DE102009046139A1 - Method for acquisition of level of urea water solution in reducing agent container of selective catalytic reduction catalyst system in combustion engine of motor car, involves judging level of solution in container from weight of container - Google Patents

Method for acquisition of level of urea water solution in reducing agent container of selective catalytic reduction catalyst system in combustion engine of motor car, involves judging level of solution in container from weight of container Download PDF

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Abstract

The method involves detecting weight of a reducing agent container (1) containing urea water solution (2), where acquisition of level of the solution in the container is carried out in a stationary car or a movable car. Level of the solution in the container is judged from the weight of the container. The working acceleration forces are determined and filtered if acquisition of level of the solution in the container is carried out in the movable car. The detected level of the solution in the container is displayed to a driver by optical and/or acoustic signals. Independent claims are also included for the following: (1) a device for acquisition of level of a urea water solution in a reducing agent container of a selective catalytic reduction (SCR) catalyst system (2) a computer program comprising a set of instructions for executing a method for acquisition of level of urea water solution in a reducing agent container of a SCR catalyst system (3) a computer program product with program code, comprising a set of instructions for executing a method for acquisition of level of urea water solution in a reducing agent container of a SCR catalyst system.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erfassung des Füllstandes einer Reduktionsmittellösung in einem Reduktionsmittelbehälter eines SCR-Katalysatorsystems zur Abgasnachbehandlung einer Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeugs, sowie eine zur Durchführung des Verfahrens geeignete Vorrichtung.The present invention relates to a method for detecting the level of a reducing agent solution in a reducing agent tank of an SCR catalyst system for exhaust gas aftertreatment of an internal combustion engine of a motor vehicle, and to a device suitable for carrying out the method.

Stand der TechnikState of the art

Es sind Verfahren und Vorrichtungen zum Betreiben einer Brennkraftmaschine insbesondere bei Kraftfahrzeugen bekannt, in deren Abgasbereich ein SCR-Katalysator (Selective Catalytic Reduction) angeordnet ist, der die im Abgas der Brennkraftmaschine enthaltenen Stickoxide (NOx) in Gegenwart eines Reduktionsmittels zu Stickstoff reduziert. Hierdurch kann der Anteil von Stickoxiden im Abgas erheblich vermindert werden. Für den Ablauf der Reaktion wird Ammoniak (NH3) benötigt, das dem Abgas zugemischt wird. Als Reaktionsmittel bzw. Reduktionsmittel werden daher NH3 bzw. NH3-abspaltende Reagenzien eingesetzt. In der Regel wird hierfür eine wässrige Harnstofflösung (Harnstoffwasserlösung) verwendet, die vor dem SCR-Katalysator in den Abgasstrang mit Hilfe einer Dosiereinrichtung eingespritzt wird. Aus dieser Lösung bildet sich NH3, das als Reduktionsmittel wirkt. Zur Bevorratung der Harnstoffwasserlösung ist ein Reduktionsmitteltank bzw. ein Reduktionsmittelbehälter vorgesehen. Das flüssige Reduktionsmittel wird in dem Behälter bzw. Tank gelagert und mittels einer Pumpe über eine Leitung von dem Tank zu einer Dosierstelle befördert.Methods and apparatuses for operating an internal combustion engine, in particular in motor vehicles, are known, in the exhaust gas region of which an SCR catalytic converter (selective catalytic reduction) is arranged, which reduces the nitrogen oxides (NOx) contained in the exhaust gas of the internal combustion engine to nitrogen in the presence of a reducing agent. As a result, the proportion of nitrogen oxides in the exhaust gas can be significantly reduced. For the course of the reaction ammonia (NH 3 ) is required, which is admixed to the exhaust gas. As reactants or reducing agents therefore NH 3 or NH 3- splitting reagents are used. As a rule, an aqueous urea solution (urea water solution) is used for this purpose, which is injected into the exhaust gas line in front of the SCR catalytic converter with the aid of a metering device. From this solution forms NH 3 , which acts as a reducing agent. For storing the urea water solution, a reducing agent tank or a reducing agent tank is provided. The liquid reducing agent is stored in the tank or tank and conveyed by means of a pump via a line from the tank to a metering point.

Um eine ordnungsgemäße Abgasnachbehandlung durchführen zu können, ist es erforderlich, dass immer eine ausreichende Menge von Reduktionsmittel vorhanden ist. Üblicherweise wird daher ein Füllstandssensor im Reduktionsmittelbehälter eingesetzt, sodass bei niedrigem Füllstand ein entsprechendes Signal an den Fahrer ausgegeben werden kann, um die Notwendigkeit einer Wiederbetankung anzuzeigen. Ist keine Harnstoffwasserlösung mehr im Behälter vorhanden, ist die ordnungsgemäße Abgasnachbehandlung nicht gewährleistet und vorgeschriebene Emissionsgrenzwerte können nicht mehr eingehalten werden. Gesetze schreiben daher vor, dass der Fahrer rechtzeitig aufgefordert wird, den Tank nachzufüllen. Der genauen Bestimmung des Füllstandes im Reduktionsmittelbehälter kommt somit eine hohe Bedeutung zu, wobei einerseits das Leerfahren des Tanks und andererseits eine zu häufige Aufforderung zum Nachtanken vermieden werden soll.To be able to carry out a proper exhaust aftertreatment, it is necessary that there is always a sufficient amount of reducing agent. Typically, therefore, a level sensor is used in the reducing agent tank, so that at low level, a corresponding signal can be output to the driver to indicate the need for refueling. If there is no longer any urea water solution in the tank, the proper exhaust aftertreatment is not guaranteed and prescribed emission limit values can no longer be met. Laws therefore require that the driver be promptly refilled the tank. The exact determination of the level in the reducing agent tank is thus of great importance, on the one hand the empty tank and on the other hand too frequent request for refueling should be avoided.

