[发明专利]通过滑模方法适配在催化器中的还原剂配量

说明书

本发明涉及用于调节在SCR催化器中的还原剂的配量的方法，所述方法包括：确定（160）针对所述催化器的额定有效程度（η_SP）；根据所述额定有效程度（η_SP）计算（220）针对所述还原剂的初始配量（V）；确定（310）滑模调节器的切换函数（S）的当前值，其中所述切换函数基于所述额定有效程度（η_SP）和实际有效程度（η_PV）之间的当前偏差（）以及所述当前偏差的时间导数；并且根据所述切换函数（S）的值适配（330）所述初始配量，以获得针对所述还原剂的所得到的配量（r_NH3us）。

技术领域

本发明涉及一种用于借助滑模调节器（Sliding-Mode-Regler）适配在SCR催化器中的还原剂的配量的方法以及用于执行该方法的计算机程序和计算单元。

背景技术

为了还原在内燃机的废气中的氮氧化物，已知不同的措施。尤其是，基于选择性催化还原（SCR，selective catalytic reduction）的原理来使用催化器，在所述催化器的情况下通常借助氨将氮氧化物（NO、NO₂，概括为NO_x）转化为氮（N₂）和水。为此目的，将含水的尿素溶液注入到废气管路中的废气中，在适合的温度情况下又会由所述尿素溶液产生二氧化碳CO₂和氨NH₃。替代所述尿素-水溶液，一般也能够设想适合用于在SCR催化器中的选择性还原的其他还原剂。

针对氮氧化物的有效还原，尤其是为了遵守针对氮氧化物和CO₂的要求越来越高的排放极限值而重要的是：使尿素溶液的所注射的量尽可能精确地适配于发动机的瞬时氮氧化物排放和催化器中的运行条件。在过少的配量情况下，并不能够以足够的有效程度来减少氮氧化物，而在过高配量的情况下则可能使多余的氨不期望地进入到催化器之后的废气中并且因此进入到环境空气中，这也被称为氨逃逸（Ammoniak-Schlupf）。作为配量装置，例如能够使用具有适合的控制器的已知配量阀，所述配量阀通常布置在催化器的入口区域内。但是也能够设想其他注射位置，同样地能够设想例如在废气后处理系统中的不同位置处的多个配量装置的组合。

当今已知的SCR催化器通过在催化器表面上进行吸附来存储氨或者说NH₃。在催化器中的还原剂供应越多，则SCR催化器中的NO_x转化就越成功。只要是针对NH₃的SCR催化器的存储能力还未被耗尽，就会存储被过多地配量的还原剂。鉴于所存储的NH₃方面，也论及催化器的NH₃填充水平（NH₃-Füllstand）。如果提供比针对当前在废气中存在的氮氧化物的转化所需的更少的还原剂，则所存储的还原剂被消耗用于转化氮氧化物并且因此减少NH₃填充水平。

为了实现所述配量的所期望的精确度，基于软件和硬件的用于控制的不同措施是有意义的。其尤其是也适用于如下情况，在这些情况下该系统处在从一个运行点到另一运行点的动态过渡中。不同的用于尿素配量的计算方法是可能的。例如，可以将SCR催化器上所吸附的氨的总填充水平或者该催化器的有效程度使用作为控制参量（Führungsgröße）。在使用总填充水平的情况下，这意味着存在针对催化器的填充水平的与温度相关的额定值，所述额定值被调准。于是，在高温度情况下常常被切换成基于有效程度的控制，从而使该有效程度表示该额定值。针对还原剂或尿素溶液的总配量于是作为预控制量和调节器份额的总和被得出。预控制量可以被计算，其方式为，通过与氮氧化物（NO_x）的反应、通过从催化器表面的解吸附（Desoprtion）以及所吸附的NH₃的通过氧化发生的损失以物理-化学模型来计算并且将所述损失规定作为预控制量、也即作为还原剂的基本的应补充配量。调节器份额然后能够通过比例调节器被计算为催化器的额定填充水平和实际填充水平之间的偏差。