用于運行試劑計量閥的方法以及用于實施所述方法的裝置的制作方法

專利名稱：用于運行試劑計量閥的方法以及用于實施所述方法的裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及按獨立權利要求前序部分所述的一種用于運行試劑計 量閥的方法以及一種用于實施所述方法的裝置。
一種控制儀程序以及一種控制儀程序產(chǎn)品也是本發(fā)明的主題。
背景技術：
在DE 199 03 439 Al中說明了 一種用于運行內(nèi)燃機的方法，在該 內(nèi)燃機的排氣區(qū)域中布置了 SCR催化器(Selective-Catalytic-Reduction (選擇性催化還原))，該SCR催化器用試劑將在所述內(nèi)燃機的廢氣 中所包含的氮氧化物還原成氮。所述試劑或者試劑的前驅物質 (Vorstufe)的定量供給優(yōu)選依賴于所述內(nèi)燃機的運行特征參量比如轉 速及所噴射的燃料量來進行。此外，優(yōu)選依賴于廢氣特征參量比如廢 氣溫度或SCR催化器的工作溫度來進行定量供給。作為試劑，比如設 置還原劑氨，該還原劑可以從尿素-水-溶液中提取。必須認真確定所述 試劑或者試劑的原材料的劑量。太少的劑量使SCR催化器中的氮氧化 物無法完全還原。太高的計量則導致試劑滑流(Reagenzschlupf)，而 試劑滑流一方面會導致不必要的高試劑消耗并且另一方面依賴于試劑 的特性會導致不舒服的氣味干擾。
額定流量或者說劑量的確定可以按照EP 1 024 254 A2 4艮據(jù)內(nèi)燃機 的運行特征參量比如燃料噴射量和/或轉速和必要時廢氣的至少一個特 征參量比如廢氣溫度來進行。
在DE 10 2004 031 624 Al中說明了 一種用于運行SCR催化器的方 法，該SCR催化器則用于對內(nèi)燃機的廢氣進行凈化，在所述方法中將 在所述SCR催化器中的試劑填注水平控制或調節(jié)到預先給定的存儲額 定值。所述存儲額定值的有針對性的設定值一方面保證在所述內(nèi)燃機 的不穩(wěn)定的狀態(tài)中提供足夠的試劑量用于盡可能完全消除所述內(nèi)燃機 的NOx-原始排放物，并且另一方面避免試劑滑流。所述SCR催化器 的試劑填注水平借助于催化器模型來求得，所述催化器模型考慮了流 入所述SCR催化器中的NOx-質量流量、離開所述SCR催化器的NOx-質量流量、催化器溫度以及必要時所述試劑滑流。所述SCR催化器的最大可能的試劑填注水平尤其依賴于所述SCR催化器的工作溫度，所 述最大可能的試劑填注水平在工作溫度低時最高并且隨著工作溫度的 上升下降到較小的數(shù)值。所述SCR催化器的效率依賴于催化活性，所 述催化活性在工作溫度低時較小，隨著工作溫度的上升經(jīng)過最大值并 且隨著工作溫度的進一步上升而再度降低。
所述試劑或者試劑的前驅物質借助于計量閥來定量供給，該計量 閥比如可以直接布置在所述內(nèi)燃機的排氣通道上。出于所述計量閥的 機械可靠性的原因并且鑒于所述試劑的加速的老化過程以及可能與之 關聯(lián)的腐蝕傾向，可以設置計量閥的冷卻裝置。 一種這樣的冷卻裝置 在DE 44 36 397A1中得到說明，該專利文件規(guī)定了集成在內(nèi)燃機的冷 卻水回路中的將所述計量閥包圍的冷卻套。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的任務是，用簡單的手段實現(xiàn)計量閥的可能必要的冷卻。
按本發(fā)明的具有方法獨立權利要求所述特征的處理方式具有這樣 的優(yōu)點，也就是用既有的手段來實施所述計量閥的冷卻，從而不產(chǎn)生 額外的費用。由此尤其在裝置的批量生產(chǎn)中產(chǎn)生優(yōu)點，按本發(fā)明的方 法在該裝置中運行。
