CN106948911B - 用于修正NOx浓度的模型值的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于修正在机动车的排气系（10）中在SCR催化器（12）上游的NOx质量的模型值的方法，所述排气系具有在所述SCR催化器下游的NOx传感器（172）和液位观察器（161），其中不仅将所述液位观察器（161）的单位配给剂需求（DBS）而且将品质传感器（162）的信息用于修正在所述SCR催化器（12）上游的NOx质量（
Figure 100004_DEST_PATH_IMAGE002
），所述品质传感器监控配给剂（141）的品质。

Description

用于修正NOx浓度的模型值的方法
技术领域
本发明涉及一种用于修正在机动车的排气系中在SCR催化器上游的NOx质量的模型值的方法。此外，本发明涉及一种计算机程序以及一种机器可读的存储介质，当所述计算机程序在计算器上运行时，所述计算机程序实施根据本发明的方法的每个步骤，而所述机器可读的存储介质存储有所述计算机程序。最后，本发明涉及一种电子控制器，所述电子控制器设计用于实施根据本发明的方法。
背景技术
用于还原富氧的废气中的氮氧化物（NOx）的SCR方法（Selective CatalyticReduction：选择性催化还原）基于借助商业上可获得的尿素水溶液（HWL）进行的选择性催化还原。所述尿素水溶液三分之一由作为分解氨的试剂的尿素组成并且三分之二由水组成。喷嘴将液体紧邻地在SCR催化器之前喷射到废气流中。在那里由尿素产生对于进一步的反应而言必需的氨（NH3）。在所述SCR催化器中，来自废气的氮氧化物和氨化合成水和无毒的氮气。所述SCR催化器的效率依赖于温度、空间速度并且完全决定性地也依赖于所述SCR催化器的氨填充度。SCR催化器通过在其表面上的吸附积聚一定质量的氨。由此，由于氮氧化物还原，除了作为尿素水溶液直接有待配给的氨之外也提供所存储的氨，由此相对于被排空的催化器提高了所述效率。
在当今的SCR系统中使用所谓的NH3液位观察器，以便当舍弃在所述SCR催化器上游的NOx传感器时调整SCR系统的还原剂液位。液位观察器的详细说明能够从DE 10 2012221 574 A1中获得。
发明内容
在用于修正在机动车的排气系中在SCR催化器上游的NOx质量的模型值的方法中，所述排气系具有在所述SCR催化器下游的NOx传感器和液位观察器，不仅将所述液位观察器的单位配给剂需求而且将品质传感器的信息用于修正在所述SCR催化器上游的NOx质量，所述品质传感器监控配给剂的品质。所述配给剂例如能够是尿素水溶液（HWL）。该方法是非常有利的，因为能够舍弃在所述SCR催化器上游的NOx传感器。
优选的是，借助所述品质传感器来获取包含在所述配给剂中的物质、例如尿素的浓度。在此，将所述品质传感器的输出信号传递到机动车的电子控制器中的分析软件上，所述分析软件将所述品质传感器的该输出信号换算成所述配给剂的尿素浓度。有利的是，借助所述尿素浓度能够在所述方法的较后的步骤中获取实际配入到所述排气系中的尿素质量。
有利的是，在获取在所述SCR催化器上游的NOx质量的修正因子时使用NH3质量和NOx质量。该处理方式的优点在于，能够借助NH3和NOx的质量的比例用下述已知的定义来确定本身已知的单位配给剂需求：
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE001
,
其中
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE002
是实际所配入的NH3质量，
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE003
是未修正的、建模得到的、在所述SCR催化器上游的NOx质量,并且
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE004
是建模得到的、在所述SCR催化器下游的NOx质量。
根据一种实施方式，对所述NH3质量和NOx质量进行滤波以获取所述修正因子。为此使所述NH3质量和所述NOx质量分别在自己的积分器中求积分。一旦所述积分器中的一个积分器已经达到能够预先给定的阈值，那么所有的积分器分别在相同的时刻乘以一个因子。该因子处于零到一之间，但是优选为0.9。在此，根据所述阈值得出对所述积分器中的值的不同程度的滤波，即对所述NH3质量和所述NOx质量的在所述积分器中的值的不同程度的滤波，并且由此得出有针对性的滤波。
尤其优化对所述NH3质量和NOx质量的滤波，以便在马达起动和释放调节或者说调节开通（Regelfreigabe）之后在第一能够预先给定的时间之内输入所述修正因子，并且在没有释放调节的阶段中继续应用所述修正因子，所述没有释放调节的阶段持续时间短于第二能够预先给定的时间段。有利的是，通过该处理方式更快地提供所述修正因子，以修正在所述SCR催化器上游的NOx质量。
