CN109844276A - 用于在受压力调节的配量系统中实现得到提高的量精度的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于运行受压的配量系统的方法，所述配量系统包括输送模块、配量阀以及压力传感器，其中在进行压力调节时对所述带有公差的配量阀的操控进行适配，目的是改进整体的配给量精度。

Description

用于在受压力调节的配量系统中实现得到提高的量精度的 方法

技术领域

本发明涉及一种用于运行配量系统的方法，其中压力调节与对于配量阀的操控的适配相组合，目的是改进总系统的量精度。此外，本发明涉及一种计算机程序，该计算机程序在其在计算器上运行时执行所述方法的每个步骤，并且本发明涉及一种机器可读的存储介质，该存储介质保存着所述计算机程序。最后，本发明涉及一种电子控制器，该电子控制器被设立成执行所述方法。

背景技术

受压力调节的配量系统通常基于下述原理，即：泵提供所期望的系统压力并且将其调整到尽可能窄小的、围绕着所定义的目标值的范围，并且配量机构、典型地配量阀以这个压力为出发点通过对于与此相配的阀打开时间的设定来配量所期望的量。在这样的系统中，配给量精度主要取决于所述配量阀的公差。作为替代方案，在无回流的所谓的“容量方面的系统”中利用（往复活塞）泵的通常高的精度以及下述特性，即：在稳定的状态中非常精确地知道的通过泵输送的量也作为所配量的量又离开所述系统。在此，由于所述容量的原理结合所述往复活塞泵的较小的量公差而平均地出现高的量精度。但是，关于压力在此通常不存在封闭的调节回路，更确切地说系统压力根据预控制以及所述泵及配量阀的公差而出现并且没有进行再调节，这通常在所出现的系统压力中导致较大的公差。由此，现有技术是，在受压力调节的系统中以较高的配给量公差获得高的压力稳定性或者得到改进的配给量公差以在纯粹预控制的“容量方面的系统”中的更高的压力波动为代价。

也知道用于尤其在下述机动车中运行内燃机的方法和装置，在所述机动车的排气系中布置有SCR催化器（Selective Catalytic Reduction（选择性催化还原）），所述SCR催化器在存在还原剂的情况下将在所述内燃机的废气中所包含的氮氧化物（NOx）还原成氮。由此，能够显著地降低废气中的氮氧化物的份额。对于所述反应的进行来说，需要氨（NH₃）。作为还原剂而使用使NH₃裂解的试剂，所述试剂被混入到所述废气中。通常为此而使用含水的尿素溶液，所述尿素溶液在所述SCR催化器的上游被喷入到排气系中。

为了将还原剂溶液从还原剂储箱中输送出来并且对其进行配量，通常设置了液压的配量系统，所述配量系统包括输送泵、压力管路、带有至少一个配量阀的配量模块以及所需要的传感装置和电子的控制机构。所述输送泵将还原剂溶液从还原剂储箱中通过压力管路输送到配量模块中。为了进行符合需求的配量，将还原剂溶液的所需要的或者所期望的配给质量通过所述配量阀来配入到排气系中。

如果对所述配量阀进行操控、也就是说如果加载用于进行操控的电流，所述配量阀就被打开。它在所规定的操控持续时间里保持打开的状态，从而将还原剂喷入到排气系中。如果不再操控所述配量阀、也就是说不加载电流，所述配量阀就又关闭。操控持续时间以及在所述压力管路中并且由此也在所述配量阀中存在的压力除了喷孔盘的几何结构之外也是主要的、确定所配入的量的因素。在此要注意，所述配量阀不是直接对所述操控作出反应。因此，所述还原剂溶液的不确定的质量在未控制的情况下逸出到排气系中。因此，实际的所配入的还原剂溶液有别于实际的还原剂质量，因而所述配量阀带有较大的公差。

在DE 10 2010 031 655 A1中说明了一种用于运行用于SCR催化器的受压力调节的配量系统的方法。压力调节器调节SCR系统中的压力，方法是：它根据当前的对配量阀的打开持续时间的要求来调节对于所述输送泵的操控。这种调节的目的是，使所存在的实际的压力与所期望的压力相匹配。在这方面所描述的方法的突出之处在于，将适配性的预控制用于所述调节。对于所述适配性的预控制来说，以所述配量阀的不同的操控来学到输送泵马达的调节信号。一旦所述适配性的预控制已经学到两个或者更多个点，那就将其用于获取所述输送泵马达的必要的下一个调节信号。除了所述输送泵马达之外，也能够将所述配量系统的其它的执行器用作调节信号，但是，所述输送泵马达提供很精确的信号。作为结果，避免了在大的配给量变化中出现的高的压力过冲和压力下冲以及与此相关联的长的调整时间并且由此对调节质量进行了优化。

