用于確定還原劑滑脫的方法技術

本發明專利技術涉及一種用于確定排氣處理設備(23)中還原劑滑脫的方法，所述方法至少具有以下步驟：確定第二氮氧化物傳感器(29)和沿排氣流方向(31)在SCR催化器(25)上游的用于測定氮氧化合物的量的裝置(41)的傳感器信號(3、4)的差值(5)；由該差值(5)和調節元件(2)的目標值(6)確定調節偏差(7)；確定內置的調節部分(20)的梯度(21)；當調節偏差(7)超過第一閾值(9)并且梯度(21)超過第二閾值(10)時，確認還原劑滑脫。通過在此提出的方法和相應地設計和設置的設備能夠可靠地確認還原劑滑脫，并且能使用非常快速的調節元件。

【技術實現步驟摘要】
【國外來華專利技術】用于確定還原劑滑脫的方法
本專利技術涉及一種用于確定—特別用于移動式內燃機的—排氣處理設備中還原劑滑脫的方法。
技術介紹
為了避免在現代內燃機、特別是柴油機組中由于燃燒引起的氮氧化合物的釋放，實施所謂的SCR(選擇性催化還原)方法。為此使用SCR催化器，該催化器具有涂層，該涂層能夠實現在相對較低溫度下的反應。在選擇性催化還原中使得氮氧化合物與氨發生反應，因此形成氮和水。為了實現盡可能高的轉化率，希望提供用于反應的盡可能多的氨。然而同時需要的是，盡可能少的氨離開SCR催化器或排氣處理設備，因為少量的氨就已經對人的嗅覺造成干擾。以化學計量方式添加氨因此提供了最佳的添加量。為了接近該最佳值，已經已知了多種方法，然而這些方法要么適配緩慢要么在轉化的體積或使用的氨方面效率較低。
技術實現思路
由此出發，本專利技術的目的是至少部分地克服現有技術中已知的缺點和/或問題。該目的通過本專利技術的方法和裝置來實現。本專利技術還包括有利的改進方案。本專利技術涉及一種用于確定排氣處理設備中還原劑滑脫(滑移)的方法，該排氣處理設備具有至少以下部件：-SCR催化器；-沿排氣流方向布置在該SCR催化器上游的、用于還原劑的添加(計量)點；-沿排氣流方向處于SCR催化器上游的、用于測定氮氧化合物的量的裝置；和-沿排氣流方向處于SCR催化器下游的第二氮氧化物傳感器。對于所述裝置和第二氮氧化物傳感器而言，還原劑和氮氧化合物是不能區分的。通過調節元件調節添加到排氣處理設備的還原劑的量，該調節元件具有內置的調節部分。所述方法至少具有以下步驟：a)確定所述裝置的傳感器信號和所述第二氮氧化物傳感器的傳感器信號之間的差值；b)由該差值和調節器的目標值確定調節偏差；d)確定內置的調節部分的梯度；e)當調節偏差超過第一閾值且梯度超過第二閾值時，確認還原劑滑脫。要避免的還原劑滑脫特別在以高于化學計量的方式添加氨或還原劑或還原劑前體的情況下產生，特別產生了一種尿素水溶液，例如具有32.5％的尿素含量的在此，尿素水溶液以熱的方式在排氣中(熱解作用)和/或以水解的方式在水解催化器中被轉化為氨和水。該以高于化學計量的方式的添加一方面可以通過所需要量與待添加量之間的偏差產生，和/或通過在能存儲氨的SCR催化器上的溫度變化產生，因為存儲能力隨溫度變化。還原劑滑脫也可以單獨地通過存儲催化器的溫度變化產生。SCR催化器特別是(例如陶瓷的)蜂窩體，排氣可流過該蜂窩體且該蜂窩體具有盡可能大的表面。在SCR催化器的與排氣流接觸的表面上設有涂層，該涂層降低氨與氮氧化合物之間的氧化還原反應的反應溫度。此外可以在SCR催化器上設有涂層，該涂層可以貯藏未消耗過的氨，并因此使得SCR催化器具有存儲能力。