监测排气系统中的还原剂溶液成分的方法和装置制造方法及图纸

一种用于通过SCR催化转换器上游的还原剂溶液的按计量的喷射而监测内燃发动机的排气系统中的还原剂溶液成分的方法包含，计量还原剂溶液到排气流内的喷射；响应于所喷射的还原剂溶液，确定排气流中的含水量变化的被测变量；以及至少基于被确定的被测变量确定还原剂溶液的组成的至少一个指示值。以此方式，相对于标准组成的偏离可以在计量期间被考虑，或被显示为错误。

【技术实现步骤摘要】
用于监测内燃发动机的排气系统中的还原剂溶液成分的方法和装置相关申请本申请要求2012年8月15日提交的德国专利申请N0.102012214528.1的优先权，为了所有目的，其整个内容被并入本文以供参考。
本公开涉及用于监测内燃发动机的排气系统中的还原剂溶液成分的方法和装置。
技术介绍
已知为了排气净化的目的，特别是在机动车辆的柴油发动机，使用外部供应的还原剂，通过其还原排气中的氮氧化合物。一般通过喷射装置将还原剂喷射到排气流内。然后，位于喷射装置下游的“SCR”催化转换器执行实际反应。SCR是用来描述来自燃烧设施、垃圾焚烧炉、燃气涡轮、工业厂房与机动车辆的燃烧发动机(特别是柴油发动机)的排气/废气中的氮氧化物的选择性催化还原(SCR)技术的一个名称。SCR催化转换器上的化学反应是选择性的，即优先还原氮氧化物(NO、NO2),而在很大程度上抑制不需要的次级反应(例如，二氧化硫氧化到三氧化硫)。SCR催化转换器通常结合碳烟颗粒过滤器以及氧化催化转换器使用。对于上述的还原反应来说，需要还原剂，氨(NH3)典型地用于此用途。所需的氨在这里一般不直接使用，即不以纯氨的形式，反而以含水的尿素溶液的形式，其以标准名称AdBlue?而知名。这种物质在下文中被表示为“还原剂溶液”。所需的氨不以纯氨的形式执行的原因是由于这种物质的危害性。氨对皮肤和粘膜(特别是也对眼睛)具有腐蚀作用，此外，其在空气中形成爆炸混合物，并且甚至在低浓度时具有讨厌的刺鼻气味。AciBlue?的组成由DIN70070规范；在这个标准中规定的含水溶液中的尿素含量为 32.5%±0.7%O一旦喷射到热排气流内，上述的尿素溶液经历形成氨和二氧化碳的分解反应。以此方式产生的氨然后可用于被布置下游的SCR催化转换器。当氨与排气中的氮氧化物起化学反应时，发生反歧化反应，从而产生水(H2O)和氮气(N2)。选择性催化还原从排气中去除大部分的氮氧化物。与柴油微粒过滤器(DPF)或稀NOx捕集器(LNT)相比，这类污染物减少不需要另外的燃料消耗，因为，与上述的催化转换器不同，SCR催化转换器在运转时不需要与理想燃烧条件的暂时偏离。将要被喷射的尿素量取决于从发动机中排放的氮氧化物，并且因此取决于发动机的瞬时旋转速度和扭矩。取决于发动机的原油排放水平，尿素-水溶液的消耗包括所使用的柴油燃料的大约2至8%。这里，依靠“供给比”相对于排气质量流量中的NOx调整尿素的分配。如果分派了太多尿素，可能不再通过与NOx的反应消耗从那里形成的氨。这种分配错误可能导致氨进入到环境中。由于即使在非常低的浓度下也能够感知到氨，这导致气味危害。通过使用通过反应处理过多的氨的特定下游催化转换器避免这种现象，但这需要另外的结构费用。在欠分配(under-dispensing)之下的尿素导致不符合要求的排气净化，并且因此同样是不期望的。当根据各自计算的供给比将还原剂溶液分配到排气流内时，可以认为还原剂溶液的尿素含量对应于各自的预定值(特别地，对于AdBlue?是32.5%)。