发明内容

本发明涉及一种用于运行受压的配量系统的方法，所述配量系统包括带有通常小的公差的输送模块、典型地带有明显的公差的配量阀、将所述输送模块与所述配量阀连接起来的压力管路以及布置在所述输送模块与所述配量阀之间的压力传感器。在此要注意，在所述SCR系统中没有设置回流，并且因此所述配量系统在没有喷入的时候代表着封闭的系统并且不可能有还原剂溶液逸出。

在所述配量系统中进行压力调节时，对所述带有公差的配量阀的操控进行适配。从中产生以下结果，即：将受压力调节的系统的优点、也就是首先在配入时压力的小的公差以及容量方面的系统的优点、也就是首先所输送的并且而后也被配入的量的整体上小的公差组合起来，以用于在配入过程的期间得到在总体上较小的总公差。

优选借助于适配因数对所述配量阀的操控实施适配。所述适配因数取决于通过所述输送模块所输送的整体的量以及通过所述配量阀所配入的标称量并且尤其能够在所规定的时间间隔里作为由所输送的量和所配入的标称量构成的商数来计算。通过对于所述适配因数的计算，能够对由所述配量阀所配入的实际的量与标称量的偏差进行量化并且能够通过借助于所述适配因数对所述配量阀的操控的适配对偏差进行校正。此外适用以下这点，即：在容量方面的配量系统中能够在整体上实现所配入的量的高的精度，因为由于并不存在的回流而完全配入全部所输送的并且一般带有小的公差的量。在此，利用所述输送模块的高的精度，以用于得到所输送的量的高的精度-以及由此小的公差。所述输送模块中的往复活塞泵会用作实施例，所述往复活塞泵在每次升程中输送通过往复活塞的体积预先给定的量。

通过对于所述配量阀的适配，能够优选对其操控持续时间进行调整。为了计算操控持续时间，尤其能够借助于所述适配因数对阀流量特性曲线进行校正。这提供了在所述偏差的基础上对所述配量阀的操控进行量化的适配的可行方案。

优选所述具有压力传感器的输送模块以及所述作为受控系统的压力管路形成封闭的调节回路，其中所述受控系统作为调节量具有在那里存在的系统压力，通过所述封闭的调节回路能够进行所述压力调节。在这种调节的过程中，将应该通过所述输送模块形成的所期望的压力与在压力管路中所存在的实际的压力进行比较。在此基础上，比如通过两点式调节器来如此操控所述输送模块，使得实际的压力与所期望的压力相匹配。作为结果得到受压力调节的系统。在受压力调节的系统中实现在配量系统中存在的压力的高的精度。由所述输送模块所形成的压力由于并不存在的回流而不可能降低并且直至配入保持恒定。

所述计算机程序被设立成：尤其在其在计算器或者控制器上被实施时实施所述方法的每个步骤。能够在传统的电子控制器中实施所述方法，而不必对其进行结构上的改动。为此，所述计算机程序被保存在机器可读的存储介质上。

将所述计算机程序装载到传统的电子控制器上，得到所述按本发明的电子控制器，该电子控制器被设立成对打开持续时间进行适配。

附图说明

本发明的实施例在附图中示出并且在以下说明中进行详细解释。

图1示出了SCR系统，该SCR系统能够借助于所述按本发明的方法的实施例来运行。

图2示出了所述按本发明的方法的实施例的流程图。

图3关于系统压力示出了标准化的还原剂流动速率的图表，该图表说明了用于纯粹在容量方面受调节的配量系统、用于纯粹以受压力调节的配量系统并且用于按照按本发明的方法的实施例来调节的系统的公差。

具体实施方式

下面在以SCR系统（Selective Catalytic Reduction）的形式的配量系统的实施例上对本发明进行描述。

图1示出了用于通过压力管路11将还原剂输送到未示出的SCR催化器中的SCR系统10。它包括输送模块12，该输送模块包括输送泵13，所述输送泵被设立成将还原剂从还原剂储箱14中输送出来。在这种实施方式中，所述输送泵13构造为往复活塞泵。所述输送模块12通过压力管路11与配量模块15相连接，其中还原剂由输送模块12通过压力管路11输送给配量模块15，在所述配量模块处还原剂随后通过配量阀16被配入到未示出的排气系中。此外，所述压力管路11具有压力传感器17，该压力传感器测量压力管路11中的实际的压力p_tat。所述压力传感器17和所述输送模块12与电子控制器18相连接并且形成共同的调节回路。在由所述压力传感器17所测量的实际的压力p_tat和所期望的压力p_gew的基础上，所述电子控制器18借助于压力调节来控制所述输送泵13。此外，所述电子控制器18与所述配量模块15或者与所述配量阀16相连接并且能够对其进行控制。对于所述配量阀16的操控的适配在所述电子控制器18的内部进行。在此要说明，在这种配量系统中没有设置朝还原剂储箱14中的回流，因而所述输送模块12、压力管路11和配量模块15形成封闭的系统。通过所述输送模块13形成的压力p直至配入保持恒定。同样，所输送的还原剂量不可能在其他方面回流并且在配入时完全通过所述配量阀16被配入到排气系中。

图2示出了所述按本发明的方法的实施例的流程图。在一开始，通过所述压力传感器17来测量20实际的压力p_tat。按照实施例接下来进行压力调节30，在进行压力调节时首先从实际的压力p_tat和所期望的压力p_gew中计算31压差Δp。所述压差Δp而后经过滤波器32，在该滤波器处将不受欢迎的干扰信号去除。作为滤波器32使用低通滤波器，所述低通滤波器抑制源自测量噪声或者高频的压力波动的高频的信号份额。随后，经过滤波的压差Δp_filt通过两点式调节器33。如果所述经过滤波的压差Δp_filt低于阈值p_s，换句话说实际的压力p_tat和所期望的压力p_gew彼此接近，那么不操控34所述输送泵13并且不进行升程。不过，如果经过滤波的压差Δp_filt超过阈值p_s，换句话说实际的压力p_tat和所期望的压力p_gew彼此远离，那就根据泵频率f_p再调节35所述输送泵，使得实际的压力p_tat与所期望的压力p_gew相匹配。在这两种情况下，可以容易地获取36整体上所输送的还原剂质量m_p。在往复活塞泵的情况下，每升程所输送的还原剂质量通过活塞的体积来确定。为了获取36整体上所输送的还原剂质量m_p，将每升程输送的还原剂质量与在测量时间间隔上完成的升程的数目相乘。

在压力调节30的期间对所述配量阀16的操控进行适配40，所述适配基于基础的配量系统的容量方面的原理。在此利用这一点，即：整体上所输送的还原剂质量m_p完全通过所述配量阀16来配入。从所期望的还原剂质量m_gew中借助于所述电子控制器18来求取41所配入的标称质量m_n。标称的配量阀的、想像地整体上被配入的还原剂质量被称为所配入的标称还原剂质量m_n。所述标称的配量阀按照定义相对于由其配入的还原剂质量无公差。因此，所述所配入的标称还原剂质量m_n仅仅取决于实际的压力p_tat并且由此在所述压力调节30之后带有很小的公差。从所述所配入的标称还原剂质量m_n和整体上所输送的还原剂质量m_p中按照公式1在测量时间间隔上计算42商数：

（公式1）。

这个商数被称为适配因数a_DV并且表明实际的所配入的还原剂质量与所配入的标称还原剂质量m_n之间的偏差。在无公差的理想的配量系统中，因此以一来产生所述适配因数a_DV。接下来将所述适配因数a_DV用于对在所述电子控制器18中所保存的标称的阀流量特性曲线Q_n进行校正43，以用于按照公式2来得到经过适配的阀流量特性曲线Q_ad：

（公式2）。

因而在所述经过适配的阀流量特性曲线Q_ad中考虑到实际的所配入的还原剂质量与所配入的标称还原剂质量m_n之间的偏差。在这条经过适配的阀流量特性曲线Q_ad的基础上，对所需要的阀操控持续时间t_a进行调整44。作为结果，根据所述适配因数a_DV并且由此根据所述整体上所输送的还原剂质量m_p以及所述所配入的标称还原剂质量m_n来调整44阀操控持续时间t_a。由此，所述配量阀16在调整44所述阀操控持续时间t_a之后具有明显得到降低的稳定的质量公差。

在以下实施例上对所述方法进行说明。所述配量阀16比如由于制造公差和/或老化效应而应该配入多了10%的还原剂质量。作为后果，所述输送泵13输送比所期望的还原剂质量m_gew高了10%的整体上所输送的还原剂质量m_p，以用于在压力调节30时使实际的压力p_tat与所期望的压力p_gew相匹配。所述所配入的标称还原剂质量m_n通过所述电子控制器18来如此求取41，使得其对于所存在的实际的压力p_tat来说对应于所期望的还原剂质量m_gew。按照公式1对于所述适配因数a_DV的计算42以如下方式来进行：

（公式1'）。

随后与标称的操控持续时间相比，必须将所述操控持续时间数t_a缩短所述适配因数a_DV的倒数，以用于对所述配量阀16的正的质量公差进行补偿。因此，所述操控持续时间被缩短了。

图3关于系统压力p示出了标准化的还原剂质量流动速率R_m的图表。示出了用于所述输送泵的标称的曲线50、最大的曲线51以及最小的曲线52。所述输送泵13的质量公差能够作为最大的曲线51和最小的曲线52的差来读出。同样示出了用于所述配量阀16的标称的曲线60、最大的曲线61以及最小的曲线62。类似地，配量阀16的压力公差以及质量公差能够作为最大的曲线61和最小的曲线62的差来读出。从所述标称的曲线60中能够为相应的实际的压力p_tat求取所配入的标称还原剂质量m_n。

此外，图3的图表示出了纯粹以预控制的方式来运行的容量方面的配量系统的总公差70、纯粹受压力调节的配量系统的总公差80以及按照所述按本发明的方法的实施例来调节的配量系统的总公差90。所述纯粹以预控制的方式来运行的容量方面的配量系统的总公差70从所述输送泵13的公差和所述配量阀16的公差中产生。而所述纯粹受压力调节的配量系统的总公差80则基本上还仅仅取决于所述配量阀16的量公差。对于按照所述按本发明的方法的实施例来调节的配量系统的总公差90来说，将所述受压力调节的配量系统的小的压力公差与所述在容量方面受调节的配量系统的降低的质量公差组合起来。因此，所述总公差与两种其它的总公差70和80相比较小。首先所述质量公差通过所述按本发明的方法来降低，这在图表中通过所述总公差70、80和90到标准化的还原剂质量流动速率R_m上的、作为箭头来象征性地表示的投影来示出。

Claims (10)

1.用于运行受压的配量系统（10）的方法，所述配量系统包括输送模块（12）、配量阀（16）以及压力传感器（17），其特征在于，在进行压力调节（30）时对带有公差的配量阀（16）的操控进行适配（40）。

2.按权利要求1所述的方法，其特征在于，对于所述配量阀（16）的操控的适配（40）借助于适配因数（a_DV）来实施，所述适配因数取决于通过所述输送模块（12）输送的量（m_p）以及通过所述配量阀（16）配入的标称量（m_n）。

3.按权利要求2所述的方法，其特征在于，在所规定的时间隔里所述适配因数（a_DV）作为由整体上所输送的量（m_p）和整体的所配入的标称量（m_n）构成的商数来计算（42）。

4.按前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，通过所述适配（40）来调整（44）所述配量阀（16）的操控持续时间（t_a）。

5.按权利要求4所述的方法，其特征在于，借助于所述适配因数（a_DV）来校正（43）阀流量特性曲线（Q_ad），以用于计算所述操控持续时间（t_a）。

6.按前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述压力调节（30）借助于用于所述输送模块（12）和所述压力传感器（17）的封闭的调节回路来进行。

7.按权利要求6所述的方法，其特征在于，所述压力调节（30）通过两点式调节器（33）来进行，所述两点式调节器操控（34、35）所述输送模块（13）。

8.计算机程序，所述计算机程序被设立成实施按权利要求1到7中任一项所述的方法的每个步骤。

9.机器可读的存储介质，在其上面保存了按权利要求8所述的计算机程序。

10.电子控制器（18），所述电子控制器被设立成，借助于按权利要求1到7中任一项所述的方法来运行所述配量系统（10）。