CN108729994B - 用于运行具有至少两个配量阀的scr系统的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于运行SCR系统的方法，所述SCR系统具有至少两个SCR催化器和至少两个配量阀，其中为每个SCR催化器分配了至少一个配量阀，通过所述至少一个配量阀来配入用于所分配的SCR催化器的还原剂溶液并且通过所述不同的配量阀进行的配入单独地并且在时间上分开地进行，其中为了氮氧化物的还原而根据所述SCR催化器的最大的总效率（e_gmax1、e_gmax2）对在通过所述不同的配量阀的配入之间的转换（62）进行控制。

Description

用于运行具有至少两个配量阀的SCR系统的方法

技术领域

本发明涉及一种用于运行具有至少两个配量阀的SCR系统的方法，其中根据总效率在通过不同的配量阀进行的配入之间进行转换。此外，本发明涉及一种计算机程序，该计算机程序在其在计算器上运行时实施所述方法的每个步骤，并且本发明涉及一种机器可读的存储介质，该机器可读的存储介质保存所述计算机程序。最后，本发明涉及一种电子的控制器，该电子的控制器被设立成用于实施所述按本发明的方法。

背景技术

目前在对内燃机的废气进行后处理时使用SCR方法（Selective CatalyticReduction（选择性催化还原）），用于使废气中的氮氧化物（NOx）还原。DE 103 46 220 A1说明了基础的原理。在此将32.5%的尿素-水-溶液（HWL）-商业上也作为

为人所知-配入到所述废气中。典型地为此在配量模块的内部设置了配量阀，用于将所述HWL在SCR催化器的上游配入到废气流中。在所述SCR催化器中，所述HWL反应生成氨，所述氨随后与所述氮氧化物化合，从中产生水和氮氧化物。借助于具有输送泵的输送模块将所述HWL从还原剂储箱通过压力管路输送给所述配量模块。

此外，知道下述SCR系统，对于所述SCR系统来说多个SCR催化器布置在排气系中，所述多个SCR催化器组合地影响着废气。

典型地设置了靠近马达的SCR催化器和底部的（unterflurig）SCR催化器，其中所述靠近马达的SCR催化器比如对于所谓的组合系统来说以涂层（Beschichtung）的形式布置在颗粒过滤器上。所述HWL的配入而后通过多个配量阀来进行，其中为每个SCR催化器分配了前置在上游的配量阀。由此，能够目标精确地配入还原剂溶液的所期望的质量。所述配量阀典型地与共同的输送模块相连接，其中所述配量阀能够分担共同的压力管路的至少一部分。

这样的SCR系统经常在结构上如此设立而成，使得其必须用下述策略来运行，对于所述策略来说通过所述配量阀进行的配入不是同时而是在时间上分开地进行。在此，在通过不同的配量阀进行的配入之间进行转换。常见的是具有固定的转换时间的策略，所述策略具有对于所述SCR催化器的相应的温度和/或相应的氨-装填水平的查询。

发明内容

所述方法涉及一种用于内燃机的SCR系统，该SCR系统具有至少两个SCR催化器和至少两个配量阀。为每个SCR催化器分配了至少一个配量阀，通过所述至少一个配量阀来配入用于所分配的SCR催化器的还原剂溶液。通过不同的配量阀进行的配入一方面单独进行，由此向每个SCR催化器个性化地供给所述还原剂溶液的为其设置的质量。另一方面不是同时而是在时间上分开地通过不同的配量阀进行配入。在此，在不同的配量阀的配入之间进行转换。比如，在一开始通过所述配量阀之一来进行配入并且而后转换到通过另一个配量阀进行的配入，其中结束通过最先提到的配量阀进行的配入，使得所述两次配入先后进行。因为在时间上分开地进行配入，所以有必要的是，对所述配入之间的转换进行控制。

所述用于运行SCR系统的方法规定，为了氮氧化物的还原而根据所述SCR催化器的最大的总效率对在通过不同的配量阀的配入之间的转换进行控制。效率表明在所述SCR催化器上经过还原的氮氧化物的质量与流到所述SCR催化器中的氮氧化物的质量之间的比例。总效率以相同的方式相应地对所有参与的SCR催化器来说表明这种所提到过的比例。最大的总效率而后表明用于相应的配入的最大可能的总效率。

单个效率能够以适当的模型来计算，所述模型例如基于反应动力学（reaktionskinetischen）的方法并且由此模仿在催化器中的化学反应。作为用于计算的基础参量，需要在催化器之前的NOx-和/或NH₃浓度以及其温度和环境条件如废气质量流量和/或废气压力。NOx-和/或NH₃浓度在相应的催化器之前能够基于传感器或者基于模型来获知。同样，NH₃浓度在催化器之前能够借助所配量的再生剂量（Regenerationsmittelmenge）的信息来计算。为了获知（单个）效率，替换地能够使用所述效率的反比例。形成所述反比例，方法是：从一中减去所述比例、也就是所述效率。换句话说，所述效率及其反比例如此彼此相关联，使得由所述效率和其反比例所形成的总和产生一。所述效率的反比例因此是从所述SCR催化器中穿过的氮氧化物的、比如能够通过处于所述SCR催化器下游的氮氧化物传感器来测量的质量与流到所述SCR催化器中的氮氧化物的已经提到的、比如能够通过处于所述SCR催化器上游的氮氧化物传感器来测量的质量之间的比例。

优选作为这些单个效率的乘积能够来计算前面所表明的总效率。特别优选取代所述单个效率而使用所述单个效率的反比例的乘积并且从中又形成所述反比例，方法是：从一中减去所述乘积，用于计算所述总效率。因此，能够为了计算所述总效率而动用所述SCR催化器的单个效率，其中后者对在时间上分开的配入来说能够以简单的方式和方法如前面所描述的那样来获知。

优选能够取代所述单个效率在计算最大的总效率时使用最大的单个效率。这也关于所述单个效率的反比例而适用，如果取代所述单个效率而使用所述单个效率的反比例。所述最大的单个效率反映（wiedergeben）所述SCR催化器的最大可能的效率，如果以最佳的条件和所期望的目标-氨-装填水平来运行所述SCR催化器。优选能够为相应的单个效率-也关于所述单个效率的反比例而言-配上用于SCR催化器的最大的单个效率，通过所述SCR催化器的所分配的配量阀来进行配入。尤其能够从用于所述SCR催化器的模型中以所期望的目标-氨-装填水平来获知所述最大的单个效率。

能够在计算所述单个效率或者总效率时考虑到，可能出现所谓的氨逸出，对于所述氨逸出来说未反应的氨穿过所述SCR催化器之一，并且这种氨逸出能够影响在下游紧接着的SCR催化器的氨-装填水平。

对于每个另外的、处于下述SCR催化器-为所述SCR催化器计算所述单个效率-与所述内燃机之间的SCR催化器来说，所述氮氧化物的有待还原的质量减小，其中SCR的主要负荷处于所述直接与所述内燃机邻接的SCR催化器上。从中在相应的配量阀之间转换配入时产生所述单个效率的不同的变化。所述直接与所述内燃机邻接的SCR催化器的单个效率在此最微小地改变。因此在转换时所述总效率也改变。

按照一个方面来规定，如果所述总效率在所述转换之后变大，则从通过所述配量阀之一进行的配入转换到通过另一个配量阀进行的配入。作为结果，能够如此控制所述配入，以便对所述SCR来说总效率最大化。

按照另一个方面能够规定，如果所述氮氧化物的总共被还原的质量在转换之后变大，则从通过所述配量阀之一进行的配入转换到通过另一个配量阀进行的配入。所述氮氧化物的总共被还原的质量在此可以直接从所述总效率和流到所述SCR催化器中的氮氧化物的质量中计算。

此外，还能够设置另外的参数，对于所述另外的参数来说从通过所述配量阀之一进行的配入转换到通过另一个配量阀进行的配入。这些另外的参数在此能够直接或者间接引起或者助长所述氮氧化物的总共被还原的质量的提高，但是也能够直接或者间接地显示或者呈现总共被还原的质量的这样的提高，如果从通过所述配量阀之一进行的配入转换到通过另一个配量阀进行的配入。作为实例，能够引用同样与所述氮氧化物的质量有关的氮氧化物浓度。

所述计算机程序被设立成尤其在其在计算器或者控制器上实施时实施所述方法的每个步骤。能够在传统的电子的控制器中实施所述方法，而不必对其进行结构上的改变。为此所述计算机程序被保存在所述机器可读的存储介质上。

通过将所述计算机程序运行到传统的电子的控制器上来得到所述电子的控制器，该电子的控制器被设立成运行所述SCR系统。

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进行详细解释。

图1示出了SCR系统的示意图，所述SCR系统具有两个用于两个SCR催化器的配量阀，所述SCR系统能够用所述按本发明的方法的实施方式来运行。

图2示出了所述按本发明的方法的第一种实施方式的流程图。

图3示出了所述按本发明的方法的第二种实施方式的流程图。

具体实施方式

图1以示意图示出了一种SCR系统1，该SCR系统具有两个用于两个处于内燃机3的共同的排气系30中的SCR催化器21、22的配量模块11、12。第一SCR催化器21直接在下游紧随在所述内燃机的后面布置并且比如能够作为层被施加（aufgebracht）到颗粒过滤器上。在下游在所述第一SCR催化器21的后面紧跟着（folgt）第二SCR催化器22。第一配量模块11具有第一配量阀110，通过所述第一配量阀将还原剂溶液在所述第一SCR催化器21的上游配入到所述排气系30中。同样，第二配量模块12具有第二配量阀120，通过所述第二配量阀在所述第二SCR催化器22的上游并且在这种实施例中在所述第一SCR催化器21的下游配入所述还原剂溶液。所述配量模块11、12通过压力管路13与具有输送泵140的输送模块14相连接，所述输送泵将所述还原剂溶液从还原剂储箱15输送到所述压力管路13中。所述压力管路13在共同的区段130的下游分为通往所述第一配量模块11的第一区段131和通往所述第二配量模块12的第二区段132。借助于所述输送模块14的输送泵140，将所述还原剂溶液通过所述压力管路13的第一区段131提供给所述第一配量阀110并且通过所述配量管路13的第二区段132提供给所述第二配量阀120，以用于进行配入。

此外设置了电子的控制器4，该电子的控制器至少与所述输送模块14或者所述输送泵140相连接并且与所述两个配量模块11、12或者所述两个配量阀110、120相连接并且对其进行操控。在此如此控制所述配量阀110、120，使得其通过转换来先后交替地打开并且由此在时间上分开地进行配入。为此，所述输送泵140提供所述还原剂溶液的对相应的SCR催化器21、22来说所期望的质量，其而后通过所述配量阀110、120来配入给相应的SCR催化器21、22。

此外，在所述SCR催化器21、22-以及所述第一配量阀110-的上游在所述排气系30中布置了第一氮氧化物传感器41，所述第一氮氧化物传感器在那里检测氮氧化物的至少流到所述第一SCR催化器21中的流入的质量m_i。此外，在所述SCR催化器21、22的下游布置了第二氮氧化物传感器42，所述第二氮氧化物传感器在那里检测所述氮氧化物的已经通过所述SCR催化器21、22的流出的质量m_o。能够将通过所述两个氮氧化物传感器41、42所检测到的针对所述氮氧化物的流入的质量m_i和流出的质量m_o的数值传送给所述电子的控制器4。在另外的实施例中，所述氮氧化物传感器41、42相应地检测所述排气系30中的氮氧化物的浓度值，将所述浓度值传送给所述电子的控制器4并且从所述浓度值中获知所述氮氧化物的相应的质量m_i、m_o。

为所述第一SCR催化器21分配了第一单个效率e₁并且为所述第二SCR催化器22分配了第二单个效率e₂。所述单个效率e₁、e₂对每个SCR催化器21、22来说单独地表明在相应的SCR催化器21、22上被还原的氮氧化物的被转化的质量m_c（在图1中未示出）与流入到相应的SCR催化器21、22中的质量m_i之间的比例。在此一方面适用这一点：如果通过所述第一配量阀110进行配入，那么所述第一效率e₁就提高并且所述第二效率e₂就降低。另一方面适用这一点：如果通过所述第二配量阀120进行配入，那么所述第二效率e₂就提高并且所述第一效率e₁就降低。在通过所述第二配量阀120进行配入时，要对穿过所述第一SCR催化器21的未示出的氨逸出（Ammoniak-Schlupf）加以考虑。因为所述第一SCR催化器21直接在下游紧随在所述内燃机3之后布置，所以所述第一SCR催化器承担所述SCR的主要负荷。出于这个原因，在通过相应另一个配量阀110、120进行配入时，所述第一效率e₁相对于所述第二效率e₂以更小的程度变化。

图2和3示出了所述按本发明的方法的、第一种或者第二种实施方式的流程图。相同的附图标记表明相同的步骤，下面结合图2仅仅对所述相同的步骤解释一次。

在图2中所示出的第一种实施方式中，在一开始用通过所述第一配量阀110进行的配入来运行50所述SCR系统1。不过，如在图3中结合所述第二种实施方式所示出的那样，所述SCR系统1在所述第一种实施方式中能够在一开始同样良好地用通过所述第二配量阀120进行的配入来运行70。对于所述氮氧化物的流入的质量m_i的测量51通过所述第一氮氧化物传感器41来进行，并且对于所述氮氮化物的流出的质量m_o的测量52通过所述第二氮氧化物传感器42来进行。按照以下公式1，从中计算53总效率e_g：

（公式1）。

所述总效率e_g总体上针对所有参与的SCR催化器21、22共同表明所述氮氧化物的被转化的质量m_c（在图2中未示出）与流入的质量m_i之间的比例。公式2反映所述总效率e_g与所述单个效率e₁、e₂之间的关联：

（公式2）。

在另外的步骤中获知54所述第一单个效率e₁并且获知55所述第二单个效率e₂。

与此同时，建立具有用于相应的SCR催化器21、22的目标-氨-装填水平FNH3soll的模型56，其中要对穿过所述第一SCR催化器21的氨逸出加以考虑。从这个模型56中一方面获知57用于所述第一SCR催化器21的最大的第一效率e_1max并且另一方面获知58用于所述第二SCR催化器22的最大的第二效率e_2max。所述最大的第一效率e_1max因此表明最大可能的第一效率e₁，如果所述第一SCR催化器21具有所期望的目标-氨-装填水平FHN3soll的话。类似的情况适用于所述最大的第二效率e_2max。

对于当前通过所述第一配量阀110进行的配入来说，将所述最大的第一效率e_1max与所获知的第二效率e₂一起使用，用于按照下面的公式3来计算59用于通过所述第一配量阀110进行的配入的最大的总效率e_gmax1。

（公式3）。

在通过所述第二配量阀120进行配入时-会转换为通过所述第二配量阀进行的配入-，以相同的方式将所述最大的第二效率e_2max与所获知的第一单个效率e₁一起使用，用于按照下面的公式4来计算60用于通过所述第一配量阀120进行的配入的最大的总效率e_gmax2。

（公式4）。

在所述第一种实施方式中，对这两个最大的总效率e_gmax1、e_gmax2进行比较61。如果所述用于通过所述第二配量阀120进行的配入的最大的总效率e_gmax2大于所述用于通过所述第一配量阀110进行的配入的最大的总效率e_gmax1，则转换62为通过所述第二配量阀120进行的配入，因为由此能够使氮氧化物的更大质量被还原。否则就保持63当前的通过所述第一配量阀110进行的配入。

单个效率能够原则上在考虑相应的模型的情况下来获知，所述模型例如基于反应动力学（reaktionskinetischen）的方法并且由此模仿在催化器中的化学反应。作为用于计算的基础参量，需要在催化器之前的NOx-和/或NH₃浓度以及其温度和环境条件如废气质量流量和/或废气压力。NOx-和/或NH₃浓度在相应的催化器之前能够基于传感器或者基于模型来获知。同样，NH₃浓度在催化器之前能够借助所配量的再生剂量（Regenerationsmittelmenge）的信息来计算。

图3示出了第二种实施例，在所述第二种实施例中如已经说明的那样在一开始用通过所述第二配量阀120进行的配入来运行70所述SCR系统1。同样，在第二种实施方式中，能够在一开始如在图2中结合所述第一种实施方式已经说明的那样同样良好地用通过所述第一配量阀120进行的配入来运行50所述SCR系统1。为了描述图3中的第二种实施方式，要参照关于图2的描述。下面仅仅对相对于所述第一种实施方式、也就是相对于图2的区别进行解释。能够取代共同的效率e_g的计算53而执行对于通过所述两个SCR催化器21、22共同还原的氮氧化物的所转化的质量m_c的计算71。对于所转化的质量m_c的计算71通过下面的公式5借助于所述氮氧化物的以前所获知的流入的质量m_i和流出的质量m_o来进行。

