CN112219018A - 确定与废气排放量有关的基准值的方法和系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于确定在内燃机(101)的废气流中出现的至少一种物质(NOx)的存在的基准值的方法，其中该至少一种物质(NOx)承受废气处理，废气处理依赖于基准值(Emref；Emref,1；Emref,2)来执行。该方法包括，当内燃机(101)启动时：在第一时段期间累积废气处理的下游的该至少一种物质(NOx)的出现量(EmACC,1；EmACC,2)，并且基于该至少一种物质(NOx)的累积的出现量(EmACC,1；EmACC,2)来确定是否重新确定基准值(Emref；Emref,1；Emref,2)。

Description

确定与废气排放量有关的基准值的方法和系统
技术领域
本发明涉及燃烧过程，特别是涉及在废气后处理系统中确定废气处理基准值的方法和系统。本发明还涉及一种车辆，以及实施根据本发明的方法的一种计算机程序和一种计算机程序制品。
背景技术
就一般车辆而言，至少在某种程度上就卡车、公共车辆等重型/商用车辆而言，在提高燃料效率和减少废气排放量方面不断进行研究和开发。
这通常至少部分是由于政府日益关注例如城市地区的污染和空气质量，这也导致许多司法管辖区采用各种排放标准和规则。
这些排放标准通常包括规定内燃机车辆废气排放量的可接受限度的要求。例如，这些标准规定了大多数种类车辆的废气量，例如氮氧化物(NOx)、碳氢化合物(HC)、一氧化碳(CO)和微粒等。
例如，可以通过减少燃料消耗和/或通过对燃烧过程中产生的废气进行废气处理/后处理(净化)来减少不受欢迎物质排放量。
来自内燃机的废气例如可以通过使用一种或多种催化过程来处理。存在各种催化转化器，其中不同类型的催化转化器可用于不同种类的燃料和/或用于处理废气流中出现的不同种类的物质。关于至少氮氧化物NOx(如一氧化氮NO和二氧化氮NO2)，重型车辆经常包括一种方法，在该方法中向废气流提供添加剂。添加剂的供应是为了，通常通过使用催化转化器，将存在的氮氧化物NOx减少为污染较小的物质(主要是氮气和水蒸汽)。添加剂的供应，无论是在减少氮氧化物NOx还是在废气流中出现的任何其他物质方面，一般都是根据基准值进行控制的，该基准值例如可以定义在一个或多个催化转化器中执行减少后排放到车辆周围环境中的最大排放量水平。该基准值例如可以按内燃机产生的工作的量来表示离开车辆的作为结果的排放量。
添加剂可以注入到作为催化转化器上游的内燃机燃烧的结果的废气流中，在该氮氧化物NOx还原中使用的一种典型的催化转化器是选择性催化还原(SCR)催化转化器。
因此，关于添加剂的供应，这至少部分地依赖于基准值，使得所供应的添加剂量导致预期的废气排放量水平。
发明内容
本发明的目的是提供一种确定与在废气流中出现的至少一种物质的排放量有关的基准值的方法和系统，其中基准值是根据内燃机启动时的现行条件确定的。这个目的是通过根据权利要求1的方法实现的。
根据本发明，提供了一种确定内燃机废气流中出现的至少一种物质的存在的基准值的方法，其中该至少一种物质承受废气处理，废气处理依赖于基准值来执行。该方法包括，当内燃机启动时：
在第一时段期间累积废气处理的下游的该至少一种物质的出现量，并且
基于该至少一种物质的累积的出现量确定是否重新确定基准值。
根据本发明的实施方式，该至少一种物质通过将添加剂供应到废气流中以对该至少一种物质进行还原来承受废气处理，其中废气处理由依赖于基准值供应的添加剂依赖于基准值来执行，并且在添加剂的供应的下游累积该至少一种物质的出现量。
根据本发明的实施方式，该至少一种物质通过废气再循环装置来承受废气处理，其中废气处理由依赖于基准值控制的废气再循环装置依赖于基准值来执行，并且在再循环装置的下游——诸如在至少一部分废气被转移以用于再循环的点的下游——累积该至少一种物质的出现量。
关于通过添加剂的供应进行的废气处理，为对该至少一种物质进行还原而供应的添加剂可以供应到至少一个催化转化器——诸如还原催化转化器，例如选择性催化还原(SCR)催化转化器——的上游。该至少一种物质的出现量的累积可以是催化转化器的下游的该至少一种物质的出现量的累积。
该至少一种物质的累积的出现量可以至少部分地由布置在添加剂的供应的下游——诸如上述催化转化器的下游——的传感器来确定。
如上所述，通过添加剂向废气流的供应，可以减少作为燃烧的结果的废气流中的至少一些物质的存在。然后，添加剂的试剂与废气流中出现的一种或多种物质进行反应，从而形成危害较小的物质。
本发明涉及这样的系统，其中废气要例如通过供应用于降低作为燃烧的结果的废气中至少一种物质——诸如但不限于氮氧化物NOx——的浓度的添加剂来承受废气处理。关于添加剂的这样的供应，重要的是以与要还原的氮氧化物的存在相对应的比例向废气流供应试剂，以便实现在后处理后排放到周围环境中的物质的作为结果的剩余部分满足与排放量水平有关的设置标准。
这些出现在废气流中并在内燃机的燃烧过程中产生的物质例如随着内燃机所产生的工作的量和其他因素——诸如内燃机在当前操作点处的效率——而变化。由于例如就车辆而言，由内燃机产生的量可能在很大程度上随时间而变化，因此产生的废气也可能相应地变化。
