專利名稱：廢氣再處理系統(tǒng)的控制方法和裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及廢氣再處理系統(tǒng)的控制方法和裝置。
背景技術：
DE19903439公開了一種廢氣再處理系統(tǒng)的控制方法和裝置。在該文獻中，描述了一種用于控制廢氣再處理系統(tǒng)的方法和裝置，其中，廢氣再處理系統(tǒng)包括至少一個催化器，在該催化器中，借助還原物質(zhì)降低氮氧化物。為此，在廢氣再處理系統(tǒng)中和/或在廢氣再處理系統(tǒng)之前的廢氣中加入還原劑。此外，還原劑用量根據(jù)氮氧化物的質(zhì)量流量來確定。氮氧化物的質(zhì)量流量又根據(jù)轉(zhuǎn)速和/或噴入油量來計算。

發(fā)明內(nèi)容
由于廢氣質(zhì)量流量可基于傳感器的電流消耗和/或根據(jù)壓力參數(shù)來預定，因此，可以對廢氣再處理系統(tǒng)進行更精確的控制，結(jié)果，廢氣排放明顯減少。
當基于廢氣質(zhì)量流量和一個表示在催化器前廢氣中的氮氣濃度特征的第二參數(shù)來預定時，能夠非常精確且簡單地預定在催化器前的廢氣中的氮氧化物質(zhì)量流量。這意味著，根據(jù)廢氣質(zhì)量流量和廢氣中的氮氣濃度來計算氮氧化物的質(zhì)量流量。
該第二參數(shù)最好借助傳感器來掌握。這樣一來，可明顯降低在傳感器方面的費用。因而，傳感器不僅用于測量廢氣中的氮氣濃度，也可用于測量廢氣質(zhì)量流量。用于測量廢氣中的氮氣濃度的傳感器還被用于測量廢氣質(zhì)量流量。在這里，該傳感器以類似于已知的空氣質(zhì)量測量儀的方式工作，它們通常也被稱為熱膜式空氣質(zhì)量測量儀或者熱線式空氣質(zhì)量測量儀。
若至少基于第一參數(shù)地確定輸送給廢氣再處理系統(tǒng)的還原劑的用量，則可以簡單且低成本地求出還原劑用量?；趶U氣質(zhì)量流量和廢氣中的氮氧化物濃度而算出的氮氧化物質(zhì)量流量特別適用于確定要使用的還原劑的數(shù)量，因為這種方法提供了比該已知方法準確得多的數(shù)值。
在第一實施形式中，基于表示廢氣溫度且特別是在催化器前的廢氣溫度的特征的第一溫度參數(shù)和傳感器的電流消耗來確定廢氣質(zhì)量流量。
在第二實施形式中，至少根據(jù)壓力參數(shù)和/或第一溫度參數(shù)來確定廢氣質(zhì)量流量。
此外，成具有程序碼工具的計算機程序形式和成具有程序碼工具的計算機程序產(chǎn)品形式來實現(xiàn)這些措施非常有意義。本發(fā)明的計算機程序具有程序碼工具，以便當在計算機上且特別是在用于汽車內(nèi)燃機的控制設備上執(zhí)行程序時能執(zhí)行本發(fā)明方法的所有步驟。就是說，在這種情況下，通過一個存儲在控制設備中的程序來實現(xiàn)本發(fā)明，這樣，這臺裝備有程序的控制設備以與方法一樣的方式體現(xiàn)了本發(fā)明，該程序適用于該方法的實施。根據(jù)本發(fā)明的計算機程序產(chǎn)品具有程序碼工具，所述程序碼工具存儲在計算機可讀的數(shù)據(jù)載體上，以便當在計算機上且特別是在汽車內(nèi)燃機控制設備上執(zhí)行該程序產(chǎn)品時能實施按照本發(fā)明的方法。在這種情況下，本發(fā)明可通過一個數(shù)據(jù)載體實現(xiàn)，這樣，若程序產(chǎn)品或者數(shù)據(jù)載體集成到特別是汽車內(nèi)燃機的控制設備中時，就可實施本發(fā)明的方法。特別是，電的存儲介質(zhì)可用作數(shù)據(jù)載體或計算機程序產(chǎn)品，例如只讀存儲器(ROM)、EPROM或也可使用電的永久性存儲器如CD-ROM或DVD。
從屬權利要求表明了其它特別有利的實施方式。


下面，借助附圖所示的實施形式來說明本發(fā)明。
圖1是控制廢氣再處理系統(tǒng)的裝置的示意框圖。
圖2是求出輸入廢氣再處理系統(tǒng)的還原劑用量的裝置和方法的框圖。
圖3是求出廢氣再處理系統(tǒng)中的氮氧化物質(zhì)量流量的方法和裝置的框圖。
具體實施例方式
圖1表示內(nèi)燃機廢氣再處理系統(tǒng)的主要部件。用100表示內(nèi)燃機。通過一個新鮮空氣管路105把新鮮空氣輸入內(nèi)燃機。內(nèi)燃機100的廢氣通過一個排氣管路110到達外界。在排氣管路中設置一個廢氣再處理系統(tǒng)115。所示實施形式是一個催化器。此外，也可以為不同的有害物質(zhì)設置多個催化器，或者設置由至少一個催化器和一個顆粒過濾器組成的組件。
在優(yōu)選的實施形式中，廢氣再處理系統(tǒng)115包括一個催化器或三個催化器，在三個催化器中優(yōu)選進行三個反應。在一個第一水解催化器115a中，用執(zhí)行元件182輸入的尿素水溶液被轉(zhuǎn)化為氨NH3。在隨后的所謂的SCR-催化器115b中，完成真正的反應，在此反應中，氮氧化物和氨反應生成氮和水。在隨后的氧化催化器115c中，未消耗的氨被氧化。
在使用其它還原劑的替代實施形式中，也可以使用其它的催化器。
此外，設有一個控制單元170，該控制單元包括至少一個發(fā)動機控制單元175和一個廢氣再處理控制單元172。發(fā)動機控制單元175給燃油測量系統(tǒng)180提供控制信號。廢氣再處理控制單元給一個執(zhí)行元件182提供控制信號，所述執(zhí)行元件設置在廢氣再處理系統(tǒng)前的排氣管路中或設置在廢氣再處理系統(tǒng)中。此外，廢氣再處理控制單元172和發(fā)動機控制單元175交換信息者數(shù)據(jù)。
此外，還設置不同的傳感器，它們給廢氣再處理控制單元和發(fā)動機控制單元提供信號。因此，可至少設有一個第一傳感器194，它提供表征輸入內(nèi)燃機中的空氣的狀態(tài)的信號。一個第二傳感器177提供表征燃油測量系統(tǒng)180的狀態(tài)的信號。
一個傳感器191優(yōu)選地測量氮氧化物濃度，氮氧化物濃度也稱為第二參數(shù)。一個第四傳感器192最好測量一溫度參數(shù)TV，該溫度參數(shù)也被稱作廢氣再處理系統(tǒng)前的溫度。一個第五傳感器193測量溫度參數(shù)TN，該溫度參數(shù)也叫作廢氣再處理系統(tǒng)后的溫度。在另一個實施形式中，可以設置一個所謂的壓差傳感器，該傳感器測量一個壓力參數(shù)，該參數(shù)表征在廢氣再處理系統(tǒng)輸入端和輸出端之間壓力差。
最好給廢氣再處理控制單元172提供第一傳感器194、第三傳感器191、第四傳感器192和第五傳感器193的輸出信號。最好給發(fā)動機控制單元175提供第二傳感器177的輸出信號。也可以設置表征有關駕駛員愿望的信號或其它環(huán)境狀況或發(fā)動機運行狀況的未示出的其它傳感器。只是示范性地表示傳感器的邏輯連接。這些傳感器可以和每個控制單元連接，其中在控制單元之間交換相應的數(shù)據(jù)。
假若發(fā)動機控制單元和廢氣再處理控制單元組成一個結(jié)構單元，這是特別有利的。但也可以如此設置，即它們作為在空間上彼此分開的兩個控制單元來形成。
