CN107542559A - 用于识别错误配量的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及在SCR催化系统的配量模块中识别还原剂的错误配量的方法。所述系统包括具有配量阀和流量阀的配量模块及供送泵的供送模块。所述系统具有回行部，在该回行部中布置有另外的流量阀。该流量阀改变所述回行部的有效的横截面。所述方法包括步骤：在开始时闭合所述配量阀。在系统中的第一压力值的情况中关断所述供送泵，接下来实现测量所述回行部的流量阀的第一压力率。接着再次接通所述供送泵，直到在系统中的压力再次达到了第一压力值时，并且实现再度关断所述供送泵。同时或者接下来打开配量阀，执行再度测量回行部的流量阀和配量阀的第二压力率。最后，计算两个压力率的比例，借助于所述比例，检查通过所述配量阀的实际的体积流量。

Description

用于识别错误配量的方法

技术领域

本发明涉及一种用于在SCR催化系统的供送模块中识别还原剂的错误配量的方法。本发明还涉及一种计算机程序，当该计算机程序在计算设备上运行时，该计算机程序实施根据本发明的方法的每个步骤，以及涉及一种能够机读的存储介质，该存储介质存储所述计算机程序。最后，本发明涉及一种电子的控制器，该控制器设定用于：实施根据本发明的方法。

背景技术

在当今，在废气的后处理中，使用SCR方法（选择性催化还原），以便减少在废气中的氮氧化物（NOx）。SCR方法按重点地应用在机动车中。在此，把在商业上也称为AdBlue®的尿素水溶液（HWL）导入到富含氧的废气中。为此，使用一种配量模块，该配量模块包括喷嘴，以便将HWL喷射到所述废气流中，关于这点采用一种配量阀，该配量阀能够通过所述配量模块来控制所述流。在所述SCR催化系统中，所述HWL起反应成为氨，该氨接下来与氮氧化物连接，从中产生水和氮气。所述HWL经过供送模块从储箱中泵送至配量模块。作为附加方案，所述供送模块经过回行部与储箱相连，从而能够将过剩的HWL回引。在回行部中的隔板或节流器控制所述回流。

HWL的被送入到废气中的量对于所述SCR催化系统的工作方式具有作用。因此，HWL的错误配量影响所述氮氧化物排放。

DE 10 2009 000 061 Al涉及一种用于减少SCR催化系统的配量装置的量公差的方法。由于老化，在所述配量装置中产生了在所述反应剂配给中的误差。这些误差表现在所述还原剂的过配量和低配量中，这再者导致违背了排放极限。借助于所说明的方法可能的是，识别在所要求的额定量和所配给的实际量之间的偏差，并且关于在控制器中的相应的调节来考虑该偏差，该调节然后关于所述配给泵的操控间距来修正所述配给量。所述方法的基础想法是，例如在配给泵和配给喷嘴之间检测在所述反应剂压力线路中的反应剂的质量流量。

DE 10 2013 218 553 Al涉及一种用于运行用于SCR催化系统的液压的供送和配量系统的方法。为了符合需求地配量，这样的系统的供送泵将所期望的或必要的量的还原剂溶液从储箱中供送出来。所述还原剂溶液在系统压力范围中被供馈到压力线路中并且经过配量单元（该配量单元能够包括一个或多个配量阀）供馈到所述排气系中。所述系统因此必须在预先给定的系统压力中或在能够预先设定的系统压力范围中运行。在所述方法中设置的是，已经在系统中的压力建立期间核准所述压力走势并且在此检查的是，是否能够确定基本上连续的压力升高。压力建立因而被连续地监控和评估，从而能够很快速地识别在所述系统中的误差。

发明内容

公开了这样的方法：在其中，在SCR催化系统的供送模块中识别还原剂的错误配量。所述SCR催化系统包括具有流动阻力的配量阀、在所述的供送模块中的供送泵和在供送模块和还原剂储箱之间的回行部。在所述回行部中布置有流量阀，该流量阀提供局部的流动阻力并且由此改变所述回行部的有效的横截面。例如，此流量阀能够是隔板或节流器，其布置在所述回行部中。

