用于对与内燃机处于关联中的提供机构加热的方法和装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种用于对与内燃机处于关联之中的用来提供流体的提供机构进行加热的方法，所述提供机构作为组件具有至少一个流体储槽和管路，其中所述加热借助于加热系统来进行，方法是:个性化地借助于控制机构以脉宽调制的方式来对多个配设给所述组件中的至少一部分的、具有至少一个相应的加热器的加热电路进行调节；并且本发明涉及一种用于实施所述方法的装置。
【背景技术】
[0002]关于内燃机在机动车中使用不同的流体，所述流体部分地具有相当高的冰点。例如一些用于降低内燃机的废气中的氮氧化物(NOx)的排气系统使用SCR (选择性催化还原)-催化器，所述SCR-催化器在液态的还原剂参与的情况下使氮氧化物还原。作为还原剂，为此使用尿素水溶液，所述尿素水溶液在所述SCR催化器之前借助于配量机构被喷射到排气系中。通常所使用的标准化的尿素水溶液具有在温度大约为-1re时冻结的特性。
[0003]为了在外部温度较低时也保证所述内燃机及其废气后处理机构的规范的运行，需要对用于提供所需流体的外围设备进行加热。在使用尿素水溶液的情况下，该外围设备包括还原剂储槽并且通常包括输送栗、压力管路和计量阀。为了进行加热，通常设置有加热系统，所述加热系统具有多个用于各个组件的部分加热装置。根据环境条件、例如环境温度或储槽温度来操控这些部分加热装置，用于例如遵守最大允许的持续时间直至作好配量准备，例如由环境保护署(EPA)规定了所述持续时间。在加热时，所述加热系统通常不得超过某种最大的功率。
[0004]在使用阻性的加热器时在加热装置的、现存的操控策略方面产生缺点，所述阻性的加热器将来更多地代替迄今所使用的、具有PTC元件的加热器。因为对于阻性的加热器来说在电压保持相同的情况下电流在整个运行范围内差不多保持相同，所以可能出现以下情况:在给所有加热器通满电时超过最大允许的电功率。此外，必须相应比较麻烦地将电路板、插头和电缆束设计到最大的电流上。
[0005]为了克服前面所提到的缺点，对加热装置进行个性化的但是彼此协调的操控是有利的。从文献DE 10 2008 059 751 Al中公开了一种用于用至少两个电的加热元件来对流体-管路系统进行加热的方法，所述电的加热元件在电方面并联地运行，其中单独地向每个加热元件供给为了对其加热功率进行调节而个性化地受到控制的、尤其是受到调节的工作电流。所述加热系统的加热元件分别与单独的控制元件相连接，使得每个加热元件的加热功率都可通过其所属的控制元件来个性化地控制。在此可以规定，关于PffM (脉宽调制)-控制如此延时地操控所述加热元件，使得其PWM信号没有或仅仅部分地在时间上重叠，目的是将所述加热系统的最大的总电流保持为较小的程度。
【发明内容】
[0006]本发明的任务是，提供开头所提到的类型的方法和装置，所述装置具有得到改进的加热效率。
[0007]本发明的与所述方法相关的任务通过以下方式来解决:根据第一操控部分，通过控制机构将预先给定的或可预先给定的总功率完全或按份额地根据在时间上未变的或可变的优先级规定划分到各个加热器上，并且根据第二操控部分，在预先给定相应的部分功率的情况下分别通过每个加热电路的一个单独的调节器在借助于脉宽调制进行额定电流和实际电流的比较的情况下在考虑到存在于所述加热电路中的电感的前提下相应地以脉宽-功率脉冲的、与这些电感相协调的频率封闭式地调节(geschlossen geregelt)所述加热器，其中所述频率处于预先给定的频率范围之内。所述两次操控的组合能够有效地并且以当前的条件为指导地引入例如在机动车中可用的电能，用于对所述提供机构进行加热。因此，可以提供一种能量管理系统，该能量管理系统例如能够实现尽可能持久地建立用于SCR系统的输送-及配量系统的运行准备。所述能量管理系统也能够在可用的能量供给装置不过载的情况下使用阻性的加热器，因为得到优化的能量使用在避免或降低功率峰值的同时实现了较快的加热效果。
[0008]将可预先给定的总功率划分到各个加热器上，由此一方面避免超过最大可能的电功率并且避免所述能量供给装置过载。另一方面，可以完全利用这种最大可用的功率。通过在时间上可变的优先级规定可以在加热阶段中改变所设置的加热器的加热功率并且因此对所述消冻效率进行优化。因此，例如可以在加热阶段的前几分钟内将所述功率的一大部分输送到主要-储槽加热装置和压力管路加热装置上，并且在延迟后才提供用于其他加热装置的功率预算。通过这些措施可以在给定电资源的情况下相对于固定地预先给定的功率引入明显地提高单位时间的消冻量。
