[发明专利]用于操作安装在车辆内的内燃机的方法

说明书

本发明涉及一种用于操作安装在车辆内的内燃机的方法，所述内燃机特别是柴油发动机，其中在废气后处理之后，沿流动方向测量或计算废气中包含的污染物的瞬时浓度，所述浓度特别是废气中的NO_x浓度。使用所确定的污染物浓度，借助特别地影响调节形式的所述内燃机和/或废气后处理系统的操作参数来监控以mg/km为单位的基于预定义的距离的与污染物限值的符合性和/或以mg/kWh为单位的基于预定义的功率的与污染物限值的符合性。

技术领域

本发明涉及一种用于操作安装在车辆内的内燃机的方法，特别地，所述内燃机为优选地安装在轿车内的柴油发动机。

背景技术

排放限制的持续强化因此证明了在发动机内部和外部使用相应措施是合理的。特别是对于NO_x排放，根据可接受的限值，预测1990年至2020年之间减少高达73％。然而，到目前为止，联邦环境局采取的措施还未能验证这些预测。特别地，靠近交通和市中心的NO₂排放仍然示出始终如一的高值。由于该事实主要是由于在测试循环期间的排放值与在客户操作期间的排放值之间的偏差，从2017年9月起，在认证过程的范围内，还将引进实际驾驶操作期间的废气排放测试，以便示出测功机(实验室)和道路(实际)之间可能的应用差异。

在必须由与登记相关的车辆携带的移动式排放测量系统(便携式排放测量系统，PEMS)的帮助下对车辆进行污染物(除了NO_x之外，例如CO、CO₂、碳烟和未燃烧烃)的实际排放的测量。与底盘测功机上的测试程序(该测试程序在限定且恒定的边界条件下进行)相比，在实际驾驶操作期间产生更多数量的参数，这极大地影响内燃机的操作性能，并且因此也在显著更大的程度上影响车辆的排放性能。因此，为了防止所谓的滥用(misuse)(意味着例如由于激进的驾驶风格的滥用(气体和制动踏板之间的相互作用))或其他最坏情况的情景，某些边界条件(BC)由立法者指定。因此，特别地，影响因素包括环境温度、海拔高度、道路的平均坡度、车辆速度、冷启动、驾驶风格、变速器的换档性能和车辆的最大速度。这些参数中的一些参数无法被计划或预见。

在汽油发动机和柴油发动机的情况下，使用废气后处理系统(例如，催化转化器)是现有技术。因此，在排气温度足够的情况下的污染物成分(一氧化碳CO和未燃烧烃HC)的转化以及在均匀的汽油发动机燃烧(λ＝1)的情况下的氮氧化物同样可以得到最大程度的保证。直到此时，在柴油发动机的情况下，借助排放气体再循环(EGR)将废气混合添加至进气中足以减少NO_x排放。然而，由于欧-6排放标准最晚引入轿车，因此必须依赖发动机的范围之外的额外措施。因此，用于小型汽车的NO_x存储催化转化器(NSC)和用于中高级汽车和高级汽车的借助尿素的选择性催化还原(SCR)得以坚持。

用于废气后处理系统(也适于汽车内燃机上的所有其他部件)的当前解释标准大大取决于认证相关的操作范围，以便确保用于该操作范围的最佳操作。然而，必须考虑点火性能(热容量)、效应范围(空间速度/停留时间)和成本因素之间的折衷。在汽车发动机的情况下，由于用于氮氧化物还原的反应速度相对较低，待覆盖的质量流量范围需要大的催化转化器体积。加热所需的废气能量相应地增加，从而延迟了点火。在这一点上，多个系统(例如NSC和SCR)的组合或多级系统可以提供帮助，然而，其成本相当高并且需要相应的安装空间。

关于实际废气排放(实际驾驶排放RDE)，不仅发动机特性图中的操作范围增加，而且还超过了几个系统的操作极限，并且这些系统的功能品质(效率)显著降低。

由于过高的废气质量流量或过高的废气流量，或过高的废气温度，会在一定程度上(η_{转化(Kθην)}95％)减少用于内燃机的许多操作点的NO_x排放。