然而，实际上已经发现，不能认为始终是这个浓度，并且在任何情况下都精确符合这个浓度。特别是在过分长或不当存储的情况下，由于尿素分解为氢氧化铵和二氧化碳，尿素浓度可能下降。如果实际尿素含量偏离标准值，这导致具有上述负面结果的还原剂溶液的错误分配，所述负面结果尤其在过分配(over-dispensing)的情况下具有特别负面的影响。然而，欠分配也应当被避免，因为在这种情况下SCR催化转换器不能适当地运转。关于尿素含量的容差±0.7% (根据DIN70070其是可容许的)意味着，为了在计量还原剂溶液时避免具有特别负面影响的任何在分配之上，存在呈现上容差极限的趋势(除非另外的结构措施被提供以便分解过多的氨)。因此，降至这些容差之下趋向于具有更大的效果。
技术实现思路
专利技术人在此已经认识到了上述问题，并且提出了一种用于通过SCR催化转换器上游的还原剂溶液的按计量的喷射而监测内燃发动机的排气系统中的还原剂溶液成分的方法。在一个实施例中，该方法包含计量还原剂溶液到排气流内的喷射，响应于所喷射的还原剂溶液，确定排气流中的含水量变化的被测变量，以及至少基于被确定的被测变量确定还原剂溶液的组成的至少一个指示值。以此方式，可以基于还原剂溶液喷射之后的排气流的含水量变化，确定还原剂溶液的组成(例如，尿素浓度)。还原剂溶液可以被认为具有在还原剂溶液喷射之后导致预期的含水量变化的给定尿素浓度。如果含水量的变化不同于预期的，则可以调整假设的给定尿素浓度，并且即使还原剂溶液的组成随着时间推移而改变，也可以调整被计量的到排气流的还原剂溶液量，以便在排气流中提供恒定的已知的尿素浓度。这样一来，期望的还原剂溶液量可以被引导至SCR装置上游的排气流。因此，可以避免产生过多的氨，过多的氨如果被释放则可能会有害于环境。另外，也可以避免产生过少的氨，过少的氨可能会损害SCR装置中的NOx类的转换。当单独或结合附图参照以下【具体实施方式】时，本专利技术的上述优点和其它优点以及特征将是显而易见的。应当理解，提供以上概述以便以简化的形式介绍在【具体实施方式】中进一步描述的一些概念。这并不意味着辨别要求保护的主题的关键或基本特征，要求保护的主题的范围被紧随【具体实施方式】之后的权利要求唯一地确定。此外，要求保护的主题不限于解决在上面或在本公开的任何部分提及的任何缺点的实施方式。【附图说明】图1是可以执行根据本公开的方法的内燃发动机排气处理设备的示意图，以及图2是示出了还原剂喷射与测得的氧值之间的关系的绘图。图3是图示说明了根据本公开的实施例的用于调整还原剂喷射量的流程图。【具体实施方式】选择性催化还原(SCR)装置使用还原剂(诸如氨)将存在于排气中的NOx转换为无害的成分(诸如水和氮气)。氨可以由被喷射到在SCR装置处或SCR装置上游的排气内的尿素产生。所喷射的尿素可以作为与水的溶液存储在容器中。尽管溶液的尿素浓度可以被认为是已知的(例如基于来自还原剂溶液的制造商的信息)，实际尿素浓度会由于容器的多次注入而发生变化。此外，随着时间的流逝，容器中的尿素可以分解为其他产物、蒸发或要不然消散，从而导致比最初提供的更低比例的尿素和更高比例的水。然后这种尿素溶液可被喷射以在排气中提供指定的尿素浓度。然而，如果比认为的更多或更少的尿素实际存在于还原性溶液中，那么过多的氨则会被释放到大气，或NOx的转换会被损害。为了确定还原性溶液的尿素浓度，可以使用氧传感器测量还原剂喷射之后的排气的含水量。该含水量可以与喷射事件之前的排气的含水量进行比较。