CN109563758A - 用于对被阻塞的压力管路进行识别的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于对内燃机的SCR系统中的被阻塞的压力管路进行识别的方法。所述SCR系统具有输送泵、计量模块和压力传感器。所述方法包括以下步骤：一方面在没有通过计量模块配入还原剂溶液时在测量时间（t_M）中测量所述压力管路中的压力（p）的参考信号，并且随后计算所述参考信号的信号能量。另一方面，在通过所述计量模块配入所述还原剂溶液的配量质量期间在所述测量时间（t_M）中测量压力信号，并且随后计算所述压力信号的信号能量。最后计算所述压力信号的信号能量与所述参考信号的信号能量的比例。如果所述比例低于能预先给定的第一阈值，那就识别出被阻塞的压力管路。

Description

用于对被阻塞的压力管路进行识别的方法

技术领域

本发明涉及一种用于对SCR系统中的被阻塞的压力管路进行识别的方法。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执行所述方法的每个步骤，并且本发明涉及一种存储着所述计算机程序的机器可读的存储介质。最后，本发明涉及一种电子控制器，该电子控制器被设立用于执行所述方法。

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）），以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。在此将商业上也作为AdBlue®为人所知的、32.5%的尿素-水-溶液（HWL）配入到含氧丰富的废气中。为此而设置了计量模块，所述计量模块包括喷嘴，以用于将所述HWL喷射到废气流的里面。在所述SCR催化器中所述HWL反应生成氨，所述氨随后与氮氧化物化合，从中产生水和氮气。所述HWL通过输送模块从还原剂储箱中被泵送至所述计量模块。所述输送模块额外地通过回流管路与所述还原剂储箱相连接，从而能够将过剩的HWL导回。

典型地在所述压力管路中设置了压力传感器，以用于监控系统压力并且因此尤其获取所述计量模块的计量持续时间。此外，使用压力传感器，以用于在配入过程的开始（BIP－Begin of Injection Periode）并且在其结束时（EIP-End of Injection Period）对所述计量模块进行监控。此外，从所述BIP-和EIP-信息中计算所述操控持续时间的校正，以用于由此在打开并且关闭所述喷射器时对喷射量的偏差进行校正。

上面所提到的32.5%的HWL在大约-11°的温度下冻结。因此必须考虑到，所述压力管路由于冻结的HWL而可能被阻塞并且因此没有将HWL配入到排气系中。在传统的监控策略中认为，在所述压力管路解冻之后所述压力管路不再冻结并且相应地在配入过程的开始对于所述计量模块的监控是足够的。

比如DE 10 2012 215 024 A1说明了一种用于对SCR催化器的还原剂的输送及计量系统中的压力传感器进行监控的方法。这种系统包括带有输送泵的输送单元以及压力管路，所述压力管路汇入到计量单元中，通过所述计量单元将所述还原剂在压力下喷射到排气系中。涉及一种受到压力调节的系统，其中对于所述压力的调节和监控基于压力传感器的信号，所述压力传感器检测所述压力管路中的压力。为了对所述压力传感器进行监控，所述方法规定，借助于所述压力管路中的流速传感器来实施流速测量。对于不同的运行模式来说，能够通过流速与压力之间的关联以及与参考测量的比较来对所述压力传感器进行监控。

DE 10 2012 213 525 A1说明了一种用于对输送及计量系统进行监控的方法。所述输送及计量系统本身被设置用于将液态的介质从储箱中输送出来并且用于通过压力管路和第一计量模块对所述介质进行配量。尤其能够确定，是否存在所述计量模块中的阀的部分的或者完全的阻塞。为此而实施所述计量模块的配量额或者流量与内部的参考之间的比较。作为参考要提到第二计量模块和回输泵。此外，为所述压力管路分配了压力传感器。

发明内容

所述方法用于识别内燃机的SCR系统中的被阻塞的压力管路。所述压力管路一方面与输送模块相连接并且另一方面与计量模块相连接，并且此外具有压力传感器。所述方法包括两次独立的、通过所述压力传感器对所述压力管路中的压力进行的测量。在没有通过所述计量模块将还原剂溶液配入到排气系时，对所述压力管路中的压力的参考信号实施测量。此外，在通过所述计量模块将所述还原剂溶液的配量质量配入到所述排气系中期间对所述压力信号进行测量。对于后来的比较来说，在同样长的测量时间里实施所述测量。所述测量实施的顺序对于所述方法来说无关紧要，并且优选在运行方面适配于内燃机和/或并行的方法。

下面计算所述两个所测量的压力信号的信号能量。信号能量E表示时间连续的信号s的能量并且按照以下公式1来计算：

（公式1）。

首先使所述信号s乘方并且而后关于时间t对其求积分。如果不是通过整个时间t来定义所述信号s，那么就通过下述全部的时间间隔来形成所述积分，在所述时间间隔里定义所述信号s。在物理上看，所述信号能量E以及与此相对应所述积分也应该是有限的。

对于所述压力管路未被阻塞这种情况来说，在配入时产生了压力降。为了能够维持用于所述配入过程的压力水平，作为对策所述泵转速升高。这引起动态的变化并且与此相对应地引起对于压力信号的激励。由此，与所述参考信号的信号能量相比，所述压力信号的信号能量显著升高。

另一方面，如果所述压力管路被阻塞，那就没有进行配量或者仅仅进行少量的配量。作为结果，所述压力几乎没有变化并且所述压力信号及参考信号的信号能量仅仅微不足道地彼此有别。

最后，通过由所述压力信号的信号能量与所述参考信号的信号能量构成的商数来计算一种比例，在所述比例的基础上对被阻塞的压力管路进行识别。如前面所描述的那样，所述压力信号与参考信号的信号能量对于压力管路未被阻塞这种情况来说显著地彼此有别，因此所述比例明显地大于1。而所述信号能量在所述压力管路被阻塞的情况下几乎是相同的并且所述比例因此接近于1或者甚至可能低于1。因此，如果所述信号能量的比例低于能预先给定的第一阈值，那就识别出所述被阻塞的压力管路。优选这个阈值处于1与2之间并且特别优选处于1与1.5之间。

如果仅仅配入所述还原剂溶液的小的配量质量，那么这由于太低的压力降而可能引起对于被阻塞的压力管路的错误的识别。因此，优选只有在所述配量质量已经超过能预先给定的极限质量时，才实施对于所述压力信号的测量。

优选的是，所述输送泵在测量所述参考信号期间维持所述压力管路中的额定压力。此外，优选的是，所述输送泵在测量所述压力信号期间对由于所述配量质量的配入所引起的压力变化进行补偿。由此实现这一点，即不仅所述压力信号而且所述参考信号都以相同的额定压力来测量并且因此提高这些信号的可比较性。

按照另一个方面，在识别所述被阻塞的压力管路时能够考虑到所述输送泵的泵转速。有利的是，所述泵转速在测量所述参考信号时并且在测量所述压力信号期间大约一致，因为所述压力信号和/或参考信号中的、由于有区别的泵转速引起的假象得到避免。为此而规定，分别能够在测量所述参考信号期间并且在测量所述压力信号期间检测所述输送泵的泵转速。优选只有在所述输送泵的泵转速的比例处于能预先给定的第二阈值与能预先给定的第三阈值之间时才识别出被阻塞的压力管路。特别优选所述第二阈值处于1与2之间并且所述第三阈值处于0.5与1之间。

可选能够在所述配入过程的开始与所述压力信号的测量之间设置等候时间。由此，一方面能够保证，对于所述压力信号的激励已经在所述压力管路中尤其一直扩展到所述压力传感器，另一方面能够使泵转速的延迟的升高减弱（ausgeblendet：淡化）。作为替代方案，对于所述压力信号的激励也能够通过计量阀来进行。也就是说，所设定的计量频率同样能够通过过滤器在所述压力信号中来识别。如在改变所述泵转速时一样，所述计量频率也是特殊的并且能够通过带式过滤器来有针对性地进行评估。在所述两种变型方案中，压力信号能够就对所述系统来说特殊的、叠加的干扰进行检查。所述计量系统的泵和计量阀在对所述压力信号中的频带进行分析时可以通过带式过滤器来明确地识别。

所述计算机程序被设立用于：尤其当其在计算器上或者在控制器上运行时实施所述方法的每个步骤。能够在传统的电子控制器中实现所述方法，而不必对其进行结构上的改动。为此，所述计算机程序被存储在所述机器可读的存储介质上。

通过将所述计算机程序装载到传统的电子控制器上这种方式来得到所述按本发明的电子控制器，该电子控制器被设立用于借助于所述方法来实施对于被阻塞的压力管路的识别。

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示意性地示出了SCR系统的还原剂输送系统，所述还原剂输送系统的压力管路能够借助于所述按本发明的方法的一种实施例来识别。

图2示出了所述按本发明的方法的一种实施例的流程图。

图3按照所述按本发明的方法的一种实施例在时间上为未被阻塞的压力管路示出了压力的图表。

图4按照所述按本发明的方法的一种实施例在时间上为被阻塞的压力管路示出了压力的图表。

具体实施方式

图1示出了用于将还原剂通过压力管路11输送到未示出的SCR催化器中的SCR系统10。所述SCR系统10包括输送模块12，所述输送模块则包括泵13，所述泵被设立用于将还原剂从还原剂储箱14中输送出来。所述输送模块12通过压力管路11与计量模块15相连接，其中还原剂由所述输送模块12通过所述压力管路11输送给所述计量模块15，在所述计量模块中还原剂随后被配入到未示出的排气系中。除此以外，所述SCR系统10包括回输管路16，该回输管路将所述输送模块12与所述还原剂储箱14连接起来。过剩的还原剂由所述输送模块12回输到所述还原剂储箱14中。此外，所述压力管路11具有压力传感器17，该压力传感器对所述压力管路11中的压力p进行监控并且该压力传感器与电子的控制器18相连接。所述电子控制器18此外与所述输送模块12及所述计量模块15相连接并且能够对这些模块进行控制。此外，在图1中示出了所述压力管路11内部的堵塞点19，该堵塞点阻止输送模块12与计量模块15之间的还原剂流并且该堵塞点要借助于所述按本发明的方法的一种实施方式来识别。这个堵塞点19可能由于还原剂溶液在低的环境温度下冻结而产生。但是，其它的因素、像比如污染也可能导致这样的堵塞点19的形成。

图2示出了所述按本发明的方法的一种实施例的流程图。在一开始，不存在所述SCR系统10的配量要求20，因而没有还原剂溶液由所述计量模块15配入到所述排气系中。下面将压力p调整到额定压力p_s，其中所述输送泵13维持所述额定压力p_s。在等候时间t_W之后，在没有通过所述计量模块15进行还原剂溶液的配入时在测量时间t_M中对所述参考信号、也就是说压力信号进行测量22。随后，所述参考信号经过低通滤波器23，该低通滤波器抑制所述信号中的长时间的变化。最后，通过下面的公式2来计算24所述参考信号的信号能量E_R。因为仅仅在所述测量时间t_M里对所述参考信号进行测量22，仅仅在所述测量时间t_M上对乘方的参考信号进行积分，从而从公式1中产生以下公式2：

（公式2）。

在对所述参考信号进行测量22期间，额外地同样在所述测量时间t_M里对所述输送泵13的泵转速n_R进行平均的测量25。

在该实施例中随后预先给定配量要求30，以用于在通过所述计量模块将还原剂溶液的配量质量配入到未示出的排气系中期间实现对于所述压力信号的测量32。在其它的实施例中，在配入期间也能够在时间上在对于所述参考信号的测量22之前对所述压力信号进行测量32。如果由于所述内燃机的运行条件并且/或者通过并行地进行的方法而提出配量要求，则理想地实施对于所述压力信号的测量32。如果确定超过极限质量m_G的配量质量的配入过程的开始31（BIP-Begin of Injection Period），那么直至对于所述压力信号的测量32经过等候时间t_W，对于所述等候时间t_W来说所述输送泵13对由于所述配量质量的配入所引起的压力变化进行补偿。在与对于所述参考信号的测量22相同的测量时间t_M上，对在配入过程期间的压力信号进行测量32。所述压力信号随后同样经过低通滤波器33。与所述参考信号相类似，随后按照公式2来计算所述信号能量E_p。在这里也额外地在相同的测量时间t_M里对所述泵转速n_P进行平均的测量35。

如果在配入过程期间存在所述参考信号的信号能量E_R和所述压力信号的信号能量E_P，那就以按照公式3的商数的形式从这两个信号能量中计算40比例V_E：

（公式3）。

在第一次询问41中将所述信号能量E_R和E_p的这个比例V_E与第一额定值S₁进行比较，所述第一额定值S ₁在该实施例中是1.2。如果所述比例V_E超过所述额定值S₁、因此明显地超过1，那么就结束42所述方法，因为不存在所述压力管路11的堵塞点19或者其它类型的阻塞。

在图3中再次示出那种关联。在此不存在所述压力管路11的堵塞点19或者其它类型的阻塞。在图3中为不存在配量要求20的情况并且为存在当前的配量要求30的情况示出了由所述压力传感器17所记录的压力信号的图表。在区域28中示出了在所述测量时间t_M里在额定压力p_S的附近的压力p。而在区域38中在存在配量要求30时所述压力p在自配入过程的开始31起的等候时间t_W结束之后显示出明显更大的激励，所述激励由于通过对于所述泵转速n_P的调整所引起的动态的变化所引起。因此，在存在配量要求30期间的、也就是在配入所述还原剂溶液的配量质量时的信号能量E_p明显大于在不存在配量要求20并且由此不存在配入过程时的信号能量E_R。作为结果，在所述压力管路11未被阻塞时所述信号能量的比例V_E明显大于1。

