关于排气燃烧器的λ补偿的制作方法

本发明涉及一种用于运行车辆的排气燃烧器的方法以及用于实施所述方法的一种计算单元和一种计算机程序。

背景技术：

为了进行排气后处理而经常使用催化器，所述催化器以化学方式转化特定的排气组成部分、比如一氧化碳、碳氢化合物、不同的氮氧化物和/或硫氧化物。

在许多具有燃烧马达的车辆中使用λ探测器（lambdasonde）或者λ传感器（lambdasensor），以用于调节燃料/燃烧空气-比例。所述λ值相应于燃烧氧气与燃料分子之间的化学计量比例，其中数值一意味着，在燃烧室中存在和理论上对于燃料的完全燃烧来说所需要的一样多的氧气。超过一的λ值表示燃烧室中的氧气过剩（稀燃的混合物），低于一的数值则表示燃烧室中的氧气不足（富燃的混合物）。

通常将所述λ值调整到数值一，以用于获得催化器的最佳的作用。不过存在着与此有别的要求，比如用于使颗粒过滤器再生或者比如为λ探测器或者催化器实施特定的诊断方法或者比如进行所谓的催化加热。这样的情况部分地能够通过所述催化器中的储氧组成部分来捕集。但是，在偏差长时间持续时可能会将有害物质释放到环境中。

因此，所期望的是，说明一种得到改进的用于进行排气后处理的方法。

技术实现要素：

按照本发明，提出具有独立权利要求的特征的、一种用于运行车辆的排气燃烧器的方法以及用于实施所述方法的一种计算单元和一种计算机程序。有利的设计方案是从属权利要求和以下说明书的主题。

在按本发明的用于运行具有至少一个内燃机和至少一个催化器的车辆的排气燃烧器的方法中，使所述至少一个催化器上游的排气燃烧器的排气与内燃机的排气在形成排气混合物的情况下汇合，其中根据所述内燃机的排气的λ值来调整排气燃烧器的排气的λ值。通过这种方式，也能够在较长的时间里用不正常的λ值来运行所述内燃机并且尽管如此所混合的排气的λ值能够是正常的，使得催化器中的所混合的排气能够在燃烧马达和排气燃烧器的汇合之后正常地消散（abreagieren）。同样也能够根据所述排气燃烧器的排气的λ值（lambdawert）来调整内燃机的排气的λ值，其目标是，达到所混合的排气的特定的目标λ值、优选数值一。

所述内燃机尤其能够是汽油马达或者旋转活塞马达（“转子马达”，wankelmotor）。有利的是，所述内燃机在正常运行中能够用化学计量上所组成的空气-燃料混合物尤其在将汽油、乙醇、天然气或者汽车燃气用作燃料的情况下来运行。由此，在运行时间的主要份额中，产生具有接近于一的目标值的λ值的排气。

在此有利的是，在以稀燃的运行模式运行所述内燃机时以富燃的运行模式（燃烧器-λ值小于1）来运行所述排气燃烧器，并且在以富燃（fett）的运行模式运行所述内燃机时以稀燃（mager）的运行模式（燃烧器-λ值大于1）来运行所述排气燃烧器。因此，所述排气燃烧器能够朝一的λ值的方向对所述内燃机的排气的λ值进行补偿。

但是，在特定的情况中同样有利的是，以化学计量的运行模式运行所述内燃机并且以富燃的运行模式或者以稀燃的运行模式来运行所述排气燃烧器，以用于相应地预先给定排气混合物的目标λ值，比如因为排气系中的组成部分为了特定的功能而要求这种特定的目标λ值。在这种情况下，尽管如此而后能够以化学计量的方式运行所述内燃机，这比如对三元催化器来说是最佳的，并且所述燃烧器能够调整用于布置在后面的颗粒过滤器的目标λ值等等。有利地如此调整所述排气燃烧器的排气的λ值，使得所述排气混合物具有所期望的目标λ值、尤其是一。由此能够在所述至少一个催化器的下游实现特别低的有害物质浓度。

有利的是，获知所述至少一个催化器的填充度并且如此调整所述排气燃烧器的排气的λ值，使得所述至少一个催化器的填充度不离开被一个（半开的）阈值或者两个阈值限定的预先确定的填充度范围。由此能够确保，从车辆中排放出的排气流在不取决于内燃机的不同的运行状态的情况下不包含或者仅仅在以下程度上包含不期望的组成部分，所述程度不超过所述预先确定的阈值，尤其不超过在法律上所规定的极限值。

