選擇性催化還原時調節還原劑的計量添加的方法

專利名稱：選擇性催化還原時調節還原劑的計量添加的方法
技術領域：
本發明涉及到根據權利要求1的前序部分的方法。
背景技術：
除了固體顆粒之外，燃燒過程中所產生的氮氧化物也屬于受到限制的廢氣成分， 其允許排放量越來越低。當今使用不同的方法來減少在汽車中運行的內燃機的這些廢氣成 分。通常借助催化器來減少氮氧化物。在富氧廢氣中還需要加入還原劑來提高選擇性和NOx 轉化率。這些方法均被統稱為SCR方法，SCR表示“選擇性催化還原”。這些方法在發電廠 領域已有許多年的應用歷史，近來也應用于內燃機。關于這些方法的詳細描述，可參閱DE 34 28 232 Al。可以使用含有V2O5的混合氧化物例如V205/W03/Ti02形式的混合氧化物作為 SCR催化劑。典型的V2O5含量為0.2 3%。還可以考慮使用含有鐵和/或銅的沸石。在實際應用中使用氨或者能分解出氨的化合物(例如固態或溶液形式的尿素或 甲酸銨)作為還原劑。尿素在高溫下分解成異氰酸和氨。
(NH2)2CONH3 + HNCO(1)異氰酸由廢氣中所含的水進一步水解而生成NH3和C02。
HNCO+ H2O^ NH3 + CO2(2)一摩爾尿素完全水解由此產生二摩爾氨和一摩爾二氧化碳。
(NH2)2CO + H2OO 2NH3 + CO2(3)由此通過尿素水解提供了本身在發電廠領域已證實有效的還原劑，也即氨。其中，為了轉化-摩爾-氧化氮，需要-摩爾氨。
4N0+4NH3+02O 4N2 +6H20(4)NH3與NOx的比例稱作進料比α。α = ΝΗ3/Ν0χ對于理想的催化劑而言，當進料比為一時，還原掉所有氮氧化物，也就是達到 100%的NOx轉化率，這是因為針對NOx轉化率ΧΝ()χ，滿足
_7] 其中CNQx,Q =NOx的未處理排放量[ppm]cNOx 經催化器處理后的NOx排放[ppm]如果在SCR催化劑上游連接用于生成NO2的含有鉬的NO-氧化催化劑
2N0+02 2N02(5)則可以顯著加速SCR-反應，并且可顯著提高低溫活性。
N0+2NH,+N02 O 2N2+3H20(6)當然在有NO2存在的情況下，也要考慮到在下述反應后笑氣排放量升高
2NH3 + 2NO2 十 V2 O22 N2O+ 3 H2O(7)所以在車輛中運行的內燃機情況下難以利用SCR方法來還原氮氧化物，因為這里 存在交變的工作條件(例如波動的廢氣溫度、廢氣量和NOx的未處理排放量)，這使得難以 按量配給(Zumessimg)還原劑。盡管一方面要達到盡可能高的氮氧化物轉化率，但另一方 面也要注意不要出現笑氣、異氰酸或者未消耗掉的氨氣的排放。當前在計量添加針對車輛中使用的SCR法的還原劑時使用兩種方法來確定 (Bestimmung)正確的還原劑計量添加量。其一是不使用傳感器回答(RUckmeldung von Sensor)來確定催化劑系統后端 實際排放量的純控制方式。其中借助模型、來自內燃機的電子發動機控制機構的存儲器 中所保存和/或確定的表格或曲線、特征曲線族(Kermfeld)或函數形式的數據，并任選 地借助用來測定催化劑溫度、NOx和廢氣量的傳感器，來確定計量添加量。例如可由噴油 M (Einspritzmerige)、胃云力(Motordrehzahl) > B^^flii] (Einspritzdruck) >
比(Kraftstoff/Luftverhaltnis )等等計算發動機的未處理排放量(Rohemission)。可能 的NOx轉化率以及為此所需的還原劑計量添加量進而取決于催化劑溫度、NOx的未處理排放 量、廢氣量等等。系統后端的實際排放量并未得到檢測，因此對計量添加量沒有影響(DE 43 15 278 Al、DE 195 36571 Al、DE 199 06 344 Al、EP 898 061 Al)。這種方法的缺點在于由于缺少關于實際排放量的回答，幾乎不能彌補錯誤、缺陷 或者環境影響。第二種計量添加還原劑的可能方法是利用安裝于系統后端的HNCO-、N2O-、NOx-和 /或NH3-傳感器建立典型的閉環(geschlossen)控制電路(Regelkreis)。為此，將傳感器 當前提供的實際值與額定值進行比較，從而連續調整計量添加量。但是持久控制的問題在 于系統和傳感器的慣性(Tragheit)以及同時高度動態的車輛中內燃機運轉。例如在提速過 程中，或者廢氣增壓式內燃機上的負載補償(Lastaufschaltimg)時，NOx排放會在一秒鐘之 內增大到10倍。在無增壓發動機(Saugmotor)中由于缺少廢氣渦輪增壓器的慣性，升高得 更快。在負荷減小或者過渡到慣性滑行(Schubbetrieb)模式時同樣如此。用于測定排放量的傳感器無法檢測這些高度動態變化過程。原因一方面在于傳感 器的慣性，這些傳感器的典型t90-時間也就是達到90%終值的時間為300 500ms，另一 方面則在于需要將傳感器定位在催化器系統后面。