所述方法包括下述步骤：经闭合的配量阀用作初始点。如果配量阀例如由于配量请求而打开，则该配量阀在开始时被闭合。如果在所述系统中相应于第一压力值支配着一种压力，则关断所述供送泵。所述还原剂流动通过所述回行部和所述流量阀，从而减小了在所述系统中的压力。所述回行部的流量阀的这种压力率（Druckrate）此时被测量。接下来，再次接通所述供送泵，从而重新构建在所述系统中的压力。

在下文中称为动态的情况中，只要在所述系统中的压力再度达到了第一压力值，则供送泵再次被关断并且在同时或者接下来所述配量阀被打开。在此，所述配量阀保持打开，直到所述压力降低到第二压力值上。作为备选方案，该过程在下文中称为静态的情况中反转地发生，并且所述配量阀已经在所述供送泵的关断之前被打开。在两种情况中，所述还原剂以正如之前那样相同的方式不仅流动通过所述流量阀的回行部也通过所述配量阀。这时，能够测量第二压力率，当所述配量阀打开时。

要注意的是，所述过程的所示的顺序不应限于本发明的保护范围。其实，所实施的测量的顺序能够视为任意的，只要其前提条件被满足，也即，在所述测量之一中所述配量阀闭合时，在相应其它的测量中所述配量阀被打开。此外，两个测量在压力相同时开始，并且所述供送泵在两个测量期间被关断。

最后，计算所述两个压力率的比例。从中然后求取和检查所述还原剂通过所述配量阀的实际的体积流量。

尤其有利地，在所述压力率的两个测量中如此地关断所述供送泵，使得当它指的是旋转的供送泵时，该供送泵在转角分别相同时来到静止状态，当它指的是线性经驱动的供送泵、例如具有磁体的行程泵时，所述供送泵在关断之前实施相同的行程、优选是满行程。由此，能够在计算所述压力率的比例时，减小在所述供送泵方面的伪像，从而能够从所述比例中达成更加准确的论断。

尤其优选的是，所述流量阀在所述回行部（该流量阀改变所述回行部的有效的横截面）中对应于在所述配量模块中的流量阀。从中得到的优点是，所述压力率的比例和在回行部和配量阀之间的有效的横截面的比例协调一致。

优选地，对于计算所述压力率而言，使用平均的相对的压力率。作为任选方案，对于计算所述压力率而言，近似能够使用平均的绝对的压力率。在两种情况中，为了最小化所述方法的公差，经过所使用的压力范围来平均所述压力率。所述压力率对于隔板的情况比例于所述压力的方根。因此作为优点，在对于平均的相对的压力率的平均中，产生了加权因子。如果使用平均的绝对的压力率，则省去了这个加权因子，从而能够产生额外的数字式的公差。

按照所述方法的一个改型方案，所述供送泵缓慢地、典型在从100 ms至300 ms内并且关断，并且所述配量阀缓慢地、同样典型地在从100 ms至300 ms内打开。准确的时间依赖于系统性质并且被这样选择：使得尽可能避免例如基于压力冲击的压力脉动。

作为任选方案，额外的配给量（其在测量压力率时流动通过所述配量阀）能够在另外的配量策略中被考虑。由此，基于所述方法能够减小量偏差。

所述计算机程序被设置用于执行方法的每个步骤，特别是当该计算机程序在计算设备或控制器上执行时。该计算机程序使得所述方法在传统的电子的控制器中的实现成为可能，而不必在该控制器处进行结构的改变。对此，将该计算机程序存储在能够机读的存储介质上。

