CN103958845A - 用于监测排气装置的方法 - Google Patents

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Abstract

介绍了一种用于监测内燃机的排气装置(10)的方法和组件。在此，对在催化器(18)的安装位置(16)之前和之后的温度变化过程进行测量，以便确定是否安装有催化器(18)。

Description

用于监测排气装置的方法
技术领域
本发明涉及一种用于监测排气装置的方法和组件。
背景技术
为了降低在内燃机运行时形成的排气的有害物质成分而使用排气装置。残留的排气然后被导出。排气装置通常包括多个部件，具体地讲，包括一个或多个消声器、管道和催化器。
尤其催化器用于排气处理或者后处理，以便降低在排气中的有害物质排放量。在此已知不同类型的催化器，例如三通催化器、不可调催化器(ungeregelter Katalysator)、氧化催化器和SCR催化器。在SCR催化器中例如将所谓的选择性催化还原(SCR: Selective Catalytic Reduction)作为用于减少氮氧化物的方法。
为了监测催化器的功能性，已知不同的方法。
文献DE 40 27 207 A1说明了一种用于监测在内燃机的排气系统中的催化器的催化活性的方法，在其中执行由与催化器相关联的探测器提供的信号的评估。在此接收至少两个探测器的信号、在更长的时间段上观测所探测的测量值且形成平均值。催化活性通过比较平均值与预定的极限值来确定。
由文献DE 43 08 894 A1已知一种用于检查在带有内燃机的机动车中的催化器的转换的方法。检查借助于在催化器之前和之后的温度测量来进行，其中，确定温差。在此在机动车的推进(Schub)中执行检查。如果尤其温差升高且在催化器之后的温度在检查期间处在预定的范围中，催化器被认为是有效的。
文献DE 42 11 092 A1说明了一种用于评定催化器的功能性的方法和装置。在该方法中利用如下知识，即，催化器的转换起始温度越高，催化器老化越严重。
文献US 2011/0143449 A1说明了一种用于监测排气装置的方法，在其中确定是否存在催化器。为此比较测得的时延与估计的时延。
为了检查催化器是否移除，已知在催化器上布置有压差传感器。压差传感器的任务在于识别催化器是否安装或者催化器例如是否由操作者移除。在许多应用中，压差传感器仅由于空管识别而被安装。由此产生附加的成本。
发明内容
本发明介绍了一种用于监测排气装置的功能性的方法，其使得能够实现检查出催化器是否被安装。
所说明的方法用于监测内燃机的排气装置，其设置成用于在流动方向上导出由内燃机产生的排气。在此，在排气装置中设置有适合于安装催化器的安装位置，其中，测量在排气的流动方向上在安装位置之前的第一温度变化过程和在流动方向上在安装位置之后的第二温度变化过程。借助在安装位置之前的测得的第一温度变化过程确定在安装位置之后的预期的温度变化过程且比较在安装位置之后的经确定的预期的温度变化过程与在安装位置之后的测得的第二温度变化过程，以便确定催化器是否安装在安装位置处。比较为评估在在安装位置之后的经确定的更确切地说预期的温度变化过程和在安装位置之后的测得的温度变化过程的两个温度变化过程之间的面积。
适宜地，在温度突变期间执行该方法。
可设置成借助于模拟仿真(例如借助于在线模拟仿真)来确定在安装位置之后的预期的温度变化过程。
在一种设计方案中，在可预定在在安装位置之后的经确定的预期的温度变化过程与在安装位置之后的测得的第二温度变化过程之间的偏差的情况下将缺陷设置在存储器中。
可以可预定的时间间隔对存储器进行读取。
备选地或补充地，可在安装位置之前的第一温度变化过程恒定的情况下对存储器进行读取。
此外，介绍了一种用于监测内燃机的排气装置的组件，其设置成用于在流动方向上导出由内燃机产生的排气。该组件尤其用于执行上述说明的类型的方法。在此，在排气装置中设置有适合于安装催化器的安装位置，其中，组件具有：第一温度传感器，其用于测量在流动方向上在安装位置之前的第一温度变化过程；和第二温度传感器，其用于测量在流动方向上在安装位置之后的温度变化过程，其中，组件构造成借助在安装位置之前的测得的第一温度变化过程确定在安装位置之后的预期的温度变化过程且比较在安装位置之后的经确定的预期的温度变化过程与在安装位置之后的测得的第二温度变化过程，以便确定催化器是否安装在安装位置处。比较设置成评估在两个温度变化过程之间的面积。
