對用來減少氮氧化物的含氨還原劑溶液的質(zhì)量進行確定的方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種用于對還原劑溶液的質(zhì)量進行確定的方法，所述還原劑溶液用于減少氮氧化物且含氨。在該方法中，操控計量單元（14）以將能預先規(guī)定的預期劑量（D）的還原劑溶液輸出到內(nèi)燃機排氣中，借助布置在SCR排氣凈化系統(tǒng)（21）的SCR催化器（20）下游的、對氨具有交叉靈敏度的NOX傳感器（17）來確定與SCR催化器（20）的效率（ε）至少相互關聯(lián)的效率參數(shù)，將該效率參數(shù)與一能預先規(guī)定的限值進行對比。其中在第一方法步驟中在常規(guī)計量運行中規(guī)定第一預期劑量（D）和第一限值。在通過所述對比確定出效率參數(shù)對應于SCR排氣凈化系統(tǒng)（21）的功能不符合規(guī)定的情況下，在第二方法步驟中轉(zhuǎn)換到診斷運行，在所述診斷運行中在第一時間段中規(guī)定一與所述第一預期劑量（D）相比提高的第二預期劑量（D）和第二限值。如果在經(jīng)過了所述第一時間段后確定出效率參數(shù)與第二限值間存在一能預先規(guī)定的偏差，則在第三方法步驟中執(zhí)行對SCR催化器的調(diào)制并且接下來在作為第四方法步驟的適配運行中，在能預先規(guī)定的第二時間段中規(guī)定第三預期劑量（D）和第三限值。如果在經(jīng)過了所述第二時間段后確定出所述效率參數(shù)與第三限值之間存在一能預先規(guī)定的偏差，則診斷出還原劑溶液的質(zhì)量缺陷。
【專利說明】對用來減少氮氧化物的含氨還原劑溶液的質(zhì)量進行確定的方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種用于對還原劑溶液的質(zhì)量(品質(zhì))進行確定的方法，所述還原劑溶液用于在內(nèi)燃機的SCR排氣凈化系統(tǒng)中減少氮氧化物且含氨。
【背景技術】
[0002]為了在催化劑支持下從內(nèi)燃機的排氣中除去氮氧化物(NOx)已知的是，向內(nèi)燃機的排氣添加尿素水溶液作為含氨(NH3)的還原劑。在熱排氣中，通過熱解和/或水解來釋放出NH3作為在所謂的SCR催化器(選擇性催化還原催化轉(zhuǎn)化器)上的NOx還原(反應)方面的實際的選擇性還原劑。在此，產(chǎn)生了這一問題，即所確定的還原劑劑量匹配于理想的凈化效率，其中此外還應該避免過度計量，所述過度計量可能會導致不希望的NH3逸出(Schlupf)。此外，還原劑中氨或尿素的濃度必然會決定性地影響待調(diào)節(jié)的劑量。為了對這一影響參數(shù)加以考慮，已經(jīng)提出了不同的基于傳感器的診斷方法用來對還原劑溶液的由氨或尿素的濃度所決定的質(zhì)量進行確定，然而這帶來相應的硬件投入。
[0003]為了避免所述投入，在DE102007022594中提出，在一定的運行條件下借助在SCR催化器下游確定出的氨逸出來對還原劑溶液的質(zhì)量進行評估。然而通常期望的是:將跟隨內(nèi)燃機排氣的有害物質(zhì)排出以及氨逸出維持在盡可能低的水平。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]因此，本發(fā)明的任務在于提出一種方法，借助該方法可以以低設備投入的方式在很大程度上避免有害排放的情況下得出關于還原劑溶液的——尤其是降低的——質(zhì)量盡可能可靠的報告，所述還原劑溶液用于減少氮氧化物。
[0005]所述任務通過具有權(quán)利要求1所述特征的方法來解決。
[0006]在根據(jù)本發(fā)明的、用于對在內(nèi)燃機SCR排氣凈化系統(tǒng)中減少氮氧化物的含氨還原劑溶液的質(zhì)量進行確定的方法中，操控計量單元以將能預先規(guī)定的預期劑量的還原劑溶液輸出到內(nèi)燃機排氣中，借助布置在SCR排氣凈化系統(tǒng)的SCR催化器下游的、對氨具有交叉靈敏度(Querempfindlichkeit)的NOx傳感器來確定與SCR催化器的效率至少相關聯(lián)的效率參數(shù)，將該效率參數(shù)與一能預先規(guī)定的限值進行對比。在第一方法步驟中在常規(guī)計量運行中規(guī)定第一預期劑量和第一限值。在通過所述對比確定出效率參數(shù)對應于SCR排氣凈化系統(tǒng)的功能不符合規(guī)定的情況下，中斷常規(guī)計量運行并且在第二方法步驟中轉(zhuǎn)換到診斷運行，在所述診斷運行中在第一時間段中規(guī)定一與所述第一預期劑量相比提高的第二預期劑量和第二限值。如果在經(jīng)過了所述第一時間段后確定出效率參數(shù)與第二限值間存在一能預先規(guī)定的偏差，則在第三方法步驟中執(zhí)行對SCR催化器的調(diào)制:使得儲存在SCR催化器中的氨量低于一能預先規(guī)定的存儲量限值。接下來在作為第四方法步驟的適配運行中，在能預先規(guī)定的第二時間段中規(guī)定第三預期劑量和第三限值，其中如果在經(jīng)過了所述第二時間段后確定出所述效率參數(shù)與第三限值之間存在一能預先規(guī)定的偏差，則診斷出還原劑溶液的質(zhì)量缺陷。
[0007]主要可以考慮尿素、氨基甲酸銨、甲酸銨和/或有能力分解出NH3的類似物質(zhì)作為還原劑,所述還原劑尤其以水溶液的形式存在。所述還原劑溶液可以借助計量單元以純態(tài)或氣溶膠霧的形式供給給排氣，所述計量單元在SCR排氣凈化系統(tǒng)的相應的排氣管路中布置在SCR催化器的上游。所述計量單元優(yōu)選以具有一個或多個噴嘴口的計量閥的形式構(gòu)成。所述SCR催化器優(yōu)選作為擠出的滿催化器(Vollkatalysator)形式的、基于鎢氧化物或釩氧化物(五氧化二釩)的蜂窩體或者作為其于含銅或鐵的沸石的、涂布沸石的催化器。已知的是，這種催化器類型可以存儲大量的NH3，其中所儲存的NH3作為反應物(Reaktionspartner)與排氣輸入的NOx進行還原反應。接下來討論儲存在SCR催化器中的NH3量以及NH3填充狀態(tài)。優(yōu)選考慮一個相對的參數(shù)作為NH3填充狀態(tài),該參數(shù)參照當前條件下最大能儲存的NH3量指示出所存儲的NH3量。
[0008]借助布置在SCR催化器下游的、對NOx和NH3具有靈敏度的NOx傳感器，確定出與SCR催化器的效率至少相關聯(lián)的效率參數(shù)。通過一般地且優(yōu)選為在短時間區(qū)間中連續(xù)或反復進行的、所確定的效率參數(shù)與能預先規(guī)定的限值(在常規(guī)的計量運行中專指能預先規(guī)定的第一限值)之間的對比，實現(xiàn)對SCR排氣凈化系統(tǒng)功能的監(jiān)測，并且尤其實現(xiàn)了對SCR催化器功能的監(jiān)測。在此，所述效率參數(shù)優(yōu)選為與SCR催化器的NOx轉(zhuǎn)化能力相關的參數(shù)，或通過NOx傳感器的信號值表示出來。此外借助所述NOx傳感器，SCR催化器的且對NOx轉(zhuǎn)化具有決定性意義的冊13填充狀態(tài)可以得到檢查，并且其作為效率參數(shù)得到考慮。在常規(guī)的計量運行中，還原劑的劑量持續(xù)地被匹配成:使效率參數(shù)處于可以預先給定的值域內(nèi)。NOxR化的不足或還原劑的劑量不足可以例如通過NH3濃度的上升來識別出并且必要時通過對所述劑量的調(diào)整得到修正。SCR催化器的NH3儲存能力的減小或過度計量可以通過NH3濃度的上升來識別，并且在必要時同樣通過對所述劑量的調(diào)整得到修正。
[0009]如果所確定出的效率參數(shù)圍繞預期值處于可以預先規(guī)定的范圍內(nèi)，則可以得出SCR排氣凈化系統(tǒng)的功能符合規(guī)定并且通常不存在中斷或取消常規(guī)計量運行的起因。然而，如果所述對比尤其由于超出了第一限值而得出SCR排氣凈化系統(tǒng)存在不符合規(guī)定的功能，則其將被作為故障進行處理，根據(jù)本發(fā)明將對該故障進一步進行分析。如果將通過NOx傳感器獲取的濃度作為效率參數(shù)，則第一限值優(yōu)選處于5ppm到50ppm NOx或NH3的范圍內(nèi)。
