[发明专利]用于测量包含在容器中的优选为NH3的还原剂量的设备

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于测量包含在容器中的还原剂的水平的设备。本发明还涉及一种用于控制将还原剂注入到机动车辆的废气中的方法。

背景技术

与运输相关的污染物排放在近三十年来一直处在最前沿以促进工业进步。对于四种受管制的污染物（一氧化碳、碳氢化合物、氮氧化物（NOx）、颗粒物）越来越严格的排放限制已使空气质量显著改善，特别是在大城市。

不断增加的机动车辆的使用需要继续努力以进一步降低这些污染物排放。因此，在预期2015年欧6标准生效时更严格的欧洲限值的背景下，降低氮氧化物（NOx）仍然是个复杂的问题。为了具备可达到的高效率，在所有行驶条件下的防止污染技术仍是运输行业的主要挑战。

其次，与CO₂排放直接相关联的燃料消耗已成为主要关注的问题。例如，在2012年开始将按照欧洲水平出台有关乘用车CO₂排放的法规。今后将认为这个限制在未来几十年里将被定期降低。因此，CO₂减排已成为整个运输行业的显著需要。

这种降低局部污染（NOx）及减少燃料消耗（CO₂）的双重问题给柴油发动机带来特别的困难，其稀薄燃烧伴随着难以处理的NOx排放。

这些设备已经存在，诸如在EP1977817中所公开的设备，其通过选择性催化还原（SCR）催化剂经由存储在设置在容器内的碱土氯盐型的存储材料中的氨使得NOx的量得以减少。将氨注入到废气中是通过用于对存储材料进行加热以允许氨的可逆的吸收/吸附反应的加热设备来控制的，这是因为该反应与存储材料中的温度直接相关。

实际上，将氨按照NOx还原反应的化学计量比而连续不断地注入到废气中。因此，建议能够在车上存储足够量的氨。为了限制包含所述存储材料的容器的大小，汽车制造商青睐定期填充或更换容器，例如在发动机保养（更换机油）期间或在补给燃料时。根据车辆的不同（乘用车辆、重型卡车，等），在车辆的寿命内预计必须有10到100 次的容器填充或容器更换操作。

这种需要确保在车辆的寿命内有效防止NOx污染的定期维护服务是使用SCR技术的各个国家具体法规的目标。所有这些法规的共同点是需要能够确定保留在容器中的氨的量，以便能够通知驾驶员何时需要换料。例如，在欧洲乘用车立法中，必须能够测量在2400km和800km （分别对应于约3次燃料填充和1次燃料填充）时的剩余范围的至少两个阈值。

此外，如果每个包括氨存储材料的若干容器是为车载的从而简化车辆中的氨存储系统的集成，或改进车辆的操作（引入冷却单元），则有必要知道保留在每个容器中的氨的量，以便发动机计算机能够对包含在这些各个容器中的氨的注入进行最优控制。

文献DE102009022884A1本身公开了一种用于基于电容器的电容的变化来测量氨的量的设备。

文献US2006/184307A1公开了一种用于通过将平均消耗与阈值进行比较来控制还原剂的注入的方法，以便如果需要，对该消耗进行限制。

发明内容

本发明的目的在于提出一种用于测量包含在容器中的还原剂（优选为氨）的水平的设备。

根据本发明，该目的是通过用于测量包含在容器中的还原剂（优选为NH₃）的量的设备而实现的，所述容器包含有在其中存储了还原剂的晶格（下文为存储材料），存储材料的体积根据它所包含的还原剂的量而变化。测量设备包括与容器相关联的装置，所述装置适合于根据存储材料的体积而测量存储在该存储材料中的还原剂的量。所述装置设置成一方面用于测量由存储材料的膨胀所产生的机械应力，在另一方面用于将该机械应力测量量转化成存储在存储材料中的还原剂的量。

本发明的另一方面涉及一种用于控制将还原剂注入到机动车辆的废气中的方法，该方法至少包括以下步骤：

-利用如上定义的测量设备测量容器中的给送至发送机的还原剂的量，

-确定自上次容器维护服务后的还原剂的平均消耗，

-将所述平均消耗与至少一个阈值进行比较，以便如果需要，则对该消耗进行限制，从而具有足够量的还原剂用以达到下一个容器维护服务的理论上的步骤。

附图说明

在参考附图并阅读仅作为不以任何方式进行限制的实例而给出的若干不同实施例的描述，本发明的特征将变得清楚明显，在这些附图中：

-图1表示制备存储材料的主要步骤；

-图2示出了包括根据第一构造分别为装载有氨和没有氨的存储材料的容器；