尾气后处理系统及其操作方法和计算机可读存储载体与流程

本发明涉及一种用于柴油发动机的尾气后处理系统、一种用于操作柴油发动机的尾气后处理系统的方法以及一种相应的计算机可读存储载体。
背景技术：
：为了减少空气污染，对于柴油发动机的尾气进行后处理已经成为柴油发动机的标准配备。对于尾气的处理，现在一般通过选择性催化还原方法来进行，通过将液态还原剂(通常为尿素水溶液)呈气雾状喷射进入尾气管，通过选择性的催化还原反应，将尾气中的有害气体变成无害气体后排入大气中，从而减少对环境的损害。为此，尾气后处理系统通常包括：用于储存尾气处理剂、尤其是液态还原剂的尾气处理剂箱，用于喷射和计量喷射的尾气处理剂的计量喷射模块，用于从尾气处理剂箱向计量喷射模块供给尾气处理剂的供给模块，以及用于起着控制作用的控制器，其中，所述供给模块通常包括泵。显然，向尾气管喷射尾气处理剂的时间点、喷射量以及系统压力等的准确性会影响对尾气的处理效果。目前，系统压力通过控制器以闭环控制方式控制。具体地讲，控制器根据系统压力等参数向泵发送激励信号、特别是脉宽调制(pwm)信号，然后基于该激励信号以相应的转速驱动泵，目的是将系统压力稳定在期望值下。在某些情况下，特别是在检测计量喷射模块的故障的情况下，需要将泵稳定在一定的转速下。理论上讲，对于确定的泵来说，脉宽调制信号与泵的转速之间的关系是唯一确定的。然而，由于制造公差等因素使得各个泵的工作特性并不相同，因此即使以相同的脉宽调制信号激励，不同的泵会具有不同的转速。转速的差异使得对系统压力的控制也会产生偏差，从而会使得尾气后处理系统不能可靠、准确地工作。技术实现要素：本发明的目的是提供一种改进的柴油发动机的尾气后处理系统、一种用于操作该柴油发动机的尾气后处理系统的方法以及一种相应的计算机可读存储载体。根据本发明的第一个方面，提供了一种用于柴油发动机的尾气后处理系统，包括：处理剂箱、计量喷射模块、连接在处理剂箱与计量喷射模块之间的供给模块以及用于控制尾气后处理系统工作的控制器；其中，所述控制器被构造成在工作时获取供给模块的实际工作特性并基于所获得的实际工作特性产生激励供给模块的激励信号来实现预定的控制目标。根据本发明的第二个方面，提供了一种用于操作上述柴油发动机的尾气后处理系统的方法，所述方法至少包括以下步骤：获取供给模块的实际工作特性；以及基于所获得的实际工作特性产生激励供给模块的激励信号来实现预定的控制目标。根据本发明的第三个方面，提供了一种计算机可读存储载体，所述计算机可读存储载体存储有控制指令，所述控制指令在被执行时实施所述方法。根据本发明，可以消除供给模块、特别是泵的工作特性的差异带来的控制偏差。附图说明下面，通过参看附图更详细地描述本发明，可以更好地理解本发明的原理、特点和优点。附图包括：图1示出了根据本发明的一个示例性实施例的柴油发动机的尾气后处理系统的组成示意图。图2示出了在尾气后处理系统工作时获取供给模块的工作特性的一个示例性实施例的流程图。具体实施方式为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案以及有益的技术效果更加清楚明白，以下将结合附图以及多个示例性实施例对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用于解释本发明，而不是用于限定本发明的保护范围。图1示出了根据本发明的一个示例性实施例的柴油发动机的尾气后处理系统的组成示意图。如图1所示，柴油发动机的尾气后处理系统1包括：用于储存尾气处理剂的尾气处理剂箱2、用于从尾气处理剂箱2供送尾气处理剂的供给模块3、用于喷射和计量喷射的尾气处理剂的计量喷射模块4、连接在尾气处理剂箱2与供给模块3之间的输送管路5、连接在供给模块3与计量喷射模块器4之间的尾气处理剂管6以及起着控制作用的控制器7。尾气处理剂优选为液态还原剂，例如尿素水溶液。供给模块3通常包括泵。工作时，供给模块3通过输送管路5从尾气处理剂箱2内抽吸尾气处理剂，然后通过尾气处理剂管6将尾气处理剂输送到计量喷射模块4进行喷射。控制器7用于控制柴油发动机的尾气后处理系统1中的部件，这些部件可以为供给模块3和/或计量喷射模块4。控制器7还可以通过通信线路接收相应部件、例如一些传感器的工作状态或测量数据，用以监测或控制柴油发动机的尾气后处理系统1的工作。所述控制器7还可以是柴油发动机的电子控制单元(ecu)或单独设置的部件。当控制器7为单独设置的部件时，优选可与柴油发动机的电子控制单元通信，以从电子控制单元接收数据和将一些数据传送给电子控制单元。如图1所示，工作时，供给模块3通常通过pid(比例积分微分)控制将尾气处理剂从尾气处理剂箱2向供给模块3下游的尾气处理剂管6供给。在尾气处理剂管6内建立系统压力后，计量喷射模块4可根据控制器7的控制命令将尾气处理剂喷射到尾气管中。因此，尾气后处理系统1内的系统压力至少会随着供给模块3的工作特性和计量喷射模块4的喷射特性而变化，即，至少是供给模块3的工作特性和计量喷射模块4的喷射特性的函数。