[發明專利]用于運行內燃機的方法

在審

• 申請號: 201210127563.8
• 申請日: 2012-04-27
• 公開（公告）號: CN102758696A
• 公開（公告）日: 2012-10-31
• 發明（設計）人: K.溫克勒;T.蔡恩;R.霍爾貝格
• 申請（專利權）人: 羅伯特·博世有限公司
• 主分類號: F02D41/02
• 分類號: F02D41/02
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 李永波;楊國治

技術領域

本發明涉及一種用于運行內燃機的方法。

背景技術

由現有技術已知多種用于運行內燃機的方法。在此，在運行時伴隨盡量小的有害物質排放率如一氧化碳、氮氧化物等有著重要的意義。為了能使內燃機的催化轉換器中的有害物質轉變成危害盡量少的物質，需要向內燃機輸送盡量均衡的氧氣與燃料的比例。

為了確定在測量氣體空間內的氣體，尤其是廢氣的至少一個參數，通常使用陶瓷的傳感器元件。測量氣體空間例如涉及內燃機的排氣系。至少一個參數原則上涉及至少氣體的一個任意的物理和/或化學特性，其中，可以檢測一個或多個特性。檢測可以在質量和/或在數量方面進行。至少一個參數可以包括氣體的至少一種氣體成分的份額，例如百分比和/或分壓力。尤其是可以進行氣體中氧含量的檢測。氧含量可以例如以分壓力的形式和/或以百分比的形式進行檢測。但備選或附加地也可以檢測氣體的其它特性。本發明也適用于這種檢測。

這種陶瓷的傳感器元件可以例如也設計成所謂的λ傳感器，其例如由Konrad?Reif(作者)的“汽車中的傳感器(Sensoren?im?Kraftfahrzeug)”(2010第一版，第160-165頁)一書公開。借助所謂的切換式傳感器可以例如完成將空氣系數調節成λ=1。用寬帶λ傳感器，尤其是用平坦的寬帶λ傳感器，可以例如確定在大區域內的廢氣中的氧氣濃度以及因而推斷出燃燒室內的空燃比。空氣系數λ描述這個空燃比。

尤其在汽油機中在λ=1時運行具有特殊的意義，因為僅在λ=1的很窄的范圍內才能在催化轉換器中幾乎完全清除上述有害物質或將上述有害物質轉化成危害較少的物質。大量有害物質在發動機啟動后被直接排放。為了能夠盡量快速地在發動機啟動后完全清除有害物質，需要能夠盡量快地進行λ=1的調節。這個過程也被稱為λ調節的結束。

這種調節需要一個能測量的λ信號，其僅在準備好運行的λ傳感器中存在。基于它的測量原理，λ傳感器通常必須先加熱到它的運行溫度，因為固體電解質僅在溫度在350℃以上才能傳導氧離子。運行溫度通常在600至900℃的范圍內。但傳感器的加熱需要一定的時間，該時間根據起始狀態或起始溫度例如持續至20秒。在將λ傳感器加熱到其運行溫度的這個時間段內，λ傳感器不可用。λ值因此不能調節，從而在這個時間段內不能最佳地轉換在催化轉換器中的有害物質。

另一個問題在于，在燃料燃燒時產生的水蒸氣會在排氣管中冷凝，因為在排氣管中，在發動機啟動后的一定的時間段內存在低于水的露點的溫度。由此會在排氣管中形成水滴。λ傳感器的加熱進行得較快。加熱后的λ傳感器的陶瓷會通過與水的相遇而由于熱應力或傳感器陶瓷內的裂口而受損或甚至損毀。因此λ傳感器不能在超過露點之前加熱到運行溫度。基于這個原因，λ傳感器的安裝點盡量靠近發動機，由此也能快速加熱在λ傳感器流動上游區域中的排氣管。為了避免冷凝水在λ傳感器的流動上游積聚，通常力求使排氣管有向下的走向。此外，λ傳感器的保護管的排氣孔不是逆著廢氣流的。也嘗試通過延遲λ傳感器加熱的接通或自發動機啟動起減小功率地加熱來減少熱應力的問題。但這種策略延長了λ傳感器不能使用的時間。

因此發明了λ傳感器，其在其表面上具有多孔的陶瓷保護層，該保護層也被稱為熱沖擊保護層。這個保護層促使出現在λ傳感器上的水滴分布在大面積上并且因而減小在固體電解質或λ傳感器陶瓷中出現的局部溫度梯度。這些λ傳感器在加熱狀態下也容忍一定的冷凝水液滴大小，而不會受損。因此在這種類型的λ傳感器中，在一定的邊界條件下也能自發動機啟動起就激活λ傳感器的加熱。

盡管由現有技術公開的用于運行帶有λ傳感器的內燃機的方法有眾多優點，但它們也具備改進潛力。因此上述λ傳感器例如包含技術挑戰，即，將λ傳感器在內燃機激活后加熱到其運行溫度所需的約為10秒的時間進一步縮短。

發明內容

因此建議一種用于運行內燃機的方法和一種能按該方法運行的內燃機，它們至少盡量避免了公知的方法和內燃機的缺陷并且尤其可以縮短在內燃機激活后將陶瓷的傳感器元件帶至其運行溫度所需的時間。在λ傳感器中，這例如可以是在所期望的空燃比例如λ=1下轉為被調節的運行。

本發明原則上適用于這樣的內燃機，其具有至少一個用于檢測內燃機的廢氣的至少一個參數的陶瓷的傳感器元件尤其至少一個λ傳感器和/或至少一個NOx傳感器和/或至少一個HC傳感器，其中，陶瓷的傳感器元件具有至少一個用于加熱陶瓷的傳感器元件的加熱元件。內燃機尤其可以涵蓋汽油機和/或柴油機。作為備選或附加地，內燃機也可以如下文還將說明的那樣，涵蓋混合動力裝置，例如帶有至少一個汽油機和/或至少一個柴油機和額外至少一個電動機。