根据本发明的方法尤其以多个步骤来运行。首先借助所述品质传感器来检验所述配给剂的品质。所述配给剂的品质在此被理解为包含在所述配给剂中的物质的浓度。随后获取所述单位配给剂需求。之后获取用于修正在所述SCR催化器上游的NOx质量的修正因子C。该方法的优点在于，能够借助所述配给剂的已知的品质（如上面已经提及的那样，由所述品质能够获取实际配入到所述排气系中的NH3质量）以及所述单位配给剂需求（对照公式（1））以简单的方式如下来获取所述修正因子：
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE005
，
其中
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE006
是根据模型所转换的NOx质量并且
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE007
是NOx质量的在所述SCR催化器下游所测量的值。
相对于上面所提及的公式（2），用于计算所述修正因子C的替代的公式是下述公式：
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE008
其中
Figure DEST_PATH_IMAGE009
是已经经过修正的、建模得到的、在所述SCR催化器上游的NOx质量，并且k是能够预先给定的常量，所述能够预先给定的常量与放大因子相对应。在这种情况下，由此通过以下方式获取所述修正因子C：用未修正的、建模得到的、在所述SCR催化器之前的NOx质量除在接下来的时间步骤中经过修正的、建模得到的、在所述SCR催化器之前的NOx质量。因此在第一步骤中所述修正因子C得出为一，因为在第一步骤中，针对所述经过修正的、建模得到的、在所述SCR催化器之前的NOx质量，使用了未修正的、建模得到的、在所述SCR催化器之前的NOx质量，即使用了用于在所述SCR催化器之前的NOx质量的模型所获取的值。该处理方式的优点在于，以更简单的方式计算所述修正因子C。
尤其在获取所述单位配给剂需求之前,不仅为在所述SCR催化器下游的NOx质量的值而且为在所述SCR催化器上游的NOx质量的值建模。有利的是，由在所述SCR催化器下游和上游的建模得到的NOx质量的差值能够根据模型获取所转换的NOx质量
Figure 474880DEST_PATH_IMAGE006
。
根据一种实施方式，在获取用于修正在所述SCR催化器上游的NOx质量的修正因子之前，借助NOx传感器来测量在所述SCR催化器下游的NOx质量。该处理方式是非常有利的，因为能够将在所述SCR催化器下游所测量的NOx质量
Figure 126442DEST_PATH_IMAGE007
用于计算所述修正因子。
在本发明的一种实施方式中，在获取所述单位配给剂需求之前，获取实际所配入的NH3质量。所述实际所配入的NH3质量借助所配入的配给剂的在所述配给系统中所测量的质量和所述配给剂的事先所获取的品质来获取。有利的是，将所述实际所配入的NH3质量
Figure 578283DEST_PATH_IMAGE002
用于计算所述单位配给剂需求并且由此用于计算所述修正因子。
优选将所获取的修正值应用到在所述SCR催化器上游的NOx质量的模型值上。那么有利的是，修正所述NOx质量的模型值并且改善与此相关联的、用于所述SCR催化器的尿素预控质量。
根据本发明的一种实施方式，在机动车的一个行驶循环之后将所述修正因子保存在存储器中。通过该方式能够在接下来的行驶循环开始时将所述修正因子用于修正在所述SCR催化器上游的NOx质量，因为在机动车的冷起动之后仅一定时间就能够实施对所述单位配给剂需求的有意义的新的确定，所述单位配给剂需求为获取所述修正因子所需。
根据本发明的另一种实施方式，将所述配给剂需求的偏差按份额分成在所述SCR催化器上游的NOx误差和配给质量误差。有利的是，借助该方法可确认，用于所述NOx质量的模型为不精确性负多少百分比的责任并且配给模块的不精确性发挥多少百分比的作用。为了获取配给量误差，使用所述配给系统的由制造商所提供的部件公差。
此外，本发明包括一种计算机程序，所述计算机程序设计用于实施根据本发明的方法的每个步骤，尤其当所述计算机程序在计算器或者电子控制器上执行时。这实现了：在电子控制器上实施根据本发明的方法，而不必对其进行结构上的改变。
此外，本发明包括一种机器可读的存储介质以及一种电子控制器，在所述机器可读的存储介质上存储有所述计算机程序，所述电子控制器设计用于实施根据本发明的方法。
本发明的其他优点和特征由对实施例的接下来的说明结合附图给出。在此，各个特征能够分别以单独的形式或者以相互组合的形式来实现。
附图说明
在附图中：
图1示意性地示出了SCR催化器系统，并且
图2示出了根据本发明的方法的实施例的流程图，
图3示出了以克为单位的不同的NOx质量信号关于以秒为单位的时间的变化曲线。
具体实施方式
在图1中示出了传统的机动车的内燃机11的排气系10。在所述排气系10中布置有SCR催化器12。借助配给模块13将配给剂溶液141从储箱14供给所述SCR催化器12。
