專利名稱：用于控制廢氣后處理的方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于在具有SCR催化器的內(nèi)燃機(jī)中控制廢氣后處理的一種方法和一 種裝置。
背景技術(shù)：
布置了內(nèi)燃機(jī)的汽車中所允許的有害物質(zhì)排放的在法律上越來(lái)越嚴(yán)格的規(guī)定需 要在內(nèi)燃機(jī)運(yùn)行時(shí)將有害物質(zhì)排放保持得盡可能小。這一方面通過(guò)以下方法實(shí)現(xiàn)，即降低 在空氣/燃料混合物于內(nèi)燃機(jī)的相應(yīng)氣缸中燃燒期間所產(chǎn)生的有害物質(zhì)排放。另一方面在 內(nèi)燃機(jī)中使用廢氣后處理系統(tǒng)，該廢氣后處理系統(tǒng)將在空氣/燃料混合物于相應(yīng)氣缸中燃 燒過(guò)程期間所產(chǎn)生的有害物質(zhì)排放轉(zhuǎn)化為無(wú)害的物質(zhì)。為此目的使用催化器，該催化器將 一氧化碳、碳?xì)浠衔镆约暗趸镛D(zhuǎn)化為無(wú)害的物質(zhì)。不僅有針對(duì)性地影響燃燒期間有 害物質(zhì)排放的產(chǎn)生而且通過(guò)廢氣催化器以較高效率轉(zhuǎn)化有害物質(zhì)成分這兩種方法的前提 條件是相應(yīng)氣缸中非常精確調(diào)節(jié)的空氣/燃料比。在這方面，必須確保廢氣后處理系統(tǒng)的組件也以所希望的方式方法在較長(zhǎng)的使用 壽命期間進(jìn)行工作并且可靠地識(shí)別故障。在稀薄運(yùn)行的汽油機(jī)以及在柴油內(nèi)燃機(jī)中，能夠在燃燒過(guò)程中在相應(yīng)的內(nèi)燃機(jī)的 燃燒室中產(chǎn)生氮氧化物。所產(chǎn)生的氮氧化物就是內(nèi)燃機(jī)的廢氣的組成部分。為了減少?gòu)U氣 的氮氧化物含量，能夠?yàn)閮?nèi)燃機(jī)的排氣系統(tǒng)計(jì)量還原劑，通過(guò)該還原劑能夠在SCR催化器 中將氮氧化物反應(yīng)成不讓人擔(dān)心的氮?dú)庖约八Ｗ鳛檫€原劑優(yōu)選使用氨氣。氨氣能夠通過(guò) 加熱絡(luò)合鹽來(lái)獲得并且氣態(tài)地為排氣系統(tǒng)進(jìn)行計(jì)量。作為替代方案，能夠?yàn)榕艢庀到y(tǒng)計(jì)量 含水的尿素溶液，該尿素溶液由于排氣系統(tǒng)中的熱量至少部分地水解成氨氣，該氨氣在SCR 催化器中與廢氣的氮氧化物反應(yīng)。如果氮氧化物沒(méi)有完全還原，那么該氮氧化物會(huì)引起環(huán) 境污染。如果計(jì)量過(guò)量的氨氣并且氨氣從排氣系統(tǒng)中出來(lái)，那么這會(huì)引起內(nèi)燃機(jī)的周圍環(huán) 境中明顯的嗅覺(jué)干擾。

發(fā)明內(nèi)容
基于本發(fā)明的任務(wù)是實(shí)現(xiàn)用于控制內(nèi)燃機(jī)中廢氣后處理的一種方法和一種裝置， 所述方法和裝置有助于特別有利地減少內(nèi)燃機(jī)廢氣的有害物質(zhì)含量。該任務(wù)通過(guò)獨(dú)立權(quán)利要求的特征得到解決。本發(fā)明的有利的設(shè)計(jì)方案在從屬權(quán)利 要求中進(jìn)行說(shuō)明。本發(fā)明的突出之處在于用于控制內(nèi)燃機(jī)廢氣后處理的方法和裝置，該內(nèi)燃機(jī)具有 至少一個(gè)帶有燃燒室的氣缸和排氣系統(tǒng)，在排氣系統(tǒng)中布置了 SCR催化器。求得內(nèi)燃機(jī)的 SCR催化器上游的排氣系統(tǒng)中廢氣含水量的特征參數(shù)，并且根據(jù)廢氣含水量的特征參數(shù)求 得用于調(diào)節(jié)元件的調(diào)節(jié)信號(hào)并且調(diào)節(jié)該調(diào)節(jié)元件，該調(diào)節(jié)元件用于將氨氣置入廢氣中。由于包含在廢氣中的水，會(huì)導(dǎo)致水積聚在SCR催化器中。由此會(huì)導(dǎo)致在催化器溫 度的實(shí)際的時(shí)間分布與在SCR催化器中沒(méi)有積聚水時(shí)出現(xiàn)的催化器溫度的時(shí)間分布之間產(chǎn)生偏差?？