DE102016114862A1

DE102016114862A1 - Reduktionsmittelzufuhrsystem

Info

Publication number: DE102016114862A1
Application number: DE102016114862.8A
Authority: DE
Inventors: Kevin L. Dea; Brian M. Cole
Original assignee: Caterpillar Inc
Current assignee: Caterpillar Inc
Priority date: 2015-08-19
Filing date: 2016-08-10
Publication date: 2017-02-23
Also published as: US9677444B2; US20170051648A1; CN205936757U

Abstract

Es wird ein Reduktionsmittelzufuhrsystem (18) für ein Abgasnachbehandlungssystem (14) offenbart. Das Reduktionsmittelzufuhrsystem (18) kann Folgendes aufweisen: eine Steuerung (26), die so konfiguriert ist, dass sie ein Motorsystembetriebssignal (24) empfängt und als Reaktion auf das Motorsystembetriebssignal (24) ein Reduktionsmittelabgabesignal (28) überträgt, eine Einspritzdüse (32), die so konfiguriert ist, dass sie als Reaktion auf das Reduktionsmittelabgabesignal (28) ein Reduktionsmittelfluid (34) in einen Abgasstrom (16) des Abgasnachbehandlungssystems (14) abgibt, und eine Pumpe (40), die so konfiguriert ist, dass sie als Reaktion auf das Reduktionsmittelabgabesignal (28) zwischen einem Aus-Zustand und einem Ein-Zustand umschaltet. Darüber hinaus kann das Reduktionsmittelzufuhrsystem (18) eine Rückführleitung (44) und ein in der Rückführleitung (44) positioniertes Zweiwegeventil (46) aufweisen, das so konfiguriert ist, dass es als Reaktion auf das Reduktionsmittelabgabesignal (28) zwischen einer geschlossenen und einer geöffneten Position umschaltet.

Description

Technisches Gebiet
Diese Offenbarung betrifft allgemein ein Abgasnachbehandlungssystem und insbesondere ein Reduktionsmittelzufuhrsystem für ein Abgasnachbehandlungssystem.
Allgemeiner Stand der Technik
Ein mit einem Motor verknüpftes Abgasnachbehandlungssystem kann ein Reduktionsmittelzufuhrsystem zum Abgeben eines Reduktionsmittelfluids in einen Abgasstrom des Motors aufweisen. Das Reduktionsmittelzufuhrsystem kann Folgendes aufweisen: einen Reduktionsmittelfluidtank zum Speichern des Reduktionsmittelfluids, Fluidleitungsrohre zum Transportieren des Reduktionsmittelfluids durch das Reduktionsmittelzufuhrsystem, eine Pumpe zum Befördern des Fluids durch das Reduktionsmittelzufuhrsystem und eine Einspritzdüse, die das Reduktionsmittelfluid in den Abgasstrom des Motors abgibt. Außerdem kann es sich bei einem derartigen Fluidleitungsrohr um eine Rückführleitung handeln, die einen Teil des durch das Reduktionsmittelzufuhrsystem transportierten Reduktionsmittelfluids zu dem Reduktionsmittelfluidtank zurückführt.
Der Durchsatz von zum Reduktionsmittelfluidtank zurückkehrendem Reduktionsmittel wird für gewöhnlich durch Anordnen einer Verengung wie eines Drosselventils in der Rückführleitung geregelt. Da die Querschnittsfläche dieser Verengung konstant ist, ist der Durchsatz des zur Einspritzdüse geleiteten Reduktionsmittelfluids von der Pumpendrehzahl abhängig. Wenn die Pumpe jedoch in Bezug auf den an der Einspritzdüse erforderlichen Durchsatz unterdimensioniert ist, kann es sein, dass sie dem an der Einspritzdüse bestehenden Bedarf nicht gerecht wird. Deshalb geben Konstrukteure von Reduktionsmittelzufuhrsystemen in der Regel eine in Bezug auf den für die Einspritzdüse erforderlichen maximalen Durchsatz überdimensionierte Pumpe vor, wobei etwas überschüssige Energie in Form von Wärme verloren geht, während das Reduktionsmittelfluid durch das Zufuhrsystem einschließlich der Verengung hindurchströmt. Solche Konstruktionen sind daher nicht energieeffizient.
Eine Konstruktion eines Reduktionsmittelzufuhrsystems ist in der Patent-Cooperation-Treaty-Anmeldung PCT/EP2013/050783 mit der Veröffentlichungsnummer WO/2013/135401 (Patentschrift ‘401) beschrieben. Die Patentschrift ‘401 beschreibt ein Reduktionsmittelzufuhrsystem, das Folgendes aufweisen kann: einen Reduktionsmittelfluidtank zum Speichern des Reduktionsmittelfluids, Fluidleitungsrohre zum Befördern des Fluids durch das Reduktionsmittelzufuhrsystem, eine Pumpe zum Befördern des Fluids durch das Reduktionsmittelzufuhrsystem und eine Einspritzdüse, die das Reduktionsmittelfluid in einen Abgasstrom abgibt. Die Patentschrift ‘401 beschreibt auch, dass es eine Rückführleitung aufweisen kann.
Die Patentschrift ‘401 beschreibt jedoch inbesondere, dass die Verengung in der Rückführleitung durch ein Proportionalventil ersetzt wird. Die Patentschrift ‘401 beschreibt ferner, dass das Proportionalventil eine Öffnung mit einer veränderbaren Querschnittsfläche aufweist und dass der Zeitraum, für den die Öffnung geöffnet ist, ebenfalls veränderbar ist. Dementsprechend ist der Durchsatz des zu der Einspritzdüse geleiteten Fluids von der Pumpendrehzahl, der Querschnittsfläche der Öffnung und dem Zeitraum, für den die Öffnung geöffnet ist, abhängig, wodurch komplizierte Regelungsschemata entstehen, da sowohl Pumpendrehzahl als auch Querschnittsfläche der Öffnung und Dauer des Öffnens der Öffnung den Durchsatz von zur Einspritzdüse geleitetem Fluid regeln.
Somit werden energieeffizientere Reduktionsmittelzufuhrsysteme benötigt, bei denen keine komplizierten Regelungsschemata eingesetzt werden müssen. Die Aufgabe der vorliegenden Offenbarung besteht darin, ein oder mehrere der oben erläuterten und/ oder andere mit dem Stand der Technik verknüpfte Probleme zu lösen.
Kurzdarstellung
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Offenbarung wird ein Reduktionsmittelzufuhrsystem für ein Abgasnachbehandlungssystem offenbart. Das Reduktionsmittelzufuhrsystem kann eine Steuerung aufweisen, die so konfiguriert ist, dass sie ein Motorsystembetriebssignal empfängt und als Reaktion auf das Motorsystembetriebssignal ein Reduktionsmittelabgabesignal überträgt, und eine Einspritzdüse, die so konfiguriert ist, dass sie als Reaktion auf das Reduktionsmittelabgabesignal ein Reduktionsmittelfluid in einen Abgasstrom im Abgasnachbehandlungssystem abgibt. Außerdem weist das Reduktionsmittelzufuhrsystem eine Pumpe auf, die so konfiguriert ist, dass sie als Reaktion auf das Reduktionsmittelabgabesignal zwischen einem Aus-Zustand und einem Ein-Zustand umschaltet, wobei der Aus-Zustand die Pumpe daran hindert, das Reduktionsmittelfluid zur Einspritzdüse zu befördern, und der Ein-Zustand zulässt, dass die Pumpe das Reduktionsmittelfluid zu der Einspritzdüse befördert. Und schließlich kann das Reduktionsmittelzufuhrsystem ein in einer Rückführleitung positioniertes Zweiwegeventil aufweisen, das so konfiguriert ist, dass es als Reaktion auf das Reduktionsmittelabgabesignal zwischen einer geschlossenen und einer geöffneten Position umschaltet, wobei die geschlossene Position das Reduktionsmittelfluid daran hindert, durch die Rückführleitung zu einem Reduktionsmittelfluidtank zu strömen, und die offene Position zulässt, dass das Reduktionsmittelfluid durch die Rückführleitung zu dem Reduktionsmittelfluidtank strömt.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Offenbarung wird ein Abgasnachbehandlungssystem offenbart. Das Motorsystem kann einen Motor aufweisen und ein mit dem Motor fluidverbundenes Abgasrohr, das so konfiguriert ist, dass es einen Abgasstrom des Motors leitet. Das Motorsystem kann ferner eine Einspritzdüse, die mit dem Abgasrohr fluidverbunden und so konfiguriert ist, dass sie als Reaktion auf ein Reduktionsmittelabgabesignal ein Reduktionsmittelfluid in den Abgasstrom des Motors abgibt, und eine Pumpe aufweisen, die so konfiguriert ist, dass sie als Reaktion auf das Reduktionsmittelabgabesignal zwischen einem Aus-Zustand und einem Ein-Zustand umschaltet, wobei der Aus-Zustand die Pumpe daran hindert, das Reduktionsmittelabgabefluid zu der Einspritzdüse zu leiten, und der Ein-Zustand zulässt, dass die Pumpe das Reduktionsmittelfluid zu der Einspritzdüse leitet. Das Motorsystem kann ferner eine Rückführleitung aufweisen, die mit der Pumpe und dem Einspritzventil fluidverbunden ist und sich hinter der Pumpe und vor der Einspritzdüse befindet und so konfiguriert ist, dass sie das Reduktionsmittelfluid zu einem Reduktionsmittelfluidtank zurückleitet, und auch ein in der Rückführleitung positioniertes Zweiwegeventil aufweisen, das so konfiguriert ist, dass es als Reaktion auf das Reduktionsmittelabgabesignal zwischen einer geschlossenen und einer geöffneten Position umschaltet, wobei die geschlossene Position das Reduktionsmittelfluid daran hindert, durch die Rückführleitung zu dem Reduktionsmittelfluidtank zurückzukehren, und die offene Position zulässt, dass das Reduktionsmittelfluid durch die Rückführleitung zu dem Reduktionsmittelfluidtank zurückkehrt. Und schließlich kann das Motorsystem eine Steuerung aufweisen, die so konfiguriert ist, dass sie ein Motorsystembetriebssignal empfängt, das Reduktionsmittelabgabesignal und ein Pumpenförderstromeinstellsignal überträgt.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung wird ein Verfahren zum Abgeben von Reduktionsmittelfluid in ein Abgasrohr eines Abgasnachbehandlungssystems offenbart. Das Verfahren zum Abgeben von Reduktionsmittelfluid kann das derartige Konfigurieren einer Einspritzdüse umfassen, dass sie als Reaktion auf ein Reduktionsmittelabgabesignal das Reduktionsmittelfluid in das Abgasrohr abgibt. Außerdem kann das Verfahren zum Abgeben von Reduktionsmittelfluid das Fluidverbinden einer Pumpe mit der Einspritzdüse umfassen, wobei die Pumpe so konfiguriert ist, dass sie als Reaktion auf das Reduktionsmittelabgabesignal zwischen einem Aus-Zustand und einem Ein-Zustand umschaltet, wobei der Aus-Zustand die Pumpe daran hindert, das Reduktionsmittelabgabefluid zu der Einspritzdüse zu befördern, und der Ein-Zustand zulässt, dass die Pumpe das Reduktionsmittelfluid zu der Einspritzdüse befördert, wobei die Pumpe ferner so konfiguriert ist, dass sie ein Pumpenförderstromeinstellsignal empfängt. Darüber hinaus kann das Verfahren das Positionieren eines Zweiwegeventils in einer Rückführleitung umfassen, die sich hinter der Pumpe und vor dem Einspritzventil befindet, wobei das Zweiwegeventil so konfiguriert ist, dass es als Reaktion auf das Reduktionsmittelabgabesignal zwischen einer geschlossenen und einer geöffneten Position umschaltet. Das Verfahren zum Abgeben von Reduktionsmittelfluid kann als Nächstes Folgendes umfassen: das Bestimmen, ob das Reduktionsmittelfluid an das Abgasrohr abgegeben werden muss, das Senden eines Reduktionsmittelabgabesignals zu der Einspritzdüse und der Pumpe, wenn Reduktionsmittelfluid an das Abgasrohr abgegeben werden muss, und das Umschalten der Pumpe in den Ein-Zustand als Reaktion auf das Reduktionsmittelabgabesignal, wodurch das Reduktionsmittel mit einem ersten Massendurchsatz zu der Einspritzdüse befördert wird. Und schließlich kann das Verfahren zum Abgeben von Reduktionsmittelfluid das Abgeben des Reduktionsmittelfluids mit einem zweiten Massendurchsatz über die Einspritzdüse in das Abgasrohr als Reaktion auf das Reduktionsmittelabgabesignal umfassen.
Diese und weitere Aspekte und Merkmale der vorliegenden Offenbarung werden bei der Lektüre im Zusammenhang mit den beiliegenden Zeichnungen besser verständlich.
Kurzdarstellung
1 ist ein Blockdiagramm eines beispielhaften Motorsystems gemäß einem Aspekt der vorliegenden Offenbarung.
2 ist eine schematische Darstellung eines Reduktionsmittelzufuhrsystems gemäß einem Aspekt der vorliegenden Offenbarung.
3 ist ein Blockdiagramm eines beispielhaften Steuersystems, das im Zusammenhang mit der vorliegenden Offenbarung benutzt werden kann.
4 ist ein Ablaufdiagramm, das beispielhafte Schritte eines Verfahrens zum Regeln des Reduktionsmittelstroms in dem Reduktionsmittelzufuhrsystem gemäß der vorliegenden Offenbarung darstellt.
Ausführliche Beschreibung der Offenbarung
Es werden nun unter Bezugnahme auf die Zeichnungen, in denen – sofern nichts anderes angegeben ist – gleiche Bezugszeichen gleiche Elemente bezeichnen, verschiedene Aspekte der Offenbarung beschrieben. In 1 ist ein Blockdiagramm eines beispielhaften Motorsystems 10 gemäß einem Aspekt der vorliegenden Offenbarung dargestellt. Das Motorsystem 10 weist einen Motor 12 auf, bei dem es sich um einen Verbrennungsmotor wie beispielsweise einen Hubkolbenmotor oder eine Gasturbine handeln kann. Gemäß einem Aspekt der Offenbarung handelt es sich bei dem Motor 12 um einen Motor mit Fremdzündung oder einen Motor mit Kompressionszündung wie einen Dieselmotor, einen Motor mit homogener Kompressionszündung oder einen Motor mit reaktivitätsgesteuerter Kompressionszündung oder einen anderen in der Technik bekannten Motor 12 mit Kompressionszündung. Der Motor 12 kann mit Benzin, Dieselkraftstoff, Biodiesel, Dimethylether, Alkohol, Erdgas, Propan, Wasserstoff, Kombinationen davon oder einem beliebigen anderen in der Technik bekannten Kraftstoff betrieben werden.
Der Motor 12 kann andere Komponenten wie beispielsweise eine Kraftstoffanlage, ein Ansaugsystem, einen Antriebsstrang mit einem Getriebe usw. aufweisen. Der Motor 12 kann zum Antreiben einer beliebigen Maschine, wie unter anderem eines straßengängigen Lastkraftwagens, eines geländegängigen Lastkraftwagens, einer Erdbaumaschine, eines Generators usw., benutzt werden. Das Motorsystem 10 kann auch mit einer beliebigen Industrie verknüpft sein, wie unter anderem dem Transportwesen, dem Bauwesen, dem Forstwesen, der Landwirtschaft, der Stromerzeugung, dem Materialtransport und dergleichen.
Das Motorsystem 10 weist ein Abgasnachbehandlungssystem 14 auf, das mit einem Abgaskrümmer des Motors 12 fluidverbunden ist. Das Abgasnachbehandlungssystem 14 ist so konfiguriert, dass es einen aus dem Abgaskrümmer des Motors 12 austretenden Abgasstrom 16 behandelt. Der Abgasstrom 16 enthält Emissionsstoffe, zu denen Stickoxide (NO_x), unverbrannte Kohlenwasserstoffe, Feststoffpartikel und/ oder andere in der Technik bekannte Verbrennungsprodukte gehören können. Das Abgasnachbehandlungssystem 14 kann so konfiguriert sein, dass es NO_x, unverbrannte Kohlenwasserstoffe, Feststoffpartikel, Kombinationen davon oder andere Verbrennungsprodukte in dem Abgasstrom 16 einfängt oder umwandelt, bevor dieser das Motorsystem 10 verlässt.
Das Abgasnachbehandlungssystem 14 kann ein Reduktionsmittelzufuhrsystem 18 aufweisen. Das Reduktionsmittelzufuhrsystem 18 ist so konfiguriert, dass es ein Reduktionsmittelfluid 34 in den Abgasstrom 16 abgibt. Das Abgasnachbehandlungssystem 14 kann auch ein SCR-Modul (Selective Catalytic Reduction – selektive katalytische Reduktion) 20 aufweisen, das sich hinter dem Reduktionsmittelzufuhrsystem 18 befindet. Das SCR-Modul 20 ist so konfiguriert, dass es eine Konzentration von NO_x im Abgasstrom 16 reduziert. Das SCR-Modul 20 kann einen Katalysator zum Ermöglichen der Umsetzung, Reduktion oder Beseitigung von NO_x aus dem durch das SCR-Modul 20 strömenden Abgasstrom 16 aufweisen. Das SCR-Modul 20 kann eine aus einem geeigneten Material hergestellte oder damit beschichtete Waben- oder andere Struktur aufweisen. Bei dem Material kann es sich um ein Oxid wie beispielsweise Vanadium- oder Wolframoxid handeln, mit dem ein geeignetes Substrat wie Titandioxid beschichtet ist. Das SCR-Modul 20 kann je nach den Systemanforderungen eine monolithische Struktur oder mehrere Bänke aufweisen.
Gemäß einem Aspekt der Offenbarung kann das Abgasnachbehandlungssystem 14 einen (nicht gezeigten) Filter vor dem SCR-Modul 20 aufweisen, wie beispielsweise einen Dieselpartikelfilter (DPF). Der DPF kann mit einem geeigneten Katalysator beschichtet sein, der ein Oxidieren von Feststoffpartikeln im Abgasstrom 16 fördert, die vom DPF eingefangen werden können. Außerdem kann das Abgasnachbehandlungssystem 14 unter einem weiteren Aspekt ferner einen Diesel-Oxidationskatalysator (DOC) aufweisen. Unter diesem Aspekt kann der DOC in einer Richtung des Abgasstroms vor dem SCR-Modul 20 positioniert sein. Alternativ dazu kann das Abgasnachbehandlungssystem 14 den DPF weglassen und nur das SCR-Modul 20 aufweisen. Unter noch einem weiteren Aspekt kann ein (nicht gezeigter) kombinierter DPF/SCR-Katalysator benutzt werden.
Ferner kann das Abgasnachbehandlungssystem 14 einen oder mehrere NO_x-Sensoren 22 aufweisen. Der NO_x-Sensor 22 kann sich an verschiedenen Stellen in dem Abgasnachbehandlungssystem 14 befinden. So kann sich der NO_x-Sensor 22 beispielsweise vor und/ oder hinter dem SCR-Modul 20 befinden. Der NO_x-Sensor 22 kann so konfiguriert sein, dass er die Konzentration von NO_x-Verbindungen im Abgasstrom 16 misst, der durch das Abgasnachbehandlungssystem 14 strömt, und ein Motorsystembetriebssignal 24 zu einer Steuerung 26 übertragen. Bei der Steuerung 26 kann es sich um einen beliebigen elektronischen Prozessortyp handeln, wie einen dedizierten Prozessor an dem Motor 12 oder der den Motor 12 nutzenden Maschine.
Die Steuerung 26 kann so konfiguriert sein, dass sie das Motorsystembetriebssignal 24 empfängt und als Reaktion auf das Motorsystembetriebssignal 24 ein Reduktionsmittelabgabesignal 28 überträgt. Die Steuerung 26 kann für die angetriebene Maschine zentralisiert sein. Alternativ dazu kann die Steuerung 26 nur mit dem Motorsystem 10 verknüpft sein, und in anderen Fällen kann die Steuerung 26 insbesondere mit dem Abgasnachbehandlungssystem 14 verknüpft sein und sich von einer analogen Vorrichtung unterscheiden, die den Betrieb des Motors 12 steuert.
Das hier offenbarte Abgasnachbehandlungssystem 14 dient als nicht einschränkendes Beispiel. Es versteht sich, dass das Abgasnachbehandlungssystem 14 in verschiedenen Anordnungen und/ oder Kombinationen in Bezug zu dem Abgaskrümmer angeordnet sein kann. Diese und andere Variationen bei der Konstruktion des Abgasnachbehandlungssystems 14 sind möglich, ohne dass vom Schutzumfang der Offenbarung abgewichen wird.
Wie in 1 gezeigt ist, weist das Reduktionsmittelzufuhrsystem 18 einen Reduktionsmittelfluidtank 30 auf und eine Einspritzdüse 32, die so konfiguriert ist, dass sie ein Reduktionsmittelfluid 34 in den Abgasstrom 16 des Abgasnachbehandlungssystems 14 abgibt. Der Reduktionsmittelfluidtank 30 ist mit der Einspritzdüse 32 fluidverbunden und so konfiguriert, dass er das Reduktionsmittelfluid 34 speichert. Bei dem Reduktionsmittelfluid 34 kann es sich um ein Fluid wie beispielsweise Diesel Exhaust Fluid (DEF – AdBlue) handeln. Alternativ dazu kann das Reduktionsmittelfluid Harnstoff, Ammoniak oder ein anderes in der Technik bekanntes Reduktionsmittel enthalten. Den Reduktionsmittelfluidtank 30 betreffende Parameter wie Größe, Form, Lage und verwendetes Material können je nach Auslegung und Anforderungen des Systems variieren.
Der Abgasstrom 16 kann durch ein Abgasrohr 36 in eine Richtung zum SCR-Modul 20 hin geleitet werden. Das Abgasrohr 36 kann insbesondere mit einem Abgaskrümmer des Motors 12 sowie mit der Einspritzdüse 32 und dem SCR-Modul 20 fluidverbunden sein. Die Einspritzdüse 32 kann so konfiguriert sein, dass sie das Reduktionsmittelfluid 34 als Reaktion auf das Reduktionsmittelabgabesignal 28 in den Abgasstrom 16 abgibt. Unter einem Aspekt der Offenbarung kann das Reduktionsmittelzufuhrsystem 18 ein oder mehrere Paare Einspritzdüsen 32 aufweisen (siehe 2). Die Anzahl Einspritzdüsen 32 kann je nach Anwendungstyp variieren.
