CN114483277A - 用于监测还原剂储箱的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于对SCR催化器系统的输送模块的还原剂储箱进行监测的方法。该方法包括：当回流阀激活时，对所述输送模块的第一系统压力（p1）进行求取；使所述回流阀去除激活；在所述回流阀针对能预先给定的时间段（
Figure 100004_DEST_PATH_IMAGE002
）去除激活之后，对所述输送模块的第二系统压力（p2）进行求取；以及由所述第一系统压力（p1）和第二系统压力（p2）来对所述输送模块的回流管路是否浸入到位于所述还原剂储箱中的还原剂溶液中进行确定。

Description

用于监测还原剂储箱的方法
技术领域
本发明涉及一种用于对SCR催化器系统的输送模块的还原剂储箱进行监测的方法。此外，本发明涉及一种实施所述方法的每个步骤的计算机程序以及对所述计算机程序进行存储的机器可读的存储介质。最后本发明涉及一种电子控制器，所述电子控制器被设定用于实施所述方法。
背景技术
对内燃机、尤其柴油机的废气中的氮氧化物进行降低能够通过选择性的催化还原（selective catalytic reduction，SCR）借助于氨来进行。在此，一氧化氮分子在催化器表面上被作为还原剂的氨还原为单质的氮。尿素作为氨分解试剂以还原剂溶液（Harnstoff-Wasserlösung；HWL（尿素水溶液））的形式在SCR催化器的上游被加入到内燃机的排气管道中。为此，所述还原剂溶液借助于输送模块从还原剂储箱被输送至计量阀。在此，所述还原剂溶液的吸取借助于输送管路来进行。该输送管路浸入到所述还原剂溶液中。
在关闭内燃机时，仍处于计量阀和输送模块中的还原剂溶液通过回流管路被回输到还原剂储箱中。为此，借助于回流阀能够使被布置在输送模块中的输送泵的输送方向反转。所述回流管路不应该浸入到所述还原剂溶液中。如果所述回流管路由于所述还原剂储箱的过高的填充水平或者由于机动车辆的倾斜的停车位置然而浸入到所述还原剂溶液中，那么则存在下述危险：只要在该输送模块处没有安装止回阀，还原剂溶液就会通过所述回流管路回流到所述输送模块中。
发明内容
用于对SCR催化器系统的输送模块的还原剂储箱进行监测的方法包括：当回流阀激活时，对所述输送模块的第一系统压力进行求取。所述回流阀的激活（接通状态ON）导致了：所述输送模块的输送泵的输送方向被反转，从而还原剂溶液从输送模块被回输到所述还原剂储箱中。尤其在所述回流泵与所述SCR催化器系统的计量阀之间的压力管路中被测量出的系统压力能够在回流阀激活的情况下通常下降到环境压力以下，因为通过对所述输送模块和其管路系统进行抽空而在其里面产生负压。
随后进行回流阀去除激活（接通状态OFF）。因此，所述输送泵的输送方向又切换到将所述还原剂溶液输送到所述输送模块中。该去除激活也出现在输送模块的通常的运行策略中，以用于准备关闭所述输送模块，从而在重新开始运转时已经将所述输送泵设定到对于输送还原剂溶液而言正确的输送方向上。为了防止在所述回流阀去除激活时在关闭之前仍然将所述还原剂溶液再次输送到所述输送模块中，在所述回流阀去除激活之前就已经切断所述输送泵。如果所述回流管路没有浸入到所述还原剂溶液中，则现在能够实现在所述还原剂储箱中的空气体积与在输送模块中的处于负压以下的空气体积之间的压力平衡。
在回流阀针对能预先给定的时间段去除激活之后，在所述回流阀去除激活后对所述输送模块第二系统压力进行求取。随后对所述输送模块的回流管路是否浸入到位于所述还原剂储箱中的还原剂溶液中进行确定，其方式为：分析所述第一系统压力和第二系统压力。如果所述回流管路实际上浸入到所述还原剂溶液中，那么在废气体积之间则不发生压力平衡，而是替代地通过回流管路将所述还原剂溶液吸入到输送模块中。在此，在所述输送模块中得到其它的压力变化曲线，所述压力变化曲线能够被分析用于确定所述回流管路浸入到所述还原剂溶液中。
在此优选地是，在回流阀去除激活之前紧接着求取所述第一系统压力，因此，在两个所求取的系统压力之间的差值仅仅基于在所述还原剂储箱与所述输送模块之间可能的压力平衡。
