[發明專利]運行具有排氣后處理的火花點火內燃發動機的方法

有效

• 申請號: 201210040642.5
• 申請日: 2012-02-21
• 公開（公告）號: CN102877922A
• 公開（公告）日: 2013-01-16
• 發明（設計）人: H·H·魯蘭德;M·K·施普林格;B·P·卡伯里
• 申請（專利權）人: 福特環球技術公司
• 主分類號: F01N9/00
• 分類號: F01N9/00;F01N3/023;F01N3/035
• 代理公司: 北京紀凱知識產權代理有限公司 11245
• 代理人: 趙蓉民

技術領域

本申請要求2011年2月22日提交的德國專利申請號102011004522.8的優先權，其全部內容為所有目的包括在此以供參考。

技術領域

本公開涉及一種運行火花點火內燃發動機的方法，該內燃發動機具有至少一個汽缸和至少一個用于排出來自于該至少一個汽缸的排氣的排氣管路，在該內燃發動機中，在該至少一個排氣管路中提供用于排氣后處理的至少一個系統。

背景技術

為了減少污染物質排放，火花點火內燃發動機，即奧托循環內燃發動機，裝備有各種排氣后處理系統。即使沒有額外的措施，在足夠高的溫度水平以及足夠大量氧氣存在的情況下，在汽缸循環的膨脹和排氣期間也會適時地發生未燃燒碳氫化合物(HC)和一氧化碳(CO)的氧化。然而，由于沿向下游方向快速降低的排氣溫度以及因而快速降低的反應速率的原因，所述反應快速停止。

因為這些原因，所以使用催化反應器，通過使用增加某些反應的速率的催化材料，確保即使在低溫下也能氧化HC和CO。如果要另外地還原氮氧化物，則可通過三元催化轉化器來實現該目標，然而，為了該目的，僅可以在窄范圍內利用奧托循環發動機的理論化學計量比運行(λ≈1)。此處，通過存在的非氧化排氣組分，具體是一氧化碳和未燃燒的碳氫化合物，來還原氮氧化物NO_x，其中同時氧化所述排氣組分。

在以過量空氣運行內燃發動機的情況下，即例如奧托循環發動機以稀燃模式運行，但是仍為直接噴射奧托循環發動機的情況下，原則上不能還原排氣中的氮氧化物，這是因為缺少還原劑。為了進行有效的排氣后處理，上述工作方法將要求使用在柴油發動機中使用的排氣后處理系統，其中所述柴油發動機原則上在過量空氣的情況下運行。為了氧化未燃燒的碳氫化合物(HC)以及碳氧化合物(CO)，將必須在排氣系統中提供氧化催化轉化器。為了還原氮氧化物，將使用選擇性催化轉化器，其中通過以針對性方式向排氣中引入還原劑來選擇性地還原氮氧化物。通過氮氧化物存儲催化轉化器，也能夠還原氮氧化物排放物，其中最初在內燃發動機的稀燃模式期間在催化轉化器中吸收氮氧化物，即收集和存儲氮氧化物，以便然后當氧在再生階段不足時還原氮氧化物。

在柴油發動機中，起初僅認為顆粒排放是個問題。然而，即使在火花點火內燃發動機中，這些碳煙排放物也日益變為立法機構的焦點

為了遵守污染物排放的未來限制值，特別是碳煙排放物的未來限制值，所以需要額外措施，從而要求火花點火內燃發動機裝備有顆粒過濾器。

為了最小化碳煙顆粒的排放，已在柴油發動機中使用“再生顆粒過濾器”。在該情況下，在過濾器的再生期間，將碳煙顆粒從排氣中濾出、存儲并且間歇地燃燒。為了氧化過濾器中的碳煙，在排氣中需要氧或過量空氣，并且這能夠通過例如內燃發動機的超理論化學計量比運行(λ＞1)來實現。

柴油發動機和火花點火內燃發動機在工作方法方面有顯著不同。與原則上在非常過量空氣(λ＞＞1)的情況下運行的柴油發動機相比，奧托循環發動機通常裝備有三元催化轉化器，如上所述，其利用窄范圍內的理論化學計量比運行。在奧托循環發動機的情況下，因此使用顆粒過濾器要求這樣的概念，即提供再生過濾器所需的氧，然而，在柴油發動機的情況下，由于工作方法原因，無論如何都在排氣中存在過量的空氣。

由于與柴油發動機相比的高排氣溫度的原因，當不存在催化劑支持時，充分頻繁地在火花點火內燃發動機中實現再生顆粒過濾器所需的高溫，例如T_Reg≈550℃，即使在正常運行期間也是如此。

然而，如果過濾器的當前負荷要求如此，則過濾器也能夠以有針對性地方式再生。這是因為，取決于具體駕駛者的駕駛行為，即內燃發動機運行的方式，不再可能假設運行期間充分頻繁地容易地實現再生所需的條件，即無援助。例如，在僅用于短距離并且要求大量的冷起動的車輛情況下，由于運行期間不存在再生所需的條件，所以過濾器會危險地過載。因此，為了確保過濾器再生，需要采取額外的措施。

發明內容

發明人在此已認識到上述方法的問題，并且在此提供一種方法從而至少部分解決這些問題。在一個實施例中，一種運行具有收集和燃燒排氣中的碳煙顆粒的顆粒過濾器的火花點火內燃發動機的方法包含：為了開始顆粒過濾器的再生，增加顆粒過濾器的溫度T_filte至這樣的程度，即T_filter≥T_Reg，其中T_Reg為可預定義的最小再生溫度；并且超理論化學計量比(λ＞1)地運行內燃發動機。