专利名称：调整还原剂计量添加量进行选择性催化还原的方法
技术领域：
本发明涉及一种根据权利要求1前序部分的方法。
背景技术：
除了固体颗粒之外，燃烧过程中所产生的氮氧化物也属于受到限制的废气成分， 其允许排放量越来越低。当今使用不同的方法来减少在汽车中工作的内燃机的这些废气成 分。通常借助催化剂来减少氮氧化物。在富氧废气中还需要加入还原剂来提高选择性和NOx
转化率。这些方法均被统称为SCR方法，SCR表示“选择性催化还原”。这些方法在发电厂 领域已有许多年的应用历史，近来也应用于内燃机。关于这些方法的详细描述，可参阅DE 3428232A1。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为SCR 催化剂。典型的V2O5含量为0.2 3%。还可以考虑使用含有铁和/或铜的沸石。在实际应用中使用氨或者能分解出氨的化合物(例如固态或液态尿素或甲酸铵) 作为还原剂。尿素在高温下分解成异氰酸和氨。
(NH2)2CONH3 + HNCO(1)异氰酸由废气中所含的水进一步水解而生成NH3和C02。
HNCO + H2O^ NH3 + CO2(2)一摩尔尿素完全水解由此产生二摩尔氨和一摩尔二氧化碳。
(NH2)2CO + H2OO 2NH3 + CO2(3)由此通过尿素水解提供了在发电厂领域已证实有效的还原剂，也即氨。其中，为了转化一摩尔一氧化氮，需要一摩尔氨。
4N0+4NH3+02哞 4N2 十6H20(4)NH3与NOx的比例称作进料比α。α = ΝΗ3/Ν0χ(5)对于理想的催化剂而言，当进料比为一时，还原掉所有氮氧化物，也就是达到 100%的NOx转化率，这是因为针对NOx转化率ΧΝ0χ，满足
vcNOxfi ~ CNOx Λ NOx =-
0NOx,O其中CNQx,Q =NOx的未处理排放量[ppm]cNOx 经催化器处理后的NOx排放量[ppm]
如果在SCR催化剂上游连接用于生成NO2的含有钼的NO-氧化催化剂
2N0+02饬 2N02(6)则可以显著加速SCR-反应，并且可显著提高低温活性。
N0+2NH3+N022N2 十 3H20(7)当然在有NO2存在的情况下，也要考虑到在下述反应后笑气排放量升高
2 NH3 + 2 NO2 + '/2 O2 哞 2 N2O +3 H2O(8)所以在汽车中运行的内燃机情况下难以利用SCR方法来还原氮氧化物，因为这里 存在交变的工作条件(例如波动的废气温度、废气量和NOx的未处理排放量)，这使得难以 按量配给(Zumessimg)还原剂。尽管一方面要达到尽可能高的氮氧化物转化率，但另一方 面也要注意不要出现笑气、异氰酸或者未消耗掉的氨气的排放。当前在计量添加针对车用SCR法的还原剂时使用两种方法来确定(ermittelt)正 确的还原剂计量添加量。其一是不使用传感器回答(RUckmeldimg)来确定催化剂系统后端实际排放 量的纯控制方式。其中借助模型、来自内燃机的电子发动机控制机构的存储器中所保 存和/或确定的表格或曲线、特性曲线族(Kermfeld)或函数形式的数据，并任选地借 助用来测定催化剂温度、NOx和废气量的传感器，来确定计量添加量。例如可由喷油量 (Einspritzmenge)、发动机转速(Motordrehzahl)、喷油压力(Einspritzdruck)、空燃比 (Kraftstoff/ Luftverhaltnis )等等计算发动机的未处理排放量(Rohemission)。可能 的NOx转化率以及为此所需的还原剂计量添加量进而取决于催化剂温度、NOx的未处理排 放量、废气量等等。系统后端的实际排放量并未得到检测，因此对计量添加量没有影响(DE 4315278A1, DE 19536571A1, DE 19906344A1, EP 898061A1)。这种方法的缺点在于由于缺少关于实际排放量的回答，几乎不能弥补错误、缺陷 或者环境影响。第二种可能方法是利用安装于系统后端的NOJt感器建立典型的闭环 (geschlossen)控制电路(Regelkreis)。为此，将传感器当前提供的实际值与额定值进行 比较，从而连续调整计量添加量。 但是持久控制的问题在于系统和传感器的惯性(Tragheit)以及同时高度 动态的汽车内燃机运转。例如在提速过程中，或者废气增压式内燃机上的负载补偿 (Lastaufschaltung)时，NOx排放在一秒钟之内增大到10倍。在无增压发动机(Saugmotor) 中由于缺少废气涡轮增压器的惯性，升高得更快。在负荷减小或者过渡到惯性滑行 (Schubbetrieb)模式时同样如此。用于测定排放的传感器无法检测这些高度动态变化过程。原因一方面在于传感器 的惯性，这些传感器的典型t90-时间也就是达到90%终值的时间为300 500ms，另一方 面则在于需要将传感器定位在催化剂系统后面。视废气体积流量和废气装置的容积而定， 气体从气缸盖排出口直至催化剂系统排出口的运动时间为200 2000ms。部分解决这个问题的一种可能方法为在较长时段内将额定排放量和实际排放量累加或者求积分，然后根据额定值(Soil)和实际值(1st)之间的差异调整计量添加量(DE 10100420A1)。在JP 63038154A、JP 10062374A 和 JP 9288084A 中均描述 了用于控制的 NOJt感器。这些传感器的共性是对于废气中的还原性成分均具有高的横振敏感性 (Querempfindlichkeit)。这就很难将这些传感器用于SCR系统之中，因为这里在废气中会 存在大量的强还原剂氨。由于氨会提供与NOx同样高的信号，因此无法区别NOx和NH3,也就 是高的传感器信号可能对应于高的NOx浓度和/或高的NH3浓度。如果未消耗掉的氨在SCR 催化剂下游流出，那么就会由于这个原因而无法在SCR催化剂下游调节到一定的NOx浓度。
发明内容
因此本发明的目的在于避免现有技术的上述缺点。按照权利要求1所述的特征部 分实现了这一目的。可以将本发明所述的方法与分解出氨的还原剂计量添加到(例如安装于汽车中 的以空气过剩(LuftUberschuss)操作的内燃机的)废气流之中的废气后处理设备结合使 用。这种类型的装置通常利用受控制机构控制的、归于(zugeordnet)废气后处理设备的计 量添加装置来计量添加还原剂。将至少一个SCR催化器作为废气后处理设备的另一部分安 装于废气流中的计量添加装置下游用于还原氮氧化物。计量添加还原剂由控制机构利用保存于其中的、覆盖内燃机或废气后处理设备的 所有可能工况点(Betriebspimkt)的模型而实现一在当今常见的设备中通常是尿素水溶 液，但也可以是其它还原剂(氨或者分解出氨的化合物，如固态或液态尿素或甲酸铵)。所述模型在最为简单的情况下是一个特性曲线或一个特性曲线族，但也可以是多 个特性曲线、特性曲线族，或者单参数或多参数函数，其是利用所说的基准装置和/或通过 理论分析来确定或设定的。所述基准装置在本情况下是由内燃机和废气后处理设备组成 的、已经安装于汽车之中的典型装置产品系列。在基准装置上进行测量，和/或通过理论分 析，一方面针对装置的多个工况点确定还原剂的计量添加量，另一方面针对这些工况点确 定额定排放量。可通过基准装置的至少一个工作参数值定义每一个工况点。将确定的计量 添加量以模型形式储存在相应产品系列的控制机构之中，从而可以针对至少一个工作参数 可能具有的所有值，也就是针对所出现的所有工况点，利用控制机构直接或者以插值法，从 该模型获得与计量添加量成正比的量。控制机构从该模型(即特性曲线、特性曲线族或者函数)出发，根据内燃机和/或 废气后处理设备的至少一个经由该控制结构运用的工作参数，确定计量添加量。其中，至少 一个工作参数的各个瞬时值(AugenbIickswert)决定内燃机和/或废气后处理设备的各个 工况点。在实践中通常并非仅涉及一个工作参数，而是多个对还原剂的正确计量添加量有 影响的工作参数，因此要在模型中对这种多重关系加以考虑。但由于这种多重关系并不恒定，而是随时间也就是随设备运行小时数(Anzahl der Betriebsstunden)以及环境影响引起变化，因此必须对通过模型确定的计量添加量进 行修正。本发明的核心在于，尽管通过模型，也即利用传感器所检测的参量(例如催化剂 温度、废气量等等)以表格和/或曲线和/或特性曲线族和/或函数形式保存在控制机构中的数据确定确定和受控加入还原剂计量添加量，但还从所受控加入的、表示初始值的计 量添加量出发来限定地改变某些运行阶段的计量添加量，和利用安装于SCR催化器下游的 NOx传感器测定该SCR催化器的反应，并且与控制机构确定的由所述变化而必然引起的理论 预期反应进行比较。所测定的反应和预期反应的一致程度，或者换句话说，所测定的反应和 预期反应的偏差类型表示SCR催化器是否在最佳范围内工作，或者各个工况点的NOx浓度 或NH3浓度是否太高。即可以由传感器信号的变化推断是否存在NOj^P /或NH3，在最为简单的情况下可 区分三个范围1.提高计量添加量导致传感器信号减小这意味着额外供给的还原剂量已导致氮氧化物减少(Reduktion)，也即NOx传感器 检测到NOx。2.提高计量添加量导致传感器信号没有变化或者变化很小已达到SCR系统的最佳工况点，也就是NOx和NH3最小。3.提高计量添加量导致传感器信号增大SCR系统被“穿过(Uberfahren) ”，额外供给的还原剂量导致NH3排放量升高，也就 是NOx传感器主要检测到NH3。