用于判定机动车辆的废气流中的氨气浓度和一氧化氮浓度的方法和装置

摘要

本发明涉及用于确定来自机动车辆的废气流中的氨气浓度和一氧化氮浓度的方法和装置，其中从已在氮氧化物传感器的不同的操作模式中时间上相继判定的至少三个相继的泵浦电流测量值确定氨气浓度和一氧化氮浓度。在第一操作模式中，传感器的第一腔室被停用，并且氨气和一氧化氮不变地穿过第一腔室，并且氨气在第二腔室中被转化为一氧化氮。在第二模式中，第一腔室被激活，并且第二腔室被停用。在每种情况下，在第三腔室中测量泵浦电流。

说明书

技术领域

本发明涉及用于确定来自机动车辆的废气流中的氨气浓度和一氧化氮浓度的方法和装置。

背景技术

WO 2017/222002 A1公开了测量所供应的气体的多种组分的浓度的气体传感器和方法。这种已知的气体传感器具有相继布置的三个腔室，每个腔室通过扩散路径彼此连接。第一腔室经由第一扩散路径连接到气体入口，气体传感器经由该气体入口而供应有来自机动车辆的废气流，该废气流包括一氧化氮和氨气。在气体传感器的其中第一腔室被停用的第一操作模式中，废气流不变地穿过第一腔室并经由第二扩散路径被引导到第二腔室中。存在于废气流中的氨气在其中被转化为一氧化氮。该一氧化氮与存在于废气流中的另外的一氧化氮一起被供应到第三腔室。一氧化氮在其中被转化为氮气和氧气，并测量泵浦电流（pumping current）。在气体传感器的其中第一腔室被激活的第二操作模式中，存在于废气流中的氨气实际上在该第一腔室内被转化为一氧化氮。该一氧化氮继而与存在于废气流中的另外的一氧化氮一起被供应到第三腔室。一氧化氮再次在其中被转化为氮气和氧气，并测量泵浦电流。由于氨气和经由在第一腔室和第二腔室之间设想的扩散路径所转移的一氧化氮在两种上述操作模式中具有不同的扩散系数，因此在第三腔室中测量的对应的泵浦电流值将同样是不同的。通过使用记录在存储器中的凭经验确定的数据和所记录的操作软件，所测量的泵浦电流值之间的差别可以用于单独地确定对应的氮氧化物浓度和对应的氨气浓度。

发明内容

本发明的目的是指定用于确定来自机动车辆的废气流中的氨气浓度和一氧化氮浓度的方法和设备，即使在机动车辆的动态操作中，所述方法和装置也提供确切的结果。

该目的通过具有权利要求1中所指定的特征的方法来实现。在该方法中，通过从至少三个相继的泵浦电流测量值确定氨气浓度和一氧化氮浓度来确定来自机动车辆的废气流中的氨气浓度和一氧化氮浓度。

在从属权利要求2至9中指定了本发明的有利的改进和发展。权利要求10和11针对其主题而具有一种用于确定来自机动车辆的废气流中的氨气浓度和一氧化氮浓度的装置。

在本发明的用于确定来自机动车辆的废气流中的氨气浓度和一氧化氮浓度的方法中，使用在氮氧化物传感器的两种不同的操作模式中时间上相继确定的至少三个泵浦电流测量值来确定上文所提到的浓度。

以这样的方式确定所提到的浓度的一个优点是，也可以在机动车辆的动态操作中单独地和准确地确定这些浓度，其中可能的情况是，在该动态操作中，一氧化氮浓度和/或氨气浓度发生变化。

附图说明

通过参考附图和对其的图示性描述而清楚本发明的另外的有利性质。

附图示出了：

图1是可以用于实施本发明的方法的氮氧化物传感器的框图，以及

图2是用于阐明本发明的方法的工作示例的流程图。

具体实施方式

图1示出了可以用于实施本发明的方法的氮氧化物传感器的框图。该氮氧化物传感器1包含传感器本体2，该传感器本体具有用于来自机动车辆的废气流的入口3。该入口3经由第一扩散路径4连接到第一腔室5。电极6和7被分配给第一腔室5，可以借助于控制单元16向所述电极施加电压以便激活该腔室。

来自第一腔室5的出口经由第二扩散路径8连接到分配有电极10和11的第二腔室9。

来自第二腔室9的出口经由第三扩散路径12连接到第三腔室13。该第三腔室已分配有电极14和15。该第三腔室13是测量腔室，在该测量腔室中，可以使用电极14和15来进行泵浦电流测量。所测量的泵浦电流值Ix被发送到控制单元16，该控制单元使用这些泵浦电流测量值根据所记录的工作程序使用另外的所记录的数据来确定被供应到氮氧化物传感器1的入口3的废气的氨气浓度和一氧化氮浓度。

图1中所示的氮氧化物传感器1具有两种操作模式。在第一操作模式中，第一腔室5被停用。在该第一操作模式中，存在于废气流中的氨气和存在于废气流中的一氧化氮不变地穿过第一腔室5，并且经由第二扩散路径8被供应到第二腔室9。在该第二腔室9中，存在于废气流中的氨气根据以下关系式被转化以形成一氧化氮：

4NH

所形成的一氧化氮与存在于废气流中的另外的一氧化氮一起经由第三扩散路径12进入第三腔室13中。在第三腔室中测量泵浦电流。泵浦电流测量值被发送到控制单元16。另外，在第三腔室13中，一氧化氮被转化为氮气和氧气，氮气和氧气经由机动车辆的废气导管的排气管被释放到环境。

在第二操作模式中，第一腔室5被激活。在该第二操作模式中，存在于废气流中的氨气已经根据以下关系式在第一腔室5中被转化以形成一氧化氮：

4NH

所形成的一氧化氮与存在于废气流中的另外的一氧化氮一起经由第二扩散路径8进入第二腔室9中。被供应到第二腔室9的一氧化氮不变地穿过第二腔室9，并且经由第三扩散路径12被供应到第三腔室13。在第三腔室中测量泵浦电流。泵浦电流测量值被发送到控制单元16。另外，在第三腔室13中，一氧化氮被转化为氮气和氧气，氮气和氧气经由机动车辆的废气导管的排气管被释放到环境。

由于氨气和一氧化氮的扩散系数不同，在所描述的两种操作模式中测量的泵浦电流值将是不同的。在控制单元16中并且附加地考虑所记录的操作软件和所记录的另外的数据来确定该泵浦电流差别，其用于确定废气流中的氨气浓度和一氧化氮浓度。

为了对氨气浓度和一氧化氮浓度进行这种确定，使用至少3个相继的泵浦电流测量值，其中在氮氧化物传感器的不同的操作模式中测量每两个相继的泵浦电流测量值。

在使用3个泵浦电流测量值的情况下，例如，在第一操作模式中测量第一泵浦电流测量值，在第二操作模式中测量第二泵浦电流测量值，并且再次在第一操作模式中测量第三泵浦电流测量值。

替代地，在使用3个泵浦电流测量值的情况下，可以在第二操作模式中测量第一泵浦电流测量值，在第一操作模式中测量第二泵浦电流测量值，并且再次在第二操作模式中测量第三泵浦电流测量值。

在使用4个泵浦电流测量值的情况下，例如，在第一操作模式中测量第一泵浦电流测量值，在第二操作模式中测量第二泵浦电流测量值，再次在第一操作模式中测量第三泵浦电流测量值，并且再次在第二操作模式中测量第四泵浦电流测量值。

替代地，在使用4个泵浦电流测量值的情况下，可以在第二操作模式中测量第一泵浦电流测量值，在第一操作模式中测量第二泵浦电流测量值，再次在第二操作模式中测量第三泵浦电流测量值，并且再次在第一操作模式中测量第四泵浦电流测量值。

使用至少三个相继的泵浦电流测量值实现了以下效果：即使在其中氨气浓度和/或一氧化氮浓度在短时间内变化的动态操作的情况下，也可以高精度地确定氨气浓度和一氧化氮浓度。

在从四个相继的泵浦电流测量值确定氨气浓度和一氧化氮浓度的情况下，确定所提到的浓度是基于以下关系式：

NOx_1 + s1·NH3_1 = y1, （1）

NOx_2 + NH3_2 = y2, （2）

NOx_3 + s1·NH3_3 = y3 （3）以及

NOx_4 + NH3_4 = y4 （4），

其中y1、y2、y3和y4是所确定的相继的泵浦电流测量值，每个泵浦电流测量值都乘以一个常数。y1和y3在此是在第一操作模式中判定的，且y2和y4是在第二操作模式中判定的。

假设两种操作模式之间主要在一氧化氮浓度方面抑或在氨气浓度方面存在变化并且该变化在模式改变的短时间段内是线性的，可以如下解析上文所陈述的关系式：

NH3_2 = (y1 + y3 – 2y2)/2·(s1-1) （5）

NOx_2 = y2 – NH3_2 （6）

NH3_3 = (2y3 – y2 –y4)/(2·(s1-1)) （7）以及

NOx_4 = y3 – s1·NH3_3 （8）。

因此，上文再现的关系式可以按交替地针对第一操作模式和第二操作模式所指定的顺序使用，以用于确切地确定来自机动车辆的废气中的氨气浓度和一氧化氮浓度。确定的精度在此更特别地是基于在确定所提的浓度时包括至少一个第三泵浦电流测量值。

图2示出了确定来自机动车辆的废气流中的氨气浓度和一氧化氮浓度的方法的流程图。

该方法以步骤S1开始。

此后，在步骤S2中，将氮氧化物传感器切换到第一操作模式中，在该第一操作模式中，第一腔室5被停用。接下来，在步骤S3中，在第三腔室13中测量泵浦电流，并将所测量的泵浦电流值向前传递到控制单元16。

该方法然后移至步骤S4，在该步骤中，将氮氧化物传感器切换到第二操作模式中，在该第二操作模式中，第一腔室5被激活。接下来，在步骤S5中，在第三腔室13中测量泵浦电流，并将所测量的泵浦电流值向前传递到控制单元16。

此后，该方法移至步骤S6，在该步骤中，将氮氧化物传感器切换到第一操作模式中，在该第一操作模式中，第一腔室5被停用。在该切换之后，在步骤S7中，在第三腔室13中测量泵浦电流，并将所测量的泵浦电流值向前传递到控制单元16。

该方法然后移至步骤S8，在该步骤中，将氮氧化物传感器切换到第二操作模式中，在该第二操作模式中，第一腔室5被激活。接下来，在步骤S9中，在第三腔室13中测量泵浦电流，并将所测量的泵浦电流值向前传递到控制单元16。

在步骤S9之后，该方法移至步骤S10，在该步骤中，控制单元16根据上文陈述的关系式5、6、7和8使用所测量的泵浦电流值、所记录的工作程序和所记录的另外的数据来确定废气流的氨气含量和氮氧化物含量的确切值。

该方法以随后的步骤S11结束。