[发明专利]用于运行SCR系统的方法和设备

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于运行在内燃机中的SCR系统的方法和设备。

背景技术

在严格的法律规定的范畴中，在由机动车辆排出的污染排放物方面重要的措施是保持少量的污染排放物，在气体/燃料混合物在内燃机的相应的气缸中燃烧期间产生这些污染排放物。

另一个措施是使用废气再处理系统，该废气再处理系统将在气体/燃料混合物的燃烧期间在相应的气缸中产生的污染排放物转化为无污染的物质。出于这个目的使用废气催化器，其将一氧化碳、碳氢化合物以及还有氧化氮转化为无污染的物质。特别是与柴油内燃机相关联地，例如使用颗粒过滤器以及也使用SCR（selective catalytic reduction）催化器。这种SCR催化器选择性地减少了氧化氮。这意味着，即特别是减少了例如NO，NO₂这样的氧化氮，相反避免了不期望的副反应。对于这种反应而言氨（NH₃）是必要的。

在SCR系统中，包括SCR催化器，在机动车辆区域中测定在废气管线中的还原剂。无味的尿素用作还原剂，这是因为纯净物形式的氨具有高毒性并且此外是可点燃的。水溶的尿素溶液可供用作还原剂，其也以商标名来进行销售。还原剂通常储存在车辆中单独的箱体中。

还原剂的消耗在燃料、特别是柴油燃料的2%至大约8%之间。

为了实现尽可能显著地减少氧化氮排放，至关重要的是将还原剂以正确的比例计量。在过少地计量时，氧化氮减少的效率下降。如果尿素分量过高，那么由此而形成的氨部分地不与氧化氮反应。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于运行SCR系统的方法和设备，该方法或该设备能实现可靠地确定尿素浓度。

本发明通过独立权利要求的特征来实现。有利的设计方案在从属权利要求中体现。

本发明的特征在于一种用于运行具有尿素溶液输送装置和基于超声波的尿素浓度传感器SCR系统的方法和相应的设备，该尿素浓度传感器的测量信号代表超声波脉冲沿着在尿素溶液输送装置的流体中的预定路径长度的传输时间。

至少将在该尿素浓度传感器的检测区域中的该流体由预定的第一温度加热至预定的第二温度。在加热期间在至少第三和第四温度时检测测量信号，并且分别根据相应的测量信号确定出原浓度特性值，该原浓度特性值代表超声波脉冲的传输时间。例如第三温度可以大约相应于第一温度以及第四温度大约相应于第二温度。

根据原浓度特性值确定出浓度特性值，该浓度特性值代表在流体中尿素的浓度。

通过这种方式使用了这样的认知，即超声波脉冲沿着在流体中的预定路径长度的传输时间在温度变化时表征在流体中尿素的相应的真实浓度的变化。通过这种方式由此可以非常可靠地确定出尿素的浓度。由此特别是避免了，基于相同的声速在唯一预定的温度中由具有不同的尿素含量的两个不同的溶液相应地实现对测量结果的有缺陷的解释。通过这种方式因此例如可靠地识别出，流体何时不具有预定的尿素浓度、例如在的情况下例如为32.5%的尿素浓度。由此，如果流体包括其它的不期望的成分、例如冷却剂或盐水，则可以特别地识别或也可能识别出以水实现的稀释也或者提高的浓度。

根据浓度特性值则可以引入相应的措施，例如给车辆驾驶员的报警信息，也或者在故障存储器中的记录，或可能地调整在尾气中被测量的计量总量。

根据一个有利的设计方案，根据原浓度特性值和相应的温度确定出梯度，并且根据该梯度确定出浓度特性值。通过这种方式可以以计算技术特别有利地以及也可靠地确定出浓度特性值。

根据另一个有利的设计方案，尿素浓度传感器附加地设计和布置用于检测在尿素溶液输送装置的流体箱中的流体液位。通过这种方式可以使用一个唯一的传感器不仅用于检测在流体箱中的流体液位也用于确定出浓度特性值。

根据另一个有利的设计方案，实施对浓度特性值的确定，以回应于已识别的在SCR系统的SCR催化器下游的废气中的氧化氮浓度超出预定阈值的情况。通过这种方式可以非常有针对性地实施对浓度特性值的确定，并且特别地局限于这种情况，其中这种确定在将氧化氮排放物最小化方面是特别必要的。在此也有利的是，尽可能少地保持SCR系统的能量需求，这是因为加热和借助尿素浓度传感器的相应检测只需非常有选择地进行。

根据另一个有利的设计方案，第一和第二温度之间的差别大于尿素浓度传感器的测量精度。在此，该差别特别有利地大约为至少10℃。这有助于特别可靠地确定浓度特性值。