在一种设计方案中，组件具有存储器，其用于在可预定在在安装位置之后的经确定的预期的温度变化过程与在安装位置之后的测得的第二温度变化过程之间的偏差的情况下设定缺陷。
该方法尤其适合于带有SCR催化器的所有应用，其中，不需要压差传感器。
因此存在需检查催化器是否移除的可能性。移除将导致未遵循排放量。
借助于在催化器之前和之后存在的温度传感器确定温度变化过程。以合适的方式在考量排气质量的情形下来处理和彼此比较温度变化过程。在排气温度突变时预料到两个温度变化过程的确定的时延。如果不是这种情况，则可以所移除的催化器为起因。
因此取消在催化器上使用压差传感器，其任务尤其在于识别出催化器是否已经安装或是否由操作者移除。因此节省传感器成本、线缆成本、软管成本和维护成本。此外，排气后处理反应器的实施方案可更容易失效，因为必须更少地安装两个测量用管接头。
从说明书和附图中得出本发明的其他的优点和设计方案。
显然，上述所提及的和下面还将阐述的特征不仅可以相应说明的组合来使用，而且可以其他的组合或单独地来使用，而并未离开本发明的范围。
附图说明
借助实施方式在附图中示意性地示出了本发明且在下面参考附图对其进行详细说明。其中：
图1显示了所说明的排气装置的一种实施方式。
图2在四幅图中显示了温度变化过程。
图3以流程图显示了一种用于借助于所说明的组件监测排气装置的方法的实施方案。
图4以流程图显示了一种用于静态识别的方法。
图5以流程图显示了一种用于考量排气量的方法。
图6以流程图显示了在为此所设置的评估逻辑系统中的评估流程。
图7显示了温度变化过程。
具体实施方式
在图1中以示意性的图示描述了一种排气装置，其整体以附图标记10来标示。该图示显示了排气管路12，在其中在流动方向(箭头14)上将排气导出。在排气管路12中且因此在排气装置10中将催化器18设置在安装位置16处，在排气管路12中的排气流动通过催化器18，以便对排气进行处理或后处理且以该方式降低排气中的有害物质成分。
在流动方向14上在安装位置16之前且因此在催化器18之前布置有第一温度传感器20，在流动方向14上在安装位置16之后设置有第二温度传感器22。
在图2中以四幅图描述了在温度突变的情况下在催化器或者安装位置之前和之后的温度变化过程。在此，在第一列中示出了在带有存在的催化器的情况下的温度变化过程，而在第二列32中示出了在移除催化器的情况下的温度变化过程。在第一排34中显示了在很高的排气量的情况下的温度变化过程，而在第二行中显示了在很低的排气量的情况下的温度变化过程。在示出的图中相应关于在横坐标处的以s为单位的时间在纵坐标处画出以°C为单位的温度。
第一幅图38显示了第一温度变化过程40，其描述了在温度突变的情况下在安装位置之前的温度的变化过程。第二温度变化过程42显示了在安装位置之后的温度的相应的变化过程。
在第二幅图44中示出了第一温度变化过程46，其描述了在温度突变的情况下在安装位置之前的温度的变化过程。第二温度变化过程48显示了在安装位置之后的温度的相应的变化过程。
在第三幅图50中描述了第一温度变化过程52，其描述了在温度突变的情况下在安装位置之前的温度的变化过程。第二温度变化过程54显示了在安装位置之后的温度的相应的变化过程。
第四幅图56描述了第一温度变化过程58，其描述了在温度突变的情况下在安装位置之前的温度的变化过程。第二温度变化过程60显示了在安装位置之后的温度的相应的变化过程。
四幅图38、44、50和56说明缺乏的催化器导致两个温度变化过程40和42、46和48、52和54或58和60在温度突变的区域中很接近。因此，催化器对在安装位置之后的温度变化过程有影响。如在第二排36中可明显识别出的那样，该影响在很低的排气质量的情况下显示得更为明显。催化器的缺乏可尤其在温度突变的情况下明显地识别出。
在图3中以流程图说明了用于检查排气装置的方法的一种实施方案。为此，在图示中显示了所说明的组件的一种实施方案，其整体以附图标记70来标示。
