CN107923292B - 用于运行具有scr催化器的废气后处理系统的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于运行具有内燃机(1)和拥有SCR催化器(7)的废气后处理系统(3)的系统的方法,其中在至少一个对氮氧化物原排放(57)产生影响的过程参数的基础上操控所述内燃机(1),其中为所述SCR催化器(7)实施老化识别,其中在所述内燃机(1)的第一种运行模式中,如果识别出所述SCR催化器(7)的老化,就朝所述氮氧化物原排放(57)减小的方向改变所述至少一个过程参数,其中在所述至少一个被改变的过程参数的基础上操控所述内燃机(1)。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于运行具有内燃机和废气后处理系统的系统的方法、一种用于这样的系统的控制机构、一种废气后处理系统以及一种内燃机。
背景技术
具有至少一个用于使氮氧化物选择性催化还原的催化器(SCR催化器)的废气后处理系统用于将氮氧化物排放降低到法定的数值。在所述废气后处理系统的使用寿命的范围内,可能的是,这样的SCR催化器所能达到的转化率减小。系统包括内燃机和这样的拥有SCR催化器的废气后处理系统,这种系统的常见的设计通过设计储备来考虑到所述SCR催化器的效率的这种减小。所述设计储备被称为老化储备。按特定的应用情况,所述老化储备可能很大。这引起以下结果:在考虑到可预料的、伴随下述氮氧化物原排放的老化的情况下在所述系统的新状态中运行所述内燃机,所述氮氧化物原排放明显地低于本来在考虑到所述老化储备的情况下在通过像新的一样的SCR催化器遵守法律上的极限值的前提下可能达到的排放水平。由于像新的一样的SCR催化器的潜力利用不足而产生这种偏向于小的氮氧化物原排放,所述偏向于小的氮氧化物原排放导致所述内燃机的消耗的提高,这出于成本原因并且也在环境观点下面是不利的。虽然通过老化识别原则上也能够在所述SCR催化器的老化的情况下将所述氮氧化物排放保持在法律上允许的范围内,但是这没有解决由新的SCR催化器的效率和转化率看来在其使用寿命的一开始太高的消耗的问题。
发明内容
本发明的任务在于,提供一种用于运行具有内燃机和拥有SCR催化器的废气后处理系统的系统的方法、一种用于这样的系统的控制机构、一种废气后处理系统以及一种内燃机,其中所提到的缺点没有出现。
所述任务得到解决,方法是:提供一种用于运行具有内燃机和拥有SCR催化器的废气后处理系统的系统的方法、一种用于具有内燃机和拥有SCR催化器的废气后处理系统的系统的控制机构、一种废气后处理系统和一种内燃机。有利的设计方案从以下说明书中得出。在用于运行具有内燃机和拥有SCR催化器的废气后处理系统的系统的方法中,在至少一个对氮氧化物原排放产生影响的过程参数的基础上操控所述内燃机,其中,为所述SCR催化器实施老化识别,其中,在所述内燃机的第一种运行模式中,如果识别出所述SCR催化器的老化,就朝氮氧化物原排放减小的方向改变所述至少一个过程参数,其中,在被改变的所述至少一个过程参数的基础上操控所述内燃机,其中,如果识别出老化,就在所述氮氧化物原排放大于预先确定的氮氧化物最小原排放时朝所述氮氧化物原排放减小的方向改变所述至少一个过程参数,其中,a)如果所述氮氧化物原排放大于所述预先确定的氮氧化物最小原排放并且不再识别出老化或者b)如果所述氮氧化物原排放达到或者低于所述氮氧化物最小原排放的水平,就结束所述过程参数的改变。在用于具有内燃机和拥有SCR催化器的废气后处理系统的系统的控制机构中,所述控制机构被设立用于:在至少一个对氮氧化物原排放产生影响的过程参数的基础上操控所述内燃机,其中,所述控制机构被设立用于:为所述SCR催化器实施老化识别,并且在所述内燃机的第一种运行模式中如果识别出老化就朝氮氧化物原排放减小的方向改变所述至少一个过程参数,其中,所述控制机构被设立用于:在被改变的所述至少一个过程参数的基础上操控所述内燃机,其中,所述控制机构被设立用于:如果识别出老化,就在所述氮氧化物原排放大于预先确定的氮氧化物最小原排放时朝所述氮氧化物原排放减小的方向改变所述至少一个过程参数,以及用于:a)如果所述氮氧化物原排放大于所述预先确定的氮氧化物最小原排放并且不再识别出老化或者b)如果所述氮氧化物原排放达到或者低于所述氮氧化物最小原排放的水平,就结束所述过程参数的改变,其中,所述控制机构被设立用于实施按上述根据本发明的方法。废气后处理系统设有SCR催化器和上述的控制机构。内燃机设有上述的控制机构和/或上述的废气后处理系统。
所述任务尤其得到解决,方法是:提供一种用于运行具有内燃机和废气后处理系统的系统的方法,其中所述废气后处理系统本身具有SCR催化器,所述方法具有以下步骤:在至少一个对氮氮化物原排放产生影响的过程参数的基础上操控所述内燃机。为所述SCR催化器实施老化识别。如果识别出所述SCR催化器的老化,就在所述内燃机的第一种运行模式中朝氮氧化物原排放减小的方向改变所述至少一个过程参数,并且在所述至少一个被改变的过程参数的基础上操控所述内燃机。通过根据所述老化识别朝氮氧化物原排放减小的方向改变所述过程参数,其中在所述被改变的过程参数的基础上操控所述内燃机并且就这样促使其产生更低的氮氧化物原排放,由此能够在所述SCR催化器的使用寿命的一开始在所述SCR催化器处于具有高的转化率的像新的一样的状态中时用较高的氮氧化物原排放来运行所述内燃机,其中在出现所述SCR催化器的老化时能够逐步地下调所述氮氧化物原排放。由此能够在所述SCR催化器的使用寿命的一开始在利用所述像新的一样的SCR催化器的高的氮氧化物转化率以及尤其所述老化储备的情况下由尽可能低的燃料消耗看来对所述内燃机进行优化、尤其是消耗少地对其进行校准。由此再也不必从一开始就不利地运行所述内燃机,仅仅因为在所述SCR催化器的使用寿命结束时可以预料到所述SCR催化器的下降的转化率。总之,能够就这样在所述内燃机或者所述SCR催化器的使用寿命的一开始达到低的消耗值,这出于成本原因并且在环境观点下面是有利的。
“废气后处理系统”通常是指一种系统,该系统被设立用于:对布置在所述废气后处理系统的前面的机构、尤其是机器、尤其是内燃机的废气进行后处理,其中通过所述后处理来至少降低所述废气中的有害物质浓度。
“SCR催化器”尤其是指一种催化的机构,所述催化的机构被设立用于实施氮氧化物的选择性催化还原,其中尤其在所述催化的机构上用废气进行还原剂的转化。优选所述SCR催化器被设立用于,通过用氨进行的转化来使氮氧化物还原。
作为对氮氧化物原排放产生影响的过程参数,在所述方法的范围内优选使用用于所述氮氧化物原排放的目标值。可能的是,这个目标值根据工作点、尤其是根据所述内燃机的工作点保存在特性曲线族中。优选调整尤其是降低、优选逐步地或者增量地降低所述目标值,如果识别出所述SCR催化器的老化。
所述用于氮氧化物原排放的目标值优选进入到原排放调节机构中,所述原排放调节机构优选作为调节量影响所述内燃机的至少一个工作参数。所述至少一个工作参数优选从下述类别中选出,所述类别由喷射开始、增压压力、也被称为λ值的燃烧空气-燃料-比、在共同的用于多个喷射器的高压储存器中的也被称为轨压的燃料高压或者所述内燃机的至少一个另外的合适的工作参数所构成。这里所提到的工作参数以特殊的方式适合用于影响所述内燃机的氮氧化物原排放。
优选设置了第一氮氧化物传感器,所述第一氮氧化物传感器在废气路径中检测内燃机下游的氮氧化物原排放。所述第一氮氧化物传感器的测量值优选进入到用于所述氮氧化物原排放的调节机构中并且在那里借助用于所述氮氧化物原排放的当前的目标值来计算,其中作为调节量根据所述氮氧化物原排放的目标/实际-偏差来影响所述至少一个工作参数。
“老化识别”一般是指一种方法,用所述方法能够检测所述SCR催化器的老化以及尤其下降的转化率。所述老化识别尤其能够是突破识别,或者可能的是,所述老化识别作为方法步骤包括突破识别。比如可能的是,在所述老化识别的范围内实施突破识别,其中在对所述SCR催化器的所识别的突破的反应中对排放调节进行适应处理并且尤其是对用于将还原剂配量到所述SCR催化器上游的废气路径中的配量机构的操控进行适应处理。在此,优选可能的是,获取被改变的转化率或者所述SCR催化器下游的被改变的差-氮氧化物-目标浓度,其中此外可能的是,将所述被改变的转化率或者所述被改变的差-氮氧化物-目标浓度保存在学习特性曲线族中。
作为用于改变所述至少一个过程参数的起因,能够使用所述SCR催化器的在老化识别的范围内所识别的突破。作为替代方案或者补充方案,可能的是,作为用于改变所述至少一个过程参数的起因而使用所述老化识别的学习特性曲线族中的新的或者被改变的记录。也就是说,如果在所述老化识别的范围内识别出所述SCR催化器的突破并且/或者如果在所述老化识别的范围内尤其是朝转化率的降低或者所述SCR催化器下游的氮氧化物的更高的目标浓度的方向改变所述学习特性曲线族,则特别优选改变所述过程参数。如果在所述老化识别的范围内也设置了所述学习特性曲线族的、朝所述SCR催化器下游的更低的氮氧化物目标浓度的方向的改变,比如用于取消朝另一个方向的太大的变化,则不将这样的事件优选用作用于改变所述过程参数的起因,以用于没有不必要降低所述氮氧化物原排放并且由此不必要提高所述内燃机的消耗。
“朝氮氧化物原排放的降低的方向改变所述至少一个过程参数”尤其意味着,如此改变所述至少一个过程参数,从而在所述至少一个被改变的过程参数的基础上操控所述内燃机时,所述内燃机具有比以前在至少一个还没有改变的过程参数的基础上操控时更低的氮氧化物原排放。
“氮氧化物原排放”在这里尤其是指所述内燃机的、在所述SCR催化器的上游并且特别优选是在用于还原剂或者还原剂前体产品的配量机构的上游的废气中的氮氧化物浓度。
“用于配入还原剂的配量机构”是指一种机构,借助于该机构能够将还原剂或者还原剂前体产品配入到处于所述SCR催化器上游的废气后处理系统中。在此,比如可能涉及阀、喷射器和/或喷嘴。
“还原剂”这个概念不仅包括狭义上的还原剂而且包括用于还原剂的前体产品,所述狭义上的还原剂能够在没有另外的化学上的变化的情况下直接在所述SCR催化器上与氮氧化物一起被转化,用于使所述氮氧化物还原,所述用于还原剂的前体产品首先与废气起反应,用于生成真正的还原剂,其中这种还原剂而后在所述SCR催化器上与在废气中所包含的氮氧化物一起被转化。这样的还原剂前体产品比如是尿素-水-溶液,所述尿素-水-溶液在废气流中存在的条件下被转化为氨,其中所述氨而后作为狭义上的真正的还原剂在所述SCR催化器上与氮氧化物一起被转化。
在所述方法的一种优选的实施方式中,在第一种运行模式中在用于所述SCR催化器下游的氮氧化物浓度的恒定的确定参量的基础上实施排放调节。在此,所述排放调节尤其是通过对于用于所述还原剂和/或所述还原剂前体产品的配量机构的操控来实现,其中所述配量机构根据确定所述SCR催化器下游的氮氧化物浓度的确定参量来进行工作。所述确定参量优选是所述SCR催化器下游的目标-氮氧化物浓度。优选在所述SCR催化器的下游设置了第二氮氧化物传感器,用所述第二氮氧化物传感器能够检测所述SCR催化器下游的废气中的氮氧化物浓度。所述排放调节、因此对于所述配量机构的操控优选根据所述确定参量与所述SCR催化器下游的氮氧化物的、通过所述第二氮氧化物传感器所检测到的实际浓度之间的目标/实际-偏差来进行。但是,“操控”这个概念不仅包括“控制”而且包括“调节”。
“确定参量是恒定的”在这里意味着,没有根据所述SCR催化器的老化来影响或者改变所述确定参量。并非与此相悖的是,所述确定参量优选取决于工作点、尤其是取决于所述内燃机的工作点,并且优选根据工作点从特性曲线族中读出。但是,该特性曲线族在这个意义上保持恒定,没有根据所述SCR催化器的老化来改变所述特性曲线族。
在所述内燃机的第一种运行模式的范围内,作为确定参量将所述SCR催化器下游的目标-氮氧化物浓度优选保持恒定。因此在所述第一种运行模式中优选仅仅通过所述内燃机的氮氧化物原排放的下降来使所述内燃机的运行与所述SCR催化器的老化相适应。
所述方法的一种实施方式是优选的,该实施方式的特征在于,在运行中持续地就老化对所述SCR催化器进行监控。因此,在所述SCR催化器的运行期间并且由此尤其也在所述内燃机的运行期间持续地实施老化识别。这具有以下优点:能够非常灵活地对所述SCR催化器的、在实际的系统中在实际上出现的老化作出反应,从而尤其不需要复杂的并且难以配置数据的老化模型。
所述方法的一种实施方式也是优选的,该实施方式的特征在于,在初始的运行状态中朝所述内燃机的燃料消耗最佳的运行的方向调节所述至少一个过程参数。这尤其意味着,在所述内燃机的运行的一开始、也就是在初始的运行状态中如此选择用于所述氮氧化物原排放的目标值,从而一方面在像新的一样的SCR催化器的高的转化率包括老化储备的基础上仍然遵守用于氮氧化物排放的法律上的极限值,但是其中另一方面在有利于所述内燃机的低消耗的情况下充分利用这些存在的极限值,其中尤其要尽可能高地选择用于所述氮氧化物原排放的目标值。通过这种方式,能够在所述SCR催化器的使用寿命的一开始以所述SCR催化器的很高的转化率来利用所述老化储备,用于明显地降低所述内燃机的燃料的消耗。
在所述方法的范围内优选规定,在通过所述老化识别没有识别出老化的情况下将所述至少一个过程参数保持恒定。因此,如果没有识别出所述SCR催化器的老化,则优选不改变并且尤其不降低所述氮氧化物原排放以及尤其为所述氮氧化物原排放设置的目标值。更确切地说,如果在实际上识别出所述SCR催化器的老化并且由此尤其识别出降低的转化率,则仅仅按需求来降低所述氮氧化物原排放和为所述氮氧化物原排放设置的目标值。由此,能够以不仅对成本来说而且在环境观点下面有利的方式将所述内燃机的消耗尽可能长时间地保持在尽可能低的水平上。
所述方法的一种实施方式是优选的,该实施方式的特征在于,如果识别出所述SCR催化器的老化,则在所述氮氧化物原排放大于预先确定的氮氧化物最小原排放时朝所述氮氧化物原排放减小的方向改变所述至少一个过程参数。
“一个氮氧化物原排放”或者同样“多个氮氧化物原排放”在这里尤其是指所述内燃机的马达缸体的下游以及SCR催化器的上游并且尤其是用于还原剂或者还原剂前体产品的配量机构的上游的废气中的氮氧化物浓度。相应地,“预先确定的氮氧化物最小原排放”优选是指所述内燃机的马达缸体的下游以及SCR催化器的上游并且优选用于还原剂或者用于还原剂前体产品的配量机构的上游的、氮氧化物的预先确定的最小浓度。
优选如此规定所述氮氧化物最小原排放,从而在遵守或者超过这个数值时保证了其它极限值的遵守以及所述内燃机的可靠的并且稳定的运行。而如果达到或者低于所述氮氧化物最小原排放,则不再保证遵守其它的极限值、尤其是排放极限值和/或所述内燃机的可靠的或者稳定的运行。
出于这个原因,只有在所述氮氧化物原排放还大于所述预先确定的氮氧化物最小原排放时才优选朝所述氮氧化物原排放减小的方向改变所述至少一个过程参数,因为否则要担心超过其它的极限值和/或所述内燃机的运行的稳定性或者可靠性的降低。
“内燃机的稳定的运行”在这里尤其是指一种运行,在该运行中既不用担心断火运行、也就是所述内燃机的燃烧室中的缺少的混合物点火,也不用担心所述燃烧室中的爆震的燃烧。相对于此,所述内燃机的不稳定的运行是指一种运行,在这种运行中出现断火、尤其是点火中断和/或爆震的燃烧。
如果所述氮氧化物原排放大于所述预先确定的氮氧化物最小原排放并且同时不再识别出老化,就优选结束所述过程参数的改变。在这种情况下,不再需要朝更低的氮氧化物原排放来改变所述过程参数,并且所述内燃机能够继续在而后所达到的氮氧化物原排放中用与所述氮氧化物最小原排放相比得到改进的消耗来运行。
作为替代方案或者补充方案,如果所述氮氧化物原排放达到或者低于所述氮氧化物最小原排放,就优选结束所述过程参数的改变。在这种情况下,也就是说面临着超过其它极限值的情况和/或所述内燃机的不稳定的运行,因而有利的是,不进一步降低所述氮氧化物原排放。更确切地说,在所述方法的一种优选的实施方式中,在低于所述氮氧化物最小原排放时能够规定将所述氮氧化物原排放限制到所述氮氧化物最小原排放的水平。而后优选在所述方法的进一步的进程中将所述过程参数保持恒定,其中优选继续地在所述预先确定的氮氧化物最小原排放的水平上运行所述内燃机。
所述方法的一种实施方式是优选的,在该实施方式中规定,如果识别出所述SCR催化器的老化、但是同时所述氮氧化物原排放达到或者低于所述预先确定的氮氧化物最小原排放的水平,则将所述至少一个过程参数保持恒定。对于所述SCR催化器的老化的进一步识别而后也尤其在遵守另外的极限值和/或所述内燃机的稳定的运行的观点下面没有引起所述过程参数的进一步的改变。更确切地说,如已经解释的那样,在这种情况下继续优选在所述预先确定的氮氧化物最小原排放的恒定的水平上运行所述内燃机。
所述方法的一种实施方式是优选的,该实施方式的特征在于,如果所述氮氧化物原排放达到或者低于所述预先确定的氮氧化物最小原排放的水平,则将所述内燃机转换到第二种运行模式中。在这第二种运行模式中规定,在通过所述老化识别来改变的、用于所述SCR催化器下游的氮氧化物浓度的确定参量的基础上实施排放调节。因此目前在所述第二种运行模式中不再是在恒定的确定参量的基础上、也就是尤其不是在所述SCR催化器下游的恒定的目标-氮氧化物浓度的基础上来运行所述排放调节,而更确切地说现在通过所述老化识别来改变所述确定参量并且由此尤其改变所述SCR催化器下游的目标-氮氧化物浓度,用于使所述由内燃机和废气后处理系统构成的系统的运行与所述SCR催化器的老化相匹配。通过这种处理方式,也能够以恒定地得到保持的过程参数以及尤其恒定的氮氧化物原排放在遵守法律上的极限值的同时实现与所述SCR催化器的老化以及尤其是其下降的转化率的适配。
所述老化识别以及建立在所述老化识别的基础上的确定参量的改变尤其也优选借助于一种方法来实施,下面对该方法进行详细解释。
这种方法尤其具有以下步骤:为所述SCR催化器实施突破识别,其中,如果识别出突破,就朝所述SCR催化器下游的更高的氮氧化物浓度来改变所述确定参量。
在所述第一种运行模式中,在对所述SCR催化器下游的氮氧化物浓度产生影响的恒定的确定参量的基础上操控所述用于配入还原剂的配量机构。在所述第二种运行模式中,在所述被改变的确定参量的基础上操控所述用于配入还原剂的配量机构。
借助于所述突破识别,尤其能够为所述废气后处理系统的运行进行老化适应处理,所述老化适应处理在不取决于老化模型的情况下与所述SCR催化器的实际上的老化相匹配。由此,也能够在运行中灵活地对所述系统的过度的老化作出反应,对于所述过度的老化来说设计储备可能不够。在这些情况中,通过借助于所述方法所提供的老化-适应处理能够实现所述系统的稳定的运行。在所述第二种运行模式中,通过在所述被改变的确定参量的基础上对所述配量机构进行的操控,能够避免不期望的还原剂滑移。尤其通过在所述方法的范围内实施的老化-适应处理来对由所述废气后处理系统所要求的转化率进行取决于工作点的限制,用于在存在极端的老化时也在无还原剂滑移的情况下保证所述系统的可靠的运行。
“突破识别”是指一种方法,借助于该方法能够在运行中能够识别穿过所述SCR催化器的所出现的还原剂-滑移、尤其是氨滑移或者由于布置在所述SCR催化器后面的氨-阻隔催化器中的提高的氨-转化引起的提高的氮氧化物排放。一种用于实施这样的突破识别、尤其是动态的突破识别的方法在德国专利文件DE 10 2011 011 441 B3中得到了公开,其中参照这份文件的理论。优选将在那里公开的用于进行突破识别的方法用于进行在这里所提出的方法的范围内的突破识别。
在此,尤其从在所述SCR催化器的前面添加到废气流中的还原剂的配量率中借助于所述SCR催化器的动态的特性的模型为至少一条对正常的运行的范围进行描绘的线性的传感器特性曲线和至少一条对所述突破或者氨滑移的范围进行描绘的线性的传感器特性曲线来分别求得用于转换率的期望值。将这个期望值与从下述测量值中所求取的实际上的转化率进行比较,所述测量值由相对于所述SCR催化器布置在下游的氮氧化物传感器来获取。为每条特性曲线分别计算用于使所述实际上的转化率与所述期望值相匹配的调节量。选择相应的特性曲线,对于所述特性曲线来说计算了最小的调节量。优选在此所述监控包括对于催化器突破的动态的识别。作为补充方案或者替代方案,优选所述监控包括所述SCR催化器的最大的转化率的求取。作为补充方案或者替代方案,优选多条不同的特性曲线描绘所述突破的范围。优选规定,所述不同的特性曲线相应于不同的最大的转化率。作为补充方案或者替代方案,优选规定,在所述SCR催化器的动态的特性的模型中所使用的参数取决于所述SCR催化器的一个或者多个工作参数。
“突破(Durchbruch)”因而尤其是指所述SCR催化器的一种状态,在该状态中通过所述配量机构来配入的还原剂在所述SCR催化器上没有完全被转化,而是更确切地说所述还原剂的一部分在没有反应的情况下通过所述催化器被排出并且在所述催化器的下游在所述废气中存在。所述还原剂、尤其是氨在氮氧化物传感器上引起提高的传感器信号,因为所述氮氧化物传感器典型地在氮氧化物与氨之间具有横向敏感性。因此,能够借助于前面所描述的用于进行突破识别的方法尤其是根据所述氮氧化物传感器的测量值来探测所述SCR催化器的突破并且尤其探测所述SCR催化器的氨滑移。
如果识别出突破,就朝所述SCR催化器下游的更高的氮氧化物浓度来改变所述确定参量,这尤其意味着:如此改变所述确定参量,使得有倾向地在被改变的确定参量和所述SCR催化器下游的氮氧化物浓度与所述确定参量的原则上的相关性的基础上可以预料所述SCR催化器下游的氮氧化物浓度的、由于所述变化而引起的升高。但是这并非必然地意味着,通过在所述第二种运行模式中所述确定参量的变化也在实际上出现所述SCR催化器下游的更高的氮氧化物浓度。也就是说如果比如所述确定参量是用于所述SCR催化器下游的氮氧化物浓度的目标值并且所述SCR催化器处于突破之中,那么在所述SCR催化器的这种运行状态中不再能够进行所述氮氧化物浓度的调节。这有倾向地引起所述SCR催化器下游的提高的氮氧化物浓度。如果现在朝所述SCR催化器下游的更高的氮氧化物浓度改变所述确定参量,这归根结底意味着,提高用于排放调节的目标值,那么可能的是,又能够用老化的SCR催化器对排放进行稳定的调节。其原因在于,用所述老化的SCR催化器的依然存在的最大的转化率能够遵守新的已改变的目标值,其中在改变所述确定参量之前不再可能遵守以前的目标值。而后可能的是,由于又稳定的排放调节所述SCR催化器下游的、在实际上出现的氮氧化物浓度下降,尽管有倾向地朝所述SCR催化器下游的更高的氮氧化物浓度改变了所述确定参量。