這種涂層也可以設置在結構上分開的存儲催化器中。在本申請中，SCR催化器和存儲催化器也在結構上分開的情況下被共同稱為SCR催化器。在此要指出的是，該方法在使用有存儲能力的催化器時和在未設置有存儲能力的催化器時都起作用。沿排氣流方向在SCR催化器上游設有用于還原劑的添加點(閥、噴射器等)，從而在SCR催化器中提供了用于SCR反應的氨氣。通常還原劑前體被注射到排氣中，首先在排氣中完全蒸發并由此在那里被轉化為氨。此外，排氣處理設備具有沿排氣流方向在SCR催化器下游的第二氮氧化物傳感器。在排氣的脈動式流動的情況下，表述“排氣流方向”是指在排氣處理設備中從內燃機到排氣管出口朝向環境的那個方向。此外，排氣處理設備具有沿排氣流方向在SCR催化器上游的、用于測定氮氧化合物的量的裝置。該裝置例如可以是第一氮氧化物傳感器，它基本上與第二氮氧化物傳感器結構相同且區別僅在于其相對于SCR催化器的位置與第二氮氧化物傳感器不同。該測定裝置但也可以是排氣模型，該排氣模型基于源自實踐的試驗數據計算或基于“查閱”表為存儲的輸入值提供相對應的存儲的輸出值。為了說明，需要指出的是，用于測定氮氧化合物的量的裝置可以包括沿排氣流方向在SCR催化器上游的第一氮氧化物傳感器。由于排氣沿流動方向首先到達第一氮氧化物傳感器(在SCR催化器上游)并隨后到達第二氮氧化物傳感器(在SCR催化器下游)，因此選擇了名稱“第一”和“第二”氮氧化物傳感器。如果該用于測定氮氧化合物的量的裝置不具有氮氧化物傳感器，則排氣處理設備也可以具有僅一個唯一的(在此也被稱為“第二”)氮氧化物傳感器。至少對于第二氮氧化物傳感器而言，并且也在使用第一氮氧化物傳感器的情況下，還原劑和氮氧化合物是不能區分的。也就是說，當氮氧化物傳感器探測到還原劑(也就是說特別是氨氣)時，氮氧化物傳感器發出與在探測到氮氧化合物時相同的測量信號。如果第一氮氧化物傳感器布置在用于還原劑的添加點的上游，則測量結果基本上與在SCR催化器上游的氮氧化合物量的基于模型的計算相同，因為在此還不存在還原劑。還原劑的添加量通過調節元件調節，該調節元件原則上將轉化率與未來要添加的還原劑添加量進行調整。在該調節元件中設有內置的調節部分，該調節部分實現了記憶功能：通過將調節器輸入量值集合在一起，調節器輸出量值被通過平均輸入量值修正，并因此出現了在調節運行期間進行抑制的調節器作用，其不允許相對于輸入量值的平均值的過大偏差。如果在調節元件中放棄有差值的部分，則實現了快速且精確的調節器，該調節器特別快速地達到期望的輸出量值并在運行期間具有穩定的進程。為了能夠完全充分利用調節元件的性能，提出下面的方法步驟：首先借助于第一差分算子(Differenzoperator)算出傳感器信號之間的或者在SCR催化器上游的氮氧化合物量和在SCR催化器下游的氮氧化合物量的模型的輸出值之間的差值。隨后通過另一個差分算子算出調節器(用于達到化學計量的最佳值)的(存儲的和/或算出的)目標值的差值中的調節偏差。調節器的目標值在此也可以設置在化學計量的最佳值之下或化學計量的最佳值之上，其中需要考慮的是，是否設有存儲催化器，以何種程度將其并入模型中和/或通過常用的抑制催化器(Sperrkatalysator)(一種布置在SCR催化器下游的氧化催化器)能夠達到何種程度的轉化。在可被并行于步驟a)和b)實施的另一個步驟中，確定內置的調節部分的梯度(斜率，Gradient)。該梯度反映了內置的調節部分的隨時間變化的速度。