可以由供给的计量添加量的变化大小，利用控制机构通过上述反应方程式(1) (7)计算出传感器信号变化的理论预期值(theoretisch zu erwartendenffert)。控制机构 可以通过上述传感器信号变化类型确定是否必须在下一个步骤升高或减小计量添加量，或 者是否已达到SCR催化器的最佳效果或希望的NOx量或浓度。用于评价该变化的参量可以是NOx浓度的变化，也就是安装于SCR催化器后面的 NOx传感器的测量值，但也可以使用由此得出的参量，例如NOx转化率。为了将NOx转化率计 算误差最小化，可利用安装于SCR催化器前面的NOx传感器测定NOx的未处理排放量。出于 成本方面的考虑，也可以通过适当的模型来确定NOx的未处理排放量。以如下程度继续改变计量添加量，直至预期变化与测量技术确定变化的比较结果 表明已达到了 NOx额定排放量(Sollemission)和/或SCR催化器的最佳工况点。在最佳 工况点处的NOx废气成分以及NH3废气成分均为最小。为了确定修正值，将所达到的计量添 加量值与计量添加量初始值进行比较，并由此获得修正值。利用该修正值调整计量添加量。 然后可利用本发明所述的方法，以简单而且有益的方式使计量添加量适配于由内燃机和废 气后处理装置构成的系统的随时间和环境条件引起的变化。在确定修正值时，有利的是还确定由内燃机和废气后处理装置构成的系统当前赖 以运行的至少一个工作参数的值，然后将该修正值与至少一个工作参数的值相关联地保存 在控制机构之中。这样就以有利的方式开辟了在以后某一时间点根据工作参数修正该计量 添加量。为此，根据至少一个相关工作参数的当前值，采用借助模型保存在控制机构的存储 器中的相关计量添加量以及保存在控制机构的存储器之中与工作参数相关的修正值来确 定正确的计量添加量。与修正值关联保存在控制机构的存储器中的工作参数可以有利地是冷却剂温度 和/或油温(01temperatur)和/或燃料温度(Kraftstofftemperatur)和/或喷油压力 (Kraftstofftemperatur)和 / 或进气温度(Sauglufttemperatur)和 / 或增压空气温度(Ladelufttemperatur)和/或涡轮增压器转速(Turboladerdrehzahl)和/或增压压力 (Ladedruck)和/或空气质量(Luftmasse)和/或废气质量(Abgasmasse)和/或车速和/ 或发动机转速和/或喷油量(Kraftstoffeinspritzmenge)和/或废气温度和/或催化剂 温度和/或还原剂喷入量和/或废气再循环率(AbgasrilckfUhrungsrate)和/或废气质量 流量和/或还原剂压力和/或运行小时数和/或空气湿度和/或大气压力和/或NOx的未 处理排放量。可以针对不同的工作参数和/或工作参数的不同值来确定和保存(bestimmtund abgelegt)不同的修正值。一方面工作参数值在确定修正值的过程中必须稳定，也即必须存在 由内燃机和废气后处理设备构成的装置的稳定工作状态，才能参照工作参数 (betriebsparameterbezogen)进行修正。另一方面必须确定大量的修正值。可以将全部修正值以特性曲线、特性曲线族、单参数或多参数修正函数形式，类似 于保存在模型中的计量添加量，保存在控制机构之中。为了减少待确定和待保存修正值的 数量，可以根据针对相邻工作参数值所保存的修正值，以线性插值法对所述相邻工作参数 值之间的工作参数值的修正值进行计算确定。为了有利地补偿特别是NOx传感器的惯性，可以在某一可预先设定的时间段内将 确定SCR催化器反应所需的传感器实际值或由此得出的参量例如NOx实际转化率累加和/ 或求积分。还可以预先将工作参数划分为若干数值范围或者等级，然后在运行过程中根据等 级确定修正值，并且将其用于各个等级之内的所有工作参数值。可以选择允许至少一个工 作参数在其范围之内移动的数值范围，从而将因为这种分级方式所引起的误差保持在可以 忽略不计的数量级。换句话说可如此设定数值范围，从而将处在数值范围之内也就是等级 之内的工作参数当成近似稳定。这样一方面有助于大大减少所需修正值的数量，另一方面 还可以以有利的方式显著更为频繁地计算修正值，因为在计算修正值的过程中允许工作参 数在数值范围或等级之内变化。每一个考虑用于进行修正的重要工作参数均具有至少两个数值范围或等级。如上 所述，所述数值范围以如下方式选择使得工作参数值变化引起的误差可在确定修正值时 可忽略不计。如果设备的当前工况点在计算修正值的过程中脱离了某一工作参数等级，则有两 种替代方法过程一方面可以中断该点的操作过程，并且暂时保存截止此时已达到的结果。 