CN110617135A - 用于对hwl-质量传感器进行校准的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于对布置在机动车中的HWL‑质量传感器20进行校准的方法。在所述方法中，对于所述HWL‑质量传感器20的校准在所述HWL‑质量传感器20安装在HWL储罐14中的情况下进行。

Description

用于对HWL-质量传感器进行校准的方法

技术领域

本发明涉及一种用于对用于尿素水溶液（HWL）的、能够布置在机动车的HWL储罐中的HWL-质量传感器进行校准的方法。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实施所述方法的所有步骤，并且本发明涉及一种存储了这种计算机程序的能够机读的存储介质。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实施根据本发明的方法。

背景技术

在机动车技术的领域内，已知用于借助于尿素水溶液（HWL）的配入来进行氮氧化物还原的SCR催化器系统（SCR=选择性催化还原）。关于排放保护的未来立法要求借助于HWL-质量传感器对所使用的HWL的质量进行监控，以尤其用于识别通过车辆驾驶员进行的可能的错误加注。对这种质量监控的准确性的法律要求相应于传感器的、关于HWL中的尿素的+/-1％质量份额的测量精度。

一种已知的用于进行所提到的质量监控的方案是超声波传感器，借助于所述超声波传感器来检测预先给定的距离范围内的声传播时间并且从所检测到的传播时间中推断出HWL的尿素含量。这能够如此得到实现，从而将超声传感器或者发射器和为此而设立的声反射器相对于彼此以所定义的间距布置在介质中，使得不同的声传播时间能够分配给介质密度并且因此能够分配给介质浓度。通常在制造时，用合适的HWL对这些传感器进行校准。由于对测量精度的高要求，对于可用的传感器来说需要进行校准，所述校准如此影响换算规则或组合特性曲线，从而从测量值中正确地推导出HWL-浓度值。

应该说明，在机动车技术的领域内的给定的边界条件下，所提到的所需要的测量精度无法用其他较便宜的传感器来实现。在校准时应该考虑到，由于传感器的安装、特别是由于热焊接到用于HWL的储存容器中，而出现由于储存容器的几何上的形状设计所引起的对于传感器精度的系统性影响。因此，根据储存容器的造型和/或传感器的或由发射器和接收器所构成的传感器单元的安装情况，应该设置校正措施的不同的设计方案。

此外，应该强调，用HWL进行的错误加注通过相应的传感器警报不仅可能导致SCR催化器系统的警告或切断而且可能导致机动车的自动停止。因此，无论如何应该避免具有相同后果的误报警。

发明内容

本发明基于以下构思，即：在能够布置或者布置在机动车中的HWL-质量传感器安装在HWL储罐中的情况下对所述HWL-质量传感器执行校准。HWL-质量传感器尤其能够被集成在供应模块中，该供应模块布置在机动车的HWL储罐中。在安装情况下，HWL-质量传感器或接纳其的供应模块被固定在储罐中的相应的安装位置中。在将质量传感器安装到储罐中之前的校准通常只能不充分地进行，因为由于将供应模块或质量传感器安装在储罐中而可能出现由于安装引起的长度变化，所述长度变化会影响传感器特性。根据本发明，获取由于HWL供应储罐的造型和设计而给传感器精度造成的影响并且将其如此存储在计算器或电子控制器中，从而为相应的HWL供应储罐或HWL供应储罐形状设计保留（vorhalten）至少一项适合于此的校正措施。针对HWL-质量传感器的校正措施尤其能够根据HWL的温度和/或储罐的温度来进行，只要该措施在运行极限的范围内对HWL供应储罐的造型和/或弹性特性产生影响并且因此对与供应储罐相连接的HWL-质量传感器产生影响。尤其通过该措施能够校正对HWL-质量传感器的系统性的影响。

在到达储罐中的最终安装位置之后对质量传感器进行最终的校准，以便立即对系统进行首次调试。借助于这些措施，能够持久地确保对于储罐中的尿素水溶液（HWL）的质量监控。

在所述方法的优选的设计方案中，对于布置在机动车中的HWL-质量传感器的校准在对该机动车进行首次调试时并且/或者在确保以前没有校准过所述HWL-质量传感器之后执行。首次调试不仅包括车辆的第一次起动，而且也能够包括下述情况，在所述情况中车辆的以前所查询的行驶里程（Laufleistung）低于阈值、特别是低于约100km。

在首次调试时并且在质量传感器的最终的安装情况下进行校准，这具有以下优点：系统在这里在没有另外的附加开销的情况下能够测量并且紧接在校准之后不必执行进一步的生产步骤，所述进一步的生产步骤又可能对校准产生不好的影响。此外，在校准时可以考虑到测量特性的、由质量传感器的安装所引起的变化。因此不再需要额外的、与巨大的成本相关联的校准步骤。如果比如在服务措施的范围内替换质量传感器，则能够优选再次进行这样的步骤。

在所述方法的一种优选的设计方案中识别出HWL-质量传感器，其中获取HWL-质量传感器的至少一个特征并且将其与所存储的特征进行比较，其中只有在所获取的特征和所存储的特征相一致或者表明同一个HWL-质量传感器时，才对HWL-质量传感器执行校准。所述特征能够是质量传感器的序列号或其他能明确识别的特征。如果通过所述特征的比较发现与控制器相连接的质量传感器不是其校准数据得到了存储的质量传感器，则能够输出相应的警告消息或者能够要求车辆的驾驶员立即造访维修点，以便对质量传感器进行相应的重新校准。此外，在这样的传感器查询的范围内、尤其在自测的范围内也能够查明，是否存在质量传感器的故障并且/或者传感器是否处于下述状态中，在所述状态中能够接收测量信号并且能够进行校准。

适当地在车辆的调试之后、优选在车辆的每次调试之后，检查是否存在机动车的首次调试。在识别出机动车的首次调试的情况下并且/或者在确保以前没有校准过HWL-质量传感器之后，检测HWL-质量传感器的测量值。紧随此后对用于将这个测量值换算为HWL-浓度的换算规则进行调整。然后将该换算规则永久地存储在机动车的电子控制器中。因此，在随后对机动车进行调试时也能够使用该换算规则。

也有利的是，在对机动车进行首次调试之前用具有预先给定的浓度的尿素水溶液来填充所述机动车的HWL储罐，在调整换算规则时对所述预先给定的浓度加以考虑，因为所使用的溶液的特性和质量通过针对HWL供应商的质保措施得到确保，由此能够更好地调整换算规则并且因此能够精细化（verfeinern）对于传感器的校准。

作为替代方案优选的是，在车辆的首次调试之前用下述HWL来填充HWL储罐，所述HWL的浓度有待测量并且在调整换算规则时应该对这种所测量的浓度加以考虑。通过这种方式，能够非常精确地并且在不取决于制造波动的情况下确定尿素水溶液的浓度，由此实现对于HWL-质量传感器的还更为精确的校准。

进一步优选的是，为进行校准而在用尿素水溶液填充HWL储罐之后并且在校准之前等待一段时间间隔，需要该时间间隔，以用于确保气泡从尿素水溶液中逸出并且/或者确保尿素水溶液的混匀并且/或者确保尿素水溶液的机械的镇静并且/或者确保尿素水溶液的温度与储罐及其安装件相匹配。这个步骤优选在获取质量传感器的身份之后并且在真正的校准之前来进行。

前面所描述的、能够作为替代方案或累积方案使用的措施用于建立系统的平衡状态，目的是进行尽可能能再现的测量并且在此基础上对质量传感器进行特别持久的校准。

特别是只有在由HWL-质量传感器所检测到的测量值处于预先给定的数值范围内时才对换算规则进行调整。如果所获取的HWL-浓度超出这个数值范围，则不允许校准传感器。在这样的情况下，能够考虑检查传感器和所使用的HWL的特定的特性，以用于避免在后续的运行中的可能的故障链。

在此优选如此选择所述数值范围，使得其相应于HWL的、处于25重量份%至40重量份%、优选35重量份%的范围内的浓度。因此，能够防止由于有缺陷的质量传感器或者HWL的剧烈的质量波动所引起的可能的误校准。在偏离数值范围时，能够检查可能的故障源并且获取故障原因并且对其进行继续跟进。

根据本发明的计算机程序能够在电子控制器中实现根据本发明的方法。为此，它尤其在该计算机程序在计算器或电子控制器上运行时实施根据本发明的方法的每个步骤。根据本发明的能够机读的存储介质存储着根据本发明的计算机程序。通过将根据本发明的计算机程序装载到电子控制器上这种方式，来获得根据本发明的电子控制器，该电子控制器被设立用于借助于根据本发明的方法来校准HWL-质量传感器。

本发明尤其能够结合配备有SCR废气后处理系统的机动车的汽油马达或柴油马达来使用，所述SCR废气后处理系统具有上面所提到的用于监控HWL-浓度的质量传感器。但是，不言而喻，根据本发明的方法也能够凭借在这方面所描述的优点而应用于汽车技术之外、比如船舶技术的领域内或者化学工程的领域内的相应的内燃机中。

附图说明

本发明的其它优点和设计方案从说明书和附图中得出。

不言而喻，前面所提到的以及接下来还要解释的特征不仅能够在相应的所说明的组合中使用而且也能够在其它的组合中使用或单独地使用，而没有离开本发明的范围。

图1示意性地示出了SCR催化器系统的配量装置，该SCR催化器系统具有按照现有技术的这里所涉及的HWL-质量传感器；

图2借助于流程图示出了根据本发明的方法的一种实施例；

图3a示出了第一种校准实例；

图3b示出了另一种校准实例；并且

图3c还示出了另一种校准实例。

具体实施方式

在图1中示出了SCR催化器系统的配量装置，该配量装置用于将尿素水溶液（HWL）配入到机动车的仅仅勾画出来的内燃机11的废气系中。SCR催化器系统以本身熟知的方式用于借助于选择性催化还原（SCR）使内燃机11的废气中的氮氧化物还原。为进行还原而将还原剂HWL经由配量阀13喷入到SCR催化器12上游的废气系10中。配量阀也能够包括一个或多个配量模块，所述配量模块则比如分别包括多个喷射阀。

HWL 22被储存在HWL储罐14中。为了取出HWL 22而设置了抽吸管路15，其中HWL 22经由输送泵16被从HWL储罐14中输送出来。精确地并且根据需求将HWL 22喷入到废气系10中。对此，压力管路17中的HWL 22的压力是决定性的，因此要将所述压力调节到能预先给定的目标压力。为了检测压力管路17中的压力而设置了压力传感器18，该压力传感器将所检测到的压力信号传送给控制器19，使得输送泵16能够通过控制器19的信号发送来调整能预先给定的目标压力。

对于配量阀13的操控同样通过控制器19的信号发送来进行。配量阀13用所谓的打开频率来操控，所述打开频率对于不同的配给量来说是相同的、但是对于不同的配给量来说在阀的时间不一样长的打开情况中有影响。打开频率例如是1Hz。

在HWL储罐14中布置有浸入到HWL 22中的HWL-质量传感器20，借助于该HWL-质量传感器来测量HWL 22的尿素含量。测量能够以已知的方式、例如通过声信号的传播时间测量来进行。但是，在本发明的范围内在此所使用的测量技术不重要。由质量传感器20所检测到的或所产生的信号经由信号路径21输送给控制器19以进行进一步处理。

下面描述的方法优选在图1所示出的控制器19中来实施。然而，由于所述方法的实施地点并不重要，因此所述方法也能够在用于对内燃机11进行控制的单独的控制器或马达控制器中来实施。

图2示出了用于对质量传感器进行校准的程序。在车辆的调试之后、优选在每次在步骤31中进行调试之后，在步骤32中首先检查，是否存在机动车的首次调试。作为替代方案或累积方案，也还能够检查，是否以前还没有对HWL-质量传感器20进行过校准。如果不是这种情况，则转变为机动车的正常运行36。然而，如果识别出HWL-质量传感器20的首次调试和/或以前没有对其进行过校准，则在步骤33中检测HWL-质量传感器20的测量值。在来自步骤33的测量值和事先已经从制造商说明中得知的HWL-浓度的基础上，在步骤34中建立用于将测量值换算成相应的HWL-浓度的换算规则。在本方法中，比如使用市售的在商品名为“AdBlue®”下能够商购获得的尿素水溶液，其浓度大约为32.5 +/-0.7％。在步骤35中，将换算规则永久地存储在控制器19中。由此结束对于传感器的校准。在接下来的步骤36中，在正常运行中使用这种所存储的校准。

在步骤33之前还能够布置步骤D和步骤I。在步骤I中，对质量传感器20进行识别。这比如通过对于质量传感器20的序列号的查询以及这个序列号与所存储的序列号的比较来进行。如果识别出未存储的质量传感器，则能够丢弃在以前已经进行的校准的范围内所获取的、用于其它质量传感器的一个或多个校正值。此外，还能够输出提示，应该造访相应的维修点，以用于对新的质量传感器进行重新校准。如果在服务措施的范围内新安装了新的传感器，则尤其考虑最后提到的情况。

在步骤D中在用尿素水溶液22填充HWL储罐14之后并且在步骤33中获取质量传感器20的测量值之前等待一段时间间隔T，需要该时间间隔，以用于确保气泡从尿素水溶液22中逸出并且/或者确保尿素水溶液22的混匀并且/或者确保尿素水溶液22的机械的镇静并且/或者确保尿素水溶液22的温度与储罐及其安装件相匹配。上述措施尤其旨在提供系统的最佳可能的平衡状态，所述平衡状态应该借助于质量传感器来测量。尤其前面所提到的参量、例如尿素水溶液的由于夹入的气泡所引起的降低的密度以及系统内部的可能的温度波动或机械运动都可能对借助于质量传感器进行的测量产生不利影响。

按照根据本发明的方法的所描述的实施例，在步骤34中在来自步骤33的测量值和事先已经从制造商说明中得知的HWL-浓度的基础上建立换算规则。在本发明的另一种实施例中能够规定，在将HWL 22注入到HWL储罐24中之前借助于合适的测试方法来获取所使用的HWL-浓度，而不是动用制造商说明。

在图3a）至c）中示出了3种不同的校准实例。在附图中示范性地给出三个不同的公差范围，其中虚线区域100处于32.5重量份%的标准浓度的上下2重量份%的范围内。在此范围之内完全补偿到标准浓度。第二区域101（试参见图3b）直接与区域100邻接，其中在该区域之内仅仅进行部分补偿。

区域101例如延伸至两个处于32.5重量份%的标准浓度之下的-4重量份%与-2重量份%之间的区段并且延伸至处于32.5重量份%的标准浓度之上的+2重量份%与+4重量份%之间的上区段。在直接与区域101邻接的第三区域102中（试参见图3c）中，尿素水溶液HWL的所测量的浓度如此剧烈地偏离校准浓度，因而没有进行校准。这一点是可能的，如果比如用错误的运行介质来填充储罐。在这样的获取过程的范围内，比如也能够确定用有缺陷的运行介质进行错误加注的情况并且必要时能够发出警告提示。

在图3a）中，尿素水溶液HWL中的所测量的31.2重量份%的浓度C1仅仅略微偏离所期望的32.5重量份%的标准浓度。在这种情况下，由于细微的偏差而如此进行补偿，从而从所测量的31.2重量份%的浓度完全调整到（abstellen）32.5重量份%的标称浓度并且完全补偿到这个标称浓度。用于这种补偿的+1.3重量份%的添加性的（additiv）校正值与质量传感器的31.2重量份%的测量值一起使用，以用于获取可预料的标准浓度。将校正值非易失地（nichtflüchtig）存储在控制器中并且结束校准过程。