在第一方框80(动态识别部/静态识别部)中进行是否存在温度突变的识别。为此，采集在安装位置之前的温度(TvorKat_Messung)(信号82)。由此确定是否存在正的温度突变或负的温度突变。相应地输出温度是否恒定或者不变(信号84)、是否存在正的突变(信号86)或负的突变(信号88)。这些信息被转递到评估逻辑系统90和考量排气质量的第二方框92处。
排气质量(信号94)和信号96输入第二方框92(偏差积分器)中，其考量在温度测量与模拟仿真之间的△变化量(Delta_Temperatur_Messung_Simulation)且因此考量在安装位置之后的温度测量相对在催化器之后的温度的模拟仿真的差(TnachKat_Messung -TnachKat_Simulation)。由第二方框92输出可能的正的偏差的信号98和可能的负的偏差的信号100。
在评估逻辑系统90中对可能的正的或负的偏差进行积分且在考量在安装位置之前的温度相对在安装位置之后的温度的测量的差的情况下确定是否存在空管缺陷(信号102)。如果由此确定催化器未安装在安装位置处，即存在空管缺陷，则可输出相应的信号102(空管缺陷)。
在图4中以流程图示出了一种用于静态识别的方法，且因此示出了在根据图3的第一方框80中被执行的方法。
将考虑到在安装位置之前的温度测量的值(信号82)。该值一方面直接输送给差分元件112，而另一方面又经由延迟元件114输送给差分元件112。延迟例如为10s。以该方式可确定温度突变。
如果不存在温度突变或者存在在可预定的阈限之下的温度突变，则第一单元116(Abs<Limit)输出相应的信号84(温度不变)。如果识别出负的突变，则第二单元118(>Limit)输出相应的信号88(负的突变)。在正的突变的情况下，第三单元120(<-Limit)输出相应的信号86(正的突变)。
在图5中以流程图示出了一种用于考量排气量的方法且因此示出了在根据图3的第二方框92中被执行的方法。
显示正的突变的信号86和显示负的突变的信号88输入到或元件(ODER-Glied)130中。如果存在负的或正的突变，设定使能信号132且将其输入到积分器134中。此外，在积分器134中经由乘法器元件(Multiplikationsglied)136输入有信号96(其考量在温度测量与模拟仿真之间的△变化量(Delta_Temperatur_Messung_Simulation)和因此在安装位置之后的温度测量相对在催化器之后的温度的模拟仿真的差(TnachKat_Messung-TnachKat_Simulation))和表示排气质量的信号94。在设定有使能信号132期间，积分器134求积分。
积分器134输出信号138，其为用于空管缺陷的指示器(Fehler_Leerrohrindikator)。如果信号138的值处在阈限之上，由第一单元140输出显示正的偏差的信号98。如果信号138的值在负的阈限之下，则第二单元144(<-Limit)输出显示负的偏差的信号100。
在温度突变期间在缺乏催化器时得到太大的偏差。在安装位置之后的预期的与实际的温度之间的差与排气质量相乘且进行积分。
图6以流程图显示了在根据图3的评估逻辑系统90中的方法的流程。在第一与元件(UND-Glied)150中输入有表示负的突变的信号88和显示正的偏差的信号98。在第二与元件152中输入有显示正的突变的信号86和表示负的偏差的信号100。两个与元件150和152的输出输送给或元件154。因此如果在负的突变的情况下识别出正的偏差或在正的突变的情况下识别出负的偏差，则进行将缺陷记入到存储器156中。一旦温度恒定(信号84)，对存储器156进行读取，且然后在对缺陷进行计数的单元158中进行评估。如果超出可预定的阈限，则输出信号102(空管缺陷)。
因此在该设计方案中在温度突变期间总是检查是否存在太大的偏差。如果是这种情况，则将其作为缺陷进行存储。该缺陷可在温度突变期间仅作为一个缺陷来计数。
其中：
。
因此在相对在线模拟仿真的比较中进行温度传感器的评估。如果模拟仿真和模型有偏差，这为缺陷，这可指明缺乏催化器。
在任意马达运行点中通过考量排气质量进行评估，因为缺陷空管指示器相应于在排气装置中的缺乏的能量。