如果设备的当前工况点重新回到该工作参数等级，则继续计算修正值。可以以如下程度重 复该操作过程，直至确定修正值。尤其可以中止传感器实际值和/或NOxR化率实际值的 累加或积分，并且暂时保存截止此时已达到的值，以便在设备的当前工况点返回到相应工 作参数等级时重新开始累加或者求积分。另一方面，如果设备的当前工况点在计算修正值的过程中脱离某一工作参数等 级，则可以中止计算过程，并且舍弃截止此时已达到的结果。尤其可以中止传感器实际值和 /或NOx转化率实际值的累加或积分，并且舍弃截止此时已计算出的总和。这两种替代方法各有优缺点。在第一种情况下，至少从理论上来看，可能要延续数 日甚至数周，修正值计算才会结束，这样与时间相关的影响或者环境影响可能发挥作用，并且可能会使得检测结果失真。将暂时存储值的有效性限制在一定时间范围内，即可解决这 个问题。当采用中间存储方法过程时，有利的是将其中当前修正值可供使用的频率大大提 高。在第二种情况下可保证修正值计算一次性(in einem Zug)完成，也就是在过程开始与 结束之间仅有数秒钟。在如此短的时间内，与时间相关的影响或者环境影响无需考虑，因此 也不会影响修正值计算。但另一方面会大大减少其中当前修正值可供使用的频率。用于计算稳定或基于等级的近似稳定工作状态的工作参数可以有利地是冷却剂 温度和/或油温和/或燃料温度和/或喷油压力和/或进气温度(Sauglufttemperatur) 和/或增压空气温度和/或涡轮增压器转速和/或增压压力和/或车速和/或发动机转速 和/或喷油量和/或废气温度和/或催化剂温度和/或还原剂喷入量和/或废气再循环率 和/或还原剂压力和/或排放量和/或空燃比，和/或可以考虑这些参量随时间的变化。
以下将根据实施例并且结合附图对本发明进行详细解释。相关附图如下附图1图解传感器信号与进料比关系的第一图附图2解释类似于附图1中示意图的操作程序的流程图附图3图解传感器信号与进料比关系的第二图附图4解释类似于附图3中示意图的操作程序的图附图5用于计算还原剂计量添加量修正值的示例性时间变化曲线图。
具体实施例方式以下实施方式均以用于将分解出氨的还原剂计量添加到(例如安装于汽车中的 以空气过剩操作的内燃机的)废气流之中的废气后处理设备出发。再假设废气后处理设备 中安装于SCR催化器下游的传感器检测废气中的NOx量，但是也具有对NH3的敏感性。根据附图1的图阐述传感器信号与进料比也即NHJPNOx之比的关系。由于还原 一摩尔NOx需要一摩尔NH3,因此在理想情况下提高NH3用量必然会使得NOx排放量等额减 少。该特性如附图1中的范围1所示。进料比变化也就是还原剂用量变化所产生的预期值 和传感器信号几乎相同。而与此不同地，当传感器值高于预期值时，如范围2和3所示，则 除了存在NOx之外，也存在甚至仅存在NH3。因此即使显著低于最佳工况点，也会出现氨逸 出(Ammoniakschlupf)。当系统效率下降时，表现为传感器信号增大，本发明所述的方法会改变还原剂供 应量对此作出反应。这里可分为四个范围，如根据附图3的图所解释。1.提高计量添加量导致传感器信号减小这意味着额外供给的还原剂量已导致氮氧化物减少(Reduktion)，也就是NOx传感 器仅检测出N0X。因此可以继续提高计量添加量以达到所需的转化率或者所需的NOx排放 量，也就是可以提高修正值。2.提高计量添加量尽管会导致传感器信号减小，但这并不对应于预期的减少除了 NOx排放之外，也检测出NH3含量，这导致斜率变平缓。范围1和范围2之间 的过渡区也可称作最佳工况点，也就是说不应改变修正值。3.提高计量添加量不引起传感器信号变化，因为NOx的减少量将被NH3排放量所抵消。已超过了最佳工况点，必须减小计量添加量以及由此减小修正值。4.提高计量添加量导致传感器信号增大SCR系统被“穿过”，额外供给的还原剂量导致NH3排放量升高，也就是NOx传感器 主要检测到nh3。必须减小计量添加量以及由此减少修正值。在以这种方式确定传感器信号所涉及的是否为Ν0Χ、Ν0Χ+ΝΗ3或者是否仅为NH3之 后，也就是确定催化器正在哪一个转化率曲线范围内工作之后，可以通过至少一个修正值 如此调整计量添加量使得达到额定转化率或者NOx额定排放量或者最佳NOxR化率。将该 修正值保存在电子控制机构的存储器之中，可在随后的计量添加过程中将其用来修正由模 型提供的针对计量添加量的预调值。这样就可根据由模型(以所保存的数据，例如曲线、特性曲线族、表格或者函数的 形式)确定的计量添加量Hliili^ss和根据至少一个可在更早的时间点(t')确定的修正 值K来得出时间点t的实际添加的计量添加量Hliiii^tj通常可表示如下m还原剂(t) = K(t‘ ) Xm还原剂,模型其中t表示当前时间，t'表示之前的某一时间，m还·,模^表示由模型得到的还原剂量。