用于加热催化转化器的方法与流程

1.本发明涉及一种用于在减少原始排放的同时加热安置在外源点火式/火花点火式(fremdgez
ü
ndeten)内燃机的排气设备中的催化转化器的方法。


背景技术：

2.de 44 16 870 c2描述一种用于供应燃油和燃烧用空气至内燃发动机的方法，在此，除了燃烧用空气以外，还给内燃发动机供应作为附加燃烧用空气的压缩空气。在内燃发动机的排气管路中设置催化转化器，其功能依据内燃发动机的燃油-空气混合物的各自状态被调整。在此情况下，当附加燃烧用空气供应被接通时才分别由电子控制机构中断催化转化器的调整。
3.在此以下情况应被视为不利，即，接着以未经调整的方式运行的催化转化器无法再充分履行其转化排气所含有害物的功能。


技术实现要素：

4.因此，本发明的任务是指出一种用于加热催化转化器的方法，借此可以获得改善的有害物转化。
5.该任务通过一种具有权利要求1的特征的方法来完成。具有合适的发明改进方案的有利设计在从属权利要求和以下描述中被说明。
6.在根据本发明的用于加热安置在外源点火式内燃机的排气设备中的催化转化器的方法中，控制装置对电气驱动附加压缩机和至少一个喷射阀输出相应的调节参数/调节变量。在此情况下，通过至少部分打开该至少一个喷射阀可以将借助附加压缩机所压缩的空气在内燃机排气阀下游送入排气设备中。该排气阀配属于内燃机的相应的燃烧室。给控制装置的调整器/控制器提供至少一个氧传感器的信号。借助所述至少一个氧传感器，测量输送至催化转化器的排气中的含氧量。
7.该方法包括以下步骤：
8.a)接通该附加压缩机；
9.b)至少部分打开所述至少一个喷射阀；
10.c)在内燃机燃烧室中设定燃烧用空气-燃料之比λ《1；
11.d)借助所述至少一个氧传感器测得排气含氧量的实际值；
12.e)将该实际值与含氧量的目标值相比较，其中，该目标值对应于如下的排气含氧量，其将在该催化转化器区域内在该内燃机燃烧室内的燃烧用空气-燃料之比约为λ＝1时设定，并且其中，当该实际值达到该目标值所处的数值范围的两个界限值/端点值之一时，使由该调整器基于该实际值与该目标值之差所输出的调节参数保持不变/保持恒定，其中，界定该数值范围的两个端点值与该目标值相差约3％。
13.因为在步骤e)中只在实际值达到两个端点值之一时才使由调整器输出的调节参数保持恒定，故可以确保该调节参数只在实际值比较接近目标值时才被近似冻结。通过这
种方式，可以尽量抑制不希望的调整器波动，并且可靠地达到该目标值。尤其是两个端点值之一比目标值高出约3％，其中，两个端点值中的另一个比目标值小约3％。
14.还可以想到，排气含氧量的目标值被固定至一个值，针对该值存在排气的约为1.05的排气λ值。按照本发明所规定的排气含氧量与预定目标值的约为+/-3％的偏差，排气λ值因此保持大于1，由此有利地可以造成比较少量地排放所排出的有害物至环境空气中。当目标值被固定至1.05时排气λ值也保持小于1.1，从而有利地不会由二次空气对催化转化器造成冷却效果。
15.借助该方法可以获得改善的有害物转化。即，尤其可以在内燃机冷起动之后尤其尽量减少内燃机、优选机动车内燃机的原始排放。
16.此外，催化转化器加热持续时间可显著缩短，从而催化转化器很急速达到其起动温度或起燃温度。因此可以借助催化转化器很早保证内燃机的排放有害物的转化。为了该目的，借助电气驱动附加压缩机实现的压缩空气或二次空气的吹入是一项很高效的手段。
17.由于在步骤c)中设定燃烧用空气-燃料之比λ《1，故在富油燃烧时形成的排气中含有大量碳氢化合物(hc)和一氧化碳(co)。这尤其适用于在步骤c)中在内燃机燃烧室内设定来自从约为λ＝0.7到λ＝0.9范围的富油燃烧用空气-燃料之比。内燃机的hc排放物和co排放物借助氧气被放热氧化，该氧气与压缩空气或二次空气一起被引入输送至催化转化器的排气中。由电气驱动附加压缩机造成压缩空气被送入排气中，其中，该至少一个喷射阀同时至少部分被打开，其因此也可以被称为压缩机空气喷射阀。
18.碳氢化合物(hc排放)和一氧化碳(co排放)的放热氧化用于提升输送至催化转化器的排气的温度。即，内燃机原始排放所含的呈碳氢化合物和一氧化碳形式的有害物与氧反应，并且通过该放热反应很快速地加热或加温催化转化器。
19.此外有利的是，在内燃机的燃烧室中设定富油燃烧用空气比λ《1(尤其是λ＝0.7～0.9)，因为通过这种方式已经在燃烧室内保持很少的氮氧化物排放。因此，由于hc排放和co排放的放热二次燃烧，一方面很急速地加热所述至少一个催化转化器。同时，通过排气设备例如进入配备有内燃机的机动车的周围环境的原始排放被显著减少。
20.在催化转化器上游发生的放热反应造成内燃机原始排放所包含的有害物的减少，并且另外该催化转化器被特别急速地加热，尤其在内燃机冷起动之后。由此内燃发动机可以提早又以其理想效率工作，并且有害物在被加热的催化转化器中被相应提早转换。
21.因此在内燃机或内燃发动机真正运行中可以就像在燃烧用空气-燃料之比λ＝1时那样很好且持久地调节所述排放。通过这种方式获得尤其可观的排放转化。
22.这同样适用于下述情况，即，此时还发生安置在排气设备内的微粒过滤器、尤其是汽油微粒过滤器的加热和/或再生，并且即便为了内燃机高功率输出而使该内燃机以富油燃烧用空气-燃料之比、即以燃烧用空气-燃料之比λ《1运行时仍然适用。
23.此外，当内燃机本来就已经具有电气驱动的或能电气驱动的附加压缩机时，附加结构支出特别少。因为在这种情况下仅将至少一个管路从该附加压缩机布设向借助附加压缩机所压缩的空气被送入内燃机排气的通入部位。此外，还应该将喷射阀安装在这种管路上。它也可以结构很简单且支出少地实现。
24.通过借助调整器调整附加压缩机或是喷射阀，可以设定输送到催化转化器的排气的最佳含氧量以用于hc排放和co排放的转化。排气λ可以在行驶周期的不同的工作点被相
应调整。
25.优选地，在控制装置中实现的上级运行策略考虑发动机工作点、即内燃机的工作点和/或环境数据。在此情况下，尤其可以考虑具有内燃机的机动车的导航系统的路线规划数据，但也可以考虑车对车信息。
26.尤其基于这样的参数，能以与给供应给内燃机燃烧室的由燃烧用空气和燃油构成的混合物的富油化协调组合的方式调整用于最佳排气λ的调整策略。还能完成点火角调节、即将配属于各自燃烧室的火花塞的点火时刻转移至晚些时刻。
27.借助附加压缩机被压缩的空气尤其可以被送入排气设备的排气歧管中。此时有利的是用于加入压缩空气或二次空气的通入部位尽量靠近内燃机燃烧室的各自排气阀地布置。
28.作为二次空气泵，在此情况下采用电气驱动附加压缩机，它尤其可以被接入内燃机的48伏车载电源中。有利地，安置在内燃机上的附加压缩机被设计成根据需要提升内燃机的性能或功率输出和/或转矩输出，做法是借助电气驱动附加压缩机可以将附加的压缩空气送入内燃机的燃烧室。
29.电气驱动附加压缩机优选作为排气涡轮增压器的压缩机之补充来设置，其涡轮叶轮在内燃机运行中被施以流过排气设备的排气。
30.该方法相比于催化转化器加热技术手段——原则上也可能是发动机内部的技术手段的形式——比如点火角延迟和提高内燃机空转转速是有利的。还可以避免牵涉到将单独二次空气泵安装在内燃机缸头上的支出。因为当借助这样的在缸头上的单独二次空气泵将二次空气送入排气时，对于所述单独空气泵尤其必须提供结构空间和管路。
31.这样的干预尤其可能不利地影响到内燃机冷却系统的冷却功率，尤其当内燃机的冷却套被干预时。这又可能导致无法提供内燃机的期望功率，因为无法保证内燃机的充分冷却。
32.此外，这样的结构性干预必须针对每个内燃机类型被单独检查和调整。因此需要在内燃机持续运行期间和检查台测试期间都保护缸头的耐久性。前述缺点可以通过有利方式在具有步骤a)至e)的方法中得以避免。
33.尤其是，该方法的步骤a)、b)、c)和d)可以同时或按照与可由字母顺序所假定的顺序不同的顺序来完成。
34.优选规定该附加压缩机的速度/转速被预调/先导控制(vorsteuerung)，并且喷射阀的开口尺寸被调节，从而设定排气含氧量的预定目标值。
35.替代地或附加地规定，该至少一个喷射阀的开口尺寸被预调，并且附加压缩机的转速被调整，从而设定排气含氧量的预定目标值。
36.优选规定，在内燃机冷起动之后执行所述方法的步骤a)至e)。
37.优选规定，当内燃机转速超出约100转/分钟的阈值时执行所述方法的步骤a)至e)。
38.优选规定，该催化转化器作为三元催化转化器运行。
39.优选规定，作为调整器采用比例-积分调整器。
40.最后优选规定，除了在步骤c)中设定的内燃机燃烧室内的燃烧用空气-燃料之比λ《1外，附加地还将各自燃烧室对应的内燃机火花塞的点火时刻转移至比内燃机正常运行时
更晚的时刻。
附图说明
41.从以下对优选实施例的说明中以及结合图得到本发明的其它的优点、特征和细节。以上在说明书中提到的特征和特征组合以及以下在附图说明中提到的和/或在图中被单独示出的特征和特征组合不仅在各自所指出的组合中、也在其它组合中或单独地可采用，而没有超出本发明的范围，其中：
42.图1示意性示出机动车的内燃机，在此可将借助电气驱动附加压缩机压缩的空气选择性地送入内燃机的空气供应管道或内燃机的排气歧管中；
43.图2示出用于这种通向排气歧管的压缩机进气和用于附加压缩机转速调节的功能结构；
44.图3示出包含根据图2的功能结构的具有两个调整变型的调整器结构；
45.图4示出一种调整实施可能性，在此冻结或恒定保持调整器调节参数。
具体实施方式
46.在图中，相同的或功能相同的零部件带有相同的附图标记。
47.图1示意性示出机动车的内燃机10，其设计成外源点火式内燃机10。与之对应，内燃机10的各自燃烧室12(在图1中出于概览考虑仅其中几个带有附图标记)配属有各自的火花塞14。在图1中也仅其中若干火花塞14带有附图标记。
48.通过空气供应管道16，可以给内燃机10的燃烧室12供应压缩空气。为了压缩该供应空气，在此一方面设置排气涡轮增压器18且另一方面设置电气驱动附加压缩机20。排气涡轮增压器18的压缩机叶轮22安置在空气供应管道16的用于吸入待压缩的空气的管路分支24中。在压缩机叶轮22的下游，另一管路分支或分支管路26从管路分支24中分出。
49.在分支管路26内设置有附加压缩机20的能借助(未示出的)电动机驱动的压缩机叶轮28。在附加压缩机20的压缩机叶轮28的下游，分支管路26又通入管路分支24中。在分支管路26通入管路分支24的部位的下游，在管路分支24中设有节流阀36。当节流阀36被打开至少一段时，压缩空气可以流过增压空气冷却器30，其布置在空气供应管道16的管路分支24中。
50.第一压缩机空气管路32和第二压缩机空气管路34在附加压缩机20的压缩机叶轮28的下游从分支管路26分出。通过压缩机空气管路32、34，借助电气驱动附加压缩机20所压缩的空气在内燃机10的配属于各自燃烧室12的(未示出)排气阀的下游被送入内燃机10的排气中。
51.在此，在节流阀36上游从空气供应管道16取出的且借助附加压缩机20被压缩的空气被送入内燃机10的排气歧管38中。在此情况下，如前所示例性示出地，排气歧管38可包括第一排气流40和第二排气流42。
52.第一排气流40排出来自第一组燃烧室12、例如在此示例性示出的六个燃烧室12中的前三个燃烧室的排气。与此相比，通过第二排气流42排走内燃机10的来自第二组燃烧室12、即在此是图1所举例所示的内燃机10的共六个燃烧室12中的另外三个燃烧室12的排气。
53.当内燃机10的排气设备44设计成单流的、即仅具有一个排气流时，则也只需设置
在此示例性所示的压缩机空气管路32、34中的一个，以便将借助附加压缩机20压缩的空气或二次空气送入排气流。
54.在当前举例示出的内燃机10变型中，与之相比，通过第一压缩机空气管路32将借助附加压缩机20所压缩的空气送入第一排气流40中。通过相似方式，通过第二压缩机空气管路34将压缩空气或二次空气送入第二排气流42中。
55.通过排气流40、42流动的排气按照本身已知的方式被供应给排气涡轮增压器18的安置在排气设备44中的涡轮机叶轮46。在涡轮机叶轮46的下游，在这里在排气设备44中设置第一催化转化器48，并且在第一催化转化器48的下游设置第二催化转化器50。
56.在此，第一催化转化器48可被设计成三元催化转化器，而第二催化转化器50例如可被设计成氮氧化物存储催化转化器或者可包括氮氧化物存储催化转化器。但以下说明也适用于如下的排气设备44，在此仅安置有在图1中举例所示的两个催化转化器48、50之一。
57.因为在当前示例性所示的内燃机10中设有第一压缩机空气管路32和第二压缩机空气管路34，故也可以设置两个喷射阀52、54。在此情况下，可借助第一喷射阀52关断或至少部分开通第一压缩机空气管路32。按照相似方式，可以借助第二喷射阀54关断或至少部分开通第二压缩机空气管路34。喷射阀52、54也可以被称为压缩机空气喷射阀。
58.具有18mm内径的管被用于压缩机空气管路32、34的尝试表明是成功的。这种管可特别简单且低成本地就像图1所举例示意性示出地安装或布设。
59.当仅设有一个压缩机空气管路用以将压缩空气或二次空气在内燃机10的排气阀下游送入排气中时，也只需设置在此举例示出的两个喷射阀52、54中的一个。
60.按照本身已知的方式，在内燃机10运行中借助各自喷射器56给燃烧室12供应贮存在油箱58中的燃油。在相应的燃油管路60中，在此设有高压泵62，借此提高借助各自喷射器56之一被送入其中一个相应的燃烧室12中的燃油的压力。
61.内燃机10的其它部件比如发动机油循环、油箱通风装置和冷却剂循环虽然在图1中被示出，但在这里无需对与此相关的细节详加介绍。
62.在内燃机10运行中，尤其是在内燃机10冷起动之后在各自燃烧室12中出现燃烧用空气-燃料之比λ《1、在λ＝0.7～0.9范围内。由于燃油因此与通过空气供应管道16被送入燃烧室12的空气所含氧气发生富油燃烧，在流出燃烧室12的排气中出现大量的hc排放和co排放。
63.此外，在内燃机10冷启动后，压缩空气或压缩新鲜空气在电气驱动附加压缩机20的下游且因此在节流阀36的上游从分支管路26中被取出并通过压缩机空气管路32、34被送入排气歧管38中，即，在此是被送入第一排气流40和第二排气流42中。压缩二次空气所含的氧用于未燃的碳氢化合物(hc)以及一氧化碳(co)的放热氧化。
64.此外，可以通过迟滞的燃烧中心(verbrennungsschwerpunkt)来升高排气歧管38中的温度。所述措施在此造成尤其是第一催化转化器48被特别急速加热且第一催化转化器48因此很急速达到其起动温度。
65.引入到输送至第一催化转化器48的排气中的空气量或二次空气量通过至少一个喷射阀52、54的开口尺寸、即通过旁通阀的各自开口横截面和/或通过电气驱动附加压缩机20的转速被调节。
66.压缩机空气管路32、34或旁通管路或支管优选按照尽量靠近内燃机10的排气阀的
方式通入排气设备44。二次空气吹入因此根据图1在排气歧管38区域内或在内燃机10的缸头区域内进行，因此尽量靠近内燃机10的燃烧室12的排气阀。
67.作为喷射阀52、54，可以例如采用具有位置反馈功能的提升阀。此外，可以在尝试范围内在内燃机10冷起动时改变参数，以通过燃烧重心位置获得有利的放热反应用活化能，放热反应在此发生在排气歧管38或内燃机10的排气道内。
68.为了测知输送至催化转化器48的排气的含氧量，可采用至少一个氧传感器，其比如具有在催化转化器48上游设于排气设备44中的第一λ探头64的形式。在这里，第一λ探头64被设计成宽带λ探头。此外，根据图1，作为另一氧传感器将另一λ探头66在催化转化器48高度处安置在排气设备44中。也可以借助另一或第二λ探头66来测知流过催化转化器48的排气中的含氧量。
69.尤其可以借助设于催化转化器48上游的第一λ探头64来确定排气含氧量以及排气λ。在此情况下，电气驱动附加压缩机20的转速可被如此调节或者调整，即，在二次空气进风期间且因此在催化转化器48的加热阶段中出现合适的排气λ。
70.借助至少一个氧传感器——在此呈λ探头64、66之一的形式——测量的排气中的含氧量的调整在催化转化器48的加热阶段中选择性地通过至少一个喷射阀52、54的预调结合电气驱动附加压缩机20的转速调整或者通过电气驱动附加压缩机20的转速预调结合至少一个喷射阀52、54或压缩机空气喷射阀的开口尺寸的调整来进行。
71.在这里，总体性创建关于附加加入的用于预调和调整呈至少一个喷射阀52、54的开口尺寸和电气驱动附加压缩机20的转速形式的调节参数的调功能性的有意义的运行策略和启用策略。
72.通过有利的方式，在该方法中可以使用如下构件，它们已经通过批量试验且因此已经证明其功能可靠性。此外只需要少量的附加构件。这与重量和成本减少以及所占的结构空间相关地是有利的。对于后者尤其有利的是在此将电气驱动附加压缩机20用作二次空气泵，附加压缩机本来就设置用于提升内燃机10的行驶动力学。
73.在此通过如图1仅示例性示出的控制装置68完成的发动机控制的为了实现用于加热至少一个催化转化器48、50的方法所预设的功能扩展除了关于填充模型的考量以外以有利的方式呈模块形式被基本脱离关联。因此不需要深入调整或干预发动机控制的基本功能结构。