視廢氣體積流量和廢氣裝置的容積而 定，氣體從氣缸蓋排出口直至催化劑系統排出口的運動時間為200 2000ms。為了補救這種問題，在DE 101 00420 Al中，特別是對于內燃機提出了這類廢氣后 處理系統和控制這種廢氣后處理系統的方法，這使得這種問題部分地得到解決。根據內燃 機和/或廢氣后處理系統的運行狀態，將向含有至少一種催化劑的廢氣后處理系統供給規定量的還原劑。所述供給的還原劑的量經調節。為此在內燃機穩定運行時通過傳感器測量 氮氧化物或者氨的排出(Aussto β )，并與這種穩定的運行狀態所存儲的額定值進行比較。 如果確定了偏差，廢氣后處理系統控制得到了修正值，藉此適配所供給的還原劑量，也就是 籍此對該值進行調節。在這種系統的情況下，缺點是，由于上述的系統慣性，這種調節只是在內燃機規定 的運行參數下，在相對長的穩定的運行階段才能實現。在此，穩定運行條件理解為確定還原 劑配給的運行參量不允許改變或者只允許微小地改變。例如如果內燃機在車輛中運行和車 輛在城市交通中行駛，那么在內燃機確定的運行方式下，在較長的時間段間不會出現這樣 的穩定的運行階段。由此在較長的時間段內，不能藉此進行還原劑量的校正，因此這將導致 有害物質氮氧化物或氨的排出的升高。另外一個應對所述問題的措施由DE 19536571Α1獲知。這里描述了將進給量的還 原劑計量添加到具有下游連接催化器的燃燒設備(特別是內燃機)廢氣流或排出空氣流中 的方法以及附屬的裝置。從燃燒設備，廢氣和催化器運行相關的參數出發，通過特征曲線 (曲線族)可實現還原劑進給量的調節，這里檢查了特征曲線(曲線族)的位置，特征曲線 (曲線族)的位置與內燃機，廢氣和催化器的實際狀態以及實際的運行條件相適配。因此通 過借助傳感器測定的有害物質實際濃度與保存的額定值的比較實現了特征曲線或曲線族 的適配。在這種過程中，體系的、特別是傳感器的大的慣性也將造成只有在內燃機穩定運 行的條件存在的情況下進行檢查才是可能的，使得之前針對DE 10100420Α1描述的缺點在 這里也出現了。

發明內容
本發明的任務在于避免已知方法的缺點。該任務通過根據權利要求1的方法得到 解決，該方法的有利的擴展方案在從屬權利要求中給出。本發明所述的方法與將分解出氨的還原劑計量添加到(安裝于車輛中的以空氣 過剩(LuftUberschuss)操作的內燃機的)廢氣流之中的廢氣后處理設備結合使用。這種 類型的裝置通常利用受控制機構控制的、歸于(zugeordnet)廢氣后處理設備的計量添加 裝置來計量添加還原劑。將至少一個SCR催化器作為廢氣后處理設備的額外部分安裝于廢 氣流中的計量添加裝置下游用于還原氮氧化物。計量添加還原劑由控制機構利用保存于其中的、覆蓋內燃機或廢氣后處理設備的 所有可能工況點(Betriebspimkt)的模型而實現——在當今常見的設備中通常是尿素水溶 液，但也可以是其它還原劑(氨或者分解出氨的化合物，如固態或溶液形式的尿素或甲酸 銨)。模型在最為簡單的情況下是特征曲線或特征曲線族，但也可以是多個特征曲線、 特征曲線族，或者單參數或多參數函數，其是利用所說的基準裝置和/或通過理論分析來 確定或設定的。所述基準裝置在本情況下是由內燃機和廢氣后處理設備組成的典型裝置產 品系列，其可以是已經安裝于車輛之中的。通過在基準裝置上進行測量和/或通過理論分 析，一方面針對裝置的多個工況點確定還原劑的計量添加量，另一方面針對這些工況點確 定額定排放量。可通過基準裝置的至少一個工作參數的參量定義每一個工況點。將確定的
6計量添加量和附屬的額定排放量或額定轉化率以模型形式以如下方式存儲在相應產品系 列的控制機構之中從而可以針對至少一個工作參數可能具有的所有值，也就是針對所出 現的所有工況點，利用控制機構直接或者以插值法，從該模型獲得與計量添加量以及額定 排放量或額定轉化率成正比的量。控制機構從該模型(即特征曲線、特征曲線族或者函數)出發，根據內燃機和/或 廢氣后處理設備的至少一個經由該控制結構運用的工作參數，確定計量添加量。其中，至少 一個工作參數的各個瞬時值(AugenbIickswert)決定內燃機和/或廢氣后處理設備的各個 工況點。在實踐中通常并非僅涉及一個工作參數，而是多個工作參數，這些工作參數對還原 劑的正確計量添加量有影響，因此要在模型中對這種多重關系加以考慮。但由于這種多重關系并不恒定，而是隨時間也就是隨設備運行小時數(Anzahl der Betriebsstunden)以及環境影響引起變化，因此必須對通過模型確定的計量添加量進 行修正。為此，以如下方式有利地操作，以致在內燃機運行期間，控制機構通過對內燃機和/ 或廢氣后處理設備，借助內燃機的控制機構由保存值求得的與額定排放量或額定轉化率成 比例的參量和在測量技術上由控制機構掌握的與額定排放量或額定轉化率成比例的參量 的比較而求得偏差，并依據這種偏差而求得針對計量添加量的修正值。然后，對于后續的計 量添加過程，通過控制機構用該修正值對所保存的模型進行修改。