以下，通過一個特別是在直噴內(nèi)燃機中采用的還原催化器的例子來描述本發(fā)明方法。但本發(fā)明方法并不局限于這種用途，它也可被用在有廢氣再處理系統(tǒng)的其它內(nèi)燃機上。它特別是能被用在催化器和顆粒過濾器組合在一起的廢氣再處理系統(tǒng)中。
基于現(xiàn)有的傳感器信號，發(fā)動機控制裝置175算出提供給燃油測量系統(tǒng)180的控制信號。然后，該測量系統(tǒng)給內(nèi)燃機100分配相應的油量。在燃燒過程中，肯能在廢氣中出現(xiàn)氮氧化物。氮氧化物在廢氣再處理系統(tǒng)115中被還原催化器轉(zhuǎn)化為氮和水。為此，必須在廢氣再處理系統(tǒng)之前給廢氣添加還原劑。
在所示實施形式中，該還原劑是借助執(zhí)行元件182添加到廢氣中的。最好以氨為還原劑，氨是由尿素溶液在水解催化器中形成的。
也可以以其它還原劑為氨的原材料和/或代替氨。在這些情況下，就不需要水解催化器了。
此外，借助執(zhí)行元件180并通過適當分配器向廢氣中添加還原劑，通常是向內(nèi)燃機分配燃油。最好通過二次噴射進行這種分配。二次噴射是在一次噴射后隔了一段時間進行的。這種二次噴射應在燃油不再燃燒時進行。
最好將執(zhí)行元件182設置在廢氣管路110中，但也可以設置在廢氣再處理系統(tǒng)115上，特別是設置在水解催化器115a上。
在下述實施形式中，用執(zhí)行元件182給廢氣再處理系統(tǒng)輸入尿素水溶液。以下，尿素水溶液被稱作還原劑。
在圖2中，更詳細地說明了輸入還原劑MH的量的測定。在圖1中已說明的部件用相應的附圖標記注明。輸入還原劑的量的基本數(shù)值MHO存儲在發(fā)動機特征曲線200中。向發(fā)動機特征曲線200提供各種不同的信號，如NOx-質(zhì)量流量MNOX和溫度差DT，NOx-質(zhì)量流MNOX是由NOX質(zhì)量流量預定裝置300提供的。
溫差DT表征在廢氣再處理系統(tǒng)之前和之后的溫差并且在一級近似地等于廢氣再處理系統(tǒng)的平均溫度。為此，將測量廢氣再處理系統(tǒng)后的溫度TN的傳感器193的輸出信號輸入一個連接點252。在連接點252的第二輸入端有溫度TV，它相當于在廢氣再處理系統(tǒng)前的溫度。
發(fā)動機特征曲線200 MHO的輸出信號通過第一連接點230到達第二連接點240并從那里到達第三連接點250。連接點250的輸出信號用作執(zhí)行元件182的控制信號MH?；蛘咭部梢匀绱嗽O置，即根據(jù)該信號算出執(zhí)行元件182的控制信號，或者從數(shù)據(jù)庫中讀出。該信號MH表示給廢氣再處理系統(tǒng)添加還原劑的量。
在連接點230上還有一個第一次校正235的輸出信號，所述校正考慮了冷水溫度TW的影響，該溫度借助傳感器177來測量。
在第二連接點240上有運行時間校正245的輸出信號，關于執(zhí)行元件182和廢氣再處理系統(tǒng)的運行時間的信號被輸送給運行時間校正245。該信號優(yōu)選地存儲在控制單元172和175中。在連接點250上有一個安全間隔校正260的輸出信號。
在發(fā)動機特征曲線或多條發(fā)動機特征曲線200中，存儲有還原劑所需用量和與氮氧化物質(zhì)量流量MNOX、廢氣再處理系統(tǒng)前的排氣溫度TV和其后的排氣溫度之間的溫差DT的執(zhí)行元件182的控制信號。
接著，根據(jù)冷水溫度、執(zhí)行元件182的運行時間以及間隔校正260，在不同連接點上對所存儲的基本數(shù)值MHO進行校正。在發(fā)動機特征曲線200中的還原劑量的計算是在發(fā)動機特征曲線上根據(jù)催化器的已知效率來進行。
