專利名稱：用于運(yùn)行排氣處理設(shè)備的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于運(yùn)行發(fā)動(dòng)機(jī)排氣處理設(shè)備的方法，該排氣處理設(shè)備包括至少一個(gè)加熱裝置和至少一個(gè)還原劑供給裝置。
背景技術(shù)：
一直以來都使用排氣處理設(shè)備來減少發(fā)動(dòng)機(jī)排氣中的有害物質(zhì)。近年來為有效減少發(fā)動(dòng)機(jī)排氣中的有害物質(zhì)，帶有還原劑供給的排氣處理設(shè)備是常見的。已證實(shí)的是，特別是在稀燃運(yùn)行的發(fā)動(dòng)機(jī)中，可以有利地為排氣供給還原劑。特別是，排氣中的氮氧化物(NOx)份額在稀燃運(yùn)行的發(fā)動(dòng)機(jī)中提高并且能與還原劑相聯(lián)系地在排氣處理設(shè)備被降低。這被稱為選擇性催化還原方法(SCR方法)?？梢岳缡褂冒弊鳛檫€原劑。氨與排氣中的氮氧化物被轉(zhuǎn)化成無害成分，即轉(zhuǎn)化成氮、水和二氧化碳。在機(jī)動(dòng)車中通常不直接存儲(chǔ)氨。通常存儲(chǔ)和/或供給還原劑前體，該還原劑前體按照需要被轉(zhuǎn)化成實(shí)際的還原劑。例如尿素可用作這樣的還原劑前體。特別優(yōu)選的是尿素水溶液。尿素含量為32. 5%的這樣的尿素水溶液例如可以在Handelsnamen AdBlue 的商標(biāo)下買到?？梢砸簯B(tài)地和/或氣態(tài)地給發(fā)動(dòng)機(jī)排氣處理設(shè)備供給還原劑。通常在機(jī)動(dòng)車中液態(tài)地存儲(chǔ)還原劑。這樣的液態(tài)存儲(chǔ)可以特別節(jié)省空間。液態(tài)還原劑大多必須首先被蒸發(fā)，才能被氣態(tài)地輸入排氣處理設(shè)備。在液態(tài)地供給還原劑時(shí)必須在排氣處理設(shè)備中蒸發(fā)還原。為此需要足夠高的排氣溫度。稀燃運(yùn)行的發(fā)動(dòng)機(jī)以所供給的空氣比完全轉(zhuǎn)化所供給的燃料所需的空氣多的空燃比運(yùn)行。這樣的發(fā)動(dòng)機(jī)特別是現(xiàn)代的柴油發(fā)動(dòng)機(jī)。在這樣的發(fā)動(dòng)機(jī)中經(jīng)常存在特別低的排氣溫度。在為排氣液態(tài)地供給還原劑時(shí)，還原劑使排氣進(jìn)一步降溫。液態(tài)還原劑通常在排氣中蒸發(fā)。在這種情況下從排氣吸取還原劑的蒸發(fā)能。在排氣處理設(shè)備中的有害物質(zhì)轉(zhuǎn)化主要與排氣溫度相關(guān)。有害物質(zhì)，例如一氧化氮、一氧化碳或炭黑顆粒(炭顆粒)的大多轉(zhuǎn)化過程在高排氣溫度下明顯比在低排氣溫度下完成得快。在對(duì)于不同的轉(zhuǎn)化過程有所不同的特定的閾值溫度以下，某些轉(zhuǎn)化過程根本不能完成。出于這個(gè)原因，特別是在用于稀燃運(yùn)行的發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣處理設(shè)備中已知的是，在排氣處理設(shè)備中設(shè)有排氣加熱器。排氣加熱器最初被發(fā)展是為了在發(fā)動(dòng)機(jī)冷起動(dòng)時(shí)迅速加熱排氣系統(tǒng)。這樣的排氣加熱器例如可以形式為安裝在排氣管中的加熱線圈。而由現(xiàn)有技術(shù)還已知可電加熱的蜂窩體，其中電流流過多個(gè)至少局部結(jié)構(gòu)化的金屬薄板組。這樣的可電加熱的蜂窩體的優(yōu)點(diǎn)是，其具有明顯更大的、可為排氣提供所產(chǎn)生的熱量的表面。這樣的可電加熱的蜂窩體的運(yùn)行必須被有針對(duì)性地觸發(fā)，因?yàn)槠湫枰娏?。因此需要策略來使排氣系統(tǒng)中的電加熱器能夠如下地運(yùn)行一方面有助于排氣處理設(shè)備中排氣的有利轉(zhuǎn)化，另一方面能量消耗盡可能低。

發(fā)明內(nèi)容
