CN114761678A - 具有柴油发动机的车辆停止时scr催化转化器状态的优化 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于在具有柴油发动机的车辆中在所述车辆停止时优化催化转化器（130）的状态的方法（200），所述方法包括（a）确定（210）用于关闭所述柴油发动机的关闭过程已经启动，（b）将NH3输送速率增加（220）到第一值以将过量的NH3存储在所述催化转化器（130）中，（c）如果所述柴油发动机的转速低于转速阈值或测得的NH3排放超过排放阈值，则停止（230）NH3输送，以及（d）完成（240）所述关闭过程。本发明还涉及发动机控制器和计算机程序。

Description

具有柴油发动机的车辆停止时SCR催化转化器状态的优化
技术领域
本发明涉及在柴油发动机的情况下借助于催化转化器进行废气后处理的技术领域。本发明特别是涉及一种用于在具有柴油发动机的车辆中在所述车辆停止时优化催化转化器的状态的方法。本发明还涉及发动机控制器和计算机程序。
背景技术
已知在发动机运转期间根据当前催化转化器温度来设置催化转化器（SCR或SDPF催化转化器，其中SCR表示选择性催化还原，而SDPF表示具有柴油颗粒过滤器的选择性催化还原）中的NH3存储状态。催化剂温度越高，存储状态越低，因此NH3不会突破催化转化器。由于存储状态只是缓慢地向目标值的方向转移（持续时间超过100秒），因此在发动机突然停止的情况下可能出现存储状态未达到其目标值的情况。此外，发动机运行期间的目标值不一定与下次发动机启动时的目标值相对应。所述下次发动机启动时的目标值很高，因此在下次发动机启动时尤其是在冷废气设施的情况下，存储的NH3在催化转化器的升温阶段期间有助于NOx转化。
发明内容
本发明所基于的任务是为下一次发动机启动提供催化转化器的最佳状态，特别是最佳NH3存储状态。
该任务通过独立权利要求的主题来解决。在从属权利要求中描述了本发明的有利实施方式。
根据本发明的第一方面，描述了一种用于在具有柴油发动机的车辆中在所述车辆停止时优化催化转化器的状态的方法。所描述的方法包括：(a)确定用于关闭柴油发动机的关闭过程已经启动，(b)将NH3输送速率增加到第一值以将过量的NH3存储在所述催化转化器中，(c)如果所述柴油发动机的转速低于转速阈值或测得的NH3排放超过排放阈值，则停止NH3输送，以及(d)完成所述关闭过程。
所描述的方法基于以下认识，即与关闭发动机相关的NH3输送速率的增加导致催化转化器中NH3存储量的显著增加，然后在发动机以后冷启动时可使用该存储量。如果发动机转速变低（低于转速阈值）（并且通过催化转化器的废气流对应地减少）或如果超过排放阈值（这表明催化转化器中不可能额外存储NH3），则停止（增加的）NH3输送。由此确保了在催化转化器中有效地存储NH3，而不会随废气排放出不期望的高NH3排放。
例如，通过识别发动机停止命令（熄火）来确定关闭过程的开始，所述发动机停止命令由驾驶员对应地致动车辆钥匙或开/关按钮来触发。NH3输送速率（即每单位时间NH3的输送量(g/s)）的增加例如通过增加废气后处理系统中的尿素溶液剂量来进行。第一值大于对应于柴油发动机的当前运行状态的额定值，因此（尽可能）导致催化转化器中NH3的存储量增加。如果发动机转速变低或如果废气中测得的NH3排放过高（以先发生者为准），则停止或结束NH3输送。在这两种情况下，进一步输送NH3不再值得，因为NH3不能存储在催化转化器中并且还可能导致不期望的排放。此后完成所述关闭过程，并且车辆保持静止，直到下次发动机启动为止。
通过基于直接存在的数据对应地适配AdBlue剂量控制，无需额外的硬件就可以将该方法集成到任何柴油发动机的发动机控制器中。
根据本发明的实施例，所述第一值对应于最大NH3输送速率。
换言之，计量系统允许的尽可能多的尿素溶液。这导致在相对较短的可用时间内（即在柴油发动机关闭期间）在催化转化器中存储尽可能多的NH3量。
根据本发明的另一实施例，所述转速阈值在100转/分钟和300转/分钟之间，特别是大约200转/分钟。
根据本发明的另一实施例，借助于安装在所述车辆的废气系统中的催化转化器下游的排放传感器来检测测得的NH3排放。
所述排放传感器优选安装在所述催化转化器的输出端处。替代地，所述排放传感器安装在安装在SCR/SDPF催化转化器下游的氨泄漏催化转化器(ASC)之后。
根据本发明的另一实施例，所述排放阈值在30ppm NH3和50ppm NH3之间，特别是大约40ppm NH3。
根据本发明的另一实施例，该方法还包括在确定已启动关闭过程之前执行的以下步骤：(a)确定所述柴油发动机处于空转状态，以及(b)将NH3输送速率增加至第二值，以将过量的NH3存储在催化转化器中。
在该实施例中，有利地利用了空转阶段大多在关闭过程之前，其方式是在识别出空转状态时已经增加了NH3输送量。如果此后实际上启动了关闭过程，则催化转换器的NH3存储状态已经有所提高，并且由此对应地提高了在关闭过程中达到最佳存储状态的概率。
根据本发明的另一实施例，所述第二值小于或等于所述第一值。
由于不确定空转阶段之后是否是关闭过程，因此可能有利的是选择略小于第一值的第二值（并因此增加NH3输送）。
根据本发明的另一实施例，该方法还包括当测得的NH3排放超过所述排放阈值时，将NH3输送速率从所述第二值减小到更低值。
换言之，即使在空转中也避免增加NH3的排放。
根据本发明的另一实施例，该方法还包括当柴油发动机脱离空转状态时，将NH3输送速率从所述第二值减小到与柴油发动机的运行状态相对应的更低值。
换言之，当发动机脱离空转状态时，NH3输送速率与柴油发动机的实际运行状态相适配。
根据本发明的第二方面，描述了一种发动机控制器，其被设置为执行根据第一方面或前述实施例之一的方法。
所述发动机控制器基本上基于与上述根据第一方面的方法相同的思想，并且特别是使得该方法能够在具有柴油发动机和SCR催化转化器的车辆中实施。
根据本发明的第三方面，描述了一种具有计算机可执行指令的计算机程序，所述计算机可执行指令在由处理器执行时被设置为执行根据第一方面和/或上述实施例之一的方法。
在本文献的意义上，这种计算机程序的命名与包含用于控制计算机系统以适当协调系统或方法的工作方式的指令，从而实现与根据本发明的方法相关联的效果的程序元素、计算机程序产品和/或计算机可读介质的概念同义。
所述计算机程序可以以任何合适的编程语言（例如JAVA、C++等）实现为计算机可读指令代码。所述计算机程序可以存储在计算机可读存储介质（CD-ROM、DVD、蓝光光盘、可移动盘驱动器、易失性或非易失性存储器、内置存储器/处理器等）上。所述指令代码可以对计算机或其他可编程设备（例如特别是用于机动车辆的发动机的控制设备）进行编程，使得期望的功能得以执行。此外，所述计算机程序可以在诸如互联网的网络中提供，在需要时用户可以从该网络下载所述计算机程序。
本发明既可以借助于计算机程序（即软件）也可以借助于一个或多个特殊电路（即以硬件或任何混合形式）实现，即借助于软件组件和硬件组件来实现。
需要指出的是，已经参照本发明的不同主题描述了本发明的实施方式。特别地，本发明的一些实施方式是用方法权利要求描述的，而本发明的其他实施方式是用装置权利要求描述的。然而，本领域技术人员在阅读本申请后将立即清楚的是，除非另有明确说明，否则除了属于一种类型发明主题的特征的组合之外，属于不同类型发明主题的特征的任何组合也是可能的。
本发明的其他优点和特征由以下对优选实施方式的示例性描述得出。
附图说明
图1示出了具有催化转化器的废气后处理系统的结构。
图2示出了根据本发明的实施例的用于在具有柴油发动机的车辆中在所述车辆停止时优化催化转化器的状态的方法的框图。
具体实施方式
需要指出的是，下面描述的实施方式仅代表本发明可能的实施变型的有限选择。
图1示出了具有催化转化器的废气后处理系统100的结构。废气后处理系统100具有柴油氧化催化转化器（DOC）110、用于尿素溶液的输送器120、SCR或SDPF催化转化器130（SCR＝选择性催化反应，SDPF＝具有柴油颗粒过滤器的SCR）、（第一）排放传感器140、氨泄漏催化转化器150（ASC）和（第二）排放传感器160，它们在箭头102（输入端）和箭头104（输出端）之间的废气流方向上按照提到的顺序安装。SCR催化转化器130的功能所需的NH3或氨经由尿素溶液输送器120与废气流混合，其中NH3的一部分也可以存储在催化转化器130的多孔结构中。本发明的目的是确保在冷启动期间存储在催化转化器130中的NH3的量尽可能大。这通过下面描述的方法实现，该方法（必要时以计算机程序的形式）可以直接实现在发动机控制器中。
图2示出了根据本发明的实施例用于在具有柴油发动机的车辆中在该车辆关闭时优化催化转化器、特别是图1中所示的SCR/SDPF催化转化器130的状态的方法200的框图。
在210，确定已经启动了用于关闭柴油发动机的关闭过程，例如通过驾驶员致动车辆钥匙或开/关按钮。
作为响应，在220，将NH3输送速率增加到第一值，以将过量的NH3存储在催化转化器130中。第一值优选地对应于经由尿素溶液输送器120的尿素溶液的最大剂量。
在230，当柴油发动机的转速低于转速阈值或测得的NH3排放超过排放阈值时关闭NH3输送。换言之，尽可能长时间地进行尿素溶液的高剂量输送，即直到转速变低（优选200转/分钟）或（优选使用第一排放传感器140，替代地使用第二排放传感器160）测得的氨排放高到（例如高于40ppm）以致于表明催化转化器130中存在NH3突破为止。
在240，完成关闭过程。
在典型的关闭过程中，从熄火命令至达到转速阈值为止持续1-2秒。在此时间内，可以以最大剂量喷射总共约2克至4克的尿素溶液（NH3含量为33%），这导致在催化转化器130中额外存储约0.7克至1.3克的NH3。该额外的NH3量然后有助于在SRC升温阶段期间的下一次冷启动之后以及在此之后由于先前存储在SCR催化转化器中的NH3提高SCR转换效率。
通过在（特别是每个）空转阶段也显著增加NH3剂量，可以实现进一步的优化。在此利用了大多数熄火命令是在发动机处于空转时发出的。因此在这些情况下，当检测到熄火命令时，催化转化器中NH3的存储量已经增加。在检测到该命令之后，如上所述在催化剂130中存储尽可能多的额外NH3。空转时也会考虑测得的NH3排放，并且如果测得的排放超过诸如40ppm的阈值，则停止或减少尿素溶液输送的增加。在继续正常行驶的情况下，在空转阶段结束时过渡到正常的、也就是与柴油发动机的运行状态相对应的尿素溶液剂量。
附图标记
100 废气后处理系统
102 箭头
104 箭头
110 柴油氧化催化转化器
120 尿素溶液输送器
130 SCR催化转化器
140 排放传感器
150 氨泄漏催化转化器
160 排放传感器
200 方法
210 方法步骤
220 方法步骤
230 方法步骤
240 方法步骤。

Claims (11)

1.一种用于在具有柴油发动机的车辆中在所述车辆停止时优化催化转化器（130）的状态的方法（200），所述方法包括：
确定（210）用于关闭所述柴油发动机的关闭过程已经启动，
将NH3输送速率增加（220）到第一值以将过量的NH3存储在所述催化转化器（130）中，
如果所述柴油发动机的转速低于转速阈值或测得的NH3排放超过排放阈值，则停止（230）NH3输送，以及
完成（240）所述关闭过程。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述第一值对应于最大NH3输送速率。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，所述转速阈值在100转/分钟和300转/分钟之间。
4.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，借助于安装在所述车辆的废气系统（100）中的催化转化器（130）下游的排放传感器（140、160）来检测测得的NH3排放。
5.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述排放阈值在30ppm NH3和50ppmNH3之间。
6.根据前述权利要求中任一项所述的方法，还包括在确定已启动关闭过程之前执行的以下步骤：
确定所述柴油发动机处于空转状态，以及
将NH3输送速率增加至第二值，以将过量的NH3存储在所述催化转化器中。
7.根据权利要求6所述的方法，其中，所述第二值小于或等于所述第一值。
8.根据权利要求6或7所述的方法，还包括当测得的NH3排放超过所述排放阈值时，将NH3输送速率从所述第二值减小到更低值。
9.根据权利要求6至8中任一项所述的方法，还包括当所述柴油发动机脱离空转状态时，将NH3输送速率从所述第二值减小到与所述柴油发动机的运行状态相对应的更低值。
10.一种用于柴油发动机的发动机控制器，其中所述发动机控制器被设置为执行根据前述权利要求中任一项所述的方法。
11.一种具有计算机可执行指令的计算机程序，所述计算机可执行指令在由处理器执行时被设置为执行根据权利要求1至9中任一项所述的方法。
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