專利名稱：控制向包含氮氧化物的尾氣中添加還原劑的方法
技術領域：
本發明涉及一種通過在車輛內燃發動機上注入還原劑進行選擇性催化還原的方式減少氮氧化物(NOX)量的方法。
背景技術：
減少內燃發動機產生的NOX通常是采用選擇性催化還原(SCR)的方法。在SCR中，氨或者尿素作為還原劑。當還原劑吸附于催化表面時，還原劑和尾氣中的氮氧化物反應形成氮氣和水。氨或尿素作為外源性物質以水溶液或者是象尿素一樣的固體或者溶解在水中的形式添加到尾氣中。如果使用尿素，其將被尾氣中的熱量分解成氨和異氰酸或者被SCR催化劑水解成二氧化碳和氨。
盡管其他的堿金屬氧化物也具有SCR活性，但是，通常在SCR過程中使用V2O5-WO3/TiO2作為催化劑。
電子控制元件(EUC)通常用來計量尿素或氨還原劑的注入，這種注入必須和催化劑還原NOX的能力相一致。還原能力取決于催化劑的活性，尾氣的溫度，尾氣的質量流量和尾氣中NOX的濃度。尾氣中的氧氣量和水量也影響還原能力，但是認為這種影響是微小的。在柴油燃料發動機尾氣的NOX控制的已知方法和系統中，最重要的因素象尾氣的質量流量，尾氣中NOX的濃度和催化溫度可以使用安排在發動機尾氣通道中的傳感器來確定。
測量數據隨后會傳送給ECU，在其中，數據通過算法轉換成適當的輸出信號到達控制還原劑注入尾氣流的計量泵。
在已知系統中，從傳感器得到的數據以相似的方式傳送到EUC，這使得他們容易被車輛上的電場所引發的電磁波擾動所誘導。因此需要將ECU安置在距傳感器很近的距離內，以限制感應信號的電磁波干擾。
針對ECU和傳感器之間位置的局限性帶來了嚴重的問題，尤其是對于改進現有的具有包含傳感器和ECU的NOX還原裝置的車輛。在上面所描述的類型的NOX還原系統中，在例如必須通過在發動機箱內的傳感器來監控的發動機數據是用于控制還原劑的注入的情況下，還很難將ECU安置在車輛上。

發明內容
因而，總的來說，本發明的目的在于提供一種相對于眾所周知的控制加入還原劑的方法的改進方法，尤其是涉及感應數據的傳輸。
因而，本發明是一種改進方法，用于控制在包含氮氧化物的汽車發動機尾氣中加入還原劑，使氮氧化物和還原劑通過接觸選擇性的還原催化劑進行反應，其中加入到尾氣中的還原劑的量根據尾氣的數值和/或發動機數值計量，這些數值依靠傳感器確定，感應數據傳遞到電子控制元件，用來計量被加入尾氣的還原劑的量，其改進點包括通過串行接口將感應數據傳遞到電子控制元件。
本發明進一步提供一種改進的計量加入到包含氮氧化物的尾氣中的用于催化還原氮氧化物的還原劑的系統。本系統對于操作本發明的方法非常有用。
本發明的方法和系統的實質的特征是使用串行接口將感應數據傳遞到電子控制元件(ECU)，借此可以避免由汽車電場引起的電磁干擾誘導。傳感器配備了串行接口，使得將ECU安置在距傳感器遠的位置成為可能。
更進一步的優點是，使用串行接口取代測量來自傳感器的模擬信號的電路的ECU可以通過直接安裝在氣流傳感器上或緊靠它安裝的串行接口來監控傳輸的氣流，氣流傳感器可以放置在發動機箱內。


附圖是本發明一個實施方案的示意圖，其顯示了所涉及的傳感器的接口，以及它們與ECU的串行連接。
具體實施例方式
為了實現本發明，必須至少監控氮氧化物濃度，還原催化劑進口的尾氣溫度和還原催化劑出口的尾氣溫度其中之一。另外，最好確定發動機的某些操作數值，特別是發動機入口空氣流動量。
