CN101802358B - 用于在拥有scr催化器的尾气后处理***中检测还原剂输入装置的最小开启时间的方法 - Google Patents

用于在拥有scr催化器的尾气后处理***中检测还原剂输入装置的最小开启时间的方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种用于对向尾气后处理***的还原剂输入进行调整的方法，该尾气后处理***拥有用于将氮氧化物从内燃机尾气清除出的SCR催化器和至少一个还原剂输入装置，其中通过下列步骤确定在运行时在没有氮氧化物排放的情况下还原剂输入装置的最小开启时间：a)逐步延长还原剂输入装置的开启时间直至b)通过在尾气后处理***中对还原剂敏感的传感器检测到了还原剂信号。本发明还涉及一种用于实施该方法的尾气后处理***和一种用于控制尾气后处理***的装置。

Description

用于在拥有SCR催化器的尾气后处理***中检测还原剂输入装置的最小开启时间的方法
技术领域
本发明涉及一种用于在尾气后处理***中检测还原剂输入装置最小开启时间的方法，尾气后处理***拥有用于清除内燃机尾气中氮氧化物的SCR催化器，本发明还涉及一种用于实施该方法的尾气后处理***控制器。
背景技术
业已建立起各种方法来还原有害物质，尤其是还原氮氧化物，其中还原的流体(气体或液体)被导入内燃机的排气***中。
为减少氮氧化物，SCR技术业已经受考验，在该技术中，在含氧丰富的尾气中含有的氮氧化物(NOx)借助氨或相应的能转化成氨的先驱物有选择地还原成氮气和水。在此优选使用尿素水溶液。尿素溶液借助水解催化器或直接在SCR催化器上被水解成氨和二氧化碳。为此，尿素溶液借助专门的计量***在水解催化器或SCR催化器前喷入到尾气流中。在此，一方面出现的问题是要得出最佳的还原剂的量，另一方面则也要确保还原剂安全的输入和计量。
若不能保证安全和可靠的计量，就无法有效地将氮氧化物(NOx)从尾气中清除出去。另一方面，还原剂剂量过度会导致不希望的例如氨的排放，导致所谓的还原剂暴露(Reduktionsmitteldurchbruch)。
在使用液体还原剂如常用的尿素溶液的情况下，可以借助喷射器来进行计量。对输入给尾气后处理***的还原剂的量来说，喷射器的控制时间以及因而开启时间在此都有决定性的影响。
受制造公差和计量***使用过程中老化的限制，喷射器特征曲线以及因此为还原剂输入所必需的开启时间都会发生变化，因此不用精确地预测喷入量。然而为了实现氮氧化物(NOx)的最大化的高转化率，通常需要对所使用的还原剂进行精确和按需的计量。为修正喷射***的不精确性，已知的是，使用所谓的闭环调节***。然而它们的前提在于，在测量技术方面花费较多才能确定实际上已喷射的还原剂的量。
在DE 101 00 420A1中记载了一种用于控制内燃机尾气后处理***的方法，在该方法中，根据内燃机或尾气后处理***的工况输入预定量的还原剂。在此，根据针对SCR催化器的氮氧化物转换的还原剂的剂量过多或剂量过少的检测，输入的还原剂的量发生变化。所述方法费用昂贵且取决于内燃机和整个尾气后处理***的很多参数。况且在此都没有考虑到还原剂计量***的制造公差、功能变化或故障。
发明内容
因此本发明所要解决的技术问题是，提供一种用于对向内燃机尾气后处理***的还原剂输入进行调整以便用SCR催化器来清除氮氧化物的方法，所述方法以简单的方式在正常运行时优化输入的还原剂的量。
按照本发明，该技术问题通过一种用于对向尾气后处理***的还原剂输入进行调整的方法得以解决，所述尾气后处理***具有用于将氮氧化物从内燃机的尾气中清除出去的SCR催化器和至少一个还原剂输入装置，按本发明通过下列步骤确定在运行中在没有氮氧化物排放的情况下还原剂输入装置的最小开启时间：a)逐步延长还原剂输入装置的开启时间直至b)通过在尾气后处理***中对还原剂敏感的传感器检测到了还原剂信号，其中通过对还原剂敏感的传感器进行还原剂信号的检测，该传感器在尾气后处理***中布置在还原剂输入装置之后以及SCR催化器之前，并且在步骤c)中根据已测得的最小开启时间对还原剂喷入量进行调整。并且该技术问题通过一种尾气后处理***控制器解决，其中尾气后处理***用于实施按本发明的方法，其中，设置了确定还原剂输入装置的最小开启时间以及用于根据测得的最小开启时间来调整还原剂喷入量的器件。本发明优选的改型分别在上下文中给出。
按照本发明，提供一种用于对向尾气后处理***的还原剂输入进行调整的方法，所述尾气后处理***具有用于将氮氧化物从内燃机的尾气中清除出去的SCR催化器和至少一个还原剂输入装置，其中通过下列步骤确定在运行中在没有氮氧化物排放的情况下还原剂输入装置的最小开启时间：
a)逐步延长还原剂输入装置的开启时间直至
b)通过在尾气后处理***中对还原剂敏感的传感器检测到了还原剂信号。
还原剂输入装置尤其指一种用于计量输入到尾气后处理***的还原剂的计量***。对液体的还原剂来说，计量***可以是喷射器***。对还原剂敏感的传感器也可以称为还原剂传感器。此外，每个还原剂输入装置在它们通过控制器得到触发和激活时受机械和制造所限具有一个时间段，在该时间段内还原剂还没有被输入***。按照本发明，该时间段被定义为最小开启时间，在该时间段之后在触发的情况下才真正发生还原剂输入到排气***中。
因此，最小开启时间的初始近似值通常是已知的。不过最小开启时间由于老化和运行会发生变化，所以提出定期进行确定。
按照本发明，没有氮氧化物排放指的是，发动机在步骤a)内在逐步提高开启时间期间检测不到任何氮氧化物。这例如是推进阶段期间的情形。按照本发明，逐步提高意味着，用于还原剂输入装置的触发时间以及因而相应的开启时间可以延长为10ms，优选1ms，特别优选0.1ms。不过按照应用和需求，更长或更短的开启时间同样可行。
因而按照本发明提供一种方法，用它可以有利地直接测得还原剂输入装置的最小开启时间，以及由此得出实际输入的还原剂的量。接下来在确定用于实现还原剂输入的最小开启时间的基础上，按照本发明可以在内燃机正常运行时以简单的方式调整和优化输入的还原剂的量。为此目的，已获得的最小开启时间作为数值储存在尾气后处理***的控制器中。已获得的最小开启时间的值尤其也可以是还原剂输入装置特征曲线的一部分，控制器以该特征曲线为基础。由此能够明显改善尾气后处理***的总效率，尤其是明显改善了用SCR技术进行氮氧化物的清除。其它的优点在于，还原剂输入装置可以作为***组件单独进行控制和诊断，这就好像在车载诊断时所必须的那样。此外，对最小开启时间的监控允许确定，还原剂输入装置是否运行正常以及其输入特性是否发生改变或故障。
在所述方法的一种优选的实施形式中，可以使用氨或氨的前驱化合物作为还原剂。在此尤其证明有利的是32.5％的尿素水溶液，它在工业上被统一称为“柴油机专用尿素还原剂”(Adblue)，其成分在DIN70070中有所规定。在所述方法的另一种优选的变型方案中可以规定，对还原剂敏感的传感器是对尾气后处理***中的氨具有横向敏感度的氮氧化物传感器。因此，有利的是，运行时各种功能可以用一个或多个相同的传感器实现，并且不必再将用于检测作为还原剂的氨的附加的传感器纳入或集成在总***内。由此可以省去尾气后处理***在设计和制造时的附加成本。
在所述方法的另一种优选的设计方案中，还原剂信号的检测可以通过对还原剂敏感的传感器完成，该传感器在尾气后处理***中布置在还原剂输入装置之后和SCR催化器之前。这在首先输入先驱物的情形下可以理解为一个位置，在该位置也能发生完全转化为本来的还原剂的情形。例如应在优选使用尿素溶液的情况下出现完全转化为氨的情形。
同样优选的是，可以通过对还原剂敏感的传感器进行还原剂信号的检测，该传感器在尾气后处理***中布置在SCR催化器之后或内部，其中在步骤a)中在SCR催化器内未出现氮氧化物转换的情况下进行最小开启时间的确定。这例如是这样的情形，即，SCR催化器中没有储存任何还原剂例如氨，或者SCR催化器的温度高到无法储存还原剂。有利的是，按本发明的方法因而可以在尾气后处理***中设有不同的传感器装置，而无需新的传感器布置方案。
在按本发明方法的另一种优选的实施方案中，还原剂输入装置的最小开启时间的确定可以用步骤a)和b)重复，其中在步骤a)中使用之前测得的最小开启时间作为初始值。有利的是，这可以加速当前最小开启时间的确定，因而可以更快地进行还原剂输入的调整。
本发明还涉及一种用于实施前述方法的尾气后处理***。按照本发明，使用按本发明构造的尾气后处理***可以在内燃机正常运行时以简单的方式，即通过调整还原剂输入装置的最小开启时间，调整和优化所输入的还原剂的量。由此可以明显改善尾气后处理***的总效率，特别是用SCR技术明显改善氮氧化物的清除。另一个优点是，可以单独控制和诊断作为***组件的还原剂输入装置，这例如在车载诊断时是必须的。
在一种特别优选的构造中，按本发明的尾气后处理***与车载诊断***联接，车载诊断***可以显示还原剂输入装置的功能，必要时显示其故障。由此可显著改善整个***的寿命。
此外本发明还涉及一种用于控制尾气后处理***的装置，其中可以设置用于确定还原剂输入装置最小开启时间以及用于根据测得到的最小开启时间来调整还原剂喷入量的器件。
附图说明
下面借助附图示例性地说明本发明。本发明当然不只是限于所示的实施例。附图中：
图1是按本发明方法的示意性流程图。
具体实施方式
图1是按本发明的方法的示意性流程图，该方法针对的是在使用喷射器***的情况下的用于液体还原剂的还原剂输入装置。从喷射器开启时间topen_Inj(0)＝0(I)起，逐步将还原剂输入装置的亦即喷射器的开启时间延长了tDelta_Inj。优选使用之前测得的最小开启时间作为用于确定最小开启时间的初始值。这能够有利地加速当前最小开启时间的确定，因而也能更快地完成对还原剂输入的调整。若确定还原剂传感器上的还原剂信号没有上升，则尚未到达用于实现还原剂输入的最小开启时间。开启时间变长至完成还原剂信号的检测。若在还原剂传感器上检测到还原剂信号，则可以确定最小开启时间以及进行还原剂输入装置的调整因而完成还原剂的输入。
基于当前测得的喷射器最小开启时间也可以调整其特征曲线，用于控制还原剂输入装置的尾气后处理***的控制器动基于该特征曲线。控制器可以是上级的马达控制机构的一部分。