由于还原剂喷射导致的含水量的变化可以被用来确定还原剂的尿素浓度，并且考虑到尿素浓度的变化可以调整随后的还原剂喷射。可以在没有发生燃料喷射的发动机运转期间测量含水量的变化。此类情况可以在发动机超速(overrun)期间发生，其中不需要发动机的扭矩来推进车辆(诸如当车辆下坡滑行时)。因此，排气仍从发动机中排出，但燃料的燃烧未发生。因此，在燃烧期间产生的额外的水蒸气不存在，从而不会混淆由于还原剂喷射造成的含水量变化的确定。另外，当排气中的氧浓度相对低和/或当排气的质量流量相对低时，可以增加通过氧传感器测量的含水量的准确性。为了降低质量流量和/或氧本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于通过SCR催化转换器上游的还原剂溶液的按计量的喷射而监测内燃发动机的排气系统中的还原剂溶液成分的方法，其包含：计量所述还原剂溶液到所述排气流内的喷射；响应于所述喷射的还原剂溶液，确定所述排气流中的含水量变化的被测变量；以及至少基于所述被确定的被测变量确定所述还原剂溶液的组成的至少一个指示值。

【技术特征摘要】
2012.08.15 DE 102012214528.11.一种用于通过SCR催化转换器上游的还原剂溶液的按计量的喷射而监测内燃发动机的排气系统中的还原剂溶液成分的方法，其包含: 计量所述还原剂溶液到所述排气流内的喷射； 响应于所述喷射的还原剂溶液，确定所述排气流中的含水量变化的被测变量；以及 至少基于所述被确定的被测变量确定所述还原剂溶液的组成的至少一个指示值。2.根据权利要求1所述的方法，其中所述含水量的变化由宽带氧传感器测量。3.根据权利要求1所述的方法，其中为了确定所述含水量的变化，在没有所述还原剂溶液喷射的情况下，基于其他的车辆测量值、来自被直接布置在所述排气流中的专用湿气传感器的测量值、或通过用于在没有所述还原剂溶液喷射的情况下但在基本相同的测量条件下测量所述含水量的变化的传感器的测量中的一个或更多个，确定所述排气的基准含水量。4.根据权利要求1所述的方法，其中所述至少一个指示值指示所述还原剂溶液中的尿素含量。5.根据权利要求4所述的方法，其中根据所述指示值，对于所述尿素含量来说: 修正所述还原剂溶液的计量，用于所述SCR催化转换器的随后运转，和/或 如果所述指示值超过或降至低于规定的上和/或下阈值数值，则向包含所述排气系统的机动车辆的操作者提供错误显示。6.根据权利要求1所述的方法，其中计量所述还原剂溶液到所述排气流的喷射还包 含: 喷射所述还原剂溶液使得在测量期间内在所述排气流中建立基本恒定的还原剂溶液浓度，或 以恒定的预定质量流速喷射所述还原剂溶液，并基于排气质量流速校正所述测量值。7.根据权利要求1所述的方法，其中 为了增加测量准确度，通过限制进口和/或通过排气再循环减小所述排气流的质量流速。8.根据权利要求1所述的方法，其中在所述SCR催化转换器的上游或下游执行所述测量。9.一种方法，其包含: 在存在蒸发的还原剂的情况下，基于还原剂喷射位置下游的排气系统中的排气的含水量，调整所喷射到所述排气系统的还原剂溶液量。10.根据权利要求9所述的方法，其还包含: 在选择条件下，确定还原剂溶液喷射事件之后的所述排气的含水量，并基于所述排气的所述含水量确定所述还原剂溶液的含水量；以及基于环境湿度校正所述还原剂溶液的所述含水量。11.根据权利要求1...

【专利技术属性】
技术研发人员：Y·M·S·雅库巴，C·W·维吉尔德，D·罗杰，
申请(专利权)人：福特环球技术公司，
类型：发明
国别省市：