圖3詳細表示氮氧化物質(zhì)量流量的測定裝置300。也稱為第二參數(shù)并且表征廢氣中的氮氧化物濃度的輸出信號NO到達氮氧化物質(zhì)量流量測定裝置300。此外，氮氧化物質(zhì)量流量測定裝置處理表示廢氣質(zhì)量流量特征的信號MA。該信號由廢氣質(zhì)量流量測定裝置310提供。連接點320的輸出信號和流量信號I被輸入廢氣質(zhì)量流量測定裝置310。還有一個表征流量信號的信號可被用來代替流量信號I。
在連接點320的第一輸入端有傳感器192的輸出信號，所述傳感器測量在廢氣再處理系統(tǒng)前的廢氣溫度TV。在連接點320的第二輸入端有一溫度調(diào)節(jié)裝置的實際值TS。該連接點測定這兩個信號的差值。由用于測量氮氧化物傳感器191的溫度的傳感器330提供的信號TS到達調(diào)節(jié)器340，在此調(diào)節(jié)器的第二輸入端有信號TSS。信號TSS對應于氮氧化物傳感器191的溫度的額定值，該TSS信號是由一個額定值預定裝置350提供的。調(diào)節(jié)器340作用于一執(zhí)行元件360，該執(zhí)行元件通過傳感器191影響通過流量。
通常，氮氧化物傳感器191測量內(nèi)燃機的氮氧化物排放。通常，該傳感器被加熱到一恒定溫度。為此設有一個調(diào)節(jié)裝置。在圖3中用340表示這個調(diào)節(jié)裝置。給該調(diào)節(jié)器輸入一個額定值TSS和一個實際值TS。根據(jù)這兩個值的比較，調(diào)節(jié)器340算出一個控制信號，特別是一個流量值，以控制相應的執(zhí)行元件360。然后，根據(jù)調(diào)節(jié)器的這個輸出信號，通過傳感器調(diào)節(jié)出一個相應的通過流量I，這個通過流量的結(jié)果使傳感器TS的溫度和TSSS溫度的額定值一致。
根據(jù)廢氣質(zhì)量流量和傳感器與廢氣之間的溫度差，發(fā)生了由傳感器到廢氣的熱傳遞。通過這種熱傳遞，傳感器會變冷，但這種冷卻被溫度調(diào)節(jié)器阻止。與熱傳遞有關地，傳感器或多或少被加熱。流過該傳感器的通過流量I因而就是熱傳遞的尺度。根據(jù)本發(fā)明，廢氣質(zhì)量流量計算裝置310根據(jù)廢氣溫度TV和傳感器溫度TS之間的溫度差和流量I確定廢氣質(zhì)量流量MA，其中傳感器溫度由連接點320測定，通過流量I是用于把傳感器加熱到確定溫度所需的。
廢氣質(zhì)量流量冷卻傳感器191。傳感器的溫度調(diào)節(jié)裝置通過提高通過流量I來抑制這種冷卻。在這里，廢氣流量從傳感器中獲取的熱量等于必須附加地供給傳感器的能量。由此為廢氣質(zhì)量流量得出如下公式，用此公式可以計算出廢氣質(zhì)量流量MA=K1*ITS-TV]]>在此公式中，參數(shù)K1基本上是一個常數(shù)，該常數(shù)是由廢氣系統(tǒng)的幾何形狀確定的。
這就是說，表征廢氣質(zhì)量流量的廢氣參數(shù)是可以根據(jù)傳感器的電流消耗預定的。
在氮氧化物質(zhì)量流量計算裝置300中，根據(jù)廢氣質(zhì)量流量MA和由傳感器191測定的廢氣中的氮氧化物濃度NOX來算出氮氧化物質(zhì)量流量MNOX。在這里，以下公式是適用的MNOX＝MA*NOX*K2
在該公式中，參數(shù)K2基本上是一個常數(shù)。
