DE102011088705A1

DE102011088705A1 - Verfahren zum Dosieren einer Reduktionsmittellösung

Info

Publication number: DE102011088705A1
Application number: DE102011088705A
Authority: DE
Inventors: Sascha Rademann
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2011-12-15
Filing date: 2011-12-15
Publication date: 2013-06-20

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Dosieren einer Reduktionsmittellösung in einem SCR-Katalysatorsystem. Dieses umfasst das Erkennen, ob vor Beginn einer beabsichtigten Reduktionsmitteldosierung die Möglichkeit eines Druckabfalls in einer Druckleitung (5) des SCR-Katalysatorsystems besteht. Ein Ermitteln des Druckabfalls erfolgt, wenn die Möglichkeit eines Druckabfalls besteht und vor Beginn der beabsichtigten Reduktionsmitteldosierung wird eine Kompensation des Druckabfalls durchgeführt. Ein SCR-Katalysatorsystem zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens weist in einer Druckleitung (5) zwischen einer Fördereinrichtung (3) und einer Dosiereinrichtung (7) des SCR-Katalysatorsystems ein Drucksensor (6) auf.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Dosieren einer Reduktionsmittellösung in einem SCR-Katalysatorsystem. Weiterhin betrifft die Erfindung ein Computerprogramm, das alle Schritte des erfindungsgemäßen Verfahrens ausführt, wenn es auf einem Rechengerät oder Steuergerät abläuft. Schließlich betrifft die Erfindung ein Computerprogrammprodukt mit Programmcode, der auf einem maschinenlesbaren Träger gespeichert ist, zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens, wenn das Programm auf einem Rechengerät oder Steuergerät ausgeführt wird.
Stand der Technik
Um die immer strengeren Abgasgesetzgebungen zu erfüllen, ist es notwendig, Stickoxide (NOx) im Abgas von Verbrennungskraftmaschinen, insbesondere von Dieselmotoren zu verringern. Hierzu ist es bekannt, im Abgasbereich von Verbrennungskraftmaschinen einen SCR-Katalysator (Selective-Catalytic-Reduction) anzuordnen. In einem SCR-Katalysator werden im Abgas der Verbrennungskraftmaschine enthaltene Stickoxide in Gegenwart eines Reduktionsmittels zu Stickstoff reduziert. Hierdurch kann der Anteil von Stickoxid im Abgas erheblich verringert werden. Zum Ablauf der Reaktion wird Ammoniak (NH₃) benötigt, das dem Abgas zugemischt wird. Als Reduktionsmittel werden daher NH₃ bzw. NH₃-abspaltende Reagenzien eingesetzt. In der Regel wird hierfür eine wässrige Harnstofflösung (Harnstoffwasserlösung; HWL) verwendet, die vor dem SCR-Katalysator im Abgasstrang eingespritzt wird. Aus dieser Lösung bildet sich Ammoniak, das als Reduktionsmittel wirkt. Eine 32,5%ige wässrige Harnstofflösung ist unter dem Markennamen AdBlue^® kommerziell erhältlich. Um die Reduktionsmittellösung einem Dosiermodul zuzuführen, welches diese in den SCR-Katalysator eindosiert, wird üblicherweise in einem SCR-Katalysatorsystem eine hydraulische Fördereinrichtung verwendet, die den hydraulischen Druck im System auch bei Nichtansteuerung hält. Aufgrund dieser Dichtfunktion, welche die hydraulischen Komponenten bei Nichtansteuerung des Dosiermoduls ausüben, wird auf eine Druckerfassung im SCR-Katalysatorsystem verzichtet. Bei Dosierpausen wird keine aktive Ansteuerung von Systemkomponenten benötigt, um den Systemdruck konstant zu halten. Die verwendeten Komponenten weisen nur sehr geringe hydraulische Leckagen auf. Trotzdem kann es nach einer längeren Dosierpause zu einem Druckabfall im Leitungssystem zwischen der hydraulischen Fördereinrichtung und dem Dosiermodul kommen. Dieser Druckabfall kann beispielsweise durch temperaturbedingte Veränderungen in der Volumenaufnahme der Druckleitung hervorgerufen werden. Damit sinkt der Druck im hydraulischen System, ohne dass grundsätzlich eine Leckage vorhanden sein müsste. Ein veränderter Systemdruck hat jedoch zum Zeitpunkt des Wiederbeginns der Reduktionsmitteldosierung einen negativen Einfluss auf das gesamte Verhalten des Dosiersystems.
Offenbarung der Erfindung
Das erfindungsgemäße Verfahren zum Dosieren einer Reduktionsmittellösung im SCR-Katalysatorsystem umfasst das Erkennen, ob vor Beginn einer beabsichtigten Reduktionsmitteldosierung die Möglichkeit eines Druckabfalls in einer Druckleitung des SCR-Katalysatorsystems besteht. Wenn die Möglichkeit eines Druckabfalls besteht, wird der Druckabfall ermittelt. Der Druckabfall wird erfindungsgemäß kompensiert bevor die beabsichtigte Reduktionsmittellösung beginnt. Hierdurch wird eine negative Beeinflussung des Dosiersystems durch einen zu geringen Systemdruck vermieden.
Das Erkennen, ob vor Beginn der beabsichtigten Reduktionsmitteldosierung die Möglichkeiten des Druckabfalls in der Druckleitung des SCR-Katalysatorsystems besteht, kann aufgrund des Zeitraums erfolgen, der zwischen der beabsichtigten Reduktionsmitteldosierung und einer dieser beabsichtigen Reduktionsmitteldosierung unmittelbar vorhergehenden Reduktionsmitteldosierung vergangen ist. Hierbei kann beispielsweise bei einer Dosierpause, die mindestens eine vorgegebene Länge hat, von der Möglichkeit des Druckabfalls ausgegangen werden.
Die Kompensation des Druckabfalls erfolgt bevorzugt, indem der Druck in der Druckleitung erhöht wird, während ein Dosiermodul des SCR-Katalysatorsystems geschlossen ist. So kann beispielsweise durch Betrieb einer Fördereinrichtung, beispielsweise einer Hubkolbenpumpe, im SCR-Katalysatorsystem der erforderliche Systemdruck aufgebaut werden, ohne dass es dabei bereits zu einer Dosierung kommt. Eine oder mehrere beabsichtigte Reduktionsmitteldosierungen, die während der Kompensation des Druckabfalls nicht erfolgt sind, werden erfindungsgemäß vorzugsweise im Anschluss an die Kompensation des Druckabfalls, insbesondere unmittelbar zu Beginn der Dosierung, nachgeholt.
In einem herkömmlichen SCR-Katalysatorsystem kann die Ermittlung des Druckabfalls erfindungsgemäß beispielsweise erfolgen, indem der Druck in der Druckleitung durch Stromrücklesung einer Hubkolbenpumpe ermittelt wird, die im SCR-Katalysatorsystem als Fördereinrichtung fungiert. Alternativ ist es erfindungsgemäß auch möglich, in der Druckleitung einen Drucksensor vorzusehen, welcher die Messung des Drucks in der Druckleitung ermöglicht. Ein SCR-Katalysatorsystem, welches einen solchen Drucksensor in der Druckleitung aufweist, ist ebenfalls Gegenstand der vorliegenden Erfindung.
Das erfindungsgemäße Computerprogramm kann alle Schritte des erfindungsgemäßen Verfahrens ausführen, wenn es auf einem Rechengerät oder Steuergerät abläuft. Dies ermöglicht die Implementierung des erfindungsgemäßen Verfahrens in vorhandenen SCR-Katalysatorsystemen ohne an diesen bauliche Veränderungen vornehmen zu müssen. Das erfindungsgemäße Computerprogrammprodukt mit Programmcode, der auf einem maschinenlesbaren Träger gespeichert ist, kann hierbei zur Durchführung des Verfahrens dienen, wenn das Programm auf einem Rechengerät oder Steuergerät ausgeführt wird.
Kurze Beschreibung der Zeichnung
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.
1 zeigt ein SCR-Katalysatorsystem gemäß einer Ausführungsform der Erfindung.
Ausführungsform der Erfindung
In 1 ist ein Ausschnitt aus einem SCR-Katalysatorsystem gemäß einer Ausführungsform der Erfindung dargestellt. Eine Leitung 1 verbindet einen Reduktionsmitteltank (nicht dargestellt) mit einer als Fördereinrichtung fungierenden Hubkolbenmembranpumpe 3. In der Leitung 1 ist ein Rückschlagventil 2 angeordnet. Ein weiteres Rückschlagventil 4 ist in einer Druckleitung 5 angeordnet, welche die Hubkolbenmembranpumpe 3 mit einem Dosiermodul 7 verbindet. In der Druckleitung 5 ist zwischen dem Rückschlagventil 4 und dem Dosiermodul 7 ein Drucksensor 6 angeordnet. Die Hubkolbenmembranpumpe 3, der Drucksensor 6 und das Dosiermodul 7 sind mit dem Steuergerät 8 verbunden.
Wenn eine Dosierung von Harnstoffwasserlösung durch das Dosiermodul 7 mindestens für einen festgelegten Zeitraum unterbrochen ist, wird erfindungsgemäß mittels des Drucksensors 6 der Druck in der Druckleitung 5 ermittelt. Der gemessene Druck wird an das Steuergerät 8 weitergegeben. Wenn eine Software im Steuergerät 8 erkennt, dass der Druck in der Druckleitung 5 mindestens um ein festgelegten Schwellenwert geringer ist als der vorgesehene Systemdruck, so wird die nächste Harnstoffwasserlösungsdosierung am Steuergerät 8 verhindert, indem eine Öffnung des Dosierventils 7 unterbunden wird und stattdessen nur eine Ansteuerung der Hubkolbenmembranpumpe 3 erfolgt. Diese Ansteuerung wird fortgesetzt bis der Drucksensor 6 in der Druckleitung 5 einen Druck misst, welcher dem geforderten Systemdruck entspricht. Danach gibt das Steuergerät 8 das Dosiermodul 7 frei und es werden alle weiteren, vom SCR-Katalysator angeforderten HWL-Dosierungen durchgeführt sowie die während der Kompensation des Druckabfalls verhinderten HWL-Dosierungen nachgeholt.
Alternativ kann das erfindungsgemäße Verfahren auch mit einem herkömmlichen SCR-Katalysatorsystem durchgeführt werden, welches über keinen Drucksensor 6 verfügt. In diesem Fall erfolgt die Druckbestimmung in der Druckleitung 5 durch Stromrücklesung aus der Hubkolbenmembranpumpe 3 im Steuergerät 8 und anschließende Modellierung des Drucks in der Druckleitung 5.

Claims

Verfahren zum Dosieren einer Reduktionsmittellösung in einem SCR-Katalysatorsystem, umfassend, – Erkennen ob vor Beginn einer beabsichtigten Reduktionsmitteldosierung die Möglichkeit eines Druckabfalls in einer Druckleitung (5) des SCR-Katalysatorsystems besteht, – Ermitteln des Druckabfalls, wenn die Möglichkeit eines Druckabfalls besteht, und – Kompensation des Druckabfalls vor Beginn der beabsichtigten Reduktionsmitteldosierung.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Erkennen, ob vor Beginn der beabsichtigten Reduktionsmitteldosierung die Möglichkeit eines Druckabfalls in einer Druckleitung (5) des SCR-Katalysatorsystems besteht, aufgrund des Zeitraums erfolgt, der zwischen der beabsichtigten Reduktionsmitteldosierung und einer dieser beabsichtigten Reduktionsmitteldosierung unmittelbar vorhergehenden Reduktionsmitteldosierung vergangen ist.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Kompensation des Druckabfalls erfolgt, indem der Druck in der Druckleitung (5) erhöht wird, während ein Dosiermodul (7) des SCR-Katalysatorsystems geschlossen ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine beabsichtigte Dosierung, die während der Kompensation des Druckabfalls nicht erfolgt ist, im Anschluss an die Kompensation des Druckabfalls nachgeholt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Ermitteln des Druckabfalls erfolgt, indem der Druck in der Druckleitung (5) durch Stromrücklesung einer Hubkolbenpumpe (3) im SCR-Katalysatorsystem ermittelt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Ermitteln des Druckabfalls erfolgt, indem der Druck in der Druckleitung (5) mittels eines Drucksensors (6) gemessen wird.
SCR-Katalysatorsystem zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass in einer Druckleitung (5) zwischen einer Fördereinrichtung (3) und einer Dosiereinrichtung (7) des SCR-Katalysatorsystems ein Drucksensor (6) angeordnet ist.
Computerprogramm, das alle Schritte eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 6 ausführt, wenn es auf einem Rechengerät oder Steuergerät (8) abläuft.
Computerprogrammprodukt mit Programmcode, der auf einem maschinenlesbaren Träger gespeichert ist, zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wenn das Programm auf einem Rechengerät oder Steuergerät (8) ausgeführt wird.