用于基于模型確定廢氣后處理單元的溫度分布的方法
【專利摘要】在一種用于基于模型確定用于廢氣的后處理單元的溫度分布的方法中，在考慮軸向和徑向溫度分布的情況下在穩(wěn)態(tài)與非穩(wěn)態(tài)的運(yùn)行狀態(tài)之間進(jìn)行區(qū)分并且基于后處理單元的虛擬的分段在基于模型的確定中對(duì)于穩(wěn)態(tài)的運(yùn)行狀態(tài)尤其經(jīng)由熱傳遞附加值Rc來(lái)考慮對(duì)周圍環(huán)境的徑向熱傳遞而對(duì)于非穩(wěn)態(tài)的運(yùn)行狀態(tài)經(jīng)由傳熱系數(shù)k來(lái)考慮由軸向流經(jīng)后處理單元的廢氣到部段上的熱傳遞。
【專利說(shuō)明】用于基于模型確定廢氣后處理單元的溫度分布的方法【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及ー種根據(jù)權(quán)利要求1的前序部分的用于基于模型確定用于廢氣的后處理單元、尤其催化器、優(yōu)選地SCR催化器或顆粒過(guò)濾器的溫度分布的方法。【背景技術(shù)】
[0002]這樣的方法例如由文件DE 10 36 942 B4已知且以此為出發(fā)點(diǎn)，即在廢氣后處理單元、例如催化器的通流長(zhǎng)度上所確定的平均溫度無(wú)論如何在動(dòng)態(tài)的運(yùn)行和與此相聯(lián)系的不均勻的溫度分布中不為將系統(tǒng)發(fā)動(dòng)機(jī)-廢氣后處理單元調(diào)諧成使得以要求的精度遵循對(duì)廢氣質(zhì)量的嚴(yán)格要求給出足夠的基礎(chǔ)。由此對(duì)此應(yīng)足夠的是，廢氣后處理單元基于模型地在軸向上被劃分成大量片(Scheibe)且每個(gè)片的溫度作為流入片的氣體的溫度的函數(shù)來(lái)確定。這假設(shè)，徑向的溫度分布恒定且在廢氣與廢氣后處理單元的片之間存在絕熱的熱傳遞。
[0003]這些假設(shè)又導(dǎo)致一定的不精確性，尤其由干與假設(shè)相反地構(gòu)造的徑向的溫度梯度，因此設(shè)置成大概地來(lái)檢測(cè)且還考慮這些熱損失。
[0004]在由文件DE 10 2009 046 771 Al已知的用于基于模型確定廢氣后處理單元的溫度分布的另一方法中，首先至少局部地來(lái)確定軸向的溫度變化且在此基礎(chǔ)上又至少局部地基于分析關(guān)系來(lái)計(jì)算多維的溫度特性場(chǎng)。其可基于不同的邊界條件，例如已知的溫度和/或廢氣后處理單元的對(duì)于熱傳輸重要的特性。由所計(jì)算的溫度特征場(chǎng)可得出取決于位置的溫度，以此通過(guò)軸向的溫度變化和溫度特性場(chǎng)相應(yīng)存在至少ー個(gè)在廢氣后處理單元內(nèi)的任意位置處給出的溫度。
[0005]在文件DE 10 2006 021 303 B4中關(guān)于在廢氣后處理單元中的溫度分布的檢測(cè)已知借助于動(dòng)力學(xué)熱量模型來(lái)確定軸向的溫度分布且借助于運(yùn)動(dòng)學(xué)模型來(lái)檢測(cè)在廢氣后處理期間所產(chǎn)生的由廢氣成分的轉(zhuǎn)變?cè)斐傻姆磻?yīng)熱。這是為了在盡可能少的計(jì)算耗費(fèi)下改善所確定的溫度分布的質(zhì)量。通過(guò)徑向的垂直于主流動(dòng)存在的溫度分布的檢測(cè)，在此根據(jù)情況可實(shí)現(xiàn)進(jìn)ー步的質(zhì)量改善，然而這又引起較高的計(jì)算耗費(fèi)。
[0006]文件DE 103 47 132 Al公開(kāi)了ー種用于基于動(dòng)態(tài)的催化器模型對(duì)存儲(chǔ)在基于尿素的SCR催化器中的氨進(jìn)行量估計(jì)的方法且在測(cè)得的和估計(jì)的值的基礎(chǔ)上產(chǎn)生估計(jì)，其中，為此經(jīng)由布置在催化器上游和下游的NOx傳感器和溫度傳感器來(lái)提供測(cè)量值，其關(guān)于處在催化器下游的NOx傳感器由于相對(duì)于氨的橫向靈敏性還使關(guān)于在催化器下游的廢氣中的氨含量的說(shuō)明成為可能。
[0007]在文件EP 2 025 388 Al中以相應(yīng)的方式使用用于檢測(cè)在廢氣凈化單元處的測(cè)量值的傳感器，其與SCR催化器一起工作，SCR催化器關(guān)于氨的配量和存儲(chǔ)在考慮測(cè)量值的情況下基于模型來(lái)調(diào)節(jié)。
[0008]由文件DE 10 2007 045 263 Al已知ー種用于控制還原劑輸送到內(nèi)燃機(jī)的廢氣后處理系統(tǒng)(其帶有SCR催化器、SCR存儲(chǔ)器模型、控制單元和配量裝置)中的方法，其應(yīng)使能夠獨(dú)立于僅在還原反應(yīng)之后可確定的測(cè)量參數(shù)優(yōu)化輸送給催化器的還原劑量，且通過(guò)其關(guān)于SCR催化器無(wú)論如何應(yīng)避免還原劑中斷。
[0009]對(duì)于控制單元，氮氧化物未處理排放、存儲(chǔ)溫度和存儲(chǔ)液位作為輸入?yún)?shù)來(lái)檢測(cè)?；诖藢?shí)現(xiàn)最大可能的轉(zhuǎn)化率的計(jì)算以及作為還原劑所消耗的氨的計(jì)算。由此出發(fā)，得出經(jīng)由催化器流出的氮氧化物和氨的量以及反饋到SCR存儲(chǔ)器模型上的調(diào)節(jié)信號(hào)，經(jīng)由存儲(chǔ)器模型來(lái)影響經(jīng)由配量裝置噴入的還原劑的量的大小且將調(diào)節(jié)信號(hào)與在存儲(chǔ)器模型中所考慮的經(jīng)由存儲(chǔ)器模型的噴入量一起對(duì)于存儲(chǔ)液位(其形成對(duì)控制単元的輸入?yún)?shù))來(lái)考慮。
[0010]文件DE 10 2010 025 382 Al示出了ー種SCR催化器，還原劑在上游被噴入到其上且其催化器主體類似于文件DE 10 36 942 B4橫向于流經(jīng)方向劃分成片。這是為了能夠不僅以片的方式檢測(cè)對(duì)于催化器的功能重要的參數(shù)，而且能夠?qū)⒃谝来蔚钠袑?duì)于整個(gè)結(jié)果重要的變化尤其關(guān)于其存儲(chǔ)還原劑的能力用于整個(gè)結(jié)果。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0011]通過(guò)本發(fā)明應(yīng)在考慮在廢氣后處理單元的長(zhǎng)度上的溫度分布的情況下基于模型將該系統(tǒng)發(fā)動(dòng)機(jī)-廢氣后處理單元調(diào)諧成使得在合理的耗費(fèi)下通常確保遵循規(guī)定的廢氣極限值、尤其法定的廢氣極限值。
[0012]這利用權(quán)利要求1的特征來(lái)實(shí)現(xiàn)。從屬權(quán)利要求說(shuō)明適宜的改進(jìn)方案。另外的根據(jù)本發(fā)明的細(xì)節(jié)由說(shuō)明書(shū)和附圖得出。
[0013]本發(fā)明關(guān)于廢氣后處理單元、優(yōu)選地催化器、尤其SCR催化器對(duì)于溫度分布的基于模型的確定和在SCR催化器中與此相關(guān)聯(lián)的NH3存儲(chǔ)能力基于廢氣后處理單元橫向干、尤其垂直于流經(jīng)方向劃分成多個(gè)片。對(duì)于這些片中的每個(gè)，在模型中來(lái)計(jì)算溫度和氣體濃度，其中，關(guān)于流經(jīng)方向相應(yīng)在前的片的輸出值用作對(duì)隨后的片的輸入值。
[0014]對(duì)于片中的每個(gè)以已知的方式來(lái)執(zhí)行量平衡。這些量平衡的結(jié)構(gòu)被用于關(guān)于SCR催化器作為廢氣后處理單元的示例來(lái)確定和影響NH3存儲(chǔ)液位。原則上，通過(guò)這樣的熱模型可更好地來(lái)利用且在還原劑(即在SCR催化器方面NH3量)的配量中來(lái)考慮SCR催化器的體積和存儲(chǔ)在其中的NH3量，從而可在優(yōu)化的轉(zhuǎn)化率下避免NH3中斷。
[0015]關(guān)于SCR催化器劃分成片因此關(guān)于片相應(yīng)于虛擬傳感器使NH3和/或NOx濃度的虛擬檢測(cè)成為可能。通過(guò)NH3存儲(chǔ)量、NOx轉(zhuǎn)化和NH3氧化的空間分辨率，相應(yīng)于成片的催化器主體在模型中實(shí)現(xiàn)的分辨率，在瞬態(tài)的條件中更好地來(lái)利用NH3存儲(chǔ)體積且避免NH3逃逸(Schlupf)。
[0016]相應(yīng)地成片的軸向的溫度計(jì)算和借助于對(duì)廢氣后處理單元(即尤其SCR催化器)的輸入溫度和輸出溫度的測(cè)量的控制，將片的徑向的溫度分布建模。對(duì)此，使每個(gè)片虛擬地相應(yīng)于催化器主體軸向劃分成片在徑向上分解，是彼此同心的環(huán)、長(zhǎng)方體(Quader)或另外成形的、尤其規(guī)則地成形的部段，其互補(bǔ)成相應(yīng)的片狀的主體。用于溫度確定的計(jì)算方法相應(yīng)于在軸向的片模型中的方法，其中，關(guān)于總歸說(shuō)測(cè)量的環(huán)境溫度來(lái)考慮至周緣產(chǎn)生的溫度損失。
[0017]為了所計(jì)算的徑向溫度分布的控制和校準(zhǔn)，除了設(shè)置在流入側(cè)和流出側(cè)的溫度測(cè)量之外適宜地尤其經(jīng)由溫度傳感器在流出側(cè)設(shè)置有附加的溫度測(cè)量，經(jīng)由其在流出側(cè)徑向于周緣相間隔的區(qū)域中來(lái)檢測(cè)溫度，尤其由此，布置有至少兩個(gè)設(shè)置在不同的徑向位置中的溫度傳感器。代替這樣的附加的在流出側(cè)的溫度測(cè)量，當(dāng)傳感器通過(guò)其相對(duì)于催化器的定位布置在存在相應(yīng)的平均溫度的位置中、例如與催化器有較大的軸向間距時(shí)，也可利用僅僅ー個(gè)傳感器來(lái)工作。
[0018]通過(guò)聯(lián)合地徑向的和軸向的溫度建模來(lái)實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的廢氣后處理單元的優(yōu)化利用，由此例如在催化器中實(shí)現(xiàn)減小安裝空間的潛能而在帶有主動(dòng)再生的顆粒過(guò)濾器中通過(guò)與此相聯(lián)系的優(yōu)化的再生方式還實(shí)現(xiàn)燃料的節(jié)省。
[0019]關(guān)于廢氣后處理單元的在模型中所劃分的主體的相應(yīng)的片的軸向的和徑向的溫度計(jì)算在根據(jù)本發(fā)明的解決方案中在考慮徑向熱傳遞到后處理單元的周緣的情況下借助于熱傳遞阻カRe(Waermeuebergangswiderstand)實(shí)現(xiàn)而在計(jì)算從廢氣到廢氣后處理單元的材料(即后處理單元的部段)上的熱傳遞時(shí)在考慮傳熱系數(shù)(Waermeuebergangszahl)k的情況下實(shí)現(xiàn)。
[0020]廢氣后處理單元的溫度分布的基于模型的確定的該形式根據(jù)本發(fā)明提供了特別的優(yōu)點(diǎn)，通過(guò)該方式在溫度分布的基于模型的確定中還提供輸出值，其在該模型中根據(jù)在后處理單元之前在規(guī)定的時(shí)間間隔中測(cè)得的廢氣溫度是否相對(duì)于它的在時(shí)間上的平均值變化來(lái)在穩(wěn)態(tài)與非穩(wěn)態(tài)的工作運(yùn)行之間進(jìn)行區(qū)分。
[0021]在本發(fā)明中在此以此為出發(fā)點(diǎn)，即當(dāng)在廢氣后處理單元之前、尤其以定期的時(shí)間間隔測(cè)量的廢氣溫度與時(shí)間上的平均值未顯示出較大的、即在規(guī)定的閾值之上的偏差時(shí)存在穩(wěn)態(tài)的工作運(yùn)行。該閾值能夠可變地、即根據(jù)另外的邊界條件來(lái)確定且優(yōu)選地例如處在至少1°K中，但是也可處在相當(dāng)于其多倍的范圍內(nèi)。如果關(guān)于該穩(wěn)態(tài)的工作運(yùn)行得出在廢氣后處理單元之后測(cè)得的平均溫度與在廢氣后處理單元之后的平均的模型溫度處于閾值之下的差，則實(shí)現(xiàn)模型的匹配，亦即由此使熱傳遞阻力R。改變直到存在一致。因此，在所說(shuō)明的穩(wěn)態(tài)的工作運(yùn)行中實(shí)現(xiàn)模型與實(shí)際狀態(tài)的匹配且這經(jīng)由熱傳遞阻力R。的變化實(shí)現(xiàn)。
[0022]用于廢氣后處理單元的溫度模型尤其作為SCR溫度模型、因此對(duì)于之前所提到的穩(wěn)態(tài)的工作運(yùn)行作為調(diào)節(jié)回路示出，其可通過(guò)改變熱傳遞阻力R。來(lái)調(diào)諧以達(dá)到穩(wěn)定的狀態(tài)。在實(shí)踐中經(jīng)常出現(xiàn)的至廢氣后處理單元、尤其至催化器的溢流比率的短暫的變化由此基本上不影響該模型。
[0023]當(dāng)尤其在相應(yīng)大小的負(fù)荷變化中，用于廢氣后處理單元的運(yùn)行條件必要時(shí)附加地變化成使得產(chǎn)生在廢氣后處理單元之前、即例如在催化器之前測(cè)得的廢氣溫度相對(duì)于時(shí)間上的平均值的偏差時(shí)，情況不同。對(duì)于該情況由此出發(fā)，即在權(quán)重中較小的熱傳遞阻力R。在比較短的瞬態(tài)過(guò)程(Einschwingvorgang)期間保持相等,但是可通過(guò)傳熱系數(shù)k的變化(其取決于廢氣的流動(dòng)速度且因此取決于負(fù)荷)來(lái)計(jì)算改變的實(shí)際情況。