按本發(fā)明的處理方式以低廉的成本實現(xiàn)了部件保護。尤其避免了 有待定量供給的試劑或者說試劑的前驅物質經(jīng)受高溫。
按本發(fā)明的處理方式基于所述試劑的正常計量。在計量間隔中沒 有定量供給試劑，在所迷計量間隔中并且在同時所述計量岡的現(xiàn)有溫 度較高時定量供給有針對性地預先給定的最小量。如此確定所述最小 量，從而甚至在催化器中的試劑填注水平最大時并且由此在過量計量 時也不會出現(xiàn)值得一提的試劑擊穿(Reagenzmittel-Durchbruch )。所 述最小量在應用的范圍內(nèi)求得并且相應地預先確定。通過試驗借助于 具體的SCR催化器已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，這在最小量時是這種情況，所述最小量 小于最大劑量的10%，不過還是獲得足夠的冷卻作用。
按本發(fā)明的處理方式的有利的改進方案和設計方案由從屬權利要 求中獲得。
不同的設計方案規(guī)定，僅僅在特定的前提下在正常計量的計量間 隔中定量供給所述最小量。第一設計方案規(guī)定，只有在進行存儲催化 器和/或顆粒過濾器的再生時才定量供給所述最小量。 一種附加的或者作為替代方案的設計方案規(guī)定，只有在將內(nèi)燃機用作驅動馬達的汽車 低于最小速度時才定量供給所述最小量。 一種附加的或作為替代方案 的設計方案規(guī)定，只有在環(huán)境溫度超過環(huán)境溫度閾值時才定量供給所 述最小量。 一種另外的附加的或者作為替代方案的設計方案規(guī)定，只 有在用于計量閥溫度的尺度超過計量閥溫度閾值時才定量供給所述最 小量。各個設計方案可以在任何情況下進行"或"關聯(lián)并且也部分進 行"與"關聯(lián)。對這些設計方案中的至少一種設計方案加以考慮，由 此防止所述最小量的不必要的定量供給。
一種設計方案規(guī)定，所述用于計量閥溫度的尺度依賴于所述內(nèi)燃 機的至少一個工作參量和/或所述廢氣的特征參量來求得。
作為替代方案或補充方案可以規(guī)定，所述用于計量閥溫度的尺度 依賴于由布置在排氣區(qū)域中的溫度傳感器提供的溫度信號來求得。
此外，作為替代方案或補充方案可以規(guī)定，所述用于計量閥溫度 的尺度依賴于作為電磁閥來實現(xiàn)的計量閥的所檢測到的內(nèi)阻來求得。
各個與所述用于計量閥溫度的尺度的求取有關的設計方案能夠對 至少在所述計量閥的區(qū)域中的實際溫度狀況加以考慮，由此可以避免
所述最小量的不必要的定量供給。
按照一種有利的規(guī)定，將所述最小量限制在比最大劑量的10%小
的量上。將所述最小量限制在所說明的最小數(shù)值上保證了甚至在排氣
區(qū)域中尤其在SCR催化器中出現(xiàn)高工作溫度時也不會導致一氧化二氮 (笑氣)的產(chǎn)生，所述SCR催化器需要所述試劑尤其用于轉化所述內(nèi) 燃機的NOx-排放物。
按本發(fā)明的用于實施所述方法的裝置首先涉及專門用于實施所述 方法的控制儀。
所述控制儀優(yōu)選包括至少一個電存儲器，在該存儲器中作為控制 儀程序存放著方法步驟。
按本發(fā)明的控制儀程序規(guī)定，在該控制儀程序在控制儀中運行時 執(zhí)行按本發(fā)明的方法的所有步驟。
按本發(fā)明的具有保存在機器可讀的載體上的程序代碼的控制儀程 序產(chǎn)品在所述程序在控制儀上執(zhí)行時實施按本發(fā)明的方法。


按本發(fā)明的處理方式的其它有利的改進方案和設計方案從以下說明中獲得。