Die Erfassung des Füllstandes erfolgt herkömmlicherweise zum Beispiel auf der Basis der elektrischen Leitfähigkeit der Lösung, auf der Basis einer Ultraschallmesstechnik oder auf der Basis einer kapazitiven Messtechnik. Zur Füllstandserfassung kann beispielsweise auch ein Schwimmerschalter vorgesehen sein. Oftmals handelt es sich bei diesen Verfahren um diskrete Messverfahren, die ein Über- oder Unterschreiten einer oder mehrerer vorgegebener Füllstandsschwelle(n) erfassen.The detection of the filling level is conventionally carried out, for example, on the basis of the electrical conductivity of the solution, on the basis of an ultrasonic measuring technique or on the basis of a capacitive measuring technique. For level detection, for example, a float switch can be provided. Often, these methods are discrete measurement methods that detect an overshoot or undershoot of one or more predetermined level threshold (s).

Die Offenlegungsschrift DE 10 2007 056 545 A1 beschreibt eine Sensoranordnung zur Bestimmung des Füllstandes einer im Tank enthaltenen Flüssigkeit, insbesondere eines Reduktionsmittels zur sogenannten Entstickung von Abgasen einer Brennkraftmaschine, bei der mindestens zwei im Wesentlichen parallel zueinander angeordnete, elektrisch leitfähige Messelektroden unterschiedlicher Länge, die beide senkrecht im Tank angeordnet sind, vorgesehen sind. Derartige Sensoren bzw. Messelektroden stehen in direktem Kontakt mit der Flüssigkeit im Tank. Dies kann insbesondere dann zu Problemen führen, wenn die Flüssigkeit im Tank gefriert. Bei einer üblicherweise verwendeten Harnstoffwasserlösung liegt der Gefrierpunkt bei circa –11°C, sodass es bei entsprechenden Außentemperaturen regelmäßig zu einem Gefrieren der Lösung kommt. Das Einfrieren der Lösung führt zu einer Volumenzunahme des gefrorenen Mediums. Der hierdurch verursachte sogenannte Eisdruck wirkt auf die Sensorelemente, die dadurch einer erheblichen Belastung ausgesetzt sind, sodass es zu Schäden an den Sensoren kommen kann.The publication DE 10 2007 056 545 A1 describes a sensor arrangement for determining the fill level of a liquid contained in the tank, in particular a reducing agent for so-called denitrification of exhaust gases of an internal combustion engine, in which at least two substantially mutually parallel, electrically conductive measuring electrodes of different lengths, both of which are arranged vertically in the tank, are provided , Such sensors or measuring electrodes are in direct contact with the liquid in the tank. This can be particularly problematic if the liquid in the tank freezes. In a commonly used urea water solution, the freezing point is about -11 ° C, so it comes at appropriate outdoor temperatures regularly to freeze the solution. The freezing of the solution leads to an increase in the volume of the frozen medium. The resulting so-called ice pressure acts on the sensor elements, which are exposed to a considerable load, so that it can cause damage to the sensors.

Die eingesetzte Sensorik ist weiterhin aufgrund des korrosiven Mediums einer besonderen Belastung ausgesetzt und wenig robust. Zudem kann die Montage eines Füllstandssensors auf der Oberseite eines Tanks zu Problemen mit dem Druckausgleich führen, sodass eine exakte Füllstandsbestimmung erschwert ist. Schließlich sind die Formen bzw. Geometrien eines Tanks, insbesondere eines Reduktionsmitteltanks, fahrzeugspezifisch sehr unterschiedlich. Die Höhen-Volumenkennlinien der Tanksysteme unterscheiden sich erheblich voneinander, sodass für jede Tankform die Füllstandssensorik jeweils angepasst werden muss.The sensors used are still exposed due to the corrosive medium of a special load and not very robust. In addition, the installation of a level sensor on the top of a tank can lead to problems with the pressure compensation, so that an exact level determination is difficult. Finally, the shapes or geometries of a tank, in particular a reducing agent tank, vehicle-specific very different. The height-volume characteristics of the tank systems differ significantly from each other, so that the level sensors must be adapted for each tank shape.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Erfassung des Füllstandes insbesondere in einem Reduktionsmittelbehälter zu verbessern und zu vereinfachen. Hierbei soll die Füllstandserfassung im Wesentlichen unabhängig von der Geometrie des Behälters einsetzbar sein, sodass eine aufwendige Anpassung der Sensorik entfällt. Weiterhin soll die Füllstandserfassung sehr robust und störunanfällig realisierbar sein.The invention has for its object to improve the detection of the level, in particular in a reducing agent tank and to simplify. Here, the level detection should be used essentially independent of the geometry of the container, so that a complex adaptation of the sensor eliminates. Furthermore, the level detection should be very robust and störunanfällig feasible.