[0010]根據(jù)本發(fā)明，如果確定了 SCR排氣凈化系統(tǒng)的功能不符合規(guī)定，則中斷常規(guī)的計量運行并且轉(zhuǎn)換到診斷運行，在該診斷運行中在第一時間段中規(guī)定相比于第一預期劑量有所提高的第二預期劑量和第二限值。在此，優(yōu)選根據(jù)所述預期劑量的提高來預先設定所述第二限值。NOx傳感器的信號曲線作為對提高的預期劑量的反應由此被評估，并且借助該評估最晚在經(jīng)過了第一時間段之后，決定目前所探測到的故障是否需要進一步的診斷。根據(jù)本發(fā)明，如果在第一時間段結(jié)束之后判定出所確定的效率參數(shù)與第二限值之間存在能預先規(guī)定的偏差，則引入并執(zhí)行用于對SCR催化器進行調(diào)制的方法步驟。在該調(diào)制步驟中，通過適當?shù)倪€原劑計量和/或適當?shù)腘Ox的供給實現(xiàn):儲存在SCR催化器中的NH3量低于能預先規(guī)定的存儲量限值。所述存儲量限值優(yōu)選被選擇成:能以足夠的安全性來排除還原劑或NH3的逸出。因此通過這種方式，消除了可能由上述過度計量引起的SCR催化器中NH3的存儲量的提高，并且實現(xiàn)了良好規(guī)定的催化器狀態(tài)。
[0011]根據(jù)本發(fā)明，在調(diào)制步驟之后規(guī)定了適配運行作為下一方法步驟。在該適配運行中，在能預先規(guī)定的第二時間段中規(guī)定第三預期劑量和第三限值。如果在經(jīng)過了第二時間段之后確定出所述效率參數(shù)與第三限值間存在一能預先規(guī)定的偏差，則診斷出還原劑溶液的質(zhì)量缺陷。由于所述適配運行之前的各方法步驟，從而以高安全性排除了對作為原本探測到的故障的原因的其他錯誤源，并且可以由所述效率參數(shù)與第三限值的偏差非?？煽康赝茢喑鲞€原劑溶液的質(zhì)量缺陷、尤其是質(zhì)量降低。
[0012]在本發(fā)明的設計方案中，具有至少部分地描述SCR排氣凈化系統(tǒng)的計算模型的控制單元這樣設置，使得能得出一預期劑量，借助所述預期劑量能調(diào)節(jié)地或控制地設定出儲存在SCR催化器中的氨的存儲量的能預先規(guī)定的值或值閾或者SCR催化器的NOx轉(zhuǎn)化的效率的能預先規(guī)定的值或值閾，以及還能確定出符合規(guī)定的SCR排氣凈化系統(tǒng)的效率參數(shù)的限值。尤其針對常規(guī)的計量運行，優(yōu)選對SCR催化器中的NH3填充狀態(tài)的由計算模型所建模的參數(shù)進行調(diào)節(jié)。在此，優(yōu)選通過連續(xù)的積分結(jié)算出由所設定的劑量所導致的NH3供給率以及由于與NOx和氧的消耗反應(Abreaction)和/或逸出而模型化的NH3消耗率，并且將劑量設定成，使得至少近似地實現(xiàn)催化器中理想的NH3填充狀態(tài)并且由此至少近似地實現(xiàn)理想的催化器效率。尤其在SCR催化器的NH3存儲能力由于高催化器溫度而降低的情況下，可以設置轉(zhuǎn)換到基于模型的效率控制，以實現(xiàn)通過計算模型能預先規(guī)定的催化器預期效率。在任何情況下，通過由計算模型實施的對當前各運行參數(shù)(如溫度、排氣流量等，尤其是SCR催化器的儲存特性值)的測量值的關聯(lián)，實現(xiàn)對符合規(guī)定的SCR排氣凈化系統(tǒng)的效率參數(shù)的限值的確定或確認。由此，一方面實現(xiàn)了可靠的缺陷識別，另一方面實現(xiàn)了對所探測到的缺陷的更好的分析。
[0013]在所述方法的另一設計方案中，在診斷運行中將第二預期劑量設定為提高到第一預期劑量的1.1?5倍。這實現(xiàn)了短的第一時間段，因而即使在過度計量的情況下也可以使可能產(chǎn)生的NH3逸出的排放值較小。由于診斷運行中NH3的過度計量，盡管布置在SCR催化器下游的NOx傳感器的交叉靈敏性，其信號仍是清楚可解釋的。
[0014]在所述方法的另一設計方案中，根據(jù)第二預期劑量將第一時間段選擇成:使在所述第一時間段上借助還原劑溶液所計量的NH3量與在當前條件下在SCR催化器中以降低到容限處的氨存儲能力的所能存入的NH3量相當。因此為了確定第一時間段而假定在限值處老化的SCR催化器的老化程度連同老化引起的相應變差的存儲器能力。因此，如果SCR催化器不允許地劇烈老化，則在第一時間段中隨還原劑供給的NH3量在任何情況下都會導致明顯的或可探測的NH3逸出。由于根據(jù)本發(fā)明的對第一時間段的確定，尤其可靠地避免了診斷運行中不希望的額外的有害物質(zhì)排放，并且另一方面可以探測到催化器老化。