[0024]k值、即傳熱系數(shù)要在哪個(gè)方向上改變由測(cè)得的和算出的關(guān)于時(shí)間的溫度變化過(guò)程得出，由在廢氣后處理單元之后的平均溫度和對(duì)此的兩個(gè)ー階導(dǎo)數(shù)來(lái)確定。根據(jù)在導(dǎo)數(shù)曲線中由最大值或者最小值所確定的拐點(diǎn)的相対的時(shí)間位置使k值增大或減小。
[0025]盡管考慮了相對(duì)于后處理單元的周圍環(huán)境的條件的熱傳遞阻值R。在非穩(wěn)態(tài)的情況中、即在檢測(cè)為非穩(wěn)態(tài)的時(shí)間段上被認(rèn)為是恒定的，在非穩(wěn)態(tài)的情況中還考慮到周圍環(huán)境的變化的散熱，因?yàn)橛捎谄膬?nèi)部溫度的變化在徑向上產(chǎn)生變化的熱流。
[0026]在廢氣后處理單元之后、即尤其在催化器、尤其SCR催化器之后給出的平均的模型溫度由此來(lái)確定，即對(duì)于最后的片的參考面、即例如環(huán)所計(jì)算的溫度相應(yīng)于其面積份額來(lái)平均。另外由此出發(fā)，即傳熱系數(shù)k無(wú)論如何對(duì)于確定的負(fù)荷狀態(tài)和相應(yīng)的廢氣流動(dòng)狀態(tài)可被假定為已知的且還是正確的，從而對(duì)于穩(wěn)態(tài)的且對(duì)于非穩(wěn)態(tài)的情況就此而言可從相同的實(shí)際情況出發(fā)且對(duì)于模型的匹配(在非穩(wěn)態(tài)的情況中通過(guò)k值的變化)提供相應(yīng)相同的參考基礎(chǔ)。在非穩(wěn)態(tài)的情況中，待輸送的NH3量可超過(guò)SCR模型的匹配被改變并且/或者必要時(shí)還被結(jié)合到內(nèi)燃機(jī)的控制中。
[0027]SCR催化器在本發(fā)明的范圍中優(yōu)選地包含到調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)中，其除了 SCR模型之外利用預(yù)控制部和調(diào)節(jié)器來(lái)工作且其必要時(shí)也可被用于執(zhí)行模型平衡(Modellabgleich)。尤其地，該調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)用于在負(fù)荷變換的情況中經(jīng)由SCR模型所檢測(cè)的存儲(chǔ)能力在通過(guò)在SCR模型中存儲(chǔ)能力的匹配保證足夠的轉(zhuǎn)化率且快速匹配現(xiàn)實(shí)的必需的轉(zhuǎn)化率的前提下的適配。
[0028]SCR模型的存儲(chǔ)能力的變化通常僅在帶有較大溫度變化的負(fù)荷變換中是必需的。為了檢測(cè)存儲(chǔ)能力在時(shí)間步驟(Zeitschritt)中持續(xù)地在SCR模型中來(lái)計(jì)算催化器片的瞬間負(fù)載和相應(yīng)的最大的存儲(chǔ)能力。因此SCR模型為決定是否要在存入的意義中通過(guò)提高NH3負(fù)載或在輸出(Ausspeicherung)的意義中通過(guò)降低NH3負(fù)載來(lái)進(jìn)行適配提供基本數(shù)據(jù)?；谶@些基本數(shù)據(jù)且因此根據(jù)存儲(chǔ)能力的該決定由對(duì)NOx相應(yīng)規(guī)定的排放值、尤其法律規(guī)定為排放值的排放極限值與在模型中所計(jì)算的NOx值的比較(其在預(yù)控制器中被執(zhí)行)得出。
[0029]由此例如對(duì)于由模型計(jì)算得出的NOx值(其處在作為額定值的規(guī)定的排放值之上)來(lái)執(zhí)行適配，因?yàn)樵诖呋髦修D(zhuǎn)化得太少且通過(guò)提高所配量的NH3量、即通過(guò)存入NH3來(lái)實(shí)現(xiàn)協(xié)調(diào)于規(guī)定的排放值的額定轉(zhuǎn)化。為了存入經(jīng)由預(yù)控制部相應(yīng)地來(lái)提高待噴入的
NH3 量。
[0030]通常經(jīng)由預(yù)控制部將待噴入的NH3量確定成使得NOx的相應(yīng)規(guī)定的排放值、尤其經(jīng)常特定國(guó)家的、法定的排放極限值被維持在例如0.67g/kffh的水平，其中，相應(yīng)于在模型中算出的NOx值與規(guī)定的排放值的識(shí)別出的偏差來(lái)増大或減小在SCR模型中存入的NH3量。因此例如在NOx轉(zhuǎn)化太大且由此在預(yù)控制部中算出處于規(guī)定的排放值之下的NOx值的情況中，經(jīng)由預(yù)控制部撤銷NH3的噴入，即由于缺乏NH3的輸送通過(guò)NH3的輸出來(lái)覆蓋NH3的消耗。
[0031]在偏差較小時(shí)通常即在非穩(wěn)態(tài)的運(yùn)行中以此為出發(fā)點(diǎn)，即SCR模型鑒于片的存儲(chǔ)能力來(lái)正確地調(diào)整。在該情況中，調(diào)節(jié)器通過(guò)逐步地匹配相應(yīng)的配給量使在SCR之后測(cè)得的實(shí)際值適應(yīng)于所計(jì)算的在催化器之后的定值。偏差例如由于配給不精確性而產(chǎn)生。
[0032]經(jīng)由該調(diào)節(jié)器因此在SCR模型中算出的NOx值與在SCR催化器之后測(cè)得的NOx值的偏差較小時(shí)疊加于且獨(dú)立于預(yù)控制部的決定必要時(shí)來(lái)進(jìn)行噴入的NH3質(zhì)量的匹配，以便在NOx排放值的維持方面確保快速的匹配。
[0033]由SCR模型提供的在預(yù)控制部中被處理的輸入?yún)?shù)至少主要是:在SCR之后的NO (ppm)、在SCR之后的NO2 (ppm)、最大可轉(zhuǎn)化的NO (mol/s)、最大可轉(zhuǎn)化的NO2 (mol/s)、所轉(zhuǎn)化的NO (mol/s)、所轉(zhuǎn)化的NO2 (mol/s)、可存儲(chǔ)的最大NH3 (mol)、所存儲(chǔ)的NH3 (mol)。
[0034]在集成到調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)中的模型平衡部中，在限定的時(shí)刻來(lái)檢測(cè)在規(guī)定的NOx排放值與相應(yīng)的在模型中算出的NOx值之間的差的時(shí)間上的變化過(guò)程。如果這些值相符，即這些值的關(guān)于時(shí)間所繪制的NOx曲線重合，該模型關(guān)于NH3存儲(chǔ)能力和NOx轉(zhuǎn)化率被正確地調(diào)整。如果曲線不重合，則在曲線之間的面積是對(duì)模型誤差的度量。如果該模型誤差超過(guò)閾值，使該模型關(guān)于存儲(chǔ)能力改變。[0035]因?yàn)榇鎯?chǔ)能力隨著催化器老化僅緩慢變化，模型平衡優(yōu)選地僅在輸出時(shí)實(shí)現(xiàn)、特別是因?yàn)槟Ｐ驼`差在輸出時(shí)與在存入時(shí)相比更明顯可見(jiàn)。如果發(fā)生模型平衡，則在SCR模型中存儲(chǔ)能力的由于老化引起的變化被一起檢測(cè)，從而根據(jù)本發(fā)明還可保證，盡管由于老化漂移(Alterungsdrift)對(duì)于NH3的最大存儲(chǔ)能力減小還是在運(yùn)行持續(xù)時(shí)間上確保足夠的最大轉(zhuǎn)化率。
[0036]在本發(fā)明的范圍中，在SCR模型中NOx反應(yīng)作為用于SCR控制/調(diào)節(jié)的化學(xué)反應(yīng)關(guān)于作為還原劑的尿素經(jīng)由已知的、下面進(jìn)行復(fù)述的主要反應(yīng)來(lái)檢測(cè)。
[0037]1.) NO + NO2 + 2 NH3 -> 2 N2 + 3 H2O,
作為較快的反應(yīng)
2.)4 NO + 4 NH3 + O2 -> 4 N2 + 6 H2O
作為標(biāo)準(zhǔn)反應(yīng)，以及
3.)6 NO2 + 8 NH3 -> 7 N2 + 12 H2O,
作為較慢的反應(yīng)。
[0038]對(duì)于催化器材料在臺(tái)架試驗(yàn)中所確定的用于NH3的轉(zhuǎn)化和存儲(chǔ)能力的特性場(chǎng)值形成對(duì)于SCR模型和在其中所檢測(cè)的過(guò)程的重要基礎(chǔ)。
[0039]基于此實(shí)現(xiàn)在氮氧化物中的總轉(zhuǎn)化量、由此在催化器之后存在的NOx值的確定，其中，關(guān)于各個(gè)在建模中存在的催化器片尤其優(yōu)先考慮流動(dòng)速度、溫度、NOx濃度和在片中可
用的NH3量。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0040]本發(fā)明的另外的細(xì)節(jié)和特征由權(quán)利要求、接下來(lái)的闡述和附圖得出。其中:
圖1顯示了虛擬地軸向劃分成片的SCR催化器的示意性圖示，還作為對(duì)由另外的催化器和/或顆粒過(guò)濾器形成的廢氣后處理單元的示例，
圖2和3顯示了橫向于流經(jīng)方向在橫截面上分割的催化器片，
圖4顯示了在SCR模型中熱循環(huán)的示意性圖示，
圖5以流程圖顯示了根據(jù)本發(fā)明的調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)的示意性的且概括性的圖示，
圖6顯示了用于關(guān)于在SCR模型中的熱循環(huán)的動(dòng)態(tài)修正的原理圖示，
圖7顯示了對(duì)根據(jù)本發(fā)明的基于模型來(lái)調(diào)節(jié)的SCR催化器的調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)的概覽，以及圖8和9顯示了用于在經(jīng)由模型平衡修正地待存入或輸出的NH3量方面NH3的存入量和輸出量的圖形確定的圖示。
【具體實(shí)施方式】
[0041]由實(shí)踐已知且在文獻(xiàn)、尤其專利文獻(xiàn)中也反復(fù)說(shuō)明特別是以柴油發(fā)動(dòng)機(jī)工作的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，在其中在發(fā)動(dòng)機(jī)后面使用廢氣后處理設(shè)備，經(jīng)由其應(yīng)將一定的廢氣成分、尤其包含在廢氣中的有害物質(zhì)盡可能地從廢氣中移除或至少使無(wú)害。為了減少包含在柴油內(nèi)燃機(jī)的富含氧氣的廢氣中的氮氧化物，尤其使用所謂的SCR技術(shù)，在其中借助于氨或相應(yīng)的、可轉(zhuǎn)化成氨的前身物質(zhì)(Vorlaeufersubstanz)將氮氧化物選擇性地還原成氮?dú)夂退?br> [0042]為了以對(duì)氮氧化物的較高的轉(zhuǎn)化率來(lái)實(shí)現(xiàn)這，尤其可考慮催化器的取決于溫度的NH3存儲(chǔ)能力，其尤其取決于內(nèi)燃機(jī)的運(yùn)行條件、但是還有環(huán)境條件其在催化器的通流長(zhǎng)度上變化。這些變化實(shí)際上尤其不能以合理的耗費(fèi)來(lái)檢測(cè)。因此，并行于在至催化器的入口側(cè)和出ロ側(cè)在測(cè)量技術(shù)上檢測(cè)溫度，在催化器中虛擬地基于模型地來(lái)檢測(cè)溫度分布，以便在考慮在測(cè)量技術(shù)上檢測(cè)的溫度值和虛擬地確定的溫度值的情況中獲得關(guān)于溫度分布的盡可能精確的圖且尤其在考慮其的情況下還能夠與催化器的存儲(chǔ)特性相關(guān)聯(lián)地控制和/或調(diào)節(jié)還原劑、即優(yōu)選地形成氨的物質(zhì)的噴入。
[0043]在圖1中，通過(guò)軸向分成較大數(shù)量的片，催化器主體的在模型中存在的分段通過(guò)三個(gè)在催化器的流經(jīng)方向上依次的片I至3的圖示來(lái)說(shuō)明且以5虛線地來(lái)表示相對(duì)于催化器主體在周緣側(cè)包圍的包罩(U_antelung)。相應(yīng)于導(dǎo)引經(jīng)過(guò)催化器的廢氣流，在對(duì)于相應(yīng)的片I至3的溫度變化的T氣體的情況中分別以與該廢氣流相應(yīng)的質(zhì)量流治氣體來(lái)加載片I至3。
[0044]相應(yīng)于發(fā)動(dòng)機(jī)排放和還原劑到廢氣流中的噴入，廢氣流包含NO、NO2和NH3的質(zhì)量份額m，與其關(guān)聯(lián)有相應(yīng)的物質(zhì)的量份額n，物質(zhì)的量份額n與在通過(guò)片I至3的通路上的相應(yīng)的轉(zhuǎn)化率相應(yīng)地變化。相應(yīng)于該圖示，ー個(gè)片(例如片I)的輸出值是緊接著的片(例如片2)的輸入值。在考慮在片中相應(yīng)發(fā)生的反應(yīng)的情況中，對(duì)于片中的每個(gè)得出相應(yīng)的溫度T片以及存入在片中的物質(zhì)的量nNH3(単位mol)，其中，來(lái)自片中的反應(yīng)的溫度效應(yīng)與來(lái)自廢氣流的熱輸入相比明顯較小。
[0045]在對(duì)片的溫度檢測(cè)的精細(xì)化中，也可來(lái)檢測(cè)在彼此相繼的片之間的熱傳導(dǎo)，這未示出。所有在催化器中存入的NH3的物質(zhì)的量相應(yīng)于存入在片中的物質(zhì)的量的總和nNH3。
[0046]在圖1中，在催化器上的軸向溫度曲線經(jīng)由片來(lái)建模且首先對(duì)于片中的每個(gè)確定相應(yīng)的溫度T片，但是在片中的每個(gè)上的徑向溫度分布假定為恒定的。還在徑向上、但是實(shí)際地、現(xiàn)在分別在相應(yīng)的片內(nèi)得出帶有對(duì)著包罩5的溫度下降的溫度分層，對(duì)于包罩5而言環(huán)境溫度通常明顯低于催化器的溫度。
[0047]如果如在本發(fā)明中那樣對(duì)于虛擬的片中的每個(gè)不將徑向溫度分布假設(shè)為恒定，則這對(duì)于片I至4中的每個(gè)引起虛擬地劃分成部段的細(xì)分，如在圖2和3中示意性所示。就此而言，圖2顯示了虛擬的部段6，其徑向地彼此包圍，其中，在圖示中中間的部段被較大數(shù)量的環(huán)狀部段包圍。
[0048]圖3說(shuō)明了另ー形式的分割，其中，與圖2中的圖示相比未設(shè)置有成環(huán)形的包罩5，而是設(shè)置有四邊形的包罩5，相應(yīng)于它的橫向于流經(jīng)方向的四邊形的橫截面，片I至4虛擬地分割成長(zhǎng)方體7。
[0049]在圖2和3中，關(guān)于相應(yīng)在模型中分段的催化器主體為了檢測(cè)在對(duì)催化器主體的流入側(cè)和流出側(cè)存在的廢氣流溫度說(shuō)明了溫度傳感元件、尤其傳感器8、9的布置。
[0050]關(guān)于在模型中設(shè)置的徑向分段和與此相聯(lián)系的在相應(yīng)的虛擬片上的徑向溫度分布的檢測(cè)的可能性，實(shí)際在對(duì)催化器的出ロ側(cè)可(例如在圖3中所示)經(jīng)由兩個(gè)在出ロ側(cè)布置在不同的徑向位置中的傳感器9和10實(shí)現(xiàn)在不同的徑向區(qū)域中的溫度檢測(cè)。平均的出ロ側(cè)溫度可由此來(lái)確定，即對(duì)于部段算出的溫度相應(yīng)于其面積份額來(lái)檢測(cè)和平均。對(duì)此的一備選方案是與催化器成間距地傳感檢測(cè)廢氣溫度，在該間距中流出的廢氣已混合且存在可經(jīng)由傳感器來(lái)檢測(cè)的平均溫度。
[0051]一種用于考慮軸向和徑向溫度分布的根據(jù)本發(fā)明的可能性在圖4中來(lái)說(shuō)明且尤其還鑒于基于模型的調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)(其下面還被提及)的實(shí)現(xiàn)提供優(yōu)點(diǎn)。[0052]圖4示出了 SCR催化器在其基本特征中的熱模型，在其中相應(yīng)于圖1在KAT之前的溫度T和廢氣物質(zhì)流論氣體形成輸入?yún)?shù)，其經(jīng)由用于在計(jì)算上平衡傳感器慣性的極點(diǎn)補(bǔ)償(Polstellenkompensation) 15 (且優(yōu)選地還來(lái)驗(yàn)證且對(duì)其合理性進(jìn)行檢查)被輸送給虛構(gòu)的蓄熱器氣體物質(zhì)16，在其中氣體物質(zhì)的熱焓對(duì)于給定的溫度關(guān)于相應(yīng)的片體積來(lái)檢測(cè)且由此起通過(guò)氣體物質(zhì)的通道實(shí)現(xiàn)到緊接著的片(通過(guò)蓄熱器17來(lái)表示)上的熱量運(yùn)輸。只要在廢氣中由于放熱反應(yīng)產(chǎn)生溫度提高，這在模塊18中來(lái)考慮且關(guān)于來(lái)自蓄熱器氣體物質(zhì)16越過(guò)到蓄熱器氣體物質(zhì)17上的廢氣的熱焓導(dǎo)致一定的、有時(shí)在效果上例如在DOC(柴油氧化催化劑)中還更強(qiáng)的根據(jù)情況可忽略的溫度提高。
[0053]由相應(yīng)關(guān)于片所檢測(cè)的、流動(dòng)的氣體物質(zhì)在考慮傳熱系數(shù)k的情況下實(shí)現(xiàn)到催化器材料上的熱傳遞，其中，相應(yīng)的片的催化器材料作為蓄熱器19或20象征性地示出。針對(duì)實(shí)際的催化器，對(duì)于由蓄熱器19、20表示的催化器主體朝向催化器的周緣相應(yīng)于存在的溫度差產(chǎn)生熱降。關(guān)于根據(jù)圖4的圖示和包罩5的在那里象征性的表示，朝向周圍環(huán)境存在熱傳遞阻力，在圖4中通過(guò)熱傳遞阻カRe來(lái)表示。
[0054]在熱模型的通過(guò)圖4給出的說(shuō)明中由此出發(fā)，即相應(yīng)于在實(shí)際運(yùn)行中的條件存在穩(wěn)態(tài)的和非穩(wěn)態(tài)的運(yùn)行階段且如果在定期的時(shí)間間隔中測(cè)得的在廢氣后處理單元之前、尤其即在催化器之前的廢氣溫度相對(duì)于在相應(yīng)的時(shí)間段上的時(shí)間上的平均值變化那么在這些運(yùn)行階段之間無(wú)論如何可被區(qū)分且來(lái)進(jìn)行區(qū)分。如果不是這樣的情況則從穩(wěn)態(tài)的或穩(wěn)定了的狀態(tài)出發(fā)，在其它情況中從非穩(wěn)態(tài)的狀態(tài)出發(fā)。相應(yīng)地使用不同的調(diào)節(jié)回路。
[0055]相應(yīng)于由其主體、尤其即由催化器主體到周圍環(huán)境的徑向熱傳遞對(duì)廢氣后處理單元(其尤其構(gòu)造為催化器)的溫度的通常較小的影響，在穩(wěn)態(tài)的情況中在調(diào)節(jié)組件22介入下通過(guò)改變熱傳遞阻力Re實(shí)現(xiàn)匹配。穩(wěn)態(tài)的狀態(tài)相應(yīng)于之前描述的條件在模型中經(jīng)由在模塊21中顯示的穩(wěn)態(tài)探測(cè)來(lái)確定。調(diào)節(jié)組件22考慮在廢氣后處理單元之后、關(guān)于SCR催化器如在該實(shí)施例中即在傳感器Kat之后的出ロ側(cè)的溫度T (測(cè)量)與在模型之后的T (計(jì)算)的差。如果相對(duì)于入口側(cè)的在廢氣后處理單元之前、尤其在催化器之前測(cè)得的廢氣溫度T的在時(shí)間上的平均值產(chǎn)生相關(guān)的偏差，則改變傳熱系數(shù)k。這因?yàn)槠涓鶕?jù)廢氣的流動(dòng)速度且因此根據(jù)負(fù)荷變化且此外相應(yīng)的存儲(chǔ)器片(以及廢氣后處理單元的、尤其催化器的主體整個(gè))的熱焓相比受由相應(yīng)的片到周圍環(huán)境的熱傳遞更多地受流經(jīng)的廢氣的溫度影響。傳熱系數(shù)k的變化從模塊23出發(fā)在考慮所描述的動(dòng)態(tài)因素的情況下跟隨。
[0056]圖5以方框圖示出了之前描述的過(guò)程的圖解，其中，作為還對(duì)其它廢氣后處理單元的示例又參照SCR催化器，使得在KAT之后的T或在KAT之前的T還代表被測(cè)量或計(jì)算的在廢氣清潔單元之后的T或在廢氣清潔單元之前的T。根據(jù)模塊30，在模型計(jì)算中在經(jīng)由熱傳遞阻力Re檢測(cè)至周圍環(huán)境的熱傳遞而經(jīng)由傳熱系數(shù)k檢測(cè)從廢氣到催化器主體上的熱傳遞時(shí)實(shí)現(xiàn)在對(duì)廢氣后處理單元流出側(cè)的在KAT傳感器之后測(cè)得的廢氣溫度T的動(dòng)態(tài)修正、氣體溫度的計(jì)算和在帶有橫向分布的催化器主體中的溫度的計(jì)算，其中，模型計(jì)算從前向后來(lái)執(zhí)行。