此外有利的是在其中通过改变计量添加量就足以精确测定用于计算修正值所需 排放量的运行阶段中计算修正值。在这些运行阶段中，废气后处理系统和/或内燃机处在 尽可能稳定的状态，使得传感器的死区时间和/或系统的惯性对实际排放量和/或影响参 数(Einflussparameter)的测定没有影响。在确定内燃机和/或催化器系统的稳定工作状态时，可能有意义的是考虑将冷却 剂温度和/或油温和/或燃料温度和/或喷油压力和/或进气温度和/或增压空气温度和 /或涡轮增压器转速和/或增压压力和/或空气质量和/或废气质量和/或车速和/或发 动机转速和/或喷油量和/或废气温度和/或催化剂温度和/或还原剂喷入量和/或废气 再循环率和/或还原剂压力和/或排放量和/或空燃比和/或这些参量随时间的变化作为 评价标准(Bewertimgskriterien)。当然在实践中并不需要使用上述所有参量或者工作参 数来确定稳定工作状态，而是使用相对少数量的系统相关工作参数即可。在汽车的持续出现加速过程和刹车过程交替的运行期间，例如在市区行驶过程 中，在检查排放量与更新修正值之间的时间段可以为30 60分钟。为了能够更为频繁地 进行检查，同时尽可能精确地检测系统对还原剂量变化的响应，可设想的是，可以对较长时 段内的传感器额定值和实际值和/或转化率额定值和实际值和/或额定和实际变化值累加 或者对其求积分。这样就将可能会引起修正值K计算错误的短期工作参数波动和/或传感 器值噪声减小到最低程度。如前所述，仅计算唯一一个全局修正值通常不够，因为可达到的SCR催化器转化 率取决于多个表示内燃机和/或后处理系统不同工作状态的工作参数(以下也称作影响参 数E)。可以设想作为影响参数的是冷却水温度(KUhlwassertemperatur)和/或油温和/ 或燃料温度和/或喷油压力和/或进气温度和/或增压空气温度和/或涡轮增压器转速和 /或增压压力和/或空气质量和/或废气质量和/或车速和/或发动机转速和/或喷油量和/或废气温度和/或催化剂温度和/或还原剂喷入量和/或废气再循环率和/或废气质 量流量和/或还原剂压力和/或运行小时数和/或空气湿度和/或大气压力和/或NOx的 未处理排放量。为了能够覆盖内燃机和/或后处理系统的整个工作范围，可针对这些影响参数的 不同值来确定不同的修正值。可将其以表格以及特性曲线(单参数修正函数)和/或特性 曲线族(双参数修正函数)和/或多参数函数形式保存在设备的控制机构中作为保存值， 其中可在运行期间，也就是在运行过程中，在这些不同的修正值之间进行插值确定当前的 修正值。然后可由以曲线、表格或者函数形式保存的数据确定的计量添加量Hia^iiss，和 在时间点t'确定的至少一个与影响参数E关联的修正值Ke，得出时间点t的实际添加的 计量添加量 m还原剂。一般可表示如下m还原剂a)=KE(t' ) Xm还原剂,模型其中t表示当前时间，t'表示之前的某一时间。为了确定影响参数的不同值的作用，应针对该影响参数的至少两个不同值以及过 去的两个不同时间点，计算额定和实际排放量或者设定和实际转化率的偏差。如上所述，有 利的是在后处理系统和/或发动机处在稳定状态时计算修正值。例如当影响参数“废气质量流量”存在不同的影响参数值时，使用不同修正值的方 法应如下所述-在稳定运行过程中进行检索，确定废气质量流量为1000kg/h时的修正值为 120%,-当2000kg/h时得出修正值为-90%，-当3000kg/h时得出修正值为130%。以特性曲线形式绘制确定的修正值，并且将其分配给(zugeordnet)废气质量流 量 1000kg/h、2000kg/h 和 3000kg/h 废气质量流量[kg/h]1000 2000 3000修正值[%]120 90 130接着可以在不稳定的发动机运转过程中，有利地采用线性插值法根据特性曲线确 定各自的当前修正值，并且将其用于调整基于模型控制的计量添加量。例如若当前废气质 量流量为1500kg/h，则得出用来修正计量添加量的修正值为105%，如上所述，可以用相对值形式，或者用绝对值形式(例如更改后的还原剂质量流 量)确定、保存修正值。类似地确定其它影响参数的修正值。如果得出η个影响参数E1 En，则可以针对η个修正值确定实际计量添加量，例 如将修正值相乘m 还原剂(t) 二&伍八^ )) -K2 (E2 (t" )) ·Κ3(Ε3α" ‘ )) · . . . Kn(En(t" “ )) -m
