CN103375233A - 检验排放气体的后处理系统的效率的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明的方法涉及一种检验排放气体（4）的后处理系统（5）的效率的方法，所述排放气体由机动车辆配备的内燃机（1）产生。所述方法包括向排放线路（2）内部喷射还原剂的步骤。所述后处理系统（5）包括还原催化剂（6）。所述方法包括在对所述系统（5）的效率进行分析的第二步骤之前的第一验证步骤。

Description

检验排放气体的后处理系统的效率的方法
技术领域
本发明涉及对由配备在机动车辆上的内燃机产生的排放气体的后处理系统进行检验和操控的算法。本发明还涉及该系统的实施方法。
背景技术
文件FR2，956，697（Peugeot
Figure BDA00003035731300011
Automobiles SA）描述了一种设有内燃机的机动车辆，所述内燃机配备有用于由内燃机产生的排放气体的排放线路。排放线路配备有排放气体的后处理系统，以避免排放气体里包含的氮氧化物排放物排向机动车辆的外部环境。后处理系统包括配备在排放线路中的氮氧化物的还原催化剂（catalyseur de réduction）。后处理系统还包括向排放线路内部释放还原剂的喷射器，其位于还原催化剂沿排放气体在排放线路内部流通的流通方向的上游。氮氧化物在排向机动车辆的外部环境之前在还原催化剂的内部被还原。
文件FR2，956，697还描述一种检验后处理系统的效率的方法。该方法包括：对还原剂喷射进行开环检验，估算后处理系统的效率，以及如果所喷射的还原剂的数量与排放气体中的氮氧化物的数量的比值符合所给的定值，并且如果还原催化剂内部所存储的还原剂的质量符合所给的存储定值，则将后处理系统效率的估算值与得到的最大化可能转化值相比。该方法还包括如果观测到后处理故障，则请求修正还原剂的存储定值。
在以上所述类型的检验方法中通常存在以下问题，内燃机和/或后处理系统的部件出现离散和偏差。这些离散或偏差例如是内燃机的喷射系统的、将还原剂引入排放线路的、氧化催化剂或还原催化剂的、NOx传感器和温度传感器的离散或偏差。这些离散和偏差使得输入还原催化剂的氮氧化物流量的额定值和实际值之间产生差值。所述差值易于导致实际效率的计算出现误差，误差特别是达到百分之几十。因此，需要对由于考虑了与实际相反的结果而产生误差的效率进行监控。这些有误差的结果根据所述偏差的较大固定值或者后者的暂时情况或多或少的离散。更特别地是，在固定偏差的情况下，最大的不便在于存在功能的不确定区域，对于所述不确定区域所述系统的估算效率是随机的，这最好能够避免。更特别是，在后处理系统包括布置在还原催化剂下游的单独氮氧化物传感器的情况下，应当理解功能的不确定区域较大应当减小。
发明内容
本发明的目的在于提供一种排放气体的后处理系统的实施方法，所述排放气体由机动车辆配备的内燃机产生，所述方法相对于与该方法允许获得的后处理效率相关的信息来说是可靠的，用于确信地确定排放气体内包含的并且向机动车辆的外部环境排出的氮氧化物排放量必定小于临界量。
本发明的方法是一种检验排放气体的后处理系统的效率的方法，所述排放气体由机动车辆配备的内燃机产生。所述方法包括向排放线路内部喷射还原剂的步骤。所述后处理系统包括还原催化剂。
根据本发明，所述方法包括在对所述系统的效率进行分析的第二步骤之前的第一验证步骤。
优选地，所述第一验证步骤包括验证第一类型的条件中的任一个，所述第一类型的条件由后处理系统的部件状态的验证条件构成。
所述第一类型的条件有利地包括第一类型的第一条件和第一类型的第二条件，所述第一类型的第一条件包括验证氮氧化物传感器是可操作的，所述第一类型的第二条件包括验证还原剂喷射器是可操作的。
所述方法有利地包括验证第二类型的条件中的任一个，验证第二类型的条件在验证第一类型的条件的其中之一之后执行。
第二类型的条件有利地包括与后处理系统相关的第一组条件以及与机动车辆的内燃机相关的第二组条件。
第一组条件包括在以下条件中单独采用或组合采用的至少一个条件：
-尤其是第一组的第一条件，其包括验证环境空气的第二温度在最小第二温度和最大第二温度之间；
-尤其是第一组的第二条件，其包括验证在内燃机的入口处采集的第一空气流量在最小第一空气流量和最大第一空气流量之间；
-尤其是第一组的第三条件，其包括验证在发动机的燃烧室的出口处采集的排放线路中的第二气体流量在最小第二气体流量和最大第二气体流量之间；