發動機入口氣流的測量值和尾氣中的氧氣量可以計算尾氣的質量流量。從尾氣中氧氣量和進口氣流，就得到了燃料消耗量。燃料消耗，計為摩爾流量，加上發動機入口空氣摩爾流量得出尾氣摩爾流量。已知尾氣的平均摩爾重量，就可以計算出對于本發明來說足夠精確和準確的尾氣的質量流量。
通過上面描述的計算得到的尾氣質量流量的測定是基于通過使用低成本的傳感器對于入口的氣流和氧氣濃度進行數據測量，而不使用如現有技術中經常應用的安置在尾氣通道內的昂貴的尾氣流動傳感器。
NOX質量流量通過ECU，由催化劑上流和尿素注入點的NOX濃度數據計算得到，該數據從NOX傳感器或其他分析裝置傳遞過來。出于和氣流傳感器的相同原因，NOX傳感器也配置了串行接口，優選控制器局域網，CAN接口，這些串行接口可以和電子控制元件經串行通道連接。
CANbus是Bosch最初為了在汽車上的應用而開發的。是一種能存在于苛刻的電環境下的高速串行數據網絡。它在很大程度上實現了最初的設想，解決了潛在的問題-通過使用基于不破壞優先權的信息推斷。
為了預測NOX催化劑的還原能力，必須測量尾氣的溫度。出于與氣流傳感器的相同理由，溫度傳感器也可以裝備串行接口，優選CAN接口，其可以像附圖示意的那樣，能和電子控制元件經串行通道連接。
權利要求
1.一種改進的方法，用于控制在包含氮氧化物的汽車發動機尾氣中加入還原劑，使氮氧化物和還原劑通過接觸選擇性的還原催化劑進行反應，其中加入到尾氣中的還原劑量根據尾氣的數值和/或發動機數值計量，這些數值依靠傳感器確定，感應數據傳遞到電子控制元件，用來計量被加入尾氣的還原劑的量，其改進點包括通過串行接口將感應數據傳遞到電子控制元件。
2.權利要求1的方法，其中還原劑包括或為尿素和/或氨。
3.權利要求1的方法，其中確定的尾氣數值至少是氮氧化物濃度，尾氣在還原劑進口的溫度，尾氣在還原劑出口的溫度，和尾氣中氧氣量的一種。
4.權利要求1的方法，其中發動機數值包括發動機入口空氣流量。
5.權利要求1的方法，其中電子控制元件被安置在汽車發動機箱內。
6.權利要求1的方法，其中電子控制元件是現有的控制發動機操作的元件。
7.用于控制加入還原劑到包含氮氧化物的汽車尾氣中的系統，包括至少一個提供尾氣組成和條件數據的傳感器和/或操作發動機的傳感器，和用于處理上述數據和計量還原劑加入到尾氣中的電子控制元件，其中傳感器配備用于將感應數據的傳遞到電子控制元件的串行接口。
全文摘要
控制將還原劑加入到包含氮氧化物中的尾氣的方法，尾氣和選擇性催化劑接觸，通過和還原劑在接觸催化劑的情況下反應來減少氮氧化物，該方法包括以下步驟測定通過發動機的燃燒空氣的質量流量；測定在和催化劑接觸之前尾氣中的氮氧化物濃度；測定在催化劑進口的尾氣溫度；測定在催化劑出口的尾氣溫度；和傳輸測定的空氣質量流量數值，氮氧化物濃度數值和進口和出口的溫度到電子控制元件并且計算在接觸催化劑前注入到尾氣中的還原劑的量。
文檔編號F01N3/20GK1609420SQ200410047789
公開日2005年4月27日 申請日期2004年5月13日 優先權日2003年5月13日
發明者P·L·T·加布里爾松, I·比約恩 申請人:赫多特普索化工設備公司