在所述第二种运行模式中在所述被改变的确定参量的基础上操控所述用于配入还原剂的配量机构,这尤其意味着,现在取代原有的恒定的确定参量而使用所述被改变的确定参量,用于操控、尤其是用于控制或者用于调节所述配量机构。
优选在所述确定参量的基础上并且原则上在废气传感器、尤其在布置在所述SCR催化器下游的氮氧化物传感器的测量信号的基础上操控所述配量机构。通过这种方式,尤其能够为所述废气后处理系统并且尤其是为所述SCR催化器实施排放调节。
所述方法的一种实施方式是优选的,该实施方式的特征在于,在运行中持续地就突破对所述SCR催化器进行监控。这尤其意味着,如果废气通过所述废气后处理系统流动、也就是所述废气后处理系统处于运行中,就连续地或者以预先确定的时间间隔尤其是周期性地就突破对所述SCR催化器进行监控,其中尤其按照前面所描述的方法优选连续地或者以预先确定的时间间隔、尤其是周期性地实施突破识别。这具有以下优点:能够为所述废气后处理系统并且尤其为所述SCR催化器连续地并且尤其从所述废气后处理系统的首次启动开始实施老化适应处理。因此,尤其既不需要老化模型又不需要动用运行小时计数器或者其它用于对废气后处理系统和/或SCR催化器的运行时间进行检测的机构。
所述方法的一种实施方式是优选的,该实施方式的特征在于,所述确定参量是所述SCR催化器下游的目标-氮氧化物浓度。在这种情况下,所述SCR催化器下游的目标-氮氧化物浓度的、朝所述SCR催化器下游的更高的氮氧化物浓度的改变尤其意味着,提高、也就是朝更高的数值改变所述确定参量。优选通过在适应处理参量的基础上重新计算所述确定参量这种方式来改变所述确定参量。在此,“适应处理参量”是指下述参量,所述确定参量取决于该参量或者该参量影响着所述确定参量,或者是指下述参量,该参量进入到对于所述被改变的确定参量的计算之中。优选所述适应处理参量是所述SCR催化器的预先确定的氮氧化物-转化率。
尤其规定,所述确定参量的改变通过所述确定参量与所述适应处理参量的计算上的联结来实施。因此,如果所述适应处理参量变化,则尤其从所述适应处理参量中重新计算被改变的确定参量。所述适应处理参量优选等于预先确定的惯性值,如果实际-氮氧化物浓度在所述SCR催化器下游等于所述确定参量,优选由所述废气传感器、尤其是所述SCR催化器下游的氮氧化物传感器来检测所述实际-氮氧化物浓度。在此,惯性值尤其是一种数值,该数值由所述确定参量的计算看来在以下意义上是中性的:如果所述适应参量具有所述惯性值,那么所述确定参量就不变化。尤其在所述惯性值的基础上对所述确定参量进行的重新计算没有导致所述确定参量的变化。如果作为适应处理参量来使用所述SCR催化器的预先确定的氮氧化物-转化率并且如果以百分比来表达这种预先确定的氮氧化物-转化率,那么所述惯性值就比如是1。如果所述SCR催化器下游的实际-氮氧化物浓度等于所述确定参量,就不产生改变需求,从而能够有利地将所述适应处理参量与所述惯性值等同起来。
尤其如此选择所述适应参量,使得所述适应处理参量的减小引起所述确定参量的提高。如果比如所述适应处理参量是在所述SCR催化器上的预先确定的氮氧化物转化率,那么这种转化率的减小就引起以下结果:所述SCR催化器下游的目标-氮氧化物浓度作为被改变的确定参量而提高,因为在所述SCR催化器上每时间单位能够转化更少量的氮氧化物。
如果识别出突破,就优选减小所述适应处理参量。也就是说,如果识别出突破,那么这就尤其意味着,所述SCR催化器的转化率尤其由于老化效应而降低。这尤其能够引起以下结果:尤其通过对于所述配量机构的操控再也不能用所述SCR催化器进行排放调节。如果现在在所述方法的范围内减小作为适应处理参量的氮氧化物-转化率并且如果在这种减小的转化率的基础上重新计算所述确定参量,那么这就导致作为被改变的确定参量的、所述SCR催化器下游的目标-氮氧化物浓度的升高,其中在这种被改变的确定参量、也就是所述提高的目标-氮氧化物浓度的基础上操控所述配量机构。这又有利地引起以下结果:借助于所述SCR催化器和所述配量机构又能够进行排放调节,因为所述SCR催化器尽管老化也能够借助于对于所述配量机构的重新的操控来达到新的目标-氮氧化物浓度。
尤其规定,如此选择所述适应处理参量,使得所述适应处理参量的提高引起所述确定参量的减小。如果作为适应处理参量来比如提高所述SCR催化器的预先确定的氮氧化物转化率,那么这归根结底就意味着,预料所述SCR催化器具有更大的转化率。在这种情况下,作为被改变的确定参量,所述SCR催化器下游的目标-氮氧化物浓度优选降低,因为对于更小的目标值来说稳定的排放调节也显得是可能的。这一点尤其能够得到利用,如果在所述方法的前置的步骤中过分地减小了所述适应处理参量并且过分地提高了所述确定参量。而后能够使所述参量复位,也就是尤其能够提高所述适应处理参量并且减小所述确定参量,以便氮氧化物排放在所述废气后处理系统的运行中没有系统性地太高。此外,如果更换所述SCR催化器,则能够利用这种特性,其中而后通过所述适应处理参量的提高和所述确定参量的减小能够与新的、优选像新的一样的并且尤其是没有老化的SCR催化器相匹配。
所述方法的一种实施方式也是优选的,该实施方式的特征在于,所述确定参量是所述SCR催化器下游的、尤其用于所述SCR催化器的排放调节的目标-氮氧化物浓度,其中所述确定参量的改变通过所述确定参量与所述适应处理参量的计算上的联结来实施,其中所述适应处理参量优选是预先确定的差-氮氧化物浓度、尤其是预先确定的正的或者负的用于与所述目标-氮氧化物浓度进行相加的计算的相加值。所述适应处理参量因此优选为了计算所述被改变的确定参量而相应地与所述确定参量的预先确定的并且记录的初始值进行加法运算,其中所述适应处理参量的提高引起所述被改变的确定参量的提高,并且其中此外优选所述适应处理参量的降低引起所述被改变的确定参量的降低。如前面已经描述的那样,如果所述SCR催化器下游的实际-氮氧化物浓度等于所述确定参量,那么所述适应处理参量就优选等于预先确定的惯性值。在此,所述预先确定的惯性值在所述适应处理参量与预先确定的、所规定的并且尤其是所记录的、用于所述作为确定参量的目标-氮氧化物浓度的初始值进行加法运算时尤其是等于零,因为而后从所述加法运算中没有产生变化,而是更确切地说将所述预先确定的初始值用作确定参量。如果识别出突破,就尤其提高所述适应处理参量。显而易见,通过这种方式能够直接作为对突破的反应来提高所述作为确定参量的目标-氮氧化物浓度,从而尤其又能够借助于所述SCR催化器通过对于所述配量机构的操控来进行稳定的排放调节。
所述方法的一种实施方式也是优选的,该实施方式的特征在于,在特定的适应处理时段期间确定所述适应处理参量,在所述特定的适应处理时段中所述SCR催化器处于稳态的状态中。在此,所述SCR催化器和/或所述废气后处理系统的稳态的状态尤其意味着一种状态,在该状态中废气温度以每时间单位不大于预先确定的温差为幅度来变化、比如以每分钟不大于5℃的幅度变化,其中所述状态同时至少持续预先确定的调节时间、比如30秒钟。优选所述SCR催化器的稳态的状态意味着,所述SCR催化器具有在前面的提到的意义上恒定的废气温度和尤其在预先确定的界限之内预先确定的废气质量流量。所述特定的适应处理时段优选维持与在所述SCR催化器上存在稳态的条件、也就是所述SCR催化器布置在稳态的状态中一样长的时间。也就是说,优选只有并且只要在所述SCR催化器上存在稳态的条件,就确定所述适应处理参量。如果所述SCR催化器处于非稳态的、尤其是瞬时的状态中,则优选不确定所述适应处理参量,并且/或者如果在所述SCR催化器上出现非稳态的、尤其是瞬时的条件,则优选中断对于所述适应处理参量的确定。这一点是有利的,因为归根结底只能在稳态的条件下得到可靠的、关于所述SCR催化器的老化状态的信息。而在非稳态的条件下确定所述适应处理参量的做法则隐藏着以下风险:没有精确地检测到所述SCR催化器的实际上的老化并且由此错误地确定所述适应处理参量。
因此,在所述方法的范围内优选规定,在确定所述适应处理参量之前要检查,所述SCR催化器是否处于稳态的状态中,其中只有在所述SCR催化器处于稳态的状态中才确定所述适应处理参量。此外优选规定,如果对于所述SCR催化器来说所述稳态的状态终止,则中断对于所述适应处理参量的确定。
所述方法的一种实施方式也是优选的,该实施方式的特征在于,如果识别出突破,则在所述特定的适应处理时段中增量地朝所述SCR催化器下游的更高的氮氧化物浓度改变所述适应处理参量。在此“朝所述SCR催化器下游的更高的氮氧化物浓度改变所述适应处理参量”在这里与前面的关于所述确定参量的解释相类似意味着,如此改变所述适应处理参量,从而从中产生所述确定参量的、朝所述SCR催化器下游的更高的氮氧化物浓度的变化。这如刚刚前面已经解释的那样不是必然地意味着,实际上在所述SCR催化器的下游出现的氮氧化物浓度升高。更确切地说,由于随着改变的适应处理参量和被改变的确定参量又可能的、对于排放的稳定的调节而可能出现以下情况:所述SCR催化器下游的实际上的氮氧化物浓度下降。
“增量地改变所述适应处理参量”尤其意味着,在以前确定的尤其恒定的适应处理步骤中对所述适应处理参量进行调整,其中优选在每次所识的突破之后跟随着调整步骤。在此可能的是,在调整步骤中用预先确定的调整因数来计算所述适应处理参量,但是也可能的是,在调整步骤中用预先确定的加数来计算所述适应处理参量。
总之,也就是优选在特定的适应处理时段中在所述SCR催化器的稳态的条件下,如果识别出突破,就每次实施所述适应处理参量的增量的改变。
如果不再识别出突破,则优选结束对于所述适应处理参量的改变。这种处理方式以以下构思为基础:如果再也不能确定所述SCR催化器的突破,则不再需要对于所述适应处理参量的调整并且也不再需要对于所述确定参量的调整。更确切地说,而后能够认为,对于所述SCR催化器及废气后处理系统的稳定的运行来说以足够的方式改变了所述适应处理参量并且也改变了所述确定参量。