-尤其是第一组的第四条件，其包括验证在内燃机的燃烧室的出口处估算的第三氮氧化物流量在最小第三氮氧化物流量和最大第三氮氧化物流量之间；
-尤其是第一组的第五条件，其包括验证还原催化剂的第三温度在最小第三温度和最大第三温度之间；
-尤其是第一组的第六条件，其包括验证在还原催化剂的出口处估算的氮氧化物后处理的效率在最小效率和最大效率之间；
-尤其是第一组的第七条件，其包括验证在还原催化剂的内部存储的还原剂的质量在最小质量和最大质量之间。
第二组条件包括在以下条件中单独采用或组合采用的至少一个条件：
-尤其是第二组的第一条件，其包括验证机动车辆的速度在最小速度和最大速度之间；
-尤其是第二组的第二条件，其包括验证由内燃机传递的发动机扭矩在最小发动机扭矩和最大发动机扭矩之间；
-尤其是第二组的第三条件，其包括验证由内燃机传递的发动机扭矩的梯度在最小梯度和最大梯度之间；
-尤其是第二组的第四条件，其包括验证由燃料喷射器向内燃机的燃烧室内喷射的燃料的第四流量在最小第四流量和最大第四流量之间；
-尤其是第二组的第五条件，其包括验证向内燃机的燃烧室内喷射的燃料的喷射相位角在最小相位角和最大相位角之间；
-尤其是第二组的第六条件，其包括验证内燃机的第四温度在最小第四温度和最大第四温度之间。
对所述系统的效率进行分析的第二步骤有利地在将效率与临界效率依次进行比较的第三步骤之前。
如果效率以重复的方式小于临界效率，则所述方法优选包括对所述系统进行闭环校准的操作。
根据一个实施变型，当在第一验证步骤中验证的参数中的任一个依次取第一特定值，然后取第二特定值时，实施对所述系统的效率进行分析的第二步骤。
附图说明
通过参考附图阅读下面对实施示例的描述能够更清楚地了解本发明的其它特征和优点，所附附图中：
图1是配备有后处理系统的机动车辆内燃机的示意图，所述后处理系统实施根据本发明的方法。
图2是表征用于在上图所示的后处理系统中实施的根据本发明的方法的算法的示意图。
图3和4是图2中所示的方法的组成步骤的示意性视图。
图5是根据一个实施变型本发明的实施范围的示意图。
图6a至6d是本发明的实施结果或条件的相应示意图。
图7示意性示出相对于图1中所示系统的故障和非故障的效率的情况。
具体实施方式
图1中，机动车辆配备有使其移动的内燃机1。内燃机1配备有用于将由内燃机1产生的排放气体4排向外部环境3的排放线路2。机动车辆还设有排放气体4的后处理系统5，以避免排放气体4里包含的氮氧化物NOx（x等于1或2）排放物排向外部环境3。系统5包括配备在排放线路2中的还原催化剂6。系统5还包括还原剂喷射器7，其布置还原催化剂6沿排放气体4在排放线路2内部流通的流通方向8的上游。还原剂喷射器7适于向排放线路2的内部释放还原剂，例如氨气等。为此，还原剂喷射器7与泵9相关，所述泵适于将还原剂从还原剂源10送向还原剂喷射器7。还原剂用于在氮氧化物排向外部环境3之前减少还原催化剂6内部的氮氧化物。排放线路2还配备有至少一个氮氧化物传感器11。氮氧化物传感器11用于测量排放气体4的氮氧化物含量。在排放线路2中设有单独的氮氧化物传感器11的情况下，所述氮氧化物传感器可以被放置在还原催化剂6沿排放气体4在排放线路2内流通的流通方向8的下游。在排放线路设有两个氮氧化物传感器的情况下（未示出），第一传感器可以被放置在还原催化剂沿排放气体在排放线路内流通的流通方向的下游，第二传感器可以被放置在还原催化剂沿排放气体在排放线路内流通的流通方向的上游。
图2中示出说明后处理系统5的效率E的检验方法的算法12。
根据本发明，检验方法有利地包括第一验证步骤AA，验证实现某一数目的条件C。
在这些条件C中，第一类型的条件C1是后处理系统5的其中一个部件的状态的验证条件。更特别地，第一类型的第一条件C11在于验证氮氧化物传感器11是可操作的。当且仅当氮氧化物传感器11是可操作的时候实施验证方法。还更特别地，第一类型的第二条件C12在于验证还原剂喷射器7是可操作的。当且仅当还原剂喷射器7是可操作的时候实施检验方法。例如，当泵9是可操作的时候还原剂喷射器7是可操作的。还例如，当排放气体4的第一温度T1大于第一临界温度T1seuil时，还原剂喷射器7是可操作的。所述第一临界温度例如等于190℃。