优选地，当在所述第二系统压力与所述第一系统压力之间的差值超过阈值时，识别出所述回流管路浸入到所述还原剂溶液中。如果所述回流管路未浸入到所述还原剂溶液中，那么在所述输送泵关闭之后已经在回流阀激活时能够实现使所述系统压力尽可能地与在所述还原剂储箱中的压力相适应。因此，在所述回流阀去除激活之后或许还能够预期压力变化。反之，如果所述回流管路浸入到所述还原剂溶液中，那么不能够实现该压力平衡。只有在所述回流阀去除激活之后，才通过将还原剂溶液经过回流管路吸入到所述输送模块中来进行压力平衡。这在所述第一系统压力与所述第二系统压力之间引起了较大的差值，所述差值能够使用作为用于对所述回流管路的浸入进行识别的特征。
此外优选地是，当所述第一系统压力大于所述第二系统压力时且此外所述第一系统压力和/或第二系统压力位于预先给定的压力范围之外时，识别出所述回流管路浸入到所述还原剂溶液中。在这种情况下，在回流阀激活时已经出现了构建非期待地较高的负压，并且所述回流阀的去除激活不会导致例如释放负压，而是导致进一步在输送模块中的压力降低。这同样地表明了所述回流管路的浸入。如果所述还原剂储箱被严重地污染并且所述回流管路浸入到所述还原剂溶液中，那么所述输送管路和回流管路将被完全地阻塞。在这种情况下首先在所述输送模块中保持负压。在寒冷的环境中，在所述输送模块中的空气会被冷却。因此，在所述输送模块中的压力进一步降低。
在识别到所述回流管路浸入到所述还原剂溶液中时能够发起不同的措施：
一种措施在于，在识别到所述回流管路浸入到所述还原剂溶液中时激活马达指示灯（malfunction indicator light；MIL（故障指示灯）），以便告知布置有SCR催化器系统的机动车辆的驾驶员关于故障的出现并且督促所述驾驶员去寻找车间。如果浸入例如是由于所述还原剂溶液的过高的填充水平而引起，那么在车间中能够将部分的还原剂溶液从所述还原剂储箱中泵出。
另一种措施能够在于，在识别到所述回流管路浸入到所述还原剂溶液中时，在云数据库中产生故障记录。能够许多车辆的故障报告进行搜集的云数据库能够实现：汽车制造商或者OEM（original equipment manufacturer（原始设备制造商））对于特定的车型而言识别出所述回流管路浸入到所述还原剂溶液中的所累计的出现，并且要么当所述车辆处于开发阶段时采取结构上的适配，要么只有当所述故障在市场流通之后出现时，才至少针对后继车型考虑所述认识。
所述计算机程序被设定用于执行所述方法的每个步骤，尤其当所述计算机程序在计算器件或者电子控制器上运行时。这能够实现在电子控制器上对所述方法的不同的实施方式进行实施，而不必在此采取结构上的改变。为此，所述计算机程序存储在机器可读的存储介质上。通过将所述计算机程序加载到传统的电子控制器上来获得一种电子控制器，所述电子控制器被设定用于借助于所述方法来监测SCR催化器系统的输送模块的还原剂储箱。
附图说明
本发明的实施例在附图中被示出并且在下文的说明中被更详细地阐释。其中：
图1示出了现有技术的还原剂储箱和输送模块；
图2示出了在按照图1的还原剂储箱与输送模块之间的压力平衡；
图3示出了按照现有技术的还原剂储箱和输送模块，其中，所述还原剂储箱能够借助于按照本发明的实施例的方法来监测；
图4示出了在按照图3的还原剂储箱与输送模块之间的压力平衡；
图5示出了按照本发明的一种实施例的方法的流程图；
图6示出了在本发明的一种实施例中的系统压力在时间上的变化曲线；
图7示出了在本发明的另一种实施例中的系统压力在时间上的变化曲线；
图8示出了在本发明的又一种实施例中的系统压力在时间上的变化曲线。
具体实施方式
图1示出了罗伯特博世有限公司的SCR催化器系统DENOX2.2的组件。该催化器系统具有还原剂储箱10，在所述还原剂储箱中储存有作为还原剂溶液11的尿素水溶液（HWL）。具有未被示出的输送泵和未被示出的回流阀的输送模块20用于输送所述还原剂溶液11。所述输送模块借助于浸入到所述还原剂溶液11中的输送管路30以及未浸入到所述还原剂溶液11中的回流管路40而与所述还原剂储箱10相连接。止回阀41如此布置在所述回流管路40处，以使得即使所述回流管路40以不希望的方式被浸入到所述还原剂溶液11中，也避免了还原剂溶液11从所述还原剂储箱10通过所述回流管路40而流入到所述输送模块20中。从输送模块20所输送的还原剂溶液11通过压力管路50被输送至计量模块51，借助于该计量模块能够将所述还原剂溶液加入到机动车辆的未被示出排气管道中。所述输送模块20和所述计量阀51由电子控制器60来控制。
如果激活回流阀，那么在将所述还原剂溶液11从输送模块20通过回流管路40回输到所述还原剂储箱10中时则在所述输送模块20中构建负压。为了防止这种情况，在回输期间打开所述计量阀51。然而如果该计量阀被阻塞，则会导致构建负压。当回流阀再次去除激活时，所述还原剂溶液11于是以在图2中所示出的方式再流动到所述输送模块20中，以便补偿在所述还原剂储箱10与所述输送模块20之间的压力差。如果环境温度现在下降到所述还原剂溶液的凝固点以下，那么在输送模块20中则会出现冰压破坏（Eisdruckschäden）。
因此，在罗伯特博世有限公司的Denoxtronic SCR催化器系统DENOX6-HD中以在图3中所示出的方式放弃了所述止回阀41。如果在所述输送模块20中构建负压，那么该负压能够通过未浸入到所述还原剂溶液11中的回流管路40来被补偿，以使得不出现所述还原剂溶液11流入到所述输送模块20中。然而如果所述回流管路40以不希望的方式浸入到所述还原剂溶液11中，一旦所述回流阀再次去除激活，那么在存在负压的情况下由于缺少止回阀41则所述还原剂溶液11以在图4中所示出的方式通过回流管路10而被吸入到所述输送模块20中。在此，除了所述冰压破坏的危险之外，存在在所述还原剂储箱10中的颗粒也还能够进入到所述输送模块中，因为不是设置用于吸取还原剂溶液11的回流管路40不同于输送管路30而不具有颗粒过滤器。
在按照本发明的方法的一种实施例中，对还原剂溶液11是否通过所述回流管路40进入到所述输送模块20中进行监测。如在图5中示出的那样，为此首先对是否满足了所述方法的所有的使能条件进行检验70。该使能条件包括：车辆停止、内燃机关闭、所述输送模块20处于在惯性运行中并且在该输送模块中已经构建负压。随后，在回流阀仍然激活期间、但紧接着在其在惯性运行中所设置的去除激活之前，首先对所述输送模块20的第一系统压力p1进行求取71。在该时间点已经关闭所述输送泵。借助于未被示出的压力传感器在所述输送模块20中进行所述求取71。在回流阀72去除激活之后，在时间点t1等待一时间段
Figure DEST_PATH_IMAGE001
直至时间点t2，并且而后对在所述输送模块20中的第二系统压力p2进行求取73。随后，由所述第一系统压力p1和第二系统压力p2来对所述回流管路40是否浸入到所述还原剂溶液11中进行确定74。这在图6至8中针对三个不同的情况来示出。
在图6中示出了所述回流管路40未浸入到所述还原剂溶液11中的情况，在曲线图中示出了系统压力p随时间t的变化曲线。在此，所述系统压力p相对于环境压力来说明，其中，0值对应于环境压力。此外，示出了所述回流阀的开关状态S，其中，0值对应于去除激活的回流阀，并且1值对应于激活的回流阀。在回流阀激活的情况下首先构建负压，所述负压随着关闭所述输送泵而在时间点t0快速地再次释放。在时间点t1，所述第一系统压力p1已经几乎与所述环境压力相等，并且直到时间点t2仅仅还发生小的压力变化
Figure 65603DEST_PATH_IMAGE002
，由此能够推断出，在所述时间点t1之前仍然能够通过所述回流管路40进行压力平衡，这表明了该回流管路未浸入到所述还原剂溶液11中。
在图7中示出了所述回流管路40浸入到所述还原剂溶液11中的情况。在此，在所述输送泵关闭的时间点t0与所述回流阀去除激活的时间点t1之间，通过所述回流管路40不能够实现压力平衡。只有在时间段
Figure DEST_PATH_IMAGE003
中才开始所述压力平衡，其方式为：还原剂溶液11流动通过所述回流管路40。这在所述两个时间点t1、t2之间引起了大的压力差
Figure 664074DEST_PATH_IMAGE002
，这表明了所述回流管路40浸入到所述还原剂溶液11中。
在图8中示出了所述回流管路40浸入到所述还原剂溶液11中的另一种情况。在此，所述还原剂储箱10被严重地污染，由此不仅所述回流管路40被还原剂溶液阻塞，而且所述输送管路30也被污垢颗粒阻塞。在时间点t0关闭所述输送泵之后，在输送模块20中出现进一步的压力减小。所述第一系统压力p1在时间点t1的低的绝对值已经提供了第一指示：所述回流管路40浸入到所述还原剂溶液11中，并且在所述输送模块20中保持负压。这通过下述方式来检验，在时间点
Figure 884971DEST_PATH_IMAGE003
中所述系统压力p进一步下降，从而所述第二系统压力p2小于所述第一系统压力p1。这基于：在所述输送模块20中的空气冷却，并且所述输送模块20中的压力在没有压力平衡的可能性的情况下因此进一步下降。
如果借助于所述方法识别出按照图7或者按照图8的故障情况，那么通过激活马达指示灯来通知车辆的驾驶员。此外，通过无线的通信连接而在云数据库中产生故障记录，汽车制造商和所述SCR催化器系统的制造商能够访问所述故障记录，以便于是能够识别出该故障在特定的车型中的所累计的出现。

Claims (9)

1.用于对SCR催化器系统的输送模块（20）的还原剂储箱（10）进行监测的方法，所述方法包括下述步骤：
- 当回流阀被激活时，对所述输送模块（20）的第一系统压力（p1）进行求取（71），
- 使所述回流阀去除激活（72），
- 在所述回流阀针对能预先给定的时间段（
Figure DEST_PATH_IMAGE002
）去除激活之后，对所述输送模块（20）的第二系统压力（p2）进行求取（73），并且
- 由所述第一系统压力（p1）和所述第二系统压力（p2）来对所述输送模块（20）的回流管路（40）是否浸入到位于所述还原剂储箱（10）中的还原剂溶液（11）中进行确定（74）。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述回流阀去除激活（72）之前紧接着对所述第一系统压力（p1）进行求取。
3.根据权利要求1或者2所述的方法，其特征在于，当在所述第二系统压力（p2）与所述第一系统压力（p1）之间的差值（
Figure DEST_PATH_IMAGE004
）超过阈值时，识别出所述回流管路（40）浸入到所述还原剂溶液（11）中。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其特征在于，当所述第一系统压力（p1）大于所述第二系统压力（p2）并且此外所述第一系统压力（p1）和/或所述第二系统压力（p2）位于能预先给定的压力范围之外时，识别出所述回流管路（40）浸入到所述还原剂溶液（11）中。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其特征在于，在识别到所述回流管路（40）浸入到所述还原剂溶液（11）中时，激活马达指示灯。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的方法，其特征在于，在识别到所述回流管路（40）浸入到所述还原剂溶液（11）中时，在云数据库中产生故障记录。
7.计算机程序，所述计算机程序被设定用于执行根据权利要求1至6中任一项所述的方法的每个步骤。
8.机器可读的存储介质，在所述存储介质上存储有根据权利要求7所述的计算机程序。
9.电子控制器（60），所述电子控制器被设定用于借助于根据权利要求1至6中任一项所述的方法来对SCR催化器系统的输送模块（20）的还原剂储箱（10）进行监测。
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