所述至少一个催化器的填充度在此尤其比如绝对地或者相对于最大可能的储存量说明了氧气和/或氮氧化物的当前所储存的量。这一点是有利的，因为催化器能够储存一定量的这些物质并且因此比如能够在对其催化功能没有不好的影响的情况下渡过（ueberbruecken）具有变化的排气组成的时段。不过，储存容量当然受到了限制，因而必须防止储存器的空运行或满运行。这一点能够通过对于填充度的监控以及对于排气燃烧器的相应的操控来确保。

在此有利的是，如果所述至少一个催化器的填充度接近于其中一个填充度范围极限、比如第一阈值，以富燃的运行模式来运行所述排气燃烧器，和/或如果所述至少一个催化器的填充度接近于另一个填充度范围极限、比如第二阈值，以稀燃的运行模式来运行所述排气燃烧器。因此，能够分别如此运行所述排气燃烧器，使得通过所述排气燃烧器产生的排气对内燃机的排气的组成波动或者λ波动进行补偿并且因此能够始终在最佳的运行点中运行所述至少一个催化器。因此，也能够有利地实现催化器的周期性的运行，而不必忍受（hinnehmen）排气中的暂时提高的有害物质浓度。

有利的是，在使用催化器模型的情况下获知或者计算所述填充度。由此，能够将本来已经存在的测量机构、尤其是λ探测器用于对填充度进行监控，这对实施成本起到积极的作用。为此，比如能够使用如在de102016222418a1中所描述的一样的模型。

如果识别出所述催化器的填充度离开预先确定的填充度范围，则有利地如此运行所述排气燃烧器，使得其排气对排气的λ值的、由于离开填充度范围而引起的偏离尤其为一的目标λ值的情况进行补偿。由此，能够可靠地防止不期望的有害物质的排放，因为尤其在不期望的排气组成部分的穿透（durchbrechen）之前就已经识别出离开预先给定的填充度范围的情况。

如果在此分别获知所述内燃机的排气的直到排气汇合部的静止时间（或者流动时间）和/或所述排气燃烧器的排气的直到排气汇合部的静止时间（totzeit），并且如此运行所述排气燃烧器，使得其排气在和所述内燃机的排气相同的时间馈入到汇合部中，其中所述内燃机的排气的λ值被用于调整排气燃烧器的λ值，所述方法是特别有利的。由此，能够在时间上如此控制所述排气燃烧器，使得所属的排气流同时到达汇合部的位置处并且由此所述组成最佳地彼此协调。

一般来说能够对λ值进行调节或控制，方法是：比如通过一个或者多个λ传感器或者λ探测器来测量气体流的λ值并且在这个测量值的基础上控制对相关的气体流的组成产生影响的运行参数。尤其作为运行参数考虑被输送给内燃机和/或排气燃烧器的空气燃料混合物或者其组成部分中的一种或者多种组成部分的组成、量、压力和/或温度。也能够在使用不同的影响参数的情况下进行预控制和/或干扰参量接入。比如为了实现特定的功能而在特定的支流中设置了与在正常运行的情况中不一样的λ值。因此，比如也能够将特定的构件的温度、运行持续时间或者故障状态用作用于进行控制或调节的影响量。

有利的是，紧挨着在内燃机的下游和/或紧挨着在排气燃烧器的下游和/或紧挨着在至少一个催化器的下游和/或紧挨着在内燃机和排气燃烧器的排气的汇合部的下游的至少一个位置处检测排气的λ值。由此，能够相应地非常精确地控制或者调节相关的排气流。

优选调整对于所述排气后处理系统的一个或者多个组成部分的功能的实施来说必需的目标λ值。为此，能够如此运行所述内燃机，使得其产生具有所述目标λ值的排气，或者能够如此运行所述排气燃烧器，使得在燃烧器排气与内燃机的排气的汇合部的下游的所混合的排气具有所述目标λ值。所述目标λ值在此能够为一或者是不同于一的数值、也就是说能够大于或者小于一。

比如能够如此运行所述内燃机，使得其产生的排气的λ值有针对性地偏离一。在这样的情况中，在所述排气后处理系统中实施要求这样的λ值的功能，尤其用于使颗粒过滤器再生、比如用于进行所谓的催化加热或者用于比如针对λ探测器或催化器的特定的诊断方法。在这样的情况中，尤其如此运行所述排气燃烧器，使得离开所述排气后处理系统的排气具有λ值一，也就是说通过对于所述燃烧器排气的λ值的相应的控制来对实施所述功能的组成部分的下游的、有针对性的偏差进行补偿。