在这些条件中，第二类型的条件C2是限界特定参数P的条件。在第二类型的条件C2中，第一组条件C21与后处理系统5相关。在第二类型的条件C2中，第二组条件C22与机动车辆的内燃机相关。第二类型的条件C2（无所谓是第一组还是第二组）是机动车辆的内燃机的特定状态参数P在参数P的最大值Pmax和参数P的最小值Pmin之间的验证条件。这些参数P无区别地表征机动车辆的行驶条件和/或机动车辆的运行状态。换句话说，当且仅当所述参数P的集合被包括在由参数P的最大值Pmax和参数P的最小值Pmin限界的数值的相应剪刀差（fourchette）内时，才实施本发明的检验方法。该第一验证步骤允许在当其中一个参数P小于最小值Pmin或大于最大值Pmax时，不实施检验，从而在当其中一个参数P出现偏差时不实施检验。
在第二类型的条件C2之前验证第一类型的条件C1。所有这些设置得出结论后就可以可靠地测量处理系统5的效率E。
图3中示出，在第一组条件C21中，具有第一组的第一条件C211，其涉及验证环境空气的第二温度T2在最小第二温度T2min和最大第二温度T2max之间。环境空气例如是机动车辆的外部空气。例如，最小第二温度T2min等于-10℃，最大第二温度T2max等于40℃。
在第一组条件C21中，具有第一组的第二条件C212，其涉及验证在内燃机1的入口处采集的第一空气流量D1在最小第一空气流量D1min和最大第一空气流量D1max之间。例如，最小第一空气流量D1min等于5kg/h，最大第一空气流量D1max等于700kg/h。
在第一组条件C21中，具有第一组的第三条件C213，其涉及验证在内燃机的燃烧室的出口处采集的排放线路中的第二气体流量D2在最小第二气体流量D2min和最大第二气体流量D2max之间。例如，最小第二气体流量D2min等于5kg/h，最大第二气体流量D2max等于700kg/h。
在第一组条件C21中，具有第一组的第四条件C214，其涉及验证在内燃机1的燃烧室的出口处估算的第三氮氧化物流量D3在最小第三氮氧化物流量D3min和最大第三氮氧化物流量D3max之间。例如，最小第三氮氧化物流量D3min等于0mg/s，最大第三氮氧化物流量D3max等于1000mg/s。
在第一组条件C21中，具有第一组的第五条件C215，其涉及验证还原催化剂6的第三温度T3在最小第三温度T3min和最大第三温度T3max之间。例如，最小第三温度T3min等于200℃，最大第三温度T3max等于450℃。
在第一组条件C21中，具有第一组的第六条件C216，其涉及验证在还原催化剂6的出口处估算的氮氧化物后处理的效率E在最小效率Emin和最大效率Emax之间。例如，最小效率Emin等于50%，最大效率Emax等于100%。
在第一组条件C21中，具有第一组的第七条件C217，其涉及验证在还原催化剂6的内部存储的还原剂的质量M在最小质量Mmin和最大质量Mmax之间。例如，最小质量Mmin等于0.5g/l，最大质量Mmax等于4g/l。
图4中示出，在第二组条件C22中，具有第二组的第一条件C221，其涉及验证机动车辆的速度V在最小速度Vmin和最大速度Vmax之间。例如，最小速度Vmin等于40km/h，最大速度Vmax等于140km/h。
在第二组条件C22中，具有第二组的第二条件C222，其涉及验证由内燃机1传递的发动机扭矩K在最小发动机扭矩Kmin和最大发动机扭矩Kmax之间。例如，最小发动机扭矩Kmin等于30N.m，最大发动机扭矩Kmax等于200N.m。
在第二组条件C22中，具有第二组的第三条件C223，其涉及验证由内燃机1传递的发动机扭矩的梯度G在最小梯度Gmin和最大梯度Gmax之间。例如，最小梯度Gmin等于-150N.m/s，最大梯度Gmax等于150N.m/s。
在第二组条件C22中，具有第二组的第四条件C224，其涉及验证由燃料喷射器向内燃机1的燃烧室内喷射的燃料的第四流量D4在最小第四流量D4min和最大第四流量D4max之间。例如，最小第四流量D4min等于5mg/coup，最大第四流量D4max等于50mg/coup。
在第二组条件C22中，具有第二组的第五条件C225，其涉及验证向内燃机1的燃烧室内喷射的燃料的喷射相位角Q在最小相位角Qmin和最大相位角Qmax之间。例如，最小相位角Qmin等于曲轴相对于高处死点（PMH）-5°，最大相位角Qmax等于曲轴相对于PMH15°。
在第二组条件C22中，具有第二组的第六条件C226，其涉及验证内燃机1的第四温度T4在最小第四温度T4min和最大第四温度T4max之间。例如，最小第四温度T4min等于30℃，最大第四温度T4max等于100℃。
