CN107524505A - 用于诊断试剂配给系统的方法和用于实施所述方法的装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于诊断试剂配给系统（10）的方法，所述试剂配给系统将试剂配给到内燃机（14）的废气道（12）中，其中，所述试剂由往复活塞泵（32）带到运行压力（34）上，其中，检测用于由往复活塞泵（32）输送的试剂量（72）的量度（76、78），其中，借助配给阀（22）预先给定配给率额定值（24），配给阀利用具有打开阶段（60）和闭合阶段（62）的配给阀‑操控信号（26）来操控。所述方法的特征在于，作为用于被输送的试剂量（72）的量度（76、78），仅仅在配给阀（26）的闭合阶段（62）期间形成缓慢和快速追踪的平均值（76、78），获取平均值（76、78）之间的差值（82），并且在差值（82）超过差值‑阈值（84）时，提供故障信号（86）。

Description

用于诊断试剂配给系统的方法和用于实施所述方法的装置

技术领域

本发明涉及一种用于诊断试剂配给系统的方法和一种用于实施所述方法的装置。

本发明的主题还有一种计算机程序以及一种计算机程序产品。

背景技术

已知用于运行内燃机的方法和装置，在所述内燃机的废气道中布置了SCR-催化器（Selective Catalytic Reduction：选择性催化还原），所述SCR催化器将内燃机的废气中含有的氮氧化物（NOx）在存在还原剂的情况下还原成氮气。由此能够显著减少废气中氮氧化物的比例。为了这个反应的运行，需要氨（NH₃），所述氨混合到废气中。因此，使用NH₃或者分解出NH₃的试剂作为试剂或还原剂。适合用作试剂的有尿素-水-溶液，所述尿素-水-溶液在SCR催化器的上游借助试剂配给装置被喷射到废气道中。在废气道中，在温度上升时通过热解作用从该溶液中形成作为还原剂起作用的NH₃。

所述尿素-水-溶液被存放在试剂储箱内。所述试剂储箱通常装备有吸取管路并且必要时还装备有回流管路。为了输送尿素-水-溶液设置了泵，借助于所述泵将尿素-水-溶液通过管路系统输送给优选地电磁操作的配给阀。所述尿素-水-溶液根据需求以一定的压力配给到废气道中。

对于最佳的废气后处理，需要对试剂进行精确的、根据需求的配给。配给不足会导致废气清洁不够。配给过度会导致对试剂的不必要消耗并且导致沿下游在SCR催化器之后出现试剂溜漏（Schlupf ）。试剂配给系统的根据规定的正常运行必须在诊断的框架内确保。

公开文献DE 10 2006 013 293 A1描述了一种用于诊断试剂配给阀的方法，其中充分利用了，系统中的压力根据阀的打开而变化。配给系统中的压力在这种方法中被观察。借助与阈值的比较，检查：配给阀是打开式卡住还是闭合式卡住。

由公开文献DE 10 2008 005 988 A1中已经公开了一种用于诊断试剂配给系统的方法，其中，试剂由泵带到配给压力上并且紧接着被配给。在诊断时分析在泵关掉后预计会出现的压降，其中，必要时能够推断出泵的泄漏损耗并且例如推断出闭合式卡住（geschlossen klemmend）的配给阀。

在公开文献DE 10 2008 043 405 A1中描述了一种用于检查用在试剂配给系统中的泵的功能性的方法。检查：泵是否在规定的极限之内在规定的时间区间内达到能够预先给定的转速值。据此，参照时间来检查转速提升的差商。没有设置干预配给来触发泵的转速变化。

在公开文献DE 10 2008 034 212 A1中描述了一种用于检查用在试剂配给系统中的泵的功能性的方法，泵被设置用于将还原剂从第一储箱转移泵运到第二储箱。泵的输送功率由泵电流来获取。借此能够推导出泵的预期转速，并且从所述预期转速和经过的时间中计算出输送率或者输送量，所述输送率或者输送量能够与预期值进行比较。

在公开文献DE 10 2008 043 469 A1中描述了一种用于检查用在试剂配给系统中的配给阀的功能性的方法。借助对配给阀的操控的改变在配给率的有针对性的改变之后分析反映泵的输送率的特征参量。作为特征参量，例如设置了泵的转速或者由输送率的变化而引起的转速变化。

最后，在公开文献DE 10 2009 045 881 A1中描述了一种用于检查用在试剂配给系统中的配给阀的功能性的方法。所述方法的特征在于，检查对配给阀的操控与泵的活度信号（Aktivitätssignal）之间的关联，所述配给阀用于预先给定配给率的变化。作为活度信号在这里例如还考虑了泵的转速。

在公开文献DE 10 2013 220 193 A1中描述了一种用于诊断用在试剂配给装置中的配给阀的方法，其中，借助对包含在试剂配给装置中的试剂泵的转速的分析来识别出配给阀在打开状态下的卡住。对试剂泵的转速的分析借助将转速实际值与参考值进行比较来实现，参考值对应于试剂泵在配给阀根据规定正常运行时的正常预期转速。当所述转速实际值超过参考值时，提供故障信号，这个故障信号表示在打开状态下卡住的试剂配给阀。转速实际值相对于参考值的提高通过以下方式实现，试剂泵尝试着维持预先给定的运行压力，为此需要不正常的高的转速。

发明内容

本发明的基本任务是，提供一种用于诊断试剂配给系统的方法、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，所述方法、装置、计算机程序以及计算机程序产品实现了试剂配给系统的简单诊断，所述试剂配给系统包含用于输送试剂的往复活塞泵和试剂阀。

该任务通过根据本发明的方法、装置、计算机程序以及计算机程序产品分别得以解决。

根据本发明的、用于诊断将试剂配给到内燃机的废气道中的试剂配给系统的处理方式的出发点是，试剂由往复活塞泵带到运行压力上，检测由往复活塞泵输送的试剂量的量度，并且借助配给阀预先给定配给率额定值，所述配给阀利用具有打开阶段和闭合阶段的配给阀-操控信号来操控。根据本发明的方法的特征在于，作为用于被输送的试剂量的量度，仅仅在配给阀的闭合阶段期间形成缓慢和快速追踪（nachgeführt）的平均值，获取所述平均值之间的差值，并且在所述差值超过差值-阈值时，就提供故障信号。

根据本发明的诊断借助对在配给阀的闭合阶段期间输送的试剂量的分析来识别出试剂配给系统中的泄漏、尤其打开式卡住的配给阀。根据本发明的诊断基于对在闭合阶段期间输送的试剂量的分析。在根据本发明的诊断中考虑，在闭合阶段期间往复活塞泵输送下述试剂量，所述试剂量经由试剂配给系统中的回流部（Rücklauf）回流到试剂储箱。根据本发明，在闭合阶段期间输送的试剂量的基础上，确定并且分析在闭合阶段期间输送的试剂量的变化。对快速和缓慢追踪的平均值的获取能够实现不依赖于绝对值而关于被输送的试剂量的仅非常小的变化进行分析。

根据本发明的处理方式的有利的改进方案和设计方案是优选实施例和其它实施例的主题。

根据本发明的、用于实施所述方法的装置首先涉及一种特制的控制器，所述控制器包含用于实施所述方法的器件。

所述控制器优选地包含至少一个电存储器，在所述电存储器中存放了形式为计算机程序的方法步骤。

根据本发明的计算机程序规定，当所述计算机程序在控制器中运行时，执行根据本发明的方法的所有步骤。

当所述程序在控制器中运行时，根据本发明的、具有存储在机器可读的载体上的程序代码的计算机程序产品执行所述根据本发明的方法。

附图说明

本发明的实施例在附图中示出并且在以下说明中详尽阐述。其中：

图1示出了技术环境的框图，在这个技术环境内运行根据本发明的方法；并且

图2示出了依赖于时间的信号变化曲线。

具体实施方式

图1示出了试剂配给系统10，其沿上游在SCR催化器16之前将试剂配给到内燃机14的废气道12中。所述试剂配给系统10包含控制器18，所述控制器包括用于运行电磁操作的配给阀22的配给阀操控系统20。所述配给阀操控系统18根据配给率额定值24提供配给阀-操控信号26。

所述配给率额定值24由配给率-额定值-获取系统28提供，所述配给率-额定值-获取系统例如由内燃机14的负荷Md中并且必要时还加上内燃机14的转速n来获取用于内燃机14的NOx粗略排放的量度，由所述量度得到所述配给率额定值24。

