操作柴油发动机的方法和具有NH3浓度检测的柴油发动机技术

本发明专利技术涉及一种用于操作柴油发动机（1）的方法，其中在组合有SCR系统的柴油颗粒过滤器（4）下游的排气管道（2）中测量NH

Method of operating diesel engine and diesel engine with NH3 concentration detection

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】操作柴油发动机的方法和具有NH3浓度检测的柴油发动机
本专利技术涉及一种操作柴油发动机的方法，该柴油发动机具有布置在柴油发动机的排气管道中的SCR组合的柴油颗粒过滤器以及排气再循环装置，在该SCR组合的柴油颗粒过滤器中，尿素水溶液被引入排气管道中，该排气再循环装置具有在SCR组合的柴油颗粒过滤器下游分支的排气再循环导管，用于执行低压排气再循环。
技术介绍
柴油发动机采用高压排气再循环（高压EGR）和低压排气再循环（低压EGR）来控制NOX排放。在高压排气再循环中，在排气后处理的上游实现排气抽取，而在低压排气再循环中，在排气后处理的下游实现排气抽取。在发动机和排气系统的预热阶段以及还在动态驾驶条件期间，更大量地使用高压排气再循环。在其它情况下，低压排气再循环得到更多的应用，以便在相同的NOX还原率下减少CO2比例。此外，柴油发动机的排气系统越来越多地采用具有集成SCR催化剂的柴油颗粒过滤器（SDPF）。SCR催化剂是执行选择性催化还原的催化剂。在与柴油颗粒过滤器适当组合/适当集成的情况下，柴油颗粒过滤器可以包括例如SCR涂层。在选择性催化还原（SCR）的方法中，尿素水溶液被连续地注入到排气流中以还原氮氧化物并通过水解形成二氧化碳和氨。氨与排气中的氮氧化物在SCR催化剂/SCR组合的柴油颗粒过滤器上反应，以提供元素氮N2和水。这种SCR组合的柴油颗粒过滤器更常被采用，特别是与下游的SCR催化剂组合使用，以便尤其在发动机的预热阶段期间以及在低负荷操作（城镇驾驶）和高负荷操作（高速公路驾驶）两者期间减少排放。当低压排气再循环与这种SCR组合的柴油颗粒过滤器相结合被执行时，在这种情况下，排气再循环导管通常在SCR组合的柴油颗粒过滤器的下游分支。通常假定在SCR组合的柴油颗粒过滤器中形成的氨与排气中存在的氮氧化物完全转化为氮气，使得氨不能再传送到分支的排气再循环导管。然而，在其中SCR组合的柴油颗粒过滤器（SDPF）变热（例如高于400℃）或NH3以过量存在的实际驾驶条件下，氨仍然存在于离开SCR组合的柴油颗粒过滤器的排气中。在高的低压排气再循环率下，一部分氨然后通过排气再循环导管再循环到发动机，并再次部分地以NOX的形式和部分地以NH3的形式（取决于发动机负载）离开发动机。这是不期望的，并且导致不期望的排放和升高的尿素消耗。US9,080,488B2公开了一种确定NH3和NOX通过SCR催化剂的方法。这是使用布置在SCR催化剂上游和下游的NOX传感器来执行的。处理来自所述传感器的相应信号以计算SCR催化剂下游的NH3和NOX浓度。US9,429,059B2公开了一种方法，其中使用两个NOX传感器确定排气中的NOX和NH3浓度。还已知的是，经由校准来控制相应的排气再循环，利用该校准可以规定在限定的驾驶周期中的正确的排放和正确的尿素剂量。然而，在实际驾驶条件下，规定满足所有条件的校准是非常困难的。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种在本文开头处描述的类型的方法，借助于该方法，可特别精确地控制用于减少排放的排气再循环。根据本专利技术，该目的通过以下步骤在规定类型的方法中实现：测量SCR组合的柴油颗粒过滤器下游的排气中的NH3浓度；以及当超过所测量的NH3浓度的阈值时，根据所测量的NH3浓度来降低低压排气再循环率。因此，根据本专利技术的方法根据排气中NH3的浓度执行附加的低压排气再循环率控制。离开SCR组合的柴油颗粒过滤器的排气流中NH3的浓度越高，低压排气再循环率越低。这使得可以优化尿素消耗。NH3对排气再循环或空气冷却器的负面影响也可以被减小。在根据本专利技术的方法的改进中，随着低压排气再循环率的减小，柴油发动机的高压排气再循环率相应地增大。优选地使用NH3传感器来执行排气中NH3浓度的测量。该传感器布置在SCR组合的柴油颗粒过滤器与排气再循环导管的分支点之间。优选的是，在SCR组合的柴油颗粒过滤器的下游和排气再循环导管的分支点的下游使用附加的SCR催化剂，使得未进入排气再循环导管的排气中的氨部分可以在随后的SCR催化剂中转化为氮气。当提供这种SCR催化剂时，然后可以通过如下来测量排气中的NH3浓度：对布置在SCR组合的柴油颗粒过滤器下游的排气管道中的该SCR催化剂进行存储确定，并结合来自布置在SCR组合的柴油颗粒过滤器下游的NOX传感器的测量。SCR催化剂的存储确定可以使用天线传感器（antennasensor）来执行。在根据本专利技术的方法的又一变型中，可以通过在SCR组合的柴油颗粒过滤器下游和SCR催化剂下游利用NOX传感器执行测量来测量排气中的NH3浓度。将了解的是，总是涉及SCR组合的柴油颗粒过滤器下游和所述排气再循环导管的分支点上游的NH3浓度的测量。优选地在将尿素水溶液供应到SCR组合的柴油颗粒过滤器或供应到其上游的排气管道中期间测量排气中的相应NH3浓度。当存在附加的SCR催化剂时，优选地在将尿素溶液供应到该SCR催化剂或其上游的排气管道期间也执行测量。下面描述根据本专利技术的方法的另一变型。在此涉及在SCR组合的柴油颗粒过滤器的上游和下游输送两种尿素溶液剂量。对于其中第一尿素溶液剂量被引入到SCR组合的柴油颗粒过滤器上游的排气管道中并且第二尿素溶液剂量被引入到SCR组合的柴油颗粒过滤器下游的排气管道中的排气管道，在该方法变型中，NH3浓度以上述方式被测量并且用于决定第二尿素溶液剂量的输送何时被激活以及被激活到何种程度。SCR组合的柴油颗粒过滤器下游的NH3浓度越高，SCR组合的柴油颗粒过滤器上游的尿素溶液配给减少得越多，直到NH3浓度降到相对高的阈值以下，该阈值取决于SDPF温度并且例如可以是40ppm。当NH3浓度下降到第二更低的阈值以下时，尿素配给量随第一尿素溶液剂量增加，该第二更低的阈值取决于SDPF温度并且可以是例如10ppm。第二尿素溶液剂量可以根据SCR组合的颗粒过滤器下游的NOX传感器信号随其被同时引入。NOX信号越高，尿素剂量越高。SCR催化剂下游的NOX传感器信号可以用于控制附加尿素溶液配给，以用于SCR催化剂中NH3的正确存储。本专利技术还涉及一种柴油发动机，其具有布置在柴油发动机的排气管道中的SCR组合的柴油颗粒过滤器以及排气再循环装置，在SCR组合的柴油颗粒过滤器中，尿素水溶液被引入到排气流中，排气再循环装置具有在柴油颗粒过滤器下游分支的排气再循环导管，用于执行低压排气再循环。该柴油发动机的特征在于，其包括用于测量SCR组合的柴油颗粒过滤器下游的排气中的NH3浓度的装置和用于根据所测量的NH3浓度降低低压排气再循环率的装置。在一个改进中，柴油发动机包括用于相应地增加高压排气再循环率的装置。用于测量SCR组合的柴油颗粒过滤器下游的排气中的NH3浓度的装置可以包括例如NH3传感器。优选的是，在排气管道中在SCR组合的柴油颗粒过滤器的下游布置附加的SCR催化剂。排气再循环导管从SCR组合的柴油颗粒过滤器和附加SCR催化剂之间的排气管道分支出来。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种操作柴油发动机（1）的方法，所述柴油发动机具有布置在所述柴油发动机（1）的排气管道（2）中的SCR组合的柴油颗粒过滤器（4）以及排气再循环装置，在所述SCR组合的柴油颗粒过滤器中，尿素水溶液被引入所述排气管道（2）中，所述排气再循环装置具有在所述SCR组合的柴油颗粒过滤器（4）的下游分支的排气再循环导管（11），以用于执行低压排气再循环，所述方法包括以下步骤：/n-测量所述SCR组合的柴油颗粒过滤器（4）下游的排气中的NH

