[发明专利]具有内、外废气再循环的氮氧化物控制

说明书

技术领域

本发明涉及在柴油发动机中减少氮氧化物排放的方法，在该柴油发动机中，至少一部分燃烧废气借助内废气再循环系统被送回到燃烧室。此外，本发明涉及内燃发动机，尤其是具有至少一个内废气再循环系统的柴油发动机。

背景技术

对内燃发动机尤其是柴油发动机的一项要求是遵守氮氧化物排放极值，在这里，降低的法定极值要求减少氮氧化物排放。减少氮氧化物排放的一种可行方式是将部分废气回送入燃烧室，由此能够设定气缸燃烧室内的氧浓度。所谓的废气再循环系统(缩写AGR)是已知的，并且是一种减小气缸燃烧室内的氧浓度的可行方式。在这里，在瞬态运转以及稳定运转过程中准确设定气缸内的氧浓度有着重要意义。如果内燃发动机的稳定运转没有对控制提出严格要求，则必需在瞬态运转中尽量精确地确定废气再循环量，以便能表现良好的氮氧化物排放关系。废气再循环被分为内废气再循环和外废气再循环。内废气再循环是指在气门重叠阶段中从排气道至燃烧室的废气回流。此时，内废气再循环程度取决于新风供给和废气通道之间的压差、气门重叠持续时间和由气门放开的开口横截面。通过有目的地改变气门重叠，内废气再循环可针对当前的负载及运转条件被优化。如果此时例如可借助相位调节器来影响气门升程，则内废气再循环可被调整。另一种已知的废气再循环是外废气再循环。在这里，分为高压废气再循环和低压废气再循环，在高压废气再循环中，可直接在废气弯管区域中将废气回送到进气道的新风供应机构，在低压废气再循环中，废气在被整合于废气通道内的涡轮后被分流出并在增压之前被送入新风供应中。

DE 34 01 362 A1描述了一种控制内废气再循环系统的可行方式。描述了一种可变气门正时的方法，由此可以控制工作介质的进排。这样的灵活控制带来以下优点，即，在内燃发动机非稳态运转中，可使工作介质的供应适应不同运转状态。通过相应控制进气门和排气门，气缸内的废气量增大，从而用于吸入新混合物的剩余缸体积减小。较小的被吸入新混合物量使负载减小。这种做法大致在一半最高负荷之前被考虑使用。负荷的进一步降低可如此实现，即从之前进行的做功周期留在燃烧室内的废气量通过在上死点处的进气门和排气门的相应控制时间被减小，而且进入燃烧室的新风量通过进气门的相应控制时间被减小。因此在利用可变气门正时(简称VVT)的情况下，提供控制内废气再循环的可能性。为此，该文献的尤其涉及VVT的内容被完全纳入本发明的公开范围。

用于尽量减小内燃发动机废气中的氮氧化物排放的控制在WO 2008/131788中被公开了。其公开了一种方法，其中为了调整氮氧化物排放，监测内燃发动机废气中的氮氧化物值并且与氮氧化物极值关联起来，并且燃烧调节依据氮氧化物控制值进行调整，以遵守氮氧化物极值。除了空气用量、废气再循环率和氧气含量的虚拟值外，废气中的颗粒浓度和废气中的测定氮氧化物物质含量加入计算中，例如从特性曲线中取出的氮氧化物含量的参数加入计算中。为了获得废气中的氮氧化物含量，采用了氮氧化物探头，其测定值被用在计算装置中，用于调节废气再循环阀。该文献的公开内容为此同样被全部且尤其是关于外废气再循环系统以及建模被纳入本发明的公开范围。

另一种影响内燃发动机废气中的氮氧化物含量的可行方式在WO 2008/131789中被公开。其公开了一种调节系统用于借助虚拟的氮氧化物传感器来调节废气再循环率，它具有通过氮氧化物传感器的自适应功能。为了考虑氮氧化物传感器所造成的延时，第一调节装置具有第一调节机构，其模拟虚拟的氮氧化物传感器，第二调节机构执行虚拟氮氧化物传感器的自适应调节，而第三控制机构实现氮氧化物调节，在这里，第一调节装置如此构成，即，虚拟的氮氧化物传感器规定了第一调节装置的预设定。通过所公开的方法，允许调节废气再循环物质流，其中最好将废气再循环物质流作为调节参量。通过调整废气再循环物质流，内燃发动机进气管内的氧含量得到调整。虚拟氮氧化物传感器分析虚拟的氮氧化物含量，其通过调整值被修正，由此可以推断出废气中的虚拟氮氧化物值。除了已知的氮氧化物值的唯一的测量和计算外，还借助基于模型的氮氧化物值计算来考量氮氧化物传感器的检测延时。该文献为此也全文被纳入本发明的公开范围，尤其是关于建模和控制方面。

发明内容

本发明的任务是，允许内燃发动机在其运转区内具有改善的废气性能，在此实现了快速的控制调节。

关于方法，该任务将通过权利要求1来完成，关于内燃发动机，该任务将通过权利要求12来完成。其它的有利实施方式由各自的从属权利要求中得到。但是，权利要求中的多个独立特征不局限于此，而是可以与来自以下说明书以及从属权利要求的其它特征逻辑组合成其它实施方式。