用于加热催化器的方法以及带有催化器的机动车技术

本发明专利技术涉及一种用于加热在带有内燃机的机动车的废气通道中可电加热的催化器的方法。为了在内燃机起动之前加热催化器，设置成，在内燃机的马达起动之前已经电加热催化器并且已连同马达起动实现有效的废气后处理。在此，在电预加热阶段之后在马达起动之后通过电加热与通过未燃烧的燃料组份在可电加热的催化器的催化作用的表面上的放热转化引起的化学加热的组合实现催化器的进一步加热。此外，本发明专利技术涉及一种带有内燃机和废气系统的机动车，在其中，执行根据本发明专利技术的方法。

【技术实现步骤摘要】
用于加热催化器的方法以及带有催化器的机动车
本专利技术涉及一种用于加热在机动车的废气系统中的催化器的方法以及一种带有布置在废气系统中的催化器的机动车。
技术介绍
越来越严格的废气规定对车辆制造商提出了高的要求，通过用于减小发动机的未处理排放的相应措施并且通过相应的废气后处理实现该要求。为了可有效地在发动机之后转化不可完全避免的未处理排放，在内燃机的废气设备中安装涂覆了贵金属的催化器。为了使催化器可转化有害物质，需要废气和催化器的最小温度水平。为了在内燃机冷起动之后尽可能快速地将催化器带到运行温度上，使用发动机方面的热措施，例如向“晚的”方向调节点火角度，或者使用在同时带入二次空气的情况下内燃机的亚化学计量的运行。为了有目的地将还要更多的热能带入废气设备中，可行的是，电加热催化器。由此，已经可在催化器的加热阶段中显著减小排放。此外，随着用于汽油发动机的法规级EU6的引入规定了颗粒数量的极限值，在多种情况中，该颗粒数量使得汽油颗粒过滤器的使用变得必要。在行驶运行中，这种汽油颗粒过滤器被碳黑加载。为了废气背压不过度增加，必须连续地或周期性地使该汽油颗粒过滤器再生。为了利用氧气执行保留在汽油颗粒过滤器中的碳黑的热氧化，在汽油发动机的废气设备中，与同时存在的氧气相结合地需要充分高的温度水平。由于现代化的汽油发动机通常在没有氧气过量的情况下以化学计量的燃烧空气比(λ=1)运行，为此需要附加的措施。为此，作为措施，例如可考虑通过点火角度调节的提高温度，短暂地稀调节汽油发动机，将二次空气吹入废气设备中或这些措施的组合。优选地，至今使用向晚的方向的点火角度调节与汽油发动机的稀调节的组合，因为该方法可在没有附加构件的情况下实现并且在汽油发动机的大多运行点中可提供充分的氧气量。由文献DE102010014332A1已知一种用于带有由内燃机和电动机组成的混合驱动部的机动车的废气设备的热管理的方法。在此，首先借助于可电加热的催化器和空气吹入来电预加热催化器，并且之后通过将空气吹入废气通道中与内燃机的浓调节组合来化学地加热催化器。然而，这种方法的缺点，电加热的催化器与应被加热的、并且应决定性地呈现出有害物质的转化的另一催化器之间的分离。此外，在已知的方法中需要废气通道的二次空气供给，以便于在催化器之前吹入所需的空气。由文献US2009/0293450A1已知一种用于加热在内燃机的废气通道中的催化器的方法，在其中，催化器已经在内燃机起动之前通过电加热被加热到第一温度上，并且在达到该第一温度之后通过燃烧混合气的浓调节以及同时将二次空气带入废气通道中继续加热到催化器的点火温度上，其中，当达到催化器的点火温度时，禁用催化器的电加热。然而这种方法的缺点是，该方法需要二次空气系统，并且由此仅仅可在带有内燃机和二次空气系统的机动车处执行。由文献US2008/0282673A1已知一种用于加热在带有由内燃机和电动机组成的混合驱动部的机动车的废气通道中的催化器的方法。在此，在内燃机起动之前由发动机控制器测定催化器的温度并且在低于临界温度的情况中、特别是在内燃机冷起动的情况中电加热催化器并且使内燃机的起动滞后，直至将催化器加热到限定的温度上。