或者可以規(guī)定，根據(jù)廢氣處理系統(tǒng)的輸入端和輸出端之間的壓差DP確定廢氣質(zhì)量流量MA。在這里，廢氣質(zhì)量流量可根據(jù)下述方程式求出MA=K3*DP*K4]]>K3基本上為一個常數(shù)。數(shù)值P1為廢氣再處理系統(tǒng)前的壓力。數(shù)值K4為一個常數(shù)，該常數(shù)是通過該系統(tǒng)的幾何形狀決定的。
K3依賴于廢氣溫度。因為考慮了廢氣再處理系統(tǒng)前的廢氣溫度TV，所以可提高計算的精度。
也可以采用依賴于廢氣溫度TV的其它溫度值來代替廢氣再處理系統(tǒng)前的廢氣溫度TV。此外，可以根據(jù)其它測量參數(shù)來計算廢氣再處理系統(tǒng)前的廢氣溫度TV。
權利要求
1.一種控制廢氣再處理系統(tǒng)且特別是內(nèi)燃機的廢氣再處理系統(tǒng)的方法，其中，該廢氣再處理系統(tǒng)包括至少一個催化器并且還原劑被輸送入該再處理系統(tǒng)中，其特征在于，可根據(jù)傳感器的電流消耗和/或根據(jù)一個壓力參數(shù)來預定廢氣質(zhì)量流量。
2.按照權利要求1所述的方法，其特征在于，一個表明在催化器前廢氣中的氮氧化物質(zhì)量流量特征的第一參數(shù)可根據(jù)廢氣質(zhì)量流量和一個表征在催化器前的廢氣中的氮氣濃度的第二參數(shù)預定。
3.按照前述權利要求的任一項所述的方法，其特征在于，該第二參數(shù)借助傳感器來測量。
4.按照前述權利要求的任一項所述的方法，其特征在于，根據(jù)所述的至少第一參數(shù)來確定輸入該廢氣再處理系統(tǒng)的還原劑的量。
5.按照前述權利要求的任一項所述的方法，其特征在于，根據(jù)表征廢氣溫度且特別是在催化器前的廢氣溫度的一個第一溫度參數(shù)和傳感器的電流消耗來確定廢氣質(zhì)量流量。
6.按照前述權利要求的任一項所述的方法，其特征在于，根據(jù)至少壓力參數(shù)和/或第一溫度參數(shù)來確定廢氣質(zhì)量流量。
7.按照前述權利要求的任一項所述的方法，其特征在于，該壓力參數(shù)表征在催化器的輸入端和輸出端之間的壓差。
8.一種廢氣處理系統(tǒng)且特別是內(nèi)燃機的廢氣再處理系統(tǒng)的控制裝置，其中該廢氣再處理系統(tǒng)包括至少一個催化器并且將還原劑輸入所述廢氣再處理系統(tǒng)，其特征在于，設置用于根據(jù)傳感器的電流消耗和/或根據(jù)一個壓力參數(shù)來預定廢氣質(zhì)量流量的裝置。
9.一種具有程序碼工具的計算機程序，以便當在一臺計算機上且特別是在一臺用于內(nèi)燃機的控制設備上執(zhí)行程序時執(zhí)行如權利要求1-11之一所述方法的所有步驟。
10.一種具有程序碼工具的計算機程序產(chǎn)品，所述程序碼工具被存儲在一個計算機可讀的數(shù)據(jù)載體上，以便當在一臺計算機上且特別是在一臺用于內(nèi)燃機的控制設備上執(zhí)行該程序產(chǎn)品時執(zhí)行按照權利要求1-11之一所述的方法。
全文摘要
本文介紹了一種控制廢氣再處理系統(tǒng)且特別是內(nèi)燃機的廢氣再處理系統(tǒng)的方法和裝置。所述廢氣再處理系統(tǒng)包括至少一個催化器。將一種還原劑輸入所述廢氣再處理系統(tǒng)?？筛鶕?jù)傳感器的電流消耗和/或根據(jù)一個壓力參數(shù)預先給定廢氣質(zhì)量流量。
文檔編號B01D53/94GK1492965SQ01823000
公開日2004年4月28日 申請日期2001年12月22日 優(yōu)先權日2001年1月8日
發(fā)明者W·里佩爾, W 里佩爾, B·馬爾, 羋蘼醵, R·施特羅邁爾 申請人:羅伯特-博希股份公司