通过在传统的电子控制器上运行计算机程序便获得了根据本发明的电子控制器，设置该控制器用于：在所述SCR催化系统的供送模块中识别还原剂的错误配量。

附图说明

本发明的实施例在附图中表达并且在随后的说明中被更加详细地阐释。图示：

图1示意是SCR催化系统的还原剂供送系统，在其中，错误配量借助于根据本发明的方法的实施例能够被识别，

图2是根据本发明的方法的实施例的流程图，

图3a是按照根据本发明的方法的一个实施方式的压力关于时间的图表，其中，配量阀在动态的情况中被闭合，

图3b是按照根据本发明的方法的一个实施方式的压力关于时间的图表，其中，所述配量阀在动态的情况中在关断所述供送泵之后被打开，

图4a是对于所述动态的情况的按照根据本发明的方法的一个实施方式的在配量阀闭合和打开时平均的压力率关于时间的图表，在其中，所述配量阀没有被封锁，

图4b是对于所述动态的情况的按照根据本发明的方法的一个另外的实施方式的在配量阀闭合和打开时平均的压力率关于时间的图表，在其中，所述配量阀部分被封锁，

图5是根据本发明的方法的一个另外的实施例的流程图，

图6是按照根据本发明的方法的一个实施方式的压力关于时间的图表，其中，配量阀在静态的情况中在关断所述供送泵之前被打开，

图7a是对于所述静态的情况的按照根据本发明的方法的一个实施方式的在配量阀闭合和打开时平均的压力率关于时间的图表，在其中，所述配量阀没有被封锁，

图7b是对于所述静态的情况的按照根据本发明的方法的一个另外的实施方式的在配量阀闭合和打开时平均的压力率关于时间的图表，在其中，所述配量阀部分被封锁。

具体实施方式

在图1中示出了SCR催化系统（未示出）的还原剂供送系统100。所述还原剂供送系统包括供送模块110，该供送模块具有旋转的供送泵111，该供送泵设定用于将还原剂从还原剂储箱120中经过压力线路121供送到配量模块130中，在该处，所述还原剂然后被喷射到未示出的排气系中。额外地，所述配量模块130包括配量阀131和隔板132，该配量阀能够打开或闭合并且控制通往所述配量模块130的还原剂流，所述隔板通过所述配量模块130改变所述还原剂的体积流量Q_DV。此外，压力传感器140布置和设定在所述还原剂供送系统100中，在时间段上测量在供送模块110和配量模块130之间的压力p。电子的控制器150与所述压力传感器140相连并且从该压力传感器获得关于在所述系统100中的压力p的信息。此外，所述电子的控制器150与供送模块（包括所述供送泵111在内）以及与所述配量模块130（包括配量阀131在内）相连并且能够控制这些。

此外，所述还原剂供送系统100包括回行部160，通过该回行部使得还原剂从所述系统中往回引导到所述还原剂储箱120中。在这个回行部160中布置有隔板161，该隔板提供局部的流动阻力并且如此程度地减小所述回行部160的有效的横截面A_eff。

所述还原剂的通过所述回行部160的体积流量Q_RL通过所述隔板161来调节并且能够经过对于隔板的通流定律来计算，该通流定律如下所述：

（式子 1）

在此A_eff，正如上述提到的那样，是隔板161的有效的横截面，ρ指代还原剂的密度，并且Δp指代在所述隔板161上游和下游的压力差。要说明的是，所述体积流量Q_RL依赖于所述压力差Δp的方根。

在配量模块130中的隔板132和在回行部160中的隔板161功能相同地起作用，并且在配量模块130中的隔板132，以与在回行部160中的隔板161影响通过回行部160的体积流量Q_RL的类似于式子1的相同方式，影响通过所述配量阀131的体积流量Q_DV的流动特性。

在另一个实施方式中，在配量模块130中并且在回行部160中作为流量阀能够布置有节流器。对于这种情况，通过回行部160的体积流量Q_RL经过对于节流器的通流定律来计算。在此，体积流量Q_RL比例于压力差Δp。同样在这里，两个节流器功能相同并且以相同的方式影响所述体积流量Q_RL和Q_DV的流动特性。

为了求取在配量模块130中的还原剂的配量，考虑还原剂的通过所述配量阀131的体积流量Q_DV。在下文中，应该显示在体积流量Q和在系统100中的压力p的改变之间的关联。为了计算，使用相对的压力率β，该压力率正如下文那样从压力的在时间上的改变dp（t）/dt中得到：

（式子 2）

所述压力的在时间上的改变dp（t）/dt能够经过在时间上的体积改变dV（t）/dt和按照式子3的刚度κ通过式子4来表达：

（式子 3）

（式子 4）

按照连续性方程（式子5），在时间上的体积改变dV（t）/dt通过整个体积流量Q_ges而产生。

对于如果仅在回行部160中的隔板161打开的情况，整个体积流量Q_ges对应于通过隔板161的体积流量Q_RL。

（式子 5）

如果计算了通过隔板161的体积流量Q_RL，则将式子5和式子1应用到式子3中并且改变按照式子2的结果。由此，经过隔板161的表征的参量获得了对于相对的压力率β的表达：

（式子 6）

为了改善计算，相对的压力率β由最低的压力p_l直到最高的压力p_h按照式子7来平均，以便获得平均的相对的压力率。

（式子 7）

在使用情况中，该积分不会被分析地计算，而是执行数字式的近似。在这里，该积分经过相应的黎曼和来表达：

（式子 8）

对于下述的实施例，使用还原剂供送系统100的下述的配置。

- 供送模块110构造用于配量模块130的每小时10 kg还原剂的最大的质量流量；

- 配量模块130设计到每小时7. 2 kg还原剂的最大的质量流量上，该还原剂喷射到排气系中；

- 压力线路121是475 cm长并且拥有6 mm的内直径并且在压力建立之后被手动地通气；

- 所述方法在室温中执行。

图2示出了根据本发明的方法的实施例的流程图，其在下文中被称为动态的情况。在开始时，产生了配量阀131的闭合200。在经固设的压力p₁中，实现所述供送泵111的关断201，其中，旋转的供送泵111在200 ms内关断并且在经固设的转角ω中停下来。直接接下来，执行所述回行部160的平均的相对的压力率的测量202。如果测量202结束，则供送泵111再次接通203并且在系统100中的压力p升高。基于询问204而确定的是，压力p何时再次达到经固设的压力值p₁。如果是这种情况，则再度关断205供送泵111。同样在这里，供送泵111的关断205在200 ms内进行并且所述供送泵111在相同的转角ω中停下来。直接接下来，所述配量阀131在200 ms内打开206并且执行所述回行部160和配量阀131的平均的相对的压力率的再度的测量207。如果结束了测量207，则再度闭合208所述配量阀131。

因为回行部160和压力线路121（该压力线路引导至配量模块130）连接，则在两个线路中的压力p相同。出于该原因，能够将两个平均的相对的压力率和彼此比较。正如前述实施的那样，所述相对的压力率β和由此以及所述平均的相对的压力率依赖于体积流量Q。在一个另外的步骤中，按照式子9实现计算209在两个体积流量Q_RL和Q_RL&DV之间的比例V，办法是：形成两个平均的相对的压力率和的商。

（式子 9）

最后，经过所计算的比例V来实现检查210通过所述配量阀的实际的体积流量Q_DV。此外，在小的范围中，在另外的配量策略中考虑211额外所配入的量。

图3a和3b表现了对于上文所说明的动态的情况的在还原剂供送系统100中的压力p的在时间上的走势。在图3a中所述配量阀131闭合并且压力唯独经过回行部160来消减。在供送泵111在压力p₁中被关断之后201，它在大约0. 7秒时来到静止状态201。接着，压力显示了对于隔板表征的往复的走势。

图3b显示了在配量阀131打开时的压力的走势。

在这里，供送泵111同样在大约0. 7秒时来到静止状态905。在大约1. 3秒时，所述配量阀131打开206并且压力能够此时不仅经过所述回行部160消减，而且经过所述经打开的配量阀131消减。作为其结果，所述往复的走势相比于图3a进行改变。平均的相对的压力率的测量207在配量阀131打开时在大约2秒的时间段上进行，直到所述配量阀接下来再次闭合208，只要压力p达到了第二压力值p₂。

在图4a和4b中，在高达6小时的较长的测量持续期间上展示了相应所述两个平均的相对的压力率和，其中，来自相应单个的测量的测量点的曲线按照根据本发明的方法在动态的情况中被构建。图4a示出了一种配置，在其中，所述配量阀131没有被锁止。在这里轻易可见的是，回行部160和配量阀131的平均的相对的压力率位于所述回行部160的所述平均的相对的压力率以上。此外确定的是，两个走势的比例几乎一致。从中能够推断出的是，通过所述配量阀131的体积流量Q_DV超过该时间地保持恒定并且作为结果所述配量也没有显出误差。

图4b还示出了一种配置，在其中，所述配量阀131被锁止至三分之一。此外，回行部160和配量阀131的平均的相对的压力率位于所述回行部160的平均的相对的压力率以上。但是可见的是，所述相对的间距较小，这提示了通过所述配量阀131的较小的体积流量Q_DV。

在图5中示出了根据本发明的方法的一个另外的实施例的流程图，该实施例在下文中被称为静态的情况。在开始时，同样在这里实现配量阀131的闭合300。以相同方式，在经固设的压力p₁中，实现所述供送泵111的关断301，其中，旋转的供送泵111在200 ms内关断并且在经固设的转角ω中停下来。直接接下来，执行所述回行部160的平均的相对的压力率的测量302。如果测量302结束，则供送泵111再次接通303并且在系统100中的压力p升高。基于询问304而确定的是，压力p何时再次达到经固设的压力值p₁。

在该实施方式中，这时首先将所述配量阀131在200 ms内打开305并且接下来使得供送泵111再度关断306。同样在这里，供送泵111的关断306在200 ms内进行并且所述供送泵111在相同的转角ω中停下来。实现了回行部160和配量阀131的平均的相对的压力率的测量307。如果结束了测量307，则再度闭合308所述配量阀131。

在一个另外的步骤中，按照式子10实现计算309两个平均的相对的压力率和的比例V，类似于上文所实施那样。

（式子 10）

最后，同样在这里，通过所述配量阀的实际的体积流量Q_DV的检查310经过所计算的比例V来进行，并且额外所配入的量在另外的配量策略中得到了考虑311。

图6示出了压力的走势，在其中，配量阀131在关断306供送泵111之前被打开305。在这里，供送泵111同样在大约0. 7秒时来到静止状态306并且所述压力能够这时不仅经过回行部160也经过经打开的配量阀131消减。

为了表明所述压力走势的改变，使用平均的相对的压力率和。在图7a和7b中对于两个不同的配置，在大约7. 5小时的较长的测量持续期间上分别展示了这两者。尤其，在图7a中，配量阀131没有被锁止，并且分析能够类似于图4a在动态的情况中被执行。在这里轻易可见的是，回行部160和配量阀131的平均的相对的压力率位于所述回行部160的所述平均的相对的压力率以上。此外确定的是，两个走势的比例V几乎一致并且位于有待期待的公差内。从中能够推断出的是，通过所述配量阀131的体积流量Q_DV超过该时间地保持恒定并且作为结果所述配量也没有显出误差。

图7b在相同的意义中示出了一种配置，在其中，所述配量阀131被锁止至三分之一。此外，回行部160和配量阀131的平均的相对的压力率位于所述回行部160的平均的相对的压力率以上。但是可见的是，所述相对的间距较小，这提示了通过所述配量阀131的较小的体积流量Q_DV。

要注意的是，刚度κ和由此以及平均的相对的压力率、、和强烈地依赖于所述系统100利用空气进行的填充和其运行时间。因此，这些对于相同的配量阀131能够不同并且平均的相对的压力率和的比较在配量阀131闭合时，例如在图4a、4b、7a和7b之间不会肯定可行。

