用於修正NOx濃度的模型值的方法與流程

2023-12-06 18:38:01 3

本發明涉及一種用於修正在機動車的排氣系中在scr催化器上遊的nox質量的模型值的方法。此外，本發明涉及一種電腦程式以及一種機器可讀的存儲介質，當所述電腦程式在計算器上運行時，所述電腦程式實施根據本發明的方法的每個步驟，而所述機器可讀的存儲介質存儲有所述電腦程式。最後，本發明涉及一種電子控制器，所述電子控制器設計用於實施根據本發明的方法。

背景技術：

用於還原富氧的廢氣中的氮氧化物（nox）的scr方法（selectivecatalyticreduction：選擇性催化還原）基於藉助以adblue®命名的商業上可獲得的尿素水溶液（hwl）進行的選擇性催化還原。所述尿素水溶液三分之一由作為分解氨的試劑的尿素組成並且三分之二由水組成。噴嘴將液體緊鄰地在scr催化器之前噴射到廢氣流中。在那裡由尿素產生對於進一步的反應而言必需的氨（nh3）。在所述scr催化器中，來自廢氣的氮氧化物和氨化合成水和無毒的氮氣。所述scr催化器的效率依賴於溫度、空間速度並且完全決定性地也依賴於所述scr催化器的氨填充度。scr催化器通過在其表面上的吸附積聚一定質量的氨。由此，由於氮氧化物還原，除了作為尿素水溶液直接有待配給的氨之外也提供所存儲的氨，由此相對於被排空的催化器提高了所述效率。

在當今的scr系統中使用所謂的nh3液位觀察器，以便當捨棄在所述scr催化器上遊的nox傳感器時調整scr系統的還原劑液位。液位觀察器的詳細說明能夠從de102012221574a1中獲得。

技術實現要素：

在用於修正在機動車的排氣系中在scr催化器上遊的nox質量的模型值的方法中，所述排氣系具有在所述scr催化器下遊的nox傳感器和液位觀察器，不僅將所述液位觀察器的單位配給劑需求而且將品質傳感器的信息用於修正在所述scr催化器上遊的nox質量，所述品質傳感器監控配給劑的品質。所述配給劑例如能夠是尿素水溶液（hwl）。該方法是非常有利的，因為能夠捨棄在所述scr催化器上遊的nox傳感器。

優選的是，藉助所述品質傳感器來獲取包含在所述配給劑中的物質、例如尿素的濃度。在此，將所述品質傳感器的輸出信號傳遞到機動車的電子控制器中的分析軟體上，所述分析軟體將所述品質傳感器的該輸出信號換算成所述配給劑的尿素濃度。有利的是，藉助所述尿素濃度能夠在所述方法的較後的步驟中獲取實際配入到所述排氣系中的尿素質量。

有利的是，在獲取在所述scr催化器上遊的nox質量的修正因子時使用nh3質量和nox質量。該處理方式的優點在於，能夠藉助nh3和nox的質量的比例用下述已知的定義來確定本身已知的單位配給劑需求：

,

其中是實際所配入的nh3質量，是未修正的、建模得到的、在所述scr催化器上遊的nox質量,並且是建模得到的、在所述scr催化器下遊的nox質量。

根據一種實施方式，對所述nh3質量和nox質量進行濾波以獲取所述修正因子。為此使所述nh3質量和所述nox質量分別在自己的積分器中求積分。一旦所述積分器中的一個積分器已經達到能夠預先給定的閾值，那麼所有的積分器分別在相同的時刻乘以一個因子。該因子處於零到一之間，但是優選為0.9。在此，根據所述閾值得出對所述積分器中的值的不同程度的濾波，即對所述nh3質量和所述nox質量的在所述積分器中的值的不同程度的濾波，並且由此得出有針對性的濾波。

尤其優化對所述nh3質量和nox質量的濾波，以便在馬達起動和釋放調節或者說調節開通（regelfreigabe）之後在第一能夠預先給定的時間之內輸入所述修正因子，並且在沒有釋放調節的階段中繼續應用所述修正因子，所述沒有釋放調節的階段持續時間短於第二能夠預先給定的時間段。有利的是，通過該處理方式更快地提供所述修正因子，以修正在所述scr催化器上遊的nox質量。

根據本發明的方法尤其以多個步驟來運行。首先藉助所述品質傳感器來檢驗所述配給劑的品質。所述配給劑的品質在此被理解為包含在所述配給劑中的物質的濃度。隨後獲取所述單位配給劑需求。之後獲取用於修正在所述scr催化器上遊的nox質量的修正因子c。該方法的優點在於，能夠藉助所述配給劑的已知的品質（如上面已經提及的那樣，由所述品質能夠獲取實際配入到所述排氣系中的nh3質量）以及所述單位配給劑需求（對照公式（1））以簡單的方式如下來獲取所述修正因子：

，

其中是根據模型所轉換的nox質量並且是nox質量的在所述scr催化器下遊所測量的值。

相對於上面所提及的公式（2），用於計算所述修正因子c的替代的公式是下述公式：

其中是已經經過修正的、建模得到的、在所述scr催化器上遊的nox質量，並且k是能夠預先給定的常量，所述能夠預先給定的常量與放大因子相對應。在這種情況下，由此通過以下方式獲取所述修正因子c：用未修正的、建模得到的、在所述scr催化器之前的nox質量除在接下來的時間步驟中經過修正的、建模得到的、在所述scr催化器之前的nox質量。因此在第一步驟中所述修正因子c得出為一，因為在第一步驟中，針對所述經過修正的、建模得到的、在所述scr催化器之前的nox質量，使用了未修正的、建模得到的、在所述scr催化器之前的nox質量，即使用了用於在所述scr催化器之前的nox質量的模型所獲取的值。該處理方式的優點在於，以更簡單的方式計算所述修正因子c。

尤其在獲取所述單位配給劑需求之前,不僅為在所述scr催化器下遊的nox質量的值而且為在所述scr催化器上遊的nox質量的值建模。有利的是，由在所述scr催化器下遊和上遊的建模得到的nox質量的差值能夠根據模型獲取所轉換的nox質量。

根據一種實施方式，在獲取用於修正在所述scr催化器上遊的nox質量的修正因子之前，藉助nox傳感器來測量在所述scr催化器下遊的nox質量。該處理方式是非常有利的，因為能夠將在所述scr催化器下遊所測量的nox質量用於計算所述修正因子。

在本發明的一種實施方式中，在獲取所述單位配給劑需求之前，獲取實際所配入的nh3質量。所述實際所配入的nh3質量藉助所配入的配給劑的在所述配給系統中所測量的質量和所述配給劑的事先所獲取的品質來獲取。有利的是，將所述實際所配入的nh3質量用於計算所述單位配給劑需求並且由此用於計算所述修正因子。

優選將所獲取的修正值應用到在所述scr催化器上遊的nox質量的模型值上。那麼有利的是，修正所述nox質量的模型值並且改善與此相關聯的、用於所述scr催化器的尿素預控質量。

根據本發明的一種實施方式，在機動車的一個行駛循環之後將所述修正因子保存在存儲器中。通過該方式能夠在接下來的行駛循環開始時將所述修正因子用於修正在所述scr催化器上遊的nox質量，因為在機動車的冷起動之後僅一定時間就能夠實施對所述單位配給劑需求的有意義的新的確定，所述單位配給劑需求為獲取所述修正因子所需。

根據本發明的另一種實施方式，將所述配給劑需求的偏差按份額分成在所述scr催化器上遊的nox誤差和配給質量誤差。有利的是，藉助該方法可確認，用於所述nox質量的模型為不精確性負多少百分比的責任並且配給模塊的不精確性發揮多少百分比的作用。為了獲取配給量誤差，使用所述配給系統的由製造商所提供的部件公差。

此外，本發明包括一種電腦程式，所述電腦程式設計用於實施根據本發明的方法的每個步驟，尤其當所述電腦程式在計算器或者電子控制器上執行時。這實現了：在電子控制器上實施根據本發明的方法，而不必對其進行結構上的改變。

此外，本發明包括一種機器可讀的存儲介質以及一種電子控制器，在所述機器可讀的存儲介質上存儲有所述電腦程式，所述電子控制器設計用於實施根據本發明的方法。

本發明的其他優點和特徵由對實施例的接下來的說明結合附圖給出。在此，各個特徵能夠分別以單獨的形式或者以相互組合的形式來實現。

附圖說明

在附圖中：

圖1示意性地示出了scr催化器系統，並且

圖2示出了根據本發明的方法的實施例的流程圖，

圖3示出了以克為單位的不同的nox質量信號關於以秒為單位的時間的變化曲線。

具體實施方式

在圖1中示出了傳統的機動車的內燃機11的排氣系10。在所述排氣系10中布置有scr催化器12。藉助配給模塊13將配給劑溶液141從儲箱14供給所述scr催化器12。

在這裡所描述的實施例中，將尿素水溶液（hwl）用作配給劑。所述配給模塊13具有輸送泵131，所述輸送泵藉助吸管15從所述儲箱14提取配給劑溶液141。所述配給劑溶液141通過壓力管132被導引到電磁配給閥133。藉助所述配給閥133在所述內燃機11與所述scr催化器12之間將所述配給劑溶液141噴射到所述排氣系10中。所述輸送泵131和所述配給閥133由電子控制器16控制，所述電子控制器具有液位觀察器161。nox傳感器172在所述排氣系10中布置在所述scr催化器12下遊，所述nox傳感器172將有關所述排氣系10中的nox質量的測量數據轉遞給所述控制器16，在這裡尤其在所述液位觀察器161中對所述測量數據進行處理。品質傳感器142位於所述儲箱14的底部，所述品質傳感器監控所述配給劑溶液141的品質。在該實施例中，所述品質傳感器142設計為超聲傳感器。將所述品質傳感器142的輸出數據傳遞給所述電子控制器16中的分析軟體162，在所述分析軟體中由所述超聲傳感器142的輸出數據來獲取所述配給劑溶液141的尿素濃度。因此在該實施例中，所述配給劑溶液141的品質被理解為所述配給劑溶液的尿素濃度。

在圖2中示出了根據本發明的方法的實施例的流程圖。在步驟20中開始所述方法之後，首先在步驟21中，為在所述scr催化器12上遊的nox質量和在所述scr催化器12下遊的nox質量建模。在接下來的步驟22中，檢驗所述配給劑溶液141的品質。為此藉助所述超聲傳感器142來測量超聲信號在所述配給劑溶液141中的運行時間，由所述運行時間隨後在所述分析單元162中獲取所述配給劑溶液141的尿素濃度。在接下來的步驟23中，由所述配給劑溶液的所配入的質量和所述配給劑溶液141的所獲取的品質來獲取實際所配入的nh3質量。所述單位配給劑需求dbs在隨後的步驟24中藉助以下公式（1）來獲取。在此，事先對為了獲取所述單位配給劑需求dbs而使用的nh3質量和nox質量進行濾波。為此使所述質量分別在自己的積分器中求積分，並且一旦所述積分器中的一個積分器已經達到能夠預先給定的閾值，那麼所有的積分器分別在相同的時刻乘以一個因子。在這裡所描述的實施例中，所述因子為0.9。藉此，由建模得到的nox質量和所述配給劑溶液141的所獲取的品質來獲取所述單位配給劑需求dbs。在所述方法的步驟25中，藉助所述nox傳感器172來測量在所述scr催化器12下遊的廢氣的nox質量。在接下來的步驟26中，藉助所述單位配給劑需求dbs和所測量的在所述scr催化器12下遊的nox質量根據公式（2）計算出修正因子c，以用於修正建模得到的在所述scr催化器12上遊的nox質量。在步驟27中，將所述修正因子c應用到在所述scr催化器12上遊的nox質量的建模得到的值上，從而使得在步驟28中能夠在經過修正的在所述scr催化器12上遊的nox質量的基礎上實現對有待配入的nh3質量的改善的預控。

在一種實施方式中，在機動車的一個行駛循環之後將所述修正因子c保存在存儲器中，從而在接下來的行駛循環開始時提供所述修正因子c用於修正。

在另一種實施方式中，將所述配給劑需求dbs的所獲取的偏差按份額分成在所述scr催化器上遊的nox誤差和配給量誤差。為了獲取所述配給量誤差，使用所述配給系統的由製造商所提供的部件公差。

在另一種實施方式中，以下述方式優化對所述nh3質量和nox質量的濾波：即能夠在馬達起動和釋放調節之後在第一能夠預先給定的時間之內輸入所述修正因子c，並且能夠在沒有釋放調節的階段中繼續應用所述修正因子c，所述沒有釋放調節的階段持續時間短於第二能夠預先給定的時間段。

在圖3中示例性地示出了以克為單位的不同的nox質量信號關於以秒為單位的時間的變化曲線。在此，用表示的變化曲線與「真實的」在所述scr催化器12上遊的nox質量信號、即所測量的nox質量信號相對應，用表示的變化曲線與在所述scr催化器12上遊的nox質量信號的經過修正的模型值相對應，並且用表示的變化曲線與在所述scr催化器12上遊的nox質量信號的未修正的模型值相對應。藉助該圖示應當說明將所述方法用於修正在所述scr催化器12上遊的nox質量的模型值的應用情況。為此，將所述nox質量信號的「真實的」值（變化曲線）在模擬中以30%為幅度降低（變化曲線），以便示出在所述scr催化器12上遊的nox質量信號的以錯誤的方式過低的模型值。所述過低的模型值（變化曲線）藉助基於所述單位配給劑需求dbs的修正因子c來修正。結果得到用表示的變化曲線，所述用表示的變化曲線是在所述scr催化器12上遊的nox質量信號的經過修正的模型值的變化曲線。在圖3中能夠明確地看出，與所述nox質量信號的未修正的模型值的變化曲線相比，所述nox質量信號的經過修正的模型值的變化曲線更接近於所述nox質量信號的「真實的」值的變化曲線。