專利名稱：監(jiān)控scr催化器系統(tǒng)的功能的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種監(jiān)控SCR催化器系統(tǒng)的功能的方法，此SCR催化器系統(tǒng)是內(nèi)燃 機的廢氣后處理系統(tǒng)。此外，本發(fā)明還涉及一種計算機程序和一種執(zhí)行此方法的計算機
程序產(chǎn)品。
背景技術(shù)：
用來尤其在機動車中驅(qū)動內(nèi)燃機的方法和設(shè)備是已知的，SCR催化器系統(tǒng) (Selective Catalytic Reduction)設(shè)置在它的廢氣區(qū)域中，它使含在內(nèi)燃機廢氣中的氮氧化 物(Nox)在還原劑參與的情況下還原成氮。因此，可明顯減少廢氣中的氮氧化物含量。 還原過程需要氨氣(NH3)，此氨氣混入廢氣中。因此可應(yīng)用NH3或NH3分解的反應(yīng)物， 作為反應(yīng)劑。通常，為此使用含水的尿素溶液(尿素水溶液)，它在SCR催化器系統(tǒng)之 前借助計量裝置噴入廢氣系中，此計量裝置還具有計量閥。由此溶液中形成NH3,此NH3 起還原劑的作用。為了存儲尿素溶液，設(shè)置有還原劑罐或尿素水溶液罐。還原劑罐通常配備了所謂的抽吸管，用來把尿素水溶液從此罐中抽出。為了輸 送尿素水溶液或介質(zhì)，設(shè)置有泵，此泵把介質(zhì)(即尿素水溶液)通過管路系統(tǒng)輸送給計量 裝置，因此尿素水溶液可通過計量閥(例如電磁的噴射閥)在壓力下噴入廢氣系中。SCR 催化器系統(tǒng)的管路可這樣設(shè)置，即通過多路閥(例如4/2路閥)的切換來設(shè)定所謂的回吸 模式，此回吸模式可把介質(zhì)從管路中抽出。所述回吸是必要的，因為尿素水溶液在低的 環(huán)境溫度下(尤其在-ire或更低的溫度下)會結(jié)冰。介質(zhì)在管路中結(jié)冰可能會損壞管路 系統(tǒng)。因此規(guī)定，介質(zhì)可再次導(dǎo)回到還原劑罐中。為了設(shè)定回吸模式，需要相應(yīng)地控制 (尤其是電動地控制)4/2路閥，并控制優(yōu)選配備了集成止回節(jié)流閥的輸送泵。在SCR催化器系統(tǒng)的不同位置都可能出現(xiàn)功能故障。例如在閥門上(尤其在多 路閥或計量閥上)出現(xiàn)故障。此外，還可能影響或干擾輸送泵的功能。此外，管路系統(tǒng) 還可能不密封或者出現(xiàn)泄露。這一點尤其可能，因為計量閥可通過幾米長的管路路段與 輸送泵分隔開來。這些管路用壓力加載，其中壓力通常約5bar。所有的管路(例如塑料 軟管)和通常也由塑料制成的連接件都可能由于老化、安裝錯誤或其它的損傷而出現(xiàn)損 壞和不密封。由此，這一方面可能泄露對環(huán)境有害的尿素水溶液。另一方面，由此不能 再確保進行正常的廢氣后處理。通常，SCR催化器系統(tǒng)中(尤其管路系統(tǒng)中)的密封性以這種方式進行檢測，即 此系統(tǒng)通過運轉(zhuǎn)輸送泵來用壓力加載。緊接著，停下泵的電機并觀察，壓力如何快速地 下降。如果壓力不能維持足夠和/或它直到壓力建立持續(xù)的時間過長，則可斷定此系統(tǒng) 是不密封的。因此，例如德語的公開文獻DE 102006013293A1描述了一種方法，用來診 斷反應(yīng)劑計量系統(tǒng)中的壓力，在此方法中反應(yīng)劑放在壓力源上，并使測得的反應(yīng)劑壓力 與門限值進行比較，并在超過門限值時發(fā)出錯誤信號。這種控制方法具有不同不同的缺點。如果在此系統(tǒng)中確實存在不密封或泄露， 則由于壓力的建立會排出更多對環(huán)境有害的尿素水溶液。此外，借助這種控制方法只能
