CN107023358A - 运行用于scr催化器的还原剂溶液的供送和配量系统的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及用于运行机动车中用于SCR催化器的还原剂溶液的供送和配量系统的方法，其中，供送和配量系统具有至少一个用于还原剂溶液的储箱（10）、至少一个供送模块（20）、若干线路（11、12、31）以及至少一个配量模块（30）。按照本发明，在关于所计划的机动车路线的基于路段的信息（80）的基础上控制供送和配量系统的加热。

Description

运行用于SCR催化器的还原剂溶液的供送和配量系统的方法

技术领域

本发明涉及用于运行机动车中用于SCR催化器的还原剂溶液的供送和配量系统的方法以及计算机程序、能够机读的存储介质和电子的控制器，它们被设置用于执行该方法。

背景技术

已知若干用于运行特别是机动车中内燃机的方法和装置，在内燃机的废气区域中设有SCR催化器（选择性催化还原），它将包含在内燃机的废气中的氮氧化物（NOx）在还原剂面前还原成氮气。由此可以使废气中氮氧化物的份额被大幅减小。需要氨（NH₃）用于反应的运行。通常使用含水的尿素溶液来提供氨，尿素溶液在SCR催化器的上游被喷入排气系。

为了供送和配量还原剂溶液，亦即含水的尿素溶液（例如AdBlue®），通常设液压的供送和配量系统，该供送和配量系统包括用于还原剂溶液的储箱、供送泵（供送模块）、线路，另外包括液压的供应线路和一个或多个配量阀（配量模块）。

还原剂溶液在低温下冻结。溶液AdBlue®的冰点例如在约-11℃。因此通常设一个或多个用于供送和配量系统的加热部，以便在低的外部温度下能够解冻溶液且使该系统进入配量就绪。

发明内容

发明优势

按本发明的方法以一种用于运行机动车中用于SCR催化器的还原剂溶液的供送和配量系统的方法为出发点，其中，所述供送和配量系统包括至少一个用于还原剂溶液的储箱、至少一个供送模块、若干条线路和至少一个配量模块。此外，设一个或多个用于加热供送和配量系统的装置，例如用于储箱的加热装置、一个或多个用于供送模块的加热装置、用于配量模块的加热装置和一个或多个用于系统中不同的线路的加热装置。按照本发明，在关于所计划的机动车路线的基于路段的信息的基础上控制供送和配量系统的加热。在按本发明的方法的一种特别优选的设计方案中，由于考虑到了基于路段的信息，避免了对供送和配量系统的多余的加热以及因此避免了多余的能耗。概括而言，按照本发明，使用基于路段的信息，以用于在依赖于路段的和由此符合需求的方式中优化和最大化所述供送和配量系统的加热，其中，在此优选不会导致不必要的能耗。

措辞“机动车路线”指的是在启动和目标之间的行驶循环，其中，为此需要在车辆例如开始运动之前或开始行驶时，亦即例如在启动后不久，由车辆驾驶员通过合适的接口输入所计划的目标。

按本发明的方法尤其在低外部温度中显现出其优势。低温，尤其是在分别所使用的还原剂溶液的冰点之下的温度，例如-11℃或更低的温度，可能导致还原剂溶液冻住，特别是当机动车例如整夜都停止运行时。还原剂溶液在此可能首先在供应线路中，但也可以在储箱本身中冻住。为了确保最佳的废气后处理，还原剂必须被解冻，因而它能以液态形式提供使用且可以按需喷入排气系。

为了加热供送和配量系统以提供液态的还原剂，通常通过车载电池组和/或通过马达冷却剂的热能来运行相应的加热装置。但车载电池组的充电状态尤其可能是临界的，因而车载电池组的过度的荷载会导致若干问题。首先在低外部温度下需要足够的电池组功率来实现启动机动车。按本发明的方法在这个背景下极为有利，因为避免了特别是车载电池组为了供送和配量系统的必要的加热而过载。然而还是通过考虑到了基于路段的信息为控制供送和配量系统的加热确保能尽可能快地提供足够量的液态的还原剂溶液，因而在机动车启动之后可以通过SCR系统尽可能快地进行最佳的废气后处理。