Offenbarung der Erfindung Disclosure of the invention

Vorteile der ErfindungAdvantages of the invention

Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Erfassung des Füllstandes einer Reduktionsmittellösung in einem Reduktionsmittelbehälter gelöst, wie sie Gegenstand der unabhängigen Ansprüche sind. Bevorzugte Ausgestaltungen dieser Vorrichtung bzw. des Verfahrens sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.This object is achieved by a method and a device for detecting the level of a reducing agent solution in a reducing agent container, as they are the subject of the independent claims. Preferred embodiments of this device and the method are the subject of the dependent claims.

Das erfindungsgemäße Verfahren ist zur Erfassung des Füllstandes einer Reduktionsmittelflüssigkeit in einem Reduktionsmittelbehälter vorgesehen. Hierbei ist der Reduktionsmittelbehälter beziehungsweise der Reduktionsmitteltank Teil eines SCR-Katalysatorsystems zur Abgasnachbehandlung einer Brennkraftmaschine eines Fahrzeugs. Das erfindungsgemäße Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, dass das Gewicht des Behälters erfasst wird und aus dem Gewicht des Behälters auf den Füllstand der Flüssigkeit in dem Behälter geschlossen wird. Hierbei ist das Gewicht des Behälters so zu verstehen, dass das erfasste Gewicht auch weitere Komponenten berücksichtigen kann, die an dem Behälter angeordnet sind. So kann das Gewicht des Behälters zusammen mit dem Gewicht einer Fördereinheit, zum Beispiel einer Pumpe, und/oder zusammen mit dem Gewicht von zumindest einem Teil des Leitungssystems erfasst werden. Beispielsweise kann die Fördereinheit am Behälter befestigt sein, so dass durch die Gewichtsbestimmung des Behälters zugleich das Gewicht der Fördereinheit mitbestimmt wird. Bei bekannter Dichte der Flüssigkeit in dem Behälter und dem beispielsweise empirisch bestimmten Gewicht des Behälters als solchem lässt sich das Volumen und damit der Füllstand der Flüssigkeit in dem Behälter ermitteln. Vorzugsweise kann das Schließen auf den Füllstand anhand eines Vergleichs mit wenigstens einem Referenzwert erfolgen. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform können in einem Steuergerät oder ähnlichem Vergleichswerte hinterlegt sein, die jeweils das Gewicht eines vollen Behälters, eines leeren Behälters und verschiedener Zwischenfüllstände repräsentieren. So kann jeweils abgeglichen werden, ob das erfasste Gewicht einen bestimmten Schwellenwert über- oder unterschreitet, sodass auf den Füllstand geschlossen werden kann. In anderen Ausführungsformen kann es vorgesehen sein, dass der Füllstand kontinuierlich erfasst und/oder angezeigt wird, indem der Gewichtsmessung geeignete Schaltmittel zugeordnet werden. Es ist ein besonderer Vorteil der Erfindung, dass sich der Füllstand kontinuierlich erfassen bzw. messen lässt. Die Erfassung des Füllstandes erfolgt berührungslos, da die Kraftmessung von außen erfolgt. Es ist keine Sensorik innerhalb des Behälters erforderlich, die in Kontakt mit dem korrosiven Reduktionsmittel stehen würde und die dem gegebenenfalls aufgebautem Eisdruck ausgesetzt wäre. Ein weiterer besonderer Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens ist es, dass die Füllstandserfassung unabhängig von der fahrzeugspezifischen Tankform durchgeführt werden kann. Es sind also keine aufwendigen Anpassungen der Füllstandssensorik an die jeweilige Tankgeometrie erforderlich, da die erfindungsgemäße Gewichtsbestimmung unabhängig von der Tankform ist.The inventive method is provided for detecting the level of a reducing agent liquid in a reducing agent container. Here, the reducing agent tank or the reducing agent tank is part of an SCR catalyst system for the exhaust aftertreatment of an internal combustion engine of a vehicle. The inventive method is characterized in that the weight of the container is detected and is closed from the weight of the container to the level of the liquid in the container. Here, the weight of the container is to be understood so that the detected weight can also take into account other components which are arranged on the container. Thus, the weight of the container can be detected together with the weight of a conveyor unit, for example a pump, and / or together with the weight of at least part of the line system. For example, the delivery unit may be attached to the container, so that the weight of the delivery unit is also determined by the weight determination of the container at the same time. With known density of the liquid in the container and the empirically determined, for example, weight of the container as such, the volume and thus the level of the liquid in the container can be determined. Preferably, the closing can be done on the level based on a comparison with at least one reference value. According to a preferred embodiment, comparison values may be stored in a controller or the like, each representing the weight of a full container, an empty container, and various intermediate levels. Thus, it can be adjusted in each case, whether the detected weight exceeds a certain threshold or below, so that it can be concluded on the level. In other embodiments, it may be provided that the fill level is continuously detected and / or displayed by associating the weight measurement with suitable switching means. It is a particular advantage of the invention that the fill level can be detected or measured continuously. The detection of the level is non-contact, since the force measurement is done from the outside. There is no need for sensors inside the vessel that would be in contact with the corrosive reductant and would be exposed to any built-up ice pressure. Another particular advantage of the method according to the invention is that the fill level detection can be carried out independently of the vehicle-specific tank shape. So there are no costly adjustments of the level sensor to the particular tank geometry required because the weight determination of the invention is independent of the tank shape.

Bei der Durchführung der erfindungsgemäßen Füllstandserfassung im fahrenden Fahrzeug ist es vorzugsweise vorgesehen, die wirkenden Beschleunigungskräfte, die die Gewichtskrafterfassung beeinflussen, zu berücksichtigen und vorzugsweise herauszufiltern. Dies geschieht vorzugsweise mit Hilfe einer Auswertesoftware, die beispielsweise im Steuergerät der Brennkraftmaschine installiert ist. Vorzugsweise werden in dieser Auswertesoftware weitere Signale berücksichtigt, die Betriebsparameter des Fahrzeugs charakterisieren und Rückschlüsse auf die wirkenden Beschleunigungskräfte erlauben. In einer anderen bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird das Verfahren bei ruhendem Fahrzeug durchgeführt. Bei ruhendem Fahrzeug wirken keine Beschleunigungskräfte, die die Gewichtsbestimmung beeinflussen würden. Daher ist es in dieser Ausführungsform nicht erforderlich, die Beschleunigungskräfte zu berücksichtigen.When carrying out the filling level detection according to the invention in the moving vehicle, it is preferably provided to take into account and preferably to filter out the acting acceleration forces which influence the weight force detection. This is preferably done with the aid of an evaluation software, which is installed for example in the control unit of the internal combustion engine. Preferably, in this evaluation software further signals are taken into account, characterize the operating parameters of the vehicle and allow conclusions about the acting acceleration forces. In another preferred embodiment of the method according to the invention, the method is carried out when the vehicle is stationary. When the vehicle is stationary, no acceleration forces act which would influence the weight determination. Therefore, in this embodiment, it is not necessary to consider the acceleration forces.

In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung ist das erfindungsgemäße Verfahren so ausgelegt, dass die Füllstandserfassung sowohl bei ruhendem als auch bei sich bewegendem Fahrzeug durchgeführt werden kann.In a particularly preferred embodiment, the inventive method is designed so that the level detection can be performed both at rest and when moving vehicle.

Der erfindungsgemäß erfasste Füllstand der Flüssigkeit in dem Behälter bzw. der Harnstoffwasserlösung in dem Reduktionsmitteltank wird vorzugsweise durch optische und/oder akustische Signale dem Fahrer angezeigt, sobald der erfasste Füllstand eine Wiederbetankung mit Reduktionsmittel erforderlich macht. Hierdurch wird ein Lehrfahren des Tanks vermieden, sodass immer eine ordnungsgemäße Abgasnachbehandlung durch den SCR-Katalysator möglich ist.The fill level of the liquid in the container or the urea water solution in the reducing agent tank detected according to the invention is preferably indicated to the driver by optical and / or acoustic signals as soon as the detected fill level necessitates refueling with reducing agent. As a result, a teaching of the tank is avoided, so that a proper exhaust aftertreatment by the SCR catalyst is always possible.

Die Erfindung umfasst weiterhin eine Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens. Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass der Reduktionsmittelbehälter zur Bestimmung seines Gewichts an wenigstens einem zur Kraftmessung vorgesehenen Fixpunkt gelagert ist. Weiterhin sind Mittel zur Gewichtskraftmessung sowie zur Bestimmung des Füllstandes aus der erfassten Gewichtskraft vorgesehen. Mit dieser Vorrichtung lässt sich der Füllstand der Flüssigkeit anhand des Gewichts des Behälters erfassen. So kann beispielsweise unter Heranziehung von Vergleichswerten oder mit Hilfe von hinterlegten Kennfeldern oder Kennlinien aus dem Gesamtgewicht des Behälters mit der darin enthaltenen Flüssigkeit auf die Füllmenge und damit auf den Füllstand der Flüssigkeit rückgeschlossen werden.The invention further comprises an apparatus for carrying out the method according to the invention. The device according to the invention is characterized in that the reducing agent container for determining its weight is mounted on at least one fixed point intended for force measurement. Furthermore, means for measuring the force of gravity and for determining the filling level from the detected weight force are provided. With this device, the level of the liquid can be detected by the weight of the container. Thus, for example, using reference values or with the aid of stored maps or characteristic curves from the total weight of the Tank with the liquid contained therein on the capacity and thus be concluded on the level of the liquid.

