[发明专利]用于运行内燃机的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于运行内燃机的方法。

背景技术

由现有技术已知多种用于运行内燃机的方法。在此，在运行时伴随尽量小的有害物质排放率如一氧化碳、氮氧化物等有着重要的意义。为了能使内燃机的催化转换器中的有害物质转变成危害尽量少的物质，需要向内燃机输送尽量均衡的氧气与燃料的比例。

为了确定在测量气体空间内的气体，尤其是废气的至少一个参数，通常使用陶瓷的传感器元件。测量气体空间例如涉及内燃机的排气系。至少一个参数原则上涉及至少气体的一个任意的物理和/或化学特性，其中，可以检测一个或多个特性。检测可以在质量和/或在数量方面进行。至少一个参数可以包括气体的至少一种气体成分的份额，例如百分比和/或分压力。尤其是可以进行气体中氧含量的检测。氧含量可以例如以分压力的形式和/或以百分比的形式进行检测。但备选或附加地也可以检测气体的其它特性。本发明也适用于这种检测。

这种陶瓷的传感器元件可以例如也设计成所谓的λ传感器，其例如由Konrad Reif(作者)的“汽车中的传感器(Sensoren im Kraftfahrzeug)”(2010第一版，第160-165页)一书公开。借助所谓的切换式传感器可以例如完成将空气系数调节成λ=1。用宽带λ传感器，尤其是用平坦的宽带λ传感器，可以例如确定在大区域内的废气中的氧气浓度以及因而推断出燃烧室内的空燃比。空气系数λ描述这个空燃比。

尤其在汽油机中在λ=1时运行具有特殊的意义，因为仅在λ=1的很窄的范围内才能在催化转换器中几乎完全清除上述有害物质或将上述有害物质转化成危害较少的物质。大量有害物质在发动机启动后被直接排放。为了能够尽量快速地在发动机启动后完全清除有害物质，需要能够尽量快地进行λ=1的调节。这个过程也被称为λ调节的结束。

这种调节需要一个能测量的λ信号，其仅在准备好运行的λ传感器中存在。基于它的测量原理，λ传感器通常必须先加热到它的运行温度，因为固体电解质仅在温度在350℃以上才能传导氧离子。运行温度通常在600至900℃的范围内。但传感器的加热需要一定的时间，该时间根据起始状态或起始温度例如持续至20秒。在将λ传感器加热到其运行温度的这个时间段内，λ传感器不可用。λ值因此不能调节，从而在这个时间段内不能最佳地转换在催化转换器中的有害物质。

另一个问题在于，在燃料燃烧时产生的水蒸气会在排气管中冷凝，因为在排气管中，在发动机启动后的一定的时间段内存在低于水的露点的温度。由此会在排气管中形成水滴。λ传感器的加热进行得较快。加热后的λ传感器的陶瓷会通过与水的相遇而由于热应力或传感器陶瓷内的裂口而受损或甚至损毁。因此λ传感器不能在超过露点之前加热到运行温度。基于这个原因，λ传感器的安装点尽量靠近发动机，由此也能快速加热在λ传感器流动上游区域中的排气管。为了避免冷凝水在λ传感器的流动上游积聚，通常力求使排气管有向下的走向。此外，λ传感器的保护管的排气孔不是逆着废气流的。也尝试通过延迟λ传感器加热的接通或自发动机启动起减小功率地加热来减少热应力的问题。但这种策略延长了λ传感器不能使用的时间。

因此发明了λ传感器，其在其表面上具有多孔的陶瓷保护层，该保护层也被称为热冲击保护层。这个保护层促使出现在λ传感器上的水滴分布在大面积上并且因而减小在固体电解质或λ传感器陶瓷中出现的局部温度梯度。这些λ传感器在加热状态下也容忍一定的冷凝水液滴大小，而不会受损。因此在这种类型的λ传感器中，在一定的边界条件下也能自发动机启动起就激活λ传感器的加热。

尽管由现有技术公开的用于运行带有λ传感器的内燃机的方法有众多优点，但它们也具备改进潜力。因此上述λ传感器例如包含技术挑战，即，将λ传感器在内燃机激活后加热到其运行温度所需的约为10秒的时间进一步缩短。

发明内容

因此建议一种用于运行内燃机的方法和一种能按该方法运行的内燃机，它们至少尽量避免了公知的方法和内燃机的缺陷并且尤其可以缩短在内燃机激活后将陶瓷的传感器元件带至其运行温度所需的时间。在λ传感器中，这例如可以是在所期望的空燃比例如λ=1下转为被调节的运行。

本发明原则上适用于这样的内燃机，其具有至少一个用于检测内燃机的废气的至少一个参数的陶瓷的传感器元件尤其至少一个λ传感器和/或至少一个NOx传感器和/或至少一个HC传感器，其中，陶瓷的传感器元件具有至少一个用于加热陶瓷的传感器元件的加热元件。内燃机尤其可以涵盖汽油机和/或柴油机。作为备选或附加地，内燃机也可以如下文还将说明的那样，涵盖混合动力装置，例如带有至少一个汽油机和/或至少一个柴油机和额外至少一个电动机。