执行按本发明的方法的前提在于，机动车驾驶员在行驶循环开始时以恰当的方式将行驶循环的所计划的目标输入到机动车的相应的系统中，因此可以求出且按本发明考虑到基于路段的信息。机动车驾驶员例如可以为此将计划的行驶目标输入到设置在机动车内的常用的导航仪中。借助这种目标输入以及能由此推导出的机动车路线按本发明求出不同的信息，在这些信息的基础上可以得出关于推测的还原剂消耗的结论。在一种优选的设计方案中，由基于路段的信息推导出，SCR催化器或SCR催化系统在计划的路段上是否根本是活跃的。例如在极短的行驶路段下可以预报：SCR催化器没有达到所需的运行温度，因而在这种情况下也不需要液态的还原剂溶液。在这种情况下，加热供送和配量系统就没有用，因而在这种情况下按照本发明不激活加热装置，由此可以节省能量，特别是电池组能量。

此外可以以优选的方式在考虑到基于路段的信息时求出，倘若SCR催化器推测要变得活跃，推测可能需要多少液态的还原剂。供送和配量系统的加热然后仅在这样的程度中执行：正如对于提供推测所需要的液态还原剂量所必需的程度那样。在此优选也考虑到，用于还原剂的供送和配量系统的电加热通常仅在行驶循环的起始阶段是必需的，因为在一定的行驶时间之后，机动车的一般温度足以解冻还原剂溶液或将还原剂溶液保持在液态。在这个阶段中，通过马达冷却剂的热能进行的加热例如也可以是有利的。

在执行按本发明的方法时，在通过机动车驾驶员输入目标之后，借助基于路段的信息首先求出还原剂溶液的大概需要的量。紧接着相应地控制供送和配量系统的加热，其中，当还原剂的大概需要的量以液态形式存在时，尤其可以结束供送和配量系统的加热。

因此用按本发明的方法防止了车载电池组由于多余地电加热用于还原剂溶液的供送和配量系统而快速排空。此外通过与需求相匹配地加热供送和配量系统考虑到：马达冷却剂的热能的量在行驶运行期间尤其在很低的外部温度下可能不够，因而可以至少辅助性地要求电加热。总体上可以通过考虑到基于路段的信息（这些信息优选也包括外部温度或所计划的路线的温度分布特征）以根据路段以及因此根据需求的方式实行对供送和配量系统的加热，因而在低外部温度下可以极为快速地提供足够量的液态的还原剂溶液。此外，当例如在极短的行驶路段时或在城市行驶中，在推进运行时，在很低的马达负荷下或很低的行驶速度下，SCR系统无法被激活以及因此供送和配量系统的加热是多余的时，可以避免多余的热能的消耗。

在按本发明的方法的一种优选的设计方案中，通过外部的基础设施，特别是通过因特网服务，例如通过云，提供基于路段的信息。基于路段的信息可以备选或附加地借助导航装置提供，导航装置具有相应的数字信息，例如数字地图。在此，使用因特网服务特别有利，因为由此可以以实时的方式考虑到关于所计划的车辆路线的重要的和关键的信息，例如关于当前的限速、路段中断、故障或类似的信息。

首先考虑计划的路线的距离、计划的路线的持续时间以及必要时该路线的拓扑结构作为基于路段的信息。由此可以推导出其它基于路段的信息，特别是大概的平均机动车速度、大概的平均马达速度、大概的马达负荷、大概的废气质量流量以及大概的废气温度分布特征。为了求出这些信息，可以以本身公知的方式在考虑到机动车专有的特征的情况下使用不同的计算模型。在这些信息的基础上可以按照本发明计算出大概的还原剂消耗以及相应地控制对供送和配量系统的加热。此外，通过例如考虑到计划的路线的大概的环境温度分布特征，可以将温度数据和/或天气数据也包含在这种计算中。

