DE102010042041A1

DE102010042041A1 - Verfahren und Vorrichtung zur quantitativen und/oder qualitativen Prüfung der Sprayaufbereitung eines Dosiersystems

Info

Publication number: DE102010042041A1
Application number: DE102010042041A
Authority: DE
Inventors: Max Leonhard; Klaus Gottwalt; Robert Dietz; Stefan Kembuechler
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2010-10-06
Filing date: 2010-10-06
Publication date: 2012-04-12

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur quantitativen und/oder qualitativen Prüfung der Sprayaufbereitung eines Dosiersystems zur Nachbehandlung von Abgasen einer Brennkraftmaschine.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur quantitativen und/oder qualitativen Prüfung der Sprayaufbereitung eines Dosiersystems zur Nachbehandlung von Abgasen einer Brennkraftmaschine.
Aufgrund steigender Anforderungen an die Emissionswerte eines Kraftfahrzeuges werden die Abgase moderner Kraftfahrzeuge einer Nachbehandlung unterzogen. Der Vorgang ist auch als Selektive Katalytische Reduktion (SCR) bekannt. Zur Durchführung der Selektiven Katalytischen Reduktion wird über ein an den Abgasstrang des Kraftfahrzeuges angeschlossenes Dosiersystem eine wässrige Harnstofflösung in den Abgasstrom eingesprüht. Die eingesprühte Harnstoffmenge muss zum Einen in einem bestimmten Verhältnis zur Menge der Stickoxide (NO_X) stehen, die es zu reduzieren gilt. Zum Anderen ist eine gute Sprayaufbereitung im Hinblick auf das Spraybild erforderlich, um eine gute Durchmischung mit den Abgasen zu erreichen. Quantität und Qualität der Sprayaufbereitung sind somit entscheidend für den Wirkungsgrad des Systems zur Umsetzung der Stickoxide in ungiftige Stoffe. Ein schlechtes Spraybild kann nicht nur zu einer schlechten Durchmischung der Stoffe, sondern bei Wandkontakt des Sprays auch zu Ablagerungen führen, die einen eiwandfreien Betrieb des Systems auf Dauer gefährden können.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Prüfverfahren sowie eine Prüfvorrichtung zur Sicherstellung einer optimalen Sprayaufbereitung eines Dosiersystems in quantitativer und/oder qualitativer Hinsicht anzugeben.
Die Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 5. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den jeweils auf Anspruch 1 und Anspruch 5 rückbezogenen Unteransprüchen angegeben.
Offenbarung der Erfindung
Erfindungsgemäß umfasst das Verfahren zur quantitativen und/oder qualitativen Prüfung der Sprayaufbereitung eines Dosiersystems die folgenden Schritte:

a) Versetzen des Dosiersystems in einen Prüfmodus, wonach das Dosiersystem drucklos ist,
b) Anschluss des Dosiersystems oder wenigstens einer Dosiereinheit des Dosiersystems an einen Werkzeug-Tester,
c) Druckaufbau im Dosiersystem oder zumindest in der Dosiereinheit des Dosiersystems bei gleichzeitiger Entlüftung bis Erreichen des Betriebsdrucks,
d) Durchführen eines Einspritzvorgangs und Übertragung bestimmter Prüfparameter durch den Werkstatt-Tester zur quantitativen und/oder qualitativen Prüfung der Sprayaufbereitung in wenigstens einem Kennfeldpunkt,
e) Ableiten eines Prüfergebnisses, beispielsweise durch Vergleich wenigstens eines ermittelten Prüfparameters mit einem vorgegebenen Sollwert,
f) Trennen des Dosiersystems bzw. der Dosiereinheit vom Werkstatt-Tester und Rücksetzen des Dosiersystems in den normalen Betriebsmodus.

