CN109306890B - 用于对机动车中的废气后处理机构进行控制和/或调节的方法和控制装置 - Google Patents

用于对机动车中的废气后处理机构进行控制和/或调节的方法和控制装置 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种用于对机动车中的废气后处理机构进行控制和/或调节的方法，其中为了控制并且/或者调节至少一个布置在排气系（20）中的不连续地工作的、尤其能再生的并且/或者能转化的排气组件的特殊运行、尤其是再生而考虑到至少一个来自所述排气系（20）的温度。得到优化的控制和/或调节通过基于模型地对将来的来自所述排气系（20）的温度进行预测这种方式来实现，其中将线路数据和/或另外的对车辆数据进行补充的附加数据包括在内，以用于改进工作点预测。

Description

用于对机动车中的废气后处理机构进行控制和/或调节的方 法和控制装置
技术领域
本发明涉及一种用于对机动车中的废气后处理机构进行控制和/或调节的方法，其中为了控制和/或调节至少一个布置在排气系中的不连续地工作的、能够是能再生的并且/或者能转化的排气组件的特殊运行、尤其是再生而考虑到至少一个来自所述排气系的温度。此外，本发明涉及一种用于实施所述方法的控制装置。
背景技术
能再生的排气组件在废气后处理机构、比如NOx储存式催化器或者颗粒过滤器中的使用要求得到适配的控制方案，以用于尽可能优化地实施其不连续地进行的再生。因此，比如用于储存来自废气的氮氧化物（NOx）的NOx储存式催化器以现今常见的尺寸在行驶运行中在几分钟之内能够达到其储存容量极限并且必须再生（DeNOx再生），以用于恢复储存能力并且通过解吸来排除NOx的可能的滑移。而后在特定的边界条件下、比如以特定的得到提升的处于比如400℃-500℃之间的废气温度水平并且/或者以储存组件中的富油运行来进行所述再生。因为NOx储存式催化器由于原理原因也能够储存同样在废气中存在（通过燃料和/或机油中的硫份额）的氧化硫（SOx），所以也必须关于所储存的硫来使NOx储存式催化器再生（DeSOx再生）。在此通常需要进一步提升的、比如650℃-700℃的废气温度水平以及更长的再生时间，直至完全的排空。脱硫温度接近所述NOx储存式催化器的热损伤，因而由于超过再生时的温度所述NOx储存效率可能会不可逆地减小。
由于这些情况，在控制并且/或者调节所述再生时将来自排气系的温度包括在内能够是有利的。因此，比如从DE 10 2012 010 189 A1中公开了一种用于使车辆的颗粒过滤器再生的方法，其中比如检测所述颗粒过滤器的温度并且在此基础上能够将目前的行驶运行分类为“对再生来说是有利的”、“一般的”以及“不利的”。在此，也能够对将来的行驶运行进行预测，并且将再生的时刻移到有利的行驶运行的所预测的阶段。
发明内容
本发明的任务在于提供一种得到优化的、用于对机动车中的废气后处理机构、尤其是能再生的组件的再生进行控制和/或调节的方法以及一种相应的用于实施所述方法的控制装置。
所述任务用根据本发明的方法得到解决并且用根据本发明的控制装置得到解决。
根据本发明来规定，基于模型地对将来的来自排气系的温度进行预测，其中将线路数据和/或另外的对车辆数据进行补充的附加数据包括在内，比如用于改进工作点预测。线路数据形成下述数据，所述数据表征将来在当前的路程上行驶的行驶线路的线路情况，包括交通信息数据。所述线路数据比如根据线路走向和/或当前的交通情况而产生并且能够从不同的来源、比如从导航数据、GPS数据或者类似数据中获取。附加数据能够形成用于进行驾驶员识别的数据、日期、钟面时间、出发地点、储箱填充水平数据或者来自另外的车辆传感装置的数据等等，所述数据比如通过车辆内部的和/或可移动的数据通信来获取并且用于进行预测。这样的数据能够对车辆数据、比如车辆速度、车辆位置、车辆运行状态和/或关于车辆上的驾驶员行动的数据进行补充并且也能够在总体上在可能更长的时间范围内并且/或者以得到改进的精度对温度进行预测。在此，比如以线路数据和/或另外的附加数据和/或车辆数据为出发点来预测马达的将来的工作点，并且由此在温度预测单元中预测在一个或者若干地点i处的废气的至少一个温度和/或至少一个排气组件j的一个或多个温度。一种可能的用于对温度进行预测的方法比如从本申请人的DE 10 2016 213 147.8中得到了公开。在进行温度预测时，比如将来自排气系的废气和/或组件的热量的参量包括在内。由此，马达控制机构也为将来的马达运行而以特定的可能性存在关于这些组件的热状态的信息。也可能的是，从线路数据和/或附加数据与一个或多个温度的、以经验为依据的关联中获取将来的一个或多个温度。所述信息能够用于对废气后处理组件的控制和/或调节进行优化。由此能够有利地以尽可能低的燃料消耗来将有害物质排放降低到最低限度。不连续地进行的诊断过程也能够得到优化并且组件的耐久性能够得到提高。
所述方法的精度能够通过此外将一个或多个温度的实际值包括在内这种方式来得到提高。
在所述方法的一种优选的变型方案中，作为温度而考虑到在所述不连续地工作的、尤其是能再生的排气组件的上游和/或里面和/或下游的废气温度和/或组件温度，所述废气温度和/或组件温度形成参考温度。在此，也能够将多个温度用作参考温度，并且/或者能够从多个温度中、比如从平均值中生成参考温度。通过规定在特定的位置处的特定的参考温度这种方式，能够提高所述方法的精度。
优选对将来的线路区段和/或运行时间进行识别，在所述将来的线路区段和/或运行时间中，所述一个参考温度（或者多个参考温度）由于所述机动车的运行在没有提高燃料消耗的特殊措施的情况下将会处于再生窗口之内或者之外，所述再生窗口包括对所期望的再生运行来说所需要的温度的温度范围。因为尤其在脱硫运行的期间产生显著的温度提升，所以所述再生窗口也能够包括下述温度，所述温度在正常运行中低于对于所述再生来说意义重大的温度。这些温度而后通过所述温度提升被置于对所述再生来说所需要的温度范围之内。通过这种方式，所述方法尤其能够关于燃烧消耗得到优化。
优选对将来的线路区段和/或运行时间进行识别，在所述将来的线路区段和/或运行时间中，所述一个参考温度（或者多个参考温度）由于所述机动车的运行而将会处于布置在所述能再生的并且/或者能转化的第一排气组件的下游的另一能再生的并且/或者能转化的排气组件的储存能力和/或转化能力的范围内。这在存在至少两个能再生的排气组件时允许优化地与这样的配置相协调的控制和/或调节。
如果在得到扩展的、处于装载量的第一阈值与在第一阈值之上的第二阈值之间的再生范围内运用对于所述再生的加强的（konsolidiert）释放（与常规的再生范围内的释放相比，在将其它的和/或附加的标准包括在内的情况下），就能够特别有利地以尽可能少的燃料消耗关于更少的有害物质排放来运用所述方法。在存在多个能再生的排气组件时，所述再生范围能够涉及所述组件之一的装载量。
在所述方法的一种有利的变型方案中，自达到足够长的线路区段或者足够长的运行时间起进行用于DeSOx或者DeNOx再生的加强的释放，其中所述参考温度处于用于相应的再生运行、也就是用于脱硫或者NOx转存的再生窗口之内。在这样的运行窗口中，能够有利地在没有提高温度的措施的情况下、尤其在没有额外的燃料喷射的情况下进行所述再生，由此能够对燃料消耗进行优化。在一种关于DeSOx再生的实例中，如果在正常运行中所述NOx储存式催化器上游的所预测的参考温度处于用于DeSOx再生的再生窗口中（也就是足够接近比如650-700℃的脱硫温度，参见上文）并且所述NOx储存式催化器的里面或者下游的所预测的第二参考温度在所述DeSOx再生的期间在再生运行的持续时间里低于比如700℃或者更高的温度范围，在该温度范围内会出现所述NOx储存式催化器的热损伤，就给予加强的释放。
在存在两个串联的NOx储存式催化器、比如一个靠近马达地布置的和一个布置在底部的 NOx储存式催化器时，为DeNOx再生的加强的释放而产生另一种变型方案。在此，DeNOx再生的释放能够根据所述第一和第二催化器的所预测的温度来进行。在此，能够额外地对所述两个催化器的NOx填充水平加以考虑。因此，比如能够在所述两个催化器之一中的填充水平还较低时只有在存在对所述两个催化器来说处于相应的再生窗口之内的温度时才进行释放。对于所述两个NOx储存式催化器中的高的填充水平来说，处于关于所述催化器之一的再生窗口之内的有利的温度可能足以用于加强的释放。
在另一种实施例中能够设置NOx组合设备，该NOx组合设备比如具有靠近马达的NOx储存式催化器以及布置在下游的、用于NOx的选择性催化还原的SCR催化器。在这里，如果所述SCR催化器同时处于良好的转化的温度范围内，则能够在所预测的温度处于再生窗口中时进行所述NOx储存式催化器的DeNOx再生的释放。
如果尤其在所述再生范围之内在预测到所述参考温度在紧接着的将来、尤其在所开始的再生的期间以比最大的偏差大的幅度偏离所述再生窗口时，加强地中断所开始的再生，则由此能够预防处于不利的运行窗口内的再生并且重新开始处于更加有利的运行范围内的再生。在此，也能够像在前面所提到的关于DeNOx再生的实施例中那样考虑到两个或者更多个参考温度，以进行评估。优选所述相应的用于释放（再生窗口）或者中断的温度极限的区别在于偏移值。通过这种滞后，来防止所述再生的释放与中断之间的、由于温度波动而产生的不期望的多次的阶跃。
在另一种优选的方法变型方案中，在存在布置在下游的能再生的第二排气组件时抑制所述能再生的第一排气组件的再生要求，如果根据对于合适的参考温度的预测（以及可选装载量）能够预料到达到所述第二组件的储存能力。通过达到所述第二组件的储存能力这种方式，能够通过所述第二组件来截获所述第一组件的NOx的可能的滑移。
为了降低废气中的有害物质，有利的是，为了更快地达到并且/或者恢复并且/或者维持按温度而定的储存能力和/或转化能力而要求用于进行温度控制的措施。如果比如所述储存式催化器中的所预测的温度下降到低于所述储存能力和/或转化能力的下极限的、大约180-200℃的温度带，则能够采取用于提高废气温度的措施，其中比如能够进行控制干预，以用于影响喷射、点火和/或空气系统。也能够用附加组件、比如所述排气系统中的电气的或者化学/物理的加热器采取加热措施。如果比如所述储存式催化器中的所预测的温度超过所述储存能力和/或转化能力的上极限的、大约400-450℃的温度带，则能够采取用于降低废气温度的措施。这些措施比如通过对于喷射、点火和/或空气系统的影响而同样能够具有内部马达的类型。明显的影响也能够通过附加的、像比如用于在所述催化器之前吹入空气的调节元件或者也通过回收热的装置来实现。
在所述方法的一种优选的实施变型方案中，在所述装载量的第二阈值之上，在不取决于温度预测的情况下运用常规的释放。由此，能够根据装载量范围来对控制策略进行有利的区分。由此能够避免由于对再生来说不利的马达运行而给所述储存式催化器造成过载，由此能够保证所述不连续地工作的、尤其是能再生的组件的功能能力。
附图说明
下面借助于实施例参照附图对本发明进行详细解释。其中：
图1示意性地示出了所述方法的温度预测的基本原理；
图2示意性地示出了排气系的一部分，所述排气系具有不连续地工作的、尤其是能再生的排气组件和不同的参考温度；
图3示意性地示出了在将基于模型地预测的温度包括在内的情况下进行的再生控制；并且
图4关于时间和第一及第二阈值示出了具有装载量变化曲线的图表。
具体实施方式
图1以示意性的流程图示出了按本发明的、用于对废气后处理机构进行控制和/或调节的方法的基本原理，其中在将来自排气系20（试参照图2）的基于模型地预测的温度包括在内的情况下对能再生的排气组件、比如NOx储存式催化器26、28（试参照图2）的再生进行控制和/或调节。在此，向配属于控制装置1的温度预测单元10输送线路数据11和/或附加数据12。在所述温度预测单元10的内部基于模型地预测一个或者多个参考温度，所述参考温度尤其代表着在所述排气系20中的一个或者多个位置i处的一个或多个废气温度13和/或在所述排气系统20中的一个或者多个位置j处的一个或多个组件温度14。为此，在所述温度预测单元10中对车辆马达的将来的运行范围进行预测，根据所述将来的运行范围优选在将来自所述排气系的热量的参量包括在内的情况下基于模型地预测所述温度。对于将来的运行范围的预测也能够在其它的单元和/或控制装置中进行并且将其传输给所述温度预测单元10。借助于图3对嵌入整个再生控制30中的情况进行解释。
图2示意性地示出了所述排气系20的一部分，所述排气系具有不连续地工作的、比如能再生的并且/或者能转化的排气组件26、27、28、29、这里比如是NOx储存式催化器26、28和传感器27、29，关于所述排气组件能够分别获取参考温度。另外的作为补充方案或者替代方案而可能的参考温度是比如在位置21和/或22处（在所述组件26的内部）、在所述组件26与28之间的第三位置23处、在所述组件28的内部在第四位置24处并且/或者在所述组件26、28的下游在第五位置25处的废气温度。
在图3中简化地示出了在将基于模型地预测的温度包括在内的情况下进行的再生控制30。在此示出了与改动过的再生控制机构32（通过虚线来勾勒出来）相组合的常规的再生控制机构31，所述两种再生控制机构在当前的再生控制30中共同作用。所述常规的再生控制机构31具有控制模块31.4，作为当前的数据由NOx装载量模块31.1将关于当前的NOx装载量的信息、由SOx装载量模型31.2将关于当前的SOx装载量的信息并且此外由模块31.3将关于当前的马达工作点的信息、比如马达转速n和转矩M输送给所述控制模块。所述模块31.3比如能够相当于马达控制机构或者至少一个来自马达控制机构的模块。
在所述控制模块31.4中，借助于当前的数据来获取关于再生运行的不同的要求，其中比如根据当前的意义重大的数据、尤其是装载量、马达工作点和/或所述排气系20中的一个或多个参考温度来对再生的实施可行方案进行评估并且必要时能够输出DeNOx-要求31.5、DeSOx-要求31.6、DeNOx-中断31.7或者DeSox-中断31.8。
结合所述改动过的再生控制机构32将所述常规的控制机构31 的这些信息输送给将温度包括在内的再生控制机构33。在此，能够额外地向所述将温度包括在内的再生控制机构33输送当前的装载量。作为来自所述温度预测单元10的参考温度向所述将温度包括在内的再生控制机构33输送一个或多个废气温度13和/或一个或多个组件温度14。现在根据装载量，能够在得到扩展的再生范围46内（试参照图4）运用所述再生的加强的释放，其中尤其能够根据所预测的一个或多个参考温度来输出加强的DeNOx-要求34、加强的DeSOx-要求35、加强的DeNOx-中断36或者加强的DeSOx-中断37。此外，能够输出用于进行温度控制38的措施的要求，以用于实现更快地达到并且/或者恢复并且/或者维持所述能再生的组件26和/或28的按温度而定的储存能力这一结果。在装载量高于第二阈值44时（试参照图4），优选在不取决于所述温度预测的情况下运用所述再生的常规的释放，其中输出由所述常规的再生控制机构31所传输的信息。
图4关于时间42和第一及第二阈值43、44示出了具有（比如所述第一或者第二NOx储存式催化器26或者28的）装载量41的图表40。在行驶运行的期间关于时间42产生上升的装载量变化曲线45。如果借助于所预测的温度尤其在没有提高燃料消耗的措施的情况下在处于再生窗口的前提下识别出一个适合于再生的参考温度或者多个参考温度，那么在用加强的释放进行再生控制时在得到扩展的再生范围46内已经实施再生。这样的具有改动过的再生控制的装载量变化曲线通过曲线48来示出。在这里，在所述得到扩展的再生范围46内在所述再生开始48.1处开始所述再生。所述再生能够一直实施到所述能再生的组件的完全的排空。
