專利名稱：內燃機的三元催化器運行的方法
技術領域：
本發明涉及一種特別是汽車內燃機的三元催化器運行的方法，其中給三元催化器通入氧化氮，并測量三元催化器后面的NOX排放量。本發明還涉及一種用于特別是汽車的內燃機的控制儀以及特別是用于汽車的內燃機。
背景技術：
這種類型的方法，這種類型的控制儀和這種類型的內燃機例在所謂的進氣管噴油時是眾所周知的。在那里燃料在進氣階段噴入內燃機的進氣管。其中在燃料燃燒時形成的氮氧化物在三元催化器中轉化成氮和氧。眾所周知，三元催化器經受老化，這導致其轉化能力的下降。
發明內容
概述本發明的目的是，提供一種內燃機三元催化器運行的方法，用這種方法可以識別三元催化器的老化。
按照本發明在開頭所述這種類型的方法中，這個目的通過這樣的方法來實現，即實行內燃機從富油運行到貧油運行的轉變，并由在那里測出的NOX排放量推斷出三元催化器的老化狀態。在開頭所述類型的控制儀和內燃機中，這個目的相應地被實現。
測量在待測試三元催化器后面的曲線和位置的并通過入代表的NOX排放量表示三元催化器老化的一個量化值。從而由這個曲線可以推斷出它的老化程度。這呈現一種特別簡單、但是準確的識別三元催化器老化的方法。這里特別是不需要測量λ(lambda)，從而在三元催化器后面不需要高精度的λ傳感器。
在本發明的一種優良的方案中測量的NOX排放量與一還未老化的三元催化器和/或一已老化的三元催化器的已知NOX排放量比較。在這種方法中直接進一步采用測量的NOX排放量。因此這種方法只需要很少的費用并可以特別快地實現。
在本發明另一種優良的方案中測出內燃機的未凈化的NOX排放量，并由未凈化的NOX排放量和測量的NOX排放量推斷出三元催化器的老化程度。在這種方法中除測量的NOX排放量以外還考慮內燃機的未凈化的排放量。這在測量三元催化器的老化狀態時導致更高的精度。
如果由未凈化的NOX排放量和測量的NOX排放量計算三元催化器的轉化(率)，并將計算的轉化與一還未老化的三元催化器和/或一已老化的三元催化器的已知轉化進行比較，則特別有利。
在本發明一種優良的改進結構中測量的NOX排放量或計算的轉化的最大值和/或最小值和/或平直段和/或斜率用來算出三元催化器的老化狀態。用這種方法可以進一步簡化按本發明的方法。特別是應用關于λ的斜率帶來這樣的優點，即采用的NOX傳感器的偏置對測出的三元催化器的老化程度不再有影響。
按本發明的方法以一種用于特別是汽車的內燃機的控制儀的形式的控制元件特別有意義。其中在控制元件中貯存了一個程序，它可以在一計算機上，特別是微處理器上運行，并適合于用來實現按本發明的方法。也就是說在這種情況下本發明通過一貯存在控制元件內的程序實現。因此這種配備了程序的控制元件與方法一樣體現了本發明，該程序用來實施本方法。特別可以采用電子貯存介質。例如只讀存貯器或閃存作為控制元件。
本發明的其它特征、應用可能性和優點由對在附圖的圖形中表示的本發明的實施例的以下說明得到。其中所說明的和畫出的所有特征或其任意的組合都構成本發明的內容，而不取決于其在權利要求書或它們之間的引用的所概述的內容無關，也不取決于其在說明或圖形中表達的或圖示的內容。
圖1表示一按本發明的實施例的示意圖，圖2表示NOX排放量關于λ的曲線的示意圖，圖3表示轉化(率)關于λ的曲線的示意圖。
圖1中表示汽車的內燃機，其中活塞2可在氣缸3內往復運動。氣缸3設有一燃燒室4，其中燃燒室由活塞2、進氣閥5、排氣閥6圍成。一進氣管7與進氣閥5連通，排氣管8與排氣閥6連通。