2 ist eine schematische Darstellung des Reduktionsmittelzufuhrsystems 18 gemäß einem Aspekt der Offenbarung. Das Reduktionsmittelzufuhrsystem 18 kann wie gezeigt eine Saugleitung 38 aufweisen, die so angeordnet und konfiguriert ist, dass sie das Reduktionsmittelfluid 34 im Reduktionsmittelfluidtank 30 mit einer Pumpe 40 fluidverbindet. Die Pumpe 40 kann so konfiguriert sein, dass sie das Reduktionsmittelfluid 34 durch das Reduktionsmittelzufuhrsystem 18 befördert, und ein beliebiger Typ Pumpe 40 sein, der unter Fachleuten bekannt ist. Bei der Pumpe 40 kann es sich beispielsweise um eine Schlauch-, Zahnrad-, Kreisel- oder Membranpumpe handeln. Ferner kann es sich bei der Pumpe 40 um eine drehzahlgeregelte Pumpe 40 handeln, die so variiert, dass der Durchsatz des Reduktionsmittelfluids 34 im Reduktionsmittelzufuhrsystem 18 variieren kann. Die Pumpe 40 kann ferner so konfiguriert sein, dass sie als Reaktion auf das Reduktionsmittelabgabesignal 28 zwischen einem Aus-Zustand und einem Ein-Zustand umschaltet, wobei der Aus-Zustand die Pumpe 40 daran hindert, das Reduktionsmittelfluid 34 durch das Reduktionsmittelzufuhrsystem 18 zu befördern, und der Ein-Zustand zulässt, dass die Pumpe 40 das Reduktionsmittelfluid 34 durch das Reduktionsmittelzufuhrsystem 18 befördert.
Das Reduktionsmittelzufuhrsystem 18 kann eine Druckleitung 42 aufweisen, die so angeordnet und konfiguriert ist, dass sie die Pumpe 40 mit der Einspritzdüse 32 fluidverbindet. Ferner kann das Reduktionsmittelzufuhrsystem 18 eine Rückführleitung 44 aufweisen, die sich hinter der Pumpe 40 und vor der Einspritzdüse 32 befindet. Die Rückführleitung 44 kann über die Druckleitung 42 mit der Pumpe 40 und der Einspritzdüse 32 fluidverbunden sein. Die Rückführleitung 44 kann so konfiguriert sein, dass sie das Reduktionsmittelfluid 34 zum Reduktionsmittelfluidtank 30 zurückführt.
Der Durchsatz von über die Rückführleitung 44 zum Reduktionsmittelfluidtank 30 zurückkehrendem Reduktionsmittel 34 wird für gewöhnlich durch Anordnen einer Verengung wie eines Drosselventils in der Rückführleitung 44 geregelt. Aufgrund von Dimensionierungsproblemen geben Konstrukteure von Reduktionsmittelzufuhrsystemen 18 in der Regel eine in Bezug auf den für die Einspritzdüse 32 erforderlichen maximalen Durchsatz überdimensionierte Pumpe vor, was zu Energieineffizienz führt. Diese Energieineffizienz wird herkömmlicherweise zum Beispiel durch Anordnen eines Proportionalventils in der Rückführleitung 44 beseitigt. Wie bereits beschrieben wurde, kann der Einsatz eines Proportionalventils in der Rückführleitung 44 zwar die Energieeffizienz erhöhen, er macht jedoch zusätzlich den Einsatz eines komplizierten Regelungssystems 62 mit geschlossenem Kreis erforderlich, das zum Steuern des Betriebs eines Reduktionsmittelzufuhrsystems 18 benötigt wird.
Die vorliegende Offenbarung verbessert solche herkömmlichen Systeme beträchtlich und weist, wie in 2 gezeigt, ein Reduktionsmittelzufuhrsystem 18 mit einem in der Rückführleitung 44 positionierten Zweiwegeventil 46 auf. Ein solches Zweiwegeventil 46 ist energieeffizienter als die herkömmlicherweise benutzte Verengung oder das Drosselventil. Ferner vereinfachen sich durch den Einsatz des Zweiwegeventils 46 statt des Proportionalventils die für den Betrieb des Reduktionsmittelzufuhrsystems 18 benötigten Regelschemata. Ein Grund für diese Vorteile besteht darin, dass das Zweiwegeventil 46 so konfiguriert sein kann, dass es als Reaktion auf das Reduktionsmittelabgabesignal 28 zwischen einer geschlossenen und einer geöffneten Position umschaltet. Die geschlossene Position kann verhindern, dass das Reduktionsmittelfluid 34 über die Rückführleitung 44 zum Reduktionsmittelfluidtank 30 zurückkehrt, und die geöffnete Position kann zulassen, dass das Reduktionsmittelfluid 34 über die Rückführleitung 44 zum Reduktionsmittelfluidtank 30 zurückkehrt. Es dürfte offensichtlich sein, dass, da das Zweiwegeventil 46 nur zwischen einer komplett geschlossenen und einer komplett geöffneten Position umschaltet, für den Betrieb des Reduktionsmittelzufuhrsystems 18 somit keine zusätzliche Kenntnis der aktuellen Größe der variablen Querschnittsöffnung oder des Zeitraums erforderlich ist, für den diese geöffnet ist, wodurch sich das Regelschema für den Betrieb eines Reduktionsmittelzufuhrsystems 18 vereinfacht. Da die geöffnete Position des Zweiwegeventils 46 eher einer herkömmlichen Verengung wie einem Drosselventil entspricht, lässt sich das Zweiwegeventil 46 zudem einfacher auf den für die Einspritzdüse 32 benötigten maximalen Durchsatz spezifizieren.
Dementsprechend kann das Zweiwegeventil 46 somit zunächst in einer geschlossenen Position sein, die Pumpe 40 kann so konfiguriert sein, dass sie das Reduktionsmittelfluid 34 mit einem ersten Massendurchsatz zu der Einspritzdüse 32 befördert, und die Einspritzdüse 32 kann so konfiguriert sein, dass sie das Reduktionsmittelfluid 34 mit einem zweiten Massendurchsatz in den Abgasstrom 16 abgibt. In diesem Fall kann der zweite Massendurchsatz geringer sein als der erste. Danach kann das Zweiwegeventil 46 als Reaktion auf das Reduktionsmittelabgabesignal 28 aus der geschlossenen in die geöffnete Position umschalten, so dass überschüssiges Reduktionsmittelfluid 34 durch die Rückführleitung 44 zum Reduktionsmittelfluidtank 30 strömen kann. Wenn der erste Massendurchsatz an der Einspritzdüse 32 größer ist als erforderlich und das Zweiwegeventil 46 geöffnet ist, kann die Steuerung 26 zudem ein Pumpenförderstromeinstellsignal 48 zur Pumpe 40 übertragen. Danach kann die Pumpe 40 das Reduktionsmittelfluid 34 mit einem dritten Massendurchsatz, der geringer ist als der erste Massendurchsatz, zur Einspritzdüse 32 befördern. Dieser dritte Massendurchsatz kann geringer sein als der zweite Massendurchsatz oder diesem gleichen.
Alternativ dazu kann das Zweiwegeventil 46 zunächst in der geschlossenen Position sein, die Pumpe 40 kann so konfiguriert sein, dass sie das Reduktionsmittelfluid 34 mit einem ersten Massendurchsatz zu der Einspritzdüse 32 befördert, und die Einspritzdüse 32 kann so konfiguriert sein, dass sie das Reduktionsmittelfluid 34 mit einem zweiten Massendurchsatz in den Abgasstrom 16 abgibt. In diesem Fall kann der zweite Massendurchsatz geringer sein als der erste. Danach kann die Steuerung 26 das Pumpenförderstromeinstellsignal 48 zur Pumpe 40 übertragen, die dann das Reduktionsmittelfluid 34 mit einem dritten Massendurchsatz, der geringer ist als der erste Massendurchsatz, zur Einspritzdüse 32 befördert.