此外可以考虑到，是否涉及城市行车、越野行车或高速公路行车，因为这些信息也影响了还原剂的预期的消耗。此外可以包括加速点和减速点，因为所有这些点都影响速度、马达负荷和与此相关的大概的还原剂的量。此外在此优选也考虑到了，机动车的温度分布特征在行驶期间大概如何发展，因为这也对供送和配量系统的所需的加热有影响。在较长的行驶时间下可以例如越来越多地通过来自马达的冷却剂泵的经加热的冷却剂进行加热。此外可以包括外部温度，因为沿计划的路线的外部温度的发展也影响所需的加热，同样的还有沿计划的路线的天气分布特征。

在求出基于路段的信息时，可以例如包含数字地图、视野监视、卫星图、飞机的航摄图或类似的路段信息。此外也可以包含其它的信息，它们例如由公众（团体）输入到相应的数据库中，例如关于路段中断、限速或类似的信息。原则上通常可以包含所有合适的信息，这些信息通过不同来源的基于因特网的服务商提供。

当基于路段的信息通过外部的基础设施，例如因特网服务商提供和/或处理时，应当相宜地存在机动车通过相应的接口进行的相应的连通性。就此而论，可以例如考虑所谓的IoT服务商（Internet of Things，物联网）。为此可以在相应的注册之后在合适的服务商那里进行数据交换。在考虑到计划的机动车路线以及必要时考虑到其它基于路段的信息时（这些信息在计划的机动车路线的基础上通过外部的基础设施或通过在导航装置中的数字信息提供），可以例如在马达控制器内计算大概需要的还原剂量。马达控制器然后可以根据需求来计划和触发供送和配量系统的加热以及因此还原剂溶液的解冻，因而避免了对还原剂溶液的不必要的加热和不必要的解冻。以这种方式避免了必要时临界的电池组能量的过度的载荷和/或马达冷却剂的热能的多余的消耗。在此，通过借助避免多余的加热来节省能量，也可以将加热集中在临界的状况（在临界的状况下迫切需要加热），因而必要时在需要快速解冻还原剂溶液时足够提供了能量。

本发明还包括计算机程序，其被设置用于执行按本发明的方法的步骤。此外，本发明还包括能机读的存储介质，在该存储介质上储存着这种计算机程序。本发明还包括电子的控制器，电子的控制器被设置用于执行按本发明的方法的步骤。按本发明的方法的作为计算机程序或作为能机读的存储介质或作为电子的控制器的设计方案具有特殊的优势，即，以这种方式可以毫无困难地也在现有的机动车中使用按本发明的方法，以便因此通过考虑到关于所计划的机动车路线的基于路段的信息，避免对用于SCR系统的还原剂溶液的供送和配量系统的多余的加热。

