CN108223073B - 运行试剂计量系统的方法、实施方法的装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种运行试剂计量系统（12）的方法，其中，至少一个计量阀（14,16）在至少一个SCR催化器（18）之前的上游计量试剂，该SCR催化器布置在内燃机（10）或者车辆内燃机（10）的废气通道中。根据本发明的方法的特征在于，设置了两个计量阀（14,16），该试剂计量系统（12）的最大的可预定的计量率（26）高于每个计量阀（14,16）的最大可能的计量率（27,52），在该计量阀（14,16）的第一种运行方式下，仅第一计量阀（14）运行直至其最大可能的计量率（27）并且第二计量阀（16）提供更高要求的计量率（26）并且在达到运行持续时间阈值（46）后设定计量阀（14，16）的第二种运行方式，在第二种运行方式中只有第二计量阀（16）运行直至其最大可能的计量率（52）并且由第一计量阀（14）提供要求更高的计量率（26）。作为所述的阀值（46，50）可设定为运行持续时间阀值（46）或行驶距离阀值（50）。

Description

运行试剂计量系统的方法、实施方法的装置
技术领域
本发明涉及一种试剂计量系统，其中，至少一个计量阀在至少一个SCR催化器之前的上游计量试剂，以及一种用于实施该方法的装置。
本发明进一步涉及一种控制设备程序，该控制设备程序当其在控制设备上运行时执行根据本发明的方法的所有步骤。
本发明最后还涉及一种具有存储在机器可读载体上的程序代码的控制设备程序产品，该控制设备程序产品用于，当所述程序在控制设备上执行时，实施根据本发明的方法。
背景技术
为了满足越来越严格的废气排放法规（欧6，级别2，类别5 和更多的排放标准），有必要还原氮氧化合物或者还原来自内燃机、尤其柴油发动机废气中的氮氧化物（NOX）。对此已知的是，在内燃机的废气区域中布置SCR催化器（Selective Catalytic Reduction），其在还原剂存在下将在废气中所包含的氮氧化物还原成氮气。
由此可显着降低废气中氮氧化物的比例。在还原过程中需要氨（NH3），其被混合到废气中。因此，NH3或分解NH3的试剂计量入废气通道中。对此，通常将液态的尿素溶液（HWL=尿素溶液）用作试剂的母体，其在SCR催化器之前被喷入所述废气通道中。从所述溶液形成作为还原剂作用的氨。32.5％的液态的尿素溶液可以在商标名AdBlue®下通过商购获得。为了实现在SCR催化器系统中待还原的氮氧化物的较高转化率，必须这样运行SCR催化器，从而使该催化器中持续填充有高达一定水平的还原剂氨。DE 10 2004 031 624 A1说明例如如何构建基于氨填充水平的用于SCR催化器系统的这种过程实施。
在公开文献DE 10 2011 085 952 Al中说明了一种试剂计量系统，其中，在内燃机的废气通道的流动方向上设置了两个先后布置的SCR催化器，其中，第一SCR催化器在颗粒过滤器中作为催化涂层实现。仅设置了一个计量阀，其在第一SCR催化器之前的上游计量试剂。
市售的计量阀针对一定的最大可能的计量率而定制。在计量阀的运行期间，由于计量阀的机械运动部件而出现磨损，其在计量阀的不变的操控下随着计量率的变化而产生。
发明内容
用于运行试剂计量系统的根据本发明的方法，其中，至少一个计量阀在至少一个SCR催化器之前的上游计量试剂，该SCR催化器布置在内燃机或车辆内燃机的废气通道中，其特征在于，设置了两个计量阀，该试剂计量系统的最大的可预定的计量率高于每个计量阀的最大可能的计量率，在该计量阀的第一种运行方式下，仅第一计量阀运行直至其最大可能的计量率并且第二计量阀提供更高要求的计量率并且在达到运行持续时间阈值或达到行驶距离阀值后设定计量阀的第二种运行方式，在第二种运行方式中只有第二计量阀运行直至其最大可能的计量率并且由第一计量阀提供要求更高的计量率。
根据本发明的方法通过计量阀的更长的运行持续时间实现更低的维护成本。
由于更低的磨损，在相同的操控下实现不变的计量率。
根据本发明的方法可以完全在软件的范围内实现。
根据本发明的装置设置专门设立的用于实施根据本发明的方法的控制设备。
根据本发明的控制设备程序当其在控制设备上运行时执行根据本发明的方法的所有步骤。这使得可以在根据本发明的装置中实现根据本发明的方法的不同实施方式，而不必对此进行构造上的改变。
对此，具有存储在机器可读载体上的程序代码的根据本发明的控制设备程序产品，当所述程序在控制设备上实施时，可执行根据本发明的方法。
附图说明
本发明的实施例在附图中示出并且在下面的说明中详细地解释。
图1示出了根据本发明的一种实施方式的试剂计量系统，
图2a，2b示出了处于第一种运行方式的两个计量阀的操纵并且
图3a，3b示出了处于第二种运行方式的两个计量阀的操纵。
具体实施方式
图1示出了内燃机10，在该内燃机的废气区域中设置用于净化内燃机10的废气的试剂计量系统12。该试剂计量系统12包括第一和第二计量阀14,16。计量阀14,16计量SCR催化器18之前的上游的试剂。关于所述试剂涉及例如开头描述的尿素水溶液，其作为试剂氨的母体，其在SCR催化器18中对内燃机10的废气的NOX组分转化中是必须的。
在示出的实施例中，两个计量阀14,16布置在SCR催化器18之前的上游。在另一个未详细示出的实施例中，也可设置多于两个计量阀14，16。此外可考虑一个实施例，在该实施例中所述试剂计量系统12具有多个在废气流动方向上先后定位的SCR催化器18，其中，所述计量阀14，16在第一SCR催化器18之前的上游或在每个SCR催化器18之前的上游分别布置一个或多个计量阀14,16。
设置了一种专门设立的控制设备20，其为第一计量阀14提供第一操纵信号22并且为第二计量阀16提供第二操纵信号24。该操纵信号22,24确定所述试剂计量系统12的需设定的计量率26。在图2a，2b，3a和3b中针对计量阀14，16的不同运行方式示出了计量率26以及用于设定计量率26而设置的计量阀14，16的操纵信号22，24。
图2a和2b示出在计量阀14，16的第一种运行方式下的计量阀14，16的操纵信号22，24，其中，图2a示出在第一种运行方式内的第一种运行状态并且图2b示出第二种运行状态。
在根据图2a的第一种运行状态中，所需计量率26可仅由一个计量阀14,16施加。在所示实施例中，在第一种运行状态下仅第一计量阀14通过第一操纵信号22操纵。仅第一计量阀14的操纵设置成直至达到第一计量阀14的最大可能的计量率27。在第一种运行状态中未操纵第二计量阀16。
图2b示出在计量阀14,16的第一种运行方式内的第二种运行状态。在第二种运行状态中，由第一计量阀14可施加的最大可能的计量率27已经不再足够施加所需的计量率26。所述不能再由第一计量阀14所施加的所需计量率26的部分将通过借助于第二操纵信号24对第二计量阀16的操纵来提供。
所述计量率26由存在于控制设备20中的计量率确定装置28依赖于例如内燃机10的负载30和/或依赖于NOX信号32来确定，其由至少一个未详细示出的NOX传感器提供，该传感器可布置在SCR催化器18之后的下游和/或SCR催化器18之前的上游。此外，计量率26，备选地或额外地，可依赖于其他的输入参数34确定。
操纵装置36将由计量率确定装置28所得到的计量率26转换成两个操纵信号22，24。该操纵装置36包括优先机构38，其在计量阀14，16的第一种运行方式中首先操控第一计量阀14直至第一计量阀14的最大可能的计量率27并且在需要更高的计量率26时操纵第二计量阀16。
在内燃机10的预设的运行持续时间之后，计量阀14，16的运行方式切换到第二种运行方式。
备选地相对于预设的运行持续时间，也可设置预设的车辆行驶距离，在该车辆中使用内燃机10。
为了切换到第二种运行方式为优先机构38提供了由比较器42提供的切换信号40。该比较器42将试剂计量系统12的运行持续时间44与运行持续时间阀值46进行比较。该运行持续时间阀值46例如可处于1000到10000小时的范围。
备选地，该比较器42将车辆的行驶距离48与行驶距离阀值50进行比较。该行驶距离阀值50例如可处于50000km到500000km的范围。
所述阀值46，50尤其取决于内燃机10的类型以及其应用领域。在较小的内燃机10、尤其那些在载客车辆中使用的情况下，所述阀值46，50低于在较大内燃机10的情况，所述内燃机例如布置在载重车辆中。当所述内燃机10稳态地或例如在建筑机械中大部分稳态使用的情况下运行时，可设置更高的阀值46，50。
在所述比较器42提供了切换信号40之后，所述优先机构38切换至计量阀14，16的第二种运行方式。
在图3a和3b中示出了在切换信号40的出现之后存在的关系。
图3a示出了在第二种运行方式下的在第一种运行状态下的需预设的计量率26的实现。只要第二计量阀16能单独施加计量率26，在第二种运行方式中只操纵第二计量阀16。在未操纵第一计量阀14时，第二计量阀16运行直至其最大可能的计量率52。
第二计量阀16的最大可能的计量率52，在相同的计量阀14，16时，与第一计量阀14的最大可能的计量率27一致。必要时可使用不同的计量阀14，16，其可提供不同的最大计量率27，52。
只要在计量阀14，16的第二种运行方式下的所需的计量率26高于第二计量阀16的最大可能的计量率52，则额外地操纵第一计量阀14，从而提供所需的计量率26。
当运行持续时间44重新达到运行持续时间阀值46或行驶距离48达到行驶距离阀值50之后，可从计量阀14，16的第二种运行方式再次切换回第一种运行方式。
计量阀14，16的运行方式之间的切换确保在计量阀14，16的最大的可能运行持续时间下依赖于所需的计量率26主要只分别操纵唯一计量阀14，16，从而两个计量阀14，16的磨损首先主要在第一计量阀14处并且紧接着在切换运行方式之后才在第二计量阀16处发生。由此可在不更换计量阀14，16的情况下实现较长的保养间隔。此外，在试剂计量系统12的整个运行持续期间可保持具有较高准确度的所需计量率。

Claims (7)

1.一种用于运行试剂计量系统（12）的方法，其中，至少一个计量阀（14,16）在至少一个SCR催化器（18）之前的上游计量试剂，该SCR催化器布置在内燃机（10）的废气通道中，其特征在于，设置了两个计量阀（14,16），该试剂计量系统（12）的最大的可预定的计量率（26）高于每个计量阀（14,16）的最大可能的计量率（27,52）；在该计量阀（14,16）的第一种运行方式下，仅第一计量阀（14）运行直至其最大可能的计量率（27）并且第二计量阀（16）提供更高要求的计量率（26）并且在达到运行持续时间阈值（46）后设定计量阀（14，16）的第二种运行方式，在第二种运行方式中只有第二计量阀（16）运行直至其最大可能的计量率（52）并且由第一计量阀（14）提供要求更高的计量率（26）。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述运行持续时间阈值（46）在1000-10000运行小时的范围内。
3.一种用于运行试剂计量系统（12）的方法，其中，至少一个计量阀（14,16）在至少一个SCR催化器（18）之前的上游计量试剂，该SCR催化器布置在内燃机（10）的废气通道中，该内燃机设置在车辆中，其特征在于，设置了两个计量阀（14,16），该试剂计量系统（12）的最大的可预定的计量率（26）高于每个计量阀（14,16）的最大可能的计量率（27,52），在该计量阀（14,16）的第一种运行方式下，仅第一计量阀（14）运行直至其最大可能的计量率（27）并且第二计量阀（16）提供更高要求的计量率（26）并且在达到车辆的行驶距离阈值（50）之后设定计量阀（14，16）的第二种运行方式，在第二种运行方式中只有第二计量阀（16）运行直至其最大可能的计量率（52）并且由第一计量阀（14）提供要求更高的计量率（26）。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述行驶距离阈值（50）在50000-500000km范围内。
5.根据权利要求1或3所述的方法，其特征在于，所述两个计量阀（14,16）在唯一的SCR催化器（18）之前的上游计量该试剂。
6.根据权利要求1或3所述的方法，其特征在于，设置了两个SCR催化器（18）并且分别至少一个计量阀（14,16）在各个SCR催化器（18）之前的上游计量该试剂。
7.用于运行试剂计量系统（12）的装置，其特征在于，设置了一种专门设立的控制设备（20）用于实施根据前述权利要求中任一项所述的方法步骤。
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