还原剂,模型或者相力口m还原剂(t) = (KJE1 (t' )+K2(E2(t" ))+K3(E3(t" ‘ ))+· · · Kn(En(t〃 〃)))+m还原剂,模型若修正值为绝对值，则通常将修正值相加；若修正值包含相对值，则将其相乘。
可以设想，也可以设定包含影响参数E1 En的多参数修正函数。m还原剂(t) =K(Ei(t' )，E2(t" )，E3(t" ‘ )，...En(t" “ )).m还原剂,麵可以但并非必须在不同的时间t'、t"、t"‘等等确定针对影响参数的各个修正值。可以冻结或保存修正值，并且将其用来修正模型值以及继续进行控制，直至可以 重新检查排放量以及确定新的修正值。附图2所示为用于计算某一修正值的控制步骤流程图。如前所述，当内燃机处在 稳定工作状态时执行图中示例性所示的流程。但在流程图中没有显示用来确定存在稳定工 作状态的流程。稳定工作状态指的是作用于内燃机的主要影响参量或者工作参数没有显著 变化。可利用控制机构监测所述的影响参量，确定是否存在稳定的工作状态。执行所述的 流程，也就是在控制机构中作为控制程序执行的控制流程，所述控制流程均为上位控制流 程的一部分。所述控制机构为所有现代内燃机的组成部分。首先从初始状态开始提高计量添加量，然后将当前传感器信号与初始状态进行比 较。在下一个步骤中通过控制机构评价当前传感器信号相对于初始状态的变化，同时保存 当前传感器信号的值。评价可能会导致三种备选结果1.提高计量添加量导致传感器信号减小类似于附图1使得废气后处理设备在范围1中工作。这意味着额外供给的还原剂 量已导致氮氧化物减少，也就是NOx传感器检测到N0X。2.提高计量添加量没有导致传感器信号发生变化或者变化很小(相当于附图1中 的范围2)已达到SCR系统的最佳工况点，也就是NOx和NH3最小。3.提高计量添加量导致传感器信号升高(相当于附图1中的范围3)SCR系统被“穿过”，额外供给的还原剂量导致NH3排放量升高，也就是NOx传感器 主要检测到NH3。需要根据上述可能出现的评价结果采取三种备选的方法过程。如果废气后处理体 系处在范围1之中，则在下一个步骤中通过控制机构按照预先设定的值增大计量添加量。 然后将当前传感器信号与所保存的传感器信号进行比较，再次评价传感器信号的变化，和/ 或保存当前的传感器信号。如果在检查之前就已经达到了 NOx额定值或者NOx额定转化率， 则不需要通过调整修正值来进行修正。如果尚未达到NOx额定值或者NOx额定转化率，则可 以通过改变修正值进行调整。如果废气后处理体系处在范围3之中，则在下一个步骤中通过控制机构按照预先 设定的值减小计量添加量。然后将当前传感器信号与初始状态进行比较，再次评价传感器 信号的变化，和/或保存当前的传感器信号。如果废气后处理设备处在范围2之中，则已达到了最佳工况点，控制机构确定初 始状态下的计量添加量和当前计量添加量之差作为修正值，并且将其与新的初始状态一起 保存起来。附图4所示为另一种流程图，其原理对应于附图2中的流程图，仅仅以更加差异化 的方式评价传感器信号的变化，以便更好地切中最佳工况点。同样也是在内燃机稳定运转 状态下执行图中示例性所示的控制流程。首先从初始状态开始提高计量添加量，然后将当前传感器信号与初始状态进行比较。在下一个步骤中通过控制机构评价当前传感器信号相 对于初始状态的变化，同时保存当前传感器信号的值。评价可能导致四种备选的结果1.提高计量添加量导致传感器信号减小(相当于附图3中的范围1)这意味着额外供给的还原剂量已导致氮氧化物减少，也就是NOx传感器仅检测到 N0X。因此可以继续提高计量添加量以达到所需的转化率，也就是可以提高修正值。2.提高计量添加量尽管会导致传感器信号减小，但该减少并不对应于预期的减少 (相当于附图3中的范围2)这意味着除了 NOx排放之外，也检测出NH3含量，从而导致斜率变平缓。从范围1 到范围2的过渡区也可称作最佳工况点，因为当NOx转化率刚好最大时尚未出现NH3逸出， 因此不应改变修正值。3.提高计量添加量没有导致传感器信号发生变化(相当于附图3中的范围3)这意味着NOx减少量被NH3排放所抵消。已超过了最佳工况点，必须减小计量添加 量以及因此减少修正值。4.提高计量添加量导致传感器信号升高(相当于附图3中的范围4)SCR系统被“穿过”，额外供给的还原剂量导致NH3排放量升高，也就是NOx传感器 主要检测到nh3。必须减小计量添加量以及因此减少修正值。从上述可能出现的评价结果出发需要四种备选的方法过程。如果废气后处理体系 处在范围1之中，则在下一个步骤中通过控制机构按照预先设定的值增大计量添加量。然 后将当前传感器信号与所保存的传感器信号进行比较，再次评价传感器信号的变化，和/ 或保存当前的传感器信号。如果在检查之前就已经达到了 NOx额定值或者NOx额定转化率， 则不需要通过调整修正值来进行修正。