不言而喻，并非务必持续地运行所述排气燃烧器。更确切地说，也能够有利的是，如果所述内燃机的排气λ值或者催化器的填充度偏离所期望的数值，则尤其运行所述排气燃烧器。由此比如能够节省燃料。

按本发明的计算单元、比如机动车的控制器尤其通过程序技术被设置用于实施按本发明的方法。

以具有用于实施所有方法步骤的程序代码的计算机程序或计算机程序产品的形式来实施按本发明的方法也是有利的，因为这引起特别低的成本，尤其如果实施用的控制器还被用于其他任务并且因此本来就存在的话。合适的用于提供计算机程序的数据载体尤其是磁性储存器、光学储存器和电储存器、像比如硬盘、闪存盘、eeproms、dvds等。也能够通过计算机网络（互联网、内联网等）来下载程序。

本发明的另外的优点和设计方案从说明书和附图中得出。

附图说明

本发明借助于实施例在附图中示意性地示出并且在下面参照附图来进行描述。其中：

图1以大为简化的图示示出了一种车辆，该车辆被设置用于实施按本发明的方法的一种有利的实施方式；

图2以简化的流程图的形式示出了按本发明的方法的一种有利的设计方案。

具体实施方式

在图1中示意性地示出了具有内燃机v和排气后处理系统110的车辆100。

所述内燃机v比如能够以汽油马达、柴油马达和/或转子马达或者旋转活塞马达的形式来实施。具有外源点火结构的稀燃马达也能够用作所述内燃机v。

所述排气后处理系统110布置在内燃机v的下游并且包括至少一个催化器、在所示出的实施例中两个催化器c1、c2、一个排气燃烧器b以及一个或者多个传感器l1到l7，在所述传感器中至少一个传感器以λ探测器l1的形式来实施。

所述排气燃烧器b的排气22、24、26在此能够在不同的位置处与内燃机v的排气12汇合。用于汇合的可能的位置分别在两个催化器的上游和上游，因为在这些位置处分别可预料到所述内燃机v的排气12、14、16的不同的组成。

所述传感器l1到l7也能够被定位在不同的位置处，其中尤其能够分别紧挨着在排气后处理系统110的组成部分c1、c2、b的上游和下游检测到特别重要的用于控制相应的组成部分的数值。在这种关系下，特别适宜的是，所述λ探测器l1紧挨着处于内燃机v的下游，从而无论如何设置了所述λ探测器，并且尤其如果将数学方法用于获知在排气后处理系统110中的其他位置处的排气组成，那也许能够放弃其他传感器。

两个所示出的催化器c1、c2之一比如能够包括三元催化器c1（用于汽油马达；比如nox储存式催化器或者氧化催化器用于柴油马达），而另一个催化器c2同样能够包括三元催化器或者颗粒过滤器（经过涂覆或者未经涂覆）（用于汽油马达；比如scr催化器或者颗粒过滤器用于柴油马达）。在这里要明确指出，所述催化器c1、c2的相对于彼此的布置在这里仅仅示例性地示出并且也能够有利的是，以相反的顺序来布置这些催化器。此外，能够规定，将另外的同类的和/或其他催化器和/或过滤系统、比如炭黑颗粒过滤器集成到排气后处理系统110中。也能够像比如在三元催化器中常见的那样将多个不同的催化器类型合并在一个唯一的多功能催化器中。

借助于λ探测器l1来监控并且必要时调节或者调整所述内燃机v的排气12的λ值。按照本发明的一种优选的实施方式，在这个λ值偏离一的运行阶段中如此运行所述排气燃烧器b，使得其将燃烧器排气22、24、26输送给内燃机v的排气12，所述燃烧器排气至少部分地对这种偏差进行补偿。比如能够规定，以富燃的（或者稀燃的）运行模式来运行内燃机v，以用于在排气流12中获得不完全燃烧的燃料的提高的份额。这对于不同的功能来说能够是有意义的，比如用于在行车开始时在排气后处理系统110还是冷的时候对催化器c1、c2进行加热，使得其尽快地达到其运行温度，或者用于将颗粒过滤器加热到对于颗粒燃烧来说必要的温度。比如用于对λ探测器l1到l7或者催化器c1、c2进行功能监控的分析功能或者诊断功能也可能要求富燃的（或者稀燃的）排气混合物。