附圖示出了技術環(huán)境，按本發(fā)明的方法在該技術環(huán)境中運行。
具體實施例方式
圖1示出了內(nèi)燃機IO,在其吸入?yún)^(qū)域ll中布置了空氣檢測器12 并且在其排氣區(qū)域13中布置了計量裝置14、廢氣溫度傳感器15、催 化器16以及顆粒過濾器17。
在所述排氣區(qū)域中出現(xiàn)廢氣質量流量ms一abg并且在所述催化器 16前面上游出現(xiàn)NOx-質量流量ms_NOx_vK。
所述計量裝置14包括電磁閥18以及計量閥溫度傳感器19。
所述空氣檢測器12向控制儀20提供空氣信號ms_L，所述內(nèi)燃機 10提供旋轉信號n并且所述廢氣溫度傳感器15提供所測量的廢氣溫度 te_abg_Mes。
所述電磁閥18向所述控制儀20提供線圏內(nèi)阻R^Mes，并且所述 計量閥溫度傳感器19提供所測量的計量閥溫度te一V一Mes。
此外，作為傳感器設置了速度傳感器21、加速踏板22以及環(huán)境空 氣溫度傳感器23，其中所述速度傳感器21向所述控制儀20提供所測 量的行駛速度v一Mes，所述加速踏板22提供負荷Md并且所述環(huán)境空 氣溫度傳感器提供環(huán)境空氣溫度te一Lu。
所述控制儀20向燃料定量裝置24提供燃料信號m一K并且向所述 電磁閥18提供計量信號s一D。
所述控制儀20包括參量檢測器30，在此向該參量檢測器30提供 負荷Md、空氣信號ms一L以及旋轉信號n并且該參量檢測器30則提 供所述燃料信號mJC、所計算的廢氣溫度te一Abg一Sim、所計算的廢氣 質量流量ms_Abg_Sim以及所計算的NOx-質量流量ms_NOx_vK_Sim。
此外，所述控制儀20包括冷卻要求檢測器31，在此向該冷卻要求 檢測器31提供所述線圈內(nèi)阻R^Mes、所測量的計量閥溫度te一V一Mes、 所述廢氣溫度te一Abg以及所述負荷Md，并且該冷卻要求檢測器31提 供笫 一釋放信號FG1,該第 一釋放信號FG1被提供給選擇邏輯電路32。
此外，所述控制儀20包括速度比較器33,該速度比較器33將所 述行駛速度v_Mes與未詳細示出的行駛速度閾值進行比較并且依賴于 比較結果向所述選擇邏輯電路32提供第二釋放信號FG2。
此外，所述控制儀20包括再生控制器34，該再生控制器34向所述選擇邏輯電路32提供笫三釋放信號FG3。
此外設置了溫度比較器35，該溫度比較器35將所述環(huán)境空氣溫度 teJLu與未詳細標出的環(huán)境空氣溫度閾值進行比較并且依賴于比較結 果向所述選擇邏輯電路32提供第四釋放信號FG4。
所述選擇邏輯電路32向計量信號檢測器36提供冷卻信號37，該 計量信號檢測器36本身提供用于觸發(fā)所述計量閥18的計量信號s一D。 所述計量信號s一D被提供給釋放信號檢測器38，該釋放信號檢測器38 向所述選擇邏輯電路32提供第五釋放信號FG5。此外，所述釋放信號 檢測器38獲得了可供支配的冷卻信號37。
按本發(fā)明按以下方式處理
為防止所述計量閥18的過熱溫度，通過以下方式對所述計量閥18 進行冷卻，即在正常計量的計量間隔中按需要定量供給有針對性地規(guī) 定的最小量用于對所述計量閥進行冷卻。如果用于所述計量閥18的溫 度的至少一個尺度超過預先給定的溫度閾值，那就產(chǎn)生需要。在這種 情況下應該將所述最小量規(guī)定為一個數(shù)值，該數(shù)值一方面足以達到所 期望的冷卻作用。另一方面必須注意，在排氣區(qū)域13的末端盡可能避 免試劑滑流或者至少將試劑滑流降低到最低限度。如果作為催化器設 置SCR催化器，其試劑填注水平在有冷卻要求時已具有最大的填注水 平，那就可能出現(xiàn)這樣的試劑滑流。根據(jù)試驗可以表明，在最小量比 如小于最大劑量的10°/。時一方面可以獲得足夠高的冷卻作用，并且另 一方面盡管如此不會發(fā)現(xiàn)值得一提的試劑滑流。