Unter einem weiteren Aspekt kann das Zweiwegeventil 46 zunächst in einer geöffneten Position sein, die Pumpe 40 kann so konfiguriert sein, dass sie das Reduktionsmittelfluid 34 mit einem ersten Massendurchsatz zu der Einspritzdüse 32 befördert, und die Einspritzdüse 32 kann so konfiguriert sein, dass sie das Reduktionsmittelfluid 34 mit einem zweiten Massendurchsatz in den Abgasstrom 16 abgibt. In diesem Fall kann der zweite Massendurchsatz größer sein als der erste. Danach kann das Zweiwegeventil 46 als Reaktion auf das Reduktionsmittelabgabesignal 28 aus der geöffneten in die geschlossene Position umschalten, so dass kein überschüssiges Reduktionsmittelfluid 34 durch die Rückführleitung 44 zum Reduktionsmittelfluidtank 30 strömen kann. Wenn der erste Massendurchsatz an der Einspritzdüse 32 geringer ist als erforderlich und dieses Zweiwegeventil 46 geschlossen ist, kann die Steuerung 26 zudem ein Pumpenförderstromeinstellsignal 48 zur Pumpe 40 übertragen. Danach kann die Pumpe 40 das Reduktionsmittelfluid 34 mit einem dritten Massendurchsatz befördern, der größer ist als der erste Massendurchsatz. Der dritte Massendurchsatz kann in diesem Fall geringer sein als der zweite Massendurchsatz oder diesem gleichen.
In einem anderen Fall kann das Zweiwegeventil 46 zunächst in einer geöffneten Position sein, die Pumpe 40 ist ferner so konfiguriert, dass sie das Reduktionsmittelfluid 34 mit einem ersten Massendurchsatz zu der Einspritzdüse 32 befördert, und die Einspritzdüse 32 kann so konfiguriert sein, dass sie das Reduktionsmittelfluid 34 mit einem zweiten Massendurchsatz, der geringer ist als der erste Massendurchsatz, in den Abgasstrom 16 abgibt. Danach kann die Steuerung 26 ein Pumpenförderstromeinstellsignal 48 zur Pumpe 40 übertragen, die dann das Reduktionsmittelfluid 34 mit einem dritten Massendurchsatz, der geringer ist als der zweite Massendurchsatz oder diesem gleicht, zur Einspritzdüse 32 befördert.
Wie in 2 gezeigt ist, kann das Reduktionsmittelzufuhrsystem 18 eine Stromregelöffnung 50 aufweisen, die vor oder hinter dem Zweiwegeventil 46 in der Rückführleitung 44 positioniert ist. Alternativ dazu kann die Stromregelöffnung 50 in das Zweiwegeventil 46 integriert sein. Das Reduktionsmittelzufuhrsystem 18 kann ein Umkehrventil 52 aufweisen, das vor der Einspritzdüse 32 und der Rückführleitung 44 positioniert und so konfiguriert ist, dass es die Strömungsrichtung des Reduktionsmittelfluids 34 zurück zum Reduktionsmittelfluidtank 30 umkehrt. Das Reduktionsmittelzufuhrsystem 18 kann ferner einen tankinternen Filter zum Entfernen von Feststoffpartikeln aus dem Reduktionsmittelfluid 34 aufweisen, bevor dieses in die Saugleitung 38 eintritt. Es kann auch ein Inline-Filter 56 zum Entfernen von Feststoffpartikeln aus dem Reduktionsmittelfluid 34, bevor es die Einspritzdüse 32 erreicht, in der Druckleitung 42 positioniert sein. Und schließlich kann das Reduktionsmittelzufuhrsystem 18 einen in der Druckleitung 42 positionierten Drucksensor 58 aufweisen, der so konfiguriert ist, dass er den Massendurchsatz des Reduktionsmittelfluids 34 in der Druckleitung 42 misst und ein Drucksignal zur Steuerung 26 überträgt.
In 3 ist ein beispielhaftes Steuersystem, das mit der vorliegenden Offenbarung benutzt werden kann, dargestellt und allgemein mit dem Bezugszeichen 62 versehen. Ein solches Steuersystem 62 kann den NO_x-Sensor 22 und den Drucksensor 58 gemäß der obigen Beschreibung aufweisen. Wie in 3 zu sehen ist, können der NO_x-Sensor und der Drucksensor 22 mit der Steuerung 26 wirkverbunden und so konfiguriert sein, dass sie ein Motorsystembetriebssignal 24 beziehungsweise ein Durchsatzsignal 60 zur Steuerung 26 übertragen. Die Steuerung 26 kann so implementiert sein, dass sie den Betrieb des Reduktionsmittelzufuhrsystems 18 steuert. Die Steuerung 26 kann einen Mikroprozessor 64 zum Ausführen bestimmter Programme aufweisen, die verschiedene mit dem Reduktionsmittelzufuhrsystem 18 verknüpfte Funktionen steuern und überwachen, einschließlich des Umschaltens der Pumpe 40 zwischen dem Ein-Zustand und dem Aus-Zustand, des Umschaltens des Zweiwegeventils 46 zwischen der geschlossenen und der geöffneten Position und des Konfigurierens der Einspritzdüse 32 zum Abgeben des Reduktionsmittelfluids 34 mit dem zweiten Massendurchsatz in den Abgasstrom 16. Der Mikroprozessor 64 kann mit einem Speicher 66 wie einem Nurlesespeicher (ROM) 68 zum Speichern eines Programms oder von Programmen und einem Schreiblesespeicher (RAM) 70, der als Arbeitsbereich zur Verwendung beim Ausführen der in dem Speicher 66 gespeicherten Programme dient, verknüpft sein. Es ist zwar der Mikroprozessor 64 gezeigt, es ist jedoch auch möglich und wird erwogen, andere elektronische Komponenten wie einen Mikrocontroller, einen ASIC-Chip (Application Specific Integrated Circuit – anwendungsspezifische integrierte Schaltung) oder ein beliebiges anderes integriertes Schaltungsbauelement zu benutzen.
Die Steuerung 26 kann mit der Einspritzdüse 32, der Pumpe 40 und dem Zweiwegeventil 46 wirkverbunden sein. Die Steuerung 26 kann ferner so konfiguriert sein, dass sie das Reduktionsmittelabgabesignal 28 zur Einspritzdüse 32, zur Pumpe 40 und zum Zweiwegeventil 46 überträgt. Als Reaktion darauf kann die Pumpe 40 das Reduktionsmittelfluid 34 mit dem ersten Massendurchsatz zur Einspritzdüse 32 befördern, die Einspritzdüse 32 kann das Reduktionsmittelfluid 34 mit dem zweiten Massendurchsatz in den Abgasstrom 16 abgeben, und das Zweiwegeventil 46 kann zwischen der geschlossenen und der geöffneten Position oder der geöffneten und der geschlossenen Position umschalten. Die Steuerung 26 kann ferner so konfiguriert sein, dass sie das Durchsatzsignal 60 empfängt und das Pumpenförderstromeinstellsignal 48 überträgt, so dass die Pumpe 40 danach das Reduktionsmittelfluid 34 mit dem dritten Massendurchsatz zur Einspritzdüse 32 befördert.
Gewerbliche Anwendbarkeit
In der Praxis können die Lehren der vorliegenden Offenbarung bei vielen industriellen Anwendungen Anwendung finden, wie unter anderem bei Abgasnachbehandlungssystemen für Motoren und Maschinen, die solche Motoren versorgen. Hier offenbarte Abgasnachbehandlungssysteme können beispielsweise bei Motoren wie einem Motor mit Fremdzündung oder einem Motor mit Kompressionszündung wie einem Dieselmotor, einem Motor mit homogener Kompressionszündung oder einem Motor mit reaktivitätsgesteuerter Kompressionszündung oder einem anderen in der Technik bekannten Motor mit Kompressionszündung verwendet werden. Der Motor 12 kann mit Benzin, Dieselkraftstoff, Biodiesel, Dimethylether, Alkohol, Erdgas, Propan, Wasserstoff, Kombinationen davon oder einem beliebigen anderen in der Technik bekannten Kraftstoff betrieben werden.