在图3b）所示的情况中，所测量的29.9重量份%的浓度在提高的范围内偏离标准浓度。在这种情况下，仅仅将传感器偏差部分补偿到32.5重量份%的标准浓度。在这种情况下，相对于标准浓度保持持久的但是降低的浓度偏差。为这种实例所获取的、例如+2重量份%的最大的添加性的校正值与质量传感器的29.9重量份%的测量值一起使用并且实现31.9重量份%的经过校正的浓度。将校正值非易失地存储在控制器中并且结束校准过程。通过这种校准，进一步降低了传感器公差并且同时扩展了进行适应性处理（Adaption）的整个范围。

在图3c）所示的情况中，所测量的28.2重量份%的浓度在很大的范围内偏离标准浓度。在这种情况中不进行补偿并且断定存在故障。在进行质量传感器20的检查程序并且确定其功能可靠性之后，尤其能够推断出用错误的运行介质进行错误加注的情况。对于这种情况来说，能够输出相应的错误代码P或者将其存储在相应的系统存储器中。

Claims (12)

1.一种方法，该方法用于对能够布置在机动车的HWL储罐（14）中的、用于尿素水溶液（HWL）的HWL-质量传感器（20）进行校准，其特征在于，对于所述HWL-质量传感器（20）的校准在所述HWL-质量传感器（20）安装在所述HWL储罐（14）中的情况下进行。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，对于所述HWL-质量传感器（20）的校准在机动车的首次调试时并且/或者在确保先前没有校准过所述HWL-质量传感器（20）之后进行。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，识别出所述HWL-质量传感器（20），其中获取所述HWL-质量传感器（20）的特征并且将其与所存储的特征进行比较，其中只有在所获取的特征和所存储的特征相一致或者表明同一个HWL-质量传感器（20）时才对所述HWL-质量传感器（20）执行校准。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其特征在于，在机动车的调试（31）之后进行检查（32），是否存在机动车的首次调试并且/或者是否不存在所述HWL-质量传感器（20）的已经进行的校准，其中在识别出所述HWL-质量传感器（20）的首次调试时或者在没有对其进行过校准时检测（33）所述HWL-质量传感器（20）的测量值、对用于将所述HWL-质量传感器（20）的测量值换算为HWL-浓度的换算规则进行调整（34）并且将经过调整的换算规则永久地存储（35）在机动车的电子控制器（19）中。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其特征在于，在校准所述HWL-质量传感器（20）之前用具有预先给定的浓度的尿素水溶液（22）来填充机动车的HWL-储罐（14）和/或可能的总成、特别是过滤器、泵或压力管路，或者测量所述尿素水溶液（22）的浓度，其中在调整（34）所述换算规则时考虑到已知的浓度或所测量的浓度。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的方法，其特征在于，为了进行校准而用尿素水溶液（22）来填充所述HWL-储罐（14），所述尿素水溶液的温度相当于机动车的环境温度。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的方法，其特征在于，为进行校准在用尿素水溶液（22）填充所述HWL-储罐（14）之后等候一段时间间隔（T），在此需要所述时间间隔，以用于确保气泡从所述尿素水溶液（22）中逸出并且/或者确保所述尿素水溶液（22）的混匀并且/或者确保所述尿素水溶液（22）的机械的镇静并且/或者确保所述尿素水溶液（22）的温度与所述储罐及其安装件相匹配。

8.根据权利要求4至7中任一项所述的方法，其特征在于，只有在检测到（33）所述HWL-质量传感器（20）的、处于预先给定的数值范围内的测量值时才对所述换算规则进行调整（34）。

9.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述尿素水溶液（22）的浓度的数值范围处于25重量份%到40重量份%的范围内、优选为32.5重量份%。

10.一种计算机程序，其被设置用于执行根据权利要求1至6中任一项所述的方法的每个步骤。

11.一种能够机读的存储介质，在其上面存储了根据权利要求10所述的计算机程序。

12.一种电子控制器（19），该电子控制器被设置用于，借助于根据权利要求1到9中任一项所述的方法来对布置在机动车中的HWL-质量传感器（20）进行校准。