本发明优选提出，上面提到的条件的总和在第一验证步骤AA的过程中被验证，所述第一验证步骤在分析所述系统5的效率E的第二步骤BB之前。只要上面提到的条件的其中之一没有被验证到，则在任何情况下都不执行对系统5的分析。由此在所述系统5的效率E的分析结果中，出现错误的可能性最小化，其中包括在上面提到的氮氧化物传感器11是单独的情况。例如，效率分析的持续时间大约为150秒。
此外，本发明允许当提到的参数P中的任一个依次取第一特定值P1，然后取第二特定值P2时，实施对效率E的分析。例如，当机动车辆的速度V等于第一特定速度V1（大约为50km/h，±5km/h），然后等于第二特定速度V2（大约为10km/h，±2km/h）时，实施对所述效率E的分析。参考图5，示出机动车辆的速度V相对于时间的函数，可以区分出速度V的依次范围PI1，PI2，PI3，PI4，PI5，PI6，在这些范围期间执行对效率E的分析。
对所述系统5的效率E进行分析的第二步骤BB尤其根据由氮氧化物传感器11提供的氮氧化物的浓度信息实现，所述氮氧化物传感器位于还原催化器的沿排放线路2的所述流通方向8的下游。
然后实现第三步骤CC，将分析出来的效率E依次与临界效率Eseuil进行比较。临界效率通常例如大约为70%。
在CC1的情况下，效率E以重复的方式，例如在两次依次的分析之后，大于临界效率Eseuil，因而，得出第一确认R1，根据所述第一确认还原催化剂6和还原剂喷射器7以令人满意的方式运行。
在CC2的情况下，效率E以重复的方式，例如在两次依次的分析之后，小于临界效率Eseuil，因而，得出第二确认R2，根据所述第二确认需要对系统5进行校准。该校准包括本质上依赖于由氮氧化物传感器11提供的信息的闭环校准操作。闭环校准操作在于增加由还原剂喷射器7释放的还原剂的数量直到由氮氧化物传感器11提供的信息令人满意。这样的闭环校准允许补偿效率E的离散，尤其是对与存储在还原催化剂6内部的还原剂的质量M相关的信息有影响的离散。
在所执行的校准操作的数目NB大于能够容忍的最大数目NBmax的情况下（除非由氮氧化物传感器11提供的信息令人满意），实现第三确认R3，根据所述第三确认还原催化剂6和/或还原剂喷射器7出现故障。能够容忍的最大数目NBmax例如为大约3次。
在所执行的校准操作的数目NB小于能够容忍的最大数目NBmax的情况下（使得由氮氧化物传感器11提供的信息令人满意），实现第四确认R4，根据所述第四确认还原催化剂6和还原剂喷射器7是可操作的，并且算法12返回到对所述系统5的效率E进行分析的第二步骤BB。
图6a中示出所述第三温度T3，所述速度V和时间窗口F1至F10，针对第一验证步骤AA的条件填充所述时间窗口。图6b中示出与还原催化剂6的沿所述流通方向8的上游位置处的氮氧化物浓度相关的信息。图6c中示出与还原催化剂6的沿所述流通方向8的下游位置处的氮氧化物浓度相关的信息。图6d中示意性说明算法12的不同依次步骤。应当注意，如果对效率E进行分析的第二步骤BB伴随有效率E以重复的方式大于临界效率Eseuil的CC1类型的判断，则得出第一确认R1，根据所述第一确认还原催化剂6以令人满意的方式运行。还应当注意，如果对效率E进行分析的第二步骤BB伴随有效率E以重复的方式小于临界效率Eseuil的CC2类型的判断，则得出第二确认R2，根据所述第二确认需要对系统5进行闭环校准。
这些设置的总和使得后处理系统5的实施方法可靠，其中包括在排放线路2上的还原催化剂6的下游位置处安装单独的氮氧化物传感器11的情况。这种可靠性在图7中示出，可以看出系统5出现故障时的效率出现频率与系统是可操作的时的效率出现频率区分开，这些出现频率不交叉。

Claims (10)

1.一种检验排放气体（4）的后处理系统（5）的效率的方法，所述排放气体由机动车辆配备的内燃机（1）产生，所述方法包括向排放线路（2）内部喷射还原剂的步骤，所述后处理系统（5）包括还原催化剂（6），其特征在于，所述方法包括在对所述系统（5）的效率（E）进行分析的第二步骤（BB）之前的第一验证步骤（AA）。
2.根据前一权利要求所述的方法，其特征在于，所述第一验证步骤（AA）包括验证第一类型的条件（C1）中的任一个，所述第一类型的条件由后处理系统（5）的部件的状态的验证条件构成。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述第一类型的条件（C1）包括第一类型的第一条件（C11）和第一类型的第二条件（C12），所述第一类型的第一条件包括验证氮氧化物传感器（11）是可操作的，所述第一类型的第二条件包括验证还原剂喷射器（7）是可操作的。