In 4 ist ein beispielhaftes Ablaufdiagramm gezeigt, das eine beispielhafte Abfolge von Schritten darstellt, die befolgt werden kann, damit unter Verwendung des Reduktionsmittelzufuhrsystems 18 und des Steuersystems 62 der vorliegenden Offenbarung Reduktionsmittelfluid 34 in den Abgasstrom 16 des Abgasnachbehandlungssystems 14 abgegeben wird. Schritt 72 des Verfahrens kann das Bestimmen umfassen, ob Reduktionsmittelfluid 34 in das Abgasrohr 36 abgegeben werden muss. Wie bereits beschrieben wurde, kann der NO_x-Sensor 22 beispielsweise die Konzentration von NO_x-Verbindungen im Abgasstrom 16 messen und das Motorsystembetriebssignal 24 zur Steuerung 26 übertragen. Die Steuerung 26 kann das Motorsystembetriebssignal 24 benutzen und bestimmen, ob das Reduktionsmittelfluid 34 in das Abgasrohr 36 abgegeben werden muss. Wenn diese Steuerung 26 bestimmt, dass kein Reduktionsmittelfluid 34 abgegeben werden muss, dann kann bei Schritt 74 ein Aus-Zustand des Reduktionsmittelzufuhrsystems 18 beibehalten werden, und der Algorithmus kann zu Schritt 72 zurückkehren.
Wenn jedoch Reduktionsmittelfluid 34 an das Abgasrohr 36 abgegeben werden muss, dann kann die Steuerung 26 bei Schritt 76 das Reduktionsmittelabgabesignal 28 zur Einspritzdüse 32, zur Pumpe 40 und zum Zweiwegeventil 46 übertragen. Schritt 78 kann das Bestimmen umfassen, ob der an die Einspritzdüse 32 abgegebene Massendurchsatz eingestellt werden muss. Wie oben beschrieben ist, kann der Drucksensor 58 so konfiguriert sein, dass er den Massendurchsatz des Reduktionsmittelfluids 34 in der Druckleitung 42 misst und danach ein Durchsatzsignal 60 zur Steuerung 26 überträgt. Die Steuerung 26 kann das Durchsatzsignal 60 benutzen und bestimmen, ob der an die Einspritzdüse 32 abgegebene Massendurchsatz eingestellt werden muss. Wenn die Steuerung 26 bestimmt, dass der Massendurchsatz nicht eingestellt werden muss, dann können die aktuellen Einstellungen der Einspritzdüse 32, der Pumpe 40 und des Zweiwegeventils 46 bei Schritt 80 beibehalten werden. Danach kann das Verfahren zu Schritt 72 zurückkehren.
Wenn Schritt 78 bestimmt, dass der Massendurchsatz eingestellt werden muss, dann kann das Steuersystem 62 bei Schritt 82 bestimmen, ob sich das Zweiwegeventil 46 in der geschlossenen Position befindet. Wenn sich das Zweiwegeventil 46 in der geschlossenen Position befindet, kann die Steuerung 26 danach bestimmen, ob der erste Massendurchsatz größer ist als der zweite Massendurchsatz, wie beispielsweise durch Verwenden des Durchsatzsignals 60 des Drucksensors 58 bei Schritt 84. Danach kann das Zweiwegeventil 46 in die geöffnete Position umgeschaltet werden, damit Reduktionsmittelfluid 34 durch die Rückführleitung 44 strömen kann, und es kann ein Pumpenförderstromeinstellsignal 48 zur Pumpe 40 übertragen werden, und danach kann die Pumpe 40 bei Schritt 86 des Verfahrens das Reduktionsmittelfluid 34 mit einem dritten Massendurchsatz befördern, der geringer ist als der zweite Massendurchsatz oder diesem gleicht. Danach kann das Verfahren zu Schritt 72 zurückkehren.
Wenn jedoch der erste Massendurchsatz geringer ist als der zweite, dann kann die Steuerung 26 bei Schritt 88 ein Pumpenförderstromeinstellsignal 48 zur Pumpe 40 übertragen. Danach kann die Pumpe 40 bei Schritt 88 das Reduktionsmittelfluid 34 mit einem dritten Massendurchsatz befördern, der größer ist als der erste Massendurchsatz, welcher geringer ist als der zweite Massendurchsatz oder diesem gleicht. Daraufhin kann das Verfahren zu Schritt 72 zurückkehren.
Wenn sich das Zweiwegeventil 46 bei Schritt 82 in der offenen Position befindet, dann kann die Steuerung 26 bei Schritt 90 bestimmen, ob die Summe des durch die Rückführleitung 44 strömenden Reduktionsmittelfluids 34 und des ersten Massendurchsatzs größer ist als der zweite Massendurchsatz, wie beispielsweise durch Verwenden des Durchsatzsignals 60 des Drucksensors 58. Danach kann das Zweiwegeventil 46 in die geschlossene Position umgeschaltet werden, um zu verhindern, dass Reduktionsmittelfluid 34 durch die Rückführleitung 44 strömt, und die Steuerung 26 kann bei Schritt 92 ein Pumpenförderstromeinstellsignal 48 zur Pumpe 40 senden. Danach kann die Pumpe 40 bei Schritt 92 das Reduktionsmittelfluid 34 mit einem dritten Massendurchsatz befördern, der größer ist als der erste Massendurchsatz und geringer als der zweite Massendurchsatz oder diesem gleicht. Dann kann das Verfahren zu Schritt 72 zurückkehren.
Wenn jedoch die Summe des durch die Rückführleitung 44 strömenden Reduktionsmittelfluids 34 und des ersten Massendurchsatzs größer ist als der zweite Massendurchsatz, dann kann die Steuerung 26 bei Schritt 94 ein Pumpenförderstromeinstellsignal 48 zur Pumpe 40 übertragen. Danach kann die Pumpe 40 bei Schritt 94 das Reduktionsmittelfluid 34 mit einem dritten Massendurchsatz befördern, der geringer ist als der erste Massendurchsatz, welcher geringer ist als der zweite Massendurchsatz oder diesem gleicht. Das Verfahren kann zu Schritt 72 zurückkehren.
Die obige Beschreibung soll lediglich der Veranschaulichung dienen, und somit können an den oben beschriebenen Ausführungsformen Modifikationen vorgenommen werden, ohne dass vom Schutzumfang der Offenbarung abgewichen wird. Somit fallen diese Modifikationen in den Schutzumfang der vorliegenden Offenbarung und sollen in den Geltungsbereich der beiliegenden Ansprüche fallen.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

EP 2013/050783 [0004]
WO 2013/135401 [0004]

Claims

Reduktionsmittelzufuhrsystem (18) für ein Abgasnachbehandlungssystem (14) mit Folgendem: einer Steuerung (26), die so konfiguriert ist, dass sie ein Motorsystembetriebssignal (24) empfängt und als Reaktion auf das Motorsystembetriebssignal (24) ein Reduktionsmittelabgabesignal (28) überträgt, einer Einspritzdüse (32), die so konfiguriert ist, dass sie als Reaktion auf das Reduktionsmittelabgabesignal (28) ein Reduktionsmittelfluid (34) in einen Abgasstrom (16) des Abgasnachbehandlungssystems (14) abgibt, einer Pumpe (40), die so konfiguriert ist, dass sie als Reaktion auf das Reduktionsmittelabgabesignal (28) zwischen einem Aus-Zustand und einem Ein-Zustand umschaltet, wobei der Aus-Zustand verhindert, dass die Pumpe (40) das Reduktionsmittelfluid (34) zur Einspritzdüse (32) befördert, und der Ein-Zustand zulässt, dass die Pumpe (40) das Reduktionsmittelfluid (34) zu der Einspritzdüse (32) befördert, einer Rückführleitung (44), einem Zweiwegeventil (46), das in der Rückführleitung (44) positioniert und so konfiguriert ist, dass es als Reaktion auf das Reduktionsmittelabgabesignal (28) zwischen einer geschlossenen und einer geöffneten Position umschaltet, wobei die geschlossene Position das Reduktionsmittelfluid (34) daran hindert, durch die Rückführleitung (44) zu einem Reduktionsmittelfluidtank (30) zu strömen, und die offene Position zulässt, dass das Reduktionsmittelfluid (34) durch die Rückführleitung (44) zu dem Reduktionsmittelfluidtank (30) strömt.