3確定非常明顯的泄露。這在于，此系統(tǒng)通常具有節(jié)流孔，它是必需的，以便能確保壓力 調(diào)節(jié)功能。即使其它的系統(tǒng)是密封的，通過此節(jié)流孔還是會泄露壓力，因此根本不能給 出定性的分析。因此，只能確定非常顯著的泄露。

發(fā)明內(nèi)容
按本發(fā)明的目的是，排除SCR催化器系統(tǒng)的已知的密封性檢測的所述缺點，并 提供一種更好的監(jiān)控SCR催化器系統(tǒng)的方法。此目的通過一種如權(quán)利要求1的內(nèi)容所述 的方法得以實現(xiàn)。由從屬權(quán)利要求得出此方法的優(yōu)選構(gòu)造。按本發(fā)明的方法設(shè)置得用來監(jiān)控SCR催化器系統(tǒng)的功能，此SCR催化器系統(tǒng) 是內(nèi)燃機的廢氣后處理系統(tǒng)。SCR催化器系統(tǒng)還包括至少一個輸送泵、至少一個多路閥 (尤其是4/2路閥)以及至少一個計量閥。此輸送泵設(shè)置得用來把尿素水溶液或介質(zhì)從 還原劑罐中輸出來。然后，此介質(zhì)可通過計量閥在壓力下噴入廢氣系中。此多路閥(尤 其是4/2路閥)設(shè)置得用來從抽吸模式切換成回吸模式，因此介質(zhì)可從管路系統(tǒng)中輸送 回來并導(dǎo)回到還原劑罐中。SCR催化器系統(tǒng)還具有至少一個壓力傳感器，它優(yōu)選在輸送 泵的下游設(shè)置在管路系統(tǒng)中。按本發(fā)明的方法的特征在于，在SCR催化器系統(tǒng)的回吸模 式中，借助壓力傳感器的至少一個測量值來觀察SCR催化器系統(tǒng)中的負壓建立。當所述 至少一個測量值與預(yù)期的基準值有偏差時，此預(yù)期的基準值代表功能正常的系統(tǒng)，則可 推斷出SCR催化器系統(tǒng)的功能出現(xiàn)故障。按本發(fā)明的方法的基礎(chǔ)還在于，在功能正常的 SCR催化器系統(tǒng)中在回吸模式中建立負壓。如果此負壓不能或不能以預(yù)期的程度建立和 /或保持，則可推斷出存在故障。此方法的優(yōu)點還在于，此SCR催化器系統(tǒng)通常已經(jīng)準 備好實施回吸模式，用來把介質(zhì)從管路送回到還原劑罐中。按本發(fā)明的方法利用這個已 經(jīng)設(shè)置的回吸模式，以便監(jiān)控或診斷SCR催化器系統(tǒng)。為此，也不需要在SCR催化器系 統(tǒng)中安裝其它的元件，因為必要時可以動用已經(jīng)存在的元件。為了實施按本發(fā)明的方法，并為了設(shè)定回吸模式，優(yōu)選這樣對多路閥進行控 制，即介質(zhì)在控制輸送泵時從SCR催化器系統(tǒng)的管路中抽出來。分析在管路系統(tǒng)中在此 模式中建立的負壓。為此，檢測這個或這些壓力傳感器的所測數(shù)值，并對照基準值進行 分析。此基準值代表壓力傳感器的數(shù)值，此數(shù)值可能是功能正常的SCR催化器系統(tǒng)中檢 測的。如果這些或這種實際測量的數(shù)值與這個或這些基準值有偏差，則可推斷出，SCR 催化器系統(tǒng)的功能性不能或至少不能完整地發(fā)揮出來。在本發(fā)明的尤其優(yōu)選的實施例中，在回吸模式之前或期間至少暫時地關(guān)閉所述 至少一個計量閥。在計量閥關(guān)閉時，在SCR催化器系統(tǒng)的管路系統(tǒng)中以尤其明顯的方法 建立負壓。在按本發(fā)明的方法的構(gòu)造方案中，可獲得尤其良好或明顯的信號。優(yōu)選借助按本發(fā)明的方法檢測SCR催化器系統(tǒng)的密封性。如果負壓在回吸模式 中不能建立或不能完全地建立，或建立得比基準值更緩慢，則可推斷出，此系統(tǒng)是不密 封的或存在著泄露。在按本發(fā)明的方法的另一優(yōu)選的實施例中，通過觀察回收模式中的負壓，來檢 測所述至少一個計量閥的功能性。這一點可這樣進行，即在回吸模式之前或期間關(guān)閉計 量閥，因此會建立負壓。在為實現(xiàn)測試目的而打開計量閥時，負壓應(yīng)該突然地降低。如 果不能確認預(yù)期的壓力變化，則可推斷出，計量閥沒有正常地起作用或封閉地卡住。按本發(fā)明還可確定打開地卡住的計量閥。為此，在計量閥開啟時建立負壓。接著控制計量 閥以關(guān)閉閥門，這應(yīng)該會增強負壓，只要計量閥是功能正常的。可通過重復(fù)的控制計量 閥和觀察壓力變化來測試計量閥的開關(guān)能力。在按本發(fā)明的另一優(yōu)選實施方案中，檢測所述至少一個輸送泵的功能性。如果 在實施回吸模式時建立了負壓，則可推斷出輸送泵是功能正常的。如果沒有建立負壓， 則例如止回閥或泵上的集成的止回節(jié)流閥是不密封的，或泵在其它方面有故障。此外，優(yōu)選還檢測所述至少一個多路閥(尤其是4/2路閥)的功能性。如果此 多路閥功能不正常，則它例如卡住了，在控制多路閥時不能切換到回吸模式。管路系統(tǒng) 在此情況下留在壓力運轉(zhuǎn)模式下，因此不會建立負壓。例如可如下地按本發(fā)明地檢測SCR系統(tǒng)的元件首先在計量閥關(guān)閉時起動回吸 模式。在多路閥功能正常時，在輸送電機功能正常時并在計量閥功能正常時，或在計量 閥關(guān)閉時，借助負壓的明顯可測的增加，可識別到負壓的建立。如果打開計量閥，則壓 力應(yīng)突然地降低，或負壓應(yīng)減小。如果觀察到這些預(yù)期的結(jié)果，則可推斷出，回吸模式 的所有所需元件都是功能正常的。在按本發(fā)明的方法的尤其優(yōu)選的構(gòu)造方案中，檢測回吸過程的正常的變化。通 常，通過在特定的應(yīng)用時間內(nèi)把此系統(tǒng)調(diào)到回吸模式中，可使介質(zhì)從SCR催化器系統(tǒng)的 管路系統(tǒng)中回吸出來。無需檢測介質(zhì)是否實際地從管路系統(tǒng)中導(dǎo)回或抽回到還原劑罐 中，就能實現(xiàn)此回吸。在此不用考慮不同可能的錯誤原因，例如多路閥卡住了、輸送泵 有故障、系統(tǒng)不密封等。例如，如果此系統(tǒng)是不密封的，或如果計量閥被弄臟了，所以 少量的空氣可能吸入，則可能大大延長介質(zhì)從管路系統(tǒng)中完全抽走所需的時間。按本發(fā) 明，可通過觀察設(shè)定的負壓的變化，來監(jiān)控回吸過程的變化，因為在現(xiàn)有的介質(zhì)的情況 下在管路中建立的負壓與在空氣的情況下在管路中建立的負壓是不同的。本發(fā)明還包含一種計算機程序，如果此計算機程序在內(nèi)燃機的計算設(shè)備或控制 器上運行，則它實施所述方法的所有步驟。最后，本發(fā)明還包含一種具有程序代碼的計 算機程序產(chǎn)品，此計算機程序產(chǎn)品存儲在機器可讀的載體上，如果此程序在計算設(shè)備或 控制器上運行，實施所述的方法。借助這種計算機程序，能以非常有利的方式監(jiān)控SCR 催化器系統(tǒng)。尤其可在SCR催化器系統(tǒng)的管路系統(tǒng)中借助負壓的建立，來確定SCR催化 器系統(tǒng)的不同元件是否功能正常。此外，通過這種計算機程序還可監(jiān)控系統(tǒng)的密封性。 計算機程序的特別優(yōu)點是，它可應(yīng)用在現(xiàn)有的機動車中，無需在SCR催化器系統(tǒng)中加裝 其它的元件。只需與分析軟件相匹配，即通過存儲在計算機程序產(chǎn)品上的計算機程序在 內(nèi)燃機的控制器上運轉(zhuǎn)來實現(xiàn)。


結(jié)合附圖，從實施例的以下描述中得出本發(fā)明的其它優(yōu)點和特征。單個的特征 在此可分別單獨地或彼此組合地實現(xiàn)。圖1在示意圖中示出了 SCR催化器系統(tǒng)(現(xiàn)有技術(shù))的不同元件；圖2在示意圖中示出了在SCR催化器系統(tǒng)中在回吸模式中的介質(zhì)流；圖3示出了壓力傳感器電壓的波形圖，這是在實施按本發(fā)明的方法的優(yōu)選構(gòu)造 方案時產(chǎn)生的；
圖4示出了壓力傳感器電壓的另一波形圖，這是在實施按本發(fā)明的方法的優(yōu)選 構(gòu)造方案時產(chǎn)生的。
具體實施例方式圖1在示意圖中示出了從現(xiàn)有技術(shù)已知的SCR催化器系統(tǒng)1的不同元件。此 SCR催化器系統(tǒng)1設(shè)置得用來對內(nèi)燃機(未示出)的廢氣進行后處理。為此，流體的還 原劑(其存儲在還原劑罐2中)通過計量閥3在壓力下噴入廢氣系中。計量閥3例如指電 磁的噴射閥，它通過控制器4進行控制。此還原劑借助泵5 (它具有集成的止回節(jié)流閥) 通過抽吸管6從還原劑罐2中輸出來，并在壓力下通過管路系統(tǒng)送到計量閥3。為了調(diào)節(jié) 壓力，設(shè)置有節(jié)流孔7，它順流在回流管8前設(shè)置在還原劑罐2中。為了接通介質(zhì)流， 設(shè)置有4/2路閥9，它與泵5 —樣通過控制器4進行控制。為了監(jiān)控壓力，在4/2路閥9 和計量閥3之間的管路中設(shè)置壓力傳感器10。在此實施例中，輸送泵5、4/2路閥9和壓 力傳感器10在外殼11中組裝在一起，構(gòu)成為所謂的輸送模塊。在輸送模塊11和計量閥 3之間的管路長度可例如達4m。在泵5和計量閥3之間的壓力管路中通常具有約5bar的 壓力。所需的不同軟管連接器通常是由塑料構(gòu)成的快速連接器。這些軟管也通常由塑料 制成，因此由于老化、安裝錯誤或損壞可能會引起不密封或泄露。按本發(fā)明，試圖在SCR催化器系統(tǒng)1的回吸模式中，在繞開節(jié)流孔7的情況下 建立負壓，并觀察此負壓是否以預(yù)期的方式建立或表現(xiàn)。在圖2中圖示出了在回流模式 中的介質(zhì)流，此回流模式是按本發(fā)明進行使用的。為此，4/2路閥9切換到回吸模式， 因此介質(zhì)在泵5運轉(zhuǎn)時從計量閥3和輸送模塊11之間的管路系統(tǒng)中抽出來。在泵5的下 游，介質(zhì)通回回流管8和抽吸管6導(dǎo)回到還原劑罐2中。因此在計量閥3和泵5之間建 立負壓，此負壓按本發(fā)明進行利用。在此管路系統(tǒng)中設(shè)置有壓力傳感器10，它可檢測有 關(guān)壓力的一個或多個測量值。因此可檢測壓力，例如作為壓力傳感器電壓在時間變化中 的波形圖。圖3示出了，在實施按本發(fā)明的方法時，壓力變化的示例性的根據(jù)經(jīng)驗的波形 圖。波形圖上部中的區(qū)域A示出了壓力傳感器信號，作為壓力傳感器電壓的時間變化。 此信號在Obar和_0.5bar之間變化。在波形圖下部B中，示出了泵電機的控制。部段a) 反映了在按本發(fā)明的方法開始之前的系統(tǒng)。