基于這樣的現(xiàn)有技術(shù)本發(fā)明的目的是，進(jìn)一步緩解結(jié)合現(xiàn)有技術(shù)所提到的技術(shù)問題。希望特別是提出一種用于運(yùn)行具有至少一個(gè)加熱裝置和至少一個(gè)還原劑供給裝置的排氣處理設(shè)備的方法。該目的利用具有權(quán)利要求I特征的方法來實(shí)現(xiàn)。其它有利的方法改進(jìn)方案在從屬權(quán)利要求中給出。權(quán)利要求中單獨(dú)列出的特征可以以任意技術(shù)上合理的方式彼此組合并且可以通過說明書中所述的事實(shí)來進(jìn)行補(bǔ)充，其中給出了本發(fā)明的其它實(shí)施方式。根據(jù)本發(fā)明的用于運(yùn)行具有至少一個(gè)加熱裝置和至少一個(gè)還原劑供給裝置的排氣處理設(shè)備的方法至少包括以下步驟a)檢查是否應(yīng)當(dāng)供給還原劑；b. I)如果特定的第一溫度低于第一閾值溫度并且根據(jù)步驟a)應(yīng)當(dāng)供給還原劑，則 利用加熱裝置進(jìn)行加熱直到達(dá)到該第一閾值溫度為止；b. 2)如果特定的第二溫度低于第二閾值溫度并且根據(jù)步驟a)不應(yīng)當(dāng)供給還原劑，則利用加熱裝置進(jìn)行加熱直到達(dá)到該第二閾值溫度為止；和c)如果步驟a)應(yīng)當(dāng)供給還原劑，則供給還原劑。本發(fā)明方法的各方法步驟在發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行期間通常以在此給出的順序以循環(huán)方式重復(fù)地反復(fù)執(zhí)行。在本文中還原劑的概念是既還原劑又包括還原劑前體、例如尿素或尿素水溶液的上位概念。根據(jù)本發(fā)明的方法的突出之處在于，規(guī)定或設(shè)定兩個(gè)不同的閾值溫度來控制排氣處理設(shè)備中的加熱裝置。在排氣處理設(shè)備中進(jìn)行的不同的轉(zhuǎn)化過程所要求的使該轉(zhuǎn)化過程能運(yùn)行的最低溫度不同。已證實(shí)，特別是在向排氣處理設(shè)備供給液態(tài)還原劑期間所需的溫度一般高于不供給還原劑的情況。出于此原因，可以利用不同的閾值溫度來特別節(jié)省能量地運(yùn)行排氣處理設(shè)備中的加熱裝置，同時(shí)不損害排氣處理設(shè)備在轉(zhuǎn)化排氣中的有害物質(zhì)方面的效率。所述的溫度/閾值溫度可以是排氣的溫度和/或與排氣接觸的部件的溫度。溫度可以實(shí)際上(實(shí)時(shí)地)測量出和/或計(jì)算出。閾值溫度可以作為固定的值被存儲(chǔ)起來和/或(實(shí)際上)計(jì)算或匹配。特別是如果一溫度對(duì)于一(緊接在之前和/或之后和/或基本同時(shí))實(shí)際狀態(tài)表征性地被計(jì)算出、預(yù)測出和/或測量出，則該溫度被稱為“特定的”。換言之步驟b. I)特別是包括以下過程首先確定一表征性的“第一溫度”，其中該第一溫度特別是對(duì)于至少是排氣處理設(shè)備、供給裝置、排氣流和/或還原劑中或其上的實(shí)際溫度狀態(tài)是表征性的。然后將這個(gè)這樣確定的第一溫度與分派給該過程的“第一閾值”相比較，該第一閾值例如(實(shí)際地和/或基本同時(shí)地)計(jì)算出、規(guī)定或從一數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器讀出。如果該比較得出，第一溫度低于第一閾值并且應(yīng)當(dāng)進(jìn)行還原劑添加，則使加熱裝置工作直到對(duì)于表征性的第一溫度(涉及如上所述的同樣的地點(diǎn)、介質(zhì)等)達(dá)到第一閾值。根據(jù)步驟b. 2)的“第二溫度”的產(chǎn)生和與第二閾值比較的執(zhí)行優(yōu)選與上文相對(duì)應(yīng)?？赡艿氖牵霉驳膫鞲衅鱽肀O(jiān)測和確定第一溫度和第二溫度。對(duì)于在步驟b. I)和b. 2)中涉及相同的測量位置、基準(zhǔn)、對(duì)象等的情況，實(shí)際上在第一溫度與第二溫度之間沒有不同，并且可以簡化地觀察同類型的標(biāo)記(“該”溫度)。但對(duì)于對(duì)應(yīng)的閾值溫度卻不是如此，它們?cè)谠撉闆r下也可以彼此不同。另外可能的是，利用兩個(gè)不同的傳感器監(jiān)測和確定第一溫度和第二溫度。此外，可以分開地監(jiān)測這兩個(gè)溫度，其中第一溫度的確定和第二溫度的確定可以在排氣系統(tǒng)中的不同位置處進(jìn)行。