Reduktionsmittelzufuhrsystem (18) nach Anspruch 1, bei dem sich das Zweiwegeventil (46) zunächst in der geschlossenen Position befindet, die Pumpe (40) ferner so konfiguriert ist, dass sie das Reduktionsmittelfluid (34) mit einem ersten Massendurchsatz zur Einspritzdüse (32) befördert, die Einspritzdüse (32) ferner so konfiguriert ist, dass sie das Reduktionsmittelfluid (34) mit einem zweiten Massendurchsatz, der geringer ist als der erste Massendurchsatz, in den Abgasstrom (16) abgibt, und das Zweiwegeventil (46) danach als Reaktion auf das Reduktionsmittelabgabesignal (28) in die geöffnete Position umschaltet und dadurch zulässt, dass das Reduktionsmittelfluid (34) durch die Rückführleitung (44) zum Reduktionsmittelfluidtank (30) strömt.
Reduktionsmittelzufuhrsystem (18) nach Anspruch 2, bei dem die Steuerung (26) ferner so konfiguriert ist, dass sie ein Pumpenförderstromeinstellsignal (48) zur Pumpe (40) überträgt, nachdem das Zweiwegeventil (46) in die geöffnete Position umgeschaltet hat, und die Pumpe (40) ferner so konfiguriert ist, dass sie das Pumpenförderstromeinstellsignal (48) empfängt und danach das Reduktionsmittelfluid (34) mit einem dritten Massendurchsatz befördert, der geringer ist als der erste Massendurchsatz.
Reduktionsmittelzufuhrsystem (18) nach Anspruch 1, bei dem sich das Zweiwegeventil (46) zunächst in der geschlossenen Position befindet, die Pumpe (40) ferner so konfiguriert ist, dass sie das Reduktionsmittelfluid (34) mit einem ersten Massendurchsatz zur Einspritzdüse (32) befördert, die Einspritzdüse (32) ferner so konfiguriert ist, dass sie das Reduktionsmittelfluid (34) mit einem zweiten Massendurchsatz, der geringer ist als der erste Massendurchsatz, in den Abgasstrom (16) abgibt, und die Steuerung (26) ferner so konfiguriert ist, dass sie ein Pumpenförderstromeinstellsignal (48) zur Pumpe (40) überträgt, wobei die Pumpe (40) ferner so konfiguriert ist, dass sie das Pumpenförderstromeinstellsignal (48) empfängt und danach das Reduktionsmittelfluid (34) mit einem dritten Massendurchsatz befördert, der geringer ist als der erste Massendurchsatz.
Reduktionsmittelzufuhrsystem (18) nach Anspruch 1, bei dem sich das Zweiwegeventil (46) zunächst in der geöffneten Position befindet, die Pumpe (40) ferner so konfiguriert ist, dass sie das Reduktionsmittelfluid (34) mit einem ersten Massendurchsatz zur Einspritzdüse (32) befördert, die Einspritzdüse (32) ferner so konfiguriert ist, dass sie das Reduktionsmittelfluid (34) mit einem zweiten Massendurchsatz, der größer ist als der erste Massendurchsatz, in den Abgasstrom (16) abgibt, und das Zweiwegeventil (46) danach als Reaktion auf das Reduktionsmittelabgabesignal (28) in die geschlossene Position umschaltet und dadurch verhindert, dass das Reduktionsmittelfluid (34) durch die Rückführleitung (44) zum Reduktionsmittelfluidtank (30) strömt.
Reduktionsmittelzufuhrsystem (18) nach Anspruch 5, bei dem die Steuerung (26) ferner so konfiguriert ist, dass sie ein Pumpenförderstromeinstellsignal (48) zur Pumpe (40) überträgt, nachdem das Zweiwegeventil (46) in die geschlossene Position umgeschaltet hat, und die Pumpe (40) ferner so konfiguriert ist, dass sie das Pumpenförderstromeinstellsignal (48) empfängt und danach das Reduktionsmittelfluid (34) mit einem dritten Massendurchsatz befördert, der größer ist als der erste Massendurchsatz und geringer als der zweite Massendurchsatz oder diesem gleicht.
Reduktionsmittelzufuhrsystem (18) nach Anspruch 1, bei dem sich das Zweiwegeventil (46) zunächst in der geöffneten Position befindet, die Pumpe (40) ferner so konfiguriert ist, dass sie das Reduktionsmittelfluid (34) mit einem ersten Massendurchsatz zur Einspritzdüse (32) befördert, die Einspritzdüse (32) ferner so konfiguriert ist, dass sie das Reduktionsmittelfluid (34) mit einem zweiten Massendurchsatz, der geringer ist als der erste Massendurchsatz, in den Abgasstrom (16) abgibt, und die Steuerung (26) ferner so konfiguriert ist, dass sie ein Pumpenförderstromeinstellsignal (48) zur Pumpe (40) überträgt, wobei die Pumpe (40) ferner so konfiguriert ist, dass sie das Pumpenförderstromeinstellsignal (48) empfängt und danach das Reduktionsmittelfluid (34) mit einem dritten Massendurchsatz befördert, der geringer ist als der zweite Massendurchsatz oder diesem gleicht.
Reduktionsmittelzufuhrsystem (18) nach Anspruch 1, das ferner eine Stromregelöffnung (50) aufweist, die in Reihe vor oder hinter dem Zweiwegeventil (46) in der Rückführleitung (44) positioniert ist.
Reduktionsmittelzufuhrsystem (18) nach Anspruch 1, das ferner eine Stromregelöffnung (50) aufweist, die in das Zweiwegeventil (46) integriert ist.
Reduktionsmittelzufuhrsystem (18) nach Anspruch 1, das ferner ein Umkehrventil (52) aufweist, das vor der Einspritzdüse (32) und der Rückführleitung (44) positioniert und so konfiguriert ist, dass es die Strömungsrichtung des Reduktionsmittelfluids (34) umkehrt.
Abgasnachbehandlungssystem (14), das Folgendes umfasst: einen Motor (12), ein Abgasrohr (36), das mit dem Motor (12) fluidverbunden und so konfiguriert ist, dass es einen Abgasstrom (16) des Motors (12) leitet, eine Einspritzdüse (32), die mit dem Abgasrohr (36) fluidverbunden und so konfiguriert ist, dass sie als Reaktion auf ein Reduktionsmittelabgabesignal (28) ein Reduktionsmittelfluid (34) in den Abgasstrom (16) des Motors (12) abgibt, eine Pumpe (40), die so konfiguriert ist, dass sie als Reaktion auf das Reduktionsmittelabgabesignal (28) zwischen einem Aus-Zustand und einem Ein-Zustand umschaltet, wobei der Aus-Zustand verhindert, dass die Pumpe (40) das Reduktionsmittelfluid (34) zur Einspritzdüse (32) leitet, und der Ein-Zustand zulässt, dass die Pumpe (40) das Reduktionsmittelfluid (34) zur Einspritzdüse (32) leitet, eine Rückführleitung (44), die mit der Pumpe (40) und der Einspritzdüse (32) fluidverbunden ist, sich hinter der Pumpe (40) und vor der Einspritzdüse (32) befindet und so konfiguriert ist, dass sie das Reduktionsmittelfluid (34) zu einem Reduktionsmittelfluidtank (30) zurückführt, ein Zweiwegeventil (46), das in der Rückführleitung (44) positioniert und so konfiguriert ist, dass es als Reaktion auf das Reduktionsmittelabgabesignal (28) zwischen einer geschlossenen und einer geöffneten Position umschaltet, wobei die geschlossene Position das Reduktionsmittelfluid (34) daran hindert, durch die Rückführleitung (44) zu dem Reduktionsmittelfluidtank (4430 zurückzukehren, und die offene Position zulässt, dass das Reduktionsmittelfluid (34) durch die Rückführleitung (44) zu dem Reduktionsmittelfluidtank (30) zurückkehrt, und eine Steuerung (26), die so konfiguriert ist, dass sie ein Motorsystembetriebssignal (24) empfängt, das Reduktionsmittelabgabesignal (28) und ein Pumpenförderstromeinstellsignal (48) überträgt.
Abgasnachbehandlungssystem (14) nach Anspruch 11, bei dem sich das Zweiwegeventil (46) zunächst in der geschlossenen Position befindet, die Pumpe (40) ferner so konfiguriert ist, dass sie das Reduktionsmittelfluid (34) mit einem ersten Massendurchsatz zur Einspritzdüse (32) befördert, die Einspritzdüse (32) ferner so konfiguriert ist, dass sie das Reduktionsmittelfluid (34) mit einem zweiten Massendurchsatz, der geringer ist als der erste Massendurchsatz, in den Abgasstrom (16) abgibt, und das Zweiwegeventil (46) danach als Reaktion auf das Reduktionsmittelabgabesignal (28) in die geöffnete Position umschaltet und dadurch zulässt, dass das Reduktionsmittelfluid (34) durch die Rückführleitung (44) zum Reduktionsmittelfluidtank (30) strömt.
Abgasnachbehandlungssystem (14) nach Anspruch 12, bei dem die Steuerung (26) ferner so konfiguriert ist, dass sie ein Pumpenförderstromeinstellsignal (48) zur Pumpe (40) überträgt, nachdem das Zweiwegeventil (46) in die geöffnete Position umgeschaltet hat, und die Pumpe (40) ferner so konfiguriert ist, dass sie das Pumpenförderstromeinstellsignal (48) empfängt und danach das Reduktionsmittelfluid (34) mit einem dritten Massendurchsatz befördert, der geringer ist als der erste Massendurchsatz.
Abgasnachbehandlungssystem (14) nach Anspruch 11, bei dem sich das Zweiwegeventil (46) zunächst in der geschlossenen Position befindet, die Pumpe (40) ferner so konfiguriert ist, dass sie das Reduktionsmittelfluid (34) mit einem ersten Massendurchsatz zur Einspritzdüse (32) befördert, die Einspritzdüse (32) ferner so konfiguriert ist, dass sie das Reduktionsmittelfluid (34) mit einem zweiten Massendurchsatz, der geringer ist als der erste Massendurchsatz, in den Abgasstrom (16) abgibt, und die Steuerung (26) ferner so konfiguriert ist, dass sie ein Pumpenförderstromeinstellsignal (48) zur Pumpe (40) überträgt, wobei die Pumpe (40) ferner so konfiguriert ist, dass sie das Pumpenförderstromeinstellsignal (48) empfängt und danach das Reduktionsmittelfluid (34) mit einem dritten Massendurchsatz befördert, der geringer ist als der erste Massendurchsatz.
Abgasnachbehandlungssystem (14) nach Anspruch 11, das ferner einen mit dem Abgasrohr (36) verknüpften NO_x-Sensor (22) aufweist, der so konfiguriert ist, dass er das Motorsystembetriebssignal (24) zur Steuerung (26) überträgt.
Abgasnachbehandlungssystem (14) nach Anspruch 11, das ferner eine Stromregelöffnung (50) aufweist, die in Reihe vor oder hinter dem Zweiwegeventil (46) in der Rückführleitung (44) positioniert ist.
Abgasnachbehandlungssystem (14) nach Anspruch 11, das ferner ein Umkehrventil (52) aufweist, das vor der Einspritzdüse (32) und der Rückführleitung (44) positioniert und so konfiguriert ist, dass es die Strömungsrichtung des Reduktionsmittelfluids (34) umkehrt.
Verfahren zum Abgeben von Reduktionsmittelfluid (34) in ein Abgasrohr (36) eines Abgasnachbehandlungssystems (14), das Folgendes umfasst: derartiges Konfigurieren einer Einspritzdüse (32), dass sie als Reaktion auf ein Reduktionsmittelabgabesignal (28) das Reduktionsmittelfluid (34) in das Abgasrohr (16) abgibt, Fluidverbinden einer Pumpe (40) mit der Einspritzdüse (32), wobei die Pumpe (40) so konfiguriert ist, dass sie als Reaktion auf das Reduktionsmittelabgabesignal (28) zwischen einem Aus-Zustand und einem Ein-Zustand umschaltet, wobei der Aus-Zustand verhindert, dass die Pumpe (40) das Reduktionsmittelfluid (34) zur Einspritzdüse (32) befördert, und der Ein-Zustand zulässt, dass die Pumpe (40) das Reduktionsmittelfluid (34) zur Einspritzdüse (32) befördert, wobei die Pumpe (40) ferner so konfiguriert ist, dass sie ein Pumpenförderstromeinstellsignal (48) empfängt, Positionieren eines Zweiwegeventils (46) in der Rückführleitung (44), die sich hinter der Pumpe (40) und vor der Einspritzdüse (32) befindet, wobei das Zweiwegeventil (46) so konfiguriert ist, dass es als Reaktion auf das Reduktionsmittelabgabesignal (28) zwischen einer geschlossenen und einer geöffneten Position umschaltet, Bestimmen, ob das Reduktionsmittelfluid (34) an das Abgasrohr (36) abgegeben werden muss, Senden des Reduktionsmittelabgabesignals (28) zu der Einspritzdüse (32) und der Pumpe (40), wenn Reduktionsmittelfluid (34) an das Abgasrohr (36) abgegeben werden muss, Umschalten der Pumpe (40) in den Ein-Zustand als Reaktion auf das Reduktionsmittelabgabesignal (28), wodurch das Reduktionsmittel mit einem ersten Massendurchsatz zur Einspritzdüse (32) befördert wird, und Abgeben des Reduktionsmittelfluids (34) mit einem zweiten Massendurchsatz über die Einspritzdüse (32) in das Abgasrohr (16) als Reaktion auf das Reduktionsmittelabgabesignal (28).
Verfahren zum Abgeben von Reduktionsmittelfluid (34) nach Anspruch 18, das ferner Folgendes umfasst: das Senden des Reduktionsmittelabgabesignals (28) zu dem Zweiwegesignal (46), damit das Zweiwegesignal (46) in die geöffnete Position umgeschaltet wird, wenn der zweite Massendurchsatz geringer ist als der erste Massendurchsatz, was zulässt, dass das Reduktionsmittelfluid (34) durch die Rückführleitung (44) zu einem Reduktionsmittelfluidtank (30) strömt, das Senden des Pumpenförderstromeinstellsignals (48) zur Pumpe (40) und das Befördern des Reduktionsmittelfluids (34) mit einem dritten Massendurchsatz, der geringer ist als der erste Massendurchsatz.
Verfahren zum Abgeben von Reduktionsmittelfluid (34) nach Anspruch 18, das ferner Folgendes umfasst: das Senden des Reduktionsmittelabgabesignals (28) zu dem Zweiwegesignal (46), damit das Zweiwegesignal (46) in die geschlossene Position umgeschaltet wird, wenn der zweite Massendurchsatz größer ist als der erste Massendurchsatz, was verhindert, dass das Reduktionsmittelfluid (34) durch die Rückführleitung (44) zu einem Reduktionsmittelfluidtank (30) strömt, das Senden des Pumpenförderstromeinstellsignals (48) zur Pumpe (40) und das Befördern des Reduktionsmittelfluids (34) mit einem dritten Massendurchsatz, der größer ist als der erste Massendurchsatz.