[发明专利]用于测量废气中还原剂的含量和有害物质的含量的传感器

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于测量废气中还原剂如氨的含量、以及有害物质如氮氧化物的含量的系统装置；一种用于选择性地催化还原废气中有害物质的设备；一种废气后处理系统以及一种用于测量废气中还原剂的含量和有害物质的含量的方法。

背景技术

车辆中由燃料燃烧产生的废气必须被后处理，以最小化有害物质的排放。例如，应该避免氮氧化物的排放，因为它们不仅可能会对人体呼吸器官造成刺激和伤害，而且还应该为酸雨和烟雾的产生负责。

这种有害物质可以通过选择性催化还原而有针对性地从废气中除去。为此，将还原剂如氨引入到废气中，它的含量根据所估算的废气中有害物质的含量来定量配给。然后使这种富含还原剂的废气通过催化器，在该催化器中，有害物质与还原剂发生反应并转化为中性物质，例如水和氮气。然而，如果还原剂剂量太小，在反应之后，有害物质还残留在废气中。如果剂量过高，则还原剂残留在废气中，这种情况同样也是不希望的，因为例如氨同样对身体健康和环境有害。

有害物质传感器，例如氮氧化物传感器，可以为估测处于由催化器排出的废气中的有害物质提供一输出信号，以此为基础，便能更好地调整所需的还原剂剂量。但是，该有害物质传感器是对还原剂横向敏感的(querempfindlich)，因而在输出信号中，关于有害物质含量和还原剂含量的信息互相交混在一起。因此，有害物质含量和还原剂含量无法彼此分开地由所述输出信号确定。

由于废气中有害物质含量不能够被直接确定，常规上，对选择性催化还原的调节/控制是侵入性的(intrusiv)。在此情况下，系统不平衡被强制产生，并根据由有害物质传感器测得的反应来调整还原剂剂量。但是，这种侵入性的调节方法使得整个系统并非最优化运行，从而导致有害物质和/或还原剂随废气一起被多余排放。而为了处理来自有害物质传感器的输出信号也需要采用复杂的计算算法。

发明内容

就此而言，本发明的目的是，提供一种用于测量废气中还原剂的含量和有害物质的含量的系统装置，其可在技术上更简单地实现，但却能提供更好的测量结果。

上述目的通过独立权利要求的特征得以实现。各个从属权利要求具有对于本发明主题的有利的改进方案。

本发明是基于以下构思：在第一次测量有害物质含量之后，选择性地要么仅将有害物质、要么仅将还原剂从废气中滤出，并重新实施测量。假设废气中未被过滤的组份保持恒定，则存在用于计算废气中还原剂份额以及有害物质份额的两个不相关的(独立的)测量值。该计算本身是线性的，因此可以在技术上简单地实施。

因此，根据本发明，用于测量废气中还原剂的含量和有害物质的含量的系统装置具有对还原剂横向敏感的第一有害物质传感器，该第一有害物质传感器设置为用于给出与废气中有害物质的含量成比例的测量信号，并且适合在用于减少废气中还原剂或有害物质的过滤装置之前使用。此外，该系统装置具有对还原剂横向敏感的第二有害物质传感器，用于给出第二个与废气中有害物质的含量成比例的测量信号，该第二有害物质传感器设置为在过滤装置之后使用。通过对两个测量信号的处理，废气中还原剂份额和有害物质份额可以被互相分开地加以测量。通过对信号的线性处理，该系统装置允许以整个系统对变化的较短的反应时间来进行特别简单的调节。

该系统装置可以包括一种用以在来自第一和第二有害物质传感器的测量信号的差的基础上来确定有害物质含量和还原剂的含量的计算装置。

有害物质可能是氮氧化物，还原剂可能是氨，并且废气可能是一种贫废气(mageres Abgas)。

该系统装置可具有过滤装置，该过滤装置设置为用于过滤有害物质或还原剂。

在配有为了对还原剂进行氧化而设置的内装式柴油颗粒过滤器的车辆中，可以将该过滤器直接作为用于过滤还原剂的过滤装置来使用，由此，本发明的系统装置在常规的传统车辆中也能特别简单和经济地实现。

根据本发明，特别有利的是，在第一次测量之后，组份之一被完全从废气中除去，从而，在第二次测量中，没有被过滤的组份在过滤之后可从测量信号中直接提取，并且仅仅还需进行唯一的、用于确定被过滤的组份的计算。