[发明专利]确定气流中氧浓度O2的方法

说明书

相关申请

本申请要求2011年1月25日提交的德国专利申请NO.102011003095.6的优先权，其全部内容为所有目的通过参考并入本文。

技术领域

本公开涉及确定内燃发动机气流中氧浓度O₂的方法，所述内燃发动机装配有发动机控制器和氧传感器。

背景技术

内燃发动机通常装配有至少一个氧传感器，其可设置在进气系统的进口侧和/或在排气排放系统的出口侧。氧浓度O₂的知识在内燃发动机控制中用于不同目的。

设置在内燃发动机进气系统中的传感器可例如用于控制排气再循环系统，即调节再循环率。

排气再循环(EGR)即从内燃发动机的出口侧再循环燃烧气体至内燃发动机的进口侧，其特别用于降低氮氧化物的排放。随着再循环率的增加，氮氧化物排放可被显著降低。

这里，排气再循环率x_EGR被确定为x_EGR＝m_EGR/(m_EGR+m_新鲜空气)，其中m_EGR表示再循环排气的量，而m_新鲜空气表示供应的新鲜空气。为了获得氮氧化物排放的显著降低，需要较高的排气再循环率x_EGR，其可高达到70％。

为了使得充气空气接触传感器，其中充气空气除了新鲜空气，还可含再循环排气，传感器可设置在EGR进入进气管路的再循环管路开口的下游。

传感器检测充气流中的氧浓度O₂，下面的等式需要考虑该浓度，用于确定由燃烧产生的进气百分比的比例F_进气，和/或确定再循环率x_EGR。因此，使用该传感器可调节EGR的再循环率x_EGR，即，可致动关闭元件，其优选设置在再循环管路中且用作EGR阀门以便调节再循环率。

在某些假设下，可以该方式实现EGR的闭环控制，例如，如果仅提供单个排气再循环管路。而且，利用传感器检测的氧浓度O₂或比例F_进气可以用来确定排气中氮氧化物浓度C_NOx，排气，即，未处理的氮氧化物NO_x排放。这里，可以免除昂贵的NO_x传感器，其设置在排气排放系统中，以便确定排气中氮氧化物浓度C_NOx，排气和/或用于调节EGR阀门，即调节再循环的排气量。

在内燃发动机由排气涡轮增压器增压且装配低压EGR结构(其中再循环管路从涡轮机下游的排气管路分支并进入压缩机上游的进气管路)的情形中，氧传感器优选设置在压缩机的下游和可提供的充气冷却器的上游。

一方面，由低压EGR再循环的后处理排气确保传感器不被排气中包含的烟尘微粒和/或排气中包含的油污染。另一方面，在被压缩机压缩后，进气处于提升的温度。后一事实有助于通常装配有电加热机构饿传感器达到并保持其运行温度。

然而，为降低污染物排放，除了热排气再循环，其他措施也是必要的。因此，内燃发动机通常装配有多个排气后处理系统。

对于未燃烧碳氢化合物(HC)和一氧化碳(CO)的氧化，氧化催化转换器被提供在排气系统中。如果氮氧化物(NO_x)被额外减少，在奥托发动机的情形中，这可通过利用三元催化转换器实现，但为此目的要求窄限内的化学计量运行(λ≈1)。

为了降低氮氧化物，要么使用选择性催化剂转换器，其中以针对性方式将还原剂引入排气以便选择性还原氮氧化物，要么使用氮氧化物存储催化转换器，其中氮氧化物首先被吸收，即被收集和存储在催化剂转换器中，然后在缺少氧的再生阶段被还原。

根据前面的系统，为了最小化烟尘微粒的排放，使用所谓的再生微粒过滤器，其从排气中过滤烟尘微粒并将其存储，所述烟尘微粒在过滤器再生过程中被间歇地烧掉。

为了监视上述排气后处理系统和/或检查其功能容量，设置在内燃发动机排气排放系统出口侧的氧传感器可被使用并且可以是有利的，因为后处理系统中发生的反应改变了排气中，即本情形中相关的气流中的氧浓度O₂。

为了改进内燃发动机排放行为并基本改进内燃发动机的运行，可提供高质量控制和/或调节，即尽可能精确地控制和/或调节排气排放系统提供的排气后处理系统和影响充气成分的排气再循环系统。