第一溫度起決定性作用的還原劑轉(zhuǎn)化和第二溫度起決定性作用的排氣中有害物質(zhì)的轉(zhuǎn)化可以在排氣系統(tǒng)中的不同位置處發(fā)生。還原劑轉(zhuǎn)化通常在設(shè)有相應(yīng)的有效催化劑的位置處發(fā)生。排氣中有害物質(zhì)的轉(zhuǎn)化同樣通常在設(shè)有相應(yīng)的有效催化劑的位置處發(fā)生。對(duì)各溫度的監(jiān)測應(yīng)當(dāng)相應(yīng)地分別在該相應(yīng)位置處進(jìn)行。同樣可能的是，公共地監(jiān)測第一溫度和第二溫度。這特別是在以下情況下是有利的還原劑轉(zhuǎn)化和排氣中有害物質(zhì)的轉(zhuǎn)化在排氣處理設(shè)備中在空間上極接近地相鄰地進(jìn)行。這時(shí)，第一溫度和第二溫度的確定優(yōu)選在排氣系統(tǒng)中的一個(gè)位置處利用一公共的溫度傳感器進(jìn)行。這時(shí)第一溫度等于第二溫度。 為說明方法仍需指出，步驟b. I)和b. 2)根據(jù)步驟a)中的檢查的結(jié)果替代地執(zhí)行。換言之，對(duì)于應(yīng)當(dāng)輸送還原劑的情況執(zhí)行步驟b. I)和C)，其中僅當(dāng)?shù)陀诘谝婚撝禍囟葧r(shí)進(jìn)行加熱。對(duì)于不應(yīng)當(dāng)輸送還原劑的情況，當(dāng)?shù)陀诘诙撝禍囟葧r(shí)(僅)執(zhí)行步驟b. 2)。如果第一閾值溫度被選擇成，當(dāng)?shù)谝粶囟雀哂诘谝婚撝禍囟葧r(shí)至少能進(jìn)行水解催化器中的水解、液態(tài)還原劑的熱解或蒸發(fā)，則根據(jù)本發(fā)明的方法是有利的。必要時(shí)可將第一閾值溫度選擇成，在排氣系統(tǒng)中引入所述過程中的多個(gè)。如上所述，在還原劑供給期間一般需要提高的溫度。這是因?yàn)椋┙o的還原劑或所供給的還原劑前體一般必須被轉(zhuǎn)化成最終的還原劑。例如使用尿素水溶液作為還原劑前體，該尿素水溶液在排氣系統(tǒng)中必須被轉(zhuǎn)化成氨。為轉(zhuǎn)化還原劑可以執(zhí)行不同的化學(xué)過程。這些過程中的一個(gè)是在水解催化器中的水解。還原劑在起催化作用的水解涂層的作用下中被轉(zhuǎn)化成氨。為此需要約200° C的排氣溫度。必要時(shí)，尿素水溶液水解所需的溫度還可能由于存在氨[NH3]和二氧化氮[NO2]而降低。有可能水解僅需要130° C到160° C的溫度。另一引起還原劑轉(zhuǎn)化的化學(xué)過程是熱解。熱解在不存在起催化作用的水解涂層作用的情況下單純地將還原劑或還原劑前體熱轉(zhuǎn)化成最終的還原劑。作為還原劑前體的32. 5%的尿素水溶液僅達(dá)到約50%被轉(zhuǎn)化成氨。尿素水溶液的另外50%被轉(zhuǎn)化成異氰酸(HNC0)。還原劑熱解所需的溫度一般高于水解所需的溫度。對(duì)于還原劑前體熱解的開始無明確的閾值溫度。熱解在寬的溫度范圍內(nèi)與還原劑水解同時(shí)發(fā)生。此外第一閾值溫度可以選擇成，確保液態(tài)還原劑蒸發(fā)。該方法方案特別是在如下情況下是有利的還原劑并不是必須以化學(xué)方式被轉(zhuǎn)化才能在排氣處理設(shè)備中變得有效，而是僅須從液態(tài)的物態(tài)轉(zhuǎn)化成氣態(tài)的物態(tài)。在還原劑前體、例如尿素水溶液的情況下，與蒸發(fā)并行地還通過熱解和/或水解進(jìn)行至少局部的轉(zhuǎn)化。與上述說明相應(yīng)地合理的是，第一閾值溫度選擇成，能夠進(jìn)行液態(tài)還原劑的水解過程、熱解過程或蒸發(fā)過程中的至少一個(gè)。因此建議特別是以下的第一閾值溫度第一閾值溫度_蒸發(fā)在供給位置處的排氣中高于160° C直到240° C，第一閾值溫度_水解在水解催化器處高于160° C直到240° C，第一閾值溫度_水解(在存在NH3和NO2的情況下)在水解催化器處130° C到
160。 Co
另外在如下情況下根據(jù)本發(fā)明的方法是有利的第二閾值溫度選擇成，當(dāng)?shù)诙囟雀哂诘诙撝禍囟葧r(shí)能在SCR催化器中進(jìn)行氮氧化物的選擇性催化還原。第二閾值溫度針對(duì)排氣處理設(shè)備的常規(guī)運(yùn)行而設(shè)定。在排氣處理設(shè)備利用還原劑供給裝置的常規(guī)運(yùn)行中，通常發(fā)生利用還原劑對(duì)氮氧化物的持久的選擇性催化轉(zhuǎn)化。因此合適的是，第二閾值溫度選擇成使得為此所需的反應(yīng)能毫無問題地進(jìn)行。在這種情況下第二閾值溫度在SCR催化器處可以例如為130° C到160° C。因此特別優(yōu)選的是，當(dāng)應(yīng)當(dāng)添加還原劑時(shí)，在步驟b. I)設(shè)定大于160° C、例如約180° C、約200° C或甚至至少240° C的第一溫度。如果計(jì)劃不添加還原劑，則可以相應(yīng)于步驟b. 2)將第二溫度調(diào)節(jié)到130° C到160° C范圍內(nèi)。另外在如下情況下根據(jù)本發(fā)明的方法是有利的僅當(dāng)至少第一溫度或第二溫度以及經(jīng)過排氣處理設(shè)備的排氣質(zhì)量流量處在使得至少第一閾值溫度或第二閾值溫度能通過加熱裝置達(dá)到的范圍內(nèi)時(shí)，才激活加熱裝置。
設(shè)置在排氣處理設(shè)備中的電加熱裝置一般僅具有有限的有效功率/工作能力。該有效功率可以例如為500瓦到5000瓦。利用這樣的電功率不能在排氣流中實(shí)現(xiàn)任意期望大小的溫度升高。排氣流中的可能溫度升高一方面取決于排氣流中已存在的排氣溫度，另一方面取決于排氣質(zhì)量流量。排氣質(zhì)量流量越大，為實(shí)現(xiàn)特定的溫度升高而需引入排氣質(zhì)量流量的能量就越高。出于此原因，從一特定存在的第一溫度或第二溫度起，要達(dá)到相應(yīng)的第一閾值溫度或相應(yīng)的第二閾值溫度有可能是不經(jīng)濟(jì)的或甚至是不可能的。因此，當(dāng)存在這樣的狀況時(shí)放棄加熱排氣便是有利的。利用在此給出的方法的中斷條件，可以避免不利地使用加熱能量。根據(jù)該方法的一種擴(kuò)展方案還提出，排氣處理設(shè)備具有一存儲(chǔ)器，在該存儲(chǔ)器中可以暫時(shí)存儲(chǔ)一定量的還原劑。用于暫時(shí)存儲(chǔ)一定量的還原劑的存儲(chǔ)器可以例如是在接觸排氣的載體上的存儲(chǔ)涂層，該涂層能夠特別是在一特定的溫度范圍內(nèi)存儲(chǔ)氨。這樣的存儲(chǔ)器也可以與用于選擇性催化還原的涂層一起設(shè)置在一蜂窩體中。這也可以是混合涂層的形式，該混合涂層既具有存儲(chǔ)氨的成分也具有促進(jìn)選擇性催化還原的成分。這樣的存儲(chǔ)器優(yōu)選能夠例如在I分鐘到I小時(shí)的運(yùn)行時(shí)間段中、優(yōu)選在5分鐘到30分鐘的時(shí)間段中存儲(chǔ)足夠的還原劑，由此可以在不重新供給還原劑的情況下在排氣處理設(shè)備中進(jìn)行選擇性催化還原。通過在排氣處理設(shè)備中這樣地暫時(shí)存儲(chǔ)還原劑能夠?qū)崿F(xiàn)以下效果能夠?yàn)楣┙o還原劑使用特別有利的時(shí)刻。另外，在以下情況下上述方法是有利的首先確定在存儲(chǔ)器中存儲(chǔ)的還原劑的量，并且當(dāng)所存儲(chǔ)的還原劑的量低于一最低存儲(chǔ)量時(shí)，在步驟a)中確定為應(yīng)當(dāng)供給還原劑。在存儲(chǔ)器中存儲(chǔ)的還原劑的量可以利用合適的傳感器來確定和/或計(jì)算出。所存儲(chǔ)的量可以例如利用電容傳感器來測量，該電容傳感器被安裝在存儲(chǔ)器中并且其電容根據(jù)所存儲(chǔ)的還原劑的量而改變。另外，在以下情況下根據(jù)本發(fā)明的方法是有利的排氣處理設(shè)備中的還原劑供給裝置能選擇性地以液態(tài)或氣態(tài)方式供給還原劑，在步驟a)中還檢查利用加熱裝置能否達(dá)到第一閾值溫度，當(dāng)不能達(dá)到第一閾值溫度時(shí)在步驟c)中以氣態(tài)方式供給還原劑。當(dāng)在無氣態(tài)供給的情況下將會(huì)低于存儲(chǔ)器中的還原劑最低儲(chǔ)量或已經(jīng)低于該最低儲(chǔ)量時(shí)，優(yōu)先地以氣態(tài)方式供給還原劑。還原劑的氣態(tài)供給需要附加的能量以用于還原劑的蒸發(fā)。另一方面，通過供給氣態(tài)的還原劑，可以在排氣處理設(shè)備中實(shí)現(xiàn)特別快速地提供還原劑。氣態(tài)還原劑一方面極快速地被轉(zhuǎn)化成最終的還原劑(例如氨)，這是因?yàn)樵跉鈶B(tài)的還原劑中轉(zhuǎn)化所需的能量已經(jīng)以熱的形式存在了 ；另一方面氣態(tài)還原劑還極迅速地到達(dá)SCR催化器中并且不會(huì)以液滴的形式積聚在排氣管道上。還原劑或還原劑前體也可以在供給之前便被轉(zhuǎn)化成最終的還原劑。這可以通過水解或熱解來實(shí)現(xiàn)。如果例如通過在一獨(dú)立的蒸發(fā)器中在排氣外加熱還原劑來實(shí)現(xiàn)還原劑的氣態(tài)供給，則可以確保盡管在排氣系統(tǒng)中存在特別低的溫度，在SCR催化器中的選擇性催化還原也能在較長的時(shí)間段上高效可靠地進(jìn)行。另外，在以下情況下根據(jù)本發(fā)明的方法是有利的在步驟a)中獲得排氣處理設(shè)備中的第三溫度，并且當(dāng)排氣處理設(shè)備中的第三溫度超過第三閾值溫度時(shí)進(jìn)一步確定為應(yīng)當(dāng) 供給還原劑。第三溫度也可以對(duì)應(yīng)于第一溫度和/或第二溫度(即涉及排氣處理設(shè)備中的相同位置)，并且適當(dāng)時(shí)利用與第一溫度和/或第二溫度共用的溫度傳感器來確定。在此提出，不僅當(dāng)在能暫時(shí)存儲(chǔ)還原劑的存儲(chǔ)器中低于一最低存儲(chǔ)量時(shí)，而且當(dāng)由于在排氣處理設(shè)備中達(dá)到一特別高的第三溫度而有可能特別節(jié)能地供給還原劑時(shí)，觸發(fā)還原劑的供給。優(yōu)選地，該第三溫度選擇成，使得根本不需要為供給還原劑而使用加熱裝置。在排氣處理設(shè)備中存在的還原劑存儲(chǔ)器可以被特別節(jié)能地填充。通過選擇本來就具有提高的溫度的、合適的加熱時(shí)刻和供給時(shí)刻，降低了所需的加熱器加熱功率。根據(jù)本發(fā)明方法的另一有利的實(shí)施方式，還原劑供給期間的時(shí)間分量最高為發(fā)動(dòng)機(jī)整個(gè)運(yùn)行時(shí)間的25%。優(yōu)選該時(shí)間分量甚至總計(jì)為發(fā)動(dòng)機(jī)整個(gè)運(yùn)行時(shí)間的最高10%或甚至最高5%。如果排氣處理設(shè)備中的存儲(chǔ)器確保在足夠長的運(yùn)行時(shí)間段中暫存儲(chǔ)還原劑，則可以在發(fā)動(dòng)機(jī)具有特別高的排氣溫度的運(yùn)行中使用特別的階段、例如機(jī)動(dòng)車加速階段，來為SCR催化器供給所需的還原劑。另外優(yōu)選的是一種機(jī)動(dòng)車，包括發(fā)動(dòng)機(jī)和排氣處理設(shè)備，該排氣處理設(shè)備包括加熱裝置、還原劑供給裝置以及控制裝置，其中，所述控制裝置用于執(zhí)行根據(jù)本發(fā)明的方法。根據(jù)本發(fā)明的方法可以例如按照軟件的形式在機(jī)動(dòng)車的發(fā)動(dòng)機(jī)控制裝置中實(shí)現(xiàn)，該發(fā)動(dòng)機(jī)控制裝置以相應(yīng)的方式與各傳感器通信和/或運(yùn)行加熱裝置。


下面結(jié)合附圖進(jìn)一步說明本發(fā)明及其技術(shù)領(lǐng)域。附圖示出特別優(yōu)選的實(shí)施例，但本發(fā)明不限于此。附圖是示意性的并且相同的構(gòu)件具有相同的附圖標(biāo)記。附圖中圖I示出一機(jī)動(dòng)車，其具有用于執(zhí)行根據(jù)本發(fā)明的方法的排氣處理設(shè)備，圖2示出另一機(jī)動(dòng)車，其具有用于執(zhí)行根據(jù)本發(fā)明的方法的替代的排氣處理設(shè)備，圖3示出在以第一方法方案實(shí)施根據(jù)本發(fā)明的方法期間的排氣溫度圖，圖4示出在以第二方法方案實(shí)施根據(jù)本發(fā)明的方法期間的另一排氣溫度圖，圖5示出根據(jù)本發(fā)明的方法流程的框圖。