但仍必须确保废气排放量符合规定的要求。关于通过添加剂的供应来还原的物质，添加剂的供应因此与产生的排放量有关。如果供应过低水平的添加剂，则可能导致待还原的物质的还原不充分，反之，如果供应的添加剂的量相对于废气流中的物质的出现量过高，则这可能导致其他不受欢迎的物质的排放。
因此，添加剂的供应可以根据基准值来控制，该基准值规定了要还原的该至少一种物质在还原后的剩余水平。通常情况下，法律规定了最高允许排放量水平。
在该废气排放量减少中使用的基准值一般是静态的，即在任何时候都可以使用同一基准值，其中基准值被设置使得符合现行要求。然后，添加剂的实际供应基于在添加剂的供应的上游要还原的该至少一种物质的出现量来确定，其中，添加剂的供应是将出现量减少到由基准值给出的最大限度。
类似的理由也适用于废气再循环装置，其中为对至少一种物质进行还原而再循环的废气的量可以基于代表排放到车辆周围的该至少一种物质的排放量的基准值来控制。这也适用于其他系统，其中物质的出现量基于基准值来承受废气处理。
根据本发明，已经意识到，在某些情况下可能有益的是不利用静态基准值，而是重新确定——即重新计算——基准值。
因此，根据本发明，提供了一种用于确定是否和/或何时执行该操作的方法，根据本发明，在第一时段期间累积该至少一种物质的排放量，并且在累积之后确定是否基于所述累积来重新确定所述基准值。累积可用于确定是否可以重新计算基准值，同时仍确保系统符合现行的排放要求。
如下面将解释的那样，基准值的这样的重新确定可以例如减少各部件上的应力，从而降低部件故障的风险，同时确保系统承受的排放标准可以得到满足。
累积可以布置为在内燃机已经启动后的第一时段内开始。例如，累积可以在内燃机启动时立即开始，这也可以是一般情况。根据本发明的实施方式，累积在内燃机启动后5分钟内，或3分钟内或1分钟内开始。累积允许使用本发明来确定排放量——例如由于内燃机和/或其他部件的现行温度——是否升高到确定在内燃机启动时要重新确定基准值的程度。
当执行冷启动时，例如由于低温和/或潮湿等，测量例如废气流中物质的出现量的传感器可能不会立即发挥作用。根据本发明的实施方式，只要通过还原催化转化器的下游的传感器可能无法获得可靠的测量结果，就利用还原催化转化器的下游的排放量的模型表示。
根据本发明的实施方式，当累积的出现量超过第一极限时，重新确定基准值。也就是说，可以将累积排放量与预定极限——诸如当前基准值——进行比较，当累积排放量超过极限时，可以执行基准值的重新计算。
根据本发明的实施方式，可以在内燃机启动时确定内燃机的启动是否满足第一标准，其中基于内燃机的启动是否满足第一标准来确定是否启动，从而进行累积。
例如，该标准可以包括这样的标准，该标准可用于确定内燃机的启动是否要被归类为冷启动。
根据本发明的实施方式，当内燃机的启动要被归类为冷启动时，可以将基准值设置为第一预定值，因此在这种情况下，不执行累积以确定是否重新确定基准值。一般来说，关于冷启动，排放量很高，因为内燃机和废气处理部件两者都是冷的，并且没有以全部效率操作。因此，一般来说，期望尽可能地减少排放量。在这种情况下，可以利用预定基准值，其中该预定基准值可以通过设计和/或制造阶段来确定，并且可以设置成使根据上述加权排放量的要求始终得到满足。
因此，预定值可代表所述基准值的值，该值使还原催化转化器的下游的该至少一种物质的出现量最小化，或至少确保排放规定得到满足。通常，正如下文将讨论的那样，冷启动排放量和温启动排放量被加权以形成总排放量值，并且在这种情况下，基准值可以设置为满足规定的预定值。
另一方面，当第一标准将启动归类为冷启动以外的启动时，可以开始累积，以确定是否在累积之后重新确定基准值。
根据本发明的实施方式，可以利用任何合适的标准来确定是否要开始累积。
根据本发明的实施方式，当内燃机已/即将启动时，确定内燃机的第一温度的表示，并且基于第一温度的表示来确定是否开始累积。例如，发动机温度可以由冷却液温度或废气处理部件温度表示。
例如，当第一温度超过第一温度极限时，即发动机温度高于一些预定温度时，可以开始累积。该极限可以设置为一些合适的极限，该极限例如可以在设计和/或制造时凭经验确定，和/或根据早期安装的经验确定。温度的特定水平还可以依赖于例如该温度是由冷却水温度还是由废气处理部件温度表示。
根据本发明的实施方式，环境温度也被确定，并且是否开始累积也基于环境温度被确定。例如，可以将代表内燃机的第一温度与环境温度进行比较，并且累积可以布置为在温度差异超过预定差异时开始。
第一温度的表示也可以是多个温度——诸如冷却液温度、环境温度和废气处理部件(例如催化转化器)温度——的比较的结果。当内燃机关闭时，各温度将会随着时间的推移而收敛，并且第一温度可以是两个或多个不同温度之间的差异。当差异例如小于10度、20度、30度或例如可以针对特定的内燃机安装确定的其他一些合适的温度差异极限时，可以将启动归类为冷启动。反之，如果差异超过极限，则可以将累积布置为开始。此外，当确定合适的温度极限时，可以考虑例如温度传感器公差。
因此，第一温度可用于确定内燃机的启动是否被归类为冷启动或不同于冷启动的启动。
关于基准值的重新确定，可以基于该至少一种物质的累积的出现量来确定、计算。
例如，基准值对于累积的出现量的依赖性可以使得相对于高于第一出现量的第二累积的出现量而言，第一累积的出现量导致较低的基准值。
也就是说，累积排放量越高，重新确定的基准值就越低。
根据本发明的实施方式，基准值基于该至少一种物质的累积的出现量和目标值来重新确定，其中目标值是由累积的出现量和基准值的加权确定的极限值。
目标值可以预先确定，可以从目标值、基准值和累积的出现量之间的关系用数学方法解出基准值。
目标值可以进一步被限定使得与累积的出现量的权重相比，给基准值分配更高的权重。
关于目标值，可以例如相对于与允许排放量有关的立法限制来确定。例如，目标值可以被确定使得存在考虑到例如传感器精度的公差和传感器灵敏度以仍然满足设置的要求的余量。
如所示，目标值可以是对在排放量高时可以累积的累积排放量、在内燃机和废气处理部件温暖时的排放量以及因此相当低的排放量进行加权的结果的值。正如也提到的，可以给予在各部件温暖时的排放量较高的权重，因为一般来说车辆主要是在温暖时行驶。
根据本发明的实施方式，基准值Emref从以下公式中提取，因此目标值Emtarget可由立法和/或车辆制造商设置，并且w1是给定累积排放量的权重。
Figure BDA0002818327560000061
本发明可以在车辆中执行，本发明还涉及与上述方法相对应的系统。该系统的特征在于执行本发明的特征的构件。用于执行本发明的特征的这样的构件可以由任何合适的构件组成，并且各构件可以具体适于执行在系统权利要求中规定的特征。这样的构件可以由一个或多个控制单元，或其他电气、机械和/或机电元件或装置组成。本发明的进一步特征及其优点在下面列出的示例性实施方式的详细描述和附图中指出。
附图说明
图1A展示本发明有利地可以利用的示例性车辆的动力系统；
图1B展示车辆控制系统中的控制单元的实施例；
图2展示废气处理系统的实施例，其中利用了添加剂的供应，并且本发明的实施方式有利地可以利用该废气处理系统。
图3展示根据本发明的实施方式的示例性方法。
图4展示根据本发明的实施方式的排放量作为时间的函数的变化。
具体实施方式
在下面的详细描述中，将会针对车辆举例说明本发明的实施方式。然而，本发明也适用于其他种类的运输工具，例如航空和水上船只。本发明也适用于配置有废气后处理的固定设备中，其中通过使用被供应到废气流中的添加剂来使用至少一种物质。
此外，下面举例说明本发明用于氮氧化物的还原的尿素基添加剂。然而，本发明适用于任何种类的合适的添加剂，该添加剂可以布置成用于还原废气流中的任何物质/化合物，因此不一定是氮氧化物。另外，如上所述，本发明适用于例如废气基于代表离开例如尾管的排放量的基准值来再循环的情况，以及物质基于基准值来承受废气处理的任何其他系统。下面的描述适用于任何这样的系统。另外，废气处理可以包括添加剂的供应和废气再循环装置，其中一个或两个基于基准值来控制。
此外，在本描述和所附权利要求中，“物质”的表述被定义为包括化学化合物以及混合物。
图1A示意性地描述了示例性车辆100的动力系统。动力系统包括动力源，在本实施例中为内燃机101，以常规方式，该内燃机经由内燃机101的输出轴，通常经由飞轮102，经由离合器106连接到变速箱103。来自变速箱103的输出轴107通过末端传动齿轮108——诸如普通差速器——和连接到所述末端传动齿轮108的半轴104、105推进驱动轮113、114。内燃机101由车辆控制系统经由控制单元115控制，类似地，离合器和变速箱可以由控制单元116控制，该控制单元可以自动地执行换挡。
因此，图1A公开了一种特定的动力系统，但本发明适用于任何一种涉及内燃机的动力系统，也例如适用于混合动力车辆。所公开的车辆还包括一个或多个废气处理部件130，用于对从内燃机101中的燃烧产生的废气进行后处理(净化)。一个或多个废气处理部件130的功能借助于控制单元131来控制。
废气处理部件130可以是各种类型和设计，根据所公开的实施方式，向废气流提供添加剂。图2中更详细地示出本发明可以利用的废气处理部件配置130的实施例。
需要注意的是，所公开的那种废气处理部件可以包括多个部件，并具有各种设计。例如，废气处理部件130可以包括一个或多个氧化催化转化器。可以利用这样的氧化催化转化器来氧化废气流中的氮氧化物NO和不完全氧化的碳化合物中的一种或几种，这是本身已知的。废气处理部件还可以包括一个或多个颗粒过滤器，该一个或多个颗粒过滤器例如布置在氧化催化转化器的下游，并且该一个或多个颗粒过滤器以本身已知的方式布置为捕获和氧化烟尘颗粒。也就是说，废气流通过颗粒过滤器的过滤结构，其中烟尘颗粒从通过的废气流被捕捉到过滤结构中，并在颗粒过滤器中被存储和氧化。
存在包括一个或多个氧化催化转化器和一个或多个颗粒过滤器的各种配置，并且只要废气处理还包括添加剂的添加以减少在废气流中出现的至少一种物质，就可以在任何这样的配置中利用本发明的实施方式。
然而，为了简单起见，这样的部件在图2中没有示出，因此根据本发明的实施方式可以存在。在图2中仅公开了还原催化转化器201。此外，在图2中是在还原催化转化器201的上游执行的添加剂的供应也可以在更多部件的上游执行。也可以存在一个以上的还原催化转化器，并且添加剂可以在废气流中的一个以上的位置提供。然而，这样的特定的废气处理设计并不是本发明的目的，本发明的目的而是涉及基准值的确定，该基准值代表在还原后排放到周围环境中的作为结果的排放量。
参照图2，在所公开的示例性实施方式中，废气的后处理使用选择性催化还原(SCR)催化转化器201来执行。如前所述，并且在一般情况下，一个或多个废气处理部件还可以包括其他非公开部件，例如，其他催化转化器和/或颗粒过滤器，其可以布置在SCR催化转化器201的上游或下游。
因此，根据所公开的实施例，由内燃机101产生的废气被配置为在被排放到车辆100的周围环境中之前通过SCR催化转化器201。SCR催化转化器201的操作依赖于添加剂的添加，并且添加剂通过使用配量系统供应到SCR催化转化器201的上游的废气流中，该配量系统布置成将添加剂供应到废气流119中以用于SCR催化转化器201中。
根据本实施例，添加剂的供应用于在排放到车辆100的周围环境之前，通过使用SCR催化转化器201来降低来自内燃机101的废气中的氮氧化物NOx的浓度。
该添加剂可以如在本实施例中一样，例如是包括尿素作为试剂的添加剂，并且例如由AdBlue组成，AdBlue构成经常使用的添加剂并且由溶解在水中的约32.5％尿素的混合物组成。尿素在加热时形成氨，然后氨与废气流中的氮氧化物NOx反应。本发明适用于使用AdBlue时，也适用于使用任何其他尿素基添加剂时，还适用于使用完全由试剂——诸如纯氨——组成的添加剂。如上所述，本发明也适用于使用任何类型的由其他试剂组成或组成的添加剂时，以及使用该添加剂还原/处理废气流中任何合适的物质时。
添加剂使用组成添加剂配量系统的一部分的配量装置(例如喷嘴205)供应，添加剂配量系统还包括添加剂储罐202，该添加剂储罐经由泵(未示出)连接到喷射喷嘴205。添加剂的配量由添加剂控制单元204控制，该添加剂控制单元产生控制信号，用于通过控制喷嘴205和泵来控制添加剂的供应，以便利用喷射喷嘴205从储罐202向废气流119中注入所需的量。
一般来说，用于添加剂的供应的配量系统在现有技术中已经很好地描述了，因此在此不详细描述配量/执行添加剂的供应的精确方式。一般来说，原则上，配量随着内燃机的操作条件的变化而连续变化，从而在本实施例中，氮氧化物的生成也随之变化。另外，SCR催化转化器能够针对不同的现行催化转化器温度存储不同量的氨，这是本身已知的。
废气导管还可以配备有一个或多个传感器，诸如一个或多个NOx传感器207、208和/或一个或多个温度传感器(未示出)，这些传感器分别用于确定废气处理系统130中的NOx浓度和温度。NOx传感器207布置在SCR催化转化器201的上游并且也可以布置在例如其他废气处理部件——诸如其他催化转化器、氧化催化转化器、颗粒过滤器等——的上游。
NOx传感器208布置在SCR催化转化器201的下游，并且提供对在通过废气处理系统130之后离开车辆100的氮氧化物的出现量的测量。NOx传感器208还可以用于关于添加剂的配量的反馈，以及用于各种其他功能，诸如当执行添加剂的供应的校正(适应)时，这在此不讨论，但对于本领域的技术人员来说是周知的。
正如已经讨论过的，根据本发明，提供了一种用于确定代表作为结果的排放量的基准值的方法，在本实施例中，该排放量在减少之后离开车辆。下面将参照图3描述根据本发明的示例性方法300。
根据本发明的方法可以在车辆控制系统的任何合适的控制单元中实施。例如，本发明可以至少部分地例如在控制一个或多个后处理部件的控制单元中和/或在控制添加剂配量系统的控制单元中实施。如上所述，车辆的功能一般由许多控制单元控制，所公开类型的车辆中的控制系统一般包括通信总线系统，该通信总线系统由一个或多个通信总线组成，用于将许多电子控制单元(ECU)或控制器连接到车辆上搭载的各种部件。这样的控制系统可以包括大量的控制单元，并且对某个特定功能的控制可以在它们中的两个或多个之间进行划分。
为了简单起见，图1A、2只描述了控制单元115、116、130、204，但如本领域的技术人员将会了解到的那样，所示类型车辆100往往配置有明显更多的控制单元。控制单元115、116、130、204布置成经由在图1A中部分用互连线表示的通信总线系统和其他线路与彼此和其他部件通信。
如上所述，本发明可以在车辆100中的任何合适的控制单元中——例如在控制单元131中——实施。添加剂的供应通常将会依赖于从其他控制单元和/或车辆部件接收到的信号，通常情况下，所公开类型的控制单元通常适于从车辆100的各个部分接收传感器信号。例如，控制单元131将会接收例如来自NOx传感器207、208中的一个或多个的信号。所示类型的控制单元也通常适于将控制信号传递给车辆的各个部分和部件，例如传递给发动机控制单元或控制单元204。
该类型的控制通常通过编程指令来完成。编程指令通常由计算机程序组成，该计算机程序在计算机或控制单元中执行时使计算机/控制单元行使所需的控制，诸如根据本发明的方法步骤。计算机程序通常组成计算机程序制品的一部分，其中所述计算机程序制品包括合适的存储介质121(参见图1B)，计算机程序126存储在所述存储介质121上。计算机程序可以以非易失性方式存储在所述存储介质上。数字存储介质121例如可以由包括：ROM(只读存储器)、PROM(可编程只读存储器)、EPROM(可擦除PROM)、Flash存储器、EEPROM(电子可擦除PROM)、硬盘单元等的组中的任何一个组成，并布置在控制单元中或与控制单元连接，于是计算机程序由控制单元执行。因此，可以通过修改计算机程序的指令来调整车辆在特定情况下的行为。
图1B示意性地展示示例性的控制单元(控制单元131)，其中控制单元可以包括处理单元120，该处理单元可以由例如任何合适类型的处理或微型计算机——诸如用于数字信号处理的电路(数字信号处理，DSP)或具有预定特定功能的电路(特定应用集成电路，ASIC)——组成。处理单元120连接到存储器单元121，该存储器单元向处理单元120提供处理单元120需要以执行计算的例如存储的程序代码126和/或存储的数据。处理单元120还布置成在存储器单元121中存储计算的部分或最终结果。
此外，控制单元131配备有分别用于接收和发送输入和输出信号的装置122、123、124、125。这些输入和输出信号可以包括波形、脉冲或其他属性，用于接收输入信号的装置122、125可以检测到这些属性作为用于由处理单元120处理的信息。用于传送输出信号的装置123、124布置成将来自处理单元120的计算结果转换为输出信号，以便传送到车辆控制系统的其他部分和/或信号所要用于的部件。到用于接收和传输相应的输入和输出信号的装置的每一个连接可以由电缆；数据总线——诸如CAN总线(控制器区域网络总线)、MOST总线(面向媒体的系统传输)或任何其他总线配置——中的一个或多个组成，或者由无线连接组成。
回到图3中示出的示例性方法300，该方法在步骤301中开始，其中确定内燃机101是否即将或已经启动。只要不是这种情况，该方法就保持在步骤301中。当确定内燃机正在启动和/或已经启动时，该方法继续到步骤302。
在步骤302中，确定代表内燃机101的温度的一个或多个温度。例如，可以确定代表当前内燃机101温度的一个或多个温度。这样的一个或多个温度例如可以组成冷却液温度或可以代表内燃机101的现行温度的任何其他合适的温度，诸如发动机缸体温度或可以利用来代表当前内燃机温度的任何其他温度，或者可以例如通过模型表示——例如以将发动机温度与一个或多个其他温度联系起来的数学关系的形式——确定内燃机温度。还设想到，例如，可以在发动机温度的表示的确定中利用一个或多个废气处理部件的温度。此外，例如，可以确定代表车辆当前所处的周围环境的温度的一个或多个温度，例如周围空气温度。
可以例如使用合适的温度传感器或以任何其他合适的方式——诸如通过使用温度模型——来确定该一个或多个温度，该温度模型例如可以考虑到从内燃机上一次运行以来已经过去的时间。此外，关于例如环境温度，这可以以任何合适的方式确定，例如使用一个或多个传感器或例如从关于车辆所在区域的计量数据接收。
在步骤303中，对在步骤302中已经确定的一个或多个温度进行评估，以确定内燃机101的启动是否满足标准，该标准可以是确定是否将启动归类为冷启动或不归类为冷启动的启动的标准。例如，可以确定是将刚刚执行的或即将执行的内燃机的启动归类为冷启动还是另一种类型的启动，诸如温启动。
关于步骤303中的确定，可以以各种方式执行。例如，可以将在步骤302中确定的代表内燃机101的温度与代表车辆周围环境温度的温度进行比较。例如，如果比较显示这些温度之间的温度差异低于阈值差异，则可以将内燃机101的启动归类为冷启动。相反，如果内燃机101和环境温度之间的温度差异超过所述阈值，则通过该比较可以将内燃机101的启动归类为不属于冷启动，诸如温启动。然而，正如下文将讨论的那样，可以在稍后阶段将内燃机101的启动重新归类为冷启动，这取决于车辆启动后的作为结果的排放量水平。
作为基于与环境温度的表示的比较来确定内燃机101的启动是否做冷启动的备选，可以备选地只使用代表内燃机101温度的温度。然后，可以将该温度例如与阈值温度比较，其中当发动机温度低于该阈值时，可以将内燃机的启动归类为冷启动。相应地，当温度超过该阈值时，可以将内燃机101的启动归类为不是冷启动，诸如是温启动。
如果在步骤303中确定内燃机101正在进行冷启动，则该方法继续进行到步骤304。在步骤304中，关于离开车辆的(在本实施例中)NOx以及对使用哪种添加剂供应到SCR催化转化器进行控制的排放量的基准值Emref被设置为代表低排放量——例如尽可能低的排放量——的预定值。
一般来说，关于冷启动，在内燃机和废气处理部件被预热的第一时段期间，排放量比所需的要高得多，因此，基准值Emref可以被设置为低值，以便在内燃机和后处理部件变热时，系统致力于降低排放量。
基准值Emref可以例如基于SCR催化转化器的理论性能，或者基于其他标准——诸如法律的要求——来发送。例如，基准值Emref可以被设置为满足关于排放量水平且关于下文讨论的在冷启动性能和温启动性能被加权在一起时的加权排放的立法要求的值。
该基准值可以例如在被用于此类情况的设计或制造阶段期间被预先确定，并作为基准值被存储，直到可能根据下文被重新确定。无论如何，每当车辆在步骤303中被认为执行冷启动时，都可以将基准值重置为该预定值。然后，该方法在步骤305中结束。
替代地，如果在步骤303中确定内燃机101没有执行冷启动，例如因为当前内燃机101温度超过根据上文的阈值，则该方法继续到步骤306。
在步骤306中，开始车辆关于要使用的物质(在本实施例中为NOx)的当前排放量的累积。该累积可以使用来自NOx传感器208的信号来执行。此外，可以同时执行对排放量的估算。该累积可以在限定的时段——诸如预定时段——期间执行，或者，替代地或另外地，在由执行一定量的工作——诸如产生对应于一定数量的kWh或类似的工作——的内燃机101限定的时段期间执行。因此，由内燃机101产生的工作可以例如从被供应到内燃机101的燃烧室/气缸的燃料量中同时被累积。然而，这通常已经由车辆控制系统执行，因此信息可能已经可以使用。
当在步骤307中确定在步骤306中开始的累积已经在限定的时段——在本实施例工作中对应于由内燃机101产生的一定量的kWh——期间执行时，该方法继续进行到步骤308，其中累积排放量与当前基准值和/或一些其他预定值进行比较。排放量可以表示为内燃机的每单位工作——诸如所排放的物质——的数量，例如以克或毫克为单位，每由内燃机101产生的一定量的工作，例如每kWh。
在比较中使用的基准值可以如上文参照步骤304所讨论的那样设置，但也可以先前已经根据下面描述的内容来设置。
在步骤308中，可以确定累积排放量是否以预定差异超过基准值，或者仅仅超过基准值。如果是这种情况，则可以确定内燃机101的启动本应该在步骤303中由于升高的排放量水平而被归类为冷启动。例如，如果启动时内燃机101的温度没有满足根据上文被归类为冷启动的标准，但实际上内燃机101和其他部件——诸如后处理部件——可能在启动前已经冷却到确实引起不期望的升高的排放量的程度，则可能是这种情况。
如果在步骤308中，基于累积排放量与当前基准值的比较，确定步骤303中的假设是正确的，即由于排放量不超过基准值，因此内燃机101的启动不被归类为冷启动，而是例如温启动，则内燃机101的启动被确定为温启动，因此不需要改变基准值Emref。也就是说，在步骤309中，维持根据上文的步骤304或下文的步骤311确定的已现行的基准值Emref，并且该方法在步骤310中结束。因此，根据所举例说明的实施方式，当执行温启动时，从内燃机上一次运行以来始终保持现行的基准值。由于在这种情况下基准值没有变化，因此，该方法可以备选地从步骤308直接结束。
另一方面，如果排放量根据上述情况升高，则该方法继续进行到步骤311，在该步骤中，基于在步骤306中开始的累积的结果来计算新的基准值Emref。在步骤311中计算出的新基准值Emref可以被计算成使得其确保满足现行的废气排放标准。
依赖于在步骤306中开始的累积的结果，在步骤311中计算出的作为结果的基准值可以高于在步骤304中设置的基准值Emref。例如，当累积期间的排放量较高，但仍然低于在步骤304中考虑到的最坏情况时，可能是这种情况。以这种方式，例如可以减少后处理部件上的应力，同时仍然确保符合废气排放标准。
然后，在步骤312中，新确定的基准值Emref可以取代现行的基准值，直到在内燃机101随后的启动之后，在步骤304或311中再次被重新确定。然后，该方法可在步骤310中结束。
在步骤311中计算新的基准值Emref的示例性方式将在下面参照图4来举例说明。
图4展示在一些连续的累积时段上的车辆排放量的实施例，其中为了说明原因，排放量作为每时段的平均值给出。在现实中，正如已经解释过的那样，排放量可能会随着时间的推移而大幅变化，但在图4中，排放量被举例说明为每个时段P1、P2等的平均值。此外，排放量被展示为由内燃机101产生的每kWh排出的毫克物质。此外，排放量可以或可以不在时段P1以外的其他时段上累积，但公开了其他时段，因为如下面简要讨论的那样，可能存在要求多个时段期间的测量结果的立法。此外，图4的时段被展示为具有相同的长度，但这些时段也可以具有不同的时间长度，并且例如包括具有由内燃机产生的相同的工作的时段。
参照图3，当在步骤303中确定内燃机的启动不被归类为冷启动时，在步骤306中开始累积，在图4中，当已经过去预定时间，和/或已经由内燃机101产生预定工作时，时间在时间t1处结束。
由于在步骤303中已经确定内燃机的启动不是冷启动，因此，在内燃机启动后的第一时段P1期间，预期的平均排放量水平等于或低于当前基准值Emref的排放量水平，即排放量表现为车辆正在执行温启动，即内燃机和其他部件基本上处于正常工作温度。根据本实施例，现行基准值是Emref，并且可以是已经确定用于车辆冷启动的预定基准值。
然而，根据本实施例，在时段P1期间的累积之后，可以得出结论，时段P1期间的实际排放量一直是EmACC,1水平，该排放量水平大大高于基准排放量水平Emref。但该排放量水平仍低于冷启动期间可能现行的Emcold水平，该水平可能用于确定Emref水平。因此，在步骤308中确定车辆的启动不是温启动，因此要执行基准值的重新确定。该确定可以以任何合适的方式执行，但根据本发明，该确定按照以下方式执行。
由于车辆的启动因为在P1期间测得的高排放量而被确定为实际上是冷启动而不是温启动，如上所述，在诸如不满足定义冷启动的温度标准的情况下，可能是这样的，但实际上内燃机和/或废气处理部件的温度很低，因此由于排放量升高，启动实际上应被视为冷启动。
关于立法排放要求，可以设计成允许的排放量水平是作为冷启动排放量和温启动排放量加权的结果的排放量水平。在步骤311中对基准值的重新计算可以使车辆的排放量在任何时候都满足立法规定，如果必要的话，可以适当地修正下面的计算，以使排放量符合特定管辖区中的立法。
根据本实施例，利用以下公式，该公式用于遵守排放标准。例如根据这样的标准，当确定废气排放量水平时，可能要求执行两个测试周期，一个是车辆执行冷启动，然后是第二测试周期，其中车辆在第一测试周期结束后的第一时段内执行温启动，诸如在两个测试周期之间内燃机关闭10分钟的时段。然后，加权排放量必须满足设置要求。根据本发明，可以确保满足这样的要求。
例如，要低于设置极限的排放量可以根据一些加权公式计算，根据本实施例，利用根据公式(1)的加权，其中冷启动测试周期和温启动测试周期期间的排放量根据以下公式进行加权：
Figure BDA0002818327560000161
其中Emcold代表冷启动试验周期期间的排放量；Emwarm代表温启动试验周期期间的排放量。
使用加权系数是为了反映一般情况，其中车辆——特别是重型车辆——在温车时比在冷车时行驶的时间长得多。例如，所举例说明的加权符合欧洲EU6标准。
关于公式(1)，因此存在Emweighted的立法最大极限。根据本发明的实施方式，不使用立法上限值，而是使用比Emweighted更低的极限，在下文中以Emtarget表示。例如，车辆制造商可以使用较低的排放量极限来考虑到传感器中的公差和灵敏度，从而仍然可以满足立法要求。此外，例如，制造公差和各个发动机和其他部件之间的差异也可以以这种方式被考虑到。例如，车辆制造商也可能具有比立法允许的限制更严格的内部排放目的。
使用公式(1)并将加权排放量Emweighted代入目标排放量Emtarget，因此也将会成为基准值的温系统操作的极限，即Emwarm，可以确定如下：
Figure BDA0002818327560000162
其中EmACC因此代表在步骤306中的累积期间测量的排放量，并被用作冷启动排放量。
因此，在步骤312中确定的基准值依赖于目标排放量值和在步骤306的累积中确定的排放。
参照图4，假设可以根据上述标准设置的目标值Emtarget，并且时段P1中的作为结果的冷启动排放量为EmACC,1，根据本实施例，这将会导致根据公式(2)的基准值Emref,1。然后，该值可以用作P2、P3等期间的基准值，以及用于车辆的后续启动的基准值，只要这些启动是温启动。
本发明的优点是，基准值Emref可以调整，以考虑到当前现行条件。
如果，替代地，冷启动排放量一直是仍然低于Emcold水平的EmACC,2，则根据本实施例，使用公式(2)确定的作为结果的基准值将改为低于Emref,1值但仍然高于Emref的Emref，2。
本发明与在设计/制造阶段期间，在测试单元中确定冷启动排放量的方法相比具有优势，其中基准(目标)值被设置为基于该比较的静态值。
如前所述，在后处理系统达到最佳温度之前，冷启动期间的排放量较高。这意味着其余驾驶周期期间的排放量必须保持如此之低，使加权排放量(冷/温)满足立法要求。根据本发明，这可以通过设置始终满足与加权排放量有关的要求的基准值来确保。
另一方面，如果发动机半冷启动，则初始排放量比在真正的冷启动期间低。在这种情况下，可以允许其余驾驶周期期间的排放量与真正的冷启动不同，并且仍然产生相同的加权冷/温排放量。这可能具有优点，例如，后处理系统上的压力可以减少。
此外，关于排放量控制要求，至少就重型/商用车而言，通常情况下，在受控测试期间满足排放要求是不够的，还需要通过车载诊断来控制排放量，因此，这可以根据本发明进行。
此外，关于例如Eu6，也存在规定，即多个(至少3个)重复的温循环/时段的NOx排放量不得相差超过25％。这可能不会总是被事无巨细地满足，但根据本发明将会被满足，因为只要内燃机的启动被认为是温启动，就将会使用同一基准值，因此在图4中的所有时段P2、P3、P4都将会使用同一基准值。使用同一基准值是将会尽可能减少各时段之间的变化的控制。
关于排放量的估算，如前所述，当根据本发明的实施方式计算基准值时，估算的实际NOx排放量可能很多时候通过已经由发动机管理系统计算而已经存在。还需要注意的是，也是在使用可以是在添加剂的供应的上游和下游的NOx传感器来确定排放量的情况下，估算也可以使用数学模型执行以验证传感器测量结果，并且也可以替代传感器使用，例如紧接着冷启动，其中传感器例如可能承受潮湿因此不能提供可靠的测量结果。
本发明已经针对上文特定的实施方式描述，但也设想到各种备选方案。例如，当确定车辆执行冷启动时，也可以利用本发明，即当在步骤303中确定车辆执行冷启动时，也执行所举例说明的计算和累积，因此基准值总是在动态基础上确定。