[0009]在预先给定相应的部分功率的情况下封闭式地调节各个加热器，这能够实现各个加热器的个性化的加热功率的进一步准确的调节可行方案。在此借助于从现有技术中已知的方法求得用于与可预先给定的、取决于所需要的加热功率的额定电流进行比较的实际电流。对于所述电流的以及由此对于所述加热功率的精确的调节尤其能够通过对于在加热电路中存在的电感的考虑来实现，方法是:在最佳的能量耦合方面根据相应的电感相应地选择脉宽-功率脉冲的频率，并且通过加热电流在这种频率情况下借助于脉宽调制(PffM)来对加热功率进行调节。例如在使用具有缠绕的编织物的软管加热装置的情况下，这样的电感可以存在于用于所述加热器的加热元件本身中。但是，如有必要所述电感也可以在安装时额外地通过加热元件-布置结构、例如通过连接元件来产生。在考虑到所述电感的情况下来选择所述频率，这能够实现:在调节时借助于PWM有利地利用对在加热器上产生的实际电流的平滑并且避免信号峰值。这与PWM调节相比又可以引起产生的加热功率更加恒定，其中在进行PWM调节时所述频率没有与所考虑的电感相协调。也可以实现更低的材料负载以及其他的优点、例如降噪。
[0010]对于所述装置而言，所述任务通过以下方式来解决:通过第一操控部分借助于所述控制机构预先给定的或可预先给定的总功率完全或按份额地按照在时间上不变的或在时间上可变的优先级规定可划分到各个加热器上，所述控制机构具有多个相应单独地配设给所述加热器的调节器，并且通过第二操控部分所述加热器在预先给定相应的部分功率的情况下通过所述调节器来相应单独地封闭式地在借助于脉宽调制进行额定电流与实际电流的比较的情况下在考虑到相应的电感的前提下在与所述电感相协调的频率范围之内可进行调节。
[0011]对于所述加热以及结合所述电感对其进行的调节来说有利的是，所述脉宽-功率脉冲的或所述PWM信号的频率处于在10Hz与25，OOOHz之间、尤其是1，OOOHz与10，OOOHz之间的频率范围内。在这种较高的频率范围内，可以有利地在时间范围内实现对所述PWM调节的电流特性曲线的平滑，这又引起所述加热功率的有利的更加恒定的功率输出。此外，在这些频率情况下还可以进行在很大程度上无干扰的调节。
[0012]特定于情况的可调整性通过以下方式来获得:在安装之前个性化地通过测量或估计来求得所述加热器的或所述加热电路的电感，并且通过所述控制机构来固定地预先给定所述电感，并且使频率与所述电感相协调，或者在所述加热器的安装的状态中适应性地对所述频率进行调整。在安装之前进行测量或估计是一种可更为容易地实现的变型方案。因此例如可以在原型结构上测量所述电感，并且相应地例如借助于比例因子将其转到其他配置上。作为替代方案或补充方案，适应性的调整由于对所述电感的测量而可以在已经安装的状态中并且在随后固定的预先规定下通过控制机构来进行。例如可考虑进行人工的测量和预先规定，或者通过所述控制机构进行一个或多个自动化的测量，并且保存所述测量值。作为替代方案或补充方案，可以在所述控制机构中保存学习功能，以对所述频率进行优化。
[0013]根据一种有利的实施变型方案规定，在所述加热电路中选择所述脉宽调制的功率脉冲的至少部分不同的频率。通过这种方式可以在针对所述加热电路而个性化地协调地预先给定频率的情况下来调节每个加热电路中的功率，由此所述加热系统的运行得到优化。特别地，这一点在所述加热器的电感彼此有差异时是有利的。这样的差异例如可能由于不同的加热元件的使用和/或相同加热元件例如在其长度和/或缠绕或类似方面的不同布置的使用而产生。针对每个加热电路，个性化地在每个加热电路中可预先给定的频率都能够实现得到优化的调节，这又可以提高加热的总效率。所述频率例如可以被确定用于实现某种最大的感性电阻和/或降低噪声生成或材料应力。
[0014]如果至少部分异步地或彼此颠倒地向所述加热器施加脉宽调制的功率脉冲，那么就可以防止或降低由各个加热电路的功率脉冲的重叠而产生的功率峰值。这一点对于具有较小的感性份额的加热器来说尤为有利。因此，例如可以如此相对于彼此错开地调节所述PWM的脉冲，使得所述脉冲没有或仅仅少量地重叠。为此，可以在相应的脉宽调制的周期之内分别在所述脉冲之前设置一时间偏移量。一种得到简化的、彼此协调的调节方案例如也通过以下方式来获得:各个加热器的所选择的频率彼此相差整数倍。所述彼此协调的调节有利地通过所述调节器的彼此间的通信或通过上级的控制机构进行的协调来实施，所述上级的控制机构例如可以被集成到所述功率协调器中或者也可以被集成到PWM协调器中。
[0015]在本发明的一种优选的实施方式中，按照PI调节策略来进行所述调节。这种调节可以在进行足够精确的调整的同时保证足够快速的反应，其中抑制短时间的干扰影响。但是也可考虑其他的调节策略。
[0016]可以特别有利地运用本发明，如果作为流体使用用于SCR催化器系统的还原剂并且借助于作为提供机构的另一组件的至少一个输送栗和/或计量阀来将所述还原剂输送给排气道。
[0017]在此，本发明支持在行车开始之后遵守关于SCR系统的提供的法律规定。
【附图说明】
[0018]下面借助于实施例参照附图来对本发明进行详细解释。在附图中:
图1是根据本发明的具有两个加热器的功率分配-及调节装置的简化的方框图；
图2示出了就纯阻性负载和感性负载而言从PffM信号曲线中产生的关于时间的电流特性曲线；
图3是在避免