用修正值對模型的修改總是保存這樣長的時間直至控制機構通過對內燃機和/ 或廢氣后處理設備借助內燃機控制機構由保存值得到的與額定排放量或額定轉化率成比 例的量和在測量技術上由控制機構重新掌握的與實際排放量或實際轉化率成比例的參量 比較求得了偏差，依據這種偏差求得了針對計量添加量的新的修正值。然后，對于后續的計 量添加過程，用這種新的修正值對所保存的模型進行修改。一方面為了掌握帶下游連接的廢氣后處理設備的內燃機的實際排放值或實際轉 化率需要一定的時間，在該一定的時間內使NOx傳感器和/或NH3傳感器和/或N2O傳感器 的信號求和或求積分，另外附帶地允許盡可能地不改變工作條件。這限制了在穩定運行狀 態下實際排放量或實際轉化率的確定。為了對求得修正值而以有利的方式得到對穩定工作 條件的非依賴關系，在根據本發明的方法求實際排放量或實際轉化率時，將會如此地進行， 以致傳感器將對SCR催化器下游設置的NOx傳感器和/或NH3傳感器和/或N2O傳感器的 測量值進行求和或求積分，并同時監測至少一個工作參數是否在至少兩個數值范圍的一個 數值范圍內，其中所述數值范圍由保存在控制機構中的參量所確定。加法或積分的持續時 間可以進行可預先給定的時間t或直至可預先給定的排放量或直至通過至少一個工作參 數的求和或求積分而達到可預先給定的值。例如這個工作參數可以是廢氣量和/或燃料量 和/或還原劑的量和/或內燃機所作之功。此外用于數值范圍監控的測定的工作參數也能 用于確定加法或積分法的持續時間。當然另外未處理排放量的測定對于求得額定轉化率和 實際轉化率是必要的。此時通過濃度值和/或排放質量和/或排放質量流量的求和或求積分能確定排放 量的達到。通過上述的數值范圍的分派，在數值范圍本身內至少一個工作參數在求和或求積 分時可以變動，也就是說通過分類的形成，能夠得到實際排放值或實際轉化率和因此對還 原劑計量添加的修正值的頻率將大大地提高。此時通過數值范圍的選擇，在可忽略的數量級范圍內能夠保持通過這種分類形成而產生的誤差，在此種數值范圍本身內至少有一個工 作參數可變動。如果在求和或求積分期間，所述至少一個工作參數背離了當前的數值范圍，即級 別(Klasse)，那么有兩個備選的方法進程。一方面能夠如此地實施以致控制機構在查明 背離了當前的數值范圍時舍棄求和或求積分的總和。另一方面能夠在查明背離了當前的數 值范圍時，由控制機構臨時保存(zwischenspeichern)求和的或求積分的總和，以在然后 如果控制機構查明回到了先前背離的數值范圍，藉此繼續進行求和或求積分到達到可預先 給定的排放量，達到所作之功或另外一個工作參數的總和或積分，或者直至針對求和或求 積分的可預先給定的時間過完。兩種備選方案都有優點和缺點。在第一種情況下，將保證求和或求積分一次性地 完成(in einem Zug erflgen)，也即過程開始和結束之間僅僅數秒鐘。在這樣短的時間段 里不用考慮時間引起的影響或環境的影響，因此對實際排放量的測量結果沒有影響。另一 方面，能用于新的實際排放量值的頻率強烈地降低了。在第二種情況下，至少從理論上來 看，可能要延續數日甚至數周，實際排放量計算才會結束，這樣與時間相關的影響或者環境 影響非常可能發揮作用，并且可能會使得檢測結果失真。將暫時存儲值的有效性限制在一 定時間范圍內，即可解決這個問題。當采用中間存儲方法過程時，有利的是將其中實際排放 量測量值和由此的當前修正值可供使用的頻率大大提高。在另外一個方法過程中，控制機構利用在可預先給定的時間t或可預先給定的排 放量內所作之功或另外一個工作參數的求和或積分的總和的求和或求積分或與此成比例 的參量作為與保存的額定的排放量相比較的實際排放量，并用確定的差求得了針對計量添 加量的修正值。控制機構提供了各自當前的對于至少一個工作參數的數值范圍有利的修正 值，使得如果當前的由控制機構求得的至少一個工作參數的參量位于相應的數值范圍內， 使得所述控制機構能夠有助于用對至少一個工作參數的各個數值范圍而求得的修正值修 改得自模型的計量添加量。模型能如此有效的求得計量添加量，因此有利地適配了時間和環境引起的變化。另外的可能性在于，根據控制機構求得的至少一個工作參數的當前參量，由針對 與這個當前參量直接相鄰的至少一個工作參數的參量的修正值通過內插法求得作為修正 值的中間值。根據這種方式一方面由分級形成引起的誤差有利地變小，因為對于每一個工 況點中間值可以形成保存的修正值，另一方面還沒有求得修正值的數值范圍能夠通過內插 法有利地彌補。一個特別簡單和由此有利的由模型確定額定排放量或額定轉化率的方法在于，所 述控制機構在可預先給定時間t內或達到可預先給定的排放量或所作之功或另一工作參 數之和或積分，也就是說時間上與求實際排放量或實際轉化率相平行，將由模型得到的針 對額定排放量或額定轉化率的依賴于工況點的值進行求和或積分，并將由此獲得的和或者 與此成比例的量用于將所述實際排放量或者實際轉化率與所述額定排放量或者額定轉化 率進行比較。