Claims (12)

1.一种用于在SCR催化系统的配量模块（130）中识别还原剂的错误配量的方法，该配量模块具有配量阀（131）和流量阀（132），所述SCR催化系统具有带有供送泵（111）的供送模块（110）和回行部（160），在该回行部中布置有流量阀（161），该流量阀改变所述回行部（160）的有效的横截面（A_eff），所述方法包括下述步骤：

- 当所述配量阀（131）闭合时（200），在所述系统（100）中的第一压力值（p₁）的情况中关断（201）所述供送泵（111）；

- 测量（202）所述回行部（160）的流量阀（161）的第一压力率（）；

- 接通（203）所述供送泵（111）；

- 当在系统（100）中的压力（p）再次达到了第一压力值（p₁）时（204），关断（205）所述供送泵（111）；

- 打开（206）配量阀（131），直到压力（p）下降到第二压力值（p₂）上；

- 当所述配量阀（131）打开时，测量（207）所述回行部（160）的流量阀（161）和所述配量阀（131）的第二压力率（）；

- 计算（209）两个压力率（、）的比例（V）；

- 借助于所述比例（V），检查（210）通过所述配量阀（131）的实际的体积流量（Q_DV）。

2.一种用于在SCR催化系统的配量模块（130）中识别还原剂的错误配量的方法，该配量模块具有配量阀（131）和流量阀（132），所述SCR催化系统具有带有供送泵（111）的供送模块（110）和回行部（160），在该回行部中布置有流量阀（161），该流量阀改变所述回行部（160）的有效的横截面（A_eff），所述方法包括下述步骤：

- 当所述配量阀（131）闭合时（300），在所述系统（100）中的第一压力值（p₁）的情况中关断（301）所述供送泵（111）；

- 测量（302）所述回行部（160）的流量阀（161）的第一压力率（）；

- 接通（303）所述供送泵（111）；

- 当在系统（100）中的压力（p）再次达到了第一压力值（p₁）时（204），打开（305）所述配量阀（131）；

- 关断（306）所述供送泵（111）；

- 当所述配量阀（131）打开时，测量（307）回行部（160）的流量阀（161）和配量阀（131）的第二压力率（）；

- 计算（309）两个压力率（、）的比例（V）；

- 借助于所述比例（V），检查（310）通过所述配量阀（131）的实际的体积流量（Q_DV）。

3.按照权利要求1或2所述的方法，其中，当该供送泵指的是旋转的供送泵（110）时，所述供送泵（110）在两个测量（202、207； 302； 307）时在同样的转角（ω）中停止（201、205；301、306），并且当所述供送泵指的是线性驱动的供送泵时，所述供送泵（110）在两个测量（202、207； 302、307）之前实施相同的行程。

4.按照权利要求1至3中任一项所述的方法，其中，在回行部中的流量阀（161）是隔板（161），该流量阀改变所述回行部（160）的有效的横截面（A_eff）。

5.按照权利要求1至3中任一项所述的方法，其中，在回行部（160）中的流量阀（161）是节流器，该流量阀改变所述回行部的有效的横截面（A_eff）。

6.按照权利要求1至5中任一项所述的方法，其中，所述压力率是平均的相对的压力率（）。

7.按照权利要求1至5中任一项所述的方法，其中，所述压力率是平均的绝对的压力率。

8.按照前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述供送泵（111）如此缓慢地关断并且所述配量阀（131）如此缓慢地打开：使得避免所述还原剂的压力冲击。

9.按照前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，额外的配给量在测量（207；307）压力率（、）时在一种配量策略中被考虑（211； 311）。

10.一种计算机程序，其被设定用于执行按照权利要求1至9中的任一项所述的方法的各个步骤。

11.一种能够机读的存储介质，在该存储介质上储存了按照权利要求10所述的计算机程序。

12.一种电子的控制器（150），其被设定用于：借助于按照权利要求1至9中任一项所述的方法来识别在SCR催化系统中的还原剂的错误配量。