紤]SCR催化器上游的排氣系統(tǒng)中的廢氣含水量的優(yōu)點(diǎn)在于，能夠在有待輸入的 還原劑的噴射量和噴射時(shí)刻方面考慮SCR催化器中的含水量/濕度。必要時(shí)能夠?yàn)榇呋?引入合適的加熱措施。由此能夠更簡(jiǎn)單地避免NOx排放。此外，通過(guò)SCR催化器中較高的 含水量/濕度能夠避免SCR催化器的堵塞。此外，能夠說(shuō)明SCR催化器的取決于濕氣輸入 的老化行為。在有利的設(shè)計(jì)方案中，根據(jù)輸入內(nèi)燃機(jī)的周圍空氣的空氣濕度求得廢氣含水量的 特征參數(shù)。由此能夠精確地確定SCR催化器中的含水量/濕度。在另一有利的設(shè)計(jì)方案中，根據(jù)輸入內(nèi)燃機(jī)的周圍空氣的溫度求得廢氣含水量的 特征參數(shù)。這具有以下優(yōu)點(diǎn)，即能夠精確地確定周圍空氣的濕度并且由此精確地確定廢氣 的濕度。在另一有利的實(shí)施方式中，借助于一個(gè)或者多個(gè)傳感器求得空氣濕度和/或溫 度，所述傳感器的測(cè)量信號(hào)代表輸入內(nèi)燃機(jī)的周圍空氣的空氣濕度和/或溫度。這實(shí)現(xiàn)了 在考慮SCR催化器中含水量/濕度的情況下用簡(jiǎn)單構(gòu)造的傳感器來(lái)調(diào)節(jié)廢氣后處理。在另一有利的實(shí)施方式中，調(diào)節(jié)元件的位置影響輸入所述SCR催化器中的氨氣質(zhì) 量。這是以合適的方式計(jì)量氨氣質(zhì)量的簡(jiǎn)單的方案。


下面根據(jù)示意性的附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)解釋。附圖示出
圖1是具有控制裝置的內(nèi)燃機(jī)，并且 圖2是用于控制內(nèi)燃機(jī)的廢氣后處理的方法的方框圖。相同結(jié)構(gòu)或者功能的元件在所有附圖中用相同的附圖標(biāo)記表示。
具體實(shí)施例方式在圖1中示出了內(nèi)燃機(jī)，其具有進(jìn)氣系統(tǒng)10、發(fā)動(dòng)機(jī)缸體12、氣缸頭13以及排氣 系統(tǒng)14。所述進(jìn)氣系統(tǒng)10優(yōu)選包括節(jié)氣門15以及吸氣管17。該吸氣管17在進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī) 缸體12的燃燒室26中的入口通道中導(dǎo)向氣缸Zl。所述發(fā)動(dòng)機(jī)缸體12包括曲軸18，該曲 軸通過(guò)連桿20與氣缸Zl的活塞21耦合。所述氣缸頭13包括具有氣體入口閥22和氣體出口閥24的閥門機(jī)構(gòu)。所述氣缸 頭13還包括噴射閥28以及火花塞30。作為替代方案，所述噴射閥28也布置在吸氣管17中。在排氣系統(tǒng)14中布置了用于降低NOx的SCR催化器34。還為內(nèi)燃機(jī)分配了控制裝置35，為該控制裝置分配了傳感器，所述傳感器能夠檢 測(cè)不同的測(cè)量參數(shù)并且分別求出測(cè)量參數(shù)的值。構(gòu)造所述控制裝置35用于根據(jù)所述測(cè)量 參數(shù)中的至少一個(gè)求得調(diào)節(jié)參數(shù)，然后所述調(diào)節(jié)參數(shù)能夠轉(zhuǎn)化為一個(gè)或者多個(gè)調(diào)節(jié)信號(hào)用 于借助于相應(yīng)的伺服驅(qū)動(dòng)裝置控制調(diào)節(jié)元件。所述控制裝置35在這里稱作用于控制廢氣 后處理的裝置。所述調(diào)節(jié)元件例如是節(jié)氣門15、氣體入口以及氣體出口閥22、24、噴射閥28或者火花塞30。所述傳感器包括踏板位置傳感器36，該踏板位置傳感器檢測(cè)加速踏板38的加速 踏板位置。所述內(nèi)燃機(jī)還具有濕度傳感器40，該濕度傳感器布置在節(jié)氣門15的上游并且在 那里檢測(cè)吸入空氣的空氣濕度。在節(jié)氣門15上游的溫度傳感器42檢測(cè)吸入空氣溫度。在SCR催化器34的下游布置了檢測(cè)廢氣的NOx濃度的NOx傳感器44。