Es wird somit ein Diagnoseverfahren angegeben, mittels dessen Abweichungen von wenigstens einem vorgebbaren Sollwert erfassbar sind, so dass ggf. Maßnahmen ergriffen werden können, die eine Optimierung der Sprayaufbereitung in quantitativer und/oder qualitativer Hinsicht bewirken. Die Maßnahmen können Einstellungsänderungen in Bezug auf wenigstens eine Kennfeldgröße einer Komponente des Dosiersystems und/oder den Austausch defekter Teile umfassen. Zur Vornahme der Einstellungsänderungen wird vorzugsweise eine programmierbare Steuereinheit eingesetzt, die an das Dosiersystem anschließbar und/oder Bestandteil des Dosiersystems ist. Das Verfahren ist somit am Fahrzeug, das heißt im eingebauten Zustand des Dosiersystems, oder im ausgebauten Zustand durchführbar.
Die Verfahrensschritte a) bis c) dienen der Vorbereitung der eigentlichen Prüfung. Vorzugsweise wird die Dosiereinheit des Dosiersystems nach Beendigung des Verfahrensschritts a) ausgebaut und an den Werkstatt-Tester angeschlossen. Die Dosiereinheit und/oder das Dosiersystem können hierzu verlängerbare Hydraulikleitungen umfassen, die den Anschluss der Dosiereinheit an einen externen Prüfstand ermöglichen. Danach wird wieder Betriebsdruck aufgebaut, wobei eine gleichzeitige Entlüftung sicherstellt, dass sich in den Hydraulikleitungen keine Luftblasen befinden, die das Prüfergebnis verfälschen könnten.
Bevorzugt wird bzw. werden zumindest der Verfahrensschritt a) und/oder c) mittels einer programmierbaren Steuereinheit gesteuert, die weiterhin bevorzugt Bestandteil des Dosiersystems ist. Dies setzt voraus, dass die Verbindung einer ausgebauten Dosiereinheit mit dem Dosiersystem bestehen bleibt.
Weiterhin bevorzugt wird zumindest der Verfahrensschritt e) mittels des Werkstatt-Testers durchgeführt, der vorzugsweise Bestandteil eines Prüfstandes ist. Der dem Verfahrensschritt e) vorausgehende Verfahrensschritt d), nämlich das Durchführen eines Einspritzvorgangs und die Übertragung bestimmter Prüfparameter durch den Werkstatt-Tester zur quantitativen und/oder qualitativen Prüfung der Sprayaufbereitung in wenigstens einem Kennfeldpunkt, kann von der Steuereinheit des Dosiersystems oder dem Werkstatt-Tester gesteuert werden. Bevorzugt wird eine Interaktion von Steuereinheit und Werkstatt-Tester. Das Ableiten eines Prüfergebnisses aus den übermittelten Werten erfolgt über den Werkstattrester, der hierzu wenigstens einen erfassten Prüfparameter mit einem vorgegebenen Sollwert vergleicht.
Während der Durchführung des Einspritzvorgangs zu Prüfzwecken werden vorzugsweise über den Werkstatt-Tester freie Parameter zur Steuerung der Dosiereinheit und eine definierte Zeitdauer des Einspritzvorgangs vorgegeben. Dadurch kann eine exakt definierte Menge über die Dosiereinheit abgegeben werden. Dies ist für die Ermittlung des Spraybildes für alle Betriebszustände im Fahrzeug erforderlich.
Die Beendigung des Prüfverfahrens erfolgt mit Durchführung des Verfahrensschritts f), nämlich indem die Dosiereinheit bzw. das Dosiersystem vom Werkstatt-Tester getrennt und in den normalen Betriebsmodus zurückgesetzt wird.
Das Prüfergebnis umfasst eine quantitative und/oder qualitative Bewertung der Sprayaufbereitung, insbesondere im Hinblick auf die Spraymenge und das Spraybild. Alternativ oder ergänzend kann das Prüfergebnis auch eine Reparaturempfehlung umfassen.
Die zur Lösung der eingangs gestellten Aufgabe vorgeschlagene Vorrichtung zur quantitativen und/oder qualitativen Prüfung der Sprayaufbereitung eines Dosiersystems umfasst erfindungsgemäß einen an ein Dosiersystem anschließbaren Werkstatt-Tester und wenigstens eine programmierbare Steuereinheit, die vorzugsweise Bestandteil der Dosiereinheit ist. Zum Anschluss Des Dosiersystems an den Werkstatt-Tester kann die Vorrichtung ferner spezielle Adapter und/oder Anschlussleitungen umfassen.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung umfasst die Vorrichtung zudem eine Sensorik zur quantitativen Prüfung der Sprayaufbereitung, insbesondere zur Erfassung der unter vorgebaren Prüfbedingungen abgegebenen Spraymenge. Die Sensorik übermittelt die Messergebnisse an den Werkstattrester zur Auswertung. Die Auswertung erfolgt mittels Vergleich eines Messwertes mit einem vorgegebenen Sollwert. Das Ergebnis kann über eine Anzeigeneinheit des Werkstatt-Testers angezeigt werden.
Alternativ oder ergänzend kann die Vorrichtung eine Sensorik zur qualitativen Prüfung der Sprayaufbereitung, insbesondere zur optischen Erfassung des Spraybildes, wie beispielsweise einen optischen Sensor, umfassen. Das Spraybild kann beispielsweise unter Zuhilfenahme einer Filterscheibe erfasst werden. Alternativ oder ergänzend kann auch der Einsatz einer Digitalkamera vorgesehen sein. Die Analyse des erfassten. Spraybildes erfolgt vorzugsweise mittels bekannter Bildanalyseverfahren. Das Ergebnis der Analyse kann wiederum über eine Anzeigeneinheit des Werkstatt-Testers angezeigt werden. Die Anzeige kann auch bildlich erfolgen, indem die ermittelten Abweichungen im dargestellten vorgegebenen Spraybild optisch hervorgehoben werden. Somit ist eine visuelle Bewertung des Prüfergebnisses unter Zuhilfenahme von Bildern vorgegebener Grenzmuster möglich.
Das erfindungsgemäße Verfahren wird nachfolgend anhand der einzigen Zeichnung näher erläutert. Diese zeigt den Ablauf des Verfahrens in einem Schema.
Der Ablauf des erfindungsgemäßen Verfahrens weist umfasst mehrere Verfahrensschritte, die drei Phasen zuzuordnen sind. Die erste Phase 1, auch Druckabbauphase genannt, beinhaltet die vorbereitenden Verfahrensschritte a) und b), wobei das System zunächst drucklos gestellt wird (Verfahrensschritt a), um die Dosiereinheit des Systems an den Werkstatt-Tester anzuschließen (Verfahrensschritt b).
In der darauffolgenden Phase 2, auch Druckaufbau genannt, wird – ebenfalls zur Vorbereitung des eigentlichen Prüfverfahrens – der Verfahrensschritt c) durchgeführt, das heißt, dass wieder Druck aufgebaut wird bis der Betriebsdruck erreicht ist, zugleich eine Entlüftung durchgeführt wird.
Hierauf folgt die dritte Phase 3, auch Sprayphase genannt, welche die Verfahrensschritte d) und e) umfasst. Zunächst wird ein Einspritzvorgang unter bestimmten Versuchsbedingungen generiert (Verfahrensschritt d), die Testparameter erfasst und an den Werkstatt-Tester zur Auswertung übergeben (Verfahrenschritt e). Das Ergebnis wird über den Werkstatt-Tester angezeigt.
An die drei Phasen 1–3 des erfindungsgemäßen Verfahrens schließt sich der Verfahrensschritt f) an, welcher das Trennen der Dosiereinheit vom Werkstattrester und die Rückstellung des Dosiersystems in den normalen Betriebsmodus vorsieht.
Optional kann sich hieran ein Verfahrensschritt g) anschließen, welcher die Bewertung des Prüfergebnisses durch das Werkstattpersonal umfasst.