在所示实施例中应该是存放在试剂储箱30中的尿素-水-溶液的试剂是还原剂氨NH₃的初级阶段，还原剂氨在SCR催化器16中贡献于减少内燃机14的废气的NOx比例。

所述试剂由往复活塞泵32带到预先给定的运行压力34上。试剂的压力沿下游在往复活塞泵32之后由压力传感器36检测，所述压力传感器向压力调节器40提供压力测量信号38，向压力调节器输送除了压力测量信号38以外还有预先给定的运行压力34。所述压力调节器40提供往复活塞泵-操控信号42，所述往复活塞泵-操控信号被提供给往复活塞泵32的电驱动件44。

所述试剂配给系统10还包含回流路径46，在所述回流路径中，试剂能够经由节流阀48回流到试剂储箱30。在所述回流路径46中，试剂不断流动，所述回流路径一方面尤其是在配给率额定值24低时辅助压力调节，并且另一方面使得能够借助未详尽示出的回吸泵来排空所述试剂配给系统10的管路。必要时还能够设置未详尽示出的转换阀，从而让现有的往复活塞泵32能够负责回吸。

配给阀22在图2a中所示的打开阶段60和闭合阶段62的框架内被操控。在打开阶段60期间，优选地设置时钟运行（getakteter Betrieb），对于所述时钟运行来说，配给阀-操控信号26由脉冲组成，这些脉冲具有特定的占空比（Tastverhältnis）。打开阶段60能够持续几秒钟到几分钟直至几小时。在闭合阶段62期间，配给阀22完全被关掉并且从而闭合。闭合阶段62能够持续从几秒钟直至几分钟的范围。闭合阶段62能够在试剂配给系统10的正常配给运行期间出现。然而也有可能的是，闭合阶段62专门被设置用于实施根据本发明的诊断，因为根据本发明的诊断相应地仅仅在闭合阶段62观察这些过程。

设置了配给量获取系统70，其至少提供用于由往复活塞泵32输送的试剂量72的量度。在此观察至少在闭合阶段62的分别一个时间部分期间输送的试剂量72。

只要往复活塞泵32的驱动件44是电磁体，所述电磁体随着往复活塞泵-操控信号42的每个脉冲基于往复的运动而引起往复活塞泵32的行程，那么就能够通过对脉冲进行计数而获取被输送的试剂量72，因为往复活塞泵30随着每个行程来输送已知的试剂量，所述行程用往复活塞泵-操控信号42的脉冲来触发。

只要往复活塞泵32的驱动件44是电动马达，就能够借助旋转（Umdrehung）和往复活塞泵32的与旋转关联的行程之间的已知关系，由电动马达的转速74来获取被输送的试剂量72。

在两种情况下都能够借助往复活塞泵32的各个行程来获取配给阀22的闭合阶段62期间用于被输送的试剂量72的量度。所述往复活塞泵-操控信号42或者所述转速74分别是驱动件44的特征参量。

往复活塞泵-操控信号42在图2b中示出。在配给阀32的打开阶段60期间，所述往复活塞泵-操控信号42具有类似于配给阀-操控信号26走向的随时间的变化曲线，因为高的配给率要求往复活塞泵32的较高的泵功率。

根据本发明的诊断应该借助对在配给阀22的闭合阶段62期间输送的试剂量72的分析来探测试剂配给系统10中的泄漏、尤其打开式卡住的（offen klemmend）配给阀22。根据本发明的诊断基于对闭合阶段62期间输送的试剂量72的分析。在根据本发明的诊断中考虑：在闭合阶段62期间，往复活塞泵32在任何情况下都输送经由回流部46并且经由节流阀48回流到试剂储箱30的试剂量72。在闭合阶段62期间输送的试剂量72例如与温度有关，并且经受试剂配给系统10的老化，从而使得在闭合阶段62期间输送的试剂量72在运行过程中变化。对配给阀22的闭合阶段62中输送的试剂量72的绝对值进行分析并且与参考值进行比较纯粹在原则上可能。然而，根据本发明，应该在闭合阶段62期间输送的试剂量72的基础上确定并分析在闭合阶段62期间输送的试剂量72的变化。