Erfindungsgemäß wird bei einer entsprechenden Lagerung des Tanksystems und insbesondere des Flüssigkeitsbehälters an einem oder mehreren festen Punkten die an einem oder mehreren dieser Punkte wirkende Gewichtskraft erfasst bzw. gemessen. Hierdurch lässt sich die Masse des Behälters mit der darin enthaltenen Masse des Reduktionsmittels bestimmen. Unter Berücksichtigung des bekannten Gewichtsanteils, der auf den Behälter entfällt, kann somit indirekt der Füllstand bestimmt werden. In einer Ausführungsform ist dabei vorgesehen, dass der Flüssigkeitsbehälter bzw. der Tank als solcher erfindungsgemäß gelagert und insbesondere an wenigstens einem zur Kraftmessung vorgesehenen Fixpunkt gelagert wird. In anderen Ausführungsformen kann eine größere Einheit entsprechend gelagert werden. Beispielsweise kann der Reduktionsmitteltank zusammen mit einer Fördereinheit und/oder zusammen mit zumindest einem Teil des Leitungssystems gemeinsam an einem oder mehreren Fixpunkten gelagert werden, sodass durch die erfindungsgemäße Füllstandserfassung nicht nur der Füllstand der Flüssigkeit in dem Reduktionsmitteltank, sondern auch die gegebenenfalls vorhandene Menge von Reduktionsmittel im Leitungssystem und/oder in der Fördereinheit erfasst wird. Beispielsweise kann die Fördereinheit, insbesondere die Pumpe, am Tank befestigt sein, sodass eine am Tank erfasste Gewichtskraft auch das Gewicht der Fördereinheit berücksichtigt.According to the invention, the weight force acting on one or more of these points is detected or measured at one or more fixed points during a corresponding storage of the tank system and in particular of the liquid container. This makes it possible to determine the mass of the container with the mass of the reducing agent contained therein. Taking into account the known proportion by weight, which is attributable to the container, the fill level can thus be determined indirectly. In one embodiment, it is provided that the liquid container or the tank is stored as such according to the invention and is stored in particular at least one intended for force measurement fixed point. In other embodiments, a larger unit may be stored accordingly. For example, the reducing agent tank can be stored together with a delivery unit and / or together with at least one part of the line system at one or more fixed points, so that not only the level of the liquid in the reducing agent tank, but also the optionally present amount of reducing agent by the level detection of the invention is detected in the line system and / or in the conveyor unit. For example, the delivery unit, in particular the pump, may be attached to the tank, so that a weight force detected at the tank also takes into account the weight of the delivery unit.

In einer besonders bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist als Mittel zur Kraftmessung wenigstens ein Dehnmessstreifen vorgesehen. In einer anderen bevorzugten Ausführungsform ist zur Kraftmessung wenigstens ein Piezoelement vorgesehen. Es können auch verschiedene Mittel zur Kraftmessung miteinander kombiniert werden. Geeignete Techniken können beispielsweise denjenigen der Sitzbelegungserkennung in Fahrzeugen im Wesentlichen entsprechen.In a particularly preferred embodiment of the device according to the invention, at least one strain gauge is provided as means for force measurement. In another preferred embodiment, at least one piezoelectric element is provided for force measurement. It is also possible to combine different means of force measurement. Suitable techniques may, for example, substantially correspond to those of seat occupancy detection in vehicles.

Mit besonderem Vorteil ist der Behälter an wenigstens zwei, vorzugsweise drei oder mehr als drei Punkten gelagert, wobei einer der Punkte als Fixpunkt zur Kraftmessung vorgesehen ist. Bei einer Lagerung bzw. Befestigung des Behälters an drei Punkten im Fahrzeug bilden vorzugsweise zwei dieser Punkte eine drehbare Lagerung des Tanks. Über eine Messung der am dritten Punkt als sogenanntem Fixpunkt wirkenden Gewichtskraft wird die Masse des Behälters, gegebenenfalls zusammen mit der Fördereinheit und/oder Teilen des Leitungssystems mit der darin enthaltenen Flüssigkeit erfindungsgemäß bestimmt. In anderen Ausführungsformen können mit besonderem Vorteil zwei oder mehr der Punkte als Fixpunkte zur Kraftmessung vorgesehen sein. Eine Kraftmessung an zwei und insbesondere allen drei oder mehr Punkten ist besonders dann vorteilhaft, wenn durch die Tankform bei Schräglagen des Tanks eine starke Verschiebung des Massenmittelpunktes erfolgt. Durch die Kraftmessung an mehreren Fixpunkten kann die Verschiebung des Massenmittelpunktes erfasst und beispielsweise rechnerisch berücksichtigt werden. Die Fixpunkte können so ausgelegt sein, dass die Anschlüsse des Tanksystems zur Befüllung, die Druckleitung der Dosiereinrichtung und die elektrischen Verbindungen keine bzw. nur wenig Auswirkung auf die Massenbestimmung haben. In anderen Ausführungsformen kann es vorgesehen sein, dass beispielsweise auch das Gewicht der Druckleitung oder der Fördervorrichtung zumindest teilweise bei der erfindungsgemäßen Erfassung des Füllstandes berücksichtigt wird, um so das beispielsweise in den Leitungen enthaltende Reduktionsmittel ebenfalls erfassen zu können. Diese unterschiedlichen Ausführungsformen werden durch eine entsprechende Lagerung des Tanks oder des Tanksystems realisiert. Bei Lagerungen an mehr als drei Punkten sollte die Auswertung der Messsignale der Lastverteilung zwischen den einzelnen Punkten Rechnung tragen.With particular advantage, the container is mounted on at least two, preferably three or more than three points, wherein one of the points is provided as a fixed point for force measurement. When storing or fastening the container at three points in the vehicle, preferably two of these points form a rotatable mounting of the tank. By measuring the weight acting at the third point as a so-called fixed point, the mass of the container, optionally together with the delivery unit and / or parts of the line system with the liquid contained therein, is determined according to the invention. In other embodiments, two or more of the points may be provided with particular advantage as fixed points for force measurement. A force measurement at two and in particular all three or more points is particularly advantageous when the tank shape at skew the tank a strong shift of the center of mass occurs. By measuring the force at several fixed points, the displacement of the center of mass can be detected and, for example, taken into account mathematically. The fixed points can be designed so that the connections of the tank system for filling, the pressure line of the metering device and the electrical connections have no or only little effect on the mass determination. In other embodiments, it may be provided that, for example, the weight of the pressure line or the conveyor device is at least partially taken into account in the detection of the filling level according to the invention, so as to be able to detect the reducing agent contained in the lines, for example. These different embodiments are realized by a corresponding storage of the tank or the tank system. For bearings at more than three points, the evaluation of the measurement signals should take into account the load distribution between the individual points.

