CN117677842A - 氮氧化物传感器的运行方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于检测内燃机废气所含氮氧化物的氮氧化物传感器(14)的运行方法。根据本发明，电子计算装置(16)设计用于接收由氮氧化物传感器(14)提供的且表征由氮氧化物传感器(14)测得的氮氧化物的信号。

Description

氮氧化物传感器的运行方法

技术领域

本发明涉及一种根据权利要求1的前序部分所述的氮氧化物传感器的运行(工作)方法。

背景技术

这种氮氧化物传感器的运行方法例如已由DE 103 09 422A1公开。氮氧化物传感器设计成检测尤其是机动车的内燃机的废气所含氮氧化物。氮氧化物也被称为NOx，故氮氧化物传感器也称为NOx传感器。在该方法中，也称为控制设备的电子计算装置被设计用于接收可由传感器提供且表征由传感器检测的氮氧化物的信号、尤其是电信号。

发明内容

本发明的任务是改进技术领域部分所述类型的方法，使得可以实现特别有利的运行。

该任务通过一种具有权利要求1的特征的方法来完成。在从属权利要求中说明了具有合适的改进方案的有利设计。

为了以能改进如权利要求1的前序部分所述类型的方法以便实现特别有利的运行，本发明提出，对于这样的工作循环(运行周期)，即，该工作循环的数量大于1(也称为n个)、各自包含正好两个在时间上前后紧接的时间段、并且其中在各工作循环各自的第一时间段内内燃机点火运行而在各工作循环各自的第二时间段内内燃机的点火运行停止，当确定所述n个工作循环的第一时间段的算术的平均值(即，也被称为平均数的均值)小于第一阈值并且所述n个工作循环的第二时间段的算术的平均值(即，也被称为平均数的均值)小于第二阈值时，设定(出现)电子计算装置(也称为控制设备)的特殊延程运行工作状态(Sonder-Nachlaufbetriebszustand,special overrun operating state)。在该特殊延程运行工作状态中，在内燃机停用之后并且尽管内燃机停用，该电子计算装置(控制设备)仍然保持启用并且持续相比于电子计算装置的不同于该特殊延程运行工作状态的正常工作状态延长且优选紧接在内燃机停用之后的延程运行时间段，由此该氮氧化物传感器在该延程运行时间段期间——特别是连续地——准备就绪，亦即保持准备就绪状态，在该准备就绪状态下，该氮氧化物传感器能够检测氮氧化物并提供所述信号。

本发明尤其在例如设计成柴油发动机的内燃机多次交替启用和停用时允许避免用于计算SCR催化器中的氨填充度的氨填充度模型失真。内燃机多次前后相继的交替启用和停用也被称为内燃机的短暂运行。例如当内燃机被用于驱动例如设计为汽车的机动车时、尤其是当机动车例如被用作用于交付包裹等运输货物的投送车辆时，出现这种短暂运行。如果内燃机被设计成柴油发动机，则机动车是柴油车。机动车优选具有喷射器，借助于它可将还原剂引入废气中以使废气脱氮。还原剂优选是含水尿素溶液，其设计用于提供氨(NH₃)。在选择性催化还原(SCR)范围内，废气所含氮氧化物能与所提供的氨反应生成氮和水，使得废气所含氮氧化物至少部分从废气中被除去，从而废气脱氮。SCR催化器对于选择性催化还原起到催化作用，使得SCR催化器实现和/或辅助选择性催化还原。由被加入废气中的还原剂提供的、未与废气所含氮氧化物反应而生成水和氮的、即未被转化(反应)的氨也被称为多余的氨，其中，多余的氨可以积蓄在SCR催化器中。SCR催化器所含的多余氨的量也被称为SCR催化器的填充度、氨填充度或NH₃填充度。前述的也称为NH₃填充度模型的氨填充度模型被用于计算该填充度。在此，本发明允许避免NH₃填充度模型的失真或用NH₃填充度模型计算的填充度的失真。

因为在特殊延程运行工作状态中的延程运行时间段比在正常工作状态中更长，故可以通过本发明来延长延程运行。如果电子计算装置在内燃机停用后并且尽管内燃机停用而仍然保持启用，则电子计算装置以延程运行方式工作。因为在延程运行时间段内氮氧化物传感器以及控制设备(电子计算装置)都能处于准备就绪状态，并且因为氮氧化物传感器也被称为探头或NOx探头，故通过本发明实现与正常工作状态相比延长的NOx探头准备就绪状态。可由此避免过大的NH₃填充度模型偏差。换言之，可以实现NH₃填充度模型的很高的模型精度。

在本发明的有利的实施例中，设想所述数量大于5。

在本发明的有利的实施例中，设想所述数量小于20。

在本发明的有利的实施例中，设想所述第一阈值为最多20分钟。

在本发明的有利的实施例中，设想所述第二阈值为最多1分钟。

在本发明的有利的实施例中，设想在特殊延程运行工作状态中的延程运行时间段为至少5分钟。

附图说明

从下面对优选实施例的说明并且结合图可以得到本发明的其它优点、特征和细节。以上在说明书中提到的特征和特征组合以及以下在附图说明中提到的和/或在唯一的图中被单独示出的特征和特征组合不仅在各自所说明的组合中、也可以在其它组合中或单独地可采用，而没有超出本发明范围。

唯一的图以示意图示出用于机动车内燃机的废气设备的局部。

具体实施方式

该唯一的图示出用于机动车内燃机的废气设备10局部的示意图。这意味着，例如设计成汽车、尤其是乘用车辆的机动车在其制造完成状态下具有所述内燃机和废气设备10并且可借助内燃机被驱动。内燃机被点火且因此能按点火运行方式工作。在点火运行期间，在内燃机中进行燃烧过程。在各燃烧过程中，燃料-空气混合物被燃烧。由此产生内燃机废气，这些废气能流过废气设备10、特别是废气设备10的废气管12。废气设备10例如包括在图中未示出的SCR催化器，它可被废气流过。如果内燃机和进而点火运行被停用，则至少临时禁止内燃机点火运行，从而在内燃机中不进行燃烧过程。

内燃机废气可能含有氮氧化物(NOx)。为了实现特别低排放的运行，例如设有至少一个在图中未示出的计量分配装置，可借此将还原剂输送入、尤其是喷入废气中。还原剂例如是含水尿素溶液，它在被输送入热废气中时提供氨(NH₃)。在选择性催化还原(SCR)的范围内，废气所含的至少一部分氮氧化物与所提供的氨反应而生成氮和水，由此，废气所含的至少一部分氮氧化物从废气中被除去，因此废气脱氮。在此，前述的SCR催化器对于所述的选择性催化反应起到催化作用。

废气设备10也包括至少一个氮氧化物传感器14，可借此检测废气所含氮氧化物。此外，也简称为传感器的该氮氧化物传感器14可以提供信号、尤其是电信号。该信号表征由传感器测得的氮氧化物。该信号尤其表征由传感器测得的氮氧化物的量。此外，设有控制设备16，其是电子计算装置。控制设备16设计成接收由传感器提供的信号。控制设备16可以是用于控制和/或调整内燃机的发动机控制设备的一部分。以下将描述一种氮氧化物传感器14的运行方法。

为了能实现特别有利的运行，在该方法中规定，对于数量大于1且为n个的分别包含正好两个在时间上前后紧接的时间段的内燃机工作循环——其中在各工作循环的各自第一时间段内内燃机点火运行且在各工作循环的各自第二时间段内禁止内燃机点火运行，如果确定所述n个工作循环的第一时间段的算术的平均值小于第一阈值且所述n个工作循环的第二时间段的算术的平均值小于第二阈值，则设定该电子计算装置(控制设备16)的特殊延程运行工作状态，其中，在内燃机停用之后并且尽管内燃机停用，该控制设备16在该特殊延程运行工作状态下保持启用，并且持续相比于控制设备16的与该特殊延程运行工作状态不同的正常工作状态延长的延程运行时间段，由此该氮氧化物传感器14在该延程运行时间段期间保持准备就绪状态，在此准备就绪状态下，该氮氧化物传感器14能够检测氮氧化物并提供该信号。特别地，n表示正整数。优选地，n是10，因此例如也称为行驶循环的工作循环的数量例如为10。在此，该方法尤其基于以下的认识和考虑：

在下述行驶方式中，即，当机动车以短暂的发动机运行时间运行且期间被短暂的发动机停机时间中断时，通常可见的情况是，在内燃机启用(也称为发动机起动)之后氮氧化物传感器14暂时未工作，也就是不具有被称为探头准备就绪的准备就绪状态，因此不能测量废气所含的氮氧化物、尤其是内燃机的氮氧化物排放。相应的前述发动机运行时间应当是指这样的时间间隔，即，在该时间间隔内内燃机被启用、也就是点火运行。相应的前述发动机停机时间应当是指这样的时间间隔，即，在该时间间隔内，特别以连续的方式，内燃机的点火运行停止，因此该内燃机且由此该内燃机的点火运行被停用。

通常，氮氧化物传感器14只在第一时刻或该第一时刻之后处于准备就绪状态，其中，在该第一时刻与发动机起动之间存在第一时间段，该第一时间段例如可以最多约10到15分钟。所述第一时刻例如表征露点的结束。换言之，例如，假定在第一时刻废气设备10不再含有冷凝水。特别地，可以设想，氮氧化物传感器14通常只在第一时刻之后且在跟在该第一时刻后的第二时刻处于准备就绪状态，其中，在第一时刻与第二时刻之间可能存在第二时间段，该第二时间段例如可以约为100秒。在跟在第一时刻之后的第二时间段内，例如进行加热阶段，在此期间例如加热氮氧化物传感器14的也称为探头的氮氧化物探头或NOx探头，尤其是加热到例如约800摄氏度。在第一时间段和随后的第二时间段内，氮氧化物传感器14因此未处于准备就绪状态且因此无法测量废气所含氮氧化物，但内燃机在第一时间段期间和第二时间段期间点火运行且例如驱动机动车，使得机动车例如在第一时间段和第二时间段内开动。第一时间段和第二时间段例如形成一个总时间，在该总时间期间氮氧化物传感器14无法测量废气中的氮氧化物。在该总时间内，将还原剂加入废气是不依据氮氧化物传感器14的测量值进行的，因为它在该总时间期间不提供测量值或未提供有说服力的测量值，相反，在该总时间期间依据也被简称为第一模型或NOx原排放等效模型的第一计算模型将还原剂加入废气中。然而，该第一模型没有过高的精度，并且可能因为高估而导致过多的还原剂被加入废气中。这是指被加入废气中的还原剂的量大于废气脱氮所需的量，使得由还原剂提供的氨未被全部转化。如果这频繁相继发生，就像例如可能在暂时运行中、即内燃机很频繁地接连启用和停用时出现的那样，则可能由此出现不必要高的还原剂计量分配，且可能因为过高的计量分配而在较长时间后的某一时刻出现用于检查SCR催化器的诊断或用于检查氮氧化物传感器14的诊断的错误结果。原因是真实的内燃机氮氧化物排放低于由也称为NOx模型的第一模型所计算且因此预测的值。然而，由于在氮氧化物传感器14尚未准备就绪的情况下依据第一模型进行计量分配、亦即将还原剂加入废气中，故可能出现的是不希望地将更多还原剂送入废气且因此送入例如至少包含SCR催化器的系统。因为内燃机所提供的氮氧化物比借助第一模型所计算的少，故废气所含氮氧化物没有耗用全部的计量分配的还原剂，使得多余的还原剂或由其提供的氨被存入SCR催化器中。存入SCR催化器中的氨的量也被称为SCR催化器的填充度、氨填充度或NH₃填充度。使用第二计算模型——也称为第二模型或填充度模型或NH₃填充度模型或氨填充度模型，可以计算SCR催化器的填充度。然而，该填充度模型无法识别前述效果。换言之，填充度模型无法识别因为短暂运行而将多余的还原剂量加入到废气中且因此多余的氨已经被存入SCR催化器中的情况。相反，该填充度模型假定计量加入的还原剂被至少几乎全部用完且因此被转化。但由于未耗用且因而多余的还原剂或氨积存在SCR催化器中，故该填充度模型仅很不精确地计算填充度。依赖于由第二模型计算的填充度且尤其是针对计量分配或OBD(车载诊断)的下游功能可能因此出现错误判断。

前述问题和缺点可以通过本发明得以避免。通过该方法，对于在短暂的发动机停机阶段、即发动机停转时间之后存在多少短暂的发动机工作时间、即发动机运转时间进行了统计。如果识别出了具有多个这种短暂运行阶段的工作方式，则控制设备16的也称为控制设备延程运行的延程运行尤其相比于正常工作状态被延长，其中，氮氧化物传感器14尤其通过信号传输技术与控制设备16相连。例如，控制设备16是借助于它执行、尤其是控制或调整还原剂向废气中的加入的控制设备。特别地，控制设备16计算将被加入废气中的还原剂的量。替代地或附加地，例如借助控制设备16执行或计算氮氧化物传感器14和/或SCR催化器的前述诊断。

控制设备16的相比于正常工作状态被延长的延程运行尤其有以下含义：即使机动车的驾驶员通过将所谓的接线端15断开来结束机动车的点火且因此内燃机或内燃机的点火运行结束，控制设备16仍保持所谓的唤醒状态、即启用状态，且氮氧化物传感器14尤其无中断地保持其在内燃机停用之前就已处于的准备就绪状态。

在该方法中尤其规定如下：要检查是否存在所谓的短暂运行(也称为暂时运行)，并且确切说依据内燃机(也称为发动机)在其最近的发动机起动后处于运行中的时长，以及依据最近的发动机停转时间段、即发动机在其最近的运行后停用的时长。如果例如在最后的n个工作循环(也称为行驶循环)中，内燃机处于点火运行的平均时间(也称为平均工作时间)小于第一阈值，并且如果发动机停机时间的平均时间小于第二阈值，则表明存在前述的短暂运行。相应行驶循环在OBD中被定义为OBD行驶循环。

特别地，将状态设定为存在短暂运行的状态。如果该状态被设定(出现，发生)，则控制设备16的延程运行(也称为控制设备延程运行)相比于正常工作模式被延长到例如5分钟或更多，其中，在延程运行期间、亦即在延程运行时间段内，保持氮氧化物传感器14的准备就绪状态，从而当在延程运行时间段例如5分钟运行中内燃机再次起动时，该氮氧化物传感器14立即就能测量废气所含氮氧化物、即进行测量且因此测量废气所含氮氧化物，并且提供表征由氮氧化物传感器14所测的氮氧化物的信号，使得在重新起动时可以代替第一模型(NOx原料排放等效模型)而依据该信号、即依据用传感器测量的氮氧化物将还原剂加入、即按计量分配到废气中。如果识别到不再存在短暂运行，则在内燃机停用时、即在接线端子15断开时，不出现伴有延续的传感器准备就绪状态的延长的延程运行。控制设备16于是例如处于其正常工作状态，此时相比于特殊延程运行工作状态，延程运行时间段更短。另外，当出现成功的微粒过滤器再生时，前述状态可重置。因为高的废气温度会导致氨从SCR催化器排出，填充度模型可以直接在微粒过滤器再生成功之后又提供准确的填充度的值。

附图标记列表

10 废气设备

12 废气管

14 氮氧化物传感器

16 控制设备。

Claims (6)

1.一种用于检测内燃机废气所含氮氧化物的氮氧化物传感器(14)的运行方法，其中，电子计算装置(16)设计成接收由该氮氧化物传感器(14)提供的信号，其中，该信号表征由该氮氧化物传感器(14)检测的氮氧化物，

其特征是，

对于数量大于1并且分别包含正好两个在时间上前后紧接的时间段的工作循环，并且其中在各工作循环的相应第一时间段内内燃机点火运行且在各工作循环的相应第二时间段内停止该内燃机的点火运行，当确定该第一时间段的算术平均值小于第一阈值并且该第二时间段的算术平均值小于第二阈值时，设定该电子计算装置(16)的特殊延程运行工作状态，其中，在该内燃机停用之后并且尽管该内燃机停用，该电子计算装置(16)在该特殊延程运行工作状态下仍然保持启用并且持续相比于该电子计算装置(16)的不同于该特殊延程运行工作状态的正常工作状态延长的延程运行时间段，由此该氮氧化物传感器(14)在该延程运行时间段期间保持准备就绪状态，在该准备就绪状态下，该氮氧化物传感器(14)能够检测氮氧化物并提供所述信号。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征是，所述数量大于5。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征是，所述数量小于20。

4.根据前述权利要求之一所述的方法，其特征是，所述第一阈值为至多20分钟。

5.根据前述权利要求之一所述的方法，其特征是，所述第二阈值为至多1分钟。

6.根据前述权利要求之一所述的方法，其特征是，在该特殊延程运行工作状态下的延程运行时间段为至少5分钟。