用于加热排气系统的方法技术方案

用于加热排气系统的方法。本发明专利技术涉及一种用于借助于电加热设备（14、15）加热内燃机（1）下游的排气系统（120）的方法（200），所述方法包括：确定所述排气系统（120）中的当前温度（t_EHC、t_EHC^Us、t_Cat），基于所确定的当前温度（t_Cat）和目标温度确定加热需求（t_EHC^Des），根据所述加热需求和为了加热所述电加热设备（14、15）需要的能量计算所需要的热量（Pwr^Des），以及控制（Pwr^Req）所述电加热设备（14、15）用于产生所计算的热量。此外提出用于实施这种方法的计算单元（20）和计算机程序。这种方法的计算单元（20）和计算机程序。这种方法的计算单元（20）和计算机程序。

【技术实现步骤摘要】
用于加热排气系统的方法


[0001]本专利技术涉及一种用于加热内燃机下游的排气系统的方法以及用于实施该方法的计算单元和计算机程序。

技术介绍

[0002]为了达到法律规定的排放极限值，可以使用三元催化转化器（英语：three way catalyst，TWC），所述三元催化转化器使得能够将相关的气态有害物质NOx、HC以及CO转换成如N2、H2O和CO2之类的无害产品。为了这些催化反应按规定进行，催化转化器中的温度通常必须超过典型300
‑
400
°
C的所谓起燃温度。一旦达到或超过该起燃温度，催化转化器就几乎完全转换相关的有害物质（所谓的催化转化器窗）。
[0003]为了尽可能快地达到这种状态，可以应用所谓的发动机内催化转化器加热措施。在此，由于晚的点火角而降低快燃发动机的效率，并且从而增加废气温度和到催化转化器中的焓输入。同时，可以通过经适配的喷射策略（例如多次喷射）来确保燃烧稳定性。
[0004]现有废气极限值的持续加强和对附加有害物质组分（例如氨、NH3）的监督导致废气后处理系统的增加的复杂性，所述废气后处理系统通常由多个串联的催化转化器组成。在此，出于结构空间原因，除了靠近发动机布置的催化转化器外，也在底部中使用催化转化器。
[0005]除了所述发动机内催化转化器加热措施之外，还可以使用外部催化转化器加热措施，例如借助于可电加热的催化转化器或废气燃烧器。例如在DE 41 32 814 A1和DE 195 04 208 A1中描述了这种外部加热措施。所述外部加热措施特别适用于将排气系统的远离发动机安置的部件快速加热到所需要的工作温度，因为发动机内加热措施在这些点将不起作用或仅在长的时间后才起作用。