本发明的其它的特征和优势由接下来结合附图对实施例的说明得出。在此，单个的特征分别可以单独地或相互组合地被实现。

附图说明

图中示意性示出了用于SCR催化器的还原剂溶液的供送和配量系统，按本发明来控制该还原剂溶液的加热。

具体实施方式

图中示出了用于机动车中SCR催化器的还原剂溶液的供送和配量系统，其中，供送和配量系统包括用于还原剂溶液的储箱10、供送模块20和配量模块（配量阀）30。吸取线路11从储箱10经由阀24通往供送模块20的泵21。液态的还原剂溶液经由过滤器25（该过滤器配设有压力传感器22）通过出口26到达通往配量阀30的压力线路（供应线路）31中，且在此处未示出的SCR催化器的上游被按需喷入内燃机40的此处未示出的排气系。此外，有节流器23的回行线路12从供送模块20返回储箱10。所述供送和配量系统的不同的组件能够被加热。为此设若干不同的加热装置。具体而言，可以为吸取线路11、回行线路12、泵21、接在泵21前的阀24、过滤器25和出口26以及压力线路31和必要时储箱10配设电加热装置50。这些加热装置50通过车载电池组被供以电能。此外，规定通过内燃机40的冷却剂的热能进行的加热，其中，被加热的冷却剂借助冷却剂泵60经由线路61被导向配量模块30。此外设另一条用于被加热的冷却剂的线路62，该线路可控地通过储箱加热阀63尤其在吸取线路11的区域中加热储箱10。供送和配量系统的加热通过控制器70被控制，其中，在此尤其操控所述储箱加热阀63以及不同的加热装置50（在图中通过多个箭头示出）。按照本发明，在关于所计划的机动车路线的基于路段的信息80的基础上执行对不同的加热装置50以及储箱加热阀63的控制。为此，机动车驾驶员首先将计划的行驶目标例如输入机动车的常用的导航仪中。在这个信息的基础上可以尤其求出有待走过的距离和机动车路线的大概的持续时间。为此可以使用储存在导航仪中的数字信息以及此外使用能够通过因特网服务商、优选通过云提供的信息。在这些不同的信息连同车辆特有的特征的基础上，可以求出平均的车辆速度、平均的马达速度、预期的马达负荷、预期的废气质量流量以及预期的废气温度分布特征，其中，也可以考虑到路线的环境温度分布特征。在一些或所有这些信息的基础上可以求出针对计划的机动车路线的大概所需的液态的还原剂的量。按照本发明，以此为出发点来控制供送和配量系统的加热，因而避免了可能多余的加热以及因此避免了尤其会造成车载电池组负担的不必要的能耗。

这种方法首先在低外部温度下起作用，尤其在低于还原剂溶液的冰点的温度下，例如低于-11℃的温度下。加热装置50和63的控制在此通过控制器70进行，其中，在控制器70中处理不同的基于路段的信息以及例如针对车辆停留区域的天气数据和/或温度数据且将这些信息以及天气数据和/或温度数据转化成相应的控制信号。一旦已经为当前的路线提供了足够量的液态的还原剂溶液，那么控制器尤其可以以恰当的方式激活和停止加热。

由此确保SCR催化器可以最佳地运行。否则的话，在低外部温度下缺乏液态的还原剂会导致氮氧化物的不足的转化以及导致NOx排放提高。

Claims (9)

1.用于运行在机动车中的用于SCR催化器的还原剂溶液的供送和配量系统的方法，其中，供送和配量系统具有至少一个用于还原剂溶液的储箱（10）、至少一个供送模块（20）、线路（11、12、31）以及至少一个配量模块（30），其特征在于，在关于经计划的机动车路线的基于路段的信息（80）的基础上控制供送和配量系统的加热。

2.按照权利要求1所述的方法，其特征在于，通过考虑到所述基于路段的信息（80），避免对供送和配量系统的多余的加热。

3.按照权利要求1或权利要求2所述的方法，其特征在于，仅当能由所述基于路段的信息（80）推断出SCR催化器变得活跃时，才进行对供送和配量系统的加热。

4.按照前述权利要求任一项所述的方法，其特征在于，对供送和配量系统的加热仅如此程度地进行：正如对于提供在考虑到所述基于路段的信息（80）的情况下推测所需要的液态的还原剂所需的加热那样。

5.按照前述权利要求任一项所述的方法，其特征在于，通过外部的基础设施，特别是因特网服务，优选云，和/或通过在导航装置中的数字信息，提供所述的基于路段的信息（80）。

6.按照前述权利要求任一项所述的方法，其特征在于，所述基于路段的信息（80）包含或可以推导出下列关于所计划的机动车路线的信息至少之一：

- 机动车路线的距离；

- 机动车路线的持续时间；

- 机动车路线的拓扑结构；

- 平均的机动车速度；

- 平均的马达速度；

- 马达负荷；

- 废气质量流量；

- 废气温度分布特征；

- 环境温度分布特征。

7.计算机程序，其被设置用于执行按权利要求1至6任一项所述的方法。

8.能够机读的存储介质，在所述存储介质上存储了按照权利要求7所述的计算机程序。

9.电子的控制器（70），其被设置用于，执行按照权利要求1至6任一项所述的方法的步骤。