[发明专利]控制内燃机尾气通道中设置的NOx－存储催化剂脱硫的装置和方法

说明书

本发明涉及一种采用独立权利要求1和13中的特征对内燃机尾气通道中设置的NOx-存储催化剂脱硫进行控制的装置和方法。

己知利用NOx-存储催化剂可对至少瞬时以贫工作方式工作的内燃机的尾气实现处理。其中在贫工作方式时NOx-存储催化剂以硝酸盐的形式对氮氧化物NOx进行储存，所述氮氧化物NOx在此阶段与减少的诸如一氧化碳或未燃烧的碳氢化合物等尾气组分相比将过多地存在于尾气中并因此未被完全转换。定期地或随着NOx-存储能力的降低对存储催化剂进行NOx再生，为此以富尾气条件对存储催化剂加载并调整到最低催化剂温度。

除了对NOx-吸收外，在NOx-存储催化剂上将会出现不希望的氧化硫的沉积。硫沉积在NOx-再生的条件下是不可逆的，因而将导致对存储催化剂的逐渐硫化，该硫化将降低NOx-存储容量。另外硫结块将导致形成硫酸盐颗粒，所述颗粒将导致对NOx-存储催化剂的催化活性的不可逆的损伤。随着粒度的增大去除这些硫酸盐颗粒越来越困难。所以已知必须定期地对NOx-存储催化剂进行脱硫，其中被沉积的硫在650℃以上的催化剂温度并在以富尾气环境条件加载的情况下主要以二氧化硫SO₂和硫化氢H₂S的形式被排出。

除了由于形成硫酸盐颗粒将造成不可逆的损伤外，已知还有其它的导致存储容量下降的损伤。其中首先热损伤起着重要作用。

本发明的目的在于提出一种用于控制NOx-存储催化剂脱硫的方法，利用此方法可对NOx-存储催化剂的不可逆的损伤进行识别并进行跟踪。

根据本发明，该目的通过具有独立权利要求中所述的特征的用于对NOx-存储催化剂脱硫进行控制的方法和装置得以实现。根据本发明的方法由在NOx-存储催化剂下游测出的NOx-浓度求出NOx-存储催化剂的NOx-活性并且当低于NOx-存储催化剂催化活性的预定的阈值时，以预定的脱硫参数开始脱硫。另外根据脱硫结果对NOx-存储催化剂的不可逆的损伤进行跟踪并且当超过一个预定的损伤极限值时将开始硬脱硫，其中选择至少与较高的脱硫效率相符的脱硫参数，并且内燃机的继续工作与在硬脱硫后重新获得的NOx-起始活性的高度相关。脱硫的实施将确保大量的硫被排出，即使在前的标准脱硫未完全进行，也是如此。因此可以用NOx-存储催化剂中存在的不可逆的损伤对经硬脱硫后重新获得的NOx-活性进行修正。因此可以识别出NOx-存储催化剂的不容许程度的损伤。

本发明可以采用各种预定损伤极限值的方法。根据本发明的一优选设计在每次脱硫后将重新对阈值进行预给定，低于该阈值将开始脱硫，使阈值与在结束脱硫后重新获得NOx-存储催化剂的NOx-起始活性成比例。在该情况时损伤极限值构成不得被低于的NOx-存储活性的最低的极限值，其中阈值高于损伤极限值。根据另一设计阈值不变化，低于该阈值将开始脱硫。根据该方案，随着催化剂的不可逆的损伤的增多，脱硫频度增大，所以预定的脱硫频度起着损伤极限值的作用。根据本发明的再一设计，其中阈值同样是恒定不变的，损伤极限值作为脱硫后重新获得的NOx-起始活性的下限。

在进行脱硫，尤其是硬脱硫时将伴随油耗的增大并且有时也会对机动车的工作性能造成影响。因此并不是在任何情况下都希望开始脱硫。所以根据本发明方法的一有益的实施方式，当超过损伤极限值时首先禁止内燃机的贫工作并且当存在相应的预定的边界条件时，将开始硬脱硫。该边界条件也可以是NOx-存储催化剂的最低温度和/或在最短的时间内保持的机动车的最低行驶速度。

根据本发明的方法在硬脱硫后的内燃机的继续工作与脱硫效果相关，即取决于脱硫后重新获得的NOx-起始活性。根据本发明的一优选设计，当结束硬脱硫后重新获得的NOx-起始活性几乎与或至少与一种无硫、无NOx-和未受损伤NOx-存储催化剂的起始活性相符，则可以允许内燃机的贫工作。此点是基于在硬脱硫前观察到的NOx-存储活性的损失是由于硫沉积和不完全进行的在前的脱硫造成的并且并不是由于NOx-存储催化剂的不可逆损伤造成的。所以另外在成功的进行硬脱硫后优选对脱硫参数进行适配调整，以便使后续的脱硫更为有效。

如果与此相反在很大程度上硬脱硫毫无结果并且重新获得的NOx-起始活性并不明显地高于在在前的脱硫后存在的NOx-起始活性时，则判定NOx-存储催化剂受到剧烈的不可逆的损伤并且限制或禁止内燃机的的贫工作，以便将NOx-排放保持在最小程度。另外还可以联想到，例如利用一报警指示将催化剂的维护必要性告知驾驶员。