CN108625954A - 用于控制具有两个计量阀的scr系统的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于控制具有两个计量阀和输送泵的SCR系统的方法，其中，如此操控所述两个计量阀，使得还原剂溶液至少在计量时间段（t_Dos）的一部分上同时经由所述两个计量阀被计量。

Description

用于控制具有两个计量阀的SCR系统的方法

技术领域

本发明涉及一种用于控制具有两个计量阀的SCR系统的方法，其中，还原剂溶液同时经由所述两个计量阀被计量。此外，本发明还涉及一种计算机程序，当该计算机程序在计算机上运行时，所述计算机程序实施该方法的每个步骤；以及一种机器可读的存储介质，该存储介质存储所述计算机程序。最后，本发明还涉及一种电子控制器，其设置用于实施根据本发明的方法。

背景技术

如今在处理内燃机的废气时使用SCR（选择性催化还原Selective CatalyticReduction）方法，以便减少废气中的氮氧化物（NOx）。DE 103 46 220 A1描述了基本原理。在此，将32.5%的尿素水溶液（HWL）、在商业上也被称为AdBlue®计量到富氧废气中。典型地，为此在计量模块内设置计量阀，以便在SCR催化器的上游将HWL计量到废气流中。在SCR催化器中，HWL反应成氨，氨随后与氮氧化物结合，由此产生水和氮气。借助于具有输送泵的输送模块将HWL从还原剂罐通过压力管道输送到计量模块。

此外，已知SCR系统，在SCR系统中在废气线路中布置有多个SCR催化器，所述SCR催化器组合地作用到所述废气上。在此，所述废气线路此外还在所述SCR催化器的上游分支。于是，HWL的计量要么经由布置在两个SCR催化器上游的共同的计量阀来实现，要么经由多个计量阀来实现，其中，所述每个SCR催化器配属有前置在上游的计量阀。通过后一种方案，能够目标精确地计量该还原剂溶液的所期望的质量。典型地，所述计量阀与共同的输送模块连接，其中，所述计量阀共用共同的压力管道的至少一部分。

发明内容

所述方法涉及一种具有两个计量阀和输送泵的SCR系统，所述输送泵将还原剂溶液从还原剂罐中输送并且提供给所述计量阀。尤其是，所述两个计量阀经由共同的压力管道的至少一部分与所述输送泵连接。如此操控所述两个计量阀，使得所述还原剂溶液至少在计量时间段的一部分上同时经由所述两个计量阀被计量。优选地，每个计量阀被前置在单独的SCR催化器前面，并且直接将所述还原剂溶液计量给其配属的SCR催化器。

所述计量阀能够以如下方式被填充：通过所述输送泵由所述还原剂罐中输送还原剂溶液并且构建在所述SCR系统中的压力。然后，同时或者具有短暂的错位地打开两个计量阀。结果，用于两个压力阀的两个压力管道被同时填充。这首先提供下述优点：所述计量阀仅需打开和关闭一次。除了需要较少的材料之外，与此同时也将在打开和关闭时出现的噪音减小到最小值。所填充的该还原剂溶液的质量与所述计量阀的操控时间相关并且由这个操控时间能够计算该质量。

优选地，在所述计量中的每一个计量中，能够以如下方式来操控相应的计量阀：在开始时，给所述计量阀通电，从而使得所述计量阀打开。然后，保持这个电流，以便确保在所述电流下降到较低的保持平坦区上之前，所述计量阀实际上（完全）打开，所述较低的保持平坦区足以继续保持所述计量阀打开。最后，通过将所述电流降低为零的方式，关闭所述计量阀。

由于经由两个计量阀的计量同时进行，相应的计量的参数、例如所述计量阀的操控时间能够相互独立地来选择。因此，在需要时能够分别计量该还原剂溶液的所期望的质量，由此实现最大可能的灵活性。

根据一个有利的方面，所述两个计量在时间上错位地开始，其中，所述计量仍然至少在该计量时间段的一部分上同时经由所述两个计量阀来进行。由此，一方面能够在时间上根据需求协调所述计量。另一方面，能够相互独立地检测所述两个计量阀，也尤其是对于下面详细说明的情况：共同测量用于操控两个计量阀的共同的电流。在这种情况下，由所述共同的电流能够再推断出个体的电流，并且因此间接地区分以哪种方式来时操控哪个计量阀。为此，将共同的电流的变化与上述电流曲线进行比较。这特别就同样下面描述的诊断机制而言提供优点，因为能够简单地推断出喷射开始点（BIP）和喷射结束点（EIP），在所述喷射开始点处开始所述计量，在所述喷射结束点处结束所述计量。

根据一个方面，每个计量能够分别独立于另外的计量利用相应的计量阀的空转来结束。在空转时，用于操控相应的计量阀的电流回流，随后逐步地关闭所述计量阀。因此，能够相互独立地选择用于两个计量的喷射结束点，由此，所述两个计量能够彼此自由地结束（ablaufen）。

根据另一个方面，所述两个计量能够同时通过相应的计量阀的快速清除来结束。在所述快速清除时，用于操控该计量阀的电流被瞬间降低为零，由此突然地关闭所述计量阀。结果，在能够预先给定的时间点结束两个计量，即它们的喷射结束点发生在这个共同的、能够预先给定的时间点。因此，在这个时间点能够以此为出发点：两个计量阀都关闭了（当不存在故障时）并且因此还原剂溶液未到达所述废气管道中。

除此之外，基于这个快速清除能够确定用于所述计量的参数，因为由此已经预先给定了所述两个计量的喷射结束点。优选地，从相应的计量阀的快速清除或者喷射结束点出发确定用于所述相应的计量阀的操控时间，并且因此布置相应的计量阀的当前的喷射开始点。此外，能够为分别用于所述两个计量阀的计量准确地调节当前需要的该还原剂溶液的质量。另外，基于预先给定的喷射结束点能够以简单的方式确定至少下个计量的喷射开始点。

附加地，在关闭所述计量阀中的至少一个之后，在下个计量之前，执行等待时间。换言之，在两个相继的计量之间等候所述等待时间。这尤其适用于两个相继的计量，所述两个相继的计量不同时进行，因此由于用于在相继的计量时间段中的计量。因此能够确保，可靠地关闭所述计量阀，前次计量经由所述计量阀进行（当这个计量阀不存在故障时）。例如，能够凭经验确定所述等待时间。此外，前述方面——即所述计量能够时间错位地开始——能够同样在用于每个计量阀的个体的等待时间内来实现。

通常，由于所述SCR催化器的储存能力能够缓冲（auffangen）在所述计量的次序中的较小的暂停。

在一种有利的改型方案中，能够对于所述两个计量阀共同测量用于操控所述计量阀的共同的电流。由此，两个个体的电流（用于分别操控计量阀）不必再彼此独立地来测量。由于只必须执行共同的电流测量来取代两个个体的电流测量，能够减小所述构件的数量。如上所述，所述方面、即所述计量能够在时间上错位地开始，特别提供下述优点：能够由所述共同的电流推断所述个体的电流，从而使得能够间接地区分以哪种方式操控哪个计量阀。可选地，分开地对于每个计量阀测量所述电流，尤其是通过下述方式：为了分开地测量所述两个电流设置用于所述电流的两个测量设备，由此简化了评估并且提高了该评估的质量。

通过该SCR系统的上述控制，能够执行已知的用于所述计量的诊断机制，例如确定计量质量、确定喷射开始点和喷射结束点以及测量和调节用于所述计量阀的电流等等。尤其是，能够确定在该SCR系统内的压力，其方式是，例如通过在所述压力管道中的压力传感器来测量这个压力，或者通过导出（Ableitung）该输送泵的电流来确定这个压力，以便推断该计量阀的特性。通过降低在该压力管道内的压力能够推断出所述计量阀实际上开着，与此相反，通过升高在该压力管道内的压力能够推断出所述计量阀实际上关闭。此外，也能够进行保护性计量，并且能够为所述计量阀执行“烧损机制”（即在封锁（Blockade）该计量阀时故意地加热阀线圈）。

优选地，在所述诊断机制的过程中，能够中断经由所述两个计量阀中的一个计量阀的计量，从而使得仅检测还在计量的、另外的计量阀的诊断数据，并且该另外的计量阀的可靠的诊断是可能的。

类似于所选择的诊断策略，也能够选择用于所述SCR系统的排空策略。在此，产生低压并且同时或者具有短暂的时间上的错位地打开两个计量阀。因此，在两个计量阀内的还原剂溶液经由该压力管道的至少一部分和与之相连接的返回管道被输送回到所述还原剂罐中。结果，同时并且突然地排空两个阀，并且所述计量阀仅必须打开和关闭一次。除了需要较少的材料之外，与此同时也将在打开和关闭时出现的噪音减小到最小值。所返回的该还原剂溶液的质量与所述计量阀的操控时间相关并且由这个操控时间能够计算该质量。优选设置，在该排空过程结束时利用所述快速清除关闭两个计量阀。由此能够确保，两个计量阀被可靠地关闭了。

所述计算机程序设置用于，尤其是当其在计算机或者控制器上执行时，执行该方法的每个步骤。该计算机程序允许在传统的电子控制器中执行该方法，而不必对此进行任何结构上的改变。为此，该计算机程序存储在机器可读的存储介质上。

通过将该计算机程序加载到传统的电子控制器上，获得所述电子控制器，其设置用于控制所述SCR系统。

附图说明

在附图中示出并且在下面的说明书中详细阐述本发明的实施例。

图1示出具有用于两个SCR催化器的两个计量阀的SCR系统的示意图，所述SCR系统能够利用根据本发明的方法的实施方式来控制。

图2示出个体的电流和共同的电流对于根据本发明的方法的第一实施方式在时间上的图表，所述电流用于操控所述计量阀。

图3示出个体的电流和共同的电流对于根据本发明的方法的第二实施方式在时间上的图表，所述电流用于操控所述计量阀。

图4示出个体的电流和共同的电流对于根据本发明的方法的第三实施方式在时间上的图表，所述电流用于操控所述计量阀。

具体实施方式

图1在示意图中示出具有用于在内燃机3的共同的废气线路30中的两个SCR催化器21、22的两个计量模块11、12的SCR系统1。第一计量模块11具有第一计量阀110，还原剂溶液在第一SCR催化器21的上游经由所述第一计量阀被计量到所述废气线路30中。同样地，第二计量模块12具有第二计量阀120，还原剂溶液在第二SCR催化器22的上游并且在这个实施例中在该第一SCR催化器21的下游经由所述第二计量阀被计量。所述计量模块11、12通过压力管道13与输送模块14连接，所述输送模块具有输送泵140，所述输送泵将所述还原剂溶液从还原剂罐15输送到所述压力管道13中。所述压力管道13在共同的区段130的下游分为通向所述第一计量模块11的第一区段131和通向所述第二计量模块12的第二区段132。借助于该输送模块14的输送泵140，为了所述计量，所述还原剂溶液经由该压力管道13的第一区段131被提供给所述第一计量阀110，经由该压力管道13的第二区段132被提供给所述第二计量阀120。所述SCR系统1在容积模式中工作，在所述容积模式中，通过所述输送泵140输送的该还原剂溶液的质量完全通过所述计量阀110、120来计量。如此操控所述所述输送泵140，使得其输送对于两个计量阀110、120来说总的需要的该还原剂溶液的质量、即两个计量阀110、120各自分别需要的该还原剂溶液的质量之和。因此，根据需要给相应的计量阀110、120配属该还原剂溶液的总的需要的质量的百分比部分。例如，给所述第一计量阀110并且因此给所述第一SCR催化器21配属总的需要的该还原剂溶液的质量的20%，因此，给所述第二计量阀120或者给所述第二SCR催化器22配属该还原剂溶液的总的需要的质量的80%。在这个实施例中，所述第一区段131显得比所述第二区段132短。通常，所述第二区段132也能够比所述第一区段131长，或者两个区段131、132能够同样长。为了排空该SCR系统1，在所述输送模块140中设置有回流泵145，所述回流泵将所述还原剂溶液从所述压力管道130中输送回到所述还原剂罐15中。此外，设置有电子控制器4，该电子控制器至少与所述输送模块14或者所述输送泵140和所述回流泵145以及与所述两个计量模块11、12或者所述两个计量阀110、120连接，并且能够操控这些。个体的电流I₁、I₂用于操控所述计量阀110、120，其中，通过第一电流I₁操控所述第一计量阀，通过第二电流I₂操控所述第二计量阀。取代所述个体的电流I₁、I₂地，由单个的电流计41测量用于两个计量阀110、120的共同的电流I_g。

图2至4分别为根据本发明的方法的三种实施方式在上部示出该第一电流I₁的图表、在中部示出该第二电流I₂的图表和在下部示出该共同的电流I_g的图表，所述电流用于操控所述计量阀110、120。在所述图表中分别在相同的时间上示出所述电流I₁、I₂、I_g。仅所述共同的电流I_g作为该第一电流I₁和该第二电流I₂的组合来测量。如下所述，由此能够推断出所述第一电流I₁和所述第二电流I₂。

图2示出第一实施方式，在所述第一实施方式中所述两个计量阀110、120的计量至少在计量时间段t_Dos的一部分上同时发生。示出了用于该第一计量阀110的计量的第一电流I₁的第一电流曲线5和用于该第二计量阀120的计量的第二电流I₂的第二电流曲线6以及用于两个计量阀110、120的同时计量的共同的电流I_g的第三电流曲线7。下面示范性地详细阐述所述第一电流曲线5。开始时，所述第一电流曲线5升高。在通过在所述第一电流曲线5中的折点50标记的第一喷射开始点BIP1处开始该第一计量阀110的计量。所述第一电流I₁升高，直到其达到峰值平坦区51，在所述峰值平坦区处这个电流保持不变，以便确保可靠地打开了所述第一计量阀110。然后，所述第一电流I₁下降到保持平坦区52。在这里，所述第一电流I₁足够大到保持所述计量阀110打开，然而不过大，从而减小不必要的消耗和发热。尤其是，在该保持平坦区52的持续时间内，能够改变该计量的持续时间。最后，通过该第一计量阀110的空转53结束所述计量。在这里，所述第一电流I₁下降到零，并且该第一计量阀110的计量在第一喷射结束点EIP1处结束。通过所述第一计量阀110在所述第一喷射开始点BIP1与所述第一喷射结束点EIP1之间进行计量的时间用第一计量时间t_DV1来标记。

在这个实施例中，该第二计量阀120的计量在时间上晚于该第一计量阀110的计量地开始。在其它实施例中，该第二计量阀120的计量能够在时间上早于该第一计量阀110的计量地开始，或者两个计量同时无时间错位地进行。另外，在这个实施例中，对于两个计量阀110、120而言所计量的该还原剂的质量应该是同样多的，并且该计量管道13的第一区段131和第二区段132应该是同样长的。以与所述第一电流曲线5相同的方式示出了用于该第二计量阀120的计量的第二电流曲线6，因此只进行简短的说明。类似地，对该第二计量阀120的操控以该第二电流曲线6的升高开始。在所述第二电流曲线6中的折点60处，经由所述第二计量阀120的计量以第二喷射开始点BIP2开始。所述第二电流曲线6继续升高直到第二峰值平坦区61。然后，同样地，所述第二电流I₂下降到保持平坦区62，直到最后以空转63关闭所述第二计量阀，并且该第二计量阀的计量在第二喷射结束点EIP2处结束。在这个实施例中，由于所计量的该还原剂的质量相同并且该计量管道13的第一区段131和第二区段132的长度相同，所以经由所述第二计量阀120计量的第二计量时间t_DV2与所述第一计量时间t_DV1持续相同时间。与此对应地，所述第二喷射结束点EIP2相对于所述第一喷射结束点EIP1同样在时间上向后错位。