74.控制装置68在此设计用于控制和/或调整至少一个喷射阀52、56和控制和/或调整电气驱动附加压缩机20。与此相应，控制装置68可以向至少一个喷射阀52、54和附加压缩机20输出各自调节参数90、106。这应该参照图2来解释。
75.图2示出多个运行状况的功能区块，它们能在催化转化器48加热时通过压缩机进风和此时完成的电气驱动附加压缩机20的转速调整来实现。
76.在图2通过第一区块表示的运行策略70中，提出不同的调整器变型，它们可以视应用场合或视内燃机10的运行方式的不同来使用。
77.一方面，压缩机进气可被调整，做法是借助控制装置68的调整器72(见图1)来调整至少一个喷射阀52、54的开口尺寸，其中，电气驱动附加压缩机20的转速被预调。
78.在另一个调整器变型中，压缩机进气、即至少一个喷射阀52、54的开口尺寸被预调，并且电气驱动附加压缩机20的转速被调整。
79.还可以规定，不仅调整压缩机进气和进而喷射阀52、54的开口尺寸，也调整电气驱动附加压缩机20的转速。
80.这样的用于加热催化转化器48的附加功能可以依据相关的发动机参数被启用。在运行策略70中所考虑的相应参数可以包含由控制装置68作出的要求，即，应加热催化转化器48。
81.此外，可以在运行策略70中应用用于设定最长持续时间的启用时间，在此期间内应该加热催化转化器48。此外，运行策略70能选择性地包含排气设备44的温度阈值。这尤其在合适的温度传感器74(见图1)可供使用时是有利的，借助该温度传感器可以测知流过催化转化器48的排气的温度。也可以想到确定用于从计算模型中确定温度阈值的温度。另外，也可设定作为用于催化转化器48加热的中止标准的温度，或者催化转化器48加热的持续时间或启用时间可依据所确定和/或所测的温度来确定。
82.此外，可以在运行策略70范围内规定，内燃机10转速应高于约100转/分钟的阈值，因此在内燃机10被起动时才发生可运用的功能许可，而不是在具有内燃机10的机动车的点火接通时就已发生。
83.在此情况下能运用用于重置调整器72的时间段，从而用于电气驱动附加压缩机20的转速和压缩机进气、即至少一个喷射阀52、54的开口尺寸的预调值虽然马上起效，但调整器72被延时启动。或者，调整器只能在宽波段λ探头64测量准备就绪时被启动。
84.在运行策略70内可被调整的其它发动机控制参数可以包含在催化转化器48加热时的λ目标值和/或用于经由空气供应管道16被供给内燃机10的空气质量的基本预调因数。
85.此外可以实现通过应用软件或计算模型的各自启用的延迟。例如可以规定等待测量值的有效性或者只在故障诊断之后准予启用。对此可以规定尤其在内燃机10起动之后，其中，尤其首先能完成至少一个λ探头64、66的故障诊断。
86.在图2中，第一箭头76表明启用所述至少一个喷射阀52、54的预调78。另一箭头80表明启用调整器72。与此相应，可以在启用调整器72之后完成至少一个喷射阀52、54的调整82，即，至少一个喷射阀52、54的开口尺寸被调整。在此情况下可以完成开口尺寸的λ调整。
87.调整器72尤其可以设计成比例-积分调整器72(pi调整器)。在此情况下，优选可以根据控制偏差来调整比例调整器放大率(kp)和积分调整器放大率(ki)。
88.根据图2，可以给节点84提供压缩机进气的预调部分和压缩机进气的调整器部分。从节点84出发的箭头86表明触发在故障诊断区块88中的故障诊断，在故障诊断区块中可完成调节参数限制。
89.该功能结构的如图2所示的第一分支的结果是被输出给至少一个喷射阀52、54(见图1)的调节参数90。即，因为输出该调节参数90，各自喷射阀52、54的开口尺寸被调节。
90.在图2所示的功能结构的第二分支中，另一箭头92表示启用预调94，其中，在预调94设计时预调电气驱动附加压缩机20的转速。对于各自的预调78、94可以使用能考虑内燃机10的负荷和转速的静态特性曲线族。
91.通过与针对至少一个喷射阀52、54所述的相似的方式，在图2内的第二分支中，另一箭头96表明启用调整器72，用于调整98电气驱动附加压缩机20的转速。在此情况下也可以完成λ调整，在此采用优选设计成pi调整器的调整器72(见图1)。在这里，也可以优选依据控制偏差来调整呈比例放大率(kp)和积分放大率(ki)形式的调整器放大率。
92.相应的箭头从在图2中表示附加压缩机20的预调94和调整98的区块引出并通向节点100，就像在功能结构的第一分支中一样。因此可以给节点100提供附加压缩机20的转速的预调部分或者附加压缩机20的转速的调整器部分。
93.从节点100出发的箭头102通向故障诊断区块104，在此可以完成调节参数限制。功能结构或功能策略的如图2所示的第二分支的结果是可由控制装置68输出至电气驱动附加压缩机20(见图1)的调节参数106。即，因为输出该调节参数106，电气驱动附加压缩机20的转速被调节。
94.图2中另外的箭头107表明在控制装置68中实现的发动机控制中参数的可能调整。所述参数可以如所解释的那样包含在催化转化器48加热时的λ目标值和通过空气供应管道16被提供给内燃机10的空气量的基本预调因数。
95.在这里采取措施以减小调节参数λ的波动。所述措施包含在目标值附近冻结或恒定保持各自调整器调节参数、在此是其中一个调节参数90、106。
96.用于有效压缩机进气以加热这个催化转化器48或这些催化转化器48、50的可能调节手段尤其包含压缩机空气释放和延迟压缩机空气释放。此外可以规定相应的调整器变型。