在图7中以一幅图画出关于时间的温度变化过程。第一变化过程200显示出在催化器之后的计算出的(即经确定的预期的)温度变化过程，而第二变化过程202显示出在催化器之后的测得的变化过程。两个变化过程200和202通过以下方式来彼此比较，即，评估在两者之间的面积204。这例如通过积分来实现。如果面积204大于预定的值，则推断出缺乏催化器。如果面积204小于该值，则起因于存在催化器。
如在此示出的那样，可在温度突变的情况下来执行该方法。然而这不一定是必需的。在评估面积时例如同样可通过相乘对排气质量进行考量。

Claims (9)

1. 一种用于监测内燃机的排气装置(10)的方法，该排气装置(10)设置成用于在流动方向(14)上导出由所述内燃机产生的排气，其中，在所述排气装置(10)中设置有适合于安装催化器(18)的安装位置(16)，其中，第一温度变化过程(40,46,52,58)在排气的流动方向(14)上在所述安装位置(16)之前进行测量，而第二温度变化过程(42,48,54,60,202)在流动方向(14)上在所述安装位置(16)之后进行测量，借助在所述安装位置(16)之前的测得的第一温度变化过程(40,46,52,58)确定在所述安装位置(16)之后的预期的温度变化过程(200)，并且比较在所述安装位置(16)之后的经确定的预期的温度变化过程(200)与在所述安装位置(16)之后的测得的第二温度变化过程(42,48,54,60,202)，以便确定所述催化器(18)是否安装在所述安装位置(16)处，其中，评估在两个变化过程之间的面积(204)。
2. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在温度突变期间执行该方法。
3. 根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，在所述安装位置(16)之后的预期的温度变化过程借助于模拟仿真来确定。
4. 根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其特征在于，针对带有SCR催化器的排气装置(10)来执行该方法。
5. 根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其特征在于，在可预定在在所述安装位置(16)之后的经确定的预期的温度变化过程与在所述安装位置(16)之后的测得的第二温度变化过程(42,48,54,60)之间的偏差的情况下将缺陷设置在存储器(156)中。
6. 根据权利要求5所述的方法，其特征在于，以可预定的时间间隔来对所述存储器(156)进行读取。
7. 根据权利要求5所述的方法，其特征在于，在在所述安装位置(16)之前的第一温度变化过程(40,46,52,58)恒定的情况下对所述存储器(156)进行读取。
8. 一种用于监测内燃机的排气装置(10)的、尤其用于执行根据权利要求1至7中任一项所述的方法的组件，该排气装置(10)设置成用于在流动方向(14)上导出由所述内燃机产生的排气，其中，在所述排气装置(10)中设置有适合于安装催化器(18)的安装位置(16)，其中，所述组件(70)具有：第一温度传感器(20)，其用于测量在流动方向(14)上在所述安装位置(16)之前的第一温度变化过程(40,46,52,58)；和第二温度传感器(22)，其用于测量在流动方向(14)上在所述安装位置(16)之后的温度变化过程(42,48,54,60)，其中，所述组件(70)构造成借助在所述安装位置(16)之前的测得的第一温度变化过程(40,46,52,58)确定在所述安装位置(16)之后的预期的温度变化过程且比较在所述安装位置(16)之后的经确定的预期的温度变化过程与测得的第二温度变化过程(42,48,54,60)，以便确定所述催化器(18)是否安装在所述安装位置(16)处，其中，评估在两个变化过程之间的面积(204)。
9. 根据权利要求7所述的组件，其特征在于，该组件带有存储器(156)，其用于在可预定在在所述安装位置(16)之后的经确定的预期的温度变化过程与在所述安装位置(16)之后的测得的第二温度变化过程(42,48,54,60)之间的偏差的情况下设定缺陷。
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