4.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述方法包括验证第二类型的条件（C2）中的任一个，验证第二类型的条件在验证第一类型的条件（C1）的其中之一之后执行。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，第二类型的条件（C2）包括：与后处理系统（5）相关的第一组条件（C21）以及与机动车辆的内燃机相关的第二组条件（C22）。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，第一组条件（C21）包括在以下条件中单独采用或组合采用的至少一个条件：
-第一组的第一条件（C211），其包括验证环境空气的第二温度（T2）在最小第二温度（T2min）和最大第二温度（T2max）之间；
-第一组的第二条件（C212），其包括验证在内燃机（1）的入口处采集的第一空气流量（D1）在最小第一空气流量（D1min）和最大第一空气流量（D1max）之间；
-第一组的第三条件（C213），其包括验证在燃烧室的出口处采集的第二排放气体流量（D2）在最小第二气体流量（D2min）和最大第二气体流量（D2max）之间；
-第一组的第四条件（C214），其包括验证在内燃机（1）的燃烧室的出口处估算的第三氮氧化物流量（D3）在最小第三氮氧化物流量（D3min）和最大第三氮氧化物流量（D3max）之间；
-第一组的第五条件（C215），其包括验证还原催化剂（6）的第三温度（T3）在最小第三温度（T3min）和最大第三温度（T3max）之间；
-第一组的第六条件（C216），其包括验证在还原催化剂（6）的出口处估算的氮氧化物后处理的效率（E）在最小效率（Emin）和最大效率（Emax）之间；
-第一组的第七条件（C217），其包括验证在还原催化剂（6）的内部存储的还原剂的质量（M）在最小质量（Mmin）和最大质量（Mmax）之间。
7.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，第二组条件（C22）包括在以下条件中单独采用或组合采用的至少一个条件：
-第二组的第一条件（C221），其包括验证机动车辆的速度（V）在最小速度（Vmin）和最大速度（Vmax）之间；
-第二组的第二条件（C222），其包括验证由内燃机（1）传递的发动机扭矩（K）在最小发动机扭矩（Kmin）和最大发动机扭矩（Kmax）之间；
-第二组的第三条件（C223），其包括验证由内燃机（1）传递的发动机扭矩的梯度（G）在最小梯度（Gmin）和最大梯度（Gmax）之间；
-第二组的第四条件（C224），其包括验证由燃料喷射器向内燃机（1）的燃烧室内喷射的燃料的第四流量（D4）在最小第四流量（D4min）和最大第四流量（D4max）之间；
-第二组的第五条件（C225），其包括验证向内燃机（1）的燃烧室内喷射的燃料的喷射相位角（Q）在最小相位角（Qmin）和最大相位角（Qmax）之间；
-第二组的第六条件（C226），其包括验证内燃机（1）的第四温度（T4）在最小第四温度（T4min）和最大第四温度（T4max）之间。
8.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，对所述系统（5）的效率（E）进行分析的第二步骤（BB）在将效率（E）与临界效率（Eseuil）依次进行比较的第三步骤（CC）之前。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，如果效率（E）以重复的方式小于临界效率（Eseuil），则所述方法包括对所述系统（5）进行闭环校准的操作。
10.根据权利要求8和9中任一项所述的方法，其特征在于，当在第一验证步骤（AA）中验证的参数（P）中的任一个依次取第一特定值（P1），然后取第二特定值（P2）时，实施对所述系统（5）的效率（E）进行分析的第二步骤（BB）。
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