此系統(tǒng)沒有處在壓力這下，壓力傳感器信號 約Obar。在計量閥關(guān)閉時在把4/2路閥切換為回吸模式并控制泵電機之后，功能正常的 SCR催化器系統(tǒng)會持續(xù)地建立達約-0.5bar的負壓。在部段C)中在關(guān)閉泵電機并在不改 變4/2路閥的回吸設(shè)定之后，此負壓得以保持。由此推斷出，此系統(tǒng)是密封且功能正常 的。在功能正常的系統(tǒng)中，打開計量閥應(yīng)該會使負壓突然地降至約Obar(部段d)。在系 統(tǒng)突然損壞時會出現(xiàn)相應(yīng)的信號。部段e)示出了信號變化，4/2路閥在此信號變化中設(shè) 定在回吸模式中，并且輸送泵在計量閥封閉時運轉(zhuǎn)。建立的負壓是遠遠不夠的。在這種 情況下可推斷出，SCR催化器系統(tǒng)具有泄露或是不密封的。按本發(fā)明的方法的優(yōu)點是，不需要額外地安裝元件就能探測出SCR催化器系統(tǒng) 中的故障。另一優(yōu)點是，不會出現(xiàn)過量的尿素水溶液，在從現(xiàn)有技術(shù)已知的方法中會出 現(xiàn)這種情況，其中此系統(tǒng)為實現(xiàn)診斷目的用超壓加載。借助按本發(fā)明的方法，借助壓力傳感器信號來檢測，SCR催化器系統(tǒng)在密封性方面以及在輸送模塊的元件方面是否都能正常地工作，所述壓力傳感器信號顯示了負壓 在管路系統(tǒng)中的建立和變化。只要沒有建立預(yù)期的負壓，則例如輸送泵可能是有故障 的，輸送泵的止回節(jié)流閥可能是不密封的，4/2路閥可能是有故障的或是卡住的，或計量 閥可能是有故障的或是卡住的。此外，借助按本發(fā)明的方法可確定泄露。因此例如可由 此檢測單個閥門的功能性，即在實施按本發(fā)明的方法時一次或多次地控制所述閥門。為了實施按本發(fā)明的方法，多路閥例如可切換為回吸模式，并在計量閥開啟時 控制輸送泵的電機。在此建立負壓，從而可推斷出，多路閥和泵電機是功能正常的。緊 接著可控制或關(guān)閉計量閥。如果計量閥是功能正常的，則這一點應(yīng)該會導(dǎo)致負壓的增 強。打開計量閥應(yīng)該會導(dǎo)致負壓的突然降低。在負壓的這種變化中，可推斷出所有提到 的元件都是功能正常的，且管路系統(tǒng)是密封的。圖4示出了另一波形圖，它示出了實施按本發(fā)明的方法時壓力傳感器信號的變 化，在此方法中觀察和監(jiān)控介質(zhì)從管路中的回吸過程的按本發(fā)明的變化。在上部A中再 次示出了壓力傳感器電壓的變化。在下部B中示出也泵電機的控制。部段a)示出了在 按本發(fā)明的方法開始時刻的傳感器信號。在部段b)中示出了，在電機開動時通過切換 4/2路閥實現(xiàn)回吸模式。計量閥是開啟的。在此可看到負壓的建立，但此負壓未達到 0.5bar(如圖3所示)，因為與圖3相比，在部段b)中計量閥是開啟的。在此階段中，介 質(zhì)從管路系統(tǒng)中回吸到還原劑罐中。在此確認有小的壓力峰值，它是通過膜片式泵或輸 送泵的運動產(chǎn)生的。此回吸模式在部段C)中保持。在計量閥開啟且電機運轉(zhuǎn)時，4/2路 閥也保持在回吸模式中。但此時，所有的介質(zhì)都已經(jīng)抽走，并且汽泡通過開啟的計量閥 進入泵殼體中，因此壓力會上升。這是回吸過程即將結(jié)束的標志。在部段d)中，壓力 在回吸模式繼續(xù)運轉(zhuǎn)時再次調(diào)到稍高的、始終不變的水平。此時介質(zhì)已完全抽走。通過 膜片式泵產(chǎn)生壓力峰值不再能確定，因為不再有介質(zhì)位于管路中。通過在回吸過程中或 在回吸模式中觀察負壓的變化，可確切地觀察到，回吸過程是怎樣進行的，或回吸過程 何時結(jié)束，即所有的介質(zhì)都從管路系統(tǒng)中抽出。按本發(fā)明地對負壓進行觀察還允許監(jiān)控 介質(zhì)從管路系統(tǒng)中的回吸，以便能確認沒有介質(zhì)留在管路中，在介質(zhì)結(jié)冰時可能會導(dǎo)致 損壞。