在此，在第一次电加热之后，可通过电加热和发动机内部的措施、例如向“晚的”方向的点火角度调节来并行地进行催化器的加热，以便于进一步加热催化器或在切断电加热之后保持催化器的温度在用于有效的废气后处理的限定温度之上。然而，这种方法的缺点是，在滞后的情况下才可起动内燃机并且车辆在前几秒中仅仅可通过混合动力驱动部的电动机来运行直至通过电加热有效地增热催化器，或者在内燃机直接起动的情况中还不具有有效的、热运行的催化器。
技术实现思路
现在本专利技术的目标是，提出一种用于加热在内燃机的废气通道中的催化器的方法，其克服了由现有技术已知的缺点并且实现了快速地将催化器加热到运行温度上。根据本专利技术，该目标通过用于加热在内燃机的废气系统中的可电加热的催化器的方法实现，其中，可电加热的催化器具有电气加热元件和催化作用的表面、特别是催化作用的涂层，并且其中，电气加热元件可经由控制器来操控，其包括以下步骤：-在内燃机起动之前电加热可电加热的催化器，-通过电加热以及同时通过内燃机的发动机内部的措施并行地加热可电加热的催化器，其中，未燃烧的或部分燃烧的燃料组成部分在可电加热的催化器的催化作用的表面上放热地转化，-切断电加热元件并且通过发动机内部的措施进一步加热可电加热的催化器，其中，用于未燃烧的和/或部分燃烧的燃料组成部分的放热转化所需的氧气经由内燃机的燃烧室被输送到废气系统中。通过根据本专利技术的方法，实现了将在内燃机的废气系统中的催化器加热到这样的温度上，在该温度下，通过催化器已经进行了有害物质的显著转变，其中，废气系统不需要二次空气输送并且由此可相对简单且成本适宜地设计。在此，催化器已经在马达动之前通过电加热达到这样的温度，即，在该温度下，催化作用的表面要求未燃烧的或部分燃烧的燃料组成部分的化学反应。通过催化器的电加热和通过发动机内部的措施的催化器的化学加热的组合可实现的是，直接在催化器中产生热。由此，可减小在催化器、例如废气涡轮增压器的涡轮上游的整个废气系统的均匀加热，由此，附加地加速了催化器的加热。由此，可更快速地实现催化器的点火温度并且缩短催化器的加热阶段。在此，通过缩短的化学加热阶段可减小燃料过多消耗并且可避免冷起动排放。就此而言，催化器的化学加热阶段理解成这样的措施，即，在其中，由于放热的化学反应、尤其地未燃烧的或部分燃烧的燃料组份与氧气在可电加热的催化器的催化作用的表面上的转化产生热。通过在从属权利要求中阐述的特征，实现在独立权利要求中给出的用于加热催化器的方法的有利的改善方案和改进方案。在本专利技术的优选的设计方案中设置成，发动机内部的措施包括燃烧室特定的氧调节，其中，内燃机的燃烧室的第一组利用超化学计量的燃烧空气比来运行，并且内燃机的燃烧室的第二组利用亚化学计量的燃烧空气比来运行。燃烧室特定的氧调节所实现的是，同时将未燃烧的或部分燃烧的燃料组成部分以及氧气输送到废气通道中。通过已经电预加热的催化器可之后将未燃烧的或部分燃烧的燃料组成部分放热地在催化器的催化作用的表面上转化，由此，可将催化器快速加热到点火温度上。在此，点火温度是这样的温度，即，在该温度下催化器使进入催化器中的废气组成部分的50%转化。在此，直接在催化器的表面上进行未燃烧的或部分燃烧的燃料组成部分的转化，从而在时间上错开地加热废气系统的其它部件。由此，与向晚的方向的点火角度调节相比，至少不是直接在内燃机冷起动之后需要立即一起加热在催化器上游的废气系统中的构件。可在时间上错开地加热这些构件，以实现废气后处理系统的完全的净化功率。此外，不需要二次空气系统，从而不需要附加的构件。由此，给出用于加热可电加热的催化器的成本适宜的且非常有效的实现方案。在此尤其优选的是，在内燃机的输出部的下游在废气系统的废气通道中出现化学计量的废气，其中，废气的未燃烧的或部分燃烧的燃料组成部分与在废气中存在的剩余氧气一起在可电加热的催化器的催化作用的涂层上被放热地转化。通过在加热阶段中的化学计量的废气，在化学的加热期间、也就是说在催化器的催化作用的表面上通过放热的化学反应加热期间，已经可极大地减本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于加热在内燃机(10)的废气系统(20)中的可电加热的催化器(26)的方法，其中，所述可电加热的催化器(26)具有电气加热元件(28)和催化作用的表面(50)，并且其中，所述电气加热元件(28)可经由控制器(42)来操控，所述方法包括以下步骤：‑ 在所述内燃机(10)起动之前电加热所述可电加热的催化器(26)，‑ 通过电加热以及同时通过内燃机(10)的发动机内部的措施并行地加热所述可电加热的催化器(26)，其中，未燃烧的或部分燃烧的燃料组成部分在所述可电加热的催化器(26)的催化作用的表面(50)上被放热地转化，‑ 切断所述电加热元件(28)并且通过发动机内部的措施进一步加热所述可电加热的催化器(28)，其中，用于所述未燃烧的或部分燃烧的燃料组成部分的放热转化所需的氧气经由所述内燃机(10)的燃烧室(12)被输送到所述废气系统(20)中。

【技术特征摘要】
2016.11.21 DE 102016122304.21.一种用于加热在内燃机(10)的废气系统(20)中的可电加热的催化器(26)的方法，其中，所述可电加热的催化器(26)具有电气加热元件(28)和催化作用的表面(50)，并且其中，所述电气加热元件(28)可经由控制器(42)来操控，所述方法包括以下步骤：-在所述内燃机(10)起动之前电加热所述可电加热的催化器(26)，-通过电加热以及同时通过内燃机(10)的发动机内部的措施并行地加热所述可电加热的催化器(26)，其中，未燃烧的或部分燃烧的燃料组成部分在所述可电加热的催化器(26)的催化作用的表面(50)上被放热地转化，-切断所述电加热元件(28)并且通过发动机内部的措施进一步加热所述可电加热的催化器(28)，其中，用于所述未燃烧的或部分燃烧的燃料组成部分的放热转化所需的氧气经由所述内燃机(10)的燃烧室(12)被输送到所述废气系统(20)中。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述发动机内部的措施包括燃烧室特定的氧调节，其中，所述内燃机(10)的燃烧室(12)的第一组(16)利用超化学计量的燃烧空气比(λE＞1)来运行，并且所述内燃机(10)的燃烧室(12)的第二组(18)利用亚化学计量的燃烧空气比(λE＜1)来运行。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，在所述内燃机(10)的输出部(52)的下游在废气通道(22)中出现化学计量的废气(λA=1)，其中，所述废气的未燃烧的或部分燃烧的燃料组成部分与在所述废气中存在的剩余氧气一起在所述可电加热的催化器(26)的催化作用的表面(50)上被放热地转化。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述内燃机(10)在所述可电加热的催化器(26)的加热阶段中利用超化学计量的、变稀的燃烧空气比(λE＞1)来...

【专利技术属性】
技术研发人员：L施吕特，FCB冯科伊默恩林登斯杰纳，S保克纳，
申请(专利权)人：大众汽车有限公司，
类型：发明
国别省市：德国,DE