首先應該保證，所述計量信號確定器36沒有依賴于在正常的計量 運行的范圍內(nèi)未詳細標出的特定值的輸入信號比如依賴于上游-NOx-質量流量 ms一NOx一vK或者說依賴于所計算的上游-NOx-質量流量 ms—NOx_vK_Sim來確定所述計量信號s_D。
此外設置了釋放信號檢測器38，該釋放信號檢測器38依賴于既有 的冷卻信號37對計量信號s_D的出現(xiàn)進行監(jiān)控。如果在沒有冷卻信號 37的情況下存在計量信號s_D，那么所述第五釋放信號FG5就閉鎖所 述選擇邏輯電路32，使得所述選擇邏輯電路32阻止可能有待輸出的冷 卻信號37。本來就要進行試劑或者試劑前驅物質的定量供給。
所述試劑比如可以是氨，所述氨作為還原劑在SCR催化器16中起 作用。氨比如可以從作為試劑的前驅物質的有待定量供給的尿素-水-溶液中提取。此外，所述試劑比如可以是能夠氧化的材料比如碳氫化
合物，該材料在起催化作用的層上要么在催化器16中要么在顆粒過濾 器17中進行放熱反應，用于對所述廢氣或者說催化器16和/或所述顆 粒過濾器17進行加熱。
在正常計量的范圍內(nèi)出現(xiàn)計量間隔時，所述冷卻信號37可以根據(jù) 所述第五釋放信號FG5向所述計量信號確定器36進行加載，僅僅用于 提供相應于最小量的計量信號s一D。
所述冷卻要求檢測器31依賴于所述電磁閥18的線圈內(nèi)阻Ri_Mes 和/或由所述計量閥溫度傳感器19所測量的計量閥溫度te_V_Mes和/ 或所述廢氣溫度te一Abg和/或所述負荷Md來求出所述第一釋放信號 FG1。
所述廢氣溫度te一Abg可以由所述廢氣溫度傳感器15進行測量， 該廢氣溫度傳感器15提供測量的廢氣溫度te一Abg一Mes。如果由所述 參量檢測器30計算的廢氣溫度te一Abg一Sim至少考慮用作用于所述廢 氣溫度te一Abg的尺度，就可以省去所述廢氣溫度傳感器15。
所述加速踏板22優(yōu)選布置在未詳細示出的汽車中，其中加速踏板 位置至少近似地反映所述內(nèi)燃機10的負荷Md。
所述冷卻要求檢測器31的所提到的輸入?yún)⒘繂蝹€地或者以任意的 組合至少反映在計量裝置14或者說計量閥18的區(qū)域中的溫度的尺度。 所述計量閥18不應該超過溫度閾值，通過與該溫度閾值的比較來決定， 是否提供所述第一釋放信號FG1。只要超過所述溫度閾值，所述第一 釋放信號FG1就促使所述選擇邏輯電路32提供所述冷卻信號37，該 冷卻信號37繼續(xù)促使所述計量信號確定器36提供相應于所述最小量 的計量信號s—D，用于對所述計量閥18進行冷卻。
所述由速度比較器33依賴于汽車的行駛速度v一Mes提供的第二釋 放信號FG2可以考慮用于僅僅在行駛速度低于行駛速度閾值時允許輸 出所述冷卻信號37。只要存在更高的行駛速度，那就可以認為，行車 風有助于對所述計量閥18進行足夠的冷卻。
由所述再生控制器34提供的第三釋放信號FG3可以考慮用于只有 在作為存儲催化器實現(xiàn)的催化器16和/或顆粒過濾器17進行再生時才 允許輸出所述冷卻信號37，因為所述再生通常與所述催化器16或者說 顆粒過濾器17的顯著增高的工作溫度相關聯(lián)，所述顯著增高的工作溫度也會依賴于結構情況對所述計量閥18產(chǎn)生影響。