具體實(shí)施例方式在圖I中示出一機(jī)動(dòng)車16，其包括發(fā)動(dòng)機(jī)2和連接到該發(fā)動(dòng)機(jī)2的排氣處理設(shè)備I。排氣處理設(shè)備I具有依次設(shè)置的氧化催化器24、顆粒過濾器25、加熱裝置3、還原劑(例如尿素)供給裝置4、水解催化器5、存儲(chǔ)器11以及SCR催化器6。在SCR催化器6中設(shè)有溫度傳感器22。在水解催化器5中同樣設(shè)有溫度傳感器22。在存儲(chǔ)器11中設(shè)有氮傳感器13，利用該氮傳感器可以監(jiān)測存儲(chǔ)器11的還原劑儲(chǔ)量。經(jīng)一管路從還原劑計(jì)量系統(tǒng)23給供給裝置4供給還原劑。由控制裝置17根據(jù)由溫度傳感器22和氮傳感器13獲得的數(shù)據(jù)來控制加熱器3。氧化催化器24和顆粒過濾器25用于預(yù)處理發(fā)動(dòng)機(jī)2的排氣。適當(dāng)情況下，供給裝置4可以沿排氣流向從發(fā)動(dòng)機(jī)2起設(shè)置在顆粒過濾器25和/或氧化催化器24的上游。另外加熱裝置3也可以沿排氣流向設(shè)置在顆粒過濾器25和/或氧化催化器24的上游。圖2同樣不出一機(jī)動(dòng)車16,其包括發(fā)動(dòng)機(jī)2和排氣處理設(shè)備I。在該排氣處理設(shè)備I中，從發(fā)動(dòng)機(jī)2起依次地首先設(shè)置還原劑供給裝置4，由還原劑計(jì)量系統(tǒng)23給該還原劑 供給裝置供給還原劑。隨后設(shè)置加熱器3和排氣處理部件30。在排氣處理部件30中公共地實(shí)現(xiàn)多種不同的功能。排氣處理部件30包含水解催化器5、用于還原劑的存儲(chǔ)器11和SCR催化器6。SCR催化器6和存儲(chǔ)器11在一公共的涂層19中實(shí)現(xiàn)。涂層19含有形成存儲(chǔ)器11的且存儲(chǔ)還原劑的成分以及形成SCR催化器6的且促進(jìn)選擇性催化還原的成分。在排氣處理部件30中設(shè)有溫度傳感器22和氮傳感器13。利用氮傳感器13可以確定存儲(chǔ)器11的還原劑儲(chǔ)量。由控制裝置17根據(jù)由溫度傳感器22和氮傳感器13獲得的數(shù)據(jù)來控制加熱器3。在圖3和4中分別示出在執(zhí)行根據(jù)本發(fā)明的方法期間排氣處理設(shè)備中的溫度圖。因?yàn)閳D3和4具有很多共同點(diǎn)，所以在此首先對(duì)共同點(diǎn)進(jìn)行說明。在這兩幅圖中，分別關(guān)于時(shí)間軸27示出排氣處理設(shè)備中的第一溫度7的曲線和第二溫度9的曲線。第一溫度7和第二溫度9的值可在溫度軸28上讀出。在此第一溫度7和第二溫度9相對(duì)應(yīng)。在圖4中，附加監(jiān)測的第三溫度14也對(duì)應(yīng)于第一溫度7和第二溫度9。在此示出的這些溫度例如利用一公共的溫度傳感器獲得。在背景中分別以虛線示出排氣處理設(shè)備中還原劑存儲(chǔ)器的儲(chǔ)量21。另外分別以水平線示出第一閾值溫度8和第二閾值溫度10。在開始時(shí)(在圖中左側(cè))，第一溫度7和第二溫度9皆非常低。這例如可能歸因于發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行開始。排氣處理設(shè)備在此時(shí)還非常冷并且必須首先被加熱。為了將第一溫度7和第二溫度9提高到高于預(yù)定的第二閾值溫度10，進(jìn)行一加熱過程26。一旦第二溫度9達(dá)到第二閾值溫度10，便以不再繼續(xù)加熱的方式運(yùn)行發(fā)動(dòng)機(jī)。SCR催化器這時(shí)利用還原劑來轉(zhuǎn)化排氣中的有害物質(zhì)。這一點(diǎn)也可以由以下情況識(shí)別出存儲(chǔ)器的還原劑儲(chǔ)量21持續(xù)下降。一旦儲(chǔ)量21達(dá)到最低存儲(chǔ)量12，便再次觸發(fā)加熱過程26。最低存儲(chǔ)量12以水平的虛線示出。這對(duì)應(yīng)于方法步驟a)，其中確定出應(yīng)當(dāng)進(jìn)行還原劑供給。一旦通過加熱過程26使第一溫度7升高到一高于第一閾值溫度8的值，便進(jìn)行還原劑的液態(tài)供給29直至存儲(chǔ)器儲(chǔ)量21達(dá)到最大存儲(chǔ)量20為止。最大存儲(chǔ)量20同樣以水平虛線示出。一旦達(dá)到最高存儲(chǔ)量20，便再次進(jìn)行常規(guī)的排氣處理設(shè)備運(yùn)行，其中第二閾值溫度10是決定性的。這時(shí)希望第二溫度9不再降到低于第二閾值溫度10。但如果實(shí)際情況是這樣，則重新開始加熱過程26。這一點(diǎn)在圖3和圖4中分別可以通過如下事實(shí)識(shí)別出在第一液態(tài)供給29之后示出另一加熱過程26，期間存儲(chǔ)器的還原劑儲(chǔ)量保持恒定。這表明第二溫度9低于第二閾值溫度10并且存在如下風(fēng)險(xiǎn)不再能在排氣處理設(shè)備中執(zhí)行選擇性催化還原。如果存儲(chǔ)器儲(chǔ)量21再次達(dá)到最低存儲(chǔ)量12和/或即將低于該最低存儲(chǔ)量，便進(jìn)行新一次的排氣處理設(shè)備的加熱過程26，使得第一溫度7達(dá)到第一閾值溫度8。然后再次觸發(fā)還原劑的液態(tài)供給29。在圖4中示出根據(jù)本發(fā)明的方法的另外幾個(gè)特定的運(yùn)行模式。在此，液態(tài)供給29并不是僅當(dāng)還原劑存儲(chǔ)器儲(chǔ)量21已達(dá)到或低于最低存儲(chǔ)量12時(shí)才進(jìn)行。而液態(tài)供給29在此是通過排氣的第三溫度14達(dá)到第三閾值溫度18來觸發(fā)的。第三溫度14在此與第一溫度7和第二溫度9對(duì)應(yīng)。以此方式可以實(shí)現(xiàn)特別能量高效地為存儲(chǔ)器填充還原劑。在圖4中的第二液態(tài)供給29之前另外示出一氣態(tài)供給15。該還原劑氣態(tài)供給15在此被觸發(fā)是由于，一方面排氣處理設(shè)備中的還原劑存儲(chǔ)器儲(chǔ)量21低到存在不再能進(jìn)行完全的選擇性催化還原的風(fēng)險(xiǎn)，并且同時(shí)第一溫度7低到不能通過液態(tài)供給29迅速地填充存儲(chǔ)器。而通過氣態(tài)供給15卻能對(duì)此進(jìn)行補(bǔ)償。一旦通過并行的加熱過程26使第一溫度7達(dá)到第一閾值溫度8，便再次進(jìn)行還原劑液態(tài)供給29，通過該液態(tài)供給也能再次填充排氣處理設(shè)備中的還原劑存儲(chǔ)器儲(chǔ)量21。 在此，例如僅當(dāng)利用來自排氣處理設(shè)備中的存儲(chǔ)器的還原劑和/或利用液態(tài)供給的還原劑不能確保SCR催化器的可靠工作時(shí)，才采取還原劑的氣態(tài)供給15。圖5示出根據(jù)本發(fā)明的方法的流程框圖。在圖5中示出方法步驟a)、bl)、b2)和C)。還可以看出，根據(jù)本發(fā)明的方法按照循環(huán)的方式重復(fù)。根據(jù)在步驟a)中所確定的是否應(yīng)當(dāng)進(jìn)行還原劑供給，選擇性地開始步驟b. I)或步驟b.2)。同樣通過虛線箭頭表示，對(duì)于實(shí)際溫度至少相當(dāng)于閾值溫度的情況，繞過步驟c)(加熱)。原則上，該方法可以在時(shí)間延遲的情況下和/或應(yīng)要求地重復(fù)開始。附圖標(biāo)記列表I 排氣處理設(shè)備2 發(fā)動(dòng)機(jī)3 加熱裝置4 供給裝置5 水解催化器6 SCR 催化器7 第一溫度8 第一閾值溫度9 第二溫度10第二閾值溫度11存儲(chǔ)器12最低存儲(chǔ)量13氮傳感器14第三溫度15氣態(tài)供給16機(jī)動(dòng)車
17控制裝置18第三閾值溫度19涂層20最大存儲(chǔ)量21儲(chǔ)量22溫度傳感器23還原劑計(jì)量系統(tǒng)24氧化催化器
25顆粒過濾器26加熱過程27時(shí)間軸28溫度軸29液態(tài)供給30排氣處理部件
權(quán)利要求
1.ー種用于運(yùn)行具有至少ー個(gè)加熱裝置(3)和至少ー個(gè)還原劑供給裝置(4)的排氣處理設(shè)備(I)的方法，該方法至少包括以下步驟 a)檢查是否應(yīng)當(dāng)供給還原劑； b. I)如果特定的第一溫度(7)低于第一閾值溫度(8)并且根據(jù)步驟 a)應(yīng)當(dāng)供給還原劑，則利用加熱裝置(3)進(jìn)行加熱直到達(dá)到該第一閾值溫度(8)為止； b. 2)如果特定的第二溫度(9)低于第二閾值溫度(10)并且根據(jù)步驟a)不應(yīng)當(dāng)供給還原劑，則利用加熱裝置(3)進(jìn)行加熱直到達(dá)到該第二閾值溫度(10)為止；和 c)如果根據(jù)步驟a)應(yīng)當(dāng)供給還原劑，則供給還原劑。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其中，所述第一閾值溫度(8)被選擇成，當(dāng)所述第一溫度(7)高于所述第一閾值溫度(8)時(shí)能進(jìn)行水解催化器(5)中的水解、液態(tài)還原劑的熱解或蒸發(fā)中的至少ー者。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的方法，其中，所述第二閾值溫度(10)被選擇成，當(dāng)所述第ニ溫度(9)高于所述第二閾值溫度(10)時(shí)能在SCR催化器(6)中進(jìn)行氮氧化物的選擇性催化還原。
4.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其中，僅當(dāng)至少第一溫度(7)或第二溫度(9)以及經(jīng)過排氣處理設(shè)備(I)的排氣質(zhì)量流量處在使得至少第一閾值溫度(8)或第二閾值溫度(10)能通過加熱裝置(3)而達(dá)到的范圍內(nèi)吋，才激活加熱裝置(3)。
5.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其中，所述排氣處理設(shè)備(I)具有存儲(chǔ)器(11)，在該存儲(chǔ)器中能暫時(shí)存儲(chǔ)一定量的還原劑。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其中，首先確定在存儲(chǔ)器(11)中存儲(chǔ)的還原劑的量，并且當(dāng)所存儲(chǔ)的還原劑的量低于ー最低存儲(chǔ)量(12)時(shí)在步驟a)中確定為應(yīng)當(dāng)供給還原劑。
7.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其中，排氣處理設(shè)備(I)中的所述還原劑供給裝置(4)能選擇性地以液態(tài)或氣態(tài)方式供給還原劑，并且在步驟a)中還檢查，利用加熱裝置(3)能否達(dá)到第一閾值溫度(8)，并且當(dāng)不能達(dá)到第一閾值溫度(8)時(shí)在步驟c)中以氣態(tài)方式供給還原劑。
8.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其中，在步驟a)中獲得排氣處理設(shè)備(I)中的第三溫度(14)，并且當(dāng)排氣處理設(shè)備(I)中的第三溫度(14)超過第三閾值溫度(18)時(shí)進(jìn)ー步確定為應(yīng)當(dāng)供給還原劑。
9.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其中，供給還原劑期間的時(shí)間分量最高為發(fā)動(dòng)機(jī)(2)整個(gè)運(yùn)行時(shí)間的25%。
10.ー種機(jī)動(dòng)車(16),包括發(fā)動(dòng)機(jī)(2)和排氣處理設(shè)備(I),該排氣處理設(shè)備包括加熱裝置(3)、還原劑供給裝置(4)以及控制裝置(17)，其中，所述控制裝置(17)用于執(zhí)行根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于運(yùn)行具有至少一個(gè)加熱裝置(3)和至少一個(gè)還原劑供給裝置(4)的排氣處理設(shè)備(1)的方法。根據(jù)該方法，首先檢查是否應(yīng)當(dāng)供給還原劑，接著分別執(zhí)行不同的加熱策略。在應(yīng)當(dāng)供給還原劑的情況下，如果第一溫度(7)低于第一閾值溫度(8)，則利用加熱裝置(3)加熱排氣處理設(shè)備直到達(dá)到該第一閾值溫度(8)為止。在不應(yīng)當(dāng)供給還原劑的情況下，如果第二溫度(9)低于第二閾值溫度(10)，則利用加熱裝置(3)加熱排氣處理設(shè)備直到達(dá)到該第二閾值溫度(10)為止。
文檔編號(hào)F01N3/20GK102844534SQ201180016437
公開日2012年12月26日 申請(qǐng)日期2011年3月22日 優(yōu)先權(quán)日2010年4月1日
發(fā)明者J·霍格森, J-R·科涅奇內(nèi), R·布呂科 申請(qǐng)人:排放技術(shù)有限公司