如果以富燃的运行模式来运行所述内燃机v，使得被输送给所述内燃机v的燃料10在不完全燃烧的情况下被转换为内燃机v的排气12，那么所述排气燃烧器b就提供稀燃的排气22、24、26，以用于为剩余燃料的燃烧提供额外的氧气。在此尤其如此运行所述排气燃烧器b，使得离开所述排气后处理系统110的排气30具有λ值一，所述内燃机v的排气12的λ值的、离开一的偏差因此完全得到补偿。

这样的方法也示意性地在图2中示出并且在总体上用200来表示。在步骤s1中调整空气燃料混合物10并且由此运行内燃机v，其中产生排气12。在步骤s2中比如在使用λ探测器l1的情况下测量这种排气12的λ值。在步骤s2中所测量的λ值在尤其封闭的调节回路范围中用于在步骤s1中调整空气燃料混合物10。

如果所述λ值相应于对一种功能、比如催化器再生功能来说所必需的第一目标λ值，则在使用所述具有第一目标λ值的排气12的情况下在步骤s3中实施所述功能。与此相对应，在所示出的实施例中，在步骤s3中对所述催化器c1、这里是三元催化器c1进行加热。为此，所述排气尤其是富燃的，也就是具有低于一的λ值。

为了防止所述离开催化器c1的排气14的不期望的组成部分被排放到环境中，在步骤s4中在使用在步骤s2中所测量的λ值的情况下如此运行所述排气燃烧器b，使得在催化器排气14和燃烧器排气24的汇合部的下游所产生的排气混合物具有比如为一的第二目标λ值。

在所示出的实施例中，在步骤s5中比如在使用另一个λ探测器l5的情况下测量所述排气混合物的λ值。所述在步骤s5中所测量的λ值用于在s4中调节或者控制排气燃烧器。

在所示出的实施例中，所述催化器c1、c2中的至少一个催化器具有储存功能。比如所述三元催化器c1能够储存特定量的氧气。特定类型的nox储存式催化器也具有用于二氮化氮的储存能力，该储存能力被局限于最大的储存容量。

借助于所述一个或者多个传感器l1到l7、比如λ探测器l1来获知的数值至少能够部分地用于确定至少一个催化器c1、c2的填充度。按照本发明的一种优选的实施方式，也能够如此调整所述排气燃烧器b的排气22、24的λ值，使得所述催化器c1或者c2的填充度不离开预先确定的填充度范围。因此，如果所述填充度接近填充度范围极限、比如达到预先确定的第一阈值，所述第一阈值比如接近于最大的储存容量、比如储存容量的90%，那就如此控制所述燃烧器b并且必要时也如此控制所述内燃机v，从而又将所述储存器排空。

也可能的是，为了确保催化器的催化功能而必须存在所述催化器的特定的最小填充度。比如对于三元催化器来说就是这种情况，所述三元催化器需要氧气，以用于使来自向其输送的排气的有害物质氧化。在这样的情况中适宜的是，如此控制所述燃烧器b，使得所述填充度不低于预先确定的阈值，所述阈值比如能够接近于这个最小填充度。

类似的处理方式比如对位置c1处的nox储存式催化器（也被称为leannoxtrap或者氮氧化物捕集器）来说也是有利的，因为它为了使所储存的氮氧化物还原而需要贫氧的氛围。因此，所述nox储存式催化器比如能够被定位在内燃机v附近并且用内燃机v的排气12来加载。为了将氮氧化物储存器排空，作为富燃的排气来提供排气12。为此，比如能够向所述内燃机v输送富燃的空气燃料混合物10。

在所述nox储存式催化器c1的下游，能够使所述排气燃烧器b的排气24与催化器c1的排气14汇合。在汇合部的下游能够布置三元催化器c2，以用于使在排气混合物14、24中存在的碳氮化合物和/或一氧化碳氧化，为此而需要氧气。这种为了进行氧化而需要的氧气能够被储存在三元催化器c2中和/或能够通过对于排气燃烧器b的运行参数的合适的调整通过所述燃烧器排气24来提供。

所述nox储存式催化器c1的上游的富燃的排气混合物的提供也能够在使用燃烧器b的情况下进行，方法是：如此运行所述燃烧器，使得向其输送的空气燃料混合物20的燃烧不完全地进行。而后，能够将相应的富燃的燃烧器排气22混入到内燃机v的排气12中，以用于向所述nox储存式催化器c1输送为了进行再生（比如储存器排空）所需要的富燃的排气12、22。由此，不必对内燃机v的运行参数进行干预，以用于产生富燃的排气12，这比如能够积极地影响到通过内燃机来输出的功率或者说其效率。

