用于适配排气处理系统的方法与流程

1.本技术涉及一种与车辆的排气处理系统有关的方法，并且具体地涉及一种用于适配排气处理系统中包括的部件的方法。


背景技术：

2.与政府对污染和空气质量的关注增加有关，主要是在城市地区，在许多管辖区域已经起草了关于来自内燃发动机的排放的排放标准和规定。此类排放标准通常由限定来自内燃发动机的排气排放的可接受限度的要求组成。例如，对于大多数类型的车辆，氮氧化物no
x
、碳氢化合物c
xhy
、一氧化碳co和颗粒pm的排放水平通常由此类标准来监管。配备有内燃发动机的车辆通常在不同程度上产生此类排放。
3.为了符合这些排放标准，处理(净化)由内燃发动机的燃烧引起的排气。处理来自内燃发动机的排气的常见方式由所谓的催化净化过程组成，这就是为什么配备有内燃发动机的车辆通常包括至少一种催化剂的原因。存在不同类型的催化剂，其中不同的相应类型可以是合适的，这取决于例如在车辆中使用的燃烧概念、燃烧策略和/或燃料类型，和/或要净化的排气流中的化合物的类型。关于至少亚硝气(一氧化氮、二氧化氮)，以下称为氮氧化物no
x
，车辆通常包含催化剂，其中将添加剂供应到由内燃发动机中的燃烧产生的排气流，以便将氮氧化物no
x
主要还原为氮气和水蒸气。
4.scr(选择性催化还原)催化剂是用于这种类型的还原的常用类型的催化剂，主要用于重型车辆。scr催化剂通常使用氨nh3或可从其生成/形成氨的组合物作为添加剂以减少排气中氮氧化物no
x
的量。添加剂被喷射到由由催化剂上游的内燃发动机产生的排气流中。添加到催化剂中的添加剂以氨nh3的形式吸附(储存)在催化剂中，使得在排气中的氮氧化物no
x
和经由添加剂可获得的氨nh3之间可发生氧化还原反应。
5.为了遵守甚至更严格的排气排放要求和法规，许多排气系统设置有两个scr催化剂，其中一者可具有捕获排气流中的烟尘和其他颗粒的双重功能。使用双scr催化剂提供了处理no
x
的更大可能性，同时优化内燃发动机的燃料效率。具体地，在排气处理系统还原氮氧化物no
x
的能力与内燃发动机的燃料效率之间存在相关性。对于内燃发动机，在发动机的燃料效率/总效率与其产生的氮氧化物no
x
之间存在相关性。这种相关性规定，对于给定的系统，在所产生的氮氧化物no
x
和燃料效率之间存在正相关，换句话讲，通过例如更优化地选择喷射正时，可以诱导允许排放更多氮氧化物no
x
的发动机消耗更少的燃料，这可以产生更高的燃烧效率。
6.类似地，所产生的颗粒质量pm与燃料效率之间通常存在负相关，这意味着来自发动机的颗粒质量pm的增加排放与增加的燃料消耗有关。这种相关性是广泛使用包含scr催化剂的排气处理系统的背景，其中意图是针对所产生的相对更大量的氮氧化物no
x
在燃料消耗和颗粒排放方面优化发动机。然后，在排气处理系统中进行这些氮氧化物no
x
的还原，该排气处理系统因此可包含scr催化剂。通过发动机和排气处理系统的设计中的集成方法，其中发动机和排气处理彼此互补，因此，高燃料效率可以与颗粒pm以及氮氧化物no
x
的低排
放一起实现。
7.上文所描述的排气系统由合适的控制系统控制，该控制系统能够测量不同参数，例如各种部件中的温度和no
x
比率，仅提及一些，并且使用这些测量来控制例如添加剂的供应。然后，控制系统以连续反馈连续地工作，从而根据不同的驾驶条件调整排气系统的性能
8.然而，当随时间推移使用时，排气系统及其部件将受到影响并改变其特性。因此，有时有利的是对系统(并且特别是系统的重要部件，诸如靠近排气系统出口端的scr催化剂，在双scr排气系统中通常称为主scr)执行控制和适配，其中例如测量和检查转化率。在这方面的一个问题在于，上游的部件可影响转化率的测量，因为例如no
x
传感器仅可覆盖通过排气管的排气流的体积的一部分，并且例如由于来自上游的部件的干扰(诸如紧耦合scr、来自用于紧耦合scr的剂量装置的喷射添加剂)，排气流中可能存在化合物的不均匀性。然后，不均匀性将对传感器的测量的准确度产生负面影响。因此，准确的适配必须注意并处理或隔离许多不同的错误源。