此外，在图2的流程图的另一个步骤45中计算所述输送泵13的泵转速n_R和n_p的比例V_n。为此，要按照公式4形成所述两个泵转速n_R和n_p的商数：

（公式4）。

而后在第二次询问46中检查，所述泵转速n_R和n_p的比例V_n是否处于通过第二额定值S₂和第三额定值S₃所形成的间隔之内。在该实施例中，所述第二额定值S₂是0.66并且所述第三额定值S₃是1.5。通过这次询问46来确定，所述两个泵转速n_R和n_p是不是差不多相同。如果不是这种情况，那就结束42所述方法，因为所述信号能量E_R和E_p的比例V_E不再具有说服力。

如果所述泵转速n_R和n_p的比例V_n在所述第二次询问46时处于所述第二额定值S₂与所述第三额定值S₃之间并且额外地所述第一次询问表明所述信号能量E_R和E_p的比例V_E小于或者等于所述第一额定值S₁，那就识别出50被阻塞的压力管路11。

在图4中示出了所述压力管路11被堵塞点19阻塞的情况。同样为不存在配量要求20的情况并且为存在配量要求30的情况示出了由所述压力传感器17所记录的压力信号的图表。与图3相类似，所述压力p在区域29中在测量时间t_M里接近于所述额定压力p_S。在测量22所述参考信号时，如果其余的运行条件不变，那在这里预料不到被阻塞的与未被阻塞的压力管路11之间的区别。可是在区域39中相对于图3的区域38的区别很清楚。在自所述配入过程的开始31起的等候时间t_W结束之后，在存在配量要求30时的压力p的变化曲线大致相当于在不存在配量要求20时的压力p的变化曲线。这种关联得到了证实，因为所述压力p在所述压力管路11被阻塞时表现得像在所述计量模块15被关闭时一样。因此，如果所述信号能量E_R和E_p大约一致或者所述参考信号的信号能量E_R甚至大于在配入时的压力信号的信号能量E_p，并且因此所述比例V_E小于或者等于所述第一额定值S₁，那就识别出50被阻塞的压力管路11。在该实施例中，堵塞点19被用作所述压力管路11被阻塞的原因。但是，其它的因素、像比如被阻塞的计量模块15也可能对此负责。

Claims (9)

1.用于对内燃机的SCR系统（10）中的被阻塞的压力管路（11）进行识别的方法，所述SCR系统具有输送泵（13）、计量模块（15）和压力传感器（17），所述方法包括以下步骤：

-在没有通过计量模块（15）配入还原剂溶液时在测量时间（t_M）中测量（22）所述压力管路（11）中的压力（p）的参考信号，并且计算所述参考信号的信号能量（E_R）；

-在通过所述计量模块（15）配入所述还原剂溶液的配量质量期间在所述测量时间（t_M）中测量（32）压力信号，并且计算所述压力信号的信号能量（E_p）；

-计算（40）所述压力信号的信号能量（E_p）与所述参考信号的信号能量（E_R）的比例（V_E）；并且

-如果所述比例（V_E）低于能预先给定的第一阈值（S1），那就识别出（50）被阻塞的压力管路（11）。

2.按权利要求1所述的方法，其特征在于，只有在所述配量质量已经超过能预先给定的极限质量时（31），才实施对于所述压力信号的测量（32）。

3.按权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述输送泵（13）在测量（22）所述参考信号期间维持（21）所述压力管路（11）中的额定压力（p_S）。

4.按前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述输送泵（13）在测量（32）压力信号期间对由于所述配量质量的配入所引起的压力变化进行补偿。

5.按前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，在测量（22）所述参考信号期间并且在测量（32）所述压力信号期间分别检测所述输送泵（13）的泵转速（n_R、n_p），并且只有在所述泵转速（n_R、n_p）的比例（V_n）处于能预先给定的第二阈值（S₂）与能预先给定的第三阈值（S₃）之间时，才识别出（50）所述被阻塞的压力管路（11）。

6.按前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，在所述配入过程的开始（31）与对于所述压力信号的测量（32）之间经过了等候时间（t_W）。

7.计算机程序，该计算机程序被设立用于实施按权利要求1到6中任一项所述的方法的每个步骤。

8.机器可读的存储介质，在其上面存储了按权利要求7所述的计算机程序。

9.电子控制器，该电子控制器被设立用于借助于按权利要求1到6中任一项所述的方法来识别被阻塞的压力管路。