In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung sind weiterhin Mittel zur Berücksichtigung und/oder Herausfilterung von Beschleunigungskräften vorgesehen. Ein fahrendes Fahrzeug und die damit verbundenen Beschleunigungskräfte wirken sich auf die an den zur Kraftmessung vorgesehenen Fixpunkten wirkende Gewichtskraft aus, sodass eine Berücksichtigung dieser Beschleunigungskräfte besonders vorteilhaft im Hinblick auf die Genauigkeit der Füllstandserfassung ist. Die wirkenden Beschleunigungskräfte werden vorzugsweise bei der Auswertung der Messsignale berücksichtigt, indem beispielsweise in einem Steuergerät des Kraftfahrzeugs eine rechnerische Berücksichtigung dieser Kräfte vorgenommen wird. Die Erfassung der Beschleunigungskräfte kann beispielsweise anhand von im Fahrzeug verbauten Beschleunigungssensoren erfolgen oder es wird aus einem oder mehreren Betriebsparameter(n) auf die wirkenden Beschleunigungskräfte rückgeschlossen. Vorzugsweise werden hierbei die bei der Fahrt auftretenden Kräfte durch Beschleunigungen in allen Raumrichtungen „herausgefiltert”. In einer anderen bevorzugten Ausführungsform kann die Füllstandserfassung mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung bzw. dem erfindungsgemäßen Verfahren so eingerichtet sein, dass die Füllstandserfassung nur bei ruhendem Fahrzeug vorgenommen wird. Dies hat den Vorteil, dass die Problematik der die Kraftmessung beeinflussenden Beschleunigungskräfte nicht auftritt. Diese Ausgestaltungen der Erfindung können beispielsweise durch eine der erfindungsgemäßen Vorrichtung zugeordnete Software oder Schaltung realisiert werden.In a particularly preferred embodiment of the invention, means are furthermore provided for taking into account and / or filtering out acceleration forces. A moving vehicle and the associated acceleration forces have an effect on the weight force acting on the fixed points provided for force measurement, so that consideration of these acceleration forces is particularly advantageous with regard to the accuracy of the fill level detection. The acting acceleration forces are preferably taken into account in the evaluation of the measurement signals, for example, by taking a mathematical consideration of these forces in a control unit of the motor vehicle. The acceleration forces can be detected, for example, by means of acceleration sensors installed in the vehicle, or it can be deduced from one or more operating parameters (n) on the acting acceleration forces. In this case, the forces occurring during the drive are preferably "filtered out" by accelerations in all spatial directions. In another preferred embodiment, the level detection can be set up with the device according to the invention or the method according to the invention so that the level detection is performed only when the vehicle is stationary. This has the advantage that the problem of the force measurement influencing acceleration forces does not occur. These embodiments of the invention can be realized for example by a software or circuit associated with the device according to the invention.

Die Auswertung bzw. der Rückschluss auf den jeweiligen Füllstand erfolgt vorzugsweise mit Hilfe einer zugeordneten Software oder Schaltelementen. Die Software kann beispielsweise in einem Steuergerät der Brennkraftmaschine installiert sein. The evaluation or inference to the respective level is preferably carried out with the aid of an associated software or switching elements. The software may for example be installed in a control unit of the internal combustion engine.

Die Erfindung umfasst daher weiterhin ein Computerprogramm bzw. eine Software, das bzw. die alle Schritte des beschriebenen Verfahrens ausführt, wenn es oder sie auf einem Rechengerät oder einem Steuergerät abläuft. Schließlich umfasst die Erfindung ein Computerprogrammprodukt mit Programmcode, der auf einem maschinenlesbaren Träger gespeichert ist, zur Durchführung des beschriebenen Verfahrens, wenn das Programm auf einem Rechengerät oder einem Steuergerät ausgeführt wird. Mit einem solchen Computerprogramm, das vorzugsweise der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Erfassung des Füllstandes zugeordnet ist, lässt sich in sehr vorteilhafter Weise der Flüssigkeitsfüllstand in einem Reduktionsmitteltank erfassen und überwachen. Der besondere Vorteil des Computerprogramms ist, dass bei der Auswertung der erfindungsgemäß erfassten Signale der Kraftmessung insbesondere an den zur Gewichtsbestimmung vorgesehenen Fixpunkten weitere Einflussfaktoren rechnerisch berücksichtigt werden können. Beispielsweise können mit Hilfe des erfindungsgemäßen Computerprogramms Signale bzw. Betriebsparameter des Fahrzeugs, die wirkende Beschleunigungskräfte repräsentieren, bei der Auswertung einfließen.The invention therefore further comprises a computer program or software which performs all the steps of the described method when it or it runs on a computing device or a control device. Finally, the invention comprises a computer program product with program code, which is stored on a machine-readable carrier, for carrying out the method described, when the program is executed on a computing device or a control device. With such a computer program, which is preferably associated with the device according to the invention for detecting the fill level, the liquid level in a reducing agent tank can be detected and monitored in a very advantageous manner. The particular advantage of the computer program is that further influencing factors can be taken into account mathematically in the evaluation of the signals of the force measurement detected according to the invention, in particular at the fixed points provided for determining the weight. For example, with the aid of the computer program according to the invention, signals or operating parameters of the vehicle, which represent acting acceleration forces, can be included in the evaluation.

Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen in Verbindung mit der Zeichnung. Hierbei können die einzelnen Merkmale jeweils für sich oder in Kombination miteinander verwirklicht sein.Further advantages and features of the invention will become apparent from the following description of embodiments in conjunction with the drawings. In this case, the individual features can be implemented individually or in combination with each other.

Kurze Beschreibung der ZeichnungShort description of the drawing

In der Zeichnung zeigt die Figur in schematischer Weise die Lagerung eines Reduktionsmitteltanks in einem SCR-Katalysatorsystem gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung.In the drawing, the figure shows schematically the storage of a reducing agent tank in an SCR catalyst system according to a preferred embodiment of the invention.

Beschreibung von AusführungsbeispielenDescription of exemplary embodiments

Der in der Figur gezeigte Behälter 1 ist zur Bevorratung einer Harnstoffwasserlösung 2 als Reduktionsmittel für den Betrieb eines SCR-Katalysators vorgesehen. Zur Erfassung des Füllstandes der Lösung 2 in dem Behälter 1 ist der Behälter 1 an drei Punkten 3, 4, 5 gelagert. Von diesen drei Punkten sind die Punkte 3 und 4 weitgehend momentenfrei gelagert. Der Punkt 5 ist ein zur Kraftmessung vorgesehener Fixpunkt. Als Mittel zur Kraftmessung ist vorzugsweise ein Dehnmessstreifen oder ein Piezoelement in Form einer Kraftmessdose 6 vorgesehen. In anderen Ausführungsformen sind andere Mittel zur Gewichtskraftmessung oder Kombinationen verschiedener Mittel zur Gewichtskraftmessung möglich. Mithilfe der Kraftmessdose 6 wird erfindungsgemäß die auf den Behälter 1 zusammen mit der darin enthaltenen Flüssigkeit 2 wirkende Gewichtskraft erfasst, so dass aus dem gemessenen Gewicht des Behälters 1 auf den Füllstand der Flüssigkeit 2 in dem Behälter 1 geschlossen werden kann. In dieser hier gezeigten Ausführungsform sind insgesamt drei Punkte zur Lagerung des Behälters 1 vorgesehen, wobei ein Punkt als Fixpunkt zur Kraftmessung ausgestaltet ist. In anderen Ausführungsformen können zwei oder mehr der Punkte zur Kraftmessung vorgesehen sein und/oder es können mehr Punkte zur Aufhängung des Behälters 1 vorgesehen sein.The container shown in the figure 1 is for storing a urea water solution 2 provided as a reducing agent for the operation of an SCR catalyst. To detect the level of the solution 2 in the container 1 is the container 1 at three points 3 . 4 . 5 stored. Of these three points are the points 3 and 4 stored largely torque-free. The point 5 is intended for force measurement fixed point. As a means for measuring force is preferably a strain gauge or a piezoelectric element in the form of a load cell 6 intended. In other embodiments, other means for measuring the force of gravity or combinations of different means for measuring the force of gravity are possible. Using the load cell 6 is according to the invention on the container 1 together with the liquid contained therein 2 acting weight force detected, so that from the measured weight of the container 1 on the level of the liquid 2 in the container 1 can be closed. In this embodiment shown here are a total of three points for storage of the container 1 provided, wherein a point is designed as a fixed point for force measurement. In other embodiments, two or more of the points may be for force measurement and / or more points may be used to suspend the container 1 be provided.

Mit besonderem Vorteil kann der Behälter 1 zusammen mit weiteren Komponenten des SCR-Katalysatorsystems, insbesondere zusammen mit einer Fördereinheit und/oder zusammen mit zumindest Teilen des Leitungssystems erfindungsgemäß aufgehängt sein, um so bei der Gewichtsbestimmung nicht nur das Gewicht des Behälters mit der darin enthaltenen Flüssigkeit sondern auch das Gewicht beispielsweise der Fördereinheit zugleich zu erfassen (nicht dargestellt). Dies hat den Vorteil, dass durch die Gewichtsbestimmung nicht nur der Füllstand der Lösung im Reduktionsmitteltank sondern auch die Menge der im Leitungssystem oder in der Fördereinheit vorhandenen. Lösung erfasst werden kann.With particular advantage, the container 1 together with other components of the SCR catalyst system, in particular together with a conveyor unit and / or suspended together with at least parts of the conduit system according to the invention, so in the weight determination not only the weight of the container with the liquid contained therein but also the weight of the conveyor unit at the same time (not shown). This has the advantage that by determining the weight not only the level of the solution in the reducing agent tank but also the amount of existing in the line system or in the delivery unit. Solution can be detected.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • DE 102007056545 A1 [0005] DE 102007056545 A1 [0005]