如果尚未达到NOx额定值或者NOx额定转化率，则可 以通过改变修正值进行调整。如果废气后处理设备处在范围3或4之中，则在下一个步骤中通过控制机构按照 预先设定的值减小计量添加量。然后将当前传感器信号与初始状态进行比较，再次评价传 感器信号的变化，和/或保存当前的传感器信号。如果废气后处理体系处在范围2之中，则已达到了最佳工况点，控制机构确定初 始状态下的计量添加量和当前计量添加量之差作为修正值，并且将其与新的初始状态一起 保存起来。附图5示例性示出计量添加量以及NOx传感器响应的时间曲线通过提高计量添加量改变初始状态。通过较高的还原剂喷入量达到更好的NOx降 低，这表现为NOx传感器上的信号下降。但继续提高计量添加量并不会使得NOx信号继续下 降，因为所检测到的NH3使其重新升高。因此舍弃最后一个值，使用已经使得氮氧化物减少 的上一个计量添加量值，和可以在将来的时间点在非稳定范围内还使用该值。为了从所找 到的修正后的计量添加量得出修正值，可以将初始状态下的计量添加量减去所找到的计量 添加量，差值就等于修正值。当然也可以采用不同于本实施例的方式，将计量添加量相对于初始状态的的绝对 变化值或者相对变化值累加得出修正值。然后根据上述实施方式，由控制机构保存所找到的修正值，并且在以后的时间点 将其用于调整还原剂计量添加量。
如上所述，应在系统的稳定工作状态下进行检查。如果这是不可行的，同样也可以 按照如上所述在更长的时间范围内对额定值和实际值进行积分或累加。之前所述参照等级计算修正值可作为另一种修正值计算的可能方法。为此，例如 利用以上所述的基准装置，预先将相关工作参数可能具有的值划分成若干数值范围或等 级。所述数值范围以如下方式选择，使得工作参数值变化引起的误差可在计算修正值时可 忽略不计。将确定的每一个相关工作参数的数值范围或等级保存到系列的控制机构之中， 从而可对其加以使用。针对每一个所保存的数值范围仅确定一个修正值，且允许所观察的工作参数的值 在确定修正值的过程中在数值范围之内变化。然后将确定的修正值用于处在该数值范围之 内也就是该等级之内的所有工作参数值。在下表中以废气质量流量为例阐述等级方法。废气质量流量等级[kg/h]100-1000 1001-2000 2001-3000修正值]12090130本实施例表明对于100kg/h 3000kg/h仅需确定三个修正值。这样相对简单，这 是因为在多数情况下，在工作参数或者影响参数(本实施例中为“废气质量流量”)脱离某 一等级之前，就能结束修正值计算。在不稳定的内燃机运转过程中，所确定的修正值要么适用于该等级的全部宽度， 或者仅仅适用于该等级的某一个值，例如下限、中等或者上限，其中有利地采用线性插值 法，根据特性曲线确定当前修正值，并且将其用于调整控制计量添加量。对于第一种情况，将针对1001 2000kg/h之间的质量流量得出恒定修正值为 90 %，从而通过乘以修正值的方式修正根据模型确定的计量添加量，从2001kg/h起则使用 130%进行修正。在另一种情况下，假设预先确定的修正值总是基于两个最相近修正等级的中值， 采用线性插值法得出1800kg/h废气质量流量的修正值为102%。
权利要求
与废气后处理设备结合使用的将分解出氨的还原剂计量添加到安装于汽车之中的以空气过剩操作的内燃机的废气流之中的方法，其中 利用受控制机构控制的、归于废气后处理设备的计量添加装置，将还原剂计量添加到所述废气流之中， 将至少一个SCR催化器作为该废气后处理设备的另一部分安装于废气流中的该计量添加装置的下游， 利用在控制机构中保存的覆盖内燃机和/或废气后处理设备所有可能工况点的模型，根据经由控制机构运用的内燃机和/或废气后处理设备的至少一个工作参数，确定并且受控加入该控制机构的计量添加量，其中所述至少一个工作参数的各个瞬时值确定内燃机和/或废气后处理设备的各个工况点，其特征在于， 在某一运行阶段中受限地改变计量添加量，并将至少一个安装于SCR催化器下游的NOx传感器的测量值变化与控制机构根据变化大小确定的预期值进行比较， 根据预期值与利用NOx传感器确定的实际值之间的一致程度推断是否存在NOx和/或NH3， 以如下程度继续改变计量添加量直至要么达到NOx额定浓度或者据此确定的NOx额定转化率，或者通过实际值和预期值的偏差推断是否存在NH3，要么实际值以及NOx和NH3之和达到最小值或者可预先设定的值， 由在改变计量添加量之前的计量添加量和由达到NOx额定浓度或者据此确定的NOx额定转化率或者确定存在NH3或者达到实际值的最小值或可预先设定值时的计量添加量，确定至少一个修正值并且将其保存在该控制机构的存储器之中， 在后续计量添加过程中利用该修正值调整计量添加量。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在确定修正值时还确定至少一个工作参 数的值，并且将其与该修正值相结合地保存在该控制机构的该存储器之中，然后在后续计 量添加过程中利用该修正值参照工作参数调整计量添加量。