97.因此尤其可以规定，一旦调节参数90位于目标值附近，则将作为由调整器72(见图1)输出的调节参数90的至少一个喷射阀52、54的开口尺寸保持恒定。在此调整器变型中，借助调整器72来预调附加压缩机20的转速。即，持续实现附加压缩机20的预调94和至少一个喷射阀52、54(见图2)的开口尺寸的调整82，直到通过调节参数90的输出而使得输送至该催化转化器48的排气的含氧量实际值以足够程度接近含氧量的目标值114(见图4)。含氧量实际值例如可以借助第一λ探头64被测知。
98.在一个替代调整器变型中，一旦调节参数106位于目标值附近，就将作为由调整器72输出的调节参数106的附加压缩机20的转速保持恒定。在此替代调整器变型中，借助调整器72预调至少一个喷射阀52、54的开口尺寸。即，持续实现至少一个喷射阀52、54的开口尺寸的预调78和附加压缩机20(见图2)的调整98，直到通过输出该调节参数106而使得催化转化器48被施以的排气的含氧量实际值以足够程度接近含氧量的目标值114(见图4)。在这里，含氧量的实际值也可以例如借助第一λ探头64来测知。
99.换言之，当实际值足够接近目标值114时，可以使由调整器72基于排气含氧量实际值与含氧量目标值114之差所输出的调节参数90、106保持恒定，即，调整器72被近似冻结。
100.相应的调节手段可以依据一系列输入参数按照不同组合来使用，以保证至少一个催化转化器48、50的有效加热。例如可以考虑内燃机10的工作点，比如内燃机10的负荷和/或转速和/或温度和/或动态等。
101.此外可以考虑由具有内燃机10的机动车的导航系统的路线规划和/或车对车信息组成的环境信息。
102.尤其是事实表明，在检查台上静态检查内燃机10时，至少一个旁通阀或喷射阀52、54的开口尺寸的预调78与电气驱动附加压缩机20的转速的调整98的结合使用良好适用于达成离开排气设备44进入环境的排气中的低排放。但在内燃机10的动态运行中，一个不同的变型可能是特别好地适用的，故在运行策略70(见图2)中能存储相应的变型。
103.例如可以规定，从至少一个喷射阀52、54的开口尺寸在初始调整82之后保持恒定
而附加压缩机20的转速被预调的调整器变型切换到在初始调整98之后附加压缩机20的转速保持恒定而至少一个喷射阀52、54的开口尺寸被预调的调整器变型。这种切换尤其可以在与内燃机10的负荷和/或转速相关地识别动态增强时完成。这两个调整器变型也可以组合使用并且根据需要也可以作为多参数调整系统使用。
104.在图3中，多个箭头108表示被提供给调整器72的输入参数。输入参数可以包含工作点信息比如内燃机10的负荷和/或转速和/或温度。
105.此外，这个或这些输入参数可以包含输送至催化转化器48的排气中的含氧量实际值。表明可能的含氧量实际值的曲线110、128、134在图4中被示出。实际值可以尤其由第一λ探头64和/或第二λ探头66提供。
106.包含箭头108的输入区块如图3所示与计算区块112分开，计算区块基本上包括包含各自故障诊断区块88、104在内的功能结构的两个如图2所示的分支。如前所解释地，比如当含氧量实际值接近在图4中由水平线表示的目标值114时，可以在调整82至少一个喷射阀52、54的开口尺寸时出现调节参数90的冻结以实现调整器72的稳定运行。
107.通过相似方式，当至少一个喷射阀52、54的预调78被启用并且电气驱动附加压缩机20的转速被首先调整、即调整98起效(见图2)时，可以完成调节参数106的冻结。调节参数106的冻结或恒定保持也优选在输送至催化转化器48的排气中的含氧量实际值接近在图4中由水平线表示的目标值114时进行。
108.因此按照内燃机10的运行状态进行用于压缩机进气的至少一个喷射阀52、54的预调78或电气驱动附加压缩机20的转速的预调94。预调值可以视具体应用作为固定值被存储。或者预调值可以源自基于物理的模型方法。
109.除了预调压缩机进风或调整电气驱动附加压缩机20的转速外，经过调整的燃烧λ值的调整82、98对于在有利的原始排放下获得尽量快速的催化转化器48加热是有意义的。
110.作为用于调整压缩机进气、即至少一个喷射阀52、54的开口尺寸或电气驱动附加压缩机20的转速的调整器72的工作原理，优选设置比例-积分调整器72(pi调整器)。在此情况下，优选可以分别依据控制偏差来调整调整器放大率，并且这能视具体应用或根据来自运行策略70(见图2)的设定条件进行。
111.另外，实现调整器72的各自调节参数90、106在目标值附近的冻结或恒定保持。各自调节参数90、106的冻结或恒定保持可以由运行策略70要求。
112.图4示意性示出由调整器72输出的调节参数90、106的冻结或恒定保持在实际值接近目标值114时可以如何达成。
113.在图4所示的曲线图的第一区段116中，通过曲线110表明可能出现输送到至少一个催化转化器48、50的排气中的含氧量实际值的波动。含氧量可以借助至少一个呈λ探头64、66之一形式的氧传感器来测知。
114.图4中的另一曲线118表明由调整器72在喷射阀52、54的开口尺寸的调整82(见图2)中所输出的调节参数90的相应波动，其中，附加压缩机20的转速被预调。按照相似方式，当至少一个喷射阀52、54的开口尺寸被预调并由调整器72完成附加压缩机20的转速的调整98(见图2)时可能出现调节参数106的这种由曲线118表明的波动。
115.由曲线118表示的各自调节参数90、106的变化可以是如此引起的，即，因为用于压缩机进气的空气路程的设计、即因为压缩机空气管路32、34(见图1)的设计而在各自调节参
数90、106的输出与由此得到的在排气中应该出现的含氧量之间出现延迟。但含氧量原本应通过应该由附加压缩机20提供的压缩机空气量来尽量准确地调节。
116.为了应对调节参数90、106的起伏或波动，一旦实际值进入目标值114所处的数值范围120(见图4)，就在此恒定保持或冻结由调整器72基于实际值与目标值114的偏差所输出的调节参数90、106。
117.如图4所示，数值范围120由上端点值122和下端点值124界定。上端点值122在此情况下在图4中由水平点划线表示，下端点值124也由水平点划线表示。一旦实际值达到两个端点值122、124之一，就使由调整器72输出的调节参数90、106保持恒定，从而不再进行喷射阀52、54的开口尺寸的进一步调整82(见图2)，或者不再进行附加压缩机20的转速的进一步调整98(见图2)。
118.在图4中在另一区段126中由曲线128表示如下情况，在此，含氧量的实际值达到下端点值124。输送至催化转化器48的排气中的含氧量的实际值因此在区段126中由曲线128表示。
119.另一曲线130在图4中表示由调整器72在调整82中或在调整98(见图2)中所输出的调节参数90、106的时间曲线。即，如果调整82首先起效，则随着达到下端点值124而将调节参数90保持恒定。而如果调整98首先起效，则随着达到下端点值124而将调节参数106保持恒定。
120.恒定的调节参数90、106的输出在图4内在区段126中由曲线130的水平走向表示。水平走向在曲线128与表明下端点值124的线相交时开始。
121.按照相似方式，在图4中在另一区段132中通过另一曲线134表示含氧量实际值的可能时间曲线，含氧量实际值在开口尺寸调整82时或在转速调整98时(见图2)借助至少一个λ探头64、66在排气设备44中被测知。
122.但在另一区段132中，曲线134达到上端点值122。当实际值达到上端点值122时，由调整器输出的调节参数90、106也保持恒定。但当调整82在先已起效时，因而在这里也将调节参数90保持恒定，而当调整98在先已起效时，将该调节参数106保持恒定(见图2)。
123.恒定保持由调整器输出的调节参数90、106在图4内的另一区段132中由另一曲线136表示。一旦曲线134与在图4中表示上端点值122的线相交，在区段132中所示的另一曲线136就也示出水平时间曲线。
124.在如在图4中在第二区段126中所示的情况下以及在如在图4中在第三区段132中所示的情况下，表明实际值的曲线128、134最终都达到目标值114。
125.可能地可以在准确考虑在发动机控制充填模型中的压缩机空气量情况下改善或避免在第一区段116中所示的波动作用。但尤其在内燃机10的动态运行中，由调整器72输出的调节参数90、106的冻结或恒定保持是有帮助的。因此一旦实际值达到目标值114处于其间的两个端点值122、124之一，则优选完成调节参数90、106的恒定保持。
126.界定数值范围120的两个端点值122、124例如可以相对于目标值114偏离约3％。通过这种方式可保证：只有当实际值相应足够接近目标值114时才冻结或恒定保持调节参数90、106。
127.附图标记列表
128.10
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内燃机
129.12
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燃烧室
130.14
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火花塞
131.16
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空气供应管道
132.18
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排气涡轮增压器
133.20
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附加压缩机
134.22
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压缩机叶轮
135.24
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管路分支
136.26
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分支管路
137.28
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压缩机叶轮
138.30
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增压空气冷却器
139.32
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压缩机空气管路
140.34
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压缩机空气管路
141.36
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节流阀
142.38
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排气歧管
143.40
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排气流
144.42
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
排气流
145.44
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排气设备
146.46