所述方法的一种实施方式也是优选的,该实施方式的特征在于,如果没有识别出突破并且如果所述适应处理参量不等于预先确定的惯性值,就在特定的适应处理时段中增量地朝所述SCR催化器下游的更低的氮氮化物浓度改变所述适应处理参量。这种处理方式以以下构思为基础:可能在前面将所述适应处理参量朝更高的氮氧化物浓度调整时进行了过度调整,由此所述废气后处理系统的氮氧化物排放系统性地太高。能够有利地取消这种过度调整,如果在不再识别出突破时又返回改变、也就是朝更低的氮氮化物浓度改变所述适应处理参量,其中只有在实际上已经改变了所述适应处理参量、也就是所述适应处理参量与所述优选尤其作为初始值在所述方法的一开始所选择的预先确定的惯性值不符时,才实施这样的返回调整。也就是如果所述适应处理参量等于所述预先确定的惯性值,那么这个适应处理参量就尤其具有一种数值,该数值与未老化的、尤其是像新的一样的SCR催化器相匹配,其中将所述适应处理参量朝所述SCR催化器下游的更低的氮氧化物返回调整的做法没有意义。
一旦所述适应处理参量等于所述预先确定的惯性值,就优选结束朝所述SCR催化器下游的更低的氮氮化物浓度改变所述适应处理参量的过程。这尤其相当于所述改变的结束,如果又达到所述适应处理参量的初始的原始值并且似乎又建立用于像新的一样的SCR催化器的状态。
如果识别出突破,那么优选作为替代方案或者补充方案来结束朝所述SCR催化器下游的更低的氮氧化物浓度改变所述适应处理参量的过程。这种处理方式以以下构思为基础:如果存在所述SCR催化器的突破,进一步朝更低的氮氧化物浓度改变所述适应处理参量的做法就不再有意义,这尤其意味着,以所述被改变的确定参量的目前的数值不再能够用所述SCR催化器进行成功的排放调节,因而似乎朝错误的方向对所述适应处理参量进行的进一步调整就不再有意义。优选的是,如果识别出突破,就又取消最后一个用于所述适应处理参量的改变增量、尤其是最后一个朝所述SCR催化器下游的更低的氮氧化物浓度的改变增量。这种处理方式以以下构思为基础:所述适应处理参量的最后一个朝更低的氮氧化物浓度的改变步骤明显地超过一个步骤,因为所述催化器又处于突破之中。而后存在以下机会:通过所述最后一个改变增量的取消又达到一种状态,在该状态中能够将所述SCR催化器用于成功的排放调节。
所述方法的一种实施方式也是优选的,该实施方式的特征在于,在所述适应处理参量等于预先确定的惯性值的情况下,如果没有识别出突破,就将所述适应处理参量在特定的适应处理时段中保持与所述预先确定的惯性值相同。由此,能够以有利的方式避免所述适应处理参量的变化并且由此也避免所述确定参量的变化,如果不能发现所述SCR催化器的关系重大的老化,使得在未改变的确定参量的基础上用所述SCR催化器进行成功的排放调节也继续显得是可能的。
所述方法的一种实施方式也是优选的,该实施方式的特征在于,在达到或者超过所述适应处理参量的预先确定的极限值时或者在达到或者超过所述SCR催化器下游的实际-氮氧化物浓度的预先确定的极限值时产生报警信号。由此,能够用信号来向所述废气后处理系统的运行者以及尤其布置在所述废气后处理系统前面的内燃机的运行者表示,达到了所述SCR催化器的临界的状态,在该临界的状态中可能尤其是超过用于所述氮氧化物排放的法律上的极限值,其中甚至在使用这里所提出的方法时用老化的SCR催化器来遵守法律上的极限值显得不再有可能。根据所述报警信号,所述运行者尤其能够将所述SCR催化器更换为较新的或者像新的一样的SCR催化器。
作为报警信号的产生的替代方案或者补充方案,优选开始所述SCR催化器上游的废气中的氮氧化物浓度的降低。这尤其意味着,以改变的方式、尤其以被改变的工作参数来操控布置在所述废气后处理系统前面的产生废气的机构、尤其是内燃机,从而降低布置在前面的机构的氮氧化物原排放。由此,尤其能够在需要更换SCR催化器之前尽管所述老化的SCR催化器也还至少在特定的时间间隔里遵守用于所述废气后处理系统的氮氧化物排放的法律上的极限值。
所述SCR催化器下游的、从预先确定的极限值中产生的氮氧化物浓度优选大于或者等于所述SCR催化器下游的目标-氮氧化物浓度、也就是尤其优选大于或者等于所述确定参量。这种设计方案以以下构思为基础:所述确定参量以及尤其所述SCR催化器下游的目标-氮氧化物浓度尤其应该小于或者至多等于法律上的极限值,用于保证,在所述废气后处理系统的运行中尽可能始终遵守所述法律上的极限值。
所述方法的一种实施方式也是优选的,该实施方式的特征在于,在第一适应处理时段中将用于确定所述适应处理参量的数据保存在能够重写的特性曲线族中,其中在第二适应处理时段中提供所述数据,其中所述第二适应处理时段在时间上布置在所述第一适应处理时段的后面。“用于确定所述适应处理参量的数据”这个概念尤其是指至少一种数据,从该数据中能够确定或者能够推导所述适应处理参量。所述数据尤其也能够是所述适应处理参量本身的瞬间的数值。所述能够重写的特性曲线尤其代表着一种学习特性曲线族,在对于所述废气后处理系统的运行的适应处理的范围内对所述学习特性曲线族进行调整,其中尤其使所述用于确定适应处理参量的数据与所述SCR催化器的实际上的老化状态相匹配。在所述在时间上前置的第一适应处理时段中保存所述数据并且在所述在时间上后置的第二适应处理时段中提供所述数据,这尤其意味着,尤其在两个适应处理时段之间由于所述SCR催化器的状态的不稳定性而中断之后,又将来自最后一个适应处理时段的、用于确定所述适应处理参量的数据继续用在紧接着的适应处理时段中。因此而后在非稳态的阶段之后在所述SCR催化器的下一个稳态的阶段中不需要完全重新确定所述适应处理参量,而是更确切地说能够用上一次所达到的数值来重写所述适应处理参量。
在所述能够重写的特性曲线族、尤其是学习特性曲线族中,优选根据所述SCR催化器的温度或者所述SCR催化器中的废气温度和废气质量流量来保存所述数据或者所述适应处理参量。所述适应处理参量本身由此优选取决于工作点并且根据工作点保存在所述学习特性曲线族中。
作为替代方案或者补充方案,也可能的是,在所述能够重写的特性曲线族中保存所述被改变的确定参量的、在第一适应处理时段中当前的数值,而后在所述第二适应处理时段中提供所述当前的数值。在此,尤其是如果相应地所述被改变的确定参量的当前的数值从所述确定参量的预先确定的所记录的初始值和所述当前的适应处理参量中计算,那么所述被改变的确定参量的当前的数值也能够考虑用作用于确定所述适应处理参量的数据。在这种情况下,能够借助于用所述预先确定的所记录的确定参量来容易地计算所述当前的被改变的确定参量这种方式来确定所述适应处理参量。
此外,能够重写的特性曲线族、尤其是学习特性曲线族的使用能够为作为确定参量的、所述SCR催化器下游的目标-氮氧化物浓度使用预先确定的、所记录的、也就是在时间上恒定的特性曲线族,从所述特性曲线族中尤其根据工作点来相应地读出所述确定参量的预先确定的所记录的初始值,所述初始值而后与所述适应处理参量一起用于计算所述当前的被改变的确定参量。这具有以下优点:所述初始值的特性曲线族始终得到保持,其中尤其在更换所述SCR催化器之后又能够容易地动用这些初始值。
所述确定参量的预先确定的所记录的初始值优选不是一个单个的数值,而更确切地说是大量取决于工作点的数值,所述数值优选被保存在特性曲线族中。这种特性曲线族优选构造为固定的、稳态的、尤其是不能重写的特性曲线族。
所述预先确定的所记录的、用于确定参量的初始值因而优选根据布置在所述废气后处理系统前面的机构、尤其是内燃机的运行状态来保存在特性曲线族中。特别优选所述特性曲线族中的预先确定的所记录的初始值根据所述内燃机的转速和转矩来保存。而后始终能够根据工作点从所述特性曲线族中读出用于所述预先确定的所记录的初始值的数值。
所述方法的一种实施方式也是优选的,该实施方式的特征在于,在所述废气后处理系统的预先确定的运行状态中或者在与所述废气后处理系统进行了作用连接的、尤其是产生废气的机构的预先确定的运行状态中不给所述能够重写的特性曲线族写入数据。
这具有以下优点,如果出现下述运行状态,在所述运行状态中不可能有意义地或者现实地确定所述SCR催化器的老化状态,即使述SCR催化器处于稳态的状态之中,也不给所述能够重写的特性曲线族配置数据。优选相应地选择所述预先确定的运行状态。
可能的是,即使在这样的预先确定的运行状态中也进行所述适应处理参量的改变,只要在所述SCR催化器上存在稳态的条件,其中不过而后不将所述适应处理参量的改变的数值保存在所述能够重写的特性曲线族中。在这样的运行状态中而后虽然在所述被改变的运行状态的基础上操控所述配量机构,但是接下来不保存、也就是不存储相应的数值,以用于防止对于所述学习特性曲线族的误调整。
作为替代方案也可能的是,无论如何在这样的预先确定的运行状态中的有些运行状态中不对所述适应处理参量进行调整,以便而后用恒定地保持的确定参量来运行所述废气后处理系统。
比如产生这样的预先确定的运行状态,如果用于对共同的、为多个喷射器分配的高压储存器中的高压进行检测的传感器、也就是所谓的轨压-传感器失灵。在这种情况下,用于内燃机的转矩计算不精确,并且在错误地确定的当前的运行状态的基础上对目标-氮氧化物浓度进行的计算提供错误的数值。在这种情况下优选不将数据保存在所述能够重写的特性曲线族中。而后尤其也能够阻止所述适应处理参量的改变。
如果内燃机的转速传感器失灵,则存在另一种这样的预先确定的运行状态。而后典型地转换到凸轮轴传感器上,这导致在对于喷射器的喷射开始的确定中的不精确性,并且由此导致所述内燃机的燃烧室中的燃烧的改变并且导致排放值的改变。在这种情况下,优选此外改变所述适应处理参量,但是不将改变的数值保存在所述能够重写的特性曲线族中。
如果由于过热而切断用于所述内燃机的废气再循环机构,这导致氮氧化物原排放的提高,那么虽然继续实施所述适应处理,但是不将任何数据保存在所述学习特性曲线族中。
在碳氢化合物比如由于内燃机的冷起动或者颗粒过滤器的主动的再生而提高的情况下,优选不将数据保存在所述能够重写的特性曲线族中,因为这样的运行状态典型地没有被催化器模型所记录。
作为用于在所述内燃机的第一种运行模式中改变过程参数的触发事件或者触发性的事件,优选使用所述SCR催化器的通过老化识别来识别的突破。作为替代方案或者补充方案,可能的是,将所述能够重写的特性曲线族、尤其是学习特性曲线族中的适应处理参量或者数据的、朝所述SCR催化器下游的更高的氮氧化物浓度的变化用作用于改变所述过程参数的触发性的事件或者触发事件。就此而言,优选对所述能够重写的特性曲线族的变化进行监控,其中可能的是,在所述内燃机的第一种运行模式中进入到所述学习特性曲线族中的新记录或者所述学习特性曲线族的、朝所述SCR催化器下游的更高的氮氧化物浓度的方向的变化引起所述过程参数的、朝所述氮氧化物原排放减小的方向的变化。
在此,也在所述内燃机的第一种运行模式中优选对所述能够重写的特性曲线族进行调整并且改变所述确定参量。但是,所述被改变的确定参量不用于进行排放调节,而是似乎仅仅被动地被计算并且可能被保存。更确切地说,在未被改变的确定参量的基础上、尤其是在所述确定参量的被保持恒定的初始值的基础上进行排放调节。
而在所述内燃机的第二种运行模式中则将所述被改变的确定参量用于进行排放调节。在此,先前在所述第一种运行模式中根据所述SCR催化器的老化对所述确定参量进行的、但是没有用于排放调节的调整或者改变具有以下优点:在将所述内燃机从所述第一种运行模式转换为所述第二种运行模式时与老化相匹配的、用于所述被改变的确定参量的数值立即供所述排放调节所用。
