[发明专利]用于确定还原剂滑脱的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于确定—特别用于移动式内燃机的—排气处理设备中还原剂滑脱的方法。

背景技术

为了避免在现代内燃机、特别是柴油机组中由于燃烧引起的氮氧化合物的释放，实施所谓的SCR(选择性催化还原)方法。为此使用SCR催化器，该催化器具有涂层，该涂层能够实现在相对较低温度下的反应。在选择性催化还原中使得氮氧化合物与氨发生反应，因此形成氮和水。为了实现尽可能高的转化率，希望提供用于反应的尽可能多的氨。然而同时需要的是，尽可能少的氨离开SCR催化器或排气处理设备，因为少量的氨就已经对人的嗅觉造成干扰。以化学计量方式添加氨因此提供了最佳的添加量。为了接近该最佳值，已经已知了多种方法，然而这些方法要么适配缓慢要么在转化的体积或使用的氨方面效率较低。

发明内容

由此出发，本发明的目的是至少部分地克服现有技术中已知的缺点和/或问题。该目的通过本发明的方法和装置来实现。本发明还包括有利的改进方案。

本发明涉及一种用于确定排气处理设备中还原剂滑脱(滑移)的方法，该排气处理设备具有至少以下部件：

-SCR催化器；

-沿排气流方向布置在该SCR催化器上游的、用于还原剂的添加(计量)点；

-沿排气流方向处于SCR催化器上游的、用于测定氮氧化合物的量的装置；和

-沿排气流方向处于SCR催化器下游的第二氮氧化物传感器。

对于所述装置和第二氮氧化物传感器而言，还原剂和氮氧化合物是不能区分的。通过调节元件调节添加到排气处理设备的还原剂的量，该调节元件具有内置的调节部分。所述方法至少具有以下步骤：

a)确定所述装置的传感器信号和所述第二氮氧化物传感器的传感器信号之间的差值；

b)由该差值和调节器的目标值确定调节偏差；

d)确定内置的调节部分的梯度；

e)当调节偏差超过第一阈值且梯度超过第二阈值时，确认还原剂滑脱。

要避免的还原剂滑脱特别在以高于化学计量的方式添加氨或还原剂或还原剂前体的情况下产生，特别产生了一种尿素水溶液，例如具有32.5％的尿素含量的在此，尿素水溶液以热的方式在排气中(热解作用)和/或以水解的方式在水解催化器中被转化为氨和水。该以高于化学计量的方式的添加一方面可以通过所需要量与待添加量之间的偏差产生，和/或通过在能存储氨的SCR催化器上的温度变化产生，因为存储能力随温度变化。还原剂滑脱也可以单独地通过存储催化器的温度变化产生。

SCR催化器特别是(例如陶瓷的)蜂窝体，排气可流过该蜂窝体且该蜂窝体具有尽可能大的表面。在SCR催化器的与排气流接触的表面上设有涂层，该涂层降低氨与氮氧化合物之间的氧化还原反应的反应温度。此外可以在SCR催化器上设有涂层，该涂层可以贮藏未消耗过的氨，并因此使得SCR催化器具有存储能力。这种涂层也可以设置在结构上分开的存储催化器中。在本申请中，SCR催化器和存储催化器也在结构上分开的情况下被共同称为SCR催化器。在此要指出的是，该方法在使用有存储能力的催化器时和在未设置有存储能力的催化器时都起作用。

沿排气流方向在SCR催化器上游设有用于还原剂的添加点(阀、喷射器等)，从而在SCR催化器中提供了用于SCR反应的氨气。通常还原剂前体被注射到排气中，首先在排气中完全蒸发并由此在那里被转化为氨。

此外，排气处理设备具有沿排气流方向在SCR催化器下游的第二氮氧化物传感器。在排气的脉动式流动的情况下，表述“排气流方向”是指在排气处理设备中从内燃机到排气管出口朝向环境的那个方向。

此外，排气处理设备具有沿排气流方向在SCR催化器上游的、用于测定氮氧化合物的量的装置。该装置例如可以是第一氮氧化物传感器，它基本上与第二氮氧化物传感器结构相同且区别仅在于其相对于SCR催化器的位置与第二氮氧化物传感器不同。该测定装置但也可以是排气模型，该排气模型基于源自实践的试验数据计算或基于“查阅”表为存储的输入值提供相对应的存储的输出值。

为了说明，需要指出的是，用于测定氮氧化合物的量的装置可以包括沿排气流方向在SCR催化器上游的第一氮氧化物传感器。由于排气沿流动方向首先到达第一氮氧化物传感器(在SCR催化器上游)并随后到达第二氮氧化物传感器(在SCR催化器下游)，因此选择了名称“第一”和“第二”氮氧化物传感器。如果该用于测定氮氧化合物的量的装置不具有氮氧化物传感器，则排气处理设备也可以具有仅一个唯一的(在此也被称为“第二”)氮氧化物传感器。