這種方法過程的主要優點在于，除了用來求該修正值并由此只是允許在列入的數 值范圍(也就是說分級)內變動的工作參數外，所有其它的工作參數都可取任意的值，因為 由此給出的影響都可以通過對實際排放量和額定排放量的求和或求積分而消除。換句話說，在求實際排放量或實際轉化率時以及在求額定排放量或額定轉化率時，經歷了相同的 工況點，因此在比較兩個值時由此消除了給定的影響，作為結果，涉及到工作參數的偏差仍 是多余的，為此將求得修正值。為了用修正值修改由模型測定的計量添加量，如果修正值以正的或負的校正計量 添加量的形式保存的話，則控制機構將形成計量添加量和修正值的和，或者如果修正值是 作為因子而保存的，那么控制機構則形成計量添加量和修正值的乘積。鑒于控制機構所運用的內燃機和/或廢氣后處理設備的工作參數，可以考慮冷 卻水溫度和/或油溫(Oltemperatur)和/或燃料溫度(Kraftstofftemperatur)和/或
力(Kraftstoffeinspritzdruck)禾口 / IiUiS (Sauglufttemperatur)禾口 / $ 增壓空氣溫度(Ladelufttemperatur)和/或渦輪增壓器轉速(Turboladerdrehzahl) 和/或增壓壓力(Ladedruck)和/或車速(Fahrgeschwindigkeit)和/或發動機轉 速(Motordrehzahl)禾口 / 或噴油量(Kraftstoffeinspritzmenge)禾口 / 或廢氣溫度 (Abgastemperaturen)禾口 / 或催化齊Ll溫度(Katalysatortemperatur)禾口 / 或還原齊[J噴入 量(Reduktionsmitteleinspritzmenge)禾口 / 或廢氣再循環率(Abgasriickfiihrungsrate) 和/或還原劑壓力(Reduktionsmitteldruck)和/或排放量(Emissionen)和/或空燃比 (Kraftstoff-/ Luftverhaltnis)和/或這些參量的隨時間變化。對于還原劑的計量添加，這意味著，在最簡單的情況下，也就是說，在控制機構只 運用了一個工作參數(例如廢氣質量流量)時，那么控制機構所提供的模型只含有一條特 征曲線。如果控制機構運用了多個工作參數，那么將涉及到一個或多個的特征曲線族或一 個或多個多參數函數。基于有許多對還原劑計量添加量可能有影響的工作參數，有意義的是，控制機構 對內燃機和/或廢氣后處理設備的不同的工作參數測定和保存了至少一個修正函數和/或 多個修正函數的不同的修正值和/或不同的參數，控制機構依據內燃機和/或廢氣后處理 設備的當前工況點由修正值和/或修正函數求得基于工況點的修正值。由于上面討論的多重依賴關系，工作參數的等級分配的重要性特別明顯，因為只 有這樣，這樣多重依賴的修正值才能在可接受的時間段內完全求得。分級形成的作用是，工 作參數范圍在各個限定的范圍內被認為是恒定不變的，因此得到了可以作為準穩定運行處 理的工作點范圍。為了求得修正值，內燃機和/或廢氣后處理系統正巧所位于的真正的工 況點足夠長地位于這樣的被認為是準穩定的工況點范圍內，這樣的概率將由于剛提到的分 級形成而大大增加。HNCO-傳感器和/或N2O-傳感器和/或NOx-傳感器和/或NH3-傳感器和/或λ 傳感器將用作測定實際排放量、未處理排放量和實際轉化率的傳感器。這些傳感器市場上 都可買到，它們的結構這里無需進一步說明。
具體實施例方式下面將利用工作實施例更詳細地說明本發明。對于下面的實施方案將從用于將分解出氨的還原劑計量添加到內燃機的廢氣流 之中的廢氣后處理設備出發，所述內燃機是安裝在車輛中并用過剩空氣運行的。正如開頭所指出的那樣，依據工況點對還原劑可控制地計量添加，對于這樣的裝置是不夠的；更加需要的是，依據廢氣后處理設備或內燃機的隨時間的變化，以及依據環境 影響校正計量添加量。為此求得了依賴于工況點的修正值。為了求得與內燃機和/或廢氣后處理設備的各個工況點有關的修正值，工作原理 將在下面示例性說明。這里的前提是，在控制機構中的可編程電子發動機控制機構(例如 在現代內燃機中得到應用的)中作為程序控制過程實現了所述的過程。控制機構居于許多 與內燃機和廢氣后處理設備相結合的傳感器之上，并經這些傳感器確定了內燃機或廢氣后 處理設備重要的工作參數的所有當前值，以及廢氣后處理設備的當前的實際排放量或當前 的實際轉化率。重要工作參數的當前值在這里限定了內燃機或廢氣后處理設備的當前工況 點ο在內燃機運行期間，首先實現了重要工作參數的連續監控。這一方面用于如下目 的，由控制機構保存的模型依據工況點推斷出還原劑計量添加量。另一方面，目的在于對工 作參數的監控，根據工作參數值，對于提供作為依賴于工況點的保存值的還原劑量求得修 正值。下面將對修正值的求取進行詳盡的探討。正如已經論述的那樣，基于分級求得修正值。其理解為，重要的工作參數能夠取的 值將以數值范圍或等級進行劃分。