所述任务也得到解决,方法是:提供一种用于具有内燃机和拥有SCR催化器的废气后处理系统的系统的控制机构。在此,所述控制机构被设立用于:在至少一个对氮氧化物原排放产生影响的过程参数的基础上操控所述内燃机,其中所述控制机构被设立用于:为所述SCR催化器实施老化识别,并且在所述内燃机的第一种运行模式中如果识别出所述SCR催化器的老化就朝所述氮氧化物原排放减小的方向改变所述至少一个过程参数。所述控制机构此外被设立用于:在所述至少一个被改变的过程参数的基础上操控所述内燃机。所述控制机构优选被设立用于实施按前面所描述的实施方式之一所述的方法。结合所述控制机构尤其产生已经结合所述方法所解释的优点。
所述控制机构能够构造为配属于所述废气后处理系统的控制器,该控制器而后优选为了操控所述内燃机的目的而比如能够通过对此来说合适的接口与所述内燃机的控制器进行作用连接。
作为替代方案,可能的是,所述控制机构构造为所述内燃机的控制器、尤其是构造为所述内燃机的中央控制器(Engine Control Unit-ECU)或者所述内燃机的中央控制器承担所述控制机构的功能。
也可能的是,所述控制机构具有多个不同的控制器,所述控制器承担所述控制机构的不同的部分功能,其中所述控制器彼此进行通信并且尤其优选通过接口彼此进行了作用连接。
可能的是,所述方法固定地被集成到所述控制机构的电子结构、尤其是硬件中。作为替代方案或者补充方案,可能的是,计算机程序产品被装载到所述控制机构中,所述计算机程序产品具有机器可读的指示,根据所述指示能够在所述计算机程序产品在所述控制机构上运行时实施所述方法的一种实施方式。
在这个方面,一种计算机程序产品也是优选的,该计算机程序产品具有机器可读的指示,根据所述指示能够在所述计算机程序产品在计算机构、尤其是控制机构、特别优选是内燃机的控制器上运行时实施按前面所描述的实施方式之一所述的方法。
一种数据载体也属于本发明,所述数据载体具有这样的计算机程序。
所述任务也得到解决,方法是:提供一种废气后处理系统,该废气后处理系统具有至少一个SCR催化器和按前面所描述的实施例之一所述的控制机构。结合所述废气后处理系统尤其产生已经结合所述方法和所述控制机构所解释的优点。
此外,所述废气后处理系统优选具有用于还原剂或者还原剂前体产品的配量机构,其中所述配量机构被设置在所述SCR催化器的上游。所述控制机构优选与所述配量机构进行了作用连接。
此外,所述废气后处理系统优选具有第一氮氧化物传感器,该第一氮氧化物传感器布置在所述废气后处理系统的、用于连接内燃机的马达缸体的接头的下游并且布置在所述SCR催化器的上游并且优选布置在所述配量机构的上游。所述废气后处理系统优选具有第二氮氧化物传感器,该第二氮氧化物传感器布置在所述SCR催化器的下游。所述控制机构优选与所述第一氮氧化物传感器和/或所述第二氮氧化物传感器进行了作用连接。
所述废气后处理系统优选具有用于对氮氧化物原排放进行检测的检测机构。所述检测机构能够是所述第一氮氧化物传感器或者是与所述第一氮氧化物传感器相连接的检测器件,所述检测器件对所述第一氮氧化物传感器的信号进行测评。但是,也可能的是,所述检测机构是下述检测器件,该检测器件在模型或者模拟的基础上尤其从所述内燃机的工作参数中计算所述氮氧化物原排放。
所述废气后处理系统此外优选具有用于对所述述SCR催化器下游的氮氧化物排放进行检测的检测机构。所述检测机构能够是所述第二氮氧化物传感器,或者不过能够是下述检测器件,该检测器件与所述第二氮氧化物传感器进行了作用连接,用于对所述第二氮氧化物传感器的测量信号进行测评。作为替代方案或者补充方案,也可能的是,所述检测机构构造为检测器件,该检测器件借助于所述内燃机、配量机构和SCR催化器的模型或者模拟在其工作参数的基础上计算所述SCR催化器下游的氮氧化物排放。
最后,所述任务也得到解决,方法是:提供一种内燃机,该内燃机具有按照前面所描述的实施例之一所述的控制机构。作为替代方案或者补充方案,所述内燃机优选具有按照前面所描述的实施例之一所述的废气后处理系统或者与这样的废气后处理系统进行了作用连接。结合所述内燃机尤其产生已经结合所述方法、所述控制机构和所述废气后处理系统所解释的优点。
所述内燃机优选构造为活塞式马达。可能的是,所述内燃机被设立用于驱动客车、载货车或者商用车。在一种优选的实施例中,所述内燃机用于驱动尤其重型的陆上或者水上运输工具、比如矿山运输工具、火车,其中所述内燃机用在火车头或者动车中,或者所述内燃机用于驱动船舶。也能够将所述内燃机用于驱动用于防卫的运输工具、比如装甲车。所述内燃机的一种实施例优选也固定地比如用于在紧急备用运力运行、持续负荷运行或者峰值负荷运行中进行稳定的能量供给,其中所述内燃机在这种情况下优选驱动着发电机。也能够将所述内燃机固定地用于驱动辅助机组、比如钻机上的灭火泵。此外,也能够在化石的原材料以及尤其燃料、比如油和/或气体的输送的领域内使用所述内燃机。也能够在工业领域内或者在建筑领域内、比如在建筑机械或者施工机械中、比如在起重机或者挖土机中使用所述内燃机。所述内燃机优选构造为柴油马达、构造为汽油马达、构造为用于用天然气、生物气体、特种气体或者是其它合适的气体来运行的气体马达。尤其如果所述内燃机构造为气体马达,那么它就适合于用在用于进行稳定的能量生产的中央热电站中。
一方面对于所述方法的描述和另一方面对于所述控制机构、废气后处理系统和内燃机的描述应该彼此互补地来理解。明确地或者隐含地结合所述控制机构、废气后处理系统和/或内燃机来描述的方法步骤优选单个地或者彼此组合地是所述方法的一种优选的实施方式的方法步骤。所述控制机构、废气后处理系统和/或内燃机的明确地或者隐含地结合所述方法来解释的特征优选单个地或者彼此组合地是所述控制机构、废气后处理系统和/或内燃机的一种优选的实施方式的特征。所述方法的特征优选在于至少一个方法步骤,所述至少一个方法步骤通过所述控制机构、废气后处理系统和/或内燃机的一种按本发明的或者优选的实施例的至少一个特征来引起。所述控制机构、废气后处理系统和/或内燃机的特征优选在于至少一个特征,所述至少一个特征通过所述方法的一种按本发明的或者优选的实施方式的至少一个步骤所引起。
附图说明
下面借助于附图对本发明进行详细解释。其中:
图1示出了具有废气后处理系统的内燃机的一种实施例的示意图;
图2示出了所述方法的一种实施方式的示意图;
图3示出了SCR催化器的老化状态的以及所述用于进行老化识别的方法的一种实施方式的原则上的作用原理的、示意性的图表式的图示;
图4示出了所述用于进行老化识别的方法的第一种实施方式的示意图;
图5示出了所述用于进行老化识别的方法的一种实施方式的细节的示意图;并且
图6示出了所述用于进行老化识别的方法的一种实施方式的另一详细图示。
具体实施方式
图1示出了具有废气后处理系统3的内燃机1的一种实施例的示意图。所述内燃机1尤其具有马达缸体5,其中来自所述马达缸体5的废气能够沿着所述废气后处理系统3流动并且如在这里示意性地通过箭头P所勾画的那样继续流往未示出的出口或者排气管。
所述废气后处理系统3具有用于使氮氧化物选择性催化还原的SCR催化器、也就是SCR催化器7。在所述SCR催化器7的上游布置了配量机构9,该配量机构被设立用于配入还原剂或者还原剂前体产品、尤其是尿素-水-溶液。此外,所述废气后处理系统3具有废气路径11,废气通过该废气路径来流动并且在该废气路径中布置了所述配量机构9以及所述SCR催化器7。
所述配量机构9与用于所述还原剂或者所述还原剂前体产品的容器13处于流体连接之中。
可选规定,在所述SCR催化器7的下游、尤其在紧挨着与这个SCR催化器邻接的地方布置了作为阻隔催化器的氧化催化器17,该氧化催化器被设立用于使从所述SCR催化器7中流出的还原剂、尤其是氨氧化、尤其是氧化成氮氧化物,并且就这样降低或者阻止还原剂从所述SCR催化器7中或者从所述废气后处理系统3中的流出。
沿着所述废气路径11,在所述马达缸体5的下游并且在所述SCR催化器7的上游并且优选也在所述配量机构9的上游布置了第一氮氧化物传感器19,其中通过所述第一氮氧化物传感器19能够检测所述内燃机1的氮氧化物原排放。
在所述SCR催化器7的下游并且优选在所述氧化催化器17的下游布置了第二氮氧化物传感器15,该第二氮氧化物传感器被设立用于检测所述SCR催化器7下游的废气中的氮氧化物浓度。在此,所述第二氮氧化物15同时也适合用于所述SCR催化器的突破识别,因为其测量信号对突破敏感。如果没有设置所述氧化催化器17,那么在突破的状态中来自所述SCR催化器7的还原剂就到达所述第二氮氧化物传感器15的区域中,其中所述第二氮氧化物传感器具有氮氧化物与还原剂、尤其氨之间的横向敏感性。所述第二氮氧化物传感器15的测量信号因此在所述第二氮氧化物传感器15的测量位置处的废气中的还原剂浓度、尤其是氨浓度上升时也上升。而如果设置了氧化催化器17,则在所述SCR催化器7的突破的情况下所述第二氮氧化物传感器15的测量信号之所以上升,是因为通过所述SCR催化器7滑移的还原剂、尤其是氨在所述氧化催化器17中被氧化、尤其是被氧化成氮氧化物,所述氮氧化物而后直接通过所述第二氮氧化物传感器15作为被提高的测量信号被检测到。
设置了控制机构21,该控制机构尤其与所述第一氮氧化物传感器19并且优选与所述第二氮氧化物传感器15进行了作用连接,用于检测这些传感器中的至少一个传感器的测量信号。所述控制机构21此外优选与所述配量机构9进行了作用连接,用于对其进行操控,尤其是用于预先给定由所述配量机构9喷入到所述废气路径11中的还原剂的量。此外,所述控制机构21优选与所述马达缸体5进行了作用连接,尤其是用于检测所述马达缸体5的工作参数并且/或者用于对其进行操控。
所述控制机构尤其被设立用于:在至少一个对氮氧化物原排放产生影响的过程参数的基础上操控所述内燃机1并且在这里具体来讲尤其操控所述马达缸体5。此外,所述控制机构被设立用于:为所述SCR催化器7实施老化识别并且在所述内燃机1的第一种运行模式中如果识别出所述SCR催化器7的老化就朝氮氧化物原排放减小的方向改变所述至少一个过程参数。所述控制机构21被设立用于:在所述至少一个被改变的过程参数的基础上操控所述内燃机1、尤其是所述马达缸体5。尤其所述控制机构21被设立用于实施所述按本发明的方法的前面所描述的实施方式之一。
图2示出了所述方法的一种实施方式的示意图。相同的并且功能相同的元件设有相同的附图标记,因而就此而言要参照前面的描述。在此,尤其对所述控制机构21的作用原理进行详细解释。所述控制机构21具有排放调节器件23,该排放调节器件被设立用于调节所述SCR催化器7的下游的氮氧化物排放、尤其是氮氮化物浓度。为此,所述排放调节器件23一方面与所述第二氮氧化物传感器15并且另一方面与所述配量机构9进行了作用连接。通过与所述第二氮氧化物传感器15的作用连接,尤其能够通过所述排放调节器23来检测用于所述SCR催化器7下游的氮氧化物浓度的实际值。向所述排放调节器件23输送目标值59,其中所述排放调节器件23被设立用于确定所述SCR催化器7下游的氮氧化物浓度的目标/实际-偏差并且根据所述目标/实际-偏差来操控所述配量机构9,用于将所述SCR催化器7的下游的氮氧化物浓度调节到所述目标值59。
