CN109798166A

CN109798166A - 运行试剂定量系统的方法和执行该方法的设备、线路网络

Info

Publication number: CN109798166A
Application number: CN201811367824.7A
Authority: CN
Inventors: E.博斯; T.赫夫肯; M.谢纳
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2017-11-17
Filing date: 2018-11-16
Publication date: 2019-05-24
Anticipated expiration: 2038-11-16
Also published as: KR102528961B1; KR20190056981A; DE102017220533A1; CN109798166B

Abstract

本发明涉及运行试剂定量系统（10）的方法，其设定将试剂（14）沿运输方向通过线路网络朝定量元件运输，定量元件在上游在SCR催化器前定量试剂至内燃机的废气通道，线路网络有主线路、第一线路分支和另外的线路分支以传送试剂，在定量运行结束后由后置于第一线路分支的定量元件和后置于另外的线路分支的另外的定量元件试剂从第一线路分支和/或至少一个另外的线路分支提取，从而总共提取这么多试剂：在试剂由于静液压补偿从一个线路分支转移到相应另一线路分支的情况下阻止给第一定量元件或另外的定量元件加载试剂。还涉及线路网络、借助其运行试剂定量系统的控制设备和具有在机器可读的载体上存储的用于执行该方法的电脑程序的控制设备程序产品。

Description

运行试剂定量系统的方法和执行该方法的设备、线路网络

技术领域

本发明涉及一种用于运行试剂定量系统的方法，其在上游在SCR催化器之前将试剂定量至内燃机的废气通道中，并且本发明还涉及一种用于执行该方法的设备和线路配置。

本发明还涉及：线路网络；控制设备，借助其运行试剂定量系统；以及控制设备程序产品，其具有在机器可读的载体上存储的用于执行该方法的电脑程序。

背景技术

为了再处理内燃机的废气可以使用选择性催化还原（Selective CatalyticReduction=SCR），目标是减少废气中的氮氧化物（NOx）。在此，限定的量的选择性作用的试剂被定量至内燃机的废气通道中。试剂可以是氨，其例如从形式为尿素水溶液的预备品在废气通道中通过水解作用获得。

这种试剂定量系统例如由公开文献DE 196 07 073 A1已知。尿素水溶液在此通过线路从罐运输至定量阀，并且在上游在SCR催化器之前定量至内燃机的废气通道中，其中定量速率借助定量阀确定。

在当前的试剂定量系统中，如其在申请人的名称DENOXTRONIC中已知的那样，泵将尿素水溶液从试剂罐中吸走，并且将其压缩至对于喷洒来说需要的例如3至9bar的系统压力。在考虑到例如当前的内燃机数据和催化器数据的情况下，试剂的定量速率与尽可能最大的NOx减少相适应。

通常使用的在DIN标准中限定的尿素水溶液具有在大约-11ºC冰冻的特性。尿素水溶液的随着冰冻发生的体积膨胀可以导致损坏线路和另外的部件，例如泵或定量阀。因此可以设置的是，在内燃机停机之后或者在试剂定量系统关掉后，尿素水溶液从试剂定量系统、尤其是从定量阀被吸回到罐中。因此实现的是，试剂定量系统可以在-11ºC或以下的温度中冰冻，而不用担心通过冰冻的尿素水溶液的体积膨胀导致损坏。

在公开文献DE 10 2010 031 651 A1中描述了具有定量阀的试剂定量系统。在关掉试剂定量系统后，试剂从线路系统、尤其是从定量阀例如通过借助泵的泵吸与定量运行时的运输方向相反地被吸走。具有两个串联布置的SCR催化器的、具有分别位于各自的催化器之前的定量阀的系统也由DE 102012221905公知。