Claims

Verfahren zur quantitativen und/oder qualitativen Prüfung der Sprayaufbereitung eines Dosiersystems zur Nachbehandlung von Abgasen einer Brennkraftmaschine, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst: a) Versetzen des Dosiersystems in einen Prüfmodus, wonach das Dosiersystem drucklos ist, b) Anschluss des Dosiersystems oder wenigstens einer Dosiereinheit des Dosiersystems an einen Werkzeug-Tester, c) Druckaufbau im Dosiersystem oder zumindest in der Dosiereinheit des Dosiersystems bei gleichzeitiger Entlüftung bis Erreichen des Betriebsdrucks, d) Durchführen eines Einspritzvorgangs und Übertragung bestimmter Prüfparameter durch den Werkstatt-Tester zur quantitativen und/oder qualitativen Prüfung der Sprayaufbereitung in wenigstens einem Kennfeldpunkt, e) Ableiten eines Prüfergebnisses, beispielsweise durch Vergleich wenigstens eines ermittelten Prüfparameters mit einem vorgegebenen Sollwert, f) Trennen des Dosiersystems bzw. der Dosiereinheit vom Werkstatt-Tester und Rücksetzen des Dosiersystems in den normalen Betriebsmodus.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest der Verfahrensschritt a) und/oder c) mittels einer programmierbaren Steuereinheit gesteuert wird bzw. werden, die vorzugsweise Bestandteil des Dosiersystems ist.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest der Verfahrensschritt e) mittels des Werkstatt-Testers durchgeführt wird, der vorzugsweise Bestandteil eines Prüfstandes ist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Prüfergebnis eine quantitative und/oder qualitative Bewertung der Sprayaufbereitung, insbesondere im Hinblick auf die Spraymenge und das Spraybild, und/oder eine Reparaturempfehlung umfasst.
Vorrichtung zur quantitativen und/oder qualitativen Prüfung der Sprayaufbereitung eines Dosiersystems zur Nachbehandlung von Abgasen einer Brennkraftmaschine, wobei die Vorrichtung einen an ein Dosiersystem anschließbaren Werkstatt-Tester und wenigstens eine programmierbare Steuereinheit umfasst, die vorzugsweise Bestandteil der Dosiereinheit ist.
Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass sie eine Sensorik zur quantitativen Prüfung der Sprayaufbereitung, insbesondere zur Erfassung der unter vorgebaren Prüfbedingungen abgegebenen Spraymenge, umfasst.
Vorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass sie eine Sensorik zur qualitativen Prüfung der Sprayaufbereitung, insbesondere zur optischen Erfassung des Spraybildes, wie beispielsweise einen optischen Sensor, umfasst.