[发明专利]用于操作以包含用于使微粒过滤器再生的催化剂的燃料供应的发动机的方法

说明书

技术领域

本发明涉及操作内燃发动机，特别是柴油发动机的方法，该发动机被供应一种包含用于使微粒过滤器再生的催化剂的燃料。该方法应用于配备催化式微粒过滤器的机动车辆中，用以消除来自发动机的排气中的黑烟。

背景技术

为了满足新的车辆排放控制标准，特别是柴油车辆，这些车辆逐渐的被装配有微粒过滤器（PF）。在欧洲已经是这种情况，因为出现了Euro5排放标准。在大多数情况下，催化剂用于帮助周期性地烧掉在过滤器捕获的烟灰并且从而再生PF。

PF通过周期性地增加PF上游的温度至一个足够高以烧掉烟灰并且从而再生PF的温度来再生。

为了达到该热水平，该温度典型的高于650°C并且因此燃料总体上在发动机中（后注入）或在PF的氧化催化转化器上游燃烧。这是因为柴油发动机排气的温度总体上显著地更低，典型的低于400°C。随着新的燃烧技术比如HCCI型的均质填充燃烧，排气的温度也倾向于降低。当车辆在特定条件下使用，比如在城镇中使用时，它也非常低，通常低于250°C。

第二个重要的参数是PF再生的持续时间，即PF上游的温度需要保持在高水平的时间长度。除了更多的附加的燃料消耗的经济的和环境的影响，在一些情况下，比如城镇周边的旅行，其通常为短时期的，不可能保持这些条件足够长以再生PF。

应该认识到在能够降低这些再生的频率和持续时间并且还有在更低的温度下进行这些再生可具有一些优势。这是因为由于使用更少量的燃料用于后注入，其具有降低车辆的燃料消耗的效果。结果降低了车辆温室气体（CO2）的排放量。

这也允许在PF中使用不需要像例如碳化硅一样抗热的材料，并且因此更便宜的材料。而且降低后注入的持续时间，就其他标准比如发动机和特定的部件比如高压燃料注入器的寿命或甚至发动机油换间隔来说也证明是有益的。

为了满足这些目标，促进再生的催化剂总体上用在两种主要的方法中：

-被引进引入到PF的壁的孔隙中的氧化催化剂：然后该PF被称作催化式微粒过滤器或可替代地被称为催化剂烟灰过滤器（CSF）。催化剂总体上是由贵金属组成，比如铂和过渡金属比如铝的氧化物或甚至可还原的氧化物，比如基于铈、基于铈和锆或更通常地基于稀土的氧化物。该技术近来在欧洲被普遍用在满足Euro5排放标准的车辆上；

-可通过燃料供给到发动机而产生的PF再生添加剂的使用，可替代的称为燃料携带催化剂（FBC）。已知不同的FBC添加剂，特别是那些基于铈和/或基于铁的。该技术当前同样适用于柴油车辆。

第二种方式通常是更有效的并且允许PF在所有的工作条件下，特别是在城镇驾驶中进行再生，并且以一种更经济和环境更加友好的方式。

然而，FBC技术主要的不足在于其实施的复杂性，特别在于确保该燃料具有尽可能恒定的添加剂浓度，正如当前在装配有该技术的车辆中所实施的一样。典型地，该目标为保持燃料中一个不会大幅度变化的添加剂浓度，即添加剂浓度典型地表现出20%以下或甚至10%以下的浓度变化。

允许将帮助再生PF的FBC催化性添加剂引入到燃料中的系统，总体上依赖于一个具有最小体积2至3升的包含添加剂保留量的大尺寸的储油室，并且需要被安装在靠近燃料储箱的空间中。

通用的计量添加剂的方法也要求使用必须由附加的和专用的电子单元控制的高精度计量泵。该电子单元总体上依赖于车辆电子中心控制单元或ECU。为了确保燃料中的添加剂含量足够高而允许PF良好的再生，但是不会如此高以至于引起由仍捕获在其中的PF再生的无机残留物造成的PF过早污染，该计量设备需要非常精确地管理。通常当储箱中燃料的水平随着燃料的添加而增加时，为了保持燃料中的添加剂浓度一直是恒定的，ECU向计算机传递这个信息并且计算机通知泵注入多少添加剂至储箱中。

这些计量泵是极其精确和非常昂贵的。这些方法的使用也涉及正确地驱使该计量系统和检查它的运行状态。因此，该系统是复杂的并且由此是昂贵的。

发明内容

本发明的一个目的是提出一种比已知方法实现更为简单，并且因此更为廉价的方法。

为此，本发明的方法是一种用于操作配备有催化式微粒过滤器（CSF）的排气系统的车辆内燃机的方法，其中该发动机被供应包含用于使该微粒过滤器再生的催化剂的燃料，并且其特征在于燃料中的催化剂浓度不连续地变化。

本发明的方法允许CSF为有效地可再生的，特别是在低温下，而不要求现有技术用于保持燃料中的浓度为恒定值的复杂系统。

附图说明

通过阅读下面参考附图给出的描述，本发明的其他特征、细节和优势将变得更加清晰，在附图中：