進氣管7內存在一噴射閥9。在進氣閥5和排氣閥6的區域內一火花塞10伸入燃燒室4內。燃料可以通過噴射閥9噴入進氣管7。進入的空氣/燃料混合物在燃燒室4內可以用火花塞10點燃。
在進氣管7內安裝一可旋轉的節流閥11。輸送給燃燒室4的空氣量取決于節流閥11的角度位置。在排氣管8內安裝一催化器，它用來凈化通過燃料的燃燒產生的廢氣。
催化器是一三元催化器12。三元催化器12用來使氮氧化物(NOX)轉化成氮、氧、二氧化碳和水。在排氣管內緊靠三元催化器12的后面設有一NOX傳感器13，它適合于用來測量在從三元催化器12排出的廢氣中的NOX排放量。
給控制儀18輸入反映借助于傳感器測量的內燃機1的工作參數的輸入信號19。控制儀18產生輸出信號20，用它可以通過促動器或調節器影響內燃機1的性能。其中控制儀18用來控制和/或調節內燃機1的工作參數。為此目的控制儀18設有一微處理器，它具有貯存在存貯介質，特別是閃電存貯器內的程序，此程序適合于用本實施所述的控制和/或調節。
在內燃機1運行時，特別是λ大于1，從而是貧油運行時形成氮氧化物。三元催化器12內通入這種氮氧化物。它們被三元催化器轉化成氮氣、氧氣、二氧化碳和水。
三元催化器12在其運行時的熱負荷導致三元催化器12總的轉化能力的限制，下面稱之為老化。
圖2中標明由NOX傳感器13測量的NOX排放量和λ之間的關系。曲線A屬于一還未老化的三元催化器12，曲線B屬于已老化的三元催化器12。這些曲線A和B可以預先求出并貯存在控制儀18內。
由曲線一方面得到，NOX排放量大致在λ從富油運行轉變到貧油運行時，也就是說大致在λ等于1時具有從一小的數值到一較大的數值的跳躍。這個跳躍是與三元催化器12的老化無關的跳躍。另一方面曲線顯示，跳躍在老化的三元催化器12(曲線B)中大于在還未老化的三元催化器12(曲線A)中。這意味著，在老化的三元催化器12中NOX排放量大于在還未老化的三元催化器12中。
由控制儀18實現從富油運行到內燃機1的貧油運行的轉變。在這里由NOX傳感器13測量三元催化器12的NOX排放量。根據實際測量的NOX排放量關于λ的曲線的位置與已知曲線A和B的比較由控制儀18推斷出三元催化器12的老化程度。
為此控制儀18可以用以下標準或這些標準的組合與曲線A和B比較，從而求出老化程度由實現測量的NOX排放量的最大值推斷出老化程度，和/或由在實際測量的曲線之下存在的平直段推斷出老化程度和/或由實際測量的曲線的斜率，也就是說由dNOX/dλ，推斷出三元催化器12的老化程度。
在圖3中標明由三元催化器12可達到的轉化離與λ之間的關系。轉化率理解為內燃機1排入排氣管8內未凈化的NOX排放量與由三元催化器12后面的傳感器13測出的NOX排放量之差與未凈化的NOX排放量之比。圖3中的曲線A屬于還未老化的三元催化器12，曲線B屬于已老化的三元催化器12。曲線A和B可以事先求出，并貯存在控制儀18內。
由曲線一方面得到，大致在λ從富油運行轉變到貧油運行時，也就是大致在λ等于1時轉化率具有從一高的數值到低的數值的跳躍。這個跳躍是與三元催化器12的老化無關的跳躍。另一方面曲線顯示，在已老化的三元催化器12(曲線B)中跳躍大于在還未老化的三元催化器12(曲線A)時。換言之這意味著，用已老化的三元催化器12只能達到比在還未老化的三元催化器12時小的將未凈化的NOX排放量轉化的轉化率。
由內燃機1產生的未凈化NOX排放量由控制儀18，例如借助于一模塊測量。根據未凈化排放量以及由NOX傳感器13實際測量的NOX排放量由控制儀18計算所屬的轉化率。根據實時計算的轉化率關于λ的曲線與已知曲線A和B相比的輪廓和位置由控制儀18推斷出三元催化器12的老化程度。
為此控制系統18可以用以下標準或這些標準的組合與曲線A和B比較，從而求出老化程度由實時計算的轉化率的最小值和/或最大值推斷出老化程度和/或由實時計算的曲線下存在的平直段推斷出老化程度和/或由實時計算出的曲線的斜率推斷出三元催化器12的老化程度。
上述借助于圖2和3敘述的方法可以二者擇-或疊加地由控制儀18實現。此方法可以在周期重復的時刻或在內燃機1的一定條件下進行。
權利要求
1.特別是汽車的內燃機(1)的三元催化器(12)運行的方法，其中三元催化器(12)通入氮氧化物，并測量在三元催化器(12)后面的NOX排放量，其特征為實現內燃機(1)從富油運行向貧油運行的轉變，并由在那里測出的NOX排放量推斷出三元催化器(12)的老化程度。
2.按權利要求1所述的方法，其特征為測出的NOX排放量與對于還未老化的三元催化器(12)和/或已老化的三元催化器(12)的已知NOX排放量進行比較(圖2)。
3.按權利要求1或2所述的方法，其特征為，求出內燃機(1)的未凈化的NOX排放量，并由未凈化的NOX排放和測出的NOX排放量推斷出三元催化器(12)的老化程度。
4.按權利要求3所述的方法，其特征為由未凈化NOX排放量和測出的NOX排放量算出三元催化器(12)的轉化率。
5.按權利要求4所述的方法，其特征為算出的轉化率與對于還未老化的三元催化器(12)和/或已老化的三元催化器(12)的已知轉化率進行比較(圖3)。
6.按權利要求1至5之任一項所述的方法，其特征為用測出的NOX排放量或算出的轉化率的最大值和/或最小值和/或平直段和/或斜率來求出三元催化器(12)的老化程度。
7.按權利要求1至6之任一項所述的方法，其特征為用來診斷三元催化器(12)。
8.用于特別是汽車的內燃機(1)的控制儀(18)的控制元件，特別是閃電存貯器，它上面貯存一程度，此程度可在計算機，特別是微處理器上運行，以實現按權利要求1至7之任一項所述的方法。
9.用于特別是汽車的內燃機(1)的控制儀(18)，其中內燃機(1)具有一三元催化器(12)，它可以通入氮氧化物，還具有一用來測量三元催化器(12)后面的NOX排放量的NOX傳感器(13)，其特征為通過控制儀可以實現內燃機(1)從富油運行到貧油運行的轉變，并通過控制儀(18)可以由在那里測出的NOX排放量推斷出三元催化器(12)的老化程度。
10.特別是用于汽車的內燃機(1)，帶一三元催化器(12)，它可以通入氮氧化物；還帶一用來測量三元催化器(12)后面的NOX排放量的NOX傳感器(13)和一控制儀(18)，其特征為通過控制儀(18)可以實現內燃機(1)從富油運行到貧油運行的轉變，并且通過控制儀(18)可以從在那里測出的NOX排放量推斷出三元催化器(12)的老化程度。
全文摘要
一種特別是用于汽車的內燃機(1)，它配備一三元催化器(12)，它可以通入氮氧化物，通過控制儀(18)可以實現內燃機(1)從富油運行到貧油運行的轉變。由控制儀(18)可以從在那里測出的NOx排放量推斷出三元催化器(12)的老化程度。
文檔編號F02D45/00GK1415045SQ00817987
公開日2003年4月30日 申請日期2000年11月21日 優先權日1999年12月31日
發明者E·施奈貝爾, A·科林, H·貝爾曼, T·瓦爾, A·布魯門斯托克, K·溫克勒, F·斯坦格爾梅爾, B·舒曼 申請人:羅伯特-博希股份公司