[0015]在所述方法的另一設計方案中，為所述調(diào)制而設定與第一預期劑量相比減小的或減少到零的預期劑量和/或設定與常規(guī)內(nèi)燃機運行相比有所提高的NOx未處理排放。這在SCR催化器中實現(xiàn)了由于上述NH3過度計量而提高的NH3存儲量的尤其迅速的減少。另一方面，針對SCR催化器在第三方法步驟結(jié)束后實現(xiàn)了規(guī)定的負載狀態(tài)。
[0016]在所述方法的另一設計方案中，如果所述調(diào)制的條件一直保持到由于在SCR催化器中與內(nèi)燃機排氣中所包含的NOx的消耗反應而使儲存在SCR催化器中的氨量低于對氨逸出具有決定性意義的閾值，則可以在SCR催化器的規(guī)定調(diào)制的可復現(xiàn)性方面實現(xiàn)進一步優(yōu)化。
[0017]在所述方法的另一設計方案中，為了通過由計算模型所得出的預期劑量對SCR催化器中所儲存的氨存儲量或SCR催化器的效率(ε )進行控制或調(diào)節(jié)的設定，規(guī)定一對預期劑量進行修正的、可適配的修正值。由此，根據(jù)本發(fā)明提供了這樣的可能性:直接對模型化的劑量進行修正。以這種方式可以對干擾性的影響(例如逐漸老化的效應或漂移的效應)力口以補償。尤其實現(xiàn)了對計算模型未加以考慮或未加以足夠考慮的干擾性影響的補償。在此情況下特別有利的是:在所述方法的另一設計方案中，針對SCR催化器的能預先規(guī)定的預期效率控制的設定預期劑量，得出SCR催化器的效率，另外得出修正值的值，該修正值的值是使效率按能預先規(guī)定的方式改變到預期效率所需要的或可能需要的，并且當所得出的修正值處于一能預先規(guī)定的預期范圍以外時診斷出還原劑溶液的質(zhì)量缺陷。在此情況下，無法實現(xiàn)或在所能容許限制下不能借助修正值的變化來適配計算模型。尤其在原本不允許的催化器效率降低的情況下，相應所需的修正值的大改變結(jié)合其它在根據(jù)本發(fā)明方法中所得出的信息僅能可信地解釋為不允許的還原劑質(zhì)量降低。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0018]本發(fā)明的有利的實施形式在附圖中示出并且隨后得到描述。在此，上述的以及下文中還將闡明的特征不僅可以應用于相應地給出的特征組合，而且還可以應用于其他組合或單獨得到應用，且不背離本發(fā)明的框架。
[0019]其中:
[0020]圖1示出了機動車內(nèi)燃機的示意性方框圖，所述機動車內(nèi)燃機具有所連接的排氣凈化裝置；
[0021]圖2a和圖2b示出了效率參數(shù)的示例曲線的時間曲線圖(圖2a)以及所確定的還原劑預期劑量的示例曲線的時間曲線圖(圖2b)。
【具體實施方式】
[0022]圖1示例性地示出了具有配屬的SCR排氣凈化系統(tǒng)21的內(nèi)燃機10的示意性方框圖，所述內(nèi)燃機優(yōu)選構(gòu)成為柴油發(fā)動機。內(nèi)燃機10排出的排氣由排氣管路11接收并且穿流SCR催化器20。在SCR催化器20的入口側(cè)布置有用于測量排氣管路11中的排氣溫度的溫度傳感器13，并且進一步在溫度傳感器13的上游布置有計量單元14，該計量單元用于將含氨還原劑溶液輸出到排氣中。優(yōu)選地，使用質(zhì)量百分比約為32的特有尿素濃度的尿素水溶液。還原劑溶液中含有的氨根據(jù)SCR催化器20的運行條件或?qū)嵤┓绞交蚨嗷蛏俚貎Υ嬖赟CR催化器20中，并且在那里與排氣中含有的NOx在選擇性催化反應中反應形成無毒的產(chǎn)物。從未示出的容器通過管路22向計量單元14供給還原劑溶液。排氣管路11中的NOx傳感器16和17布置在計量單元14上游并且布置在SCR催化器20的出口側(cè)。NOx傳感器17尤其構(gòu)造成，使能發(fā)出既與排氣的NOx濃度相關聯(lián)也與排氣的NH3濃度相關聯(lián)的信號。NOx傳感器16、17以及溫度傳感器13通過信號線路18與控制單元12連接?？刂茊卧?2又通過控制線路15與計量單元14連接，并且借助雙向信號線路19與內(nèi)燃機10連接。計量單元14通過控制線路15操控用以輸出通過控制單元12確定的還原劑溶液劑量?？刂茊卧?2借助信號線路19與內(nèi)燃機10通信，并且一方面可以接收關于運行參數(shù)的信息(如輸出的扭矩或轉(zhuǎn)速)、另一方面可以按照規(guī)定來對內(nèi)燃機10的運行參量進行調(diào)整?？刂茊卧?2具有未示出的計算存儲單元并且能在對所接收的信號進行處理并對所儲存的特征曲線簇進行調(diào)用的情況下執(zhí)行用于運行內(nèi)燃機10和SCR排氣凈化系統(tǒng)21的復雜的控制和調(diào)節(jié)任務。尤其是，設有至少部分地描述SCR排氣凈化系統(tǒng)21的計算模型，借助該計算模型可以獲取、處理以及調(diào)節(jié)地或控制地調(diào)整SCR排氣凈化系統(tǒng)21的運行參數(shù)。
[0023]應理解的是，可以在排氣管路11中布置其它未顯示的部件。例如額外的氧化催化器或顆粒過濾器，他們可以在SCR催化器20的下游或上游設置在排氣管路11中。此外，可以在排氣管路11中布置其他用于排氣部件或運行參數(shù)的傳感器，并且所述傳感器可以與控制單元12連接以改善控制或調(diào)節(jié)性能。
[0024]接下來參照圖2a和2b中所示的時間曲線圖對用于實施根據(jù)本發(fā)明的方法的優(yōu)選技術手段進行詳細闡明。在此，圖2a中示出SCR排氣凈化系統(tǒng)21的效率參數(shù)的示例性時間曲線，而圖2中示出并行的預期劑量D曲線，該預期劑量D曲線由在控制單元12中運行的計算模型程序得出并且對計量單元14進行操控以將該劑量輸出。
[0025]在t/Kh的時間范圍內(nèi)，進行常規(guī)的計量運行。在此時間范圍內(nèi)，優(yōu)選進行基于模型的NH3填充狀態(tài)調(diào)節(jié)或者基于模型的效率控制。在基于模型的NH3填充狀態(tài)調(diào)節(jié)中，將SCR催化器20的NH3填充狀態(tài)的基于模型的值在反饋調(diào)節(jié)中調(diào)節(jié)為一能預先規(guī)定的預期值，并且得出為此所需的預期劑量，操控計量單元14以將該預期劑量輸出。在基于模型的效率控制中進行前饋控制，在該前饋控制中操控計量單元14以將一預期劑量D輸出，該預期劑量根據(jù)計算模型是為實現(xiàn)SCR催化器20在其NOx轉(zhuǎn)化方面的能預先規(guī)定的預期效率所必須的。在這兩種情況下都為SCR排氣凈化系統(tǒng)21實現(xiàn)了 SCR催化器20效率ε，該效率被監(jiān)測并且其曲線在圖2a中通過用30標明的軌跡示例性地示出。SCR催化器20的效率ε根據(jù)以下公式由NOx催化器16和17的信號確定出的NOx濃度值K1和NH3濃度值K2算出:
[0026]ε =1 - K2A1 (I)
[0027]并且認為該效率對`于SCR排氣凈化系統(tǒng)21的功能性是具有決定性意義的。也可以使用根據(jù)當前內(nèi)燃機運行條件而從一特征曲線簇讀出的NOx濃度，來替代借助布置在SCR催化器20上游的NOx傳感器16以測量技術所獲得的NOx濃度。
[0028]為了在其符合規(guī)定的功能性方面對排氣凈化系統(tǒng)21進行評估，而將所得出的效率ε與一同在基于模型的NH3填充狀態(tài)調(diào)節(jié)中所調(diào)節(jié)的NH3填充狀態(tài)或在效率控制中控制地調(diào)節(jié)出的預期劑量D相對應的預期效率es()11進行對比。預期效率es()11的示例性曲線在圖2a中由虛線軌跡33描繪。例如如果在整個或絕大部分的區(qū)間長度上所得出的效率ε與預期效率^心的偏差大于一能預先規(guī)定的值，則認為功能不符合規(guī)定。優(yōu)選的評估標準根據(jù)以下公式確定:
[0029]I / ( ε soll - ε )*dt I〈 δ (2)
[0030]其中，預期效率ε S()11與效率ε之間的偏差在區(qū)間長度、至I1上進行積分并且將其絕對值與一能預先規(guī)定的限值δ進行對比。在此，所述區(qū)間長度優(yōu)選根據(jù)一能預先規(guī)定的內(nèi)燃機10的NOx未處理排放的總和值來確定，或根據(jù)由NOx傳感器16提供的NOx濃度的總和值確定，或通過一固定的時間段來確定。優(yōu)選的設置是，連續(xù)地排列相應的積分區(qū)間、并且由此連續(xù)地對SCR排氣凈化系統(tǒng)21進行監(jiān)測。如果超出了所述限值δ并且由此未滿足不等式(2)，則診斷出不符合規(guī)定的功能。應理解的是，也可以對其他適當?shù)男蕝?shù)進行評估和/或可以額外地設置用于對排氣凈化系統(tǒng)12的符合規(guī)定的功能進行評價的條件，例如進一步改進的統(tǒng)計學保障方法。
[0031]如果確定了 SCR排氣凈化系統(tǒng)21的不符合規(guī)定的功能，則中斷常規(guī)的計量運行并且轉(zhuǎn)換到診斷運行中，在該診斷運行中操控計量單元14用以將相比于常規(guī)計量運行有所提高的預期劑量D輸出。這一點在圖2b的曲線圖中通過預期劑量D的在時間點h的跳躍式的上升示出。與預期劑量D升高并行地確定出預期效率^心的新的第二值。該第二值在圖2a的曲線圖中由以附圖標記34標明的曲線分支示出并且根據(jù)診斷運行中的劑量D該第二值被選擇成顯著小于常規(guī)計量運行。對于一般地在診斷運行中設置2~5倍過度計量的情況，前述通過預期效率ε 3()11模擬公式(I)所表示的效率參數(shù)限值為負。針對診斷運行的條件，將時間區(qū)間置為能預先規(guī)定的最大持續(xù)時間。所述最大持續(xù)時間優(yōu)選這樣選擇，使在此計量的NH3量量至少相當于在當前條件下在SCR催化器中以降低到容限處的NH3存儲能力所能存入的NH3量。
[0032]關于在診斷運行中確定的效率參數(shù)第二限值，可能有兩種不同的且彼此排斥的結(jié)果作為對過度計量的反應。在第一中情況下，在時間區(qū)間ti〈t〈t2內(nèi)所得出的效率參數(shù)低于第二限值；在第二中情況下，不會出現(xiàn)這個結(jié)果，也就是說，所得出的效率參數(shù)即使經(jīng)過所述時間區(qū)間后還處于第二限值以上。針對下一步的技術手段，下文首先關注所述第二種情況。
[0033]如前文中所假設，如果在時間區(qū)間內(nèi)所得出的效率參數(shù)ε不低于第二限值，則由此得出，為了將升高的預期劑量D輸出而對計量單元14的操控沒有帶來所預想的結(jié)果:即在SCR催化器20下游可測得的相應升高的NH3濃度。由此，下述情況的可能性升高:由于還原劑溶液具有不允許的降低的NH3含量、進而具有不允許的降低的質(zhì)量而無法向SCR催化器20供給與預先設定的還原劑溶液預期劑量D相符的NH3量。為了證實這一在此時刻仍具有不確定性的事實，優(yōu)選這樣設置，即在時間區(qū)間ti〈t〈t2結(jié)束后在必要情況下執(zhí)行對SCR催化器20的調(diào)制。作為向調(diào)制階段過渡的必要的觸發(fā)條件在此規(guī)定的是:至少是根據(jù)公式(2)所得出的效率ε不 低于在診斷階段中預先設定的第二限值。此外，可以設置一個或多個額外的、為過渡到該調(diào)制階段而必須同樣滿足的條件。這樣的條件例如可以包括存在SCR催化器20的能預先規(guī)定的預期溫度范圍。
[0034]在所述調(diào)制階段中這樣設定條件:使一計算出的、在診斷運行中供給到SCR催化器20并同時存儲在其中的NH3量通過與供給排氣中含有的NOx的反應以如下程度降低:使得一能預先規(guī)定的、尤其對于NH3逸出具有決定性意義的NH3存儲量限值不被超過。為此，優(yōu)選設定一與第一預期劑量D相比減小的或減小到零的預期劑量D和/或與常規(guī)內(nèi)燃機運行相比升高的NOx未處理排放。尤其優(yōu)選的是，對還原劑溶液進行基于模型的、效率控制的計量，其中這樣設置由計算模型得出的預期劑量D，即可以預料到一能預先規(guī)定的SCR催化器20預期效率ε3()11。同時，優(yōu)選這樣轉(zhuǎn)換內(nèi)燃機運行，即產(chǎn)生升高的NOx未處理排放，這例如可以通過對排氣再循環(huán)率的改變來實現(xiàn)。優(yōu)選的是，使N0x未處理排放提高到常規(guī)內(nèi)燃機運行中所產(chǎn)生的NOx未處理排放的1.1~5倍。所述調(diào)制階段的持續(xù)時間優(yōu)選根據(jù)NOx未處理排放和所設定的預期劑量D由計算模型這樣確定:即由于所儲存的NH3與所供給的NOx的反應而使得對于NH3逸出具有決定性意義的SCR催化器20ΝΗ3填充狀態(tài)閾值不被超過。
[0035]在SCR催化器20的調(diào)制結(jié)束之后規(guī)定，在一能預先規(guī)定的第二時間段中轉(zhuǎn)換到適配運行方式中。在進入適配運行時，升高的NOx量的排放通過返回到常規(guī)內(nèi)燃機運行而得以結(jié)束并且優(yōu)選進行效率控制的還原劑溶液計量。在此，由計算模型預先設定針對正常工作的SCR催化器20的預期效率ε S()11，并且操控計量單元14以輸出由計算模型得出的、為預期效率es()11所必需的預期劑量D。與之并行地，SCR催化器20的效率ε優(yōu)選借助公式
(I)的分析處理得出并將其與預期效率es()11進行對比。如果所得出的效率ε與預期效率ε soll的偏差超出了能預先規(guī)定的范圍，則診斷出還原劑溶液的質(zhì)量缺陷、尤其是質(zhì)量降低并且發(fā)出相應的信息。
[0036]在尤其優(yōu)選的方法變體方案中，為用于經(jīng)控制和經(jīng)調(diào)節(jié)地設定預期劑量D的計算模型設有一可適配的修正值F，借助該修正值對由計算模型得出的預期劑量D進行乘法或加法式的修正。其優(yōu)選在適配運行中根據(jù)以下公式得出:
[0037]F= ε soll/ ε (3)
[0038]或
[0039]ε = ε soll+/-F (4)
[0040]通過這種方式對計算模型進行適配以對否則便不能避免的漂移現(xiàn)象和不精確性進行補償。如果確定出修正值F處于能預先規(guī)定的界限以外，則診斷出還原劑溶液的質(zhì)量存在缺陷。
[0041]除了得出還原劑溶液的質(zhì)量存在缺陷以外，通過根據(jù)本發(fā)明的方法還可以以優(yōu)選的方式得出其他診斷結(jié)果。再次參照圖2a來進行進一步地闡明。如果在診斷運行中確定了:效率ε在時間區(qū)間內(nèi)與以點示出的曲線分支32相應地低于預期效率ε —的第二限值，則可以假定:在先前的常規(guī)計量運行中已經(jīng)進行了過度計量或SCR催化器20無法處理所計量的NH3量。這表明了引起故障的、升高的NH3逸出，該逸出在預期劑量D在診斷運行中被設定成升高的情況下繼續(xù)增強。其可能的原因包括:常規(guī)計量運行中實際上不允許的升高的劑量或不允許的老化的、具有相應降低的NH3存儲能力的SCR催化器20。
[0042]為了進一步加以證實，在能預先規(guī)定的第二限值被低于的情況下，優(yōu)選規(guī)定:立即中斷診斷運行并且與上述技術手段類似地對SCR催化器20進行調(diào)制。如果在隨后的填充狀態(tài)調(diào)節(jié)的計量運行或效率控制的計量運行中確定了:效率參數(shù)不能滿足與符合規(guī)定的SCR排氣凈化系統(tǒng)21相應的可預先設定的條件，尤其是催化器效率ε低于相應地能預先規(guī)定的界限，則推斷出SCR催化器20的不允許的老化并且發(fā)出警報信息。而如果達到或超出效率界限，則SCR催化器20處于符合規(guī)定的狀態(tài)并且與上述處理方法相類似地轉(zhuǎn)換到適配運行中。這里所得出的針對預期劑量D的修正值F優(yōu)選由計算模型接收并且在應用經(jīng)更新的修正值F的情況下執(zhí)行接下來的計量。
【權(quán)利要求】