因此期望的是提供一种方法和设备，其能够实现在关掉试剂定量系统后基于多个喷入部位简单地排空试剂定量系统。

发明内容

本发明涉及一种用于运行试剂定量系统的方法，该方法设定用于将试剂沿运输方向通过线路网络朝定量元件运输，定量元件在上游在SCR催化器之前将试剂定量至内燃机的废气通道中，其特征在于，线路网络具有主线路、第一线路分支和另外的线路分支用以传送试剂，其中在定量运行结束后，通过后置于第一线路分支的定量元件和后置于另外的线路分支的另外的定量元件，试剂从第一线路分支或至少一个另外的线路分支被提取，从而总共提取这么多试剂：在试剂由于试剂的静液压补偿从其中一个线路分支转移到相应另一线路分支的情况下，阻止第一定量元件或另外的定量元件的重新的加载。在此可理解的是，试剂可以要么从第一线路分支要么从第二线路分支，或者备选地从第一线路分支和第二线路分支在该方法的范围内被提取。本发明此外还涉及用于试剂定量系统的线路网络，其具有与用于传送试剂的第一线路分支和/或至少一个另外的线路分支连接的主线路，其中第一线路分支和至少一个另外的线路分支通过分岔元件连接，其中线路网络设定为总共可以提取这么多试剂：在试剂由于静液压补偿从其中一个线路分支转移到相应另一线路分支的情况下，禁止给第一定量元件或另外的定量元件重新加载试剂。

根据本发明的方法尤其是可以在根据本发明的设备的范围内使用，这是因为针对该情况，当试剂从相互液压连接的线路分支其中至少一个提取时，这可以导致的是，在一个线路分支和另外的线路分支之间存在位置差异或高度差异的情况下可以导致第一和另外的线路分支内的试剂的体积补偿运动，由此，甚至在试剂从其中至少一个线路分支吸走的情况下，相应另一线路分支又可以被加载以试剂。当试剂在各自的线路分支中又在这个范围内进入时这就尤其是有问题的：在端部上与各自的线路分支连接的定量元件被重新填充。定量元件尤其是在很低的温度的情况下关于液态的试剂的体积膨胀（冰压）特别敏感，由此，尤其是在试剂实行从液态到固态的相变的温度下总是阻止定量元件的这种再填充。

当其中一个线路分支相对于相应另一线路分支至少部分位于更高的静液压水平上时，尤其会出现试剂的这种转移，这意味着的是，在各自的线路分支的部分区域之间存在高度差异。由此，基于液柱的静液压压力，在打开定量元件时（其例如通常在吸走过程中进行）导致从高处的分支到低处的分支的液体转移，由此，可以再填充低处的分支。这刚好可以在吸走过程的范围内，在根据本发明的方法的范围内并且在根据本发明的设备的范围内得到阻止。

在进一步优选的实施方式中，第一线路分支和另外的线路分支通过分岔元件连接，其中试剂从第一线路分支和/或另外的线路分支被提取。分岔元件的使用是有利的，这是因为由此在第一线路分支与另外的线路分支之间可以提供液体储存器，其作用为缓冲元件。通过从其中至少一个线路分支提取可以确保的是，一个提取部位或多个提取部位的位置可以匹配于各自的分支的走向或者子分支的各自的高度水平差异，从而分别足够多的试剂可以从定量元件和线路分支的部分被清除，从而可以可靠地阻止通过冰压损坏定量元件或各自的线路分支。在此可理解的是，从第一和另外的线路分支都可以相应提取试剂。各自的线路分支的提取部位因此也依赖于线路分支相对彼此的各自的定位。

在本发明的另外的有利的设计方案中，实现从第一线路分支和/或另外的线路分支的提取，从而阻止分岔元件的通风。这可以一方面在设计上在线路网络的范围内实现，即相应设置提取部位的定位，使得提取部位以与分岔元件的相应的安全距离定位，并且在该方法的范围内实现，这是因为在该方法的范围内，仅这么多的试剂从各自的线路分支被清除：可以可靠地阻止分岔元件的通风。

在本发明的另外的优选的实施方式中，第一线路分支具有第一体积，另外的线路分支具有另外的体积，其中优选具有较小的体积的线路分支的第一体积或另外的体积的最多三分之一、优选第一体积或另外的体积的四分之一被提取。可理解的是，各自的线路分支可以构造有相同的或不同的体积。在针对各自的线路分支的不同的体积的情况下，之前提到的值分别从具有相应较小的体积的线路分支被提取。

通过之前提到的措施可以可靠地阻止的是，通过各自的线路分支内的液体转移再填充其中一个定量元件，以及定位在第一和另外的线路分支之间的分岔元件通风。

在该方法的另外的优选的实施方式中，第一线路分支的体积或另外的线路分支的体积的至少10%、最多20%、优选13%的另外的体积从线路分支中的一个或两个被提取。通过之前提到的措施可以确保的是，还将另外的量的液体从各自的线路分支清除，由此更好地防止可以通过试剂在低温中的冰冻导致的冰霜伤害。

在该方法的另外的优选的实施方式中，主线路具有另外的体积，其中主线路的体积的附加的5%从第一线路分支和/或另外的线路分支清除。通过该措施，可以还进一步阻止取决于试剂在低温中的冰压的冰霜伤害。

在根据本发明的线路网络的另外的优选的实施方式中，线路网络具有静液压水平补偿元件。将至少一个静液压水平补偿元件、尤其是虹吸管定位在其中至少一个线路分支中，优选是在具有相对于另外的线路分支更小的静液压水平的线路分支中是有利的。由此可以确保的是，通过静液压补偿元件，压力加载和液柱的与之相关联的移动可以在打开其中至少一个定量元件的情况下相应被补偿。通过该措施，可以在吸走过程期间可靠地阻止至少一个线路分支的已经被吸回的区段的相应的再加载。

在另外的优选的实施方式中，第一线路分支和/或另外的线路分支具有提取部位，其布置在第一线路分支和/或另外的线路分支中，从而在试剂由于液体体积的静液压补偿运动从一个线路分支转移至相应另一线路分支的情况下，禁止给第一定量元件或另外的定量元件重新加载试剂。通过选择提取部位在第一和/或第二分支线路中的各自的定位可以确保的是，一方面，可靠地提取试剂以防止线路分支和定量元件承受冰压，并且可以实现至少一个定量元件在吸走过程期间的再填充。此外，可以通过提取部位与分岔元件（其使第一和另外的线路分支相互连接）的足够的距离确保的是，在吸走过程期间阻止分岔元件通过经由定量元件吸回的空气实现的通风。

该方法以电脑程序的形式或者通过设置集成电路、尤其是ASIC的实现是有利的，这是因为这导致特别小的成本，尤其是当实施的控制设备还用于另外的任务和应用并且因此总归已经存在时，其中电脑程序优选在数据载体上、尤其是在存储器上以软件的形式存储，并且在用于实施该方法的控制设备中是可用的。用于提供电脑程序的适当的数据载体尤其是磁、光和电存储器，其例如多次由现有技术公知。

附图说明

本发明的另外的优点和设计方案由另外的描述和附图得到。

图1示出了根据第一实施方式的试剂定量系统和其与内燃机的废气通道的连接的示意性的概览图；

图2以相对于图1的放大图示出了图1的试剂定量系统作为技术环境，根据本发明的方法在其中运行；

图3示出了该方法的流程图；

图4示出了线路网络的另外的实施方式，其用于描述针对根据本发明的方法的另外的设计方案的技术环境；和

图5示出了线路网络的另外的实施方式，其用于描述为针对根据本发明的方法的另外的设计方案的技术环境。

具体实施方式

图1示出了试剂定量系统10，其将储备在罐12中的试剂14通过线路网络N运输至内燃机18的废气通道16，其中线路网络N具有第一线路分支L1和至少一个另外的线路分支L2，其通过分岔元件与主线路H连接，并且在其端部上分别存在定量元件D1和D2，其中通过定量元件D1和D2，试剂14分别可以在上游朝第一SCR催化器20和第二SCR催化器22进料。在定量过程期间，试剂14沿主线路或沿第一线路分支或第二线路分支L1、L2朝运输方向15的方向运输。试剂14优选是尿素水溶液，其是在SCR催化器20、22中需要的试剂氨的预备品。随后仅使用术语试剂14。

试剂14由运输泵24带到例如是3至9bar的运行压力上。该运行压力优选相应于试剂定量系统10的运行压力。试剂14到各自的SCR催化器20、22的定量速率通过位于SCR催化器20、22之前的定量元件D1或D2调节，其中定量元件D1、D2由控制设备26操控。可理解的是，相应的定量速率可以累计地和备选地也通过运输泵24的附加的加载，经由控制设备26实现。

为了操控定量元件D1、D2或运输泵24设置有操控线路27，用以交换数据。控制设备26通过控制线路27进一步与另外的泵28连接，其为此设定用于在定量过程结束后将试剂14从线路网络N吸回。当外部温度低于温度阈值（其通常例如在尿素水溶液的大约-11ºC的冰冻温度以上）时，那么可能的吸回过程在原则上尤其就可以开始。通过借助泵28的吸回过程，因此，试剂14从另外的线路分支L2和/或第一线路分支L1（虚线示出）和与之联接的定量元件D1和D2吸走，其中试剂14从定量元件D1和D2被完全吸回并且从线路分支L1和/或L2至少部分被吸回，以便阻止由于试剂的取决于温度的体积膨胀（冰压）损害线路网络N或特别敏感的定量元件D1和D2。

然而在此，在根据本发明的方法的范围内，试剂仅在这个范围内从第一线路分支L1和/或另外的线路分支L2提取：一方面阻止分岔元件A的通风；并且另一方面总共提取这么多试剂14：在试剂14由于试剂14的静液压补偿从高处的第一线路分支L1转移到低处的线路分支L2的情况下，阻止另外的定量元件D2的重新的加载。试剂14通过第一提取部位E1从第一线路分支L1提取，并且通过另外的提取部位E2从另外的线路分支L2提取。由于吸走通常会打开定量元件D1和/或D2，从而通过被吸回的试剂14导致空气到线路分支L1或L2的再抽吸。然而，试剂14在此仅在这个范围内被吸回：分岔元件没有通风。这可以在该方法的范围内通过试剂14的被吸走的量和/或通过提取部位E1、E2在各自的线路分支L1、L2中的相应定位实现。之前提到的措施也同样可以鉴于避免线路分支L1、L2中的试剂14的体积转移而相应调整。

为此，线路网络N的如下设计方案尤其是适用的，在该设计方案中，第一线路分支L1具有体积V1，另外的线路分支L2具有体积V2，这两个体积是相同的。主线路在此具有体积V3。现在示例性地构造有线路网络N，从而体积V1具有4700mm³的体积，体积V2具有4700mm³的体积，主线路具有6300mm³的体积。这些值然而仅视为示例性的，并且可以基本上任意地确定大小。体积在第一线路分支L1与另外的线路分支L2之间的非对称的分配在原则上也是可能的。此外，在线路网络N的第一实施方式中看到的是，定量元件D1相对于定量元件D2位于不同的静液压高度水平上。其中第一线路分支L1的第一区段A1和第二线路分支L2的区段A2位于相同的静液压水平上，相反地，第一线路分支L1的另外的区段A3具有在高度上升高的走向，并且定量元件D1相对于定量元件D2具有h1的高度差异。第一线路分支L1的第一区段A1和另外的区段A3的部分体积优选是针对第一区段A1中的体积V₁₁的3000mm³，并且针对另外的区段A3的另外的体积V₁₂是1700mm³。

该方法在图3中在流程图的范围内阐述。在此，在第一步骤SU1（参见图3）中，体积VR1从第一线路分支L1被吸回，体积VR2从第二线路分支L2被吸回，即是在第一线路分支L1的总体积V1或第二线路分支L2的总体积V2的10至20%的范围内。该体积优选是各自的线路分支L1、L2的总体积的大约13%，在4700mm³作为用于第一线路分支L1和第二线路分支L2的总体积的基础上，该体积是大约600mm³。

在另外的方法步骤SU2中，总体积V1或V2的另外的10%从第一线路分支L1和第二线路分支L2被吸回到罐12中。在另外的步骤SU3中，主线路的体积V3（其当前是6300mm³）的另外的5%从第一线路分支L1和第二线路分支L2被吸回。在另外的步骤SU4中，试剂14从第一线路分支L1和另外的线路分支L2被吸回，直到达到上边界O（参见图2），其中被吸回的体积大约相应于各自的线路分支L1、L2的总体积的三分之一。因此利用当前的示例性的数值，线路分支L1、L2的各自的体积（4700mm³）的每三分之一（即大约1570mm³）从各自的子分支L1和L2被吸回。通过之前提到的措施，可以分级地对第一定量元件D1或另外的定量元件D2或与之连接的线路分支L1和L2的冰压损害的危险做出反应，并且此外可靠地阻止在子分支L1和L2之间的体积转移。

在图4和5中示出了具有线路网络N的试剂定量系统10的另外的实施例，附加地在第二线路分支L2中具有形式为虹吸管32的静液压水平补偿元件30。在其他方面，在图4和5中示出的实施例相应于图1至3的实施例，因此，在其他的描述方面也参考对图1至3的描述。

通过使用形式为虹吸管32的静液压补偿元件30，试剂14的体积移动可以取决于第一定量元件D1相对于第二定量元件D2、或者相对于第一线路分支中的线路分支A3以及第二线路分支中的A2的与第二定量元件连接的部分段的不同的静液压高度水平h2被相应补偿。当部分区段A1和A2位于相同的静液压高度水平上，并且如图5所示的那样，通过总系统的大约15º的倾斜位置得到也相对于第一线路分支L1和第二线路分支L2的区段A1和A2的相应的静液压体积移动时，这尤其是适用的。由此，一方面尤其是可以补偿典型的静液压高度差异，这通过车辆内的相应的线路布置得到，以及如图5所示的那样通过静液压压力的变化得到，这通过典型的车辆情况得到、例如是在山上得到，试剂定量系统10集成到车辆中。在图3中，在该方法的范围内描述的吸回步骤也可在根据图4和5的实施方式的范围内相应使用。

Claims

1.用于运行试剂定量系统（10）的方法，其设定用于将试剂（14）沿运输方向（15）通过线路网络（N）朝定量元件（D1）运输，所述定量元件在上游在SCR催化器（20）之前将试剂（14）定量至内燃机（18）的废气通道（16）中，其特征在于，线路网络（N）具有主线路（H）、第一线路分支（L1）和另外的线路分支（L2）用以传送试剂（14），其中在定量运行结束后，通过后置于所述第一线路分支（L1）的定量元件（D1）和后置于所述另外的线路分支（L2）的另外的定量元件（D2），试剂（14）从第一线路分支（L1）和/或至少一个另外的线路分支（L2）这样被提取，即总共提取这么多试剂（14）：在试剂由于静液压补偿从一个线路分支（L1）转移到相应另一线路分支（L2）的情况下，阻止给第一定量元件（D1）或另外的定量元件（D2）加载试剂（14）。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一线路分支（L1）和所述另外的线路分支（L2）通过分岔元件（A）连接，其中试剂（14）从所述第一线路分支（L1）和/或所述另外的线路分支（L2）被提取。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，从所述第一线路分支（L1）和/或所述另外的线路分支（L2）的提取这样进行：阻止所述分岔元件（A）的通风。

4.根据权利要求1至3所述的方法，其特征在于，所述第一线路分支（L1）具有第一体积（V1），所述另外的线路分支（L2）具有另外的体积（V2），其中优选具有较小的体积的线路分支（L1、L2）的第一体积（V1）或另外的体积（V2）的最多三分之一、优选第一体积（V1）或另外的体积（V2）的四分之一被提取。

5.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中体积（V1）或体积（V2）的至少10%、最多20%、优选13%的另外的体积从线路分支（L1、L2）中的一个或两个被提取。

6.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述主线路（H）具有体积（V3），其中附加地，体积（V3）的另外的5%从所述第一线路分支（L1）和/或所述另外的线路分支（L2）被提取。

7.用于试剂定量系统（10）的线路网络（N），所述线路网络具有与用于传送试剂（14）的第一线路分支（L1）和/或至少一个另外的线路分支（L2）连接的主线路（H），其中所述第一线路分支（L1）和所述至少一个另外的线路分支（L2）通过分岔元件（A）连接，其中所述线路网络（N）这样设定，即总共能够提取这么多试剂（14）：在试剂（14）由于静液压补偿从一个线路分支（L1）转移到相应另一线路分支（L2）的情况下，禁止给第一定量元件（D1）或另外的定量元件（D2）重新加载试剂（14）。

8.根据权利要求8所述的线路网络（N），其中所述第一线路分支（L1）和/或所述另外的线路分支（L2）具有静液压水平补偿元件（30）。

9.根据权利要求7或8所述的线路网络（N），其中所述第一线路分支（L1）和/或所述另外的线路分支（L2）具有提取部位（E1、E2），所述提取部位这样布置在所述第一线路分支（L2）和/或所述另外的线路分支（L2）中，即在试剂（14）由于静液压补偿从一个线路分支（L1）转移至相应另一线路分支（L2）的情况下，禁止给所述第一定量元件（D1）或所述另外的定量元件（D2）重新加载试剂（14）。

10.根据权利要求8至10所述的线路网络（N），其中所述第一线路分支（L1）和/或所述另外的线路分支（L2）具有提取部位（E1、E2），所述提取部位这样布置在第一线路分支（L1）和/或另外的线路分支（L2）中，即禁止所述分岔元件（A）的通风。

11.控制设备（S），其通过相应的集成电路和/或通过存储在存储器上的电脑程序为此设定用于执行根据前述权利要求中任一项所述的方法。

12.电脑程序，当所述电脑程序在控制设备（S）上实施时，所述电脑程序为此导致控制设备（26）执行根据前述权利要求中任一项所述的方法。

13.机器可读的存储介质，其具有存储在上面的根据权利要求13所述的电脑程序。