3.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述至少一个工作参数是冷 却剂温度和/或油温和/或燃料温度和/或喷油压力和/或进气温度和/或增压空气温度 和/或涡轮增压器转速和/或增压压力和/或空气质量和/或废气质量和/或车速和/或 发动机转速和/或喷油量和/或废气温度和/或催化剂温度和/或还原剂喷入量和/或废 气再循环率和/或废气质量流量和/或还原剂压力和/或运行小时数和/或空气湿度和/ 或大气压力和/或NOx的未处理排放量。
4.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，针对不同的工作参数和/或 针对所述工作参数的不同值，利用控制机构确定不同的修正值，和参照工作参数和/或参 照工作参数值保存所述修正值。
5.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，利用所述控制机构将不同的 修正值以至少一个特性曲线和/或至少一个特性曲线族和/或至少一个单参数或多参数修 正函数的形式保存，并根据所述至少一个特性曲线和/或所述至少一个特性曲线族和/或 所述至少一个单参数或多参数修正函数的一个或多个工作参数，获得用于后续计量添加过 程的修正值。
6.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，将NOJt感器的初始信号或者 据此导出的参量经可预定的时间累加或者对其积分，从而确定传感器实际值。
7.根据权利要求2 5所述的方法，其特征在于，将至少一个工作参数划分为构成等级 的数值范围，并通过控制机构参照等级确定修正值。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，在确定修正值的过程中当脱离至少一个 工作参数的某一等级时暂时保存已经达到的部分结果，和在重新回归该等级时利用暂时保 存的部分结果继续计算修正值。
9.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，在确定修正值的过程中当脱离至少一个 工作参数的某一等级时舍弃已达到的部分结果。
10.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，在内燃机和/或催化器系统 的稳定工作状态改变还原剂计量添加量。
11.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，使用冷却剂温度和/或油温和/或燃料 温度和/或喷油压力和/或进气温度和/或增压空气温度和/或涡轮增压器转速和/或增 压压力和/或车速和/或发动机转速和/或喷油量和/或废气温度和/或催化剂温度和/ 或还原剂喷入量和/或废气再循环率和/或还原剂压力和/或排放量和/或空燃比和/或 这些参量随时间的变化来确定稳定的工作状态。
12.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，为了计算当前的与工作参数 相关的计量添加量，在没有针对当前工作参数值保存修正值的情况，则利用该控制机构以 插值法由针对相邻工作参数值所保存的修正值来生成修正值，或者使用分配给与当前工作 参数值相邻的工作参数值的修正值。
全文摘要
本发明涉及调整还原剂计量添加量进行选择性催化还原的方法。具体地，涉及将能分解出氨的还原剂添加到内燃机废气流中的方法，其中控制机构根据所保存的模型配给还原剂，并且在内燃机运转过程中改变计量添加量，并将安装于SCR催化器下游的NOx传感器的测量值变化与控制机构由变化大小确定的预期值进行比较。根据预期值与实际值之间的一致程度推断出是否存在NOx和/或NH3。由改变计量添加量之前的计量添加量和达到NOx额定浓度或者据此确定的NOx额定转化率或者确定存在NH3或者达到最小值或实际值的可预定的值时的计量添加量，确定至少一个修正值并将其保存在存储器之中。然后利用修正值在后续计量添加过程中调整计量添加量。
文档编号F01N3/20GK101907012SQ20101019035
公开日2010年12月8日 申请日期2010年3月5日 优先权日2009年3月6日
发明者A·多林, F·沃尔德 申请人:德国曼商用车辆股份公司