用于控制还原剂的配量的方法和控制系统
技术领域
本发明涉及根据权利要求1的前序部分的一种对还原剂到排气流中的配量进行控制的方法。本发明还涉及根据权利要求15的前序部分的一种设置成用于对还原剂到排气流中的配量进行控制的系统。本发明还涉及实施根据本发明的方法的一种计算机程序和计算机可读介质。
背景技术
以下背景说明构成了对本发明背景的描述，因此不一定构成现有技术。
与政府有关污染和空气质量的利益增加有关，主要是在城市地区，许多司法管辖区已经起草了有关燃式发动机排放的排放标准和法规。
这种排放标准通常包括定义例如车辆中燃式发动机排气排放的可接受限度的要求。例如，大多数类型车辆的氮氧化物NOx、碳氢化合物HC、一氧化碳CO和颗粒物PM的排放水平往往受此类标准的管制。配备燃式发动机的车辆通常会产生不同程度的这种排放。在本文中，将主要描述本发明在车辆中的应用。然而，本发明可用于基本上所有使用燃式发动机的应用中，例如在船舶或飞机/直升机中，其中针对此类应用的法规和标准限制了燃式发动机的排放。
为了符合这些排放标准，对燃式发动机燃烧引起的排气进行处理(净化)。
处理燃式发动机排气的一种常见方式包括所谓的催化净化过程，这就是为什么配备燃式发动机的车辆通常包含至少一个催化器。催化器有不同的类型，其中不同的各自类型可能是合适的，这取决于例如在车辆中使用的燃烧概念、燃烧策略和/或燃料类型，和/或要净化的排气流中的化合物类型。关于至少一氧化氮气体(一氧化氮、二氧化氮)，在下文中被称为氮氧化物NOx，车辆通常包括至少一个催化器，其中向在燃式发动机中燃烧产生的排气流提供添加剂/还原剂，以便将氮氧化物NOx主要还原为氮气和水蒸汽。
例如，选择性催化还原(SCR)催化器是用于这种类型还原的一种常用催化器，主要用于重型货车。SCR催化器通常使用氨NH3或可生成/形成氨的成分，诸如AdBlue，作为添加剂/还原剂，以减少尾气中氮氧化物的含量。添加剂/还原剂被喷射到催化剂上游的由燃式发动机产生的排气流中。添加到催化剂中的添加剂/还原剂以氨NH3的形式被吸附(储存)在催化器中，这样，排气中的氮氧化物NOx和可以由添加剂/还原剂获得的氨NH3之间就会发生氧化还原反应。
发明内容
因此，喷射排气中的添加剂/还原剂对减少排气中的氮氧化物NOx非常重要。因此，传统上经常使用添加剂/还原剂喷射的闭环控制。闭环控制可以基于由布置在系统中；催化器下游(例如布置在排气处理系统的尾气管中)用于测量氮氧化物NOx的排放的氮氧化物NOx传感器提供的传感器信号SNOx。然而，在已知的解决方案中，对喷射的还原剂量进行控制不是非常精确/可靠的，因为氮氧化物NOx传感器不能提供准确的值和/或具有传感器误差。
当闭环控制基于这样的不准确NOx值时，对还原剂的喷射进行控制可能导致还原催化器的性能不理想。本质上，如果由于不准确/非优化的闭环控制而喷射太少的还原剂，则氮氧化物NOx的排放变得不必要的高，甚至可能是有缺陷/不可接受的，使得其超过氮氧化物NOx的允许排放标准值/要求。替代地，为了在非优化喷射的情况下仍能符合排放法规，发动机控制系统可能被迫运行发动机，使得发动机产生的氮氧化物NOx较少。然而，如果允许发动机产生更多的氮氧化物NOx，则发动机的运行更省油，因此，这样的发动机控制可能导致不必要的燃料消耗增加。
当闭环控制是基于不准确的NOx值时，对还原剂的喷射进行控制也可能导致过多的还原剂喷射到排气流中。如果将过多的还原剂喷射到排气流中，则在将添加剂/还原剂喷射到排气流中的配量装置的下游(例如在蒸发室中)存在形成添加剂/还原剂的残留/沉淀物/结晶(以下通常表示为残留物和/或沉积物)的风险。在排气处理系统中形成的这种还原剂残留物有可能增加排气处理系统中的背压，因此也有可能增加发动机的燃料消耗。同时，在排气处理系统中的这种添加剂/还原剂残留物可能会对排气处理系统的一般净化性能产生负面影响，因为在蒸发室中的添加剂/还原剂残留物降低了蒸发效率，这可能导致太少的蒸发的还原剂到达SCR催化器。
排气处理系统的增加的背压和/或低效率的排气净化也可能导致一些与控制系统有关的问题。布置成用于控制排气处理系统的该一个或多个控制系统可能没有意识到这些问题，因此可能基于背压没有增加和/或系统实现了氮氧化物的有效还原的假设而继续控制系统。
因此，重要的是将闭环控制建立在准确的NOx值基础上，使得还原剂的配量的控制得以优化，以净化通过排气处理系统的排气流。
本发明的目的是至少部分解决上述问题/缺点中的一部分。
根据权利要求1的特征部分，该目的是由上述用于对还原剂到来自发动机的排气流中的配量进行控制的方法实现的，还原剂用于对在布置成用于处理排气流的排气处理系统的一个或多个还原催化器中的氮氧化物NOx进行还原。该方法包括：
-在满足以下条件的情况下，将来自布置在一个或多个还原催化器的至少一个下游的至少一个氮氧化物NOx传感器的至少一个传感器信号SNOx各自地确定为至少一个传感器修正值SNOx_corr：
-发动机在没有燃料供应的情况下运转；
-排气质量流量Mexh大于排气质量流量阈值Mexh_th，即Mexh>Mexh_th；并且
-在至少预定时间段Tcon期间，该至少一个传感器信号SNOx具有小于传感器信号阈值SNOx_th的值，即SNOx<SNOx_th；
-基于该至少一个传感器信号SNOx和该至少一个传感器修正值SNOx_corr来各自地确定至少一个经调节的传感器信号SNOx_adj；以及
-根据该至少一个经调节的传感器信号SNOx_adj来控制还原剂的配量。
因此，当假设排气流应当基本不含由发动机产生的氮氧化物NOx时，确定/检测出至少一个传感器修正值SNOx_corr。这意味着，当假设排气流基本上不含氮氧化物NOx时，确定来自至少一个氮氧化物NOx传感器的至少一个传感器信号SNOx。然后，该经确定的至少一个传感器信号值可以各自地用作至少一个传感器修正值SNOx_corr。因此，该至少一个传感器修正值SNOx_corr可以各自地被存储和/或用于确定该至少一个经调节的传感器信号SNOx_adj，例如通过从该至少一个传感器信号SNOx中减去该至少一个传感器修正值SNOx_corr。然后，该至少一个经调节的传感器信号SNOx_adj用于还原剂配量控制中。
由此，可以提供对排放的氮氧化物NOx的连续闭环控制，包括例如对还原剂的喷射的闭环控制，因为该至少一个氮氧化物NOx传感器的偏移误差减小，特别是对于符合欧VI排放标准的排放要求的车辆/系统。减少传感器的偏移误差对于符合欧VI排放标准的排放要求的车辆/系统是重要的，因为在该至少一个氮氧化物NOx传感器的精度区域中，该至少一个还原催化器下游的氮氧化物NOx水平相对较低。作为非限制性的示例，该至少一个氮氧化物NOx传感器的精度可以是大约±100mg/kWh，氮氧化物NOx排放目的值可以是200mg/kWh。然而，±100mg/kWh的传感器精度包括传感器偏移误差，根据本发明，该传感器偏移误差在经确定的至少一个经调节的传感器信号SNOx_adj中得到补偿，然后用于还原剂配量控制。由此，当使用本发明时，可以提供对还原剂的喷射的可靠和精确的闭环控制。
对于符合一些其它排放标准(例如欧IV或欧V排放标准的要求)的车辆/系统，该至少一个还原催化器下游的氮氧化物NOx水平比符合欧VI标准的车辆/系统高得多。因此，氮氧化物NOx水平通常在该至少一个氮氧化物NOx传感器测量范围内。然而，对还原剂的喷射进行控制，因此还有对氮氧化物NOx的还原进行控制通过该至少一个氮氧化物NOx传感器的交叉敏感度而退化。例如，对于包括一个或多个退化/磨损的还原催化器的排气处理系统，还原剂逃逸可能是显著的，该至少一个还原催化器下游的氨水平甚至可能达到与氮氧化物NOx水平对应的水平。如果由于传感器的交叉敏感度，该氨被感应为氮氧化物NOx，则对还原剂配量进行控制是基于对下游氮氧化物NOx水平的错误假设，这导致该至少一个还原催化器的低效还原性能。然而，当本发明在符合例如欧IV或欧V排放标准的车辆/系统中实施时，由于该至少一个氮氧化物NOx传感器的交叉敏感度而导致的还原剂逃逸的影响被降低，因为由该至少一个交叉敏感度传感器提供的对该至少一个传感器信号SNOx的氨逃逸贡献的一部分各自地被包括在经确定的至少一个传感器修正值SNOx_corr中，该至少一个传感器修正值可以在确定该至少一个经调节的传感器信号SNOx_adj时从该至少一个传感器信号SNOx中减去。然后该至少一个经调节的传感器信号SNOx_adj用于还原剂配量控制，从而实现氮氧化物NOx的高效还原。
因此，通过使用本发明，可以精确地控制要被喷射到排气流中的还原剂的量，使得氮氧化物NOx的还原得以优化，即使其效率更高。这是可能的，因为在某些情况下可以安全地增加要被喷射的还原剂的量，这是因为可以信赖作为对配量进行控制的基础的经调节的传感器信号SNOx_adj以反映该至少一个还原催化器下游的氮氧化物NOx的修正值。通过增加的喷射，使用还原剂用于其还原的一个或多个还原催化器装置中的氮氧化物NOx的还原效率可以显著增加。
因此，通过使用本发明，也是在该至少一个还原催化器的功能恶化时，例如由于时间依赖性恶化时，还原剂配量的控制的稳定性得以改善。由此可以使该至少一个还原催化器的操作接近其性能极限，而没有超过氮氧化物NOx的允许排放极限的风险。这在许多实施例中是有利的，例如，对于符合欧V排放法规的车辆/系统中的实施例。
由于使用经调节的传感器信号SNOx_adj导致的提高的氮氧化物NOx值的准确性还使得可以减少使闭环还原剂配量控制稳定和稳健所需的余量。因此，通过针对该至少一个传感器修正值SNOx_corr修正该至少一个经调节的传感器信号SNOx_adj以消除传感器偏移误差，本发明提供了一种精确可靠的闭环还原剂配量控制。这在许多实施例中是有利的，例如对于符合欧VI排放法规的车辆/系统的实施例。需要注意的是，如果控制将要基于包括偏移误差的尾气氮氧化物NOx，那么这样的闭环配量控制在某些系统中是不可行的，因为这样一来，使闭环控制回路稳定所需的余量要求也会使闭环控制回路的效率非常低，即不会导致高效的配量控制。
因此，实施本发明的排气处理系统有可能满足欧IV、欧V和欧VI排放标准中的排放要求。
此外，根据本发明的排气处理系统具有满足其它几种现有和/或未来排放标准中的排放要求的潜力。本发明还可以普遍用于改进配量装置的控制，导致例如提高燃料效率和/或降低燃料消耗。
如上所述，如果某些情况下，当使用本发明时，可以允许由还原剂配量装置喷射比已知溶液更大的配量量(更充足的配量)。这是可能的，因为根据本发明的控制比已知方法的控制更准确和可靠。因此，本发明例如使得在某些情况下，以受控的方式将更多的还原剂喷射到排气流中，即比在已知方法中更积极地喷射还原剂成为可能，由此对于排气处理系统，对氮氧化物NOx的更有效的还原成为可能。因此，本发明也使得在某些情况下，发动机的运行比使用已知方法时安全地运行更节省燃料成为可能。
通过使用本发明，可以为车辆获得更好的燃料消耗优化，因为有可能以更有效的方式控制发动机，由于对氮氧化物NOx的可能更有效的还原。因此，可以允许从发动机输出更高的氮氧化物NOx，因为氮氧化物NOx可以由排气处理系统有效地还原，由此可以获得发动机的更高的燃料效率。
根据本发明的实施方式，对至少一个传感器信号SNox进行确定包括对该至少一个传感器信号SNox进行平均化。
平均化增加了稳健性并降低了方法的复杂性，因为减少了该至少一个传感器信号SNOx中包括的噪声和/或波动值的影响。
根据本发明的实施方式，平均化包括以下组中的一个或多个：
-对该至少一个传感器信号SNox进行低通滤波；
