專利名稱：對至少一個設置在內燃機排氣管路內的NOx－存儲催化劑脫硫的方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種具有在權利要求1前序部分中所述特征的用于對至少一個設置在內燃機排氣管路內的NOx-存儲催化劑脫硫的方法。
對NOx-存儲催化劑脫硫的方法是公知的。其中在脫硫時必須對諸如在NOx-存儲催化劑上的最低溫度和將內燃機的工作模式調整到λ≤1等所謂的再生參數進行調整。
在內燃機的工作模式為λ＜1時，尾氣中諸如CO、HC或H2等還原的氣體組分的濃度超過氧的濃度(富空氣)。在λ＞1時，氧濃度占絕大比重(貧空氣)。在內燃機以貧空氣的情況下工作時，除了NOx，由于在燃油混合物中的變化的硫分量的燃燒生成SO2。該SO2與在貧空氣時的NOx相同同樣被NOx-存儲催化劑吸收，其中由于硫酸鹽顆粒的形成，因而對SO2-吸收將造成局部的不均勻性。該過程將導致NOx-存儲催化劑的催化活性表面的縮小和NOx-存儲催化劑容量的降低并構成腐蝕過程的侵蝕點，該腐蝕將會帶來對NOx-存儲催化劑的持續(xù)的損傷。
已知根據對NOx還原(轉化反應)效率的檢定可測出NOx-存儲催化劑的硫化度并且在達到一閾值后通過至少暫時對內燃機的一個工作參數施加影響(措施)啟動脫硫。這些措施包括例如推遲點火、在一燃燒過程前或在燃燒過程中延后噴油或對內燃機進行汽缸選擇平衡，但因此勢必導致燃料的過量消耗。為了提高NOx-存儲催化劑前的尾氣溫度并以此達到在NOx-存儲催化劑上的最低溫度，要頻繁地采取這些措施。這些已知的方法的缺點是，僅根據轉化反應的效率，即在達到閾值之后才啟動脫硫并因此對在實際中出現的內燃機的較為有利的工作狀況，其中并未達到閾值，但NOx-存儲催化劑的溫度已接近最低溫度，并未得到利用。此點將導致燃油的過量消耗。
本發(fā)明的目的在于對NOx-存儲催化劑的脫硫進行更為動態(tài)的設計，即為對脫硫必要性進行判定，除了催化劑的硫化度外，還要對再生參數加以考慮。
該目的通過應用一種用于對至少一個設置在內燃機排氣管路內的具有在權利要求1特征部分中所述特征的對NOx-存儲催化劑脫硫的方法得以實現。由于根據實際的λ值和/或取決于在NOx-存儲催化劑中存儲的NOx-質量(硫化度)的在NOx-存儲催化劑的上游和下游的NOx濃度的比例，和/或NOx-存儲催化劑的實際溫度啟動脫硫，因而可以更為有效地，即更節(jié)省燃油地實現脫硫。另一個優(yōu)點是，由于從整體上更為頻繁地進行脫硫，因而可以將因脫硫而形成的硫酸鹽顆粒的粒度保持在較小的程度。
根據本方法的一優(yōu)選的設計，為對脫硫必要性進行判定求出由硫化度、λ值和NOx-存儲催化劑溫度構成的參數。該參數在以內燃機的負載與轉速的比例關系為特征的特性范圍內。所述特性范圍可以分成任意數量的分范圍，在這些范圍中例如隨著溫度的升高，脫硫的閾值下降。采取此方式可以非常動態(tài)地對實際的工作狀況就脫硫的啟動作出反應。
從屬權利要求中的其它特征對本發(fā)明的進一步的優(yōu)選的設計做了描述。
下面將以一實施例為例對照附圖對本發(fā)明做進一步的說明。圖中示出

圖1示出在內燃機的排氣管路中催化劑系統的配置和圖2為內燃機的負載與轉速的比例關系圖。
圖1中示意示出設置在內燃機14排氣管路12中的催化劑系統10。催化劑系統10包括NOx-存儲催化劑16和前置催化劑18以及相應的氣體傳感器20和溫度傳感器22?？梢岳民R達控制器24對內燃機14的工作模式進行調整。當需要λ＜1(富空氣)的工作模式時，則必須在燃油-空氣-混合物燃燒前降低抽氣管26內的氧的濃度。與氧分量相比將相應提高在尾氣中的還原的氣體成分的分量。例如這種工作模式是利用一節(jié)流閥28減少抽吸的空氣流量并同時通過一尾氣回流閥30饋送貧氧尾氣實現的。
在λ＞1(貧空氣)的工作模式時，除了對NOx，還將SO2吸收在NOx-存儲催化劑16上，同時少量的還原的氣體成分在前置催化劑18上幾乎被完全轉換。根據NOx-存儲催化劑16的容量和解吸溫度必須以λ≤1對內燃機進行調整控制，以便進行再生。在這樣一種工作模式時，預先被吸收在NOx-存儲催化劑16的催化活性表面上的NOx將被還原。
同樣被吸收的SO2以硫酸鹽形式被儲存在NOx-存儲催化劑16上，其中當然這種儲存過程的可逆性與對NOx的儲存相比需要高得多的溫度。所以為實現脫硫必須達到最低脫硫溫度和λ≤1(再生參數)。
根據NOx-存儲催化劑16的轉化反應的效率、NOx-存儲催化劑16的實時溫度和/或實時λ值判定脫硫的必要性。可以利用氣體傳感器20對所述效率進行檢測，該傳感器對NOx-存儲催化劑16下游的NOx-濃度進行測量?？筛鶕涷炛祷蛲ㄟ^在NOx-存儲催化劑16上游對NOx-濃度的測量以此方式非常簡單地實現對硫化度和隨之對效率進行的測定。通過溫度傳感器22可以測出在NOx-存儲催化劑16上的實際的溫度，同時通過氣體傳感器20又可以確定出實時λ值。以此得出的每一時刻的硫化度、溫度和λ值被綜合，導出判定脫硫必要性的參數。
圖2示出負載W與內燃機14轉速U的關系的特性曲線。如果在負載W不變的情況下提高轉速U，則將會導致燃油的過量消耗，其中將因此使λ值降低并且尾氣的溫度升高。根據負載W和內燃機14轉速U的可能的參數在此被分成四個任意的應用范圍。其中在范圍32內以如下方式對脫硫的必要性進行選擇，即脫硫的必要性基本由硫化度確定，這意味著，在達到預給定硫化度的閾值時開始脫硫。在范圍34內，與此相比除硫化度外，還要考慮NOx-催化劑16的實時溫度對脫硫的必要性進行判定。例如在達到閾值的70％并且在溫度高于400℃時開始脫硫。閾值100％系指其伴隨的NOx-活性干擾同樣尚能滿足標準驗收檢驗中法律允許的有害物質-極限值的硫化度。
當溫度上升到550℃時，則僅達到閾值50％時即被判定為有必要脫硫(范圍36)，而在范圍38中既存在λ值又存在溫度，它們與硫化度無關，構成對NOx-存儲催化劑16當然的脫硫。
通過對所示的脫硫過程的控制，一方面由于要將NOx-存儲催化劑16加熱到最低溫度而減少對燃油的過量消耗并且另一方面通過在溫度較高時降低閾值可以提前開始脫硫，以致形成的硫酸鹽顆粒的粒度較小。因而可避免銹蝕，例如避免生成裂紋。
替代舉例示出的分范圍的對脫硫必要性的判定，也可以利用一個將用于脫硫的能量需求量與脫硫的必要性進行對照的判斷矩陣進行連續(xù)的判定。能量需求量取決于NOx-存儲催化劑溫度和硫化度。
權利要求
1.用于對至少一個設置在內燃機排氣管路內的NOx-存儲催化劑脫硫的方法，其中為實現脫硫對在NOx-存儲催化劑上的最低溫度進行調整并將內燃機的工作模式調整到λ≤1以及對至少一個內燃機的工作參數進行至少暫時的影響，以便實現該工作模式和/或最低溫度，其特征在于，根據實際的λ值和/或取決于在NOx-存儲催化劑上存儲的NOx-質量(脫硫度)的在NOx-存儲催化劑(16)的上游和下游的NOx濃度的比例和/或NOx-存儲催化劑(16)的實際溫度開始脫硫。
2.按照權利要求1所述的方法，其特征在于，根據實際的λ值和/或硫化度和/或NOx-存儲催化劑(16)的實時溫度連續(xù)地或分階段地對脫硫是否必要進行判斷。
3.按照上述權利要求中任一項所述的方法，其特征在于，當NOx-存儲催化劑(16)的溫度上升時，將降低開始脫硫的硫化度閾值。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于對至少一個設置在內燃機排氣氣管路內的NOx－存儲催化劑脫硫的方法,其中為實現脫硫對在NOx－存儲催化劑上的最低溫度進行調整并將內燃機的工作模式調整到λ≤1以及對至少一個內燃機的工作參數進行至少暫時的影響,以便實現該工作模式和/或最低溫度。其中根據實際的λ值和/或取決于存儲在NOx－存儲催化劑上的NOx－質量(硫化度)的在NOx－存儲催化劑上游和下游的NOx濃度的比例和/或NOx－存儲催化劑(16)的實時溫度開始脫硫。
文檔編號F01N13/02GK1348527SQ00806767
公開日2002年5月8日 申請日期2000年4月20日 優(yōu)先權日1999年5月12日
發(fā)明者埃克哈德·波特 申請人:大眾汽車股份公司