首先设置了平均值形成，所述平均值形成由闭合阶段62期间输送的试剂量72来获取缓慢和快速追踪的平均值76、78。概念“缓慢和快速”是指闭合阶段62的持续时间。缓慢追踪的平均值78等同于下述平均值，所述平均值要么至少在闭合阶段62的巨大的比例范围内要么优选地在多个前后相继的闭合阶段62范围内被追踪，而快速追踪的平均值76则在分别一个闭合阶段62的较小时间比例中形成并且追踪。

在图2c中记录了在省去打开阶段60的情况下的用于试剂量72的量度。基于这个放大的示图能够看出，在所示实施例中的出发点是，在闭合阶段62期间相应地输送的试剂量72应该从闭合阶段62到闭合阶段62提升。平均值76、78是用于被输送的试剂量72的量度76、78。在图2d中大致勾画了这两个平均值76、78。

根据本发明的诊断设置了在比较器80中对快速和缓慢追踪的平均值76、78进行比较，这个比较器将快速和缓慢追踪的平均值76、78之间的差值82与差值-阈值84进行比较。一旦这两个平均值76、78之间的差值82超过差值-阈值84，就提供故障信号86，这个故障信号表示过高输送的试剂量72或者在一个闭合阶段62内或者在一个与至少一个另外的闭合阶段62之间的不允许的高的提升，这一定是基于试剂配给系统10中的损坏、尤其是基于打开式卡住的配给阀22而出现。在所示实施例中的出发点是，所述差值-阈值84在所示出的第四闭合阶段62中被超过，并且在这个时间点出现故障信号86。

用于在闭合阶段62期间输送的试剂量72的量度76、78能够由往复活塞泵32的驱动件44的特征参量来获取。正如已经在前面进一步描述过的那样，驱动件44的特征参量能够是往复活塞泵-操控信号42，或者作为替选是转速74。

根据一种有利的实施例，所述平均值形成中的至少一个平均值形成、优选地是快速追踪的平均值76的形成利用一阶延迟元件（Verzögerungsglied erster Ordnung）来实现。

根据另一种有利的构造方案规定，在起动试剂配给系统10以后，只有当从无压力的试剂配给系统10出发达到试剂的预先给定的运行压力34时，根据本发明的诊断才实施。利用这个措施排除了有错误的诊断，所述有错误的诊断由于瞬态的过程而在起动试剂配给系统10以后紧接着可能会出现。

Claims (8)

1.用于诊断试剂配给系统（10）的方法，所述试剂配给系统将试剂配给到内燃机（14）的废气道（12）中，其中，所述试剂由往复活塞泵（32）带到运行压力（34）上，其中，检测用于由所述往复活塞泵（32）输送的试剂量（72）的量度（76、78），其中，借助配给阀（22）预先给定配给率额定值（24），所述配给阀利用具有打开阶段（60）和闭合阶段（62）的配给阀-操控信号（26）来操控，其特征在于，作为用于被输送的试剂量（72）的量度（76、78），仅仅在所述配给阀（26）的闭合阶段（62）期间形成缓慢和快速追踪的平均值（76、78），获取所述平均值（76、78）之间的差值（82），并且在所述差值（82）超过差值-阈值（84）时，提供故障信号（86）。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在往复活塞泵-操控信号（42）的基础上获取用于所述被输送的试剂量（72）的量度（76、78），所述往复活塞泵-操控信号操作所述往复活塞泵（32）的驱动件（44），所述驱动件产生往复的运动。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在电动马达的转速（74）的基础上获取用于所述被输送的试剂量（72）的量度（76、78），所述电动马达作为所述往复活塞泵（32）的驱动件（44）而设置。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述平均值（76、78）中的至少一个平均值利用一阶延迟元件来形成。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在起动所述试剂配给系统（10）以后，只有当额定值达到运行压力额定值（34）时，才设置所述差值（82）的获取。

6.用于诊断试剂配给系统（10）的装置，其特征在于，设置了至少一个用于实施按照权利要求1至5中任一项所述的方法而特制的控制器（18）。

7.计算机程序，当所述程序在控制器（18）中运行时，所述计算机程序执行按照权利要求1至5中任一项所述的方法的所有步骤。

8.具有存储在机器可读的载体上的程序代码的计算机程序产品，当所述程序在控制器（18）中运行时，所述计算机程序产品用于实施按照权利要求1至3中任一项所述的方法。