如果梯度的值大，那么必須以內置的調節部分的大的變化為出發點。而如果梯度小，則調節器在一穩定范圍內或接近于預定的目標值的范圍內工作。預定的目標值例如由相應的法律要求得出。這些要求針對的是發動機的應用領域和未處理的排放(在沒有有效的排氣處理情況下的排放)。通過法律要求也可以按百分比確定預定的目標值。例如，目標值是排氣中的氮氧化物相對于未處理的排放降低了80％。例如，在實施所述方法的范圍內(視排氣質量流和噴入的液態添加劑的量而定)，在5至180秒的時間段內容許下降到65％(以及噴入的液態添加劑的量上升到1.3至1.4倍)。如果所測定的調節偏差現在超過(和/或達到)第一閾值且內置的調節部分的梯度也超過第二閾值，則由此推斷出存在還原劑滑脫(氨氣穿過SCR催化器)。配料量相應地通過調節器降低。這種假設基于以下關系：至少第二氮氧化物傳感器在由于以高于化學計量的方式添加而從SCR催化器中泄漏出的還原劑與氮氧化合物之間沒有加以區分。如果假設還原劑已被以低于化學計量的方本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種用于確定排氣處理設備(23)中還原劑滑脫的方法，該排氣處理設備具有：?SCR催化器(25)；?沿排氣流方向(31)布置在該SCR催化器(25)上游的、用于還原劑的添加點(26)；?沿排氣流方向(31)在該SCR催化器(25)上游的、用于測定氮氧化合物的量的裝置(41)；和?沿排氣流方向(31)在該SCR催化器(25)下游的、第二氮氧化物傳感器(29)，其中，對于裝置(41)和第二氮氧化物傳感器(29)而言，還原劑和氮氧化合物是不能區分的，以及，通過調節元件(2)調節添加到排氣處理設備(23)中的還原劑的添加量，該調節元件具有內置的調節部分(20)，所述方法至少具有以下步驟：a)確定所述第二氮氧化物傳感器(29)和所述裝置(41)的傳感器信號(3、4)之間的差值(5)；b)通過該差值(5)和調節元件(2)的目標值(6)確定調節偏差(7)；d)確定內置的調節部分(20)的梯度(21)；e)當調節偏差(7)超過第一閾值(9)且梯度(21)超過第二閾值(10)時，確認還原劑滑脫。

【技術特征摘要】
【國外來華專利技術】2012.07.04 DE 102012105953.51.一種用于確定排氣處理設備(23)中還原劑滑脫的方法，該排氣處理設備具有：-SCR催化器(25)；-沿排氣流方向(31)布置在該SCR催化器(25)上游的、用于還原劑的添加點(26)；-沿排氣流方向(31)在該SCR催化器(25)上游的、用于測定氮氧化合物的量的裝置(41)；和-沿排氣流方向(31)在該SCR催化器(25)下游的、第二氮氧化物傳感器(29)，其中，對于裝置(41)和第二氮氧化物傳感器(29)而言，還原劑和氮氧化合物是不能區分的，以及，通過調節元件(2)調節添加到排氣處理設備(23)中的還原劑的添加量，該調節元件具有內置的調節部分(20)，所述方法至少具有以下步驟：a)確定所述第二氮氧化物傳感器(29)和所述裝置(41)的傳感器信號(3、4)之間的差值(5)；b)通過該差值(5)和調節元件(2)的目標值(6)確定調節偏差(7)；d)確定內置的調節部分(20)的梯度(21)；e)當調節偏差(7)超過第一閾值(...

【專利技術屬性】
技術研發人員：P·鮑爾，
申請(專利權)人：排放技術有限公司，
類型：發明
國別省市：德國;DE