所述第三电流曲线7是该第一电流曲线5和该第二电流曲线6的组合，并且能够被视为这两者的和。由于所述第一电流曲线5在时间上比所述第二电流曲线6早开始，该第三电流曲线7的第一次升高70和随后的第一峰值平坦区71对应于该第一电流曲线5的升高50和其峰值平坦区51。由在该第三电流曲线7的第一次升高中的第一折点70直接导出该第一计量阀110的第一喷射开始点BIP1。现在，所述第三电流曲线7下降到第一保持平坦区72，所述第一保持平坦区对应于用于所述第一计量阀110的第一电流曲线5的保持平坦区52的第一电流I₁。随后是该第三电流曲线7的第二次升高，该第二次升高同样具有折点73，由于时间上的错位所述第二喷射开始点BIP2必须位于所述折点，在所述第二喷射开始点处开始经由所述第二计量阀120的计量。但是由于所述第三电流曲线7在实践中常常受到噪声干扰（verrauscht），并且由此仅有条件地允许定性的信号分析，因此通过未示出的压力传感装置确定该压力管道的共同的区段130中的压力，所述压力传感装置能够通过在所述压力管道中的压力传感器或者通过导出该输送泵140的电流来实现。由在该第三电流曲线7的第一次升高70已经发生后的压力的下降，能够推断所述第二喷射开始点BIP2。所述第三电流曲线7升高到第二峰值平坦区74，然后保持不变。这个第二峰值平坦区74的高度由该第二电流I₂的峰值平坦区61和该第一电流I₁的保持平坦区52的和得出。接下来，所述第三电流曲线7下降到第二保持平坦区75，所述第二保持平坦区高于所述第一保持平坦区72。该第三电流曲线7的第二保持平坦区75的高度又是该第一电流曲线5的保持平坦区52和该第二电流曲线6的保持平坦区62的和。通过该第三电流曲线7的第二保持平坦区75与该第一电流曲线5的保持平坦区52之间的差，能够计算出该第二电流曲线6的保持平坦区62。

随后发生该第三电流曲线7的第三次下降76，所述第三次下降对应于该第一计量阀110的空转53，并且表明这个第一计量阀被关闭。与此对应地，该第一计量阀110的第一喷射结束点EIP1被设定在该第三电流曲线7的这个第三次下降76转变为第三保持平坦区77的点处。因为现在所述第一计量阀110被关闭了，其它的第三电流曲线7必须对应于该第二计量阀120的第二电流曲线6。因此，由该第三电流曲线7的第三保持平坦区77和随后的第四次下降78推断该第二计量阀120的保持平坦区62和空转63。最后，当所述第三电流曲线7下降为零时，该第二计量阀120的第二喷射结束点EIP2被设定。在所述第一喷射开始点BIP1与所述第二喷射结束点EIP2之间的时间被定义为所述计量时间段t_Dos。

电流曲线5、6、7的一般形状在其它实施方式中相似，因此在那里仅说明相对于这里所阐述的电流曲线5、6、7的变化。此外，相同的特征使用相同的附图标记，其中，在下文中免去对它们的重新说明。

在图3中示出了本方法的第二实施方式。在这里，所述两个计量阀110、120的计量也至少在该计量时间段t_Dos的一部分上同时实施。此外，在这种实施方式中，通过下述方式实施用于所述第一计量阀110的快速清除54 和用于所述第二计量阀120的快速清除64：所述第一电流I₁或者所述第二电流I₂被瞬间降低为零，从而使得相应的计量阀110、120突然关闭。两个快速清除54、64以有意义的方式为两个计量阀110、120同时实施，以便确保这些在共同的时间点被可靠地关闭，在所述共同的时间点处所述第一喷射结束点EIP1和所述第二喷射结束点EIP2同时发生。因此，从这个共同的时间点出发、即从所述第一喷射结束点EIP1或者从所述第二喷射结束点EIP2出发确定所述计量。在这个实施例中，经由所述第一计量阀110所计量的该还原剂溶液的质量应该大于经由所述第二计量阀120所计量的该还原剂溶液的质量。因此，从所述第一喷射结束点EIP1出发用于所述第一计量阀110的第一计量时间t_DV1选择得比从所述第二喷射结束点EIP2出发用于所述第二计量阀120的第二计量时间t_DV2长。其结果是，用于所述第二计量阀120的第二喷射开始点BIP2在时间上晚于用于所述第二计量阀110的第一喷射开始点BIP1。对于经由所述第二计量阀120所计量的还原剂质量较大的其它实施例而言，所述第一电流曲线5和所述第二电流曲线6能够互换。

由于所述第一和第二喷射结束点EIP1、EIP2同时发生，共同的电流I_g的第三电流曲线7变化。在所述第二保持平坦区75之后，所述共同的电流I_g不是逐步下降，而是发生降为零的瞬间下降79，所述瞬间下降对应于所述两个快速清除54、64。为了确保两个计量阀110、120被可靠地关闭了，能够通过上述未示出的压力传感装置确定并且随后评估在压力管道13的共同的区段130中的压力。

在根据本发明的方法的其它实施方式中能够设置用于所述计量阀110、120的空转53、63与快速清除54、64之间的其它组合。例如，所述第一计量阀110能够利用所述空转53来结束，所述第二计量阀120能够利用所述快速清除64来结束，反之亦然。

图4示出该方法的第三实施方式，作为图3中的第二实施方式的扩展，在该方法中在关闭所述计量阀110、120中的至少一个之后设置等待时间t_W。通过等候该等待时间t_W保证，所述计量阀110、120被可靠地关闭了。例如，能够凭经验确定所述等待时间t_W。由于在这个实施例中经由两个计量阀110、120的计量又同时利用所述快速清除54、64来结束，因此从所述两个喷射结束点EIP1、EIP2起选择所述等待时间t_W。在这个图表中，所述计量被分成时间窗口t_ZF，其中，一旦前一个时间窗口t_ZF的等待时间t_W过去，就开始下一个时间窗口t_ZF。在这个实施例中，用于所述第一计量阀110的第一计量时间t_DV1和用于所述第二计量阀120的第二计量时间t_DV2也由所述喷射结束点EIP1、EIP2来确定，由此预先给定所述喷射开始点BIP1、BIP2。因此，在该时间窗口t_ZF的开始与所述第一喷射开始点BIP1之间设置第一等待时间t_W1，在进行经由所述第一计量阀110的计量之前等候所述第一等待时间。类似地，在该时间窗口t_ZF的开始与所述第二喷射开始点BIP2之间等候第二等待时间t_W2，在进行经由所述第一计量阀110的计量之前进行。为了实现所述第一喷射开始点BIP1与所述第二喷射开始点BIP2之间的时间错位，所述第一等待时间t_W1和所述第二等待时间t_W2具有不同的持续时间。

在所有所提到的实施方式中，借助于对应的诊断机制能够确定所计量的该还原剂的质量、相应的喷射开始点BIP1、BIP2和相应的喷射结束点EIP1、EIP2。

Claims (10)

1.用于控制具有两个计量阀（110、120）和输送泵（14）的SCR系统（1）的方法，

其特征在于，如此操控所述两个计量阀（110、120），使得还原剂溶液至少在计量时间段（t_Dos）的一部分上同时经由所述两个计量阀（110、120）进行计量。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述两个计量在时间上错位地开始。

3.根据权利要求1或者2所述的方法，其特征在于，每个计量独立于相应另外的计量利用相应的计量阀（110、120）的空转（53、63）来结束。

4.根据权利要求1或者2所述的方法，其特征在于，所述两个计量同时通过相应的计量阀（110、120）的快速清除（54、64）来结束。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，基于所述快速清除（54、64）确定用于所述计量的参数（t_DV1、t_DV2）。

6.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，在关闭所述计量阀（110、120）中的至少一个计量阀之后，在下个计量开始之前，设置等待时间（t_W、t_W1、t_W2）。

7.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，测量用于操控所述计量阀（110、120）的共同的电流（I_g）。

8.计算机程序，其设置用于执行根据权利要求1至7中任一项所述的方法的每个步骤。

9.机器可读的存储介质，其上存储有根据权利要求8所述的计算机程序。

10.电子控制器（4），其设置用于借助于根据权利要求1至7中任一项所述的方法控制所述SCR系统（1）。