[发明专利]用于评估尾气过滤器中的化学反应的转化速率的方法

说明书

本发明描述了一种用于评估内燃机(10)的尾气过滤器(25)中、特别是碳颗粒过滤器中的化学反应的转化速率的方法，其中在内燃机(10)的燃烧室(48)中，空气燃料混合物被燃烧而转变为尾气(50)，该尾气流入具有尾气过滤器(25)的排气管(53)中，并且尾气(50)的化学成分在尾气过滤器中通过氧气的转化而改变，并且通过尾气过滤器(25)前端的传感器(28)和尾气过滤器(25)后端的传感器(29)来确定尾气的性质的变化，并且通过尾气中的氧气在尾气过滤器(25)前端和后端至少达到的浓度差(DKO2)，以及附加地通过至少达到的浓度差的至少达到的持续时间(Dt)来识别尾气过滤器(25)中的临界转化速率。

技术领域

本发明涉及一种用于评估内燃机的尾气过滤器中、特别是碳颗粒过滤器中的化学反应的转化速率的方法。

背景技术

从德国专利申请的公开文件DE 10 2013 218 900 A1中已知内燃机的排气系统的结构，具有所谓的碳颗粒过滤器作为尾气过滤器。紧接在颗粒过滤器前端(即在发动机和颗粒过滤器之间)、以及紧接在颗粒过滤器之后(即在颗粒过滤器和排气管的排气歧管之间)分别安装有所谓的λ传感器。在该公开的方法中，确定颗粒过滤器的颗粒负载。根据所确定的颗粒负载来确定修正的λ值，以避免颗粒过滤器不受控制地再生。

从DE 10 2013 220 881 A1已知，过高的尾气温度和/或颗粒过滤器的燃烧过程的过长的持续时间在实践中会导致颗粒过滤器温度的不允许地显著升高。为了解决这个问题，提出了使颗粒过滤器的材料特别耐高温。在颗粒过滤器的再生期间，还建议将温度保持在颗粒过滤器材料的临界温度以下，此外不允许再生所需的时间持续太长。

发明内容

本发明的第一方面提出了一种方法，该方法评估尾气过滤器中的化学反应的转化速率。这种尾气过滤器特别是内燃机的碳颗粒过滤器。为此目的，内燃机可以被设计为所谓的自点火发动机(特别是柴油发动机型)或外源点火发动机(特别是奥托型)。在内燃机的燃烧室中，空气燃料混合物被燃烧而转变为尾气，尾气流入具有尾气过滤器的排气管中。在尾气过滤器中，尾气的化学成分通过氧气的转化而改变。通过尾气过滤器前端的传感器和尾气过滤器后端的传感器，确定尾气性质的变化。在此规定，一个传感器紧接地布置在尾气过滤器的前端，而另一个传感器紧接地布置在尾气过滤器的后端。优选地，“紧接地”表示在传感器和尾气过滤器之间没有布置也引起尾气性质变化的其他装置。该方法规定，通过尾气中的氧气在尾气过滤器前端和后端至少达到的浓度差，以及附加地通过该至少达到的浓度差的至少达到的持续时间来识别尾气过滤器中的临界转化速率。临界转化速率是对通过反应而释放的热能或热量的度量，因此是对尾气过滤器造成热危害的指示。特别地可以规定，尾气中的氧气在尾气过滤器前端和后端至少达到的浓度差DKO2超过应用的阈值或预设的阈值，该阈值特别是存储在用于执行该方法的控制单元中。例如，应用的氧气浓度DKO2的阈值可以大约或精确为9％(体积浓度)。替代地，阈值例如可以是大约或精确为6％或11％。此外规定，该氧气浓度差持续一定的应用或预设的最小持续时间，该最小持续时间特别是存储在用于执行该方法的控制单元中。最小持续时间取决于某些系统参数。这些参数例如包括两个传感器之间的排气管的体积以及排气的当前体积流。

本发明的另一方面规定，在识别到临界转化速率(反应速率)之后，产生具有低于化学当量比的氧含量的空气燃料混合物。这意味着λ减少，因此混合物朝“富氧”方向变化。由此使得在尾气中没有氧气可用于与特别是尾气过滤器(特别是碳颗粒过滤器)的碳颗粒进行化学反应，并且以这种方式中断再生。λ表示燃烧过程中空气和燃料的质量比。

根据本发明的另一方面规定，分配更多的燃料量，特别是喷射更多的燃料量。这样的增加燃料量可以在内燃机的燃烧室中进行(直接喷射)或者在燃烧室前面的进气管中进行。此外规定，结合借助于相应的传感器确定尾气过滤器前端和尾气过滤器后端的尾气性质的变化，确定和评估氧传感器(特别是λ传感器)的信号。

附图说明

以下参考附图更详细地描述本发明。其中：