无论计量喷射模块4是否操作，供给模块3始终保持工作，以将系统压力保持在设定值(例如5bar)下。如上所述，供给模块3的工作特性会影响系统压力的变化。例如，从变化频率上讲，系统压力的波动频率会在一定程度上反映供给模块3、更具体讲泵的工作频率、即激励频率。由于供给模块3通过pid控制方式进行控制，因此其工作频率(运行速度)不是固定的，而是基于系统压力与设定值的偏差进行调节。也就是说，系统压力的波动频率会随供给模块3的工作频率而变化。然而，在某些情况下，需要使供给模块3、更具体讲泵以预定的工作状态(例如，转速)工作，以便在已知供给模块3的确定的工作状态对系统压力产生的影响的基础上判断计量喷射模块4的喷射特性，例如通过计量喷射模块4的喷射特性对系统压力的影响来判断计量喷射模块4是否存在故障、例如堵塞。工作中，供给模块3从控制器7接收激励信号，以期望工作状态驱动供给模块3。供给模块3的工作状态即为对激励信号的响应。换言之，供给模块3相对于激励信号具有相应的工作特性，因此，当以相同的激励信号驱动两个工作特性不同的供给模块3时，这两个供给模块3会以不同的工作状态、例如以不同的转速工作。供给模块3的工作特性的不同会导致向下游的尾气处理剂管6供给尾气处理剂的速率不同，从而会导致系统压力的非预知波动。此外，供给模块3的工作特性的不确定性也会在一定程度上影响尾气后处理系统1的工作效率和/或控制精度。因此，需要准确地知晓供给模块3的工作特性，以便使供给模块3根据需要能够以期望的工作状态工作。为此，根据本发明的一个示例性实施例，在供给模块3开始工作以控制系统压力之前，确定供给模块3的实际工作特性，以修正由于各个供给模块3的实际工作特性之间的差异造成的控制偏差。对于尾气后处理系统1来说，供给模块3的工作特性主要是指供给模块所包括的泵的工作特性，其通常以特征曲线表示，激励信号通常为脉宽调制信号，脉宽调制(pwm)信号由控制器7根据控制目标产生。在生产过程中，往往会测量泵的工作特性、特别是pwm信号与转速之间的关系(工作特性曲线)。为此，根据本发明的一个示例性实施例，这种工作特性在生产时预先存储在供给模块的印刷电路板中、例如泵模块的印刷电路板中。从而，控制器7可以在尾气后处理系统1工作时获取该工作特性，并基于该工作特性产生相应的pwm信号来达到相应的控制目的、例如期望的转速。表1示例性地列出了pwm信号与转速之间的关系。表1pwm0％10％20％30％40％50％60％70％80％90％转速(rpm)03005001000120015002000300040005000图2示出了在尾气后处理系统1工作时获取供给模块3的工作特性的一个示例性实施例的流程图。如图2所示，当在步骤s1中尾气后处理系统1开始工作时，例如当车辆点火启动时，控制器7在步骤s2中向供给模块3发送一个请求。在步骤s3中，供给模块3根据该请求将存储的工作特性发送给控制器7。工作特性的准确确定不仅可以使泵准确地以预定转速工作，而且还可以更好地控制泵以实现期望的系统压力，从而可以使整个尾气后处理系统1的控制更为精确、可靠。根据本发明的另一个示例性实施例，工作特性也可以在首次从供给模块3传递到控制器7、例如ecu时就存储在控制器7中，从而在之后的工作过程中不再需要发送请求来从供给模块3获取其工作特性。根据本发明的又一个示例性实施例，工作特性也可在生产时测量后直接保存到控制器7中。通常，泵随着时间的变化会逐渐老化，工作环境也会千差万别，可能与工厂中测量时的环境条件显著不同。因此，泵的实际工作特性也有可能会发生一定的改变。因此，在这种情况下，如果始终采用初始存储的工作特性，则会带来控制偏差。为此，根据本发明的一个示例性实施例，尾气后处理系统1可以被构造成在其安装到车辆上的状态下也能够根据需要测量供给模块3、特别是泵的工作特性。这可以例如在硬件(例如传感器)和/或软件算法的支持下通过一个预编程的检测程序实现。或者，根据本发明的另一个示例性实施例，也可以在判断尾气后处理系统1的供给模块3的工作特性不再准确时提醒进行重新确定供给模块3的工作特性，或者提醒相关服务单位进行修理或更换。对于本领域的技术人员来说，不管如何确定尾气后处理系统1的供给模块3的工作特性均是可行的，只要能够准确地获得供给模块3的实际工作特性并使得控制器7能够基于准确的实际工作特性进行控制即可。本发明并不对如何检测供给模块3的工作特性的手段进行任何限制。根据本发明，由于可以根据需要将泵控制在预定工作状态下，例如使其以预定转速工作，因此可以提高基于系统压力变化的系统分析可靠性。例如，可以提高尾气后处理系统1的消耗偏差监测(cdm)的可靠性，cdm是环保部门要求的选择性催化还原反应的计量喷射准确性的监测功能。尽管这里详细描述了本发明的特定实施方式，但它们仅仅是为了解释的目的而给出的，而不应认为它们对本发明的范围构成限制。在不脱离本发明精神和范围的前提下，各种替换、变更和改造可被构想出来。当前第1页1 2 3