權(quán)利要求
1.一種監(jiān)控作為內(nèi)燃機的廢氣后處理系統(tǒng)的SCR催化器系統(tǒng)(1)的功能的方法，其 中SCR催化器系統(tǒng)包括至少一個輸送泵(5)、至少一個多路閥(9)、至少一個計量閥(3) 和至少一個壓力傳感器(10)，其特征在于，在SCR催化器系統(tǒng)(1)的回吸模式中，借助 壓力傳感器(10)的至少一個測量值來觀察SCR催化器系統(tǒng)中的負壓建立，并且當所述至 少一個測量值與預(yù)期的基準值有偏差時，則可推斷出SCR催化器系統(tǒng)(1)的功能錯誤。
2.按權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，為回吸模式控制多路閥(9)，因此在控制 輸送泵(5)時，介質(zhì)從SCR催化器系統(tǒng)(1)的管路中抽出來。
3.按權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于，在回吸模式之前或期間至少暫時地關(guān) 閉所述至少一個計量閥(3)。
4.按上述權(quán)利要求中任一項所述的方法，其特征在于，檢測SCR催化器系統(tǒng)(1)的 密封性。
5.按上述權(quán)利要求中任一項所述的方法，其特征在于，檢測所述至少一個計量閥(3) 的功能性。
6.按上述權(quán)利要求中任一項所述的方法，其特征在于，檢測所述至少一個輸送泵(5) 的功能性。
7.按上述權(quán)利要求中任一項所述的方法，其特征在于，檢測所述至少一個多路閥(9) 的功能性。
8.按上述權(quán)利要求中任一項所述的方法，其特征在于，檢測回吸過程的正常的變化。
9.一種計算機程序，當其在計算設(shè)備或控制器上運行時，實施按上述權(quán)利要求1至8 中任一項所述方法的所有步驟。
10.一種具有程序代碼的計算機程序產(chǎn)品，此計算機程序產(chǎn)品存儲在機器可讀的載體 上，當此程序在計算設(shè)備或控制器上運行時，實施按權(quán)利要求1至8中任一項所述的方法。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種監(jiān)控SCR催化器系統(tǒng)的功能的方法，即監(jiān)控作為內(nèi)燃機的廢氣后處理系統(tǒng)的SCR催化器系統(tǒng)(1)的功能的方法，其中SCR催化器系統(tǒng)包括至少一個輸送泵(5)、至少一個多路閥(9)、至少一個計量閥(3)和至少一個壓力傳感器(10)，其特征在于，在SCR催化器系統(tǒng)(1)的回吸模式中，借助壓力傳感器(10)的至少一個測量值來觀察SCR催化器系統(tǒng)中的負壓建立，并且當所述至少一個測量值與預(yù)期的基準值有偏差時，則可推斷出SCR催化器系統(tǒng)(1)的功能錯誤。
文檔編號F01N9/00GK102022168SQ20101028397
公開日2011年4月20日 申請日期2010年9月13日 優(yōu)先權(quán)日2009年9月14日
發(fā)明者D·西蘭, H·克萊因內(nèi)克特 申請人:羅伯特.博世有限公司