CN102345487A - 将试剂计量添加到排气通道中的方法及实施该方法的装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及将试剂计量添加到排气通道中的方法及实施该方法的装置，在用于计量添加试剂的方法中将试剂通过电气触发的计量阀（24）喷射到喷射管（12）中，使其在所述喷射管（12）中与压缩空气相混合并且其中借助于所述喷射管（12）将掺入了压缩空气的试剂加入到排气通道（10）中并且使其雾化，并且提出一种用于实施所述方法的装置。所述按本发明的处理方式的突出之处在于，根据所述计量阀（24）中的试剂的液压压力（p_Rea_hyd）与所述喷射管（12）中的气动压力（p_D_pneu）之间的压差来对计量阀触发信号（34）的持续时间进行校正。所述按本发明的处理方式能够在试剂的计量添加方面实现较高的精度。

Description

将试剂计量添加到排气通道中的方法及实施该方法的装置

技术领域

本发明涉及按独立权利要求所述类型的一种用于将试剂计量添加到排气通道中的方法以及一种用于实施所述方法的装置。

一种计算机程序以及一种计算机程序产品也是本发明的主题。

背景技术

在公开文献DE 101 39 142 A1中描述了内燃机的一种废气处理装置，对于该废气处理装置来说为减少氧化氮排放而使用SCR（Selective-Catalytic-Reduction）催化器，所述SCR催化器用氨到氮的还原剂来降低包含在废气中的氧化氮。在布置在所述SCR催化器上游的水解催化器中从尿素-水-溶液中提取氨。所述水解催化器用水将包含在尿素-水-溶液中的尿素转换为氨和二氧化碳。用泵将所述尿素-水-溶液置于预先给定的压力。计量阀确定预先给定的流量。在混合室中将压缩空气掺入到所述尿素-水-溶液中。借助于喷射管将所述尿素-水-溶液与所掺入的空气一起如此喷射到内燃机的废气中，使得其尽可能均匀地入流到所述SCR催化器上。

在公开文献DE 10 2004 018 221 A1中描述了一种按所述类型的方法和一种按所述类型的装置，对于所述方法和装置来说同样将处于压力之下的试剂在SCR催化器之前喷射到内燃机的废气中。根据特征参量将试剂压力确定到预先给定的试剂额定压力。作为特征参量可以考虑使用内燃机的运行参量和/或内燃机的废气的特征参量。在调节的范围内对预先给定的试剂压力额定值进行调节，在进行所述调节时由试剂压力传感器来检测试剂实际压力。可以向试剂中掺入压缩空气。同样可以根据特征参量在调节的范围内将压缩空气压力调节到预先给定的压力空气压力额定值，其中所述压缩空气实际压力由压缩空气压力传感器来检测。

发明内容

本发明的任务是，说明一种用于将试剂计量添加到排气通道中的方法和一种用于实施所述方法的装置，所述方法和所述装置能够实现试剂的尽可能精确的计量添加，用于不仅避免过度计量添加而且避免计量添加不足。

所述任务相应地通过在独立权利要求中所说明的特征得到解决。

所述按本发明的用于计量添加试剂的处理方式的出发点是，通过电气触发的计量阀将试剂喷射到喷射管中，使其在喷射管中与压缩空气相混合并且随后借助于所述喷射阀将掺入了压缩空气的试剂加入到比如内燃机的排气通道中并且使其雾化。所述按本发明的处理方式的突出之处在于，根据所述计量阀中的试剂的液压压力与所述喷射管中的气动压力之间的压差来对计量阀触发信号的持续时间进行校正。

所述按本发明的处理方式能够精确地遵守所需要的试剂计量添加量，比如根据燃烧过程的特征参量比如内燃机的运行特征参量来确定所述试剂计量添加量。主要的优点在于，不需要额外的硬件比如压力传感器。所述按本发明的处理方式动用已知的或者说可以容易地检测的信号。