而曲线49则示出了在常规的再生范围47内在所述第二阈值44之上的再生变化曲线。自再生开始49.1起开始所述再生，但是所述再生还必定已经在时刻49.2由于外部的事件、比如在交通灯处停车而完全卸载之前加以中断。这导致燃料额外消耗相对于所转化的有害物质质量的在总体上更差的比例。
通过这种方式，所述图表40示范性地示出了对不连续地工作的尤其是能再生的组件的特殊运行、尤其是再生进行控制和/或调节的可能的优点，在将基于模型地预测的温度包括在内的情况下控制所述组件。

Claims (12)

1.用于对机动车中的废气后处理机构进行控制和/或调节的方法，其中为了控制并且/或者调节至少一个布置在排气系（20）中的不连续地工作的排气组件的特殊运行而考虑到至少一个来自所述排气系（20）的温度，
其特征在于，
基于模型地对将来的来自所述排气系（20）的温度进行预测，其中将线路数据和/或另外的对车辆数据进行补充的附加数据包括在内，在得到扩展的、处于装载量的第一阈值与在第一阈值之上的第二阈值（43、44）之间的再生范围（46）内运用对于所述再生的加强的释放。
2.按权利要求1所述的方法，
其特征在于，
将所述温度的实际值包括在内。
3.按权利要求2所述的方法，
其特征在于，
作为温度而考虑到在所述不连续地工作的、能再生的排气组件的上游和/或里面和/或下游的至少一个废气和/或组件温度（27、29），所述废气和/或组件温度形成至少一个参考温度。
4.按权利要求3所述的方法，
其特征在于，
对将来的线路区段和/或运行时间进行识别，在所述将来的线路区段和/或运行时间中，所述参考温度由于所述机动车的运行在没有提高燃料消耗的特殊措施的情况下将会处于再生窗口之内或者之外，所述再生窗口包括对所期望的再生运行来说所需要的温度的温度范围。
5.按权利要求3或4所述的方法，
其特征在于，
对将来的线路区段和/或运行时间进行识别，在所述将来的线路区段和/或运行时间中，所述参考温度由于所述机动车的运行而将会处于布置在所述能再生的并且/或者能转化的第一排气组件的下游的另一能再生的并且/或者能转化的排气组件的储存能力和/或转化能力的范围内。
6.按权利要求3所述的方法，
其特征在于，
自达到足够长的线路区段或者足够长的运行时间起进行用于脱硫或DeNOx再生的加强的释放，其中所述参考温度处于用于脱硫或者用于NOx转存的再生窗口之内。
7.按权利要求1所述的方法，
其特征在于，
在所述再生范围（46）之内在预测到参考温度在紧接着的将来、在所开始的再生的期间以比最大的偏差大的幅度偏离所述再生窗口时，加强地中断所开始的再生。
8.按权利要求5所述的方法，
其特征在于，
在存在至少一个另外的布置在下游的能再生的并且/或者能转化的排气组件时抑制所述能再生的第一排气组件的再生要求，如果根据对于合适的参考温度的预测在达到所述第一排气组件的最大的储存能力之前能够预料到达到所述另外的组件的储存能力和/或转化能力。
9.按权利要求1到4中任一项所述的方法，
其特征在于，
为了更快地达到并且/或者恢复并且/或者维持按温度而定的储存能力和/或转化能力而要求用于进行温度控制的措施。
10.按权利要求1所述的方法，
其特征在于，
在所述装载量的第二阈值（44）之上，在不取决于温度预测的情况下运用常规的释放。
11.按权利要求1所述的方法，
其特征在于，所述排气组件是能再生的排气组件，所述特殊运行是再生。
12.具有温度预测单元（10）的控制装置（1），所述控制装置构造用于：实施按前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，
所述温度预测单元（10）构造用于：与至少一个用于检测并且/或者传输线路数据和/或另外的附加数据的机构处于数据传输连接之中。
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