技术实现要素：

9.本发明的目的是处理上文提到的与排气系统相关联的问题，并提供更准确的系统性能。
10.根据本发明的一个方面，其包括一种用于适配排气处理系统的方法，该排气处理系统被布置成处理由发动机产生的排气流。排气处理系统可包括至少第一添加剂剂量装置，布置在第一添加剂剂量装置下游的第一选择性催化还原催化剂，布置在第一选择性催化还原催化剂下游的第二添加剂剂量装置，以及布置在第二添加剂剂量装置下游的第二选择性催化还原催化剂。
11.该方法包括启动第二选择性催化还原催化剂的适配，以及在第二选择性催化还原催化剂的适配期间控制第一添加剂剂量装置以根据为适配设计的至少一个喷射规则来喷射添加剂。因此，来自第一添加剂剂量装置的添加剂的喷射可基于已针对排气处理系统的不同适配开发的预定义规则。
12.例如，第二选择性催化还原催化剂的适配可包括第二选择性催化还原催化剂的氮氧化物转化率的至少一个测量。另外或替代地，适配可以减轻至少一个偏置相关错误的影响。作为替代方案或作为另外的可能性，适配可减轻与第二添加剂剂量装置的功能相关的至少一个错误的影响。另外的替代方案是，适配可减轻与第二选择性催化还原催化剂的功能相关的至少一个错误的影响和/或适配可减轻第二选择性催化还原催化剂的老化的影响。如所看到的，适配可基于多个不同的减轻场景。
13.此外，适配的启动可由不同的事件触发，诸如预先确定的适配时间段t
adapt
的结束，和/或第二选择性催化还原催化剂下游的排气尾管中的氮氧化物no
x
的水平高于最大阈值no
x_th_max
；no
x
》no
x_th_max
，或相反，第二选择性催化还原催化剂下游的排气尾管中的氮氧化物no
x
的水平低于最小阈值no
x_th_min
，no
x
《no
x_th_min
。触发点还可以是第二选择性催化还原催化剂的故障和/或发动机的代表性使用。
14.根据本发明的方法可以处理其中第一添加剂剂量装置和第一选择性催化还原催化剂中的任一者或两者导致一种或多种化合物在排气流中的分布的不均匀性的情况。在该情况下，可以执行对第一添加剂剂量装置的控制，使得在第二选择性催化还原催化剂的适
配期间限制一种或多种化合物在排气流中的分布的不均匀性的影响。在该情况下，排气处理系统的在测量例如第二催化还原装置中的转化率时可造成干扰以及因此误差的元件被处理成使得不均匀性的影响尽可能低。
15.关于喷射规则，它们可包括一个或多个预先确定的喷射规则和/或导致第一添加剂剂量装置对添加剂的喷射的至少一次中断的喷射规则和/或导致第一选择性催化还原催化剂中的添加剂饱和的喷射规则。
16.作为替代方案(或作为补充方案)，当第一添加剂剂量装置和第一选择性催化还原催化剂中的任一者或两者导致一种或多种化合物在排气流中的分布的不均匀性时，可以执行对第一添加剂剂量装置的控制，使得第二选择性催化还原催化剂的适配减轻一种或多种元素在排气流中的分布的不均匀性对第二选择性催化还原催化剂的功能的影响。
17.对于该情境，一个或多个喷射规则可包括基于发动机的统计使用数据的一个或多个喷射规则和/或对应于发动机的正常使用的一个或多个喷射规则。
18.作为上述的实例，第一添加剂剂量装置可以是一种或多种化合物在排气流中的分布的不均匀性的主要来源。
19.该方法还可包括在控制第一添加剂剂量装置之后测量第二选择性催化还原催化剂的氮氧化物no
x
转化率。这提供了排气处理系统，并且特别是第二选择性催化还原催化剂的适配的效率的反馈。
20.优选地，本发明可包括计算机程序，该计算机程序包括指令，当程序由计算机执行时，该指令致使计算机执行该方法。在这方面，还可提供一种计算机可读介质，其包括指令，当程序由计算机执行时，该指令致使计算机执行该方法。
21.另外，本发明可包括用如上所述的用于适配的方法布置的控制单元，以及包括排气处理系统和控制系统的车辆。
22.本发明的这些和其他方面以及优点将从本发明的以下详细描述和附图中变得显而易见。
附图说明
23.在本发明的以下详细描述中，将参考附图，其中
24.图1示出可以包括本发明的实施方案的示例性车辆，
25.图2示出可以包括本发明的实施方案的排气处理系统，
26.图3示出可包括本发明的实施方案的延伸的排气处理系统的实例，并且
27.图4示出根据本发明的实施方案的控制装置。
具体实施方式
28.图1示意性地示出包括排气处理系统12的示例性车辆10，该排气处理系统可以是根据本发明的一个实施方案的排气处理系统12。动力传动系包括内燃发动机14，该内燃发动机以常规方式经由内燃发动机14上的输出轴16，通常经由飞轮，经由离合器20连接到变速箱18。
29.来自变速箱18的输出轴22经由最终传动装置28(诸如常规差速器)以及连接到最终传动装置28的驱动轴30、32来驱动车轮24、26。
30.内燃发动机14由车辆的控制系统经由控制装置34控制，该控制装置可连接到排气处理系统12和/或其控制装置36。同样，离合器20和变速箱18可以由车辆的控制系统借助于一个或多个适用的控制装置(未示出)来控制。当然，车辆的动力传动系也可以是另一种类型，诸如具有传统自动变速箱的类型，具有混合动力传动系的类型等。
31.车辆10还包括排气处理系统/排气净化系统12，用于处理/净化由内燃发动机14的燃烧室中的燃烧产生的排气排放，该燃烧室可由气缸组成。排气处理系统12可由车辆的控制系统经由控制装置36控制。
32.图2示意性地示出了排气处理系统12的非限制性实例，其中可以使用根据本发明的实施方案的方法。在排气处理系统12中，排气导管40连接到内燃发动机14，该内燃发动机产生到达导管40的排气流42。
33.根据本发明的实施方案的排气处理系统12还包括布置在发动机下游的第一添加剂剂量装置44，以便进行第一添加剂到到达第一选择性催化还原scr催化剂48的排气流42中的第一供应46，该第一选择性催化还原scr催化剂被布置成对到达第一选择性催化还原催化剂48的第一量的氮氧化物no
x_1
进行第一还原。第一scr催化剂48中的催化反应使用由第一添加剂剂量装置44供应到排气流中的第一添加剂。
34.排气处理系统12还包括布置在第一选择性催化还原催化剂48下游的第二添加剂剂量装置，该第二添加剂剂量装置被布置成进行第二添加剂到到达第二选择性催化还原scr催化剂54的排气流42中的第二供应52，该第二选择性催化还原scr催化剂被布置成对到达第二选择性催化还原催化剂54的第二量的氮氧化物no
x_2
进行第二还原。关于第一选择性催化还原催化剂和第二选择性催化还原催化剂，第一选择性催化还原催化剂可以是紧耦合选择性催化还原催化剂(cc-scr)，并且第二选择性催化还原催化剂可以是主要选择性催化还原催化剂(主要scr)。
35.除了第一选择性催化还原催化剂和第二选择性催化还原催化剂之外，排气处理系统50还可设置有用于收集排气流42中的烟尘的柴油颗粒过滤器dpf 56。在所示的实施方案中，dpf 56定位在选择性催化还原催化剂之间。然而，应当理解，dpf可定位在沿着排气系统的其他位置处。此外，dpf可与选择性催化还原催化剂中的一者集成，从而形成催化颗粒过滤器scrf。另外，如图3中所示，系统可包括另外的任选处理部件，诸如布置在第一添加剂剂量装置44上游的第一柴油氧化催化剂90，布置在第一选择性催化还原催化剂44下游和柴油颗粒过滤器56上游的第二柴油氧化催化剂92，以及布置在第二选择性催化还原催化剂54下游的氨滑移催化剂94。
36.排气处理系统12还可配备有一个或若干传感器，诸如一个或若干no
x
传感器58、60、62、64和/或一个或若干温度传感器58、60、62、64，其被布置成分别确定排气处理系统12中的no
x
浓度和温度。例如，对于no
x
传感器可能重要的一个位置在第二选择性催化还原催化剂54的上游，其中可以放置至少一个no
x
传感器62以测量排气流中的no
x
含量。此外，第二no
x
传感器64可定位在第二选择性催化还原催化剂54下游，以用于诊断目的且用于反馈到控制系统，从而控制排气系统的性能。不同传感器连接到控制装置66，该控制装置能够从不同传感器获得信息并且处置、处理信息并将信息传输到车辆10的其他控制装置。
37.排气处理系统可进一步布置有在图2中示意性地示出的系统70。该系统可包括第一添加剂剂量装置44和第二添加剂剂量装置50。第一添加剂剂量装置44和第二添加剂剂量
装置50(通常由向排气流42施加添加剂并将这样的添加剂与该排气流混合的剂量喷嘴组成)由泵72经由用于添加剂的导管74被供应添加剂。泵72经由罐74与泵72之间的一个或若干导管78从用于添加剂的一个或若干罐76获得添加剂。此处应认识到，添加剂可以呈液体形式和/或气体形式。如果使用气体添加剂和液体添加剂，则布置若干罐和泵，其中设置至少一个罐和一个泵以供应液体添加剂，并且设置至少一个罐和一个泵以供应气体添加剂。
38.根据所示实施方案，泵72包括联合泵，其分别向第一剂量装置44和第二剂量装置50进料第一添加剂和第二添加剂。在现有技术中充分地描述了添加剂系统70的具体功能，因此本文中不再进一步详细描述用于喷射添加剂的确切方法。用于供应添加剂的系统370还可包括剂量控制装置80，该剂量控制装置被布置成以使得添加剂被供应到排气流的方式控制泵72。剂量控制装置80可包括第一泵控制装置82，该第一泵控制装置被布置成以使得第一添加剂的第一剂量经由第一添加剂剂量装置44供应到排气流42的方式控制泵72。剂量控制装置80还包括第二泵控制装置84，该第二泵控制装置被布置成以使得第二添加剂的第二剂量经由第二添加剂剂量装置50供应到排气流42的方式控制泵72。
39.本发明的实施方案旨在如下起作用。在将车辆10与内燃发动机14一起使用期间，离开内燃发动机14的排气流42将进入第一选择性催化还原催化剂48，并且在由第一添加剂剂量装置44供应到排气流42的添加剂的帮助下对氮氧化物no
x
进行第一还原。然后排气流42被引导通过颗粒过滤器56的过滤器结构，其中烟尘颗粒从穿过的排气流42被捕获在过滤器结构中，并在颗粒过滤器56中储存和氧化。然后排气流被引导通过布置在第二添加剂剂量装置50下游的第二选择性催化还原催化剂54。第二选择性催化还原催化剂54被布置成通过使用来自第二添加剂剂量装置50的第二添加剂来还原排气流42中的氮氧化物no
x
，并且如果第一添加剂在到达第二选择性催化还原催化剂54时保留在排气流42中，则也使用第一添加剂。就此而言，鉴于没有残余物必须离开第二选择性催化还原54并且因此离开排气系统，第二选择性催化还原54中的no
x
转化是非常重要的。
40.当排气处理系统被使用时，部件将受到影响，并且控制算法和阈值可能不再准确，无法提供最佳排气处理系统性能。具体地，在这方面，重要的是了解第二选择性催化还原催化剂54中no
x
转化的条件，以便能够适应可能的错误。优选地，通过根据设计用于适配的至少一个喷射规则控制第一添加剂剂量装置44喷射添加剂，来利用该第一添加剂剂量装置进行适配。第二选择性催化还原催化剂的适配可以基于若干不同方面和原因。例如，适配可以基于第二选择性催化还原催化剂的氮氧化物转化率的至少一个测量。然后，可以由定位在排气系统中的no
x
传感器执行测量。可触发第二选择性催化还原催化剂的适配的其他方面是处理和减轻关于例如第二添加剂剂量装置50的功能和/或第二选择性催化还原催化剂54的功能的错误的效应和影响。在这方面，第二选择性催化还原催化剂54的老化的影响可通过适配来处理和减轻。
41.适配可以由不同方面、原因和事件触发。例如，可以由预设和预先确定的适配时间段来触发适配。其他触发方面可以是测量第二选择性催化还原催化剂下游的氮氧化物。例如，测量可以检测高于最大允许阈值的no
x
水平，no
x
》no
x_th_max
，这可以触发适配。测量还可检测低于最大允许阈值的no
x
水平，no
x
《no
x_th_max
，这可以触发适配。另外，第二选择性催化还原催化剂的故障可触发适配。另外的可能性是，内燃发动机的代表性使用可以触发适配。适配通常设定为在某一预先确定的时间段期间发生，诸如几分钟。