所述由溫度比較器35依賴于由環(huán)境空氣溫度傳感器23測量的環(huán) 境空氣溫度te一Lu所提供的第四釋放信號FG4同樣可以考慮用于只有 在所述環(huán)境溫度超過預先給定的閾值時才允許輸出所述冷卻信號37。 只要不是這種情況，那就可以認為，冷的環(huán)境空氣已經(jīng)足以為所述計 量閥18提供必要的冷卻作用。
所述第一到第四釋放信號FG1、 FG2、 FG3、 FG4不僅可以單個地 而且可以組合地在所述選擇邏輯電路32中加以老慮。比如可以規(guī)定， 只有在同時所述第二釋放信號FG2表示低的行駛速度、所述第三釋放 信號FG3表示發(fā)生了再生并且所述第四釋放信號FG4表示高的空氣溫 度時，所述第一釋放信號FG1才導致輸出所述冷卻信號37。有意義的 子組合同樣可以在所述選擇邏輯電路32中加以考慮。在極端情況下， 一個唯一的釋放信號FG1、 FG2、 FG3、 FG4就足以考慮用于提供或者 阻止所述冷卻信號37。
權利要求
1.用于運行布置在內(nèi)燃機(10)的排氣區(qū)域(13)中用于定量供給試劑或者試劑的前驅物質的計量閥(18)的方法，其中，為避免過熱溫度設置了冷卻，其特征在于，在正常計量的計量間隔中按需要定量供給有針對性地預先給定的最小量用于對所述計量閥(18)進行冷卻。
2. 按權利要求l所述的方法，其特征在于，只有進行存儲催化器 (16)和/或顆粒過濾器(17)的再生時，才定量供給所述最小量。
3. 按權利要求l所述的方法，其特征在于，只有在將內(nèi)燃機UO) 用作驅動馬達的汽車低于最小速度時才定量供給所述最小量。
4. 按權利要求1所述的方法，其特征在于，只有在環(huán)境溫度(te一Lu) 超過環(huán)境溫度閾值時才定量供給所述最小量。
5. 按權利要求l所述的方法，其特征在于，只有在用于所述計量 閥溫度的尺度超過計量閥溫度閾值時才定量供給所述最小量。
6. 按權利要求5所述的方法，其特征在于，依賴于所述內(nèi)燃機(10) 的至少一個工作參量(Md)和/或所述廢氣的特征參量(te_Abg)來求 得用于計量閥溫度的尺度。
7. 按權利要求5所述的方法，其特征在于，作為用于所述計量閥 溫度的尺度考慮所測量的計量閥溫度(te一V一Mes)。
8. 按權利要求5所述的方法，其特征在于，依賴于作為電磁閥實 現(xiàn)的計量閥(18)的線圈內(nèi)阻(Ri_Mes)來求得所述用于計量閥溫度 的尺度。
9. 按權利要求l所述的方法，其特征在于，將所述最小量確定為 比在計量運行過程中能夠調節(jié)的最大劑量的10%小的量。
10. 用于運行布置在內(nèi)燃機(10)的排氣區(qū)域(13)中的用于對 試劑進行定量供給的計量閥(18)的裝置，其中，為避免過熱溫度設 置了冷卻，其特征在于，設置了至少一個為實施按權利要求1到9中 任一項所述方法而布置的控制儀(20)。
11. 控制儀程序，該控制儀程序在其在控制儀(20)中運行時執(zhí) 行按權利要求1到9中任一項所述的方法的所有步驟。
12. 控制儀程序產(chǎn)品，具有保存在機器可讀的栽體上的程序代碼， 用于在所述程序在控制儀(20)中執(zhí)行時實施按權利要求1到9中任一項所述的方法。
全文摘要
提出一種用于運行布置在內(nèi)燃機(10)的排氣區(qū)域(13)中的用于對試劑或者試劑的前驅物質進行定量供給的計量閥(18)的方法以及一種用于實施所述方法的裝置，其中為避免過熱溫度設置了冷卻。在正常計量的計量間隔中，按需要定量供給有針對性地預先給定的最小量，用于對所述計量閥(18)進行冷卻。
文檔編號F01N3/20GK101542081SQ200780042176
公開日2009年9月23日 申請日期2007年11月8日 優(yōu)先權日2006年11月14日
發(fā)明者M·霍恩, R·海伯勒 申請人:羅伯特.博世有限公司