此外，根据结合图中讨论的实施方式，图2所示的废气处理系统130包括SCR催化转化器201。然而，如上所述，废气处理系统可以属于包括进一步/其他部件的各种设计，只要添加剂被供应到废气流。例如，后处理系统可以包括其他部件，诸如一个或多个颗粒过滤器、一个或多个氧化催化转化器，这是本身已知的。还可以设想到，后处理系统可以包括一个以上的SCR催化转化器。例如，另一个SCR催化转化器或其他还原催化转化器可以布置在氧化催化转化器的上游。
最后，本发明已经针对车辆举例说明。然而，本发明适用于任何种类的交通工具，例如，空中交通工具和水上交通工具。本发明也适用于在燃烧工厂中使用。

Claims (17)

1.一种确定在内燃机(101)的废气流中出现的至少一种物质(NOx)的存在的基准值的方法，其中所述至少一种物质承受废气处理，废气处理依赖于基准值(Emref；Emref,1；Emref，2)执行，所述方法的特征在于，当内燃机(101)启动时：
在第一时段期间累积废气处理的下游的所述至少一种物质(NOx)的出现量，以及
基于所述至少一种物质(NOx)的累积的出现量(EmACC,1；EmACC,2)来确定是否重新确定基准值(Emref；Emref,1；Emref，2)。
2.根据权利要求1所述的方法，其中所述至少一种物质通过向废气流供应添加剂以用于所述至少一种物质的还原来承受废气处理，废气处理通过依赖于基准值供应的添加剂依赖于基准值执行，并且在添加剂的供应的下游累积所述至少一种物质(NOx)的出现量。
3.根据权利要求1所述的方法，其中所述至少一种物质通过废气再循环装置来承受废气处理，废气处理通过依赖于基准值控制的再循环装置依赖于基准值执行，并且在再循环装置的下游累积所述至少一种物质(NOx)的出现量。
4.根据权利要求1-3中任一项所述的方法，还包括：
当所述该至少一种物质的累积的出现量(EmACC,1；EmACC,2)超过第一极限时，重新确定基准值(Emref；Emref,1；Emref，2)。
5.根据权利要求1-4中任一项所述的方法，还包括：
当内燃机(101)启动时，确定内燃机(101)的启动是否满足第一标准，
基于内燃机(101)的启动是否满足第一标准来确定是否开始累积。
6.根据权利要求1-5中任一项所述的方法，还包括，当内燃机(101)启动时：
确定内燃机(101)的第一温度的表示，以及
基于第一温度来确定是否开始累积。
7.根据权利要求6所述的方法，还包括：
确定所述第一温度是否超过第一温度极限，以及
当所述第一温度超过第一温度极限时，开始累积。
8.根据权利要求6-7中任一项所述的方法，还包括：
确定内燃机(101)的环境温度的表示，以及
还基于环境温度的表示来确定是否开始累积。
9.根据权利要求8所述的方法，还包括：
将代表内燃机(101)的第一温度与环境温度进行比较，以及
基于所述比较来确定是否开始累积。
10.根据权利要求1-9中任一项所述的方法，还包括：
根据所述至少一种物质(NOx)的累积的出现量(EmACC,1；EmACC,2)来重新确定基准值(Emref；Emref,1；Emref，2)。
11.根据权利要求10所述的方法，还包括：
基于所述至少一种物质(NOx)的累积的出现量(EmACC,1；EmACC,2)和目标值(Emtarget)来重新确定基准值(Emref；Emref,1；Emref，2)，其中目标值(Emtarget)是累积的出现量(EmACC,1；EmACC,2)和基准值(Emref；Emref,1；Emref，2)的加权极限值。
12.根据权利要求11所述的方法，其中：
目标值(Emtarget)被定义为使得与累积的出现量(EmACC,1；EmACC,2)的权重相比，给基准值(Emref；Emref,1；Emref，2)分配更高的权重。
13.根据权利要求1-12中任一项所述的方法，还包括：
在内燃机已经启动后的第一时段内开始所述至少一种物质的累积。
14.一种包括指令的计算机程序，当所述程序在计算机中执行时，所述指令使所述计算机执行根据权利要求1-13中任一项所述的方法。
15.一种包括指令的计算机可读介质，当所述指令在计算机中执行时，使所述计算机执行根据权利要求1-13中任一项所述的方法。
16.一种用于确定在内燃机(101)的废气流中出现的至少一种物质(NOx)的存在的基准值的系统，其中该至少一种物质承受废气处理，废气处理依赖于基准值(Emref；Emref,1；Emref，2)执行，所述系统的特征在于，当内燃机(101)启动时：
用于在第一时段期间累积废气处理的下游的至少一种物质(NOx)的出现量(EmACC,1；EmACC,2)的构件，以及
用于基于所述至少一种物质(NOx)的累积的出现量(EmACC,1；EmACC,2)来确定是否重新确定基准值(Emref；Emref,1；Emref，2)的构件。
17.一种车辆，其特征在于，其包括根据权利要求16所述的系统。
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