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式，可以存在所述傳感器的任意子集或者也可以存在額外的 傳感器。除了氣缸Zl之外，優(yōu)選還設(shè)置了其它氣缸Z2到Z4，同樣為這些氣缸分配了相應(yīng)的 調(diào)節(jié)元件并且必要時(shí)分配傳感器。為了實(shí)施用于控制內(nèi)燃機(jī)的廢氣后處理的方法，能夠在控制裝置35的程序存儲(chǔ) 器中保存程序，并且在內(nèi)燃機(jī)運(yùn)行期間執(zhí)行該程序。在圖2中示出了所述程序。附圖示出了溫度模型100，其用于從內(nèi)燃機(jī)渦輪機(jī)前面的廢氣質(zhì)量流量EXH_ MASS_FL0W、廢氣溫度TEMP_TUR_UP以及燃料的整個(gè)噴射量MF_T0T中計(jì)算出內(nèi)燃機(jī)的廢氣 的溫度。借助于用于內(nèi)燃機(jī)廢氣的溫度模型100，從中求得模擬的廢氣溫度TEMP_EXH_MDL。此外求得所測(cè)量的廢氣溫度TEMP_EXH_MES并且在比較框102中與模擬的廢氣溫 度TEMP_EXH_MDL進(jìn)行比較，由此以合適的方式確定廢氣溫度TEMP_EXH作為比較框102的 輸出參數(shù)。在內(nèi)燃機(jī)的廢氣的濕度模型104中，由周圍空氣的空氣溫度AIR_TEMP、周圍空氣 的空氣濕度AIR_HDT、氣缸中的噴射量MF_CYL、氣缸中整個(gè)空氣填充率MASS_GAS_CYL以及 內(nèi)燃機(jī)的燃燒效率CMB_EFF確定廢氣的模擬的含水量HDT_EXH_MDL。優(yōu)選通過(guò)濕度傳感器40檢測(cè)周圍空氣的空氣濕度AIR_HDT，優(yōu)選通過(guò)節(jié)氣門15上 游的溫度傳感器42檢測(cè)周圍空氣的空氣溫度AIR_TEMP。在用于控制廢氣后處理的方法的 替代的實(shí)施方式中，也通過(guò)根據(jù)經(jīng)驗(yàn)的模型由氣候數(shù)據(jù)求得周圍空氣的空氣濕度AIR_HDT 以及空氣溫度AIR_TEMP。此外，借助于第一組合特性曲線106從廢氣再循環(huán)的質(zhì)量流量MASS_EGR中求得廢 氣再循環(huán)的修正系數(shù)FAC_EGR_C0R并且在第一乘法器108中連同廢氣的從廢氣的濕度模型 104中求得的模擬的含水量HDT_EXH_MDL中確定廢氣的含水量HDT_EXH。通過(guò)根據(jù)輸入內(nèi)燃機(jī)的周圍空氣的空氣濕度AIR_HDT和溫度AIRjEMP確定用于 廢氣含水量HDT_EXH的特征參數(shù)，能夠精確地確定廢氣的含水量HDT_EXH。在SCR催化器34的溫度模型110中，根據(jù)廢氣溫度TEMP_EXH、廢氣質(zhì)量流量EXH_ MASS_FL0W、汽車速度VS、輸入內(nèi)燃機(jī)的周圍空氣的溫度AIR_TEMP、熱容量C_CAT以及SCR 催化器34的催化器體積V0L_CAT確定模擬的催化器溫度TEMP_CAT_MDL，并且將其輸入第二 乘法器114中。將廢氣含水量HDT_EXH的所求得的值輸入第二組合特性曲線112中，并且 由此確定濕度的修正系數(shù)FAC_HDT_C0R并且同樣將其輸入第二乘法器114中。以已知的方式借助于尿素噴射模型116特別從廢氣質(zhì)量流量EXH_MASS_FL0W以及 廢氣中的NOx含量NOX中求得排氣系統(tǒng)14中用于將尿素噴入廢氣中的模擬的尿素噴射量 UREA_INJ_MDL并且將其輸入第三乘法器120中。從輸入乘法器114的值中求得催化器溫度TEMP_CAT并且將其輸入第三組合特性曲線118中。借助于第三組合特性曲線118求得用于尿素噴射量的修正系數(shù)UREA_INJ_C0R 并且同樣將其輸入第三乘法器120中。從輸入乘法器120的值中確定SCR催化器34上游的排氣系統(tǒng)14中尿素的噴射量 UREA_INJ。借助于所述方法能夠在考慮廢氣中含水量HDT_EXH和/或SCR催化器34中冷凝 物的情況下為了控制廢氣后處理而考慮實(shí)際的催化器溫度TEMP_CAT。由此能夠精確地確 定有待輸入的還原劑也就是尤其尿素溶液的噴射量以及噴射時(shí)刻。尿素或者其它還原劑能 夠在實(shí)際上達(dá)到預(yù)先給定的催化器溫度TEMP_CAT時(shí)精確地輸入SCR催化器上游的廢氣中。 這樣能夠避免在達(dá)到預(yù)先給定的催化器溫度TEMP_CAT之前可能不必要地使用尿素或者其 它還原劑。能夠很好地避免SCR催化器34中氨氣或者NOx的排放。尤其也能夠避免由較 高的含水量或者濕度阻礙SCR催化器34的功能。因?yàn)樗蛘邼駳庠赟CR催化器34中的積 聚會(huì)引起SCR催化器34的額外的老化，所以所述方法能夠進(jìn)一步精確地確定SCR催化器34 的老化情況。