Claims (8)

1.一种用于在尾气后处理***中调整还原剂输入的方法，该尾气后处理***拥有用于将氮氧化物从内燃机尾气中清除出去的SCR催化器和至少一个还原剂输入装置，其特征为，通过下列步骤确定在运行中在没有氮氧化物排放的情况下还原剂输入装置的最小开启时间：
a)逐步延长还原剂输入装置的开启时间直至
b)通过在尾气后处理***中对还原剂敏感的传感器检测到了还原剂信号，其中通过对还原剂敏感的传感器进行还原剂信号的检测，该传感器在尾气后处理***中布置在还原剂输入装置之后以及SCR催化器之前，并且在步骤
c)中根据已测得的最小开启时间对还原剂喷入量进行调整。
2.按权利要求1所述的方法，其特征为，使用氨或氨的先驱物作为还原剂。
3.按权利要求2所述的方法，其特征为，作为所述先驱物使用尿素溶液。
4.按权利要求2所述的方法，其特征为，对还原剂敏感的传感器是对尾气后处理***中的氨具有横向敏感度的氮氧化物传感器。
5.按权利要求1至4之一所述的方法，其特征为，用步骤a)和b)重复还原剂输入装置的最小开启时间的确定，其中在步骤a)中使用之前获得的最小开启时间作为初始值。
6.一种尾气后处理***，其特征为，它被构造用于实施按权利要求1至5之一所述的方法。
7.按权利要求6所述的尾气后处理***，其特征为，它与车载诊断***联接。
8.一种用于控制尾气后处理***的装置，所述尾气后处理***用于实施按权利要求1至5中任一项所述的方法，其特征为，设置了确定还原剂输入装置的最小开启时间以及用于根据测得的最小开启时间来调整还原剂喷入量的器件。
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