-计算该至少一个传感器信号SNOx的至少一个平均值；
-计算该至少一个传感器信号SNOx的至少一个移动平均值；以及
-计算该至少一个传感器信号SNOx的至少一个中值。
通常，不同的平均化方法适用于不同的实施例。
根据本发明的实施方式，使用低通滤波器来进行平均化，低通滤波器具有与至少一个排放测试周期相关的时间常数τ，时间常数τ具有在以下组中的一个的范围内的值：
-3-7秒；
-5秒；
-15-25秒；以及
-20秒。
在此，时间常数τ中的权重的较长/较大的值在此可以确保在该至少一个传感器信号SNOx中捕获氮氧化物NOx传感器的缓慢变化的传感器偏移值。相应地，时间常数τ中的权重的较小/较短的值可以促进已经在正在运行的测试周期内的改善的氮氧化物NOx的准确性。
根据本发明的实施方式，预定时间段Tcon具有使其有可能捕获来自该至少一个还原催化器的还原剂的逃逸的值。
由此，还原剂的逃逸被包括在该至少一个传感器信号SNOx中，即由该至少一个氮氧化物NOx传感器感测，这提高了具有还原剂逃逸的系统的准确性。
根据本发明的实施方式，预定时间段Tcon具有在2-5秒或3秒的范围内的值。
根据本发明的实施方式，预定时间段Tcon具有与车辆正常操作期间和/或至少一个排放测试周期期间发动机在没有燃料供应的情况下运转的一个或多个时间段的长度有关的值。
由此，预定时间段Tcon可以设置为使发动机在没有燃料供应的情况下运转了这么长的时间，以至于该至少一个氮氧化物NOx传感器基本上没有氮氧化物NOx，即预定时间段Tcon可以设置为与该至少一个氮氧化物NOx传感器的下降时间有关。这样可以确保该至少一个传感器信号SNOx各自地只包括/指示该至少一个氮氧化物NOx传感器的偏移误差。在本文中，正常操作包括在常规条件下以预期用途使用车辆，例如，在街道/公路上驾驶车辆，可能包括其他车辆。那么，车辆的正常操作是车辆在其使用期间满足的条件的结果。因此，正常操作可能是在使用时影响车辆的固定和/或随机/任意条件的结果。存在由技术人员所知的许多定义良好的排放测试周期。
根据本发明的实施方式，预定时间段Tcon具有在5-15秒、7-12秒或10秒的范围内的值。
根据本发明的实施方式，质量流量阈值Mexh_th具有足够高的值，以确保以下组中的一个或多个：
-排气流通过排气处理系统的流动；以及
-排气流围绕该至少一个氮氧化物NOx传感器的流动。
由此，提供了该至少一个传感器修正值SNOx_corr的准确确定。
根据本发明的实施方式，传感器信号阈值SNOx_th具有与以下组中的一个或多个相关的值：
-该至少一个氮氧化物NOx传感器的精度；
-该至少一个氮氧化物NOx传感器的偏移误差；以及
-对还原剂的配量的控制的稳健性；
由此，提供了对该至少一个传感器修正值SNOx_corr进行准确和稳健的确定。
根据本发明的实施方式，传感器信号阈值SNOx_th具有对应于在15-30ppm氮氧化物NOx或20ppm氮氧化物NOx的范围内的氮氧化物NOx浓度的值。
根据本发明的实施方式，传感器信号阈值SNOx_th具有与该至少一个氮氧化物NOx传感器的氨的交叉敏感度相关的值。
由此，对于交叉敏感度的氮氧化物NOx传感器，也提供了对该至少一个传感器修正值SNOx_corr进行准确和稳健的确定。
该目的也是由上述计算机程序和计算机可读介质实现的。
根据权利要求15的特征部分，该目的也是由上述系统实现的，该系统布置成用于对还原剂到来自发动机的排气流中的配量进行控制，还原剂用于对在布置成用于处理排气流的排气处理系统的一个或多个还原催化器中的氮氧化物NOx进行还原，该系统包括：
-布置成用于在满足以下条件的情况下，将来自布置在一个或多个还原催化器中的至少一个下游的至少一个氮氧化物NOx传感器的至少一个传感器信号SNOx各自地确定为至少一个传感器修正值SNOx_corr的构件：
-发动机在没有燃料供应的情况下运转，
-排气质量流量Mexh大于排气质量流量阈值Mexh_th，即Mexh>Mexh_th；
并且
-在至少预定时间段Tcon期间，该至少一个传感器信号SNOx具有小于传感器信号阈值SNOx_th的值，即SNOx<SNOx_th；
-布置成用于基于该至少一个传感器信号SNOx和该至少一个传感器修正值SNOx_corr来各自地确定至少一个经调节的传感器信号SNOx_adj的构件；以及
-布置成用于基于该至少一个经调节的传感器信号SNOx_adj来控制还原剂的配量的构件。
根据本发明的实施方式，确定构件布置成用于确定该至少一个传感器信号SNOx，对该至少一个传感器信号SNox进行确定包括对该至少一个传感器信号SNOx进行平均化。
根据本发明的实施方式，确定构件布置成用于对包括以下组中的一个或多个进行平均化：
-对该至少一个传感器信号SNox进行低通滤波；
-计算该至少一个传感器信号SNOx的至少一个平均值；
-计算该至少一个传感器信号SNOx的至少一个移动平均值；以及
-计算该至少一个传感器信号SNOx的至少一个中值。
根据本发明的实施方式，确定构件布置成用于通过使用低通滤波器来进行平均化，低通滤波器具有与至少一个排放测试周期相关的时间常数τ，时间常数τ的值在以下组中的一个的范围内：
-3-7秒；
-5秒；
-15-25秒；以及
-20秒。
根据本发明的实施方式，确定构件布置成用于将预定时间段Tcon设置为使其有可能捕获来自该至少一个还原催化器的还原剂的逃逸的值。
根据本发明的实施方式，确定构件布置成用于将预定时间段Tcon设置为具有在2-5秒或3秒的范围内的值。
根据本发明的实施方式，确定构件布置成用于将预定时间段Tcon设置为具有与车辆正常操作期间和/或至少一个排放测试周期期间发动机在没有燃料供应的情况下运转的一个或多个时间段的长度相关的值。
根据本发明的实施方式，确定构件布置成用于将预定时间段Tcon设置为具有在5-15秒、7-12秒或10秒的范围内的值。
根据本发明的实施方式，确定构件布置成用于将质量流量阈值Mexh_th设置为具有足够高的值，以确保以下组中的一个或多个：
-排气流通过排气处理系统的流动；以及
-排气流围绕该至少一个氮氧化物NOx传感器的流动。
根据本发明的实施方式，确定构件布置成用于将传感器信号阈值SNOx_th设置为与以下组中的一个或多个相关的值：
-该至少一个氮氧化物NOx传感器的精度；
-该至少一个氮氧化物NOx传感器的偏移误差；以及
-对还原剂的配量的控制的稳健性。
根据本发明的实施方式，确定构件布置成用于将传感器信号阈值SNOx_th设置为具有与在15-30ppm氮氧化物NOx或20ppm氮氧化物NOx的范围内的氮氧化物NOx浓度对应的值。
根据本发明的实施方式，确定构件布置成用于将传感器信号阈值SNOx_th设置为具有与该至少一个氮氧化物NOx传感器的氨的交叉敏感度相关的值。
本文所述的系统和系统实施方式与其相应的方法和方法实施方式具有相同的优点。
附图说明
下面将结合附图更详细地说明本发明的实施方式，其中类似的附图标记用于类似的部件，并且其中：
图1示意性地示出示例车辆，本发明的实施方式可以在其中实施，
图2示意性地示出传统的排气处理系统，本发明的实施方式可以在其中实施，
图3示意性地示出还原剂配量系统的一些部分，本发明的实施方式可以在其中实施，
图4示出根据本发明的实施方式的方法的流程图，
图5示出控制装置/单元/构件，本发明的实施方式可以在其中实施。
具体实施方式
图1示意性地示出包括排气处理系统250的示例车辆100。动力传动系包括燃式发动机101，该燃式发动机按照习惯方式经由燃式发动机101上的输出轴102，通常经由飞轮，经由离合器106连接至变速箱103。
燃式发动机101由发动机的控制系统经由控制装置215控制。同样，离合器106和变速箱103也可以由车辆的控制系统借助一个或多个适用的控制装置(未示出)来控制。当然，车辆的动力传动系也可以是另一种类型，诸如具有传统自动变速箱的类型、具有混合动力传动系的类型等。混合动力传动系可以包括燃式发动机和至少一个电动机，使得提供给离合器/变速箱的动力/扭矩可以由燃式发动机和/或电动机提供。
来自变速箱103的输出轴107经由最终传动装置108(诸如惯用的差速器)以及连接至最终传动装置108的传动轴104，105来驱动车轮113，114。
车辆100还包括排气处理系统/排气净化系统250，用于对在燃式发动机101的一个或多个燃烧室中的燃烧产生的排气排放的处理/净化，该燃烧室可以包括气缸。排气处理系统250可以由控制单元275控制。
图2示意性地示出排气处理系统250的示例，本发明的实施方式可以在其中实施。系统250可以展示满足上述欧VI标准的系统，该系统经由排气导管202连接至燃式发动机101，其中在燃烧时产生的排气(即排气流203)用箭头表示。排气流203经由柴油氧化催化器(DOC)210引导到柴油颗粒过滤器(DPF)220。在燃式发动机的燃烧期间，会形成烟尘颗粒，颗粒过滤器220用于捕捉这些烟尘颗粒。排气流203在此被引导通过过滤结构，其中来自排气流203的烟尘颗粒在穿过时被捕获，并被储存在颗粒过滤器220中。
氧化催化器DOC 210具有多种功能，通常主要用于在排气处理期间，将排气流203中剩余的碳氢化合物CxHy(也被称为HC)和一氧化碳CO氧化成二氧化碳CO2和水H2O。氧化催化器DOC 210还可以将排气流中生成的很大一部分一氧化氮NO氧化成二氧化氮NO2。将一氧化氮NO氧化成二氧化氮NO2对于过滤器中基于二氧化氮的烟尘氧化是重要的，并且在潜在的后续减少氮氧化物NOx方面也是有利的。在这方面，排气处理系统250还包括在颗粒过滤器DPF 220下游的可能包括SCR(选择性催化还原)催化器的还原催化器装置230。SCR催化器使用氨NH3或可能产生/形成氨的成分，例如尿素，作为还原剂来还原排气流中的氮氧化物NOx。然而，这种还原的反应速度受到排气流中一氧化氮NO和二氧化氮NO2之间的比率的影响，以使得还原反应通过氧化催化器DOC中先前NO氧化成NO2在正方向上受到影响。这最多适用于代表摩尔比NO2/NOx约50％的值。
如上所述，包括例如SCR催化器的还原催化器装置230需要还原剂来降低排气流203中化合物(诸如氮氧化物NOx)的浓度。这样的还原剂通过由还原剂提供系统270提供还原剂的配量装置271喷射到还原催化器装置230上游的排气流中。这种还原剂通常包括氨和/或以尿素为基础，或包括可从中提取或释放氨的物质，例如可包括AdBlue，其基本上包括与水混合的尿素。尿素在加热(热解)时和在氧化表面(水解)上的异质催化时形成氨，该表面例如可以包括SCR催化器内的二氧化钛TiO2。还原剂可以在蒸发室280中蒸发。排气处理系统还可以包括单独的水解催化器。
排气处理系统250还可以配备氨逃逸触媒(ASC)240，该氨逃逸触媒布置成用于氧化在还原催化器装置230之后可能残留的剩余氨。因此，氨逃逸触媒ASC可以提供改善系统对NOx的总转化/还原的潜力。
排气处理系统250还可以配备一个或多个传感器，诸如一个或多个NOx、温度和/或质量流量传感器，例如布置在部件210，220，230，240下游的尾管264中，或者布置在这些部件210，220，230，240上游、内部和/或之间，用于确定排气处理系统中氮氧化物、温度和/或质量流量的测量值。
控制装置/系统/构件290可以布置/配置成用于执行本发明的一些实施方式。如以下所述，控制装置/系统/构件290在图2中被展示为包括布置成执行本发明的被单独展示的单元291，292，293。