在所述第一种运行模式中,在这里示意性地示出的转换机构61布置在这里借助于实线的开关符号63示出的第一功能位置中,其中作为目标值59将确定参量26输送给所述排放调节器件23,根据所述内燃机1的在这里通过第二箭头P'示出的工作参数、尤其是瞬时的转速和瞬时的转矩从第一特性曲线族25中读出所述确定参量26。所述第一特性曲线族25在此包括所述确定参量26的恒定的所记录的数值,所述数值在所述内燃机1的运行中不变。
所述控制机构21具有老化识别器件65,该老化识别器件被设立用于为所述SCR催化器7实施老化识别。为此,所述老化识别器件65尤其与所述第二氮氧化物传感器15进行了作用连接。在此,所述老化识别器件65优选具有稳态识别元件33以及突破识别元件31,下面还要对此进行详细解释。此外,所述老化识别器件65优选具有计算元件29,同样还要对该计算元件进行详细解释,并且该计算元件被设立用于计算一种计算结果35,将该计算结果输送给改变元件27。在所述改变元件27中使从所述第一特性曲线族25中读出的确定参量26与所述计算结果35相联结,或者所述改变元件27在所述确定参量26与所述计算结果35之间进行判断,下面还要对此进行解释。无论如何,从所述改变元件27中产生被改变的确定参量28。
在所述内燃机1的第二种运行模式中,所述转换机构61布置在第二功能位置中,该第二功能位置在这里通过所述开关符号63的虚线的图示来示出。同时,所述转换机构61的、从所述第一功能位置到所述第二功能位置以及反向的可转换性通过双箭头勾画出来。在所述第二功能位置中,将所述被改变的确定参量28作为目标值59来输送给所述排放调节器件23。
此外,所述控制机构21具有原排放-调节器件67,该原排放-调节器件被设立用于:调节所述内燃机1以及尤其马达缸体5的氮氧化物原排放。为此,所述原排放-调节器件67与所述第一氮氧化物传感器19进行了作用连接,将所述第一氮氧化物传感器的测量值用作氮氧化物原排放的实际值。所述原排放-调节器件67在所述内燃机1的新状态中并且/或者在所述SCR催化器7的新状态中具有用于所述氮氧化物原排放的目标值,该目标值由所述内燃机1的消耗看来得到了优化并且由此比较高。由此,尤其利用像新的一样的SCR催化器7的老化储备,用于得到所述内燃机1的尽可能有利的消耗。
借助于所述老化识别器件65来为所述SCR催化器7实施老化识别。如果所述突破识别元件31识别出所述SCR催化器7的突破并且/或者如果适应处理参量或者确定所述适应处理参量的数据在所述老化识别器件65的能够重写的特性曲线族、尤其是学习特性曲线族中朝所述SCR催化器7下游的更高的氮氧化物浓度的方向变化,则尤其识别出所述SCR催化器7的老化。在这样的情况中,所述老化识别器件65将也能够构造为虚拟的信号、尤其是构造为二进制位或者二进制位样式的信号发送给所述原排放-调节器件67,随后促使所述原排放-调节器件67降低用于所述氮氧化物原排放的目标值。优选所述原排放-调节器件67增量地、尤其是以恒定的增量为幅度、尤其每次在其从所述老化识别器件65处得到显示出所述SCR催化器7的老化的信号69时降低用于所述氮氧化物原排放的目标值。
所述原排放-调节器件67从所述用于氮氧化物原排放的目标值以及所述第一氮氧化物传感器19的作为实际值得到的测量信号中计算用于所述氮氧化物原排放的目标-实际-偏差,其中所述原排放-调节器件67根据所述目标-实际-偏差来操控所述内燃机1、尤其是所述马达缸体5,用于将所述氮氧化物原排放调节到所述瞬时的目标值。在此,所述原排放-调节器件67优选影响所述内燃机1的至少一个工作参数,用于调节所述氮氧化物原排放、特别是优选调节从由喷射开始、增压压力、λ值和轨压构成的类别中选出的工作参数。作为补充方案或者替代方案,也能够通过所述原排放-调节器件67来影响所述内燃机1、尤其是马达缸体5的至少一个其它合适的工作参数。
总之,也就是说在所述内燃机1的第一种运行模式中同时向所述排放调节器件23输出以从所述第一特性曲线族25中读出的确定参量26的形式构成的恒定的目标值59,其中“恒定的”在这里意味着,没有根据所述SCR催化器7的老化来影响或者改变这个目标值、尤其是所述确定参量26。与此不相悖的是,所述确定参量26以及由此所述目标值59根据工作点从所述特性曲线族25中读出并且就此而言是可变的。
同时,所述系统通过降低所述氮氧化物原排放这种方式对所述SCR催化器的借助于所述老化识别器件65来识别的老化作出反应。
优选一直保持所述第一种运行模式,直至所述用于氮氧化物原排放的目标值达到或者低于预先确定的氮氧化物最小原排放。如果所述用于氮氧化物原排放的目标值低于所述预先确定的氮氧化物最小原排放,则优选规定,将所述目标值向下限制到所述氮氧化物最小原排放、尤其是提高到这个水平。优选如此确定所述预先确定的氮氧化物最小原排放,从而在所述氮氧化物最小原排放的水平上还能够保证对于其它的排放极限值的遵守和/或所述内燃机的稳定的运行,其中在所述氮氧化物最小原排放之下会担心再也不能遵守至少一个其它的排放极限值或者所述内燃机1的运行变得不稳定。
优选尤其在出于上级的原因尤其由其它的排放极限值和/或所述内燃机1的稳定的运行看来所述氮氧化物原排放的进一步降低不再有用时结束所述第一种运行模式。
所述预先确定的氮氧化物最小原排放优选作为恒定的数值被保存在所述原排放-调节器件67中。
在所述用于氮氧化物原排放的目标值达到或者低于所述预先确定的氮氧化物最小原排放的情况下,所述原排放-调节器件67优选将第二信号71发送给所述转换机构61,由此将所述转换机构从其第一功能位置转换到所述第二功能位置中。由此同时将所述内燃机1转换到其第二种运行模式中。
现在在所述第二种运行模式中,优选将所述用于氮氧化物原排放的目标值在所述原排放-调节器件67中保持恒定,特别优选保持在所述预先确定的氮氧化物最小原排放的水平上。
同时,将通过所述改变元件27确定的被改变的确定参量28作为目标值59来输送给所述排放调节器件23。
因此,现在不再通过所述氮氧化物原排放的降低、而是通过所述用于排放调节器件23的目标值59的改变来考虑到所述SCR催化器7的进一步的老化。
此外,优选规定,在将所述SCR催化器7更换为像新的一样的SCR催化器7之后逐步地使所述被改变的确定参量28尤其复位到所述确定参量26的水平,其中相应地对所述老化识别器件65进行了设定。优选所述老化识别器件65额外地被设立用于:在这样的情况中将合适的信号传输给所述原排放-调节器件67,从而通过这个原排放-调节器件又能够提高所述氮氧化物原排放,尤其是提高到像新的一样的内燃机1或者像新的一样的SCR催化器7的水平。在这样的情况中,优选所述原排放-调节器件67也又操控所述转换机构61,从而将其从其第二功能位置调回到其第一功能位置中,随后又用作为目标值59的、恒定的确定参量26来操控所述排放调节器件23。
能够通过这种方式在将所SCR催化器7更换为像新的一样的SCR催化器7之后又设定所述内燃机1的、与新状态相符的运行。结合所述老化识别的处理方式而后似乎重新开始。
事实表明,在对氮氧化物原排放产生影响的过程参数、也就是所述用于氮氧化物原排放的目标值的基础上在所述原排放-调节器件67中对所述内燃机1进行操控,其中借助于所述老化识别器件5来为所述SCR催化器7实施老化识别,其中,如果识别出所述SCR催化器7的老化,就朝氮氧化物原排放减小的方向来改变至少一个过程参数,方法是:降低所述用于氮氧化物原排放的目标值。而后在所述至少一个被改变的过程参数的基础上、也就是用所述降低的、用于氮氧化物原排放的目标值来操控所述内燃机1、尤其是所述马达缸体5。
在运行中通过所述老化识别器件65持续地就老化对所述SCR催化器7进行监控。
所述至少一个过程参数、也就是所述用于氮氧化物原排放的目标值在初始的运行状态中优选被朝所述内燃机的燃料消耗最佳的运行的方向调节。
如果识别出老化,则在所述原排放大于预先确定的氮氧化物最小原排放时优选朝所述氮氧化物原排放减小的方向改变所述至少一个过程参数,其中,如果所述氮氧化物原排放大于所述预先确定的氮氧化物最小原排放并且不再识别出老化或者所述氮氧化物原排放达到或者低于所述氮氧化物最小原排放的水平,则结束所述过程参数的改变。
优选规定,如果识别出老化,则在所述氮氧化物原排放达到或者低于所述预先确定的氮氧化物最小原排放时将所述至少一个过程参数保持恒定。
此外规定,如果所述氮氧化物原排放达到或者低于所述预先确定的氮氧化物最小原排放,就将所述内燃机1转换到第二种运行模式中,其中借助于所述排放调节器件23在所述第二种运行模式中在通过所述老化识别、也就所述老化识别器件65来改变的、用于所述SCR催化器7下游的氮氧化物浓度的确定参量28的基础上实施排放调节。
下面对所述老化识别的作用原理并且由此尤其对所述老化识别器件65的作用原理进行详细解释。
图3示出了所述用于进行老化识别的方法的作用原理的、示意性的图表式的图示。在此,在这里在所述图表的垂直的轴上作为用于所述SCR催化器7下游的废气中的、组合的氮氧化物浓度和氨浓度的尺度绘示了所述第二氮氧化物传感器15的测量值S,并且更确切地说关于所述马达缸体5的氮氧化物的原排放,因而所述垂直的轴上的数值1相应于一种状态,在该状态中所述马达缸体5的氮氧化物原排放完全通过所述SCR催化器7来放行。在所述水平的轴上绘示出所述配量机构9的还原剂或者还原剂前体产品的配量率D,并且更确切地说关于所述SCR催化器7中的还原剂的转化。在此,在这里用1来标识的数值相应于所述SCR催化器7上的全部所喷入的还原剂的完全的转化。
作为水平线H,在所述图表中绘示了氮氧化物目标值[NOx]S,该氮氧化物目标值在所述方法的范围内用作确定参量。
实线的第一曲线K1示出了理想的SCR催化器7的性能。以消失的配量率为出发点,对于所述消失的配量率来说没有在所述SCR催化器7上进行氮氧化物的转化,所述第二氮氧化物传感器15的测量值S随着配量率的增加而下降,直至对于用于配量率的数值1来说、也就是在所述SCR催化器7上进行还原剂的完全的转化时在所述SCR催化器7中进行所述氮氧化物的完全的还原,使得所述第二氮氧化物传感器15的信号也变为零。如果将所述配量率提高到超过所述数值1,所述第二氮氧化物传感器15的测量信号就又上升,因为现在未被转化的还原剂被所述SCR催化器7放行。因此,就此而言存在所述SCR催化器7的突破,或者出现了还原剂滑移或者氨滑移。由于所述第二氮氧化物传感器15的、在氮氧化物与氨之间的横向敏感性,这引起所述第二氮氧化物传感器15的上升的信号S。在所述SCR催化器7的下游设置氧化催化器17的情况下,尤其将未被转化的氨氧化成氮氧化物,使得在这里所述测量值S在配量率大于1时之所以上升,是因为在所述第二氮氧化物传感器15上检测到由所述氧化催化器17从氨中产生的氮氧化物。
通过虚线的第二曲线K2原则上示出了实际的像新的一样的SCR催化器7的作用原理。所述SCR催化器偏离理想的性能,因为它在新状态中也尤其具有最大能够达到的、不同于100%的转化率,因而归根结底实际上不是废气中的所有氮氧化物都被还原,即使所配入的还原剂在所述SCR催化器7上完全被转化。因此,所述划虚线的曲线K2在有别于对理想性能进行描绘的实线的第一曲线K1的情况下对于用于配量率的数值1来说没有变为零。
但是,所述两条曲线K1、K2的共同点是,这些曲线对于配量率的小于1的数值来说分别具有一个在细节PS中示出的、与所述氮氧化物目标值[NOx]S的交点。对于氮氧化物排放的调节现在优选如此进行,从而如此影响作为调节量的配量率,以便将所述第二氮氧化物传感器15的测量信号保持在这个交点的区域中。
通过点划线的第三曲线K3示出了老化的SCR催化器7的性能,该老化的SCR催化器具有明显地降低的最大的转化率。而后可能的是,所述最大的转化率如此之小,从而甚至对于1的配量率来说也没有达到所述氮氧化物目标值[NOx]S,因而所述第三曲线K3与所述目标值并且在这里尤其与水平线H不再有交点。而后再也不能通过所述配量率D的变化来对所述氮氧化物排放进行稳定的调节,并且对所述SCR催化器7来说产生了突破。
如果现在在所述方法的范围内对所述SCR催化器7来说识别出突破,则朝所述SCR催化器7下游的更高的氮氧化物浓度改变所述确定参量,这意味着,提高所述目标值[NOx]S。这具体地参照图3的图表意味着,将所述水平线H向上平移,并且更确切地说优选一直平行,直至又出现与所述第三曲线K3的交点。而后在所述第二种运行模式中又能够对所述SCR催化器7进行稳定的调节。
借助于按照图3的图表,也变得清楚的是,为什么在这种情况下所述内燃机1的实际上的氮氧化物排放以及尤其所述SCR催化器7的下游的废气中的、在实际上出现的氮氧化物浓度可能下降,尽管提高所述目标值。其原因在于,所述SCR催化器7在突破中归根结底产生任何稳定的排放调节都不能应付的、未定义的氮氧化物排放。而如果又达到所述水平线H与所述第三曲线K3之间的交点,则又能够进行稳定的调节,从而对于氮氧化物目标值[NOx]S来说出现所述SCR催化器7下游的氮氧化物浓度。在此,所述SCR催化器下游的氮氧化物浓度尤其与所述SCR催化器7的、在突破中的运行状态相比而可能下降,但是对于与前一个氮氧化物目标值相比而得到提高的数值。
如果在从现在起对于所述排放的稳定的调节的基础上不再识别出突破,则又能够尝试性地降低所述氮氧化物目标值[NOx]S,也就是尤其又能够将所述水平线H向下移动,用于检查,是不是所述提高可能在意义上太高,以至于对于更低的目标值来说也还能进行稳定的排放调节。尤其能够增量地一直实施这种尝试性的降低,直至又识别出所述SCR催化器7的突破。如果是这种情况,则尤其能够取消最后一个改变增量,从而又产生所述水平线H与所述第三曲线K3的交点并且能够进行稳定的调节。
图4示出了所述用于进行老化识别的方法的一种实施方式的示意图。相同的以及功能相同的元件设有相同的附图标记,因而就此而言参照前面的描述。
所述突破识别元件31与所述第二氮氧化物传感器15进行了作用连接并且被设立用于识别所述SCR催化器7的突破。与此相对应,所述突破识别元件31向计算元件29报告,是识别出还是没有识别出突破。
所述稳态识别元件33与所述马达缸体5进行了作用连接,用于识别,是否存在稳态的工作点。它向所述计算元件29报告,是否存在稳态的工作点,其中它尤其检查,是否存在下述条件,在所述条件下所述SCR催化器7也处于稳态的状态中。
所述计算元件29向所述改变元件27传输计算的结果、也就是计算结果35,所述计算结果一方面本身能够代表着适应处理参量,但是另一方面也在所述方法的另一种实施方式中从所述适应处理参量中来计算。
结合图2尤其产生以下情况:在所述第二种运行模式中借助于所述排放调节器件23在所述被改变的确定参量28的基础上操控所述配量机构9,所述被改变的确定参量在一开始优选等于所述确定参量26。通过所述突破识别元件31来为所述SCR催化器7实施突破识别,其中,如果识别出突破,则借助于所述计算元件29和所述确定元件27朝所述SCR催化器7下游的更高的氮氧化物浓度来改变所述确定参量,其中而后在所述被改变的确定参量28的基础上对所述用于配入还原剂的配量机构9进行操控。
在运行中持续地通过所述突破识别元件31就突破对所述SCR催化器7进行监控。
优选规定,所述确定参量26以及相应地所述被改变的确定参量28是所述SCR催化器下游的目标-氮氧化物浓度,所述SCR催化器下游的目标-氮氧化物浓度作为目标值进入到所述排放调节器件23中。
在所述方法的一种实施方式中规定,通过重新计算在适应处理参量的基础上改变所述确定参量26,其中在所述方法的这种实施方式中,尤其所述计算结果35代表在所述计算元件29中重新计算的确定参量,所述重新计算的确定参量通过所述改变元件27作为被改变的确定参量28被放行。而后产生以下结果:如果没有识别出突破并且如果所述SCR催化器下游的实际-氮氧化物浓度等于来自所述特性曲线族25的确定参量26的预先确定的初始值,则在所述计算元件29中使所述适应处理参量等于预先确定的惯性值,这引起以下结果:作为被改变的确定参量28来使用所述确定参量26的预先确定的初始值。在这种情况下,所述改变元件27优选构造为最大值-确定元件,该最大值-确定元件一方面由所述确定参量26并且另一方面由所述计算结果35来形成最大值并且将较大的数值、也就是最大值作为被改变的确定参量28来传送给所述排放调节器件23。通过在所述计算元件29中选择预先确定的、用于所述适应处理参量的惯性值这种方式——后面还要对此进行详细解释——而后如此选择所述计算结果35,使得所述计算结果小于所述确定参量26,从而在这种情况下将所述确定参量通过所述确定元件27作为被改变的确定参量28来传送给所述排放调节器件23。对所述方法的这种实施方式来说结合图6对所述计算以及所述计算结果35的意义进行详细解释,因而要参照图6。
在所述方法的另一种实施方式中,可能的是,在所述改变元件27中通过所述确定参量26的初始值与所述适应处理参量的计算上的联结来实施所述确定参量的改变,其中在这里所述计算结果35本身代表着所述适应处理参量。所述改变元件27在此构造为相加元件或者合计元件。所述适应处理参量是通过所述计算元件29来计算的预先确定的差-氮氧化物浓度。在所述改变元件27中将所述适应处理参量加到所述确定参量26的初始值上,并且将这种加法的结果作为被改变的确定参量28来传送给所述排放调节器件23。
在所述方法的这种实施方式中,所述适应处理参量优选等于预先确定的惯性值,如果所述SCR催化器7下游的、通过所述第二氮氧化物传感器15所检测到的实际-氮氧化物浓度等于所述确定参量26。在这种情况下,所述适应处理参量的预先确定的惯性值优选是零,因而而后所述计算结果35也是零,其中而后由于零的相加而没有在所述改变元件27中改变所述确定参量26,其中作为被改变的确定参量28来将原有的确定参量26传送给所述排放调节器件23。
下面要详细解释,通过何种方式在所述计算元件29中计算所述计算结果35。
图5示出了所述用于进行老化识别的方法的一种以流程图的形式构成的实施方式的示意图以及尤其在所述计算元件29中计算所述计算结果35的情况。所述方法在初始化步骤S1中开始。随后在第二步骤S2中检查,是否在所述SCR催化器7上存在稳态的条件。为此,尤其对所述稳态识别元件33的结果进行测评。如果不存在稳态的状态,所述方法就跳回到所述第一步骤S1中并且重新开始。而如果对所述SCR催化器7来说存在稳态的条件,所述方法则向前进行到第三步骤S3,在所述第三步骤中检查,是否存在所述SCR催化器7的突破。在此在这里尤其检查,所述突破识别元件31是报告还是不报告突破。
如果存在突破,所述方法则向前进行到第四步骤S4,在所述第四步骤中优选增量地改变所述适应处理参量。如何改变所述适应处理参量取决于所述方法的具体的实施方式。如果所述适应处理参量是所述SCR催化器7的预先确定的氮氧化物转化率,那就如果识别出突破减小所述适应处理参量。而如果所述适应处理参量是尤其在所述改变元件27中加到所述确定参量26上的预先确定的差-氮氧化物浓度,则如果识别出突破提高所述适应处理参量。在这两种情况下,归根结底所述适应处理参量的、在第四步骤S4中的变化引起以下结果:朝所述SCR催化器下游的更高的氮氧化物浓度改变所述被改变的确定参量28。所述方法现在跳到第五步骤S5中,在所述第五步骤中要重新检查,是否存在所述SCR催化器7的突破。如果是这种情况,所述方法就跳回到所述第四步骤S4中,并且重新优选增量地、尤其是以恒定的增量来调整所述适应处理参量。而后接着又在所述第五步骤S5中检查,是否继续在所述SCR催化器7上存在突破。一直使这种循环迭代,直至在所述SCR催化器7上不再识别出突破。在这种情况下,所述方法完成一个循环返回到所述第五步骤S5中,从而由突破看来持久地对所述SCR催化器7进行监控,其中不改变所述适应处理参量并且由此归根结底也不改变所述确定参量。如果满足了为所述方法的所有自第三步骤S3起的步骤给定的通用的退出条件37,所述方法才从这个循环中出来,其中所述通用的退出条件37规定,不再存在所述SCR催化器7的稳态的状态。如果尤其所述稳态识别元件33识别出不再存在稳态的条件,则按照图5中断所述方法并且所述方法跳回到所述第一步骤S1中,在所述第一步骤中所述方法重新开始。
如果在这期间在所述第五步骤S5中识别出所述SCR催化器的突破,则又跳回到所述第四步骤S4中,在所述第四步骤中重新对所述适应处理参量进行调整并且由此也改变所述确定参量。
如果在所述第三步骤S3中没有识别出突破,所述方法就向前进行到第六步骤S6,在所述第六步骤中检查,所述适应处理参量目前具有其预先确定的惯性值或者已经具有已改变的与所述惯性值不同的数值。如果所述适应处理参量具有其预先确定的惯性值,所述方法就跳到所述第五步骤S5中,并且要检查是否在所述SCR催化器7上存在突破。如果是这种情况,所述方法就又跳到所述第四步骤S4中;如果不是这种情况,所述方法就进入到对于突破的持久的监控之中,其中持续地重复、也就是一直重复所述步骤S5,直至要么识别出所述SCR催化器7的突破,要么直至对于所述SCR催化器7来说不存在稳态的条件,也就是满足了所述通用的退出条件37。
而如果在所述第六步骤S6中发现所述适应处理参量被改变、也就是不再具有其预先确定的惯性值,所述方法就向前进行到第七步骤S7,在所述第七步骤中反向于所述第四步骤S4中的改变方向来改变所述适应处理参量,并且这优选增量地、尤其是以恒定的增量来进行。因而如果在所述第四步骤S4中提高所述适应处理参量,则在所述第七步骤S7中降低所述适应处理参量。如果在所述第四步骤S4中降低所述适应处理参量,则在所述第七步骤S7中提高所述适应处理参量。这考虑到以下构思:在所述适应处理参量已经改变、但是在所述第三步骤S3中没有识别出所述SCR催化器7的突破这样的情况中,所述适应处理参量的、在第四步骤S4中的改变可能太大,以至于在没有所述SCR催化器7的突破的情况下也许能进行由所述内燃机1的排放看来更为有利的调节。因此,在所述第七步骤S7中尝试性地增量地返回改变所述适应处理参量,并且而后在第八步骤S8中检查,随着这样返回改变的适应处理参量是否存在所述SCR催化器7的突破。所述第七步骤S7中的增量优选选择得刚好等于所述第四步骤S4中的增量。