1.用于對還原劑溶液的質(zhì)量進行確定的方法，所述還原劑溶液用于在內(nèi)燃機(10)的SCR排氣凈化系統(tǒng)(21)中減少氮氧化物且含氨，其中操控計量單元(14)以將能預先規(guī)定的預期劑量的還原劑溶液輸出到內(nèi)燃機排氣中，借助布置在SCR排氣凈化系統(tǒng)(21)的SCR催化器(20)下游的、對氨具有交叉靈敏度的NOx傳感器(17)來確定與SCR催化器(20)的效率(ε )至少相關聯(lián)的效率參數(shù)，將該效率參數(shù)與一能預先規(guī)定的限值進行對比，其中 -在第一方法步驟中在常規(guī)計量運行中規(guī)定第一預期劑量(D)和第一限值； -如果通過所述對比確定出效率參數(shù)對應于SCR排氣凈化系統(tǒng)(21)的功能不符合規(guī)定，中斷常規(guī)計量運行并且在第二方法步驟中轉(zhuǎn)換到診斷運行，在所述診斷運行中在第一時間段中規(guī)定一與所述第一預期劑量(D)相比提高的第二預期劑量(D)和第二限值； -如果在經(jīng)過了所述第一時間段后確定出效率參數(shù)與第二限值間存在一能預先規(guī)定的偏差，則在第三方法步驟中執(zhí)行對SCR催化器(20)的如下調(diào)制:使得儲存在SCR催化器(20)中的氨量低于一能預先規(guī)定的存儲量限值，以及 -在作為第四方法步驟的適配運行中，在能預先規(guī)定的第二時間段中規(guī)定第三預期劑量(D)和第三限值，其中如果在經(jīng)過了所述第二時間段后確定出所述效率參數(shù)與第三限值之間存在一能預先規(guī)定的偏差，則診斷出還原劑溶液的質(zhì)量缺陷。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，控制單元(12)具有至少部分地描述SCR排氣凈化系統(tǒng)(21)的計算模型，使得能得出一預期劑量(D)，借助該預期劑量能調(diào)節(jié)地或控制地設定出儲存在SCR催化器(20 )中的氨的存儲量的能預先規(guī)定的值或值閾或者SCR催化器(20)的NOx轉(zhuǎn)化的效率的能預先規(guī)定的值或值閾，以及還能確定出符合規(guī)定的SCR排氣凈化系統(tǒng)(21)的效率參數(shù)的限值。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于，在診斷運行中將第二預期劑量(D)設定為提高到第一預期劑量(D)的1.1?5倍。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項所述的方法，其特征在于，根據(jù)第二預期劑量(D)將第一時間段選擇成:使在所述第一時間段上借助還原劑溶液所計量的NH3量與在當前條件下在SCR催化器(20)中以降低到容限處的氨存儲能力的所能存入的NH3量相當。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4中任一項所述的方法，其特征在于，為所述調(diào)制而設定與第一預期劑量(D)相比減小的或減少到零的預期劑量(D)和/或設定與常規(guī)內(nèi)燃機運行相比有所提高的NOx未處理排放。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至5中任一項所述的方法，其特征在于，所述調(diào)制的條件一直保持到由于在SCR催化器(20)中與內(nèi)燃機排氣中所包含的NOx的消耗反應而使儲存在SCR催化器(20)中的氨量低于對氨逸出具有決定性意義的閾值。
7.根據(jù)權(quán)利要求2至6中任一項所述的方法，其特征在于，為了通過由計算模型所得出的預期劑量(D)對SCR催化器(20)中所儲存的氨存儲量或SCR催化器(20)的效率(ε )進行控制或調(diào)節(jié)的設定，規(guī)定一對預期劑量(D)進行修正的、可適配的修正值。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，在適配運行中，針對SCR催化器(20)的能預先規(guī)定的預期效率(ε S()11)控制的設定預期劑量(D)，得出SCR催化器(20)的效率(ε )，另外得出修正值的值，該修正值的值是使效率(ε )按能預先規(guī)定的方式改變到預期效率(ε S()11)所需要的或可能需要的，并且當所得出的修正值處于一能預先規(guī)定的預期范圍以外時診斷出還原劑溶液的質(zhì)量缺陷。
【文檔編號】F01N9/00GK103703222SQ201280035983
【公開日】2014年4月2日 申請日期:2012年6月29日 優(yōu)先權(quán)日:2011年7月19日
【發(fā)明者】B·克里斯特納, U·霍夫曼, T·彼得斯 申請人:戴姆勒股份公司