DE102016118454A1 - System und Verfahren zur Änderung des Bereitstellungsdrucks eines Reduktionsmittels an Nachbehandlungssysteme - Google Patents

System und Verfahren zur Änderung des Bereitstellungsdrucks eines Reduktionsmittels an Nachbehandlungssysteme Download PDF

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Abstract

Ein Nachbehandlungssystem umfasst einen Reduktionsmittellagertank und ein SCR-System einschließlich eines Katalysators zur Reduzierung der Bestandteile eines Abgases. Ein Reduktