通过滑模方法适配在催化器中的还原剂配量技术

本发明专利技术涉及用于调节在SCR催化器中的还原剂的配量的方法，所述方法包括：确定（160）针对所述催化器的额定有效程度（η

【技术实现步骤摘要】
通过滑模方法适配在催化器中的还原剂配量
本专利技术涉及一种用于借助滑模调节器（Sliding-Mode-Regler）适配在SCR催化器中的还原剂的配量的方法以及用于执行该方法的计算机程序和计算单元。
技术介绍
为了还原在内燃机的废气中的氮氧化物，已知不同的措施。尤其是，基于选择性催化还原（SCR，selectivecatalyticreduction）的原理来使用催化器，在所述催化器的情况下通常借助氨将氮氧化物（NO、NO2，概括为NOx）转化为氮（N2）和水。为此目的，将含水的尿素溶液注入到废气管路中的废气中，在适合的温度情况下又会由所述尿素溶液产生二氧化碳CO2和氨NH3。替代所述尿素-水溶液，一般也能够设想适合用于在SCR催化器中的选择性还原的其他还原剂。针对氮氧化物的有效还原，尤其是为了遵守针对氮氧化物和CO2的要求越来越高的排放极限值而重要的是：使尿素溶液的所注射的量尽可能精确地适配于发动机的瞬时氮氧化物排放和催化器中的运行条件。在过少的配量情况下，并不能够以足够的有效程度来减少氮氧化物，而在过高配量的情况下则可能使多余的氨不期望地进入到催化器之后的废气中并且因此进入到环境空气中，这也被称为氨逃逸（Ammoniak-Schlupf）。作为配量装置，例如能够使用具有适合的控制器的已知配量阀，所述配量阀通常布置在催化器的入口区域内。但是也能够设想其他注射位置，同样地能够设想例如在废气后处理系统中的不同位置处的多个配量装置的组合。当今已知的SCR催化器通过在催化器表面上进行吸附来存储氨或者说NH3。在催化器中的还原剂供应越多，则SCR催化器中的NOx转化就越成功。只要是针对NH3的SCR催化器的存储能力还未被耗尽，就会存储被过多地配量的还原剂。鉴于所存储的NH3方面，也论及催化器的NH3填充水平（NH3-Füllstand）。如果提供比针对当前在废气中存在的氮氧化物的转化所需的更少的还原剂，则所存储的还原剂被消耗用于转化氮氧化物并且因此减少NH3填充水平。为了实现所述配量的所期望的精确度，基于软件和硬件的用于控制的不同措施是有意义的。其尤其是也适用于如下情况，在这些情况下该系统处在从一个运行点到另一运行点的动态过渡中。不同的用于尿素配量的计算方法是可能的。例如，可以将SCR催化器上所吸附的氨的总填充水平或者该催化器的有效程度使用作为控制参量（Führungsgröße）。在使用总填充水平的情况下，这意味着存在针对催化器的填充水平的与温度相关的额定值，所述额定值被调准。于是，在高温度情况下常常被切换成基于有效程度的控制，从而使该有效程度表示该额定值。针对还原剂或尿素溶液的总配量于是作为预控制量和调节器份额的总和被得出。预控制量可以被计算，其方式为，通过与氮氧化物（NOx）的反应、通过从催化器表面的解吸附（Desoprtion）以及所吸附的NH3的通过氧化发生的损失以物理-化学模型来计算并且将所述损失规定作为预控制量、也即作为还原剂的基本的应补充配量。调节器份额然后能够通过比例调节器被计算为催化器的额定填充水平和实际填充水平之间的偏差。例如，能够为了控制SCR系统而规定针对该催化器的与温度相关的NH3额定填充水平，其中所述NH3额定填充水平在低温度情况下是高的并且向着高温度而下降。如果驾驶员对机动车进行加速，则进行从低温度到高温度的转换，该转换通常带来氮氧化物排放的升高。如果现在对额定填充水平进行调节，则在该阶段强制性地产生配量间歇，该配量间歇持续如此长的时间，直至在更高温度情况下近似地出现了更低的目标填充水平。然而，在鉴于催化器中的NH3总填充水平进行这样的调节的情况下，并不考虑该填充水平视情况或运行状态而定地如何在位置上分配到该催化器上。正如在上文中通过加速阶段及其带来的比第一示例情况更高的温度所描述的，在突然减小额定填充水平的情况下，停止还原剂的进一步注射直至达到所力求的填充水平为止，从而使超出该催化器的填充水平相对均匀地被减少并且不会发生NH3的进一步存入。相反，在第二示例情况中一旦因为例如准稳定地保持了更高温度并且使实际填充水平在其间低于额定填充水平而再次补充配量，则通常从前方、也即在位于上游的注射喷嘴的区域内再次填充该催化器，从而也在该区域内进行更高的吸附。因此，在相同的NH3总填充水平情况下、例如在第一情况下实现其他局部填充水平分布，在所述其他局部填充水平分布的情况下NH3分布进一步朝上游移位。因为在催化器中存在位置上的温度落差，其中温度通常朝下游下降，因此通过这种不同的填充水平分布也可能使总有效程度在具有相同总填充水平的不同情况之间有区别。如果更大程度地填充具有更低温度的区域（也即例如在配量间歇的情况下），则有效程度可能例如暂时失效。
技术实现思路
根据本专利技术，提出具有独立专利权利要求的特征的用于适配在SCR催化器中的还原剂的配量的方法以及用于执行该方法的计算机程序和计算单元。有利的构型方案是从属权利要求以及以下描述的主题。尤其是在此提出针对配量的调节方法，在所述方法情况下首先确定针对催化器的额定有效程度，然后根据额定有效程度计算针对还原剂的初始配量，并且接下来确定滑模调节器的切换函数（Schaltfunktion）的当前值，其中该切换函数基于额定有效程度和实际有效程度之间的当前偏差以及所述当前偏差的时间导数；并且其中，然后根据所述切换函数的当前值适配初始配量，以便因此获得针对还原剂的所得到的配量。以这种方式，将催化器的总有效程度使用作为调节过程的控制参量。如果实际有效程度和额定有效程度不同，则滑模调节器因此能够确保：实际有效程度例如（根据切换函数的具体形式）以PT1形的方式（也即如延迟环节那样）接近于额定有效程度。根据一种实施方式，在此能够为了计算初始配量而如下进行（vorgehen）：首先根据额定有效程度计算额定填充水平并且然后基于催化器模型以所计算的额定填充水平计算在预先给定的时间段之内的还原剂的所预期的损失。所预期的损失于是可以被定义为初始配量。在此，可以使用不同的详细建模并且例如将氨逃逸、氧化以及氮氧化物转化考虑并且合计作为损失项（Verlustterm）。根据一种实施方式，可以通过如下方式来进行所得到的配量的计算：确定切换函数的值，并且如果该切换函数的值大于零，则通过将初始配量提高了预先确定的超额量（Mehrmenge）计算出所得到的配量；并且如果该切换函数的值小于零，则通过将初始配量减小了预先确定的超额量计算出所得到的配量。通过这种简单的调节，可以以简单的方式利用通过分析计算的用于有效程度的值实现：有效程度在没有过调（Überschwinger）的情况下移到所预期的值。根据另一种实施方式，可以在此如下地确定所得到的配量：，其中rNH3us是调节器的所得到的配量，S是滑模调节器的切换函数，M是预先确定的超额量，V是初始配量，并且是接近于零的预先给定的值。通过引入针对超额量的饱和函数，可以避免配量的高频率切换（Umschalten）。根据另本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.用于调节在SCR催化器中的还原剂的配量的方法，所述方法包括：/n确定（160）针对所述催化器的额定有效程度（η

【技术特征摘要】
20191028 DE 102019216522.21.用于调节在SCR催化器中的还原剂的配量的方法，所述方法包括：
确定（160）针对所述催化器的额定有效程度（ηSP）；
根据所述额定有效程度（ηSP）计算（220）针对所述还原剂的初始配量（V）；
确定（310）滑模调节器的切换函数（S）的当前值，其中所述切换函数基于所述额定有效程度（ηSP）和实际有效程度（ηPV）之间的当前偏差（）以及所述当前偏差的时间导数；并且
根据所述切换函数（S）的值适配（330）所述初始配量（V），以获得针对所述还原剂的所得到的配量（rNH3us）。


2.根据权利要求1所述的方法，其中所述初始配量的计算包括：
根据所述额定有效程度计算（200）额定填充水平；
基于催化器模型以所计算的所述额定填充水平计算（210）在预先给定的时间段之内的还原剂的所预期的损失；和
将还原剂的所预期的损失（220）定义为所述初始配量（V）。


3.根据权利要求1或2所述的方法，其中对所述初始配量的所述适配（330）包括：
确定所述切换函数（S）的值；并且
如果所述切换函数的值大于零，则通过将所述初始配量（V）提高了预先确定的超额量（M）获得所得到的配量；并且
如果所述切换函数的值小于零，则通过将所述初始配量（V）减小了预先确定的超额量（M）获得所得到的配量。


4.根据权利要求1或2所述的方法，其中对所述初始配量的所述适配（330）包括：
通过如下公式计算所得到的配量：



其中rNH3us是调节器的所得到的配量，S是滑模调节器的切换函数，M是预先确定的超额量，V是初始配量，并且是接近于零的预先给定的值。


5.根据权利要求4所述的方法，其中所述方法还包括：
在对所得到的所述配量的所述计算之前将所述初始配量（V）与适配因数相乘，其中通过如下...

【专利技术属性】
技术研发人员：A·福里施，
申请(专利权)人：罗伯特·博世有限公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE