[發明專利]用于確定還原劑溶液的質量的設備和方法

有效

• 申請號: 201210298217.6
• 申請日: 2012-08-21
• 公開（公告）號: CN102954924A
• 公開（公告）日: 2013-03-06
• 發明（設計）人: D.迪爾布施;A.費爾德格斯
• 申請（專利權）人: 羅伯特·博世有限公司
• 主分類號: G01N9/24
• 分類號: G01N9/24
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 李少丹;盧江

技術領域

本發明涉及用于確定還原劑溶液的質量的設備和方法。此外本發明涉及實施本發明方法的所有步驟并且在計算設備中運行的計算機程序。最后本發明涉及一種具有程序代碼的計算機程序產品，其存儲在可機器讀取的載體上，用于當該程序在計算設備上實施時執行本發明的方法。

背景技術

為了滿足越來越嚴格的廢氣排放法規，需要減小在內燃機、尤其是柴油發動機的廢氣中的二氧化氮。為此已知在內燃機的廢氣范圍中設置SCR催化劑（Selective?Catalytic?Reduction，選擇性催化劑還原），該SCR催化劑在存在還原劑的情況下將內燃機的廢氣中所包含的氮氧化物（Nox）還原為氮。由此可以顯著減小廢氣中氮氧化物的含量。為了進行該還原，需要氨（NH₃），氨將與廢氣混合。由此作為還原劑采用NH₃或NH₃分裂的試劑。一般為此使用含水的尿素溶液（尿素水溶液），該尿素溶液在廢氣管線的SCR催化劑之前噴入。從該溶液中形成作為還原劑發揮作用的氨。32.5%的尿素水溶液可以在市場上以商標名“AdBlue?”得到。

為了能為內燃機的運行提供足夠的還原劑，設置用于存儲尿素水溶液的罐。在此法規規定，應當以一定的品質來確定罐中尿素水溶液的質量。從而必須至少識別對水而不是尿素水溶液的后加注。

水的后加注目前通過內燃機的廢氣區域中的NOx傳感器定性地確定。由于NOx傳感器只能以較大的延遲提供當前的NOx值，因此該方法持續時間非常長。目前更多地要求還原劑溶液的質量識別應當明顯更快地進行。如果相應的識別時間按照法規應當是確定的，則不再可能通過Nox傳感器來識別質量。

發明內容

本發明的用于確定還原劑溶液的質量的設備包括用于容納還原劑溶液的罐，該罐具有注入管道和排出管道。注入管道通常引向注入套管。排出管道引向SCR催化劑的饋入位置。該設備還具有至少一個超聲波傳感器，其設置在注入管道或排出管道中。超聲波傳感器具有至少一個超聲波轉換器。最后該設備包括計算設備，該計算設備設立為從超聲波傳感器的信號中確定還原劑溶液的密度。從還原劑溶液的密度可以推斷其質量。從而純凈水具有小于尿素水溶液AdBlue?的密度。

在本發明的一種實施方式中，超聲波傳感器設置在排出管道中并且具有超聲波轉換器。根據還原劑溶液的密度對還原劑溶液的濃度以及由此對還原劑溶液質量的建模僅在靜止液體的情況下是可能的，因為否則還原劑溶液的流動速度會對超聲波信號的運行時間產生影響。因此一種用于確定還原劑溶液的質量的由該設備操作的方法包括確定在排出管道中液體是否處于靜止狀態。如果還原劑罐設置在汽車中，則可以借助汽車的控制設備中的軟件來識別這個。例如，在SCR系統中對還原劑泵或者劑量閥門的控制表明，該液體在流動。對這些執行器的較長的控制間隔表明該液體靜止。但是該原理僅在排出管道中沒有發生液體流例如通過節流器而變得緩慢或者這種變得緩慢在可忽略的范圍內時才起作用。例如在本申請人的SCR系統DENOXTRONIC?5.x中就是如此。在確定液體處于靜止狀態之后，測量超聲波傳感器的超聲波信號在液體中的運行時間t₁。接著根據超聲波信號在該液體中的運行時間t₁來計算該液體的密度。根據該密度可以推斷該液體中的還原劑濃度。

在本發明的另一種實施方式中，超聲波傳感器設置在排出管道中并且具有兩個超聲波轉換器。第一超聲波轉換器以與排出管道的還原劑溶液的流動方向成大于0o且小于90o的角度α設置。第二超聲波轉換器以與還原劑溶液在排出管道中的相反流動方向成相同角度α地設置。由于超聲波傳感器具有兩個超聲波轉換器，因此可以借助超聲波傳感器確定液體是否處于靜止狀態或者該液體是否流動。為此測量兩個超聲波轉換器的超聲波信號在液體中的運行時間t₁和t₂。第一超聲波轉換器在此與流動方向相反地發送信號到第二超聲波轉換器。在此測量該信號的運行時間t₁。在相同的時間，第二超聲波轉換器在流動方向上發送信號朝著第一超聲波轉換器的方向。也測量運行時間t₂。當該信號與介質的流動方向相反地傳輸時聲波速度在液體中減小（雙重效應）。由此得到根據公式1的運行時間差Δt。??

t₁=t₂+Δt??(公式1)。