能够分别单独地确定相应的催化器c1、c2的填充度，从而能够非常精确地控制所述排气后处理系统110的功能。为了进行填充水平监控，而比如分别使用至少一个传感器l1到l7的数据。比如，能够使用通过λ探测器l1所获知的λ值，以用于确定所述内燃机v的排气12中的氧气浓度的时间上的变化曲线。因为已知所述催化器的尺寸，所以能够从所述氧气浓度的这种时间上的变化曲线中推断出三元催化器c2的氧气储存器的填充度。在这种关系下，尤其有利的是所述催化器c2的数学模型的计算，以用于精确地获知分别必需的、用于燃烧器控制的干预时刻。由此，能够将所述控制限制到必要的最小程度，这提高了这样的方法的效率。有利的是，为了提高精确度也能够使用其他位置处的其他λ探测器l2、l3、l5、l7，所述λ探测器比如能够紧挨着处于三元催化器c2的上游和/或下游。

在特定的实施方式中也规定，所述三元催化器c2和/或所述nox储存式催化器c1的填充度能够通过相应的传感器l4、l6来直接检测。这样的传感器l4、l6比如能够是分压力测量计，该分压力测量计选择性地测量特定的排气组成部分、尤其是氧气或者二氧化氮的分压力。为此有利的是，这样的分压力测量计l4、l6布置在相应的催化器c1、c2的出口的附近，以用于识别是否面临有害物质穿透到分别在下游流动的排气14、16中的情况。因此，能够分别及时地对相应的被输送给相应的催化器c1、c2的排气流12、22或者14、24的组成进行适配。

在所述排气后处理系统110的内部，同样能够设置另外的净化系统。比如能够在所述三元催化器c2的下游设置炭黑颗粒过滤器（未示出）。为了将这样的炭黑颗粒过滤器排空，可能必要的是，将所述炭黑颗粒过滤器加热到特定的温度和/或调整被输送给所述炭黑颗粒过滤器的排气16中的特定的氧气含量。为此，同样能够有利地使用所述排气燃烧器b，比如方法是：如此运行所述排气燃烧器，使得其首先将富燃的排气流26加入到排气16中，以用于与在离开三元催化器的排气16中所包含的剩余氧气一起在炭黑颗粒过滤器的上游或者在炭黑颗粒过滤器中引起放热的燃烧反应。如果达到必需的温度，那就能够如此控制所述排气燃烧器b的运行，使得其朝炭黑颗粒过滤器的方向排出热的并且富氧的排气流26，以用于燃烧炭黑颗粒过滤器中的炭黑颗粒并且就这样使所述过滤器再生。所述燃烧器排气26的组成在此比如能够通过为此设置的λ探测器l2来监控，所述离开排气后处理系统110的排气混合物30的组成则能够通过相应的传感器l7来监控。

在这里要再次明确地指出，各个传感器l1到l7的相对于彼此的以及相对于排气后处理系统110的其余的组成部分c1、c2、b的相对位置不必局限于这里所描述的实施方式。按本发明的方法比如也能够用明显更少的、比如一个或者两个传感器来实施。

所述燃烧器排气22、24、26的导入如所提到的那样不是在所有实施方式中都被设置在所有三个所描述的位置处。在这种关系下，决定性的是，所述燃烧器排气的导入引起对于所述内燃机v的排气12的λ值的偏差的、至少部分的补偿并且尤其如此进行并且受到控制，从而由此防止离开所述催化器c1、c2中的至少一个催化器的预先确定的填充度范围。在特定的情况中，所述燃烧器比如能够在λ值调整的范围内用于调整排气流之一中、比如被输送给催化器c2的排气14、24中的预先确定的λ值。

在这里要明确地指出，在所有排气流12、14、16、22、24、26、30中分别产生一个λ值，所述λ值通过内燃机v和/或排气燃烧器b的运行来确定。这些排气流中的目标λ值比如能够为一，但是在特定的运行模式中能够调整偏离一的目标λ值。也就是说，目标λ值能够是一、大于一或者小于一。所述内燃机比如能够产生富燃的排气混合物或者稀燃的排气混合物，比如以用于实现催化器c1的特定的功能。也能够在特定的运行模式中设置内燃机的化学计量的运行。所述排气燃烧器按应该在汇合部的下游调整何种目标λ值而同样能够不仅以稀燃的方式而且以富燃的方式或者也以化学计量的方式来运行或者根本不运行。