另外，如本文所述，发动机控制装置/系统/构件215可以布置成用于控制发动机201，系统/构件290可以布置成用于可能经由排气处理系统控制单元/构件275来控制还原剂提供系统270和/或配量装置271，并向发动机控制装置/系统/构件215发送控制信号，并且控制装置/构件500可以实施成用于执行本发明的实施方式。然而，这些构件/单元/装置系统290，291，292，293，215，270，275，500可以至少在某种程度上被逻辑地分离，但被物理地实施在至少两个不同的物理单元/装置中。这些构件/单元/装置290，291，292，293，215，270，275，500也可以至少在某种程度上逻辑地分离，并被实施在至少两个不同的物理构件/单元/装置中。此外，这些构件/单元/装置290，291，292，293，215，270，275，500可以逻辑地和物理地布置在一起，即成为在单一物理构件/单元/装置中实施的单一逻辑单元的一部分。这些构件/单元/装置290，291，292，293，215，270，275，500例如可以对应于指令组，该指令组可以是编程代码的形式，当单元/构件/装置处于活动状态和/或被利用来执行其方法步骤时，这些指令组各自地被输入到至少一个处理器中，并被其利用。应当注意的是，系统/构件290可以至少部分地被实施在车辆100内和/或至少部分地在车辆100外，例如在与车辆100分开的服务器、计算机、处理器或类似物中。
如上所述，上述单元291，292，293对应于布置成用于执行本发明的实施方式以及本发明的所要求的构件291，292，293。
图3示意性地展示用于对添加剂/还原剂的喷射的上述闭环控制的一些部件/部分。如上所述，闭环控制通常基于由布置在系统中一个或多个还原催化器230下游的氮氧化物NOx传感器260提供的传感器信号SNOx。氮氧化物NOx传感器260例如可以布置在尾气管中。然后，传感器信号SNOx由一个或多个上述控制单元/系统290，270，215使用，以便各自地调节发动机101和/或由排气处理系统250的一个或多个还原催化器230上游的配量装置271喷射的还原剂。图3是出于教学原因而简化的，只示出解释闭环控制所需的部件和/或部分。
图4示出展示根据本发明的实施方式的方法400的流程图。
方法400控制还原剂到来自发动机101的排气流203中的配量。还原剂用于对在布置成用于处理排气流203的排气处理系统250的一个或多个还原催化器230中的氮氧化物NOx进行还原。如上文所解释的，发动机101通过使用由配量装置271喷射到排气流203中的至少一个还原剂来产生由排气处理系统250处理的排气流203。还原剂例如可以在被喷射到排气流203中时被喷射到蒸发室280中，然后还原剂在那里被蒸发。这样，还原剂以气态形式在配量装置271和蒸发室280下游被提供给还原催化器装置230，这使得还原催化器装置230的功能得到有效发挥。
在该方法的第一步骤410中，由布置在一个或多个还原催化器230中的至少一个下游的至少一个氮氧化物NOx传感器260产生的至少一个传感器信号各自地被确定为至少一个传感器修正值SNOx_corr。然而，只有在至少三个条件得到满足的情况下，才会进行确定410。这些条件包括：
-发动机101应在没有燃料供应的情况下运转，即车辆的运动是由车辆的动能引起的，而没有扭矩从发动机101被传递到至少一个驱动轮，例如与发动机机动/拖动有关；
-排气流203的排气质量流量Mexh大于排气质量流量阈值Mexh_th，即Mexh>Mexh_th；并且
-在至少一个预定时间段Tcon期间，该至少一个传感器信号SNOx具有小于传感器信号阈值SNOx_th的值，即SNOx<SNOx_th；该预定时间段在文档中通常表示为收敛时间段Tcon。
因此，如果这些条件得到满足，则该至少一个传感器信号SNOx各自地被确定410为至少一个传感器修正值SNOx_corr。
在第二步骤420中，至少一个经调节的传感器信号SNOx_adj基于该至少一个传感器信号SNOx和该至少一个传感器修正值SNOx_corr来各自地确定/提供。根据本发明的实施方式，该至少一个经调节的传感器信号SNOx_adj通过从该至少一个传感器信号SNOx中减去该至少一个传感器修正值SNOx_corr来各自地确定/提供。
在第三步骤430中，经确定/提供的至少一个经调节的传感器信号SNOx_adj被用作控制还原剂的配量的依据。
由于该至少一个传感器修正值SNOx_corr是在这些条件得以满足时被确定的，因此已知该至少一个传感器信号SNOx的由发动机中燃烧实际产生的氮氧化物NOx所产生的贡献应当基本为零。那么因此，该至少一个传感器信号SNOx的值是由燃烧产生的氮氧化物NOx以外的其他东西的产物，即与“真实”NOx不同。因此，由于该至少一个经调节的传感器信号SNOx_adj基于该至少一个传感器信号SNOx和该至少一个传感器修正值SNOx_corr来各自地提供/确定，即由于该至少一个经调节的传感器信号SNOx_adj由该至少一个传感器修正值SNOx_corr来各自地修正，因此该至少一个经调节的传感器信号SNOx_adj提供了对由燃烧产生的氮氧化物NOx的准确指示。因此，根据本文所述的本发明的实施方式，传感器偏移误差在经确定/提供的至少一个经调节的传感器信号SNOx_adj中得以补偿，然后该至少一个经调节的传感器信用于还原剂配量控制。同时，本发明的实施方式还降低了对由于该至少一个氮氧化物NOx的交叉敏感度而导致的还原剂逃逸的影响。
因此，当该至少一个经调节的传感器信号被用作控制还原剂的配量的基础时，提供还原剂到排气流203中的精确且准确的喷射。由此，可以由一个或多个还原催化器230实现氮氧化物NOx的有效还原。