在这里所描述的实施例中，将尿素水溶液（HWL）用作配给剂。所述配给模块13具有输送泵131，所述输送泵借助吸管15从所述储箱14提取配给剂溶液141。所述配给剂溶液141通过压力管132被导引到电磁配给阀133。借助所述配给阀133在所述内燃机11与所述SCR催化器12之间将所述配给剂溶液141喷射到所述排气系10中。所述输送泵131和所述配给阀133由电子控制器16控制，所述电子控制器具有液位观察器161。NOx传感器172在所述排气系10中布置在所述SCR催化器12下游，所述NOx传感器172将有关所述排气系10中的NOx质量的测量数据转递给所述控制器16，在这里尤其在所述液位观察器161中对所述测量数据进行处理。品质传感器142位于所述储箱14的底部，所述品质传感器监控所述配给剂溶液141的品质。在该实施例中，所述品质传感器142设计为超声传感器。将所述品质传感器142的输出数据传递给所述电子控制器16中的分析软件162，在所述分析软件中由所述超声传感器142的输出数据来获取所述配给剂溶液141的尿素浓度。因此在该实施例中，所述配给剂溶液141的品质被理解为所述配给剂溶液的尿素浓度。
在图2中示出了根据本发明的方法的实施例的流程图。在步骤20中开始所述方法之后，首先在步骤21中，为在所述SCR催化器12上游的NOx质量
Figure DEST_PATH_IMAGE010
和在所述SCR催化器12下游的NOx质量
Figure 239071DEST_PATH_IMAGE004
建模。在接下来的步骤22中，检验所述配给剂溶液141的品质。为此借助所述超声传感器142来测量超声信号在所述配给剂溶液141中的运行时间，由所述运行时间随后在所述分析单元162中获取所述配给剂溶液141的尿素浓度。在接下来的步骤23中，由所述配给剂溶液的所配入的质量和所述配给剂溶液141的所获取的品质来获取实际所配入的NH3质量
Figure 725547DEST_PATH_IMAGE002
。所述单位配给剂需求DBS在随后的步骤24中借助以下公式（1）来获取。在此，事先对为了获取所述单位配给剂需求DBS而使用的NH3质量和NOx质量进行滤波。为此使所述质量分别在自己的积分器中求积分，并且一旦所述积分器中的一个积分器已经达到能够预先给定的阈值，那么所有的积分器分别在相同的时刻乘以一个因子。在这里所描述的实施例中，所述因子为0.9。借此，由建模得到的NOx质量和所述配给剂溶液141的所获取的品质来获取所述单位配给剂需求DBS。在所述方法的步骤25中，借助所述NOx传感器172来测量在所述SCR催化器12下游的废气的NOx质量
Figure 282431DEST_PATH_IMAGE007
。在接下来的步骤26中，借助所述单位配给剂需求DBS和所测量的在所述SCR催化器12下游的NOx质量根据公式（2）计算出修正因子C，以用于修正建模得到的在所述SCR催化器12上游的NOx质量。在步骤27中，将所述修正因子C应用到在所述SCR催化器12上游的NOx质量的建模得到的值上，从而使得在步骤28中能够在经过修正的在所述SCR催化器12上游的NOx质量
Figure DEST_PATH_IMAGE011
的基础上实现对有待配入的NH3质量的改善的预控。
在一种实施方式中，在机动车的一个行驶循环之后将所述修正因子C保存在存储器中，从而在接下来的行驶循环开始时提供所述修正因子C用于修正。
在另一种实施方式中，将所述配给剂需求DBS的所获取的偏差按份额分成在所述SCR催化器上游的NOx误差和配给量误差。为了获取所述配给量误差，使用所述配给系统的由制造商所提供的部件公差。
在另一种实施方式中，以下述方式优化对所述NH3质量和NOx质量的滤波：即能够在马达起动和释放调节之后在第一能够预先给定的时间之内输入所述修正因子C，并且能够在没有释放调节的阶段中继续应用所述修正因子C，所述没有释放调节的阶段持续时间短于第二能够预先给定的时间段。
在图3中示例性地示出了以克为单位的不同的NOx质量信号关于以秒为单位的时间的变化曲线。在此，用
Figure DEST_PATH_IMAGE012
表示的变化曲线与“真实的”在所述SCR催化器12上游的NOx质量信号、即所测量的NOx质量信号相对应，用
Figure DEST_PATH_IMAGE013
表示的变化曲线与在所述SCR催化器12上游的NOx质量信号的经过修正的模型值
Figure DEST_PATH_IMAGE014
相对应，并且用
Figure DEST_PATH_IMAGE015
表示的变化曲线与在所述SCR催化器12上游的NOx质量信号的未修正的模型值
Figure DEST_PATH_IMAGE016
相对应。借助该图示应当说明将所述方法用于修正在所述SCR催化器12上游的NOx质量的模型值
Figure DEST_PATH_IMAGE017
的应用情况。为此，将所述NOx质量信号的“真实的”值（变化曲线
Figure 64311DEST_PATH_IMAGE012
）在模拟中以30%为幅度降低（变化曲线