Claims (12)

Verfahren zur Erfassung des Füllstandes einer Reduktionsmittellösung (2) in einem Reduktionsmittelbehälter (1) eines SCR-Katalysatorsystems zur Abgasnachbehandlung einer Brennkraftmaschine eines Fahrzeuges, dadurch gekennzeichnet, dass das Gewicht des Behälters (1) mit der darin enthaltenen Reduktionsmittellösung (2) erfasst wird und aus dem Gewicht des Behälters (1) auf den Füllstand der Reduktionsmittellösung (2) in dem Behälter (1) geschlossen wird.Method for detecting the level of a reducing agent solution ( 2 ) in a reducing agent tank ( 1 ) of an SCR catalytic converter system for exhaust aftertreatment of an internal combustion engine of a vehicle, characterized in that the weight of the container ( 1 ) with the reducing agent solution ( 2 ) and from the weight of the container ( 1 ) to the level of the reducing agent solution ( 2 ) in the container ( 1 ) is closed. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass aufgrund eines Vergleichs mit wenigstens einem Referenzwert auf den Füllstand geschlossen wird.A method according to claim 1, characterized in that is closed due to a comparison with at least one reference value to the level. Verfahren nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren bei ruhendem Fahrzeug durchgeführt wird.A method according to claim 1 or claim 2, characterized in that the method is performed when the vehicle is stationary. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren bei sich bewegendem Fahrzeug durchgeführt wird, wobei wirkende Beschleunigungskräfte bestimmt und berücksichtigt und/oder herausgefiltert werden.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the method is carried out with a moving vehicle, wherein acting acceleration forces are determined and taken into account and / or filtered out. Vorrichtung zur Erfassung des Füllstandes einer Reduktionsmittellösung (2) in einem Reduktionsmittelbehälter (1) eines SCR-Katalysatorsystems zur Abgasnachbehandlung einer Brennkraftmaschine eines Fahrzeuges, dadurch gekennzeichnet, dass der Behälter (1) zur Bestimmung seines Gewichts an wenigstens einem zur Kraftmessung vorgesehenen Fixpunkt (5) gelagert ist, dass Mittel zur Ge wichtskraftmessung (6) vorgesehen sind und dass Mittel zur Bestimmung des Füllstandes aus der erfassten Gewichtskraft vorgesehen sind.Device for detecting the level of a reducing agent solution ( 2 ) in a reducing agent tank ( 1 ) of an SCR catalytic converter system for the exhaust aftertreatment of an internal combustion engine of a vehicle, characterized in that the container ( 1 ) for determining its weight at least one fixed point intended for measuring force ( 5 ), that means for measuring the gravitational force ( 6 ) are provided and that means for determining the level of the detected weight are provided. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass zur Kraftmessung wenigstens ein Dehnmessstreifen vorgesehen ist.Apparatus according to claim 5, characterized in that at least one strain gauge is provided for measuring force. Vorrichtung nach Anspruch 5 oder Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass zur Kraftmessung wenigstens ein Piezoelement vorgesehen ist.Apparatus according to claim 5 or claim 6, characterized in that at least one piezoelectric element is provided for force measurement. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Behälter an wenigstens zwei, vorzugsweise drei Punkten (3, 4, 5) gelagert ist, wobei einer der Punkte (5) als Fixpunkt zur Kraftmessung vorgesehen ist.Device according to one of claims 5 to 7, characterized in that the container at least two, preferably three points ( 3 . 4 . 5 ), one of the points ( 5 ) is provided as a fixed point for force measurement. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Behälter an wenigstens zwei, vorzugsweise drei Punkten gelagert ist, wobei wenigstens zwei oder mehr der Punkte als Fixpunkte zur Kraftmessung vorgesehen sind.Device according to one of claims 5 to 7, characterized in that the container is mounted on at least two, preferably three points, wherein at least two or more of the points are provided as fixed points for force measurement. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass Mittel zur Berücksichtigung und/oder Herausfilterung von Beschleunigungskräften vorgesehen sind.Device according to one of claims 5 to 9, characterized in that means are provided for the consideration and / or filtering out of acceleration forces. Computerprogramm, das alle Schritte eines Verfahrens gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4 ausführt, wenn es auf einem Rechengerät oder Steuergerät abläuft.A computer program that performs all the steps of a method according to any one of claims 1 to 4 when running on a computing device or controller. Computerprogrammprodukt mit Programmcode, der auf einem maschinenlesbaren Träger gespeichert ist, zur Durchführung eines Verfahrens gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, wenn das Programm auf einem Rechengerät oder einem Steuergerät ausgeführt wird.Computer program product with program code, which is stored on a machine-readable carrier, for carrying out a method according to one of claims 1 to 4, when the program is executed on a computing device or a control device.
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