如果在所述第八步骤S8中发现没有识别出所述SCR催化器的突破,那么这就意味着,也还能够用以一个增量为幅度复位的适应处理参量来进行稳定的调节。在这种情况下,所述方法跳回到所述第六步骤S6中,并且要重新检查,是否现在复位的适应处理参量又已经达到所述预先确定的惯性值,或者是否所述现在复位的适应处理参量还是以所述预先确定的惯性值为出发点已改变。而后要么向前进行到所述第五步骤S5,如果又已经达到了所述预先确定的惯性值,要么在所述第七步骤S7中以另一个增量为幅度来使所述适应处理参量复位,其中此后又在所述第八步骤S8中检查,是否现在存在所述SCR催化器7的突破。
如果又不存在所述SCR催化器7的突破,则继续这种方法并且更确切地说一直继续所述方法,直至要么在所述第六步骤S6中发现达到了所述预先确定的惯性值,要么直至在所述第八步骤S8中识别出所述SCR催化器7的突破。
这意味着,用如此复位的从所述第七步骤S7中产生的适应处理参量不再能够进行稳定的排放调节。
因此,现在在第九步骤S9中抛弃所述适应处理参量的、最后一个在第七步骤S7中所实施的增量的改变,并且由此又建立所述适应处理参量的下述数值,所述适应处理参量在所述第七步骤S7中的最后的改变之前具有所述数值。所述方法而后继续跳到所述第五步骤S5中,在所述第五步骤中又检查,是否存在所述SCR催化器7的突破。
如已经简述的那样,如果满足了所述通用的退出条件37、也就是对所述SCR催化器来说不再存在稳态的条件,那就离开所有步骤S3、S4、S5、S6、S7、S8、S9,。因此,在这种情况下所述方法被中断并且跳回到所述第一步骤S1中,以所述第一步骤为出发点重新实施所述方法。
但是,在此优选保持所述适应处理参量的、在第四步骤S4中或者在第七步骤S7中所求得的最后一个数值,使得其在所述方法的下一轮进程时又可供使用。
尤其规定,在第一适应处理时段中、尤其是所述方法的第一轮进程的期间以所述第一步骤S1为出发点在能够重写的特性曲线族、也就是学习特性曲线族中保存用于确定所述适应处理参量的数据,其中在第二适应处理时段中、尤其也就是说在所述方法的第二轮进程中以所述第一步骤S1为出发点来提供用于确定所述适应处理参量的数据,其中所述第二适应处理时段在时间上布置在所述第一适应处理参量的后面。因此如果尤其由于所述SCR催化器7上的非稳态性或者在所述内燃机1的运行中断所述方法,则而后在下一轮方法进程中所述适应处理参量的上一次所达到的数值又可供使用。
但是优选规定,在所述废气后处理系统3或者与其进行作用连接的机构、尤其是内燃机1的预先确定的运行状态中不给所述能够重写的特性曲线族、尤其是所述学习特性曲线族写入数据。在此尤其涉及下述运行状态,在所述运行状态中由于其的无规律性或者由于在这些运行状态中所出现的错误而会进行所述排放调节的误适应处理,如果在这些运行状态中所达到的、经过调整的适应处理参量保存在所述学习特性曲线族中。
也可能的是,在所述废气后处理系统3或者与其进行作用连接的机构、尤其是内燃机1的特定的运行状态中不改变所述适应处理参量,如果这一点由于这样的运行状态的专门的性质而显得没有意义。
优选规定,在尤其在第四步骤S4和/或第七步骤S7中达到或者超过所述适应处理参量的极限值时或者在达到或者超过所述SCR催化器7下游的实际-氮氧化物浓度的极限值时产生报警信号。所述报警信号能够比如向所述废气后处理系统3和/或内燃机1的运行者显示,必须更换所述SCR催化器7。作为替代方案或者补充方案,在这样的情况中优选规定,开始所述SCR催化器7上游的氮氧化物浓度的降低。为此,优选用改变的参数来操控所述内燃机1的马达缸体5,用于引起所述氮氧化物原排放的降低。在这种情况下,也能够在最终必须更换所述老化的SCR催化器7之前还继续使用它。
图6示出了所述用于进行老化识别的方法的一种实施方式的示意图,其中在这种实施方式中所述适应处理参量是所述SCR催化器的预先确定的氮氧化物转化率,其中在图6中为这种实施方式对所述计算元件29及改变元件27的作用原理进行详细解释。
所述特性曲线族25在这里额外地与第一换算元件39相连接。如已经描述的那样,所述内燃机1的瞬时的转速41以及瞬时的转矩43进入到所述特性曲线族25中。在所述特性曲线族25中优选保存了用于所述内燃机1的氮氧化物排放的、以每功率的质量计、尤其是以每千瓦小时的克计(g/kWh)的目标值,所述目标值在所述第一换算元件39中根据优选借助于模型在所述内燃机1的控制机构21中所计算的瞬时的废气质量45并且根据所述内燃机的、优选同样在所述内燃机1的控制机构21中所计算瞬时的功率47来换算为废气中的、优选以ppm计的氮氧化物浓度。这种从所述第一换算元件39中产生的目标-氮氧化物浓度优选是要转交给所述改变元件27的确定参量26。
在所述计算元件29中优选保存了学习特性曲线族49,在该学习特性曲线族中作为适应处理参量保存了所述SCR催化器7的预先确定的氮氧化物转化率。可能的是,首先用100%或者1的预先确定的氮氧化物转化率来使所述学习特性曲线族49初始化。作为替代方案或者补充方案,也可能的是,尤其在试验台试验中一方面从所述内燃机1的原排放中并且另一方面从所述确定参量26的目标值中计算所述SCR催化器的最大的转化率,其中而后用这些数值来使所述学习特性曲线族49初始化。
用于所述适应处理参量的数值尤其是根据所述SCR催化器7的温度51并且根据瞬时的废气质量流量53来保存在所述学习特性曲线族49中,其中优选在所述内燃机1的控制机构21中确定所述瞬时的废气质量流量53。
此外,所述计算元件29具有第二换算元件55,在该第二换算元件中所述从学习特性曲线族49中根据工作点来读出的转换率根据借助于所述第二氮氧化物传感器19来测量的或者在所述内燃机1的控制机构21中所计算的原排放57来换算为优选以ppm计的目标-氮氧化物浓度,将所述目标-氮氧化物浓度作为计算结果35来转交给所述改变元件27。
所述改变元件27在这种情况下是最大化元件,该最大化元件一方面由所述确定参量26并且另一方面由所述计算结果35来形成最大值并且就此而言将所述两个数值中的较大的数值作为被改变的确定参量28来转交给所述排放调节器件23。
如果存在所述SCR催化器7的突破或者如果已经改变了所述适应处理参量的在所述学习特性曲线族49中所保存的数值或者相应的数据并且不再存在所述SCR催化器7的突破,就尤其改变所述适应处理参量的、在所述学习特性曲线族中所保存的数值或者相应的数据。尤其在所述学习特性曲线族49中在结合图5所解释的方法的范围内、尤其在那里在第四步骤S4中或者在第七步骤S7中改变所述学习特性曲线族中的数值。
如果在所述方法的这种实施方式中所述适应处理参量等于所述预先确定的惯性值,所述预先确定的惯性值比如能够为100%或者1,那么这就引起以下结果:无论如何所述计算结果35小于所述确定参量26,从而通过所述改变元件27将所述确定参量作为被改变的确定参量28来传送给所述排放调节器件23。
总之,事实表明,借助于所述方法、所述控制机构21、所述废气后处理系统3以及所述内燃机1能够有利地充分利用像新的一样的SCR催化器7的老化储备,用于在所述内燃机1的运行寿命的一开始或者在所述SCR催化器7的使用寿命的一开始消耗少地对所述内燃机1进行校准。由此,不再有必要仅仅因为在所述SCR催化器7的使用寿命结束时其的转化率减退而从一开始就不利地运行所述内燃机1。
Claims (8)
1.用于运行具有内燃机(1)和拥有SCR催化器(7)的废气后处理系统(3)的系统的方法,其中,
-在至少一个对氮氧化物原排放(57)产生影响的过程参数的基础上操控所述内燃机(1),其中,
-为所述SCR催化器(7)实施老化识别,其中,
-在所述内燃机(1)的第一种运行模式中,如果识别出所述SCR催化器(7)的老化,就朝氮氧化物原排放(57)减小的方向改变所述至少一个过程参数,其中,
-在被改变的所述至少一个过程参数的基础上操控所述内燃机(1),其中,
-如果识别出老化,就在所述氮氧化物原排放(57)大于预先确定的氮氧化物最小原排放时朝所述氮氧化物原排放(57)减小的方向改变所述至少一个过程参数,其中,
a)如果所述氮氧化物原排放(57)大于所述预先确定的氮氧化物最小原排放并且不再识别出老化或者
b)如果所述氮氧化物原排放(57)达到或者低于所述氮氧化物最小原排放的水平,
-就结束所述过程参数的改变。
2.按权利要求1所述的方法,其特征在于,在运行中持续地就老化对所述SCR催化器(7)进行监控。
3.按权利要求1或2所述的方法,其特征在于,在初始的运行状态中朝所述内燃机(1)的燃料消耗最佳的运行的方向来调节所述至少一个过程参数。
4.按权利要求1或2所述的方法,其特征在于,如果识别出老化并且如果同时所述氮氧化物原排放(57)达到或者低于所述预先确定的氮氧化物最小原排放的水平,就将所述至少一个过程参数保持恒定。
5.按权利要求1或2所述的方法,其特征在于,如果所述氮氧化物原排放(57)达到或者低于所述预先确定的氮氧化物最小原排放的水平,就将所述内燃机(1)转换到第二种运行模式中,其中,在所述第二种运行模式中在通过所述老化识别来改变的、用于所述SCR催化器(7)下游的氮氧化物浓度的确定参量的基础上实施排放调节。
6.用于具有内燃机(1)和拥有SCR催化器(7)的废气后处理系统(3)的系统的控制机构(21),其中,
-所述控制机构(21)被设立用于:在至少一个对氮氧化物原排放(57)产生影响的过程参数的基础上操控所述内燃机(1),其中,
-所述控制机构(21)被设立用于:为所述SCR催化器(7)实施老化识别,并且在所述内燃机(1)的第一种运行模式中如果识别出老化就朝氮氧化物原排放(57)减小的方向改变所述至少一个过程参数,其中,
-所述控制机构(21)被设立用于:在被改变的所述至少一个过程参数的基础上操控所述内燃机(1),其中,
-所述控制机构(21)被设立用于:如果识别出老化,就在所述氮氧化物原排放(57)大于预先确定的氮氧化物最小原排放时朝所述氮氧化物原排放(57)减小的方向改变所述至少一个过程参数,以及用于:
a)如果所述氮氧化物原排放(57)大于所述预先确定的氮氧化物最小原排放并且不再识别出老化或者
b)如果所述氮氧化物原排放(57)达到或者低于所述氮氧化物最小原排放的水平,
-就结束所述过程参数的改变,其中,
-所述控制机构(21)被设立用于实施按权利要求1到5中任一项所述的方法。
7.废气后处理系统(3),其特征在于,设有SCR催化器(7)和按权利要求6所述的控制机构(21)。
8.内燃机(1),其特征在于,设有按权利要求6所述的控制机构(21)和/或按权利要求7所述的废气后处理系统(3)。
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