的是限值/临界值，当到达该限值时便进行颗粒分离器的再生。该限值在此可以是固定的，但也可以设置可根据内燃机的负载状态和/或排气系统中的温度改变的限值。

根据步骤c)确定：仅为氧化颗粒分离器中的颗粒需要多少排气中的氧。为此，尤其可以考虑多种不同的边界条件，例如排气温度、排气流速、颗粒分离器中的温度、颗粒分离器中颗粒的质量和/或尺寸和/或分布。在此，根据具体的测量值确定氧需求，和/或计算出氧需求，必要时在使用适合的模型的情况下进行所述计算。

根据这样确定的氧需求来匹配空燃比控制，使得输入尤其是更多的空气(或燃料)，以使排气满足所述确定的氧需求(如可能仅是准确地按照需要)。因此，针对颗粒分离器的再生过程的时段，输入的附加氧的量一方面使颗粒分离器以希望的转化率再生，另一方面使催化转化器也在使转化高效的排气环境中进行转化。

在这方面优选的是，步骤a)中，控制值是为1.0的空燃比值。就这方面来说，所述方法尤其适合于控制火花点燃式发动机中的燃烧过程，使得位于排气系统中的三元催化转化器即使在颗粒分离器的再生过程中也在最佳环境中运行。