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涡轮叶轮
147.48
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催化转化器
148.50
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
催化转化器
149.52
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喷射阀
150.54
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喷射阀
151.56
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
喷射器
152.58
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
油箱
153.60
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
燃油管路
154.62
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
高压泵
155.64
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
λ探头
156.66
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
λ探头
157.68
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
控制装置
158.70
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
运行策略
159.72
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
调整器
160.74
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
温度传感器
161.76
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
箭头
162.78
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
预调
163.80
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
箭头
164.82
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
调整
165.84
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
节点
166.86
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
箭头
167.88
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
故障诊断区块
168.90
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
调节参数
169.92
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
箭头
170.94
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
预调
171.96
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
箭头
172.98
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
调整
173.100
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
节点
174.102
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
箭头
175.104
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
故障诊断区块
176.106
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
调节参数
177.107
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
箭头
178.108
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
箭头
179.110
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
曲线
180.112
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
计算区块
181.114
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
目标值
182.116
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
区段
183.118
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曲线
184.120
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数值范围
185.122
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端点值
186.124
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端点值
187.126
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
区段
188.128
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
曲线
189.130
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
曲线
190.132
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区段
191.134
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曲线
192.136
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曲线

技术特征：
1.一种用于加热催化转化器(48)的方法，该催化转化器安置在外源点火式内燃机(10)的排气设备(44)中，其特征是，控制装置(68)对电气驱动的附加压缩机(20)和至少一个喷射阀(52,54)输出相应的调节参数，其中，通过至少部分打开所述至少一个喷射阀(52,54)，能将借助该附加压缩机(20)压缩的空气在该内燃机(10)的排气阀下游送入该排气设备(44)中，所述排气阀配属于该内燃机(10)的相应的燃烧室(12)，其中，给该控制装置(68)的调整器(72)提供来自至少一个氧传感器(64,66)的信号，借助所述氧传感器来测量输送至该催化转化器(48)的排气中的含氧量，并且其中，该方法包括以下步骤：a)接通该附加压缩机(20)；b)至少部分打开所述至少一个喷射阀(52,54)；c)设定该内燃机(10)的燃烧室(12)中的燃烧用空气-燃料之比λ<1；d)借助所述至少一个氧传感器(64,66)测得排气中含氧量的实际值(128,134)；e)将该实际值(128,134)与含氧量的目标值(114)相比较，其中，该目标值对应于如下的排气含氧量，其将在该内燃机(10)的燃烧室(12)内的燃烧用空气-燃料之比约为λ＝1时在该催化转化器(48)的区域中设定，并且其中，当该实际值(128,134)达到该目标值(114)所处的数值范围(120)的两个端点值(122,124)之一时，使得由该调整器(72)基于该实际值(128,134)与该目标值(114)之差输出的调节参数(90,106)保持恒定，其中，界定该数值范围(120)的这两个端点值(122,124)与该目标值(114)相差约3％。2.根据权利要求1所述的方法，其特征是，预调该附加压缩机(20)的转速，并且按下述方式调节所述至少一个喷射阀(52,54)的开口尺寸，即，设定排气中的含氧量的预定目标值。3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征是，预调所述至少一个喷射阀(52,54)的开口尺寸，并且按下述方式调整附加压缩机(20)的转速，即，设定排气中的含氧量的预定目标值。4.根据权利要求1至3之一所述的方法，其特征是，所述方法的步骤a)至e)在该内燃机(10)冷起动之后执行。5.根据权利要求1至4之一所述的方法，其特征是，当该内燃机(10)的转速超过约100转/分钟的阈值时，执行所述方法的步骤a)至e)。6.根据权利要求1至5之一所述的方法，其特征是，该催化转化器(48)作为三元催化转化器运行。7.根据权利要求1至6之一所述的方法，其特征是，作为该调整器(72)采用比例-积分控制器。8.根据权利要求1至7之一所述的方法，其特征是，在步骤c)中，除了设定该内燃机(10)的燃烧室(12)内的燃烧用空气-燃料之比λ<1，还使该内燃机(10)的配属于相应的燃烧室(12)的火花塞(14)的点火时刻转移到比该内燃机(10)的正常运行中更晚的时刻。

技术总结
本发明涉及一种催化转化器(48)加热方法，催化转化器安置在外源点火式内燃机(10)的排气设备(44)中。在此，控制装置(68)对电气驱动的附加压缩机(20)和喷射阀(52,54)发出相应的调节参数。通过打开喷射阀(52,54)能将借助附加压缩机(20)压缩的空气在内燃机(10)的排气阀下游送入排气设备(44)中。给控制装置(68)的调整器(72)提供氧传感器(64,66)的信号，借助氧传感器测量催化转化器(48)被施以的排气中的含氧量。该方法包括以下步骤：a)接通附加压缩机(20)；b)至少部分打开喷射阀(52,54)；c)在内燃机(10)的燃烧室(12)中设定燃烧用空气-燃料之比λ<1；d)测得排气含氧量的实际值；e)将实际值与含氧量目标值相比较，其中，目标值对应于将在催化转化器(48)区域内在内燃机(10)燃烧室(12)内的燃烧用空气-燃料之比约为λ＝1时设定的含氧量。当实际值达到目标值所处的数值范围的两个端点值之一时，由该调整器(72)基于实际值与目标值之差所输出的调节参数保持恒定。端点值与目标值相差约3％。持恒定。端点值与目标值相差约3％。持恒定。端点值与目标值相差约3％。


技术研发人员：A
受保护的技术使用者：梅赛德斯-奔驰集团股份公司
技术研发日：2022.03.31
技术公布日：2023/6/29