[0057]測(cè)得的在流入側(cè)的廢氣溫度(稱為在KAT之前的T)在模塊31中來(lái)檢測(cè)且在經(jīng)過(guò)根據(jù)模塊32的極點(diǎn)補(bǔ)償之后在根據(jù)模塊30的模型計(jì)算中被處理。測(cè)得的在流出側(cè)的廢氣溫度(稱為在KAT之后的T)根據(jù)模塊33經(jīng)由根據(jù)模塊34的極點(diǎn)補(bǔ)償被輸送給模塊35，在其中實(shí)現(xiàn)在KAT傳感器之后測(cè)得的廢氣溫度T相對(duì)在KAT模型之后計(jì)算的廢氣溫度T的平衡。關(guān)于所計(jì)算的在流出側(cè)的廢氣溫度(在KAT模型之后的T)在考慮根據(jù)模塊30的結(jié)果的情況中實(shí)現(xiàn)在模塊36中的加權(quán)的平均值形成，其作為結(jié)果經(jīng)由模塊37作為所計(jì)算的在流出側(cè)的溫度(在KAT傳感器之后的T)被輸送給模塊35。
[0058]在考慮測(cè)得的在流出側(cè)的溫度(在KAT傳感器之后的T)與所計(jì)算的在流出側(cè)的溫度(在KAT模型之后的T)的在模塊35中所執(zhí)行的平衡的情況中實(shí)現(xiàn)在穩(wěn)態(tài)的與非穩(wěn)態(tài)的運(yùn)行特性之間的區(qū)分，其中，經(jīng)由根據(jù)模塊38的穩(wěn)態(tài)識(shí)別和熱傳遞阻力Re的隨后的平衡(模塊40)其作為參數(shù)被輸入根據(jù)模塊30的模型計(jì)算中。在通過(guò)在測(cè)得的與計(jì)算的在流出側(cè)的溫度(在KAT之后的T)之間的根據(jù)模塊35的平衡提供的根據(jù)模塊39的非穩(wěn)態(tài)識(shí)別中實(shí)現(xiàn)在模塊41中的傳熱系數(shù)k與接下來(lái)的根據(jù)模塊30輸入模型計(jì)算中的平衡。在其中其也考慮根據(jù)模塊42提供的環(huán)境溫度T。[0059]圖6用于說(shuō)明在模塊30中所考慮的在對(duì)廢氣后處理單元流出側(cè)測(cè)得的在KAT傳感器之后的溫度T、即傳感檢測(cè)的且因此相應(yīng)于傳感器慣性失真的溫度值的動(dòng)態(tài)修正。其(以虛線示出)在模塊45中所表示的極點(diǎn)補(bǔ)償(其在計(jì)算上平衡傳感器慣性)之后低通平整地在其關(guān)于時(shí)間和屬于此的導(dǎo)數(shù)的變化過(guò)程中被畫出(Abtragen)。對(duì)于相同的時(shí)間段，基于模型確定的在KAT模型之后(即計(jì)算)的溫度T也以相應(yīng)的方式被確定且在圖表中作為實(shí)線示出。在拐點(diǎn)的時(shí)間位置的相應(yīng)的偏移中(相應(yīng)于導(dǎo)數(shù)曲線的最大值或最小值)示出了修正需求，其中，在修正的意義上可使存在的時(shí)間偏移最小化。這在模型計(jì)算中在減小或增大的意義上通過(guò)k值的相應(yīng)的變化實(shí)現(xiàn)。對(duì)于k值的修正，適宜地相應(yīng)以相同的數(shù)量級(jí)、例如加或減大約一個(gè)百分點(diǎn)來(lái)修正它。與導(dǎo)數(shù)相應(yīng)的數(shù)值在模塊46和47中來(lái)檢測(cè)且在圖表中被畫出。
[0060]在使用在廢氣清潔單元的模型中的溫度分布的基于模型的計(jì)算的情況下，尤其在使用先前所闡述的基于模型的計(jì)算的情況下，在用于廢氣清潔單元、尤其根據(jù)圖7的SCR催化器的調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)的情況中來(lái)工作。
[0061]如之前已對(duì)作為還對(duì)其它廢氣清潔單元的示例的SCR催化器所提出的那樣，在圖7中以50表示SCR催化器、以51表示尤其先前所提到的和闡述的形式的SCR模型、以52表示預(yù)控制部、以53表示調(diào)節(jié)器且以54表示模型平衡。
[0062]在SCR模型中，補(bǔ)充地、尤其并行于模型化的溫度計(jì)算，尤其關(guān)于特性場(chǎng)地基于對(duì)于相應(yīng)的催化器材料在臺(tái)架中所確定的數(shù)據(jù)根據(jù)在廢氣中的NH3濃度來(lái)考慮取決于溫度的NH3存儲(chǔ)能力。在考慮該存儲(chǔ)特性和下面復(fù)述的主要反應(yīng)的情況中來(lái)確定NH3的總轉(zhuǎn)化，其與在KAT之前的NOx的份額相對(duì)在KAT之后的份額的差相關(guān)聯(lián)且經(jīng)由其因此可來(lái)確定相應(yīng)設(shè)置為目標(biāo)值的NOx值、例如基于法規(guī)待遵循的排放值。
[0063]所提到的主要反應(yīng)是:
1.)NO + NO2 + 2 NH3 -> 2 N2 + 3 H2O,
作為快速的反應(yīng)
2.)4 NO + 4 NH3 + O2 -> 4 N2 + 6 H2O
作為標(biāo)準(zhǔn)反應(yīng)，以及
3.)6 NO2 + 8 NH3 -> 7 N2 + 12 H2O,
作為緩慢的反應(yīng)。
[0064]對(duì)于模型計(jì)算近似地可由此出發(fā)，即在較緩慢的反應(yīng)開(kāi)始之前，較快的反應(yīng)相應(yīng)結(jié)束，使得在計(jì)算技術(shù)上這些反應(yīng)可被假設(shè)為依次進(jìn)行。在相應(yīng)較快的反應(yīng)之后，NO和NO2的所轉(zhuǎn)化的量被從輸出量減去且在每個(gè)反應(yīng)之后來(lái)確定在片的體積中還可用的NH3量。
[0065]關(guān)于根據(jù)圖7的調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)，SCR模型51因此鑒于所處理的特征量(例如輸出值、尤其NOx值)提供SCR催化器50的盡可能精確的圖像。
[0066]相應(yīng)地，對(duì)SCR模型的輸入?yún)?shù)關(guān)于流動(dòng)經(jīng)過(guò)SCR催化器50的廢氣是:勵(lì)、勵(lì)2、廢氣質(zhì)量、在KAT之前和之后的溫度T和NH3。在出口側(cè)檢測(cè):N0X、轉(zhuǎn)化的Ν0/Ν02、最大轉(zhuǎn)化的Ν0/Ν02、存儲(chǔ)的NH3和最大且存儲(chǔ)的NH3。在預(yù)控制部52中實(shí)現(xiàn)NH3的轉(zhuǎn)化需求以及存入和輸出的NH3量的計(jì)算，接到SCR模型51和SCR催化器50上。使調(diào)節(jié)器53得到關(guān)于SCR催化器50確定可能的附加的配給量的功能，以便根據(jù)情況將SCR催化器50與SCR模型51平衡。
[0067]由此出發(fā)，即經(jīng)由預(yù)控制部基于SCR模型51的規(guī)定來(lái)計(jì)算相應(yīng)協(xié)調(diào)于規(guī)定的排放值(即在KAT之后的NOx)的、待作為還原劑噴入的NH3量且引起相應(yīng)的噴入，經(jīng)由模型平衡部54實(shí)現(xiàn)評(píng)估在SCR模型51與SCR催化器50之間是否存在較大的偏差且這用于在預(yù)控制部中“輸出量不等于零”的情況。如果這是這樣的情況，則在模型中實(shí)現(xiàn)最大的存儲(chǔ)能力的改變和因此還有預(yù)控制部的對(duì)下一負(fù)荷變換的匹配，因?yàn)轭A(yù)控制部52在其方面基于由SCR模型51提供的數(shù)據(jù)工作。這是:在SCR-Kat之后的NO (ppm)、在SCR-Kat之后的NO2 (ppm)、最大可轉(zhuǎn)化的NO (mol/s)、最大可轉(zhuǎn)化的NO2 (mol/s)、被轉(zhuǎn)化的NO (mol/s)、被轉(zhuǎn)化的NO2 (moI/S)、最大可存儲(chǔ)的NH3(Hi0I)和被存儲(chǔ)的NH3(Hi0I)。與倘若在預(yù)控制部中“輸出量不等于零”那么模型平衡才發(fā)生的決定相應(yīng)，模型平衡僅在輸出的階段中發(fā)生。
[0068]相應(yīng)于由SCR模型51規(guī)定的數(shù)據(jù)，預(yù)控制部將噴入的NH3量調(diào)節(jié)成使得遵循相應(yīng)規(guī)定的排放值、即例如法規(guī)的排放值。在預(yù)控制部中，對(duì)此持續(xù)地基于由SCR模型51提供的數(shù)據(jù)來(lái)計(jì)算在出口側(cè)的NOx值且與規(guī)定的排放值比較。如果產(chǎn)生較大的偏差，則通過(guò)改變?cè)赟CR模型51中由預(yù)控制部52所配量的待噴入的NH3量來(lái)增大或減小輸送的NH3量。
[0069]例如，由預(yù)控制部52算出的0.5g/kWh的NOx值可導(dǎo)致關(guān)于排放值(由此例如
0.67g/kffh的法規(guī)排放值)NOx的太大的轉(zhuǎn)化。相應(yīng)地，由預(yù)控制部52來(lái)撤銷NH3的噴入。如果NOx的轉(zhuǎn)化小于規(guī)定的排放值，則預(yù)控制部52引起NH3噴入量的增大。NH3的存入被進(jìn)行成使得排除逃逸危險(xiǎn)。
[0070]經(jīng)由模型平衡部54，在限定的時(shí)刻在實(shí)際設(shè)定的在KAT之后的NOx與所計(jì)算的NOx之間的在時(shí)間上的變化過(guò)程根據(jù)模型來(lái)檢測(cè)。如果在這些值之間產(chǎn)生差且這些值在圖表中作為NOx值關(guān)于時(shí)間以曲線描繪，則在曲線之間的面積是對(duì)模型誤差的度量。如果該模型誤差超過(guò)閾值，改變模型中的存儲(chǔ)能力。這樣的改變根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選地僅在輸出期間來(lái)進(jìn)行，因?yàn)榇鎯?chǔ)能力由于Kat老化僅緩慢地變化且模型誤差此外與存入相比更明顯可見(jiàn)。與這樣的經(jīng)由模型平衡部54實(shí)現(xiàn)的修正相聯(lián)系，還優(yōu)選地自動(dòng)地來(lái)考慮催化器的老化。
[0071]是否在相應(yīng)的條件下SCR模型51也必須鑒于其最大的存儲(chǔ)能力被修正、即存儲(chǔ)能力的提高或減小是否必要取決于傳感確定的即測(cè)得的N0x值。其中:N0X模型一 NOx實(shí)際>0:提高模型的存儲(chǔ)能力，NOx模型一 NOx實(shí)際〈O:減小模型的存儲(chǔ)能力。
[0072]使調(diào)節(jié)器53得到在穩(wěn)態(tài)的運(yùn)行中在SCR模型51中算出的NOx值與在SCR催化器50之后測(cè)得的NOx值的偏差較小的情況中疊加于且獨(dú)立于預(yù)控制部52的決定必要時(shí)進(jìn)行噴入的NH3物質(zhì)的匹配的功能，以便在遵循NOx排放值方面確?？焖俚钠ヅ?。[0073]該匹配優(yōu)選地由此實(shí)現(xiàn)，即N0x*NH3R化經(jīng)由存儲(chǔ)負(fù)載來(lái)檢測(cè)且實(shí)際負(fù)載與相應(yīng)于額定轉(zhuǎn)化的負(fù)載的偏差作為應(yīng)以多少量來(lái)存入或輸出的標(biāo)準(zhǔn)來(lái)檢測(cè)。在存入的情況中，待存入的量關(guān)于在實(shí)際負(fù)載值與最大負(fù)載之間的負(fù)載曲線的線性插值相應(yīng)于在實(shí)際負(fù)載和與相應(yīng)于額定轉(zhuǎn)化的負(fù)載之間的差。在輸出的情況中，待輸出的量相應(yīng)于實(shí)際負(fù)載和在實(shí)際負(fù)荷與其通過(guò)軸線的交叉點(diǎn)的通路之間的負(fù)載曲線的線性插值的差，如在圖8和9中所說(shuō)明的那樣。
[0074]附圖標(biāo)記清單 I片
2片 3片 4片 5包罩 6部段 7長(zhǎng)方體 8傳感器 9傳感器 10傳感器 15極點(diǎn)補(bǔ)償 16蓄熱器-氣體物質(zhì) 17蓄熱器-氣體物質(zhì) 18模塊 19蓄熱器 20蓄熱器 21模塊穩(wěn)態(tài)探測(cè) 22調(diào)節(jié)組件
23模塊-根據(jù)圖6的動(dòng)態(tài) 模塊
31在KAT之前的T (測(cè)得的溫度)
32極點(diǎn)補(bǔ)償
33在KAT之后的T (測(cè)得的溫度)
34極點(diǎn)補(bǔ)償 35溫度平衡
在KAT之后測(cè)量的T/在KAT之后計(jì)算的T 36平均值形成 37模塊 38穩(wěn)態(tài)識(shí)別 39非穩(wěn)態(tài)識(shí)別
40Re平衡
41k平衡42環(huán)境溫度45極點(diǎn)補(bǔ)償46數(shù)值47數(shù)值
50SCR催化器)
51SCR模型)
52預(yù)控制部)調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)
53調(diào)節(jié)器)
54模型平衡部)
m質(zhì)量份額n物質(zhì)的量份額m氣體T氣體
【權(quán)利要求】
1.ー種用于基于模型確定用于廢氣的后處理單元、尤其催化器也稱為SCR催化器或顆粒過(guò)濾器的溫度分布的方法，其帶有被廢氣軸向流經(jīng)的且在所述后處理單元的模型中它的至少軸向分段的構(gòu)造、在部段之間至少主要經(jīng)由廢氣的軸向熱傳遞以及從所述后處理單元的周緣到周圍環(huán)境上的徑向熱傳遞，其特征在于，在所述模型中根據(jù)在所述后處理單元之前在規(guī)定的、尤其相同的時(shí)間間隔中測(cè)得的廢氣溫度相對(duì)其在時(shí)間上的平均值是否變化來(lái)在穩(wěn)態(tài)與非穩(wěn)態(tài)的工作運(yùn)行之間進(jìn)行區(qū)分，此外在考慮熱傳遞阻值(R。)的情況下計(jì)算到所述后處理單元的周緣上的徑向熱傳遞而在考慮傳熱系數(shù)(k)的情況下計(jì)算從所述廢氣到所述后處理單元的部段上的熱傳遞，并且在所述模型中算出的在后處理單元之后的溫度與在所述后處理單元之后測(cè)得的、平均的溫度的偏差在穩(wěn)態(tài)的工作運(yùn)行中通過(guò)熱傳遞附加值(Re)的匹配而在非穩(wěn)態(tài)的工作運(yùn)行中通過(guò)所述傳熱系數(shù)(k)的匹配來(lái)考慮、尤其來(lái)考慮。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在干，對(duì)于關(guān)于所述后處理單元的軸向分割成片且所述片徑向分割尤其成環(huán)的建模，基于對(duì)于軸向上最后的片的面積份額所計(jì)算的溫度來(lái)平均地確定在后處理單元之后的平均的計(jì)算的溫度。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于，對(duì)于從給定的運(yùn)行狀態(tài)出發(fā)的穩(wěn)態(tài)的工作運(yùn)行在模型計(jì)算中保持對(duì)于該運(yùn)行狀態(tài)給定的傳熱系數(shù)(k)。
4.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，對(duì)于從給定的運(yùn)行狀態(tài)出發(fā)的非穩(wěn)態(tài)的工作運(yùn)行在建模中對(duì)于該運(yùn)行狀態(tài)利用保持相等的熱傳遞附加值(R。)來(lái)計(jì)算。
5.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述熱傳遞附加值(R。)取決于對(duì)于所述熱處理單元的環(huán)境條件。
6.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，對(duì)于非穩(wěn)態(tài)的工作運(yùn)行可變的傳熱系數(shù)(k)的變化方向由此來(lái)確定，即檢測(cè)在后處理單元之后關(guān)于時(shí)間測(cè)得的和算出的平均溫度曲線且對(duì)此形成導(dǎo)數(shù)，其中，根據(jù)與所述導(dǎo)數(shù)的最大值和最小值相應(yīng)的拐點(diǎn)的相對(duì)時(shí)間位置來(lái)增大和減小所述傳熱系數(shù)(k)。`
7.尤其根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)或多項(xiàng)所述的、用于基于模型確定在使用SCR催化器的情況下用于廢氣的后處理單元的溫度分布的方法，在其中所述SCR催化器(50)包含到帶有至少ー個(gè)SCR模型(51)、預(yù)控制部(52)和調(diào)節(jié)器(53)的調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)中，其中，經(jīng)由所述預(yù)控制部(52)將待輸送給所述SCR催化器(50)的NH3量矯正、計(jì)算和/或調(diào)整成遵循排放值、尤其排放極限值，其中，所述SCR模型(51)為所述預(yù)控制部(52)提供輸入?yún)?shù)，其中，在所述預(yù)控制部(52)中持續(xù)地來(lái)計(jì)算與所提供的數(shù)據(jù)相應(yīng)的NOx值且與規(guī)定的排放值比較，且其中，所述調(diào)節(jié)器(53)通過(guò)匹配相應(yīng)的、輸送給所述SCR催化器(50)的NH3量使在SCR催化器(50)之后測(cè)得的NOx實(shí)際值適應(yīng)于算出的在SCR催化器(50)之后的NOx額定值。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，該適應(yīng)在穩(wěn)態(tài)的運(yùn)行中為了平衡在SCR催化器(50)之后測(cè)得的NOx實(shí)際值與算出的在SCR催化器(50)之后的NOx額定值的較小的偏差逐步地來(lái)進(jìn)行。
9.根據(jù)權(quán)利要求7或8所述的方法，其特征在于，作為用于所述預(yù)控制部(52)的輸入?yún)?shù)尤其設(shè)置有:在SCR之后的NO和NO2 ppm,在給定的負(fù)荷的情況中最大可轉(zhuǎn)化的NO和NO2 mol/s、所轉(zhuǎn)化的NO和NO2 mol/s、最大的NH3存儲(chǔ)能力即可存儲(chǔ)的NH3 max.mo I和NH3存儲(chǔ)負(fù)載即所存儲(chǔ)的NH3 mol。
10.根據(jù)權(quán)利要求7至9中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，取決于參數(shù)地在所述預(yù)控制部(52)中基于所述輸入?yún)?shù)所確定的NOx值與規(guī)定的排放值之間出現(xiàn)的偏差通過(guò)在NH3的輸送中的變化來(lái)考慮，使得對(duì)于存儲(chǔ)在所述SCR模型(51)中的NH3產(chǎn)生増大或減少。
11.根據(jù)權(quán)利要求7至10中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，模型平衡部(54)集成到所述調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)中，在所述模型平衡部中在限定的時(shí)刻將在測(cè)得的與在所述模型中所檢測(cè)的NOx值之間的差的時(shí)間上的變化過(guò)程作為對(duì)模型誤差的度量來(lái)檢測(cè)。
12.根據(jù)權(quán)利要求7至11中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，在所述SCR模型(53)中NOx反應(yīng)經(jīng)由下列主要反應(yīng)
.1.)N0+ NO2 + 2 NH3 -> 2 N2 + 3 H2O, 作為較快的反應(yīng) . 2.)4 NO + 4 NH3 + O2 -> 4 N2 + 6 H2O
作為標(biāo)準(zhǔn)反應(yīng)，以及
.3.)6 NO2 + 8 NH3 -> 7 N2 + 12 H2O, 作為較慢的反應(yīng) 來(lái)檢測(cè)。
【文檔編號(hào)】F01N9/00GK103534453SQ201280018733
【公開(kāi)日】2014年1月22日 申請(qǐng)日期:2012年2月7日 優(yōu)先權(quán)日:2011年2月16日
【發(fā)明者】M.黑勒, R.米勒, J.尼邁耶, J.雷梅勒, G.舍夫納, H.辛策尼希, T.施佩德 申請(qǐng)人:Mtu腓特烈港有限責(zé)任公司