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20171013 DE 102017218314.41.一种操作柴油发动机（1）的方法，所述柴油发动机具有布置在所述柴油发动机（1）的排气管道（2）中的SCR组合的柴油颗粒过滤器（4）以及排气再循环装置，在所述SCR组合的柴油颗粒过滤器中，尿素水溶液被引入所述排气管道（2）中，所述排气再循环装置具有在所述SCR组合的柴油颗粒过滤器（4）的下游分支的排气再循环导管（11），以用于执行低压排气再循环，所述方法包括以下步骤：
-测量所述SCR组合的柴油颗粒过滤器（4）下游的排气中的NH3浓度；以及
-在超过所测量的NH3浓度的阈值时，根据所测量的NH3浓度来降低低压排气再循环率。


2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述柴油发动机（1）的高压排气再循环率相应地增加。


3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，使用NH3传感器（6）进行所述排气中所述NH3浓度的测量。


4.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，通过执行对布置在所述SCR组合的柴油颗粒过滤器（4）下游的所述排气管道（2）中的SCR催化剂（5）的存储确定、结合来自布置在所述SCR组合的柴油颗粒过滤器（4）下游的NOX传感器（10）的测量，来测量所述排气中的NH3浓度。


5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，通过在所述SCR组合的柴油颗粒过滤器（4）下游和所述SCR催化剂（5）下游利用NOX传感器（10）执行测量，来测量排气中的NH3浓度。


6.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其特征在于，在将所述尿素水溶液供应至所述SCR组合的柴油颗粒过滤器（4）或其上游的所述排气管道期间，测量所述排气中的NH3浓度。


7.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其特征在于，对于其中第一尿素溶液剂量被引入所述SCR组合的柴油颗粒过滤器（4）上游的排气管道（2）中并且第二尿素溶液剂量被引入所述SCR组合的柴油颗粒过滤器（4）下游的排气管道（2）中的排气管道（2），所述NH3浓度被测量并且用于决定所述第二尿素溶液剂量的输送何时被激活以及被激活到何种程度。


8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，减少所述第一尿...

【专利技术属性】
技术研发人员：张宏，
申请(专利权)人：维特思科科技有限责任公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE