DE102014223069A1 - Method and device for detecting gas bubbles in a reducing agent conveyor - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb einer Fördereinrichtung für Reduktionsmittel zur Stickoxidreduktion von Abgas einer Brennkraftmaschine mit einer ersten Hubkolbenpumpe mit einem Förderraum und einer ersten Magnetspule, wobei ein Energiebedarf pro Hub der ersten Hubkolbenpumpe und ein Systemdruck auf der Druckseite der Fördereinrichtung bestimmt werden. Die Erfindung betrifft weiterhin eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens. Verfahren und Vorrichtung ermöglichen eine frühere Erkennung von angesaugtem Gas in der Fördereinrichtung und eine Verminderung von Fehlfunktionen der Fördereinrichtung.The invention relates to a method for operating a conveyor for reducing agent for nitrogen oxide reduction of exhaust gas of an internal combustion engine with a first reciprocating pump with a delivery chamber and a first solenoid, wherein an energy demand per stroke of the first reciprocating pump and a system pressure on the pressure side of the conveyor are determined. The invention further relates to a device for carrying out the method. Method and apparatus allow earlier detection of sucked gas in the conveyor and a reduction of malfunction of the conveyor.
Description
Stand der TechnikState of the art
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb einer Fördereinrichtung für Reduktionsmittel zur Stickoxidreduktion von Abgas einer Brennkraftmaschine mit einer ersten Hubkolbenpumpe mit einem Förderraum und einer ersten Magnetspule, wobei ein Energiebedarf pro Hub der ersten Hubkolbenpumpe und ein Systemdruck auf der Druckseite der Fördereinrichtung bestimmt werden.The invention relates to a method for operating a conveyor for reducing agent for nitrogen oxide reduction of exhaust gas of an internal combustion engine with a first reciprocating pump with a delivery chamber and a first solenoid, wherein an energy demand per stroke of the first reciprocating pump and a system pressure on the pressure side of the conveyor are determined.
Die Erfindung betrifft weiterhin eine Steuereinrichtung zur Ansteuerung einer Fördereinrichtung für Reduktionsmittel zur Stickoxidreduktion von Abgas einer Brennkraftmaschine, wobei die Fördereinrichtung zumindest eine erste Hubkolbenpumpe mit einem Förderraum, eine erste Magnetspule und einen Drucksensor zur Bestimmung eines Systemdrucks der Fördereinrichtung aufweist, wobei der Steuereinrichtung eine Verarbeitungseinrichtung zugeordnet ist und wobei der Verarbeitungseinrichtung Werte eines elektrischen Stroms durch die erste Magnetspule und der Systemdruck zugeführt sind.The invention further relates to a control device for controlling a conveyor for reducing agent for nitrogen oxide reduction of exhaust gas of an internal combustion engine, wherein the conveyor has at least a first reciprocating pump with a delivery chamber, a first solenoid and a pressure sensor for determining a system pressure of the conveyor, wherein the control means associated with a processing device and wherein the processing means are supplied with values of an electric current through the first solenoid and the system pressure.
Die Stickoxidemission von Verbrennungsmotoren kann durch eine Abgasnachbehandlung mittels selektiver katalytischer Reduktion (Selective Catalyst Reduction – SCR) vermindert werden. Diese kann insbesondere auch bei Dieselmotoren mit zeitlich überwiegend magerem, d.h. stickoxidreichem Abgas eingesetzt werden. Hierbei wird dem Abgas eine definierte Menge eines selektiv wirkenden Reduktionsmittels zugegeben. Hierzu kann beispielhaft Ammoniak verwendet werden, welches direkt gasförmig zudosiert wird oder auch aus einer Vorläufersubstanz in Form von Harnstoff oder aus einer Harnstoff-Wasser-Lösung (HWL) gewonnen wird. The nitrogen oxide emission of internal combustion engines can be reduced by exhaust aftertreatment by means of selective catalytic reduction (SCR). This can in particular also in diesel engines with temporally predominantly lean, i. nitrogen oxide rich exhaust gas can be used. In this case, a defined amount of a selectively acting reducing agent is added to the exhaust gas. For this example, ammonia can be used, which is added directly in gaseous form or is obtained from a precursor substance in the form of urea or from a urea-water solution (HWL).
In der
Die HWL wird durch eine Leitung vom Tank zu einem Dosierventil gefördert und in den Abgastrakt eindosiert. In der
In aktuellen Zudosiersystemen, wie diese beispielhaft unter der Bezeichnung DENOXTRONIC 5.1 der Firma Bosch bekannt sind, saugt in einem Fördermodul eine Hubkolbenpumpe die HWL aus dem Reagenzmitteltank und verdichtet diese auf den für eine Zerstäubung erforderlichen Systemdruck von 4,5 bis 8,5 bar. Ein Dosiermodul misst die für die NOx-Reduktion erforderliche HWL-Menge zu und zerstäubt sie in den Abgasstrom vor dem SCR-Katalysator. Die Steuerung der Dosier- und Heizstrategie sowie eine On-Board-Diagnose (OBD) können durch eine übergeordnete Motorsteuerung oder durch eine Dosiersteuereinheit erfolgen. Mit der Verarbeitung der aktuellen Motorbetriebsdaten und aller erforderlichen Sensordaten wird die Menge des Reduktionsmittels exakt auf den Motorbetriebspunkt und auf die katalysatorspezifischen Eigenschaften zur maximalen Stickoxidreduzierung abgestimmt. In current metering systems, as are known by way of example under the name DENOXTRONIC 5.1 from Bosch, a reciprocating pump sucks the HWL from the reagent tank in a delivery module and compresses it to the system pressure of 4.5 to 8.5 bar required for atomization. A metering module measures the amount of HWL required for NO x reduction and atomizes it into the exhaust gas stream upstream of the SCR catalyst. Control of the dosing and heating strategy as well as on-board diagnostics (OBD) can be performed by a higher-level engine control or by a dosing control unit. With the processing of the current engine operating data and all required sensor data, the amount of reducing agent is matched exactly to the engine operating point and to the catalyst-specific properties for maximum nitrogen oxide reduction.
Der Druck sowie die Fördermenge müssen im Betrieb eingehalten und überwacht werden. Gerät Gas in die Hubkolbenpumpe vermindert sich deren Förderfähigkeit konstruktionsbedingt sehr stark, da deren Verdichtungsverhältnis zu gering ist, um angesaugtes Gas durch ein nachgeschaltetes Rückschlagventil auf die Systemdruckseite zu fördern. Wird ein solcher Zustand frühzeitig erkannt, kann das Gas über den Rücklauf ausgespült werden, falls nur kurzzeitig Gas angesaugt wurde. The pressure and the flow rate must be maintained and monitored during operation. Device gas in the reciprocating pump whose capacity decreases by design very strong because their compression ratio is too low to promote sucked gas through a downstream check valve to the system pressure side. If such a condition is detected early, the gas can be flushed out via the return if gas has been sucked in for only a short time.
Die
Die
Die
- a) eine Pumpe (
11 ) fördert diskontinuierlich mit einer vorgebbaren Taktfrequenz periodisch gegebenenfalls vorhandenes Leckage-Öl (3 ) aus dem unteren Bereich des Gehäuses (1 ) zurück in den Tank (4 ) des Hydrauliksystems; - b) eine Meßeinrichtung (
20 ) mißt, ob die Pumpe (11 ) leer läuft oder Leckage-Öl (3 ) fördert; - c) falls die Pumpe (
11 ) leer läuft, wird die Taktfrequenz verringert bis zu einem vorgebbaren Mindestwert; - d) falls die Pumpe (
11 ) Leckage-Öl (3 ) fördert, wird die Taktfrequenz stetig oder stufig erhöht, bis zu einer maximalen Förderung.
- a) a pump (
11 ) conveys intermittently with a predetermined clock frequency periodically possibly existing leakage oil (3 ) from the bottom of the housing (1 ) back to the tank (4 ) of the hydraulic system; - b) a measuring device (
20 ) measures whether the pump (11 ) runs empty or leakage oil (3 ) promotes; - c) if the pump (
11 ) is idle, the clock frequency is reduced to a predetermined minimum value; - d) if the pump (
11 ) Leakage oil (3 ), the clock frequency is increased steadily or in stages, up to a maximum promotion.
In der
Es ist daher Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren bereitzustellen, mit dem es ermöglicht wird, möglichst frühzeitig ein Ansaugen eines Gasvolumens in eine Fördereinrichtung für ein Reduktionsmittel festzustellen um Fehlfunktionen des Systems zu vermeiden.It is therefore an object of the invention to provide a method with which it is possible, as early as possible to detect a suction of a gas volume in a conveyor for a reducing agent to avoid malfunction of the system.
Es ist weiterhin Aufgabe der Erfindung, eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens bereitzustellen.It is a further object of the invention to provide a device for carrying out the method.
Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention
Die das Verfahren betreffende Aufgabe der Erfindung wird dadurch gelöst, dass ein Vergleichswert für den Energiebedarf pro Hub in Abhängigkeit zumindest vom Systemdruck bei einem mit Reduktionsmittel gefüllten Förderraum bestimmt wird und dass auf Gas in dem Förderraum der ersten Hubkolbenpumpe geschlossen wird, wenn der Energiebedarf pro Hub bei einem vorgegebenen Systemdruck um ein vorgebares Maß unter dem Vergleichswert liegt. Unter dem Begriff Förderraum ist hier das Volumen zwischen dem ersten Rückschlagventil und dem zweiten Rückschlagventil zu verstehen. Befindet sich in diesem Volumen ein gasförmiges Teil-Volumen oder ist das Volumen vollständig mit einem gasförmigen Stoff gefüllt, sinkt die Förderfähigkeit der ersten Hubkolbenpumpe bei einem hohen Systemdruck, welcher sich bestimmungsgemäß im Bereich 4,5 bis 8,5 bar befindet, stark ab. Wird unter solchen Bedingungen ein Dosiervorgang durchgeführt, sinkt der Systemdruck unzulässig ab und es wird von einer Fehlfunktion des Systems ausgegangen. Wird erfindungsgemäß Gas im Förderraum festgestellt, wird kein Dosiervorgang ausgelöst und es können Gegenmaßnahmen eingeleitet werden; eine Fehlfunktion der Fördereinrichtung kann vermieden werden. The object of the invention relating to the method is achieved in that a comparison value for the energy requirement per stroke is determined as a function of at least the system pressure in a delivery chamber filled with reducing agent and that gas in the delivery chamber of the first reciprocating pump is closed when the energy requirement per stroke at a given system pressure is a predetermined level below the comparison value. The term delivery chamber here is to be understood as the volume between the first check valve and the second check valve. If there is a gaseous partial volume in this volume or if the volume is completely filled with a gaseous substance, the delivery capacity of the first reciprocating pump drops sharply at a high system pressure, which is intended to be in the range of 4.5 to 8.5 bar. If a dosing process is carried out under such conditions, the system pressure decreases inappropriately and a malfunction of the system is assumed. If according to the invention gas is detected in the delivery chamber, no dosing process is triggered and countermeasures can be initiated; a malfunction of the conveyor can be avoided.
In einer besonders einfachen und kostengünstigen Verfahrensvariante wird der Vergleichswert dem Energiebedarf für den einem Hub vorangegangenen Hub oder einem Mittelwert oder einem gewichteten Mittelwert des Energiebedarfs für eine vorgebbare Anzahl vorangegangener Hübe gleichgesetzt. In dieser Variante wird der Vergleichswert während des Betriebes bei vollständig mit Reduktionsmittel gefülltem Förderraum ermittelt und ein erstes Ansaugen von Gasvolumen, beispielhaft bei einem sich leerendem Vorratsbehälter oder bei kurzzeitig im Ansaugbereich niedrigem Flüssigkeitsstand, festgestellt. Ein vorübergehend im Ansaugbereich niedriger Flüssigkeitsstand kann bei Schwapp-Ereignissen aufgrund hoher Fahrzeug-Beschleunigungen auftreten.In a particularly simple and cost-effective method variant, the comparison value is equated to the energy requirement for the stroke preceding a stroke or an average or a weighted average of the energy requirement for a predefinable number of preceding strokes. In this variant, the comparison value determined during operation with completely filled with reducing agent pumping space and a first suction of gas volume, for example, in an emptying reservoir or briefly in the intake low fluid level found. A low intake fluid level in the intake area may occur during slosh events due to high vehicle accelerations.
In einer vorteilhaften Fortführung des Verfahrens ist vorgesehen, dass der Vergleichswert in einem Kennfeld oder einem funktionellen Zusammenhang in Abhängigkeit zumindest von dem Systemdruck und/oder einer Versorgungsspannung der ersten Magnetspule und/oder einer Temperatur der ersten Magnetspule hinterlegt und zum Vergleich mit dem Energiebedarf für den zu überprüfenden Hub entnommen wird. In an advantageous continuation of the method is provided that the comparison value stored in a map or a functional context as a function of at least the system pressure and / or a supply voltage of the first solenoid and / or a temperature of the first solenoid and for comparison with the energy requirements for the is removed to be checked.
In einer Ausführungsform des Verfahrens ist vorgesehen, dass der Energiebedarf aus einem Wert für den elektrischen Strom durch die erste Magnetspule bei einem Hub-Ende und einer Hub-Dauer der ersten Hubkolbenpumpe bestimmt wird. In dieser Ausführungsform müssen mit der Dauer bis zum Hub-Ende und dem Strom durch die Magnetspule bei diesem Hub-Ende nur zwei Werte bestimmt werden um den Energiebedarf, oder zumindest einen diesen charakterisierenden Wert, zu bestimmen. Diese Verfahrensvariante ist daher besonders einfach umzusetzen.In one embodiment of the method, it is provided that the energy requirement is determined from a value for the electric current through the first magnetic coil at a stroke end and a stroke duration of the first reciprocating piston pump. In this embodiment, only two values have to be determined with the duration up to the stroke end and the current through the magnetic coil at this stroke end in order to determine the energy requirement, or at least one value characterizing this. This variant of the method is therefore particularly easy to implement.
Die die Vorrichtung betreffende Aufgabe der Erfindung wird dadurch gelöst, dass die Verarbeitungseinrichtung dazu ausgelegt ist, einen Energiebedarf pro Hub mit einem Vorgabewert zu vergleichen und auf Gas in dem Förderraum der ersten Hubkolbenpumpe zu schließen, wenn der Energiebedarf pro Hub bei einem vorgegebenen Systemdruck um ein vorgebares Maß unter dem Vergleichswert liegt. Mit der erfindungsgemäßen Ergänzung der Verarbeitungseinrichtung kann ein zu einer verminderten Förderfähigkeit der Hubkolbenpumpe führendes Teilvolumen an Gas im Förderraum frühzeitig festgestellt werden und es können Gegenmaßnahmen eingeleitet werden bevor ein Druckabfall beim Betrieb der Fördereinrichtung zu einer Fehlfunktion führt.The object of the invention relating to the device is achieved in that the processing device is designed to compare an energy requirement per stroke with a default value and to close gas in the delivery chamber of the first reciprocating pump when the energy demand per stroke at a given system pressure by one is below the reference value. With the addition of the processing device according to the invention, a partial volume of gas leading to a reduced capacity of the reciprocating pump can be detected early in the delivery space and countermeasures can be initiated before a pressure drop during operation of the delivery device leads to a malfunction.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand eines in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigen:The invention will be explained in more detail below with reference to an embodiment shown in FIGS. Show it:
Die Hubkolbenpumpe
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Non-Patent Citations (1)
Title |
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Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
DE102014223069B4 (en) | 2023-06-01 |
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