氮氧化物NOx的有效还原使得排气处理系统可以遵守排放法规和/或使得有可能降低发动机的燃料消耗。如果由于氮氧化物NOx在排气处理系统中的更有效的还原而允许发动机排放更多的氮氧化物NOx，则燃料消耗可以通过更有效地运行发动机来降低。
另外，将还原剂的喷射建立在精确的至少一个经调节的传感器信号SNOx_adj的基础上还降低固体残留物/沉积物形成在蒸发装置和/或还原催化器中的风险。
本发明的实施方式可以在基本上不增加系统的复杂性的情况下很容易地实施。本发明实施例的结果是可预测的，并且容易实现。
根据实施方式，对该至少一个传感器信号SNOx进行确定410可以包括对该至少一个传感器信号SNOx进行平均化。这样的平均化减少被包括在该至少一个传感器信号SNOx中的噪声和/或波动值的影响，这使得该方法更稳健和更不复杂。例如，根据实施方式，对该至少一个传感器信号SNOx进行平均化可以包括对该至少一个测量值进行连续加权，以各自地确定/提供该至少一个传感器修正值SNOx_corr。
存在大量可能的方式用于确定/计算/提供基于测量值的平均值。基本上，这些方式中的任何一个或多个可以用于对该至少一个传感器信号SNOx进行平均化。例如，该至少一个传感器信号SNOx可以被低通滤波器过滤。另外，可以计算该至少一个传感器信号SNOx的至少一个平均值和/或计算该至少一个传感器信号SNOx的至少一个中值。
当该至少一个传感器信号SNOx的平均化包括低通滤波时，根据实施方式，所使用的低通滤波器可以具有与至少一个排放测试周期相关的时间常数τ中的权重。例如，对于符合欧V排放法规的车辆/系统，即对于正在利用欧V测试周期测试的车辆/系统，时间常数τ可以具有在3-7秒或5秒的范围内的值。同样的时间常数τ值也可以用于符合欧IV法规的车辆/系统。一般来说，在时间常数τ中的权重在此可以被设置为足够短/小/快的值，以便低通滤波能够在该至少一个传感器信号SNOx中捕捉/包括氨逃逸的重要部分，即穿过该至少一个还原催化器230的还原剂。另外，时间常数τ的权重可以被设置为足够长/高/慢的值，以便低通滤波能够减轻噪声和/或波动在该至少一个传感器信号SNOx中的影响。
相应地，对于符合欧VI排放法规的车辆/系统，即对于正在由欧VI测试周期测试的车辆/系统，时间常数τ可以具有15-25秒或20秒的范围内的值。一般来说，时间常数τ在此可以被设置为足够长/大的值，以便在该至少一个传感器信号SNOx中捕获/包括氮氧化物NOx传感器260的缓慢变化的传感器偏移值。通过在常数τ值中使用长/大的权重，氮氧化物NOx传感器260具有足够的时间来收敛，使得偏移值可以被容易地检测/确定。另外，根据实施方式，常数τ中的权重应当被设置为足够短/小的值，便于已经在正在运行的测试周期内提高精度。
如上所述，在通过使用至少一个氮氧化物NOx传感器260来确定410该至少一个传感器信号SNOx之前，在至少一个预定收敛时间段Tcon期间，该至少一个传感器信号SNOx应当具有小于传感器信号阈值SNOx_th的值，即SNOx<SNOx_th。根据本发明的实施方式，例如实施在符合欧IV或欧V排放法规的车辆/系统中，即对于正在利用欧V或欧IV测试周期测试的车辆/系统，预定收敛时间段Tcon具有使得其可以捕获来自该至少一个还原催化器230的还原剂的逃逸的值。因此，预定收敛时间段Tcon在此应当足够小/足够短，以便在还原剂的逃逸仍然在排气处理系统250中时，即在该逃逸通过该至少一个氮氧化物NOx传感器260之前，导致确定410。换言之，预定收敛时间段Tcon应当具有如此小/短的值，使得还原剂的逃逸被包括在该至少一个传感器信号SNOx中，即由至少一个交叉敏感的氮氧化物NOx传感器260感应到。
预定收敛时间段Tcon在此可以取决于该至少一个氮氧化物NOx传感器260的响应时间和/或取决于排气流203围绕该至少一个氮氧化物NOx传感器260的流动，例如可以取决于这些参数的组合。
作为符合欧IV或欧V排放法规的车辆/系统的非限制性示例，预定收敛时间段Tcon可以具有在2-5秒或3秒的范围内的值，这使得有可能捕获上述还原剂的逃逸。
根据例如在符合欧VI排放法规的车辆/系统中实施的实施方式，即对于正在利用欧VI测试周期测试的车辆/系统，预定收敛时间段Tcon可以具有与在车辆100的正常操作期间和/或在至少一个排放测试周期期间发动机101在没有燃料供应的情况下运转的一个或多个时间段的长度相关的值。一般而言，预定收敛时间段Tcon在此可以具有足够长/大的值，以确保该至少一个传感器信号SNOx，即由该至少一个氮氧化物NOx传感器260提供/感测的信号，仅包括偏移误差。因此，如果预定收敛时间段Tcon设置得足够长，则发动机在没有燃料供应的情况下已经运转如此长的时间，基本上排气流中不应当再输出氮氧化物NOx，并且使得传感器中不应当存在氮氧化物，这确保该至少一个传感器信号SNOx各自地只包括/指示该至少一个氮氧化物NOx传感器260的偏移误差。
作为符合欧VI排放法规的车辆/系统的非限制性示例，预定收敛时间段Tcon具有5-15秒的范围内的值、具有7-12秒的范围内的值或具有10秒的范围内的值。
如上所述，排气质量流量Mexh应当大于排气质量流量阈值Mexh_th，即Mexh>Mexh_th，以便将该至少一个传感器信号SNOx各自地确定410为至少一个传感器修正值SNOx_corr。根据实施方式，质量流量阈值Mexh_th在此可以具有足够高的值，以确保排气流203通过排气处理系统250的流动/吞吐/循环，即具有足够高的值，以防止排气流203在排气处理系统中静止。质量流量阈值Mexh_th还可以具有足够高的值，以各自地确保排气流203在该至少一个氮氧化物NOx传感器260处和/或周围的局部流动/吞吐/循环。因此，这样的质量流量阈值Mexh_th可以例如对应于运行中的发动机的质量流量，即对应于运转发动机的质量流量。然后，一旦发动机运行/运转，则相当于预定收敛时间段Tcon的时间将立即开始运行/运作。
根据本发明的各种实施方式，与质量流量阈值Mexh_th结合使用作为该至少一个传感器信号SNOx应当何时被确定410的参数的排气流质量流量Mexh可以以多种方式被确定。例如，排气流质量流量Mexh可以基于排气处理系统250的至少一个质量流量模型来确定。该模型可以考虑到例如排气处理系统的物理形式和尺寸和/或产生排气流203的发动机201的操作模式。排气流质量流量Mexh也可以基于输入到产生排气流203的发动机201的气缸中的燃料的量和空气的量来确定。排气流质量流量Mexh还可以基于排气流203的排气质量流量Mexh的至少一个测量来确定。该测量可以例如通过基于被输入到发动机中的空气和燃料的测量和/或通过使用布置在排气处理系统中(例如在蒸发室280和/或还原催化器上游)的至少一个质量流量传感器来执行。
如上所述，在要执行将该至少一个传感器信号SNOx各自地确定410为该至少一个传感器修正值SNOx_corr之前，在至少一个预定收敛时间段Tcon期间，该至少一个传感器信号SNOx应当具有小于传感器信号阈值SNOx_th的值，即SNOx<SNOx_th。根据例如实施在符合欧VI排放法规的车辆/系统中的实施方式，即对于正在利用欧VI测试周期测试的车辆/系统，传感器信号阈值SNOx_th可以具有与该至少一个氮氧化物NOx传感器260的精度和/或偏移误差和/或对还原剂的配量的控制的稳健性相关的值。该至少一个氮氧化物NOx传感器260的个体可以具有不同的转换/下降时间段，即当从发动机输出的氮氧化物NOx的量和/或浓度降低到基本为零的值时，需要不同的时间来下降。
因此，在较小的信号值下，即在传感器信号阈值SNOx_th的较小值下，最初触发该至少一个传感器信号SNOx的确定410可能更可靠。由此，可以更快地达到该至少一个氮氧化物NOx传感器260的偏移误差的固定值，因此可以使用预定收敛时间段Tcon的较短/较小的值。然而，根据实施方式，传感器信号阈值SNOx_th应当具有超过该至少一个氮氧化物NOx传感器260的最大偏移误差的值，以便不会错过任何重要的确定。作为非限制性的示例，该至少一个氮氧化物NOx传感器可以具有在12-15ppm的范围内的最大偏移误差。
因此，对于符合欧VI排放法规的车辆/系统，根据实施方式，传感器信号阈值SNOx_th可以具有对应于在15-30ppm氮氧化物NOx或20ppm氮氧化物NOx的范围内的氮氧化物NOx浓度的值。
根据例如实施在符合欧V排放法规的车辆/系统中的实施方式，即对于正在利用欧V测试周期测试的车辆/系统，传感器信号阈值SNOx_th可以具有与该至少一个氮氧化物NOx传感器260的氨的交叉敏感度相关的值。在发动机机动期间，即当发动机101由于车辆的动能驱动运动而在没有燃料供应的情况下运转时，排气流203的温度Texh是下降的。
如上所述，该至少一个氮氧化物NOx传感器260可以对氮氧化物NOx和氨NH3交叉敏感，即该至少一个传感器信号SNOx的值可以包括来源于氮氧化物NOx和氨NH3的成分。因此，如果传感器信号阈值SNOx_th被给定与该至少一个氮氧化物NOx传感器260的氨的交叉敏感度相关的值，则将该至少一个传感器信号SNOx各自地确定410为该至少一个传感器修正值SNOx_corr可能更加准确。
根据本发明的实施方式，被确定410并用于确定420该至少一个经调节的传感器信号SNOx_adj的该至少一个传感器修正值SNOx_corr由于稳健性原因而被限制。例如，对于包括至少一个逃逸催化器240的排气处理系统250，例如对于符合欧VI排放要求的排气系统250，该至少一个经调节的传感器信号SNOx_adj可以被限制为±10ppm氮氧化物NOx的值。相应地，对于不包括至少一个逃逸催化器的排气处理系统，即对于缺乏逃逸催化器的系统，该至少一个经调节的传感器信号SNOx_adj可以被限制为-10至+200ppm氮氧化物NOx的值。通过这些限制，该至少一个经调节的传感器信号SNOx_adj与该至少一个传感器信号SNOx之间的差异也受到限制，这使得本文所述的配量控制430更加稳健。
本领域的技术人员将意识到，根据本发明的用于对还原剂到排气流203中的配量进行控制的方法也可以在计算机程序中实施，当该计算机程序在计算机中执行时将会使得计算机执行该方法。计算机程序通常形成计算机程序制品503的一部分，其中计算机程序制品包括合适的数字非易失性/永久性/持久性/耐用性的存储介质，计算机程序存储在该存储介质上。非易失性/永久性/持久性/耐用性的计算机可读介质包括合适的存储器，例如：ROM(只读存储器)、PROM(可编程只读存储器)、EPROM(可擦写PROM)、Flash、EEPROM(电子可擦写PROM)、硬盘装置等。
图5示意性地示出控制装置/构件500。控制装置/构件500包括计算单元501，该计算单元基本上可以包括合适类型的处理器或微型计算机，例如用于数字信号处理的电路(数字信号处理器，DSP)，或具有预定特定功能的电路(特定应用集成电路，ASIC)。计算单元501连接至安装在控制装置/构件500中的存储器单元502，该存储器单元向计算装置501提供例如存储的程序代码和/或存储的数据，计算装置501需要该数据以便能够进行计算。计算装置501还被设置为将计算的中期或最终结果存储在存储器单元502中。
此外，控制装置/构件500还各自地配备有用于接收和发送输入和输出信号的装置511，512，513，514。这些输入和输出信号可以包含波形、脉冲或其他属性，这些属性可以由用于接收输入信号的装置511，513检测为信息，并可以被转换为可以由计算单元501处理的信号。这些信号然后被提供给计算单元501。用于发送输出信号的装置512，514布置成将来自计算单元501的计算结果转换为输出信号，以便传送到车辆的控制系统的其他部分，和/或这些信号所针对的一个或多个部件。
到用于接收和发送输入和输出信号的装置的每一个连接可以包括以下中的一个或多个：电缆；数据总线，诸如CAN(控制器区域网)总线、MOST(面向媒体的系统传输)总线或任何其它总线配置；或无线连接。
本领域的技术人员将意识到，上述计算机可以由计算单元501构成，上述存储器可以由存储器单元502构成。
一般来说，现代车辆中的控制系统包括通信总线系统，该通信总线系统包括一个或多个通信总线，以连接多个电子控制装置(ECU)或控制器，以及本地化在车辆上的不同部件。这样的控制系统可以包括大量的控制装置，并且对特定功能的责任可以分布在一个以上的控制装置中。因此，所示类型的车辆往往包括比图1，2，3和5中所示的更多的控制装置，这对于本技术领域的技术人员来说是众所周知的。
如本领域技术人员将意识到的那样，图5中的控制装置/构件500可以包括和/或展示图1中的控制装置/系统/构件215和275、图2中的控制装置/系统/构件215，275，270，290或图3中的控制装置/系统/构件215，270，275，290中的一个或多个。图2和图3中的控制装置/构件290布置成用于执行本发明的实施方式。单元/构件291，292，293例如可以对应于指令组，该指令组可以是编程代码的形式，在各单元处于活动状态和/或用于执行其方法步骤时各自地被输入到处理器中，并被处理器利用。
本发明在所示的实施方式中可以在控制装置/构件500中实施。然而，本发明也可以全部或部分地在车辆中已经存在的一个或多个其它控制装置中实施，或者在本发明专用的控制装置中实施。
根据本发明的一个方面，公开了一种系统290，该系统布置成用于对来自发动机101的排气流203中的还原剂的配量进行控制，还原剂用于对在布置成用于处理排气流203的排气处理系统250的一个或多个还原催化器230中的氮氧化物NOx进行还原。如上所述，排气流203由发动机201产生，然后由包括例如使用还原剂的还原催化器装置的排气处理系统250处理。为此，还原剂由配量装置271喷射到排气流203中。根据实施方式，还原剂可能在被喷射到排气流203中时，在蒸发室280中蒸发。
系统290包括布置成用于在满足一些条件的情况下，将来自布置在一个或多个还原催化器230中的至少一个下游的至少一个氮氧化物NOx传感器260的至少一个传感器信号SNOx各自地确定410为至少一个传感器修正值SNOx_corr的构件291，例如确定单元291。这些条件包括发动机101在没有燃料供应的情况下运转，排气流203的排气质量流量Mexh大于排气质量流量阈值Mexh_th，即Mexh>Mexh_th；以及在至少一个预定时间段Tcon期间，该至少一个传感器信号SNOx具有小于传感器信号阈值SNOx_th的值，即SNOx<SNOx_th。
系统290还包括布置成用于基于该至少一个传感器信号SNOx和该至少一个传感器修正值SNOx_corr来各自地确定420至少一个经调节的传感器信号SNOx_adj的构件292，例如信号确定单元292。
系统290还包括布置成用于基于该至少一个经调节的传感器信号SNOx_adj来控制430还原剂的配量的构件293，例如控制单元293。
系统290可以被布置/修改以执行本文所述的根据本发明的方法的任何实施方式。
图2和图3中所示的排气处理系统250由于教学原因包括仅一个配量装置271、仅一个还原催化器装置230和仅一个蒸发室280。然而，应当指出的是，本发明并不限于这样的系统，相反，本发明可以普遍适用于包括一个或多个配量装置、一个或多个还原催化器装置、可能是一个或多个蒸发室的任何排气处理系统。例如，本发明特别适用于包括第一配量装置、可能的第一蒸发室、第一还原催化器装置、第二配量装置、可能是第二蒸发室和第二还原催化器装置的系统。第一和第二还原催化器装置中的每一个可以包括至少一个SCR催化器、至少一个氨逃逸催化器ASC和/或至少一个多功能逃逸催化器SC。多功能逃逸催化器SC可以主要布置成用于对氮氧化物NOx进行还原，其次布置成用于对排气流中的还原剂进行氧化。多功能逃逸催化器SC还可以布置成用于执行通常由DOC执行的至少一些功能，例如将排气流203中的碳氢化合物CXHy(也被称为HC)和一氧化碳CO氧化成二氧化碳CO2和水H2O和/或将排气流中出现的一氧化氮NO氧化成二氧化氮NO2。如上所述，本发明的实施方式可以例如被实施在符合欧IV、欧V和欧VI排放法规中的一个或多个的车辆/系统中。
本发明还涉及包括本文所述的用于布置成用于对还原剂的配量进行控制的系统290的车辆100，诸如卡车、公共汽车或轿车。
如上所述的发明方法及其实施方式可以至少部分地利用/使用/由至少一个装置执行。如上所述的发明方法及其实施方式可以至少部分地利用/使用/由至少一个适合和/或适应于执行发明方法和/或其实施方式的至少一部分的装置来执行。适合和/或适应于执行其发明方法和/或实施方式的至少一部分的装置可以是控制单元、电子控制单元(ECU)、电子电路、计算机、计算单元和/或处理单元中的一个或多个。
参照上文，如上所述的发明方法及其实施方式可以被称为至少部分的计算机化方法。该方法至少部分地是计算机化的，意味着其至少部分地利用/使用/由适合和/或适应于执行发明方法和/或其实施方式的至少一部分的该至少一个装置执行。
参照上文，如上所述的发明方法及其实施方式可以称为至少部分的自动化方法。该方法至少部分地是自动化的，意味着其是利用/使用/由适合和/或适应于执行发明方法和/或其实施方式的至少一部分的该至少一个装置执行。
本发明不限于上述发明的实施方式，而是涉及并包括所附独立权利要求范围内的所有实施方式。