技术实现思路

[0006]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加热内燃机下游的排气系统的方法以及用于实施该方法的计算单元和计算机程序。有利的设计方案是从属权利要求和以下描述的主题。
[0007]根据本专利技术的用于借助于电加热设备加热内燃机——例如快燃发动机或柴油发动机或其他燃烧发动机、诸如气体或H2燃烧器——下游的排气系统的方法包括：确定所述排气系统中的当前温度，基于所确定的当前温度和目标温度确定加热需求，根据所述加热需求和为了加热所述电加热设备需要的能量计算所需要的热量，以及控制所述电加热设备用于产生所计算的热量。
[0008]安装在排气系统中的电加热设备（以下在不限于加热设备的具体设计方案的情况下也称为加热盘）使得能够借助于来自电气系统的电能与发动机条件无关地并且尤其是已经在（仍）停住的发动机的情况下将热量引入到排气系统中，所述热量借助于发动机废气质量流或在使用外部所输送的输送空气的情况下被输送到排气系统的布置在（一个或多个）
加热盘下游的部件中。然而，电能量消耗导致车辆的电气系统以及电池的对应负载。根据本专利技术的方法使得能够使能量消耗最小化，其方式是尽可能目标精确地请求和提供所需量的热量或加热功率。
[0009]尤其是基于排气系统的温度模型实施当前温度的确定和/或所需要的热量的计算。
[0010]使用基于模型的（预）控制允许根据物理参数、例如加热盘之前和/或加热盘中的温度、质量流量、要加热的催化剂的质量、热容量等直接计算所需要的加热功率，以及在此考虑所有物理相关影响参数。可选地必要时存在的附加PID调节由此仅仍必须调整干扰参量。此外，可以定义最大允许温度，并且可以借助于温度模型监控对所述最大允许温度的遵守。由此可以保护排气系统的重要部件（例如加热盘、催化转化器、颗粒过滤器
……
）免受损坏性过热。
[0011]在温度模型中使用的用于确定加热盘温度的物理方程式可以被求逆，以便直接确定用于达到预先给定的目标温度所需的加热功率。
[0012]在此基本上可以考虑两个叠加的加热过程。一方面，这些是通过加热盘加热质量流。除了温差之外，要加热的气体的质量以及其热容量也与此相关。并且另一方面，加热加热盘本身。除了温差之外，加热盘的质量以及热容量与此相关：在此，表示加热盘的功率，表示通过加热盘的废气质量流量，表示废气质量流量的热容量，表示目标温度，表示加热盘上游的废气质量流的温度，表示加热盘的质量，表示加热盘的热容量，表示加热盘的当前温度以及表示加热过程的时间常数。
[0013]用时间常数定义加热过程的时间额定曲线（例如10秒）。因此，所述时间常数提供自由度，以便通过对应的功率要求来形成动态加热过程，并且可以根据加热盘的目标温度和当前温度之间的偏差以及必要时废气质量流量被改变以用于进一步地精细优化。
[0014]如例如对流传热之类的其他影响在温度模型中被考虑，并且可选地同样可以在预控制中被考虑。但是，由于所述其他影响已经隐含地包含在加热盘温度中，并且与用于加热质量流以及加热盘本身的加热功率相比仅是次要的，因此可以不需要明确的考虑。
[0015]有利地，该方法此外包括控制流体流用于将热量从加热设备输送到排气系统的要加热的部件，其中要加热的部件尤其是包括催化转化器和/或颗粒过滤器。在此，如果当加热设备达到可预定的最低温度时控制流体流用于从加热设备提取热量，则是特别有利的。由此实现加热设备的最大加热速度，使得非常快速地达到目标温度，并且仅在已经热的加热设备的情况下才将热量输送给要加热的部件。从而，加热的效率可以被最大化并且从而能量需求可以被最小化。
[0016]目标温度有利地根据排气系统的一个或多个运行参数被确定。在此，尤其是排气系统的一个或多个运行参数包括排气系统中的有害物质浓度和/或排气系统内的压力损失和/或排气系统中的排气质量流量和/或环境温度。由此可以分别适配于当前运行条件地设
定适当的温度。例如，颗粒过滤器在正常运行中的运行温度可能低于在颗粒过滤器再生期间的运行温度，其中必须将温度设定得如此高，以致于可以燃烧烟灰颗粒。
[0017]为了确定目标温度，例如也可以动用来自DE 10 2021 208 258 A1的方法，其中公开一种用于确定表征催化转化器系统转换有害物质的当前能力的特征的方法。在此，基于局部温度确定催化转化器的区段或部分体积的局部转换能力，并且由此确定催化转化器或（具有多个各个催化转化器的）整个排气系统的整体或总转换能力。由于催化转化器具有一定的热容量，因此在启动内燃机之后，整个催化转化器容积不同时跃变地进入热运行窗。相反地，具有催化转化器的排气系统将在从前向后的流动方向上热透，并且因此可转换催化剂容积随着时间逐步增加。从而，加热盘的加热功率可以特别精确地被适配于实际需求。
[0018]如已经提到的，用于不仅加热加热盘本身而且加热所输送的废气质量流的所需要的加热功率可以通过对基础物理模型求逆直接被计算。由于直接考虑重要物理影响，因此可以大大简化并且必要时完全取消加热盘功率的PID调节，因为仅仍必须调整干扰参量。加热过程的动态形成可以通过相应地改变时间常数根据加热盘的目标温度和当前温度之间的偏差以及必要时废气质量流量来实现（例如，在与目标温度本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于借助于电加热设备（14、15）加热内燃机（1）下游的排气系统（120）的方法（200），所述方法包括：确定所述排气系统（120）中的当前温度（t_EHC、t_EHC^Us、t_Cat），基于所确定的当前温度（t_Cat）和目标温度确定加热需求（t_EHC^Des），根据所述加热需求和为了加热所述电加热设备（14、15）需要的能量计算所需要的热量（Pwr^Des），以及控制（Pwr^Req）所述电加热设备（14、15）用于产生所计算的热量。2.根据权利要求1所述的方法（200），其中基于所述排气系统（120）的温度模型来实施所述当前温度（t_EHC、t_EHC^Us、t_Cat）的确定和/或所需要的热量（Pwr^Des）的计算。3.根据权利要求1或2所述的方法（200），所述方法此外包括控制流体流（10）以将热从所述加热设备（14、15）输送到所述排气系统（120）的要加热的部件（11、12、13）。4.根据权利要求3所述的方法（200），其中所述要加热的部件（11、12...

【专利技术属性】
技术研发人员：M，
申请(专利权)人：罗伯特，
类型：发明
国别省市：