對于每一個重要的工作參數至少限定為兩個數值范圍或 等級。工作參數存在多少等級，或者怎樣取得等級，也就是說它們具有哪些始值和哪些終 值，取決于，在相應的工作參數什么樣的數值范圍內會產生修正值的可忽略的變化。相應的 數值范圍可借助于參考裝置而求得。正如已經說明的那樣，參考裝置涉及用于將分解出氨 的還原劑計量添加到安裝在車輛中的使用空氣過剩運行的內燃機的廢氣流之中的廢氣后 處理設備，其符合串聯狀態，對它進行了相應的實驗測量。如此求得的每一個重要的工作參 數的數值范圍或等級保存在串聯的控制機構中，使得可以動用它們。在裝置根據串聯狀態運行時，假定控制機構首先不保存修正值，例如在內燃機第 一次運行時，在應用模型提供的計量添加量的情況下實現了計量添加，也就說未進行校正。 同時控制機構開始循環檢索重要工作參數的當前值，并與控制機構保存的數值范圍或等級 進行比較。根據這種比較的結果產生了兩種可能性_工作參數的當前值仍舊在該等級的范圍內；_工作參數的當前值超出了該等級的范圍。下面將更詳細探討上述兩種情況。另外的過程將平行于上述過程進行的。此時就所述一個或多個工作參數所位于的 當前等級或多個當前等級而言，廢氣傳感器提供的值或者借助于這種傳感器而求得的轉化 率都由控制機構求和或求積分。對于求和或求積分，控制機構中可預先規定時間t，排放量， 內燃機所作的功或另外的工作參數的和或積分，根據過程，前提是，直至其過程完成，不背 離所述一個或多個等級，控制機構結束求和或求積分的過程，并為了比較實際值一額定值， 利用如此得到的值作為裝置的實際排放量或實際轉化率的等價物。其中可預先給定的時間t應當至少為15秒。對于利用可預先給定的排放量作為 中斷判據來代替時間t的情況，正如已經提到的那樣，通過濃度值和/或排放質量和/或排 放質量流量的求和或求積分能夠求得排放量。如果通過排放質量和/或排放質量流量的求和或求積分以質量單位給出可預先 給定的排放量，那么NOx的可預先給定的排放量應該至少為1毫克和/或NH3的可預先給定
10的排放量應該至少為0. 01毫克和/或N2O的可預先給定的排放量應該至少0. 02毫克和/ 或HNCO的可預先給定的排放量應該至少為0. 01毫克。由此能求得額定排放或額定轉化率值，因此動用到保存值，保存值與控制機構求 得的實際排放值相似，然而通過理論考慮和/或實驗借助于前述過程中的參考內燃機而求 得，與控制機構存儲器保存的計量添加量相結合同樣保存在那里。與實際的排放量或實際 的轉化率值的求和或求積分相類似，同樣在可預先給定的時間t內或者直至達到可預先給 定的排放量，所作之功或另外一個工作參數的和或積分，能夠對這樣的保存值求和或求積 分，使得這樣所得到的值與額定排放量成比例。如果所述一個或多個工作參數的當前值超過了等級范圍，這正如上面作為第二種 可能性所提到的那樣，同樣又存在著后續處理的兩種可能性。一方面可以舍棄已經得到的 部分求和或部分積分，使得我們就不能形成修正值或者新的修正值。另一方面存在著下面 的可能性，在超出等級范圍時使求和或求積分的過程中斷，在返回該等級時在中斷處又再 次執行。可預先給定的時間t或可預先給定的排放量，可預先給定的所作之功或另外的工 作參數的可預先給定的和或積分(其是對所述求和或求積分過程設想的)這樣將劃分為部 分時間tx或部分排放量，部分功或另外工作參數的部分和或部分積分。在求實際排放量時要考慮到哪些工作參數(例如油溫，水溫，發動機水溫和室外 溫度)，這取決于當時各自的情況。實際上上面進一步提到的理論上可能的情況將只考慮了 少數幾種。如果求得了額定排放量和實際排放量之間或額定轉化率和實際轉化率之間的偏 差，那么由此就能求得修正值，這些情況與各自工作參數等級或一些工作參數等級相結合 都保存在控制機構的存儲器中。如果這時在控制機構中存在著修正值，那么計量添加量將依據這個與工作參數等 級相關的修正值進行校正。其是如此進行地，其中控制機構在所保存的模型的范圍內，根據 當前工況點將存儲器提供的計量添加量與所述一個或多個修正值相關聯。針對上述的實施方案可以列出下面一般性斷言對于η個工作參數，下面將稱為影響參數Ε，必須測定至少2η個修正值和/或具有 η個參數的至少一個修正函數kf。在時間點t實際添加的還原劑的量由經保存數據(以曲線，特征曲線族，表 格或函數形式)求得的還原劑量Hiiis‘和至少一個與影響參數E相關聯的修正值K得 出。這種修正值依賴于影響參數E的當前值，時點t’時測定的與影響參數E相關聯的修正 值kf，其中修正值kf，如上所述，基于等級求得。一般可描述為 m 還原劑(t) = K (E ⑴，kf (t ‘ )) · m 還原劑,麵式中t描述為當前時間，t’描述為過去的時間。除了乘法外，當然也可以為加法，其根據下式進行m還原劑(t) = K(E(t),kf(t' )) +m還原劑,模型。為了確定影響參數的不同值的作用，應針對該影響參數E的至少兩個不同數值范 圍以及過去的兩個不同時間點，計算額定和實際排放量或者額定和實際轉化率的偏差。這方面有一個實例首先在前述過程中工作參數如前所述進行分等級，然后通過實際值在等級內求積分或相加和并與額定值的比較而求得針對每一個等級的修正值。在這種情況下需要預先給一定的測量時間，這個測量時間對于可靠地求得修正值是必要的。
下面以“廢氣質量流量”影響參數為例，示例性闡述工作參數一等級或影響參數一等級的方法。
在運行期間，在實際值一額定值一比較的情況，
一在lOO—1000kg／h時，在時刻t’時求得了120％的修正值。
一在lOO卜2000kg／h時，在時刻t”時給出了90％的修正值。
一在200卜3000kg／h時，在時刻t”’時給出了130％的修正值。
如此求得的修正值以特征曲線的形式畫出，以質量流量一等級lOO—1000kg／h，1000—2000kg／h和2000—3000kg／h的形式列出
廢氣質量流量一等級[kg／h]lOO—1000lOO卜2000200卜3000
修正值[％]12090130
因此修正值與影響參量的等級相關聯，不再與影響參量的單個值相關聯。
在不穩定的發動機運行期間，所求得的修正值要么適合于所述等級的整個寬度，要么僅適合于該等級的一個值，例如下限，平均值或者上限，這時當前的修正值有利地通過特征曲線的線性內插而求得，并用于所控制的計量添加量的調整。第一種情況，對于lOOl和2000kg／h之間的質量流量得到90％的恒定修正值，模型求得的計量添加量通過與修正值的乘法進行校正，從200lkg／h起將用130％進行校正。在另一種情況下，對于1800kg／h的廢氣質量流量用線性內插法產生了102％的修正值，前提是修正值在每一情況下基于兩個最接近的校正等級的中值。
修正值，如上所述，能夠以相對值的形式或以絕對值形式，例為改變的還原劑的量那樣求得和給出。下列的實例意在清楚地說明了這種差別，這里為了簡明起見，不論對于相對修正值，還是對于絕對值，偏差都直接充當修正值。但是，在現實中建議，對修正值的最大值和／或經每次檢查允許的變動進行限制，以防止所述系統的躍進。
如上所述，應該測定廢氣質量流量影響參量的相對修正值，其中N。1轉化率被用來作為評價標準。
廢氣質量流量一等級[kg／h]lOO—1000lOO0-20002000-3000
額定的N。1轉化率[％]908065
實際的N。1轉化率[％]758946．2
修正值[％]12090130
如果應用絕對值，建議在應用N。1傳感器時，應用于SCR一體系下游的N。1濃度作為評價標準。
廢氣質量流量一等級[kg／h]lOO—1000lOO1-20002001-3000
額定的N。1濃度[ppm]8001200650
實際的N。1濃度[ppm]6501400650
修正值[ppm]150一200o
在稍晚時刻求還原劑量m懷酮，(t)時，在應用絕對修正值L的情況下，應該注意，修正值必須描述還原劑計量添加量。也就是說，在上述的實例中必須將借助于當前的廢氣量從修正值求得的濃度值折算成當前的還原劑計量添加量的增長。如果不將廢氣的濃度提供作為修正值，而是已經將還原劑的量提供作為修正值，這一點就可能避免。在求其它影響參數的修正值時，將類似于上面用于求絕對修正值和相對修正值的 實例那樣辦理，其它的影響參數為例如冷卻水溫度和/或油溫和/或燃料溫度和/或廢氣 質量流量和/或噴油壓力和/或進氣溫度和/或增壓空氣溫度和/或渦輪增壓器轉速和/ 或增壓壓力和/或車速和/或發動機轉速和/或噴油量和/或廢氣溫度和/或催化劑溫度 和/或還原劑噴入量和/或廢氣再循環率和/或還原劑壓力和/或NOx未處理排放量和/ 或工作小時和/或空氣濕度和/或大氣壓力。如果給出E1-En的η個影響參數，那么對于η修正值例如通過乘法M還原劑(t) = K1(EJt), kfl(t ‘ )) · K2(E2(t)，kf2(t “ ))·Κ3(Ε3α)， kf3(t" ‘ ))···· Kn(En(t)，kfn(t" “ )) · m還原劑,模型或加法M 還原劑(t) = (K1(E^t), kfl(t ‘ ))+K2 (E2 (t)，kf2 (t “ ))+K3(E3(t), kf3a" ‘ ))+... Kn (En (t),kfn(t" “ )))+m 還原劑,模型給出實際添加的計量添加量，求得修正值。如果修正值是絕對值，這時大多應用修正值加法，如果修正值含有相對值，那么大 多應用乘法。含有影響參數E的多參數修正函數K的建立也是可設想的M還原劑 Jt) = K(EJt), kfl(t' )，E2(t)，kf2(t〃 )，E3(t)，kf3(t〃 ‘ )+. . .En(t),
kfn(t〃 " )) · m還原劑,模型而在不相同的時間t’、t”、t’ ’ ’等未必能夠測定影響參數的單個修正值。修正值凍結的如下時間也就是未改變地進行保存，和用于校正保存值，和由此再 次用于控制，直到達到又返回于各自工作參數_等級和/或新的積分和求和結束，因此能夠 進行排放量的重新檢查，和求得新的修正值。在前述的實例中，額定值與實際值的偏差一對一地流當了修正值。這并不總是主 要目的。在偏差很大時，由此得到了大的修正值，這可能導致體系躍進。因此限制每個險查 步驟的修正值的變化是合理的。通過預先規定每個檢查步驟最大允許的修正值的改變和/ 或通過預先規定最小和/或最大修正值將能達到這一點。另外一個可能性在于，通過偏差 與位于零和一之間的值相乘而求修正值。在對多個工作參數或影響參數求得多個修正值時，必須注意不同的影響參數對實 際排放量或實際轉化率具有不同程度強烈的影響。因此下面的作法是合理的，對各個修正 值，通過加權因子W1, W2, WfWn實現對導致計量添加量校正的各個取決于影響參數因子的 影響。例如這會導致下列的措施M 還原劑(t) = (W1 · K1 (E1 (t), kfl (t ‘ )) +W2 · K2 (E2 (t)，kf2 (t 〃 )) +W3 · K3 (E3 (t)， kf3a" ‘ ))+...wn·κη(En(t),kfn(t" “ ))) ·πι還原劑,模型a)尤其在通過乘法求計量添加量時和/或建立多參數的修正函數也是可設想的，不 同影響參數的影響在求各個修正值時已經實施了，因此，與對于具有大的影響的參數相比， 對于具有較少影響的參數給出了較小的修正值。此外這也是可設想的，對于不同的影響參 數，每個檢查步驟引入了不同的最大允許修正值的改變和/或不同的最小的和/或最大的 修正值。另一個可能性在于，通過與位于0和1之間的和由此體現了各個影響參數之影響 的不同加權因子的相乘而求得了不同的修正值。加權因子在最簡單的情況，將定義為常數。另一個可能性在于，加權因子借助于函數和/或特征曲線族和/或特征曲線而求得，它們附 帶地依賴于至少一個工作參數或影響參數的參量和/或額定和實際排放量/轉化率之間的 偏差。因為影響參數的影響在工作期間，例如由于催化劑的老化會改變，因此可設想的是， 使加權因子在運行時間內適配。例如可以以如下方式實現讓加權因子依賴于所屬修正值 的變化數和/或修正值的變化量。此外這也是可能的根據至少一個影響參數，借助至少一 個神經網絡而實現修正值加權和/或修正值的求取。
權利要求
與廢氣后處理設備相結合使用的用于將分解出氨的還原劑計量添加到安裝于車輛之中的以空氣過剩操作的內燃機的廢氣流之中的方法，其中 利用受控制機構控制的、歸于廢氣后處理設備的計量添加裝置，將還原劑計量添加到所述廢氣流之中， 將至少一個SCR催化器作為該廢氣后處理設備的額外部分安裝于廢氣流中的該計量添加裝置的下游， 利用保存在該控制機構中的覆蓋內燃機和/或廢氣后處理設備所有可能工況點的模型，根據經由該控制機構運用的內燃機和/或廢氣后處理設備的至少一個工作參數，確定該控制機構的計量添加量，其中所述至少一個工作參數的各個瞬時值確定內燃機和/或廢氣后處理設備的各個工況點， 在該內燃機運行期間，通過對于內燃機和/或廢氣后處理設備的各個工況點，將借助內燃機的控制機構由保存值而求得的與額定排放量或額定轉化率成比例的參量和在測量技術上由該控制機構掌握的與實際排放量或實際轉化率成比例的參量進行比較，控制機構求得了偏差，并根據這個偏差而求得針對計量添加量的修正值，和對于后續的計量添加過程，用這個修正值對所保存的模型進行修改， 經如此修改過的模型由控制機構用來進行計量添加，直至通過對于內燃機和/或廢氣后處理設備的各個工況點保存在內燃機控制機構中的與額定排放量或額定轉化率成比例的參量和在測量技術上由控制機構重新掌握的與實際排放量或實際轉化率成比例的參量的比較，該控制機構求得了偏差，并根據這個偏差求得了針對計量添加量的新的修正值，和對于后續的計量添加過程，用這個新的修正值對所保存的模型進行修改， 如此確定實際排放量或實際轉化率使控制機構對下列值進行求和或求積分于SCR催化器下游布置的NOX 傳感器和/或NH3 傳感器和/或N2O 傳感器和/或HNCO 傳感器和/或λ傳感器的測量值或借助于在SCR 催化器之前的這些傳感器和未處理排放量的至少之一而求得的實際轉化率，所述求和或求積分進行可預先給定的時間t或直至達到可預先給定的排放量或直至通過對至少一個工作參數的求和或求積分而達到了可預先給定的值，并同時監控所述至少一個工作參數是否位于至少兩個數值范圍的一個數值范圍內，其中所述數值范圍通過保存在該控制機構中的參量而確定， 如果在所述求和或求積分期間，控制機構查明背離了當前數值范圍，那么控制機構就舍棄經求和或求積分的總和，或者如果在所述求和或積分期間控制機構查明背離了當前數值范圍，那么控制機構就臨時保存經求和的或積分的總和，和隨后如果控制機構查明返回到之前背離的數值范圍，繼續進行所述求和或求積分直至到達針對所述求和或求積分可預先給定的時間t過完或者直至可預先給定的排放量或者通過對至少一個工作參數的求和或求積分達到可預先給定的值， 為了與由保存值求得的額定排放量或額定轉化率進行比較，控制機構使用對經可預先給定的時間t或可預先給定的排放量或可預先給定的功進行求和或求積分的總和或與此成比例的參量作為實際排放量或實際轉化率，并求得針對計量添加量的修正值， 如果由控制機構求得的至少一個工作參數的當前參量位于某個數值范圍內，控制機構用針對至少一個工作參數的各個數值范圍而求得的修正值對來自所述模型的計量添加量進行修改，或者控制機構根據該控制機構由至少一個工作參數的針對與當前參量直接相鄰的參量求得的修正值而通過內插法求得修正值，并用該修正值修改來自模型的計量添加量。
2.根據權利要求1的方法，其特征在于，在時間上與求實際排放量或實際轉化率平行 地，控制機構以如下方式求得額定排放量或額定轉化率對于內燃機和/或廢氣后處理設 備的運行工況點，在每一情況下針對所述工況點保存在控制機構中的理想排放量值或理想 的轉化率由控制機構進行求和或求積分，所述求和或求積分在可預先給定的時間t內進行 或直至達到可預先給定的排放量或者直至通過至少一個工作參數的求和或求積分而達到 了可預先給定的值，和為了使實際排放量或實際轉化率與額定排放量或額定轉化率進行比 較，控制機構應用如此所得到的總和或與此成比例的參量作為額定排放量或者額定轉化 率。
3.根據權利要求1-2之一的方法，其特征在于經控制機構由所述模型求得的計量添加 量通過乘法或者加法與修正值相關聯。
4.根據權利要求1-3之一的方法，其特征在于，控制機構所運用的內燃機和/或廢氣后 處理設備的所述至少一個工作參數是冷卻水溫度和/或油溫和/或燃料溫度和/或噴油壓 力和/或進氣溫度和/或增壓空氣溫度和/或渦輪增壓器轉速和/或增壓壓力和/或車速 和/或發動機轉速和/或噴油量和/或廢氣溫度和/或催化劑溫度和/或還原劑噴入量和 /或廢氣再循環率和/或還原劑壓力和/或排放量和/或空燃比和/或這些參量的隨時間 變化。
5.根據前述權利要求之一的方法，其特征在于，控制機構針對內燃機和/或廢氣后處 理設備的不同工作參數求得和保存了不同的修正值和/或針對不同的參數求得和保存了 至少一個修正函數和/或多個修正函數，和控制機構依據內燃機和/或廢氣后處理設備的 當前的工況點由這些修正值和/或修正函數求得基于工況點的修正值。
6.根據前述權利要求之一的方法，其特征在于，所述可預先給定的時間t至少為15秒。
7.根據前述權利要求之一的方法，其特征在于，通過對濃度值和/或排放質量和/或排 放質量流量的求和或求積分而求得所述可預先給定的排放量。
8.根據前述權利要求之一的方法，其特征在于所述可預先給定的排放量以質量單位保 存，所述可預先給定的排放量的達到通過對排放質量和/或排放質量流量的求和或求積分 實現，其中可預先給定的NOx排放量至少為1毫克和/或可預先給定的NH3排放量至少為 0. 01毫克和/或可預先給定的N2O排放量至少為0. 02毫克和/或可預先給定的HNCO排放 量至少為0.01毫克。
9.根據前述權利要求之一的方法，其特征在于，用于測定額定值和實際值的求積分或 求和的持續時間的工作參數與審查其數值范圍或為了求得修正值所用的工作參數是相同 的。
10.根據前述權利要求之一的方法，其特征在于，用于測定額定值和實際值的求和或求 積分的持續時間的工作參數與審查其數值范圍或為了求得修正值所用的工作參數是不同 的。
11.根據前述權利要求之一的方法，其特征在于，用于測定額定值和實際值的求積分或 求和的持續時間的工作參數涉及廢氣量和/或燃料量和/或還原劑的量和/或內燃機所作 之功。
全文摘要
本發明涉及選擇性催化還原時調節還原劑的計量添加的方法。具體地，與廢氣后處理設備相結合用于在車輛中使用空氣過剩運行的內燃機的廢氣流中分解出氨的還原劑的計量添加的方法，其中控制機構根據所保存的模型混入還原劑的參量，在內燃機運行時，控制機構通過針對內燃機和/或廢氣后處理設備各自工況點而保存在內燃機控制機構中與額定排放或額定的轉化成比例的參量和測量技術上由控制機構掌握的與實際排放或實際轉化率成比例的參量的比較求得了實際排放和額定排放或者實際轉化率和額定轉化率之間的偏差，并根據這個偏差求得針對計量添加量的修正值，并對后續的計量添加過程，用這個修正值對所保存的模型進行修改，并且其中如此測得實際排放或實際轉化率使得控制機構對下列進行求和或求積分于SCR催化器下游布置的NOx-傳感器和/或NH3傳感器和/或N2O-傳感器和/或HNCO-傳感器和/或λ傳感器之一的測量值或借助于這些傳感器和未處理排放量的至少之一而求得的實際轉化率，所述求和或求積分進行可預先給定的時間t或直至達到可預先給定排放量或直至通過至少一個工作參數的求和或求積分而達到了可預先給定的值，和同時監控所述至少一個工作參數是否在至少兩個數值范圍的一個數值范圍內，其中所述數值范圍通過保存在該控制機構中的參量而確定。
文檔編號F01N9/00GK101915148SQ201010233960
公開日2010年12月15日 申請日期2010年3月5日 優先權日2009年3月6日
發明者A·多林, F·沃爾德, H·穆尼茨克, J·菲利浦, R·斯泰納特 申請人:德國曼商用車輛股份公司