所述按本发明的处理方式的有利的改进方案和设计方案从从属权利要求中获得。

一种设计方案规定，借助于对计量阀触发信号的电流进行的评估来求得用于喷射管中的压差的尺度。所述电流或者至少一个用于所述电流的尺度可以在对所述计量阀进行触发的输出级中以简单的手段来检测。

按照一种设计方案，将在接通之后所述计量阀触发信号的相对的第一电流最大值的振幅理解为用于所述压差的尺度。在探测到振幅增加时，可以缩短所述计量阀触发信号的持续时间。

按照另一种设计方案，借助于对所述计量阀触发信号的电流进行的评估来求得计量阀触发信号的从信号开始直到计量阀的打开的持续时间并且将其作为用于所述压差的尺度来理解。为提高精度，可以考虑到所述计量阀触发信号的电压以及计量阀的温度，其中从计量阀的电磁线圈的电阻中至少可以得到用于温度的尺度。

所述按本发明的用于实施所述方法的装置首先涉及一种专门配备的包括用于实施所述方法的器件的控制仪。

所述控制仪尤其包括对所述计量阀触发信号的电流进行评估的电流评估机构、用于提供触发信号的触发线路以及根据压差对所述计量阀触发信号进行校正的校正装置。

所述控制仪优选包括至少一个电气存储器，在该电气存储器中作为控制仪程序保存了方法步骤。

所述按本发明的计算机程序规定，在其在计算机上运行时执行所述按本发明的方法的所有步骤。

可以设置具有保存在机器可读的载体上的程序代码的计算机程序产品，其中在所述程序在计算机上运行时执行所述按本发明的方法。

附图说明

本发明的实施例在附图中示出并且在下面的描述中进行详细解释。其中：

图1是试剂计量阀，在该试剂计量阀之前布置了喷射管，

图2是计量阀触发信号的时间上的电流曲线，并且

图3示意性示出了控制仪及其实施方式。

具体实施方式

图1示出了伸入到比如未详细示出的内燃机的排气管10中的喷射管12，利用该喷射管12来将由压缩空气和试剂构成的混合物14加入到废气流16中。所述混合物14通过设置在所述喷射管12的前面的区域中的必要时包含雾化器的空隙18到达排气管10中并且被废气流16带走。

所述试剂比如是尿素-水-溶液，借助于所述尿素-水-溶液布置在未示出的处于喷射管12下游的SCR催化器将包含在废气流16中的NOx份额转换为N2和H2O。

存放在储罐20中的试剂通过产生试剂平均压力p_Rea的泵到达构造为具有线圈26的磁阀的计量阀24处，在所述线圈26的磁场中以能够运动地得到导引的方式布置了具有针阀30的电枢28。所述针阀30按照附图构造为球体，所述球体32释放或者封闭喷嘴。所述线圈26由具有电压u_DV的计量阀触发信号34来触发，对于该电压u_DV来说产生电流i_DV。

在所述电磁线圈26的无电流的状态中，预张弹簧26将所述具有针阀30的电枢28朝所述喷嘴32挤压，使得喷嘴32闭锁。在计量阀24中，在关闭的状态中出现比如可能处于3-10bar的范围内的试剂平均压力p_Rea。如果电流i_DV流动，那么线圈26的磁场就将所述具有针阀30的电枢28拉回，从而释放所述喷嘴32并且可以将试剂计量添加到喷射管12中。在这种状态中，在所述喷嘴32上由于开口所述试剂的压力相对于试剂平均压力p_Rea稍许下降。在计量阀24的打开的状态中对于计量添加量来说决定性的试剂平均压力在附图中绘出并且下面称为液压压力p_Rea_hyd。

试剂的雾化通过同时计量添加的压缩空气得到支持，所述压缩空气由压缩空气源38以气压p_D来提供，从而在所述喷射管12中产生由试剂和压缩空气构成的混合物14。在计量添加的过程中在喷射管12中出现的可能有别于气压p_D的气压下面称为气动压力p_D_pneu。在此认为，气压p_D以及由此所述喷射管12中的气动压力p_D_pneu可能经受巨大的波动。所述气压p_D比如可能处于5-12bar的范围内。

在废气流16中存在着具有特定浓度的有待转换的氧化氮，所述浓度依赖于燃烧过程比如依赖于内燃机的运行条件。如果试剂的计量添加量正好与SCR催化器中的需求相匹配，则达到最佳的运行状态，其中应该考虑到所述SCR催化器的依赖于温度的存储能力。计量添加不足会导致不再有足够的试剂用于进行转换并且氧化氮进入到环境中。过度计量添加则没有必要地提高了试剂消耗并且导致试剂滑移（Reagenzmittelschlupf），对于试剂滑移来说在使用尿素-水-溶液作为试剂的情况下会出现刺鼻的有毒的氨的滑移。因此应该尽可能精确地遵守所述计量阀24的通过计量阀触发信号34调节的由未详细示出的控制仪检测的计量添加量。在此可以将在特定的时段之内比如在一个冲程周期之内应该计量添加的量视为试剂的计量添加量。

计量添加量在所示出的装置中不仅依赖于计量阀24中的试剂的液压压力p_Rea_hyd，而且依赖于喷射管12中的气动压力p_D_pneu。更准确地说，所述计量添加量依赖于所述两种压力p_Rea_hyd、p_D_pneu之间的差。所述计量添加量与压力比之间的依赖关系是不受欢迎的，因为而后精确的计量添加得不到保证。按本发明对所述液压压力p_Rea_hyd与喷射管12中的气动压力p_D_pneu之间的差加以考虑，由此可以比较精确地计量添加预先给定的计量添加量。在此通过计量阀触发信号34的持续时间进行校正。

在纯原则上可以对所述两种压力p_Rea_hyd、p_D_pneu进行测量，其中尤其所述液压压力p_Rea_hyd可以通过试剂压力p_Rea来得到近似值或者可以借助于校正因数来确定，而所述气动压力p_D_pneu尤其在使用可变的气压p_D时则必须测量。

但是，所述压力p_Rea_hyd、p_D_pneu之间的差不仅对计量添加量有影响，而且对计量阀24的打开力有影响。可以利用这种影响来确定压差。对于磁阀来说，打开力反作用于所述计量阀触发信号34。

如果压差较小，那么针阀32就以微小的磁力打开。相反，如果压差较大，那就需要较高的力。为打开计量阀24所需要的磁力又可以按照一种实施例通过在图2中详细示出的计量阀触发信号34的电流i_DV的时间上的变化曲线来表征。不同的较高的力的影响在计量阀24打开时从计量阀触发信号34的开始时刻t0直到时刻t1显示出来。在比如可能处于1A/200μs的范围内的电流上升40之后，在第一时刻t1达到比如可能为1A左右的电流最大值ip_DV，而后出现电流下降42。所述电流下降42在磁阀24的打开过程中由磁路的感应率的变化所引起，所述磁阀24除了线圈36之外还包括具有针阀30的电枢28。在电流扰动之后可以调节保持电流，所述保持电流优选处于电流最大值ip_DV之下。

可以近似地将在第一时刻t1达到电流最大值ip_DV的情况与计量阀24的打开情况等同起来。所述第一时刻t1比如可以借助于电流i_DV的微分来求得。第一导数提供所述电流最大值ip_DV，而用电流i_DV的第二导数则以已知的方式得到曲率。所述电流i_DV的最大值ip_DV是用于计量阀24的打开力的表征的尺度。

如果求得反映所述压力p_Rea_hyd、p_D_pneu之间的差的尺度的打开力，那就可以相应地对所述计量阀触发信号34的持续时间进行校正。所述计量阀触发信号34的校正在此如此进行，从而对于与微小的打开力相对应的微小的差来说规定所述持续时间长于在所述差较大时。

另一种对所述电流i_DV进行评估的方法可以通过表征的时间间隔dt的求取来实现，所述表征的时间间隔dt处于开始时刻t0与在第一时刻t1时计量阀24的打开之间。该时间间隔dt同样是用于所述压力p_Rea_hyd、p_D_pneu之间的差的尺度。对于与微小的差相对应的较短的时间间隔dt来说提高所述计量阀触发信号34的持续时间，而对于较长的时间间隔dt来说则缩短所述持续时间。

在借助于所述时间间隔dt进行校正时，优选考虑到所述计量阀触发信号34的电压u_DV和/或所述计量阀24的温度。所述温度影响着所述线圈36的电阻，从而可以通过所述线圈36的电阻来根据温度进行校正。所述线圈36的电阻从在控制仪的输出级中得知的电压u_DV和所述计量阀触发信号34的电流i_DV中来确定。

所述校正有利地在每个计量添加周期的一开始进行，每个计量添加周期以所述计量阀24的打开过程为开始。

在图3中示出的控制仪50设置用于实施所描述的处理方式。所述控制仪50包括计量添加信号确定机构52，该计量添加信号确定机构52确定提供给校正装置54的计量添加信号s_DV。所述校正借助于第一校正信号K1来进行，所述第一校正信号K1则由电流评估机构56根据所述计量阀触发信号34的电流i_DV用不同的所描述的处理方式来求得。必要时设置了信号评估机构58，该信号评估机构58求得所述计量阀触发信号34的电压u_DV和/或所述计量阀24的温度temp_DV并且从中求得第二校正信号K2，所述第二校正信号K2提供给所述校正装置54，所述校正装置54则将经过校正的计量添加信号s_DV_korr传输给输出级60，该输出级60则发出计量阀触发信号34。

所述输出级60如此提供所述计量阀触发信号34，从而可以出现计量阀24的比如0-98%的打开持续时间，其中计量添加频率比如可以处于1-4Hz的范围内典型地大约为1Hz。

Claims (10)

1.用于计量添加试剂的方法，其中将试剂通过电气触发的计量阀（24）喷射到喷射管（12）中，使其在所述喷射管（12）中与压缩空气相混合并且其中借助于所述喷射管（12）将掺入了压缩空气的试剂加入到排气通道（10）中并且使其雾化，其特征在于，根据所述计量阀（24）中的试剂的液压压力（p_Rea_hyd）与所述喷射管（12）中的气动压力（p_D_pneu）之间的压差来对计量阀触发信号（34）的持续时间进行校正。

2.按权利要求1所述的方法，其特征在于，根据对所述计量阀触发信号（34）的电流（i_DV）进行的评估来求得用于所述喷射管（12）中的压差的尺度。

3.按权利要求2所述的方法，其特征在于，作为用于所述压差的尺度求得所述计量阀触发信号（34）的第一电流最大值（ip_DV）。

4.按权利要求3所述的方法，其特征在于，在电流最大值（ip_DV）增加时缩短所述计量阀触发信号（34）的持续时间。

5.按权利要求2所述的方法，其特征在于，根据对所述计量阀触发信号（34）的电流（i_DV）进行的评估来求得所述计量阀触发信号（34）的从信号开始（t0）直到计量阀（24）的打开时刻（t1）的持续时间（dt），并且将其作为用于所述压差的尺度来理解。

6.按权利要求5所述的方法，其特征在于，在求取用于所述压差的尺度时考虑到所述计量阀触发信号（34）的电压（u_DV）以及至少一个用于所述计量阀（24）的温度的尺度。

7.按权利要求6所述的方法，其特征在于，将所述计量阀（24）的电磁线圈（36）的电阻理解为用于所述计量阀（24）的温度的尺度。

8.用于计量添加试剂的装置，其特征在于，设置了专门配备的控制仪（50），该控制仪（50）包含用于实施按权利要求1到7中任一项所述的方法的器件（54、56、60）。

9.按权利要求8所述的装置，其特征在于，所述控制仪（50）包含对所述计量阀触发信号（34）的电流（i_DV）进行评估的电流评估机构（56）、用于提供所述计量阀触发信号（34）的输出级（60）以及根据压差对所述计量阀触发信号（34）的持续时间进行校正的校正机构（54）。

10.计算机程序，该计算机程序在其在计算机上运行时执行按权利要求1到7中任一项所述的方法的所有步骤。

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