42.优选地，当控制第一添加剂剂量装置时在第二选择性催化还原催化剂的适配期间限制如上所述的排气流的不均匀性的影响。这在no
x
传感器在第二选择性催化还原催化剂的上游使用时尤其重要。用于控制第一添加剂剂量装置的喷射规则可以是预先确定的，并且可包括导致第一添加剂剂量装置44对添加剂的喷射的至少一次中断，或者可包括导致第一选择性催化还原催化剂54中的添加剂饱和。目的是使第二选择性催化还原催化剂54中的no
x
转化的任何测量错误最小化。
43.作为替代方案，可以控制和执行第一添加剂剂量装置44，使得第二选择性催化还原催化剂54的适配将减轻分布的不均匀性对第二选择性催化还原催化剂54的功能的影响。就此而言，一个或多个喷射规则可以包括基于内燃发动机的统计使用数据的一个或多个规则。然后，这可包括在车辆的正常使用期间收集的使用数据，即代表性数据。该数据收集在所有现代车辆中常规地执行，并且因此将不再更详细地描述。
44.图5示意性地示出控制装置500。控制装置500包括计算单元501，该计算单元可基本上由合适类型的处理器或微计算机组成，例如用于数字信号处理的电路(数字信号处理器，dsp)或具有预先确定的具体功能的电路(专用集成电路，asic)。计算单元501连接到安装在控制装置500中的存储器单元502，从而向计算装置501提供例如所存储的程序代码和/或所存储的数据，计算装置501需要该程序代码和/或数据以便进行计算。计算单元501还被设置为将计算的中间或最终结果存储在存储器单元502中。
45.此外，控制装置500配备有分别用于接收和发送输入和输出信号的装置511、512、513、514。这些输入和输出信号可以包括波形、脉冲或其他属性，它们可被用于接收输入信号的装置511、513检测为信息，并且可被转化为可由计算单元501处理的信号。这些信号然后被提供给计算单元501。用于发送输出信号的装置512、514被布置成将来自计算单元501的计算结果转化为输出信号，以传送到车辆的控制系统的其他部分和/或信号预期针对的部件。
46.与用于接收和发送输入和输出信号的装置的连接中的每一者可由以下中的一者或若干者组成：电缆，数据总线诸如can(控制器区域网络)总线、most(媒体导向系统传输)总线，或任何其他总线配置；或者由无线连接组成。
47.本领域技术人员将认识到，上述计算机可由计算单元501组成，并且上述存储器可由存储器单元502组成。
48.通常，现代车辆中的控制系统由通信总线系统组成，该通信总线系统由一个或多个通信总线组成以连接多个电子控制单元(ecu)或控制器以及位于车辆上的不同部件。这样的控制系统可以包括大量的控制装置，并且可以在多于一个控制装置之间分配特定功能的责任。因此，所示类型的车辆通常包括比图1、图3和图5中所示明显更多的控制装置，这对于本技术领域内的技术人员来说是公知的。
49.本领域技术人员将认识到，图5中的控制装置500可包括图1中的控制装置115和160，图2中的控制装置260，图3中的控制装置360和图3中的控制装置374中的一者或若干者。
50.本文所述的控制装置被布置成执行文件中描述的方法步骤。例如，这些控制装置可对应于例如程序代码形式的不同指令组，当相应的控制装置是活动的/用于实现相应的方法步骤时，该指令组被馈送到处理器中并由处理器使用。
51.在所显示的实施方案中，本发明在控制装置500中实现。然而，本发明也可以全部或部分地在已经存在于车辆中的一个或若干其他控制装置中实现，或者在专用于本发明的控制装置中实现。
52.本领域技术人员还将认识到，可以依照根据本发明的方法的不同实施方案来修改上述排气处理系统。另外，本发明涉及机动车辆10，例如汽车、卡车或公共汽车，或包括根据本发明的至少一个排气处理系统的另一个单元，诸如船舶或电压/电流发生器。
53.本发明并不限于上文所述的本发明的实施方案，而是涉及并包括所附独立权利要求范围内的所有实施方案。