用于在負荷變化的過程中減少內燃機的廢氣后處理系統(tǒng)中的氮氧化物排放和氨排放的方 ...的制作方法
【技術領域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及一種用于減少內燃機的廢氣中的氮氧化物排放的方法，所述內燃機在其排氣道中具有催化器，并且其中為了進行氮氧化物還原而沿著廢氣的流動方向在構造為SCR催化器的催化器之前借助于計量單元將解離氨的還原劑溶液配量給廢氣流，或者在用稀薄地調節(jié)的廢氣進行的加載階段中將氮氧化物儲存到構造為NOx儲存催化器的催化器中，并且在緊隨此后的、用濃厚地調節(jié)的廢氣進行的再生階段(Regenerat1nsphase)中排出所述氮氧化物，并且將所述氮氧化物轉化為氮和水，其中在用所述內燃機來運行的車輛中在導航系統(tǒng)和/或至少一個駕駛員輔助系統(tǒng)中提供關于行車線路的數據。
[0002]此外，本發(fā)明涉及一種用于實施根據本發(fā)明所述方法的裝置、尤其是控制單元。
【背景技術】
[0003]通過氧化催化器比較容易地將HC排放及C0排放從比如柴油機的廢氣中消除，而在存在氧氣的情況下氮氧化物的除去則變得比較麻煩。原則上，可以用NOx儲存催化器或者SCR催化器(Selective Catalytic Reduct1n)來脫氮。由于在內部形成混合氣使得在柴油機中產生比在汽油機中多得多的碳煙排放物。對于轎車來說，當前的趨勢是，借助于顆粒過濾器在馬達之后將這些碳煙排放物從所述廢氣中除去并且使馬達內部的措施首先集中于減少NOx及降低噪聲。對于營運車輛來說，通常優(yōu)選在馬達之后用SCR系統(tǒng)來降低NOx排放。
[0004]對于NOx儲存催化器(NSC:N0x Storage Catalyst)來說，分兩個步驟來還原氮氧化物。在加載階段中，連續(xù)地在稀薄的廢氣中將NOx儲存到所述催化器的儲存組件中。這種加載階段在取決于工作點的情況下典型地持續(xù)30到300s。在再生階段中周期性地以濃厚的廢氣將NOx從所述儲存器中排空并且對其進行轉化。儲存器的再生典型地在2到10s的時間范圍內進行。
[0005]氮氧化物的選擇性催化還原(SCR)基于以下方面:所選擇的還原劑在有氧氣參與的情況下有選擇性地使氮氧化物(NOx)還原。“有選擇性地”在此意味著，還原劑的氧化優(yōu)選(有選擇性地)用氮氧化物的氧而不是用在所述廢氣中顯著較富余地存在的分子的氧來進行。氨(NH3)在此已經驗證為具有最高的可選擇性的還原劑。就在車輛中的運行而言，必須儲存因毒性而在安全技術上有危險的順3量。但是，順3可以由無毒的載體物質、比如尿素或者氨基甲酸錢(Ammoniumcarbamat)來產生。作為載體物質，尿素已經經受驗證。尿素在水中具有十分好的可溶性，并且因此可以作為可容易地計量的尿素-水溶液(也作為AdBlue而熟知)來添加給所述廢氣。如果配量了比在用NOx還原時所轉化的程度多的還原劑，那就可能出現不受歡迎的氨-滑移(Ammonika-Schlupf )。NH3為氣態(tài)并且擁有十分低的氣味界限(15 ppm)，從而會出現-可避免的-對于環(huán)境的損害。冊13的除去可以通過處于所述SCR催化器后面的附加的氧化催化器來實現。這種閉鎖催化器(Sperrkatalysator)將可能出現的氨氧化為隊和H20。除此以外，有必要認真地應用AdBlue計量。這樣的、具有SCR催化器的廢氣凈化系統(tǒng)尤其在DE 10139142 A1中得到了描述。從尿素_水溶液(HWL)中進行氨釋放的情況同樣在專業(yè)文獻中得到足夠的描述(參照WEISSWELLER in CIT (72)、第 441-449 頁，2000 年)。
[0006]為了在將順3滑移即NH 3穿過所述催化器系統(tǒng)的程度降低到最低限度的同時對NOx還原進行優(yōu)化-需要在模型支持下計算最佳的計量數量。不過，尤其在出現所述內燃機的不可預見的負荷變化時，可能出現誤計量，所述誤計量會助長廢氣中的NOx峰值以及氨-滑移。
[0007]新的廢氣立法(RDE、WLTC) —方面放寬了經過認證的運行范圍(負荷和轉速)，并且另一方面也放寬了用內燃機運行的車輛(瞬態(tài)控制)的動力(加速度和速度)。由此，暫時地用現今的控制方案及調節(jié)方案會首先在負荷變化(瞬態(tài))中加劇地出現碳煙峰值及NOx峰值。特別地，所述NOx峰值可能突破所述催化器，因為要么在催化器中的停留時間太小要么沒有貯存足夠的尿素。關于內燃機的未處理排放的解決方案目前在于，通過當前的指示器(比如裝載壓力變化)來識別瞬時的狀態(tài)，并且而后利用從中推導出來的額定值或者修正值從空氣質量控制和廢氣再循環(huán)率控制的組合中并且也從對所述噴射系統(tǒng)的干預(減少后來的噴射開始，比如NOx未處理排放)中來降低碳煙峰值及NOx峰值并且繼續(xù)保證可行駛性(加速特性)。
