CN109196346B - 用于运行氮氧化物传感器的方法、设备、计算机程序和计算机程序产品 - Google Patents

Abstract

在用于运行氮氧化物传感器（10）的方法中，确定该氮氧化物传感器的第一测量信号，该第一测量信号表示在参考电极（20）与外部电极（17）之间所检测到的电压。确定第二测量信号，该第二测量信号表示在该氮氧化物传感器（10）的测量室（13）内所测量到的气体含量。将第一测量信号与预先给定的第一阈值进行比较，并且在超过第一阈值时，将第二测量信号分配给NH3排放。

Description

用于运行氮氧化物传感器的方法、设备、计算机程序和计算机 程序产品

技术领域

本发明涉及一种用于运行氮氧化物传感器的方法和设备。本发明还涉及一种用于运行氮氧化物传感器的计算机程序和计算机程序产品。

背景技术

关于其中布置有内燃机的机动车中的容许的有害物质排放方面越来越严格的法律规定使得在运行内燃机时将有害物质排放尽可能保持得少变得必要。经此，尤其是对于使用废气后处理系统、如催化净化器来说，需要非常精确地确定排气道中的有害物质成分。

为了确定废气中的氮氧化物含量，尤其是使用氮氧化物传感器。

从专业书籍“内燃机手册”，编者Richard von Basshuysen/Fred Schäfer，第2版，2002年6月，Friedrich Vieweg & Sohn Verlagsgesellschaft mbH Braunschweig/Wiesbaden，第589页中，公知一种基于ZrO₂陶瓷的氮氧化物传感器，其具有两个室。在第一室内，通过施加泵电流来建立包含在废气中的氧气的恒定的分压。该泵电流例如与空气燃料比成比例。在第二室内，包含在废气中的氮氧化物通过施加另一电流而被分解。于是，可以在第二室内的测量电极处测量电流，该电流与废气中的氮氧化物含量成比例并且该电流形成氮氧化物传感器的测量信号。

发明内容

本发明的任务是提供一种方法和设备，该方法和设备有助于非常精确地进行NOx排放测量和NH₃排放测量。

该任务通过专利独立权利要求的特征来解决。本发明的有利的设计方案是在从属权利要求中表征。

本发明的特点在于一种用于运行氮氧化物传感器的方法。本发明的特点还在于一种用于运行氮氧化物传感器的设备，其中该设备构造为实施该用于运行氮氧化物传感器的方法。

在该方法中，确定氮氧化物传感器的第一测量信号，该第一测量信号表示在参考电极与外部电极之间所检测到的电压。确定第二测量信号，该第二测量信号表示在氮氧化物传感器的测量室内所测量到的气体含量。将第一测量信号与预先给定的第一阈值进行比较。在超过第一阈值时，将第二测量信号分配给NH₃排放。

外部电极尤其是泵电极，该泵电极在外部布置在氮氧化物传感器上而且因此在运行时与废气直接接触。参考电极尤其是没有布置在氮氧化物传感器外部的电极。例如，该参考电极布置在氮氧化物传感器的第一室内。

尤其是在氮氧化物捕集-再生阶段，氮氧化物传感器不仅可被用于测量NOx而且可被用于测量NH₃，因为氮氧化物传感器对NH₃交叉敏感。通过上述方法，可以非常精确地确定从NOx排放到NH₃排放的转换点，使得可以实现非常精确的NOx排放测量和NH₃排放测量。替代地，也可能的是使用模型来进行确定，但是这是非常不精确的，使得不能实现这样精确的NOx排放测量和NH₃排放测量。替代地，也可能的是使用Lambda传感器（氧含量传感器）来确定转换时间点。在这种情况下，观察在氮氧化物捕集器前面的Lambda传感器和在氮氧化物捕集器后面的Lambda传感器的信号变化过程。这两个信号变化过程在氮氧化物捕集-再生阶段交叉。于是，在交点之前，将氮氧化物传感器的测量信号分配给NOx排放而之后分配给NH₃排放。不过，该分配也并不如在上述方法中那样精确。此外，上述方法并不需要Lambda传感器。

按照一个有利的设计方案，如果第一测量信号低于预先给定的第一阈值，则将第二测量信号与预先给定的第二阈值进行比较，并且在低于第二阈值时，将第二测量信号分配给NOx排放。

经此，可以简单地重新转换到NOx排放。因此，换言之，在第一测量信号低于预先给定的第一阈值之后，将第二测量信号与第二阈值进行比较，并且在低于第二阈值时，将第二测量信号分配给NOx排放。

按照另一有利的设计方案，该方法在氮氧化物捕集-再生阶段期间执行。

恰恰在氮氧化物捕集-再生阶段中，准确的NH₃测量是特别重要的，尤其是对于SCR调节（选择性催化还原）来说是特别重要的。氮氧化物捕集器尤其是LNT（Lean NOx trap（稀油NOx捕集器））。

按照另一有利的设计方案，预先给定的第一阈值为大约450mV。

在大约450mV的情况下，从NOx排放转变到NH₃排放，也就是说在大约450mV的情况下，NOx排放接近零而NH₃排放开始上升，使得刚好用450mV的第一阈值就可以实现非常精确的测量。在这种情况下，大约450mV例如包括450mV ± 10%。

按照另一有利的设计方案，预先给定的第二阈值为大约10ppm。

如果NH₃排放接近零，则出发点可以是：不再进行进一步的NH₃排放，使得在NH₃排放很少时可以重新转换到NOx测量。在这种情况下，大约10ppm例如包括5-15ppm。

按照另一方面，本发明的特点在于一种计算机程序，其中该计算机程序构造为执行该用于运行氮氧化物传感器的方法或者执行该用于运行氮氧化物传感器的方法的一个有利的设计方案。

按照另一方面，本发明的特点在于一种计算机程序产品，该计算机程序产品包括可实施的程序代码，其中该程序代码在由数据处理设备实施时实施该用于运行氮氧化物传感器的方法或者实施该用于运行氮氧化物传感器的方法的一个有利的设计方案。

该计算机程序产品尤其包括数据处理设备可读的介质，在该介质上存储有该程序代码。

附图说明

在下文，本发明的实施例依据示意图进一步予以阐述。

其中：

图1示出了氮氧化物传感器；

图2示出了用于运行氮氧化物传感器的流程图；以及

图3示出了不同的信号变化过程。

具体实施方式

图1示出了氮氧化物传感器10。氮氧化物传感器10尤其布置在车辆的排气道内。

该车辆尤其具有：第一氮氧化物传感器10、第二氮氧化物传感器10和氮氧化物捕集器，其中第一氮氧化物传感器10沿废气流动方向布置在氮氧化物捕集器前面，而第二氮氧化物传感器10沿废气流动方向布置在氮氧化物捕集器后面。氮氧化物捕集器尤其是LNT（Lean NOx trap（稀油NOx捕集器））。该车辆例如附加地具有两个Lambda传感器，其中一个Lambda传感器沿废气流动方向布置在氮氧化物捕集器前面，而另一个Lambda传感器沿废气流动方向布置在氮氧化物捕集器后面。

氮氧化物传感器10例如具有进气口25，废气可以通过该进气口流到第一室11中。氮氧化物传感器10还具有扩散路径15和测量室13。氮氧化物传感器10还可具有其它室和其它扩散路径。

氮氧化物传感器10尤其对于每个室11、13具有外部电极17或者如所示出的那样具有共同的外部电极17。外部电极17尤其构造为泵电极。

在第一室7内还布置有参考电极20。参考电极20也可布置在氮氧化物传感器10的其它位置处。附加地，该氮氧化物传感器10对于第一室11和测量室13来说单独地具有接地电极19、21或者对于两个室来说共同具有接地电极19、21。

在第一室13内还布置有测量电极23。

例如，借助于外部电极17和接地电极19，可以设定在第一室11内的第一泵电流，使得干扰气体重新从进气口25流出，从而在测量室13内可以测量所要测量的气体的气体含量，所述所要测量的气体经过扩散路径15到达测量室13。例如，实现这一点的方式是通过施加第一泵电流来建立包含在废气中的氧气的恒定的分压。第一泵电流例如与空气燃料比成比例。

例如，借助于外部电极17和接地电极21可以设定第二泵电流，使得所要测量的气体在测量室13内被分解。

在参考电极20与外部电极17之间可测量电压。该电压形成第一测量信号。

在测量电极23处测量如下电流，该电流与废气中的所要测量的气体含量成比例。该电流形成氮氧化物传感器10的第二测量信号。

氮氧化物传感器10尤其构造为确定NOx气体含量。不过，该氮氧化物传感器也对NH₃交叉敏感，使得也可以确定NH₃气体含量。

控制设备1构造为：运行氮氧化物传感器10、尤其是第二氮氧化物传感器10，即尤其是操控氮氧化物传感器10的外部电极17并且接收第一和第二测量信号。为此，控制设备1尤其具有计算单元、程序和数据存储器以及例如一个或多个通信接口。程序和数据存储器和/或计算单元和/或通信接口可以构造在一个结构单元中和/或分散地构造到多个结构单元上。

控制设备1也可被称作用于运行氮氧化物传感器10的设备。

为此，在控制设备1的数据和程序存储器上尤其存储有用于运行氮氧化物传感器10的程序。

图2示出了用于运行氮氧化物传感器10、尤其是第二氮氧化物传感器10的程序的流程图。该程序在步骤S1中开始，在该步骤S1中必要时可以使变量初始化。该程序尤其在氮氧化物捕集-再生阶段中执行。

在步骤S3中，确定氮氧化物传感器10的第一测量信号，该第一测量信号表示在参考电极20与外部电极17之间所检测到的电压。

在步骤S5中，确定第二测量信号，该第二测量信号表示在氮氧化物传感器10的测量室13内所测量到的气体含量。

在步骤S7中，将第一测量信号与预先给定的第一阈值进行比较。

在步骤S9中，在超过第一阈值时，将第二测量信号分配给NH₃排放。

在第一测量信号超过阈值之前，将第二测量信号分配给NOx排放。换言之，初始将第二测量信号分配给NOx排放并且将NH₃排放设置到零。在第一测量信号超过阈值之后，将第二测量信号分配给NH₃排放。换言之，在超过之后，将第二测量信号分配给NH₃排放并且将NOx排放设置到零。因此，始终只测量NOx或者只测量NH₃。

预先给定的第一阈值例如在400与500mV之间，尤其是该预先给定的第一阈值为450mV。

可选地，在分配给NH₃排放之后，也可以探测NH₃排放的结束并且重新进行NOx分配。为此，首先将第一测量信号与预先给定的第一阈值进行比较。在低于时，例如将第二测量信号与预先给定的第二阈值进行比较，并且在低于第二阈值时，将第二测量信号分配给NOx排放。换言之，在低于之后，将第二测量信号分配给NOx排放并且将NH₃排放设置到零。

预先给定的第二阈值例如在3ppm与15ppm之间，尤其是该预先给定的第二阈值为5或10ppm。

在步骤S11中，结束该程序，并且必要时可以在步骤S1中重新开始。

图3阐明了上述方法的优点。图3a）示出了第一测量信号关于时间的示例性的变化过程。图3b）示出了Lambda传感器关于时间的测量值。在这种情况下，矩形信号对应于沿废气流动方向布置在氮氧化物捕集器前面的Lambda传感器的测量信号。在这种情况下，叉形信号对应于沿废气流动方向布置在氮氧化物捕集器后面的Lambda传感器的测量信号。菱形信号表示所设定的运行模式。运行模式1对应于具有浓稠的混合物、即尤其是Lambda值小于0.9的运行。运行模式2对应于具有稀的混合物、即尤其是Lambda值大于1的运行。

图3c）示出了第二氮氧化物传感器10关于时间的测量值。在这种情况下，叉形信号对应于NH₃和NOx的总信号。三角形信号对应于借助于上述方法确定的NOx排放。圆形信号对应于借助于上述方法确定的NH₃排放。在图3c）的虚线处，第一测量信号超过第一阈值（参见图3a）），因此将NOx排放设置到零，而在其余的时间段C内将第二测量信号分配给NH₃排放。如能在叉形信号处看到的是，借此可以非常精确地描绘真实的NOx排放和NH₃排放。

替代地，可以将Lambda传感器用于确定转换时间点，如能在图3b）中看到的那样。在这种情况下，将两个Lambda信号的交点用作转换时间点。在相交之前，将第二测量信号分配给NOx排放（时间段A），而之后将第二测量信号分配给NH₃排放（时间段B）。但是，如所能看到的那样，在这种情况下，转换到NH₃太晚，使得测量不精确。

Claims (6)

1.用于运行氮氧化物传感器（10）的方法，其中

- 确定所述氮氧化物传感器（10）的第一测量信号，所述第一测量信号表示在参考电极（20）与外部电极（17）之间所检测到的电压；

- 确定第二测量信号，所述第二测量信号表示在所述氮氧化物传感器（10）的测量室（13）内所测量到的气体含量；

- 将所述第一测量信号与预先给定的第一阈值进行比较，其中所述预先给定的第一阈值为450mV；并且

- 在超过所述第一阈值时，将所述第二测量信号分配给NH₃排放。

2.根据权利要求1所述的方法，其中如果所述第一测量信号低于所述预先给定的第一阈值，则将所述第二测量信号与预先给定的第二阈值进行比较，并且在低于所述第二阈值时，将所述第二测量信号分配给NOx排放。

3.根据上述权利要求之一所述的方法，其中所述方法在氮氧化物捕集-再生阶段期间执行。

4.根据上述权利要求之一所述的方法，其中所述预先给定的第二阈值为10ppm。

5.用于运行氮氧化物传感器（10）的设备（1），其中所述设备（1）被构造为执行根据权利要求1至4之一所述的方法。

6.一种机器可读数据载体，具有在其上存储的计算机程序，所述计算机程序当其在数据处理设备上实施时能够实施根据权利要求1至4之一所述的方法。

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