Figure 997632DEST_PATH_IMAGE015
），以便示出在所述SCR催化器12上游的NOx质量信号的以错误的方式过低的模型值
Figure 463248DEST_PATH_IMAGE015
。所述过低的模型值
Figure DEST_PATH_IMAGE018
（变化曲线
Figure 863136DEST_PATH_IMAGE018
）借助基于所述单位配给剂需求DBS的修正因子C来修正。结果得到用
Figure 351887DEST_PATH_IMAGE014
表示的变化曲线，所述用
Figure 620057DEST_PATH_IMAGE009
表示的变化曲线是在所述SCR催化器12上游的NOx质量信号的经过修正的模型值
Figure 597238DEST_PATH_IMAGE009
的变化曲线。在图3中能够明确地看出，与所述NOx质量信号的未修正的模型值
Figure 433607DEST_PATH_IMAGE016
的变化曲线相比，所述NOx质量信号的经过修正的模型值
Figure 878495DEST_PATH_IMAGE009
的变化曲线更接近于所述NOx质量信号的“真实的”值的变化曲线
Figure DEST_PATH_IMAGE019
。

Claims (14)

1.用于修正在机动车的排气系（10）中在SCR催化器（12）上游的NOx质量（
Figure DEST_PATH_IMAGE001
）的模型值的方法，所述排气系具有在所述SCR催化器（12）下游的NOx传感器（172）和液位观察器（161），其特征在于，不仅将所述液位观察器（161）的单位配给剂需求（DBS）而且将品质传感器（162）的信息用于修正在所述SCR催化器（12）上游的NOx质量（
Figure DEST_PATH_IMAGE002
），所述品质传感器监控配给剂（141）的品质。
2.按权利要求1所述的方法，其特征在于，借助所述品质传感器（162）获取包含在所述配给剂（141）中的物质的浓度。
3.按权利要求1或2所述的方法，其特征在于，为了获取在所述SCR催化器（12）上游的NOx质量（
Figure DEST_PATH_IMAGE003
）的修正因子（C），使用NH3质量和NOx质量。
4.按权利要求3所述的方法，其特征在于，为了获取所述修正因子（C），对所述NH3质量和NOx质量进行滤波。
5.按权利要求4所述的方法，其特征在于，优化对所述NH3质量和NOx质量的滤波，以便在马达起动和释放调节之后在能够预先给定的时间之内输入所述修正因子（C），并且在没有释放调节的阶段中继续应用所述修正因子（C），所述没有释放调节的阶段持续时间短于能够预先给定的时间段。
6.按权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述方法具有以下步骤：
a.借助所述品质传感器（162）检验（22）所述配给剂（141）的品质，
b.获取（24）所述单位配给剂需求（DBS），
c.获取（26）在所述SCR催化器（12）上游的NOx质量（
Figure 462063DEST_PATH_IMAGE003
）的修正因子（C）。
7.按权利要求6所述的方法，其特征在于，在获取所述单位配给剂需求（DBS）之前，不仅为在所述SCR催化器（12）上游的NOx质量（
Figure DEST_PATH_IMAGE004
）的值而且为在所述SCR催化器（12）下游的NOx质量（
Figure DEST_PATH_IMAGE005
）的值建模（21）。
8.按权利要求6所述的方法，其特征在于，在获取所述修正因子（C）之前，借助所述NOx传感器（172）测量（25）在所述SCR催化器（12）下游的NOx质量（
Figure DEST_PATH_IMAGE006
）。
9.按权利要求6所述的方法，其特征在于，在获取（24）所述单位配给剂需求（DBS）之前，借助所配入的配给剂（141）的在配给系统（13）中所测量的质量和所述配给剂（141）的事先所获取的品质获取（23）实际所配入的NH3质量（
Figure DEST_PATH_IMAGE007
）。
10.按权利要求6所述的方法，其特征在于，将所获取的修正值（C）应用到在所述SCR催化器（12）上游的NOx质量（
Figure DEST_PATH_IMAGE008
）的模型值上。
11.按权利要求3所述的方法，其特征在于，在机动车的一个行驶循环之后将所述修正因子（C）保存在存储器中。
12.按权利要求1或2所述的方法，其特征在于，将所述配给剂需求的偏差按份额分成在所述SCR催化器（12）上游的NOx误差和配给量误差。
13.机器可读的存储介质，在所述机器可读的存储介质上存储有一种计算机程序，其设计用于实施按权利要求1到12中任一项所述的方法的每个步骤。
14.电子控制器（16），其设计用于实施按权利要求1到12中任一项所述的方法。
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