[0008]另一方面，不同的系統(tǒng)已經是現有技術或者依然處于開發(fā)之中，所述不同的系統(tǒng)能夠實現預測或者從駕駛員輔助系統(tǒng)或者導航系統(tǒng)中產生附加的信息，所述附加的信息能夠實現預測。
[0009]用于將這樣的、尤其是用于調節(jié)或者控制內燃機中的燃燒過程或者用于運行廢氣后處理系統(tǒng)的數據考慮在內的方案，比如從DE 10 2008 025569 A1或者DE 10 2009000334 A1中得到公開。
[0010]DE 10 2008 025569 A1介紹了一種用于調節(jié)和/或控制具有內燃機的機動車的功能系統(tǒng)的方法，該方法具有以下步驟:編制內燃機的、在將來存在的運行狀況的預測并且通過對預測的考慮來前瞻性地調節(jié)和/或控制所述功能系統(tǒng)的狀態(tài)。所述功能系統(tǒng)是顆粒過濾器、NOx儲存催化器、柴油-氧化催化器、用于對氧傳感器進行適應處理的裝置、用于進行油箱排氣診斷的裝置、空調、蓄熱器或者類似裝置。本發(fā)明尤其涉及一種用于主動地使在柴油機動車的排氣設備中布置在內燃機的下游的、用于對在所述排氣設備中得到導引的廢氣流進行過濾的顆粒過濾器再生的方法。為了更好地使所述顆粒過濾器再生，所述方法具有以下步驟:編制內燃機的、在將來存在的運行狀況的預測并且通過對預測的考慮來前瞻性地調節(jié)和/或控制所述顆粒過濾器的裝載狀態(tài)。對于不同的系統(tǒng)來說，有利地產生可以用于編制所述預測的通訊數據。但是，作為替代方案，也可以涉及能夠特意為編制所述預測而產生和/或調用的通訊數據。所述通訊數據可以是駕駛員輔助系統(tǒng)、GPS導航、基于互聯(lián)網的系統(tǒng)、適應性速度調節(jié)設備(ACC)、與道路基礎設施和/或其他交通參與者的近場通信(Car-to-Car Communicat1n)、交通示意標志識別裝置或者類似裝置的數據。所述通訊數據可以有利地包含面向未來的信息，在所述面向未來的信息的基礎上能夠編制所述預測。
[0011]DE 10 2009 000334 A1介紹了一種用于運行機動車的內燃機的方法，所述機動車具有至少一個用于對內燃機的廢氣進行后處理的SCR催化器，用于保證對于所述SCR催化器的運行來說足夠的還原劑的量，其中設置了具有液位傳感器A的燃料箱以及具有液位傳感器B的還原劑箱。在此，液位傳感器B的信號或者液位傳感器A及液位傳感器B的信號由導航單元來檢測和/或測評。所述方法用于保證對于所述SCR催化器的運行來說足夠的還原劑的量。不過，對于為了對還原劑計量進行優(yōu)化而預測性地識別在內燃機的運行中的瞬態(tài)的情況未得到描述。

【發(fā)明內容】

[0012]因此，本發(fā)明的任務是，能夠實現對于瞬態(tài)的相應的預測性的識別并且在用于避免氮氧化物排放及氨排放的策略中將這種預測性的識別考慮在內。
[0013]此外，本發(fā)明的任務是，提供了一種相應的、用于實施所述方法的裝置。
[0014]與所述方法相關的任務通過權利要求1到9的特征來解決。
[0015]根據本發(fā)明，在此規(guī)定，即使在所述內燃機的瞬態(tài)運行條件下也由有待預料的行車線路的數據來預先確定內燃機負荷分布并且由此預先確定所述內燃機的氮氧化物排放、所述催化器的氮氧化物轉換和/或為了進行氮氧化物還原所配量的還原劑溶液的需求，并且在計量所述還原劑溶液時這些數據被修正式地加以考慮，或者影響所述NOx儲存催化器的加載階段及再生階段的時刻及持續(xù)時間。用所述方法尤其可以如開篇所提到的那樣更好地滿足新的銷售立法的要求。尤其在瞬態(tài)的狀態(tài)中，由此可以進一步減少氮氧化物排放。通過將關于前面的線路曲線及交通的數據考慮在內這種方式，可以更加精確地調整對還原劑溶液的配量或者就避免還原劑的過度計量而言或者就減少燃料消耗而言對加載階段/再生階段的時刻和持續(xù)時間進行優(yōu)化。此外，可以在過度計量時明顯地減小或者避免所述氨滑移。
[0016]特別有利的是，一方面根據已知的和/或測量的車輛數據或者馬達數據并且另一方面由以電子水平線(EH)的形式保存在所述導航系統(tǒng)中的或能夠調用的數據來確定所述內燃機的、用于遠程預測水平線的內燃機負荷分布。由此，可以預先確定所述線路分布并且由此也預先確定所述內燃機的負荷分布，從而可以更加精確地且在正確的時刻更加精確地預先確定所需要的、有待計量的、用于氮氧化物還原的還原劑量或者可以更加精確地預先確定用于所述加載階段/再生階段的時刻。關于電子水平線，在這期間有著大量的引文。關于這方面的較新的開發(fā)方案尤其在本申請人的申請中得到了描述。
[0017]另一種有利的方法變型方案規(guī)定，根據過去的行程來編制所述負荷分布，其中在固定的時間網格內以參照位置(Ortsbezug)來保存在可預先確定的數目的經過的行程期間的驅動負荷并且由此編制駕駛員特有的及車輛特有的負荷分布。由此，作為來自于所述電子水平線(EH)的數據的補充，可以考慮經常