（公式5）。

通过将所述经过调整的公式1和所述公式2代入所述公式5中，得到所转化的质量m_c与单个效率e₁、e₂之间的在下面的公式6中所描述的关联：

（公式6）。

如在下面的公式7中所描述的那样，也可以根据总效率e_g来描述所转化的质量m_c：

（公式7）。

在所述方法的进一步进程中，在通过所述第一配量阀110进行配入时的最大的所转化的质量m_cmax1以类似的方式如在公式8中所描述的那样从在进行这种配入时的最大的总效率e_gmax1中来计算72：

（公式8）。

同样，在通过所述第二配量阀120进行配入时的最大的所转化的质量m_cmax2如在公式9中所描述的那样从在进行这种配入时的最大的总效率e_gmax2中来计算73：

（公式9）。

在所述第二种实施方式中，随后对所述氮氧化物的这两个最大的所转化的质量m_cmax1、m_cmax2进行比较。如果用于通过所述第一配量阀110进行的配入的最大的所转化的质量m_cmax1大于用于通过所述第二配量阀120进行的配入的最大的所转化的质量m_cmax2，则转换75为通过所述第一配量阀110进行的配入。否则保持76当前的通过所述第二配量阀120进行的配入。

在另外的实施方式中，能够对另外的与所述氮氧化物的所转化的质量m_c或者与所述总效率处于关联之中的参数、像比如氮氧化物-浓度进行研究。 正好在这时候能够借助于这些用于通过所述第一配量阀110进行的配入以及用于通过所述第二配量阀进行的配入的参数的相应的比较来对所述转换进行控制。如果所述氮氧化物的总共所转化的质量m_c（也能够间接地获知）在转换之后变大，则进行转换。

要注意，在这里所列举的实施例中仅仅对具有两个用于两个SCR催化器21、22的配量阀110、120的SCR系统进行了描述。所述方法也能够运用到具有更多配量阀和/或SCR催化器的SCR系统上，只要不通过所有配量阀同时进行配入。

Claims (7)

1.用于运行SCR系统（1）的方法，所述SCR系统具有至少两个SCR催化器（21、22）和至少两个配量阀（110、120），其中为每个SCR催化器（21、22）分配了至少一个配量阀（110、120），通过所述至少一个配量阀来配入用于所分配的SCR催化器（21、22）的还原剂溶液并且通过不同的所述配量阀（110、120）进行的配入单独地并且在时间上分开地进行，其特征在于，为了氮氧化物的还原而根据所述SCR催化器（21、22）的最大的总效率（e_gmax1、e_gmax2）对在通过不同的所述配量阀（110、120）的配入之间的转换（62、75）进行控制，其中，如果所述最大的总效率（e_gmax1、e_gmax2）在转换（62、75）之后变大，就从通过所述配量阀（110、120）之一进行的配入转换到通过另一个配量阀（110、120）进行的配入。

2.按权利要求1所述的方法，其特征在于，作为由所述SCR催化器（21、22）的单个效率（e₁、e₂）构成的乘积来计算总效率（e_g）。

3.按权利要求2所述的方法，其特征在于，为了计算所述最大的总效率（e_gmax1、e_gmax2）而设置了用于所述SCR催化器（21、22）的最大的单个效率（e_1max、e_2max）并且将所述最大的单个效率（e_1max、e_2max）用于相应的单个效率（e₁、e₂），其中通过所述SCR催化器的所分配的配量阀（110、120）进行配入。

4.按权利要求3所述的方法，其特征在于，从用于所述SCR催化器（21、22）的模型（56）中以所期望的目标-氨-装填水平（FNH3soll）来获知所述最大的单个效率（e_1max、e_2max）。

5.按前述权利要求1至4中任一项所述的方法，其特征在于，如果所述氮氧化物的最大所转化的质量（m_cmax1、m_cmax2）在转换（62、75）之后变大，就从通过所述配量阀（110、120）之一进行的配入转换到通过另一个配量阀（110、120）进行的配入。

6.机器可读的存储介质，在其上保存了计算机程序，该计算机程序被设立成实施按权利要求1到5中任一项所述的方法的每个步骤。

7.电子的控制器（4），所述电子的控制器被设立成用于借助于按权利要求1到5中任一项所述的方法来运行SCR系统（1）。

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