權(quán)利要求
1.用于控制內(nèi)燃機(jī)廢氣后處理的方法，該內(nèi)燃機(jī)具有至少一個(gè)帶有燃燒室(26)的氣 缸(Zl — Z4)和排氣系統(tǒng)(14)，在所述排氣系統(tǒng)中布置了 SCR催化器(34)，其中，一求得所述內(nèi)燃機(jī)的SCR催化器(34)上游的排氣系統(tǒng)(14)中廢氣的含水量(HDT_EXH) 的特征參數(shù)，并且一根據(jù)所述廢氣的含水量(HDT_EXH)的特征參數(shù)求得用于調(diào)節(jié)元件的調(diào)節(jié)信號(hào)并且調(diào) 節(jié)該調(diào)節(jié)元件，該調(diào)節(jié)元件用于將氨氣置入廢氣中。
2.按權(quán)利要求1所述的方法，其中，根據(jù)輸入所述內(nèi)燃機(jī)的周圍空氣的空氣濕度(AIR_ HDT)求得所述廢氣的含水量(HDT_EXH)的特征參數(shù)。
3.按權(quán)利要求1或2所述的方法，其中，根據(jù)輸入所述內(nèi)燃機(jī)的周圍空氣的溫度(AIR_ TEMP)求得所述廢氣的含水量(HDT_EXH)的特征參數(shù)。
4.按權(quán)利要求2或3所述的方法，其中，借助于一個(gè)或者多個(gè)傳感器(40、42)求得所述 空氣濕度(AIR_HDT)和/或溫度(AIR_TEMP)，所述傳感器的測(cè)量信號(hào)代表輸入所述內(nèi)燃機(jī) 的周圍空氣的空氣濕度(AIR_HDT)和/或溫度(AIR_TEMP)。
5.按上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其中，所述調(diào)節(jié)元件的位置影響輸入所述 SCR催化器(34)中的氨氣質(zhì)量。
6.用于控制內(nèi)燃機(jī)中廢氣后處理的裝置，所述內(nèi)燃機(jī)具有至少一個(gè)帶有燃燒室(26) 的氣缸(Zl — Z4)和排氣系統(tǒng)(14)，在所述排氣系統(tǒng)中布置了 SCR催化器(34)，其中，構(gòu)造 所述裝置用于一求得所述內(nèi)燃機(jī)的SCR催化器(34)上游的排氣系統(tǒng)(14)中的廢氣的含水量(HDT_ EXH)的特征參數(shù)，并且一根據(jù)所述廢氣的含水量(HDT_EXH)的特征參數(shù)求得用于調(diào)節(jié)元件的調(diào)節(jié)信號(hào)并且調(diào) 節(jié)該調(diào)節(jié)元件，該調(diào)節(jié)元件用于將氨氣置入所述廢氣中。
全文摘要
用于控制內(nèi)燃機(jī)廢氣后處理的方法和裝置，該內(nèi)燃機(jī)具有至少一個(gè)帶有燃燒室(26)的氣缸(Z1－Z4)和排氣系統(tǒng)(14)，在所述排氣系統(tǒng)中布置了SCR催化器(34)。求得所述內(nèi)燃機(jī)的SCR催化器(34)上游的排氣系統(tǒng)(14)中廢氣的含水量(HDT_EXH)的特征參數(shù)。根據(jù)廢氣含水量(HDT_EXH)的特征參數(shù)求得用于調(diào)節(jié)元件的調(diào)節(jié)信號(hào)并且調(diào)節(jié)該調(diào)節(jié)元件，該調(diào)節(jié)元件用于將氨氣置入廢氣中。
文檔編號(hào)F01N3/20GK102076934SQ200980124361
公開(kāi)日2011年5月25日 申請(qǐng)日期2009年6月17日 優(yōu)先權(quán)日2008年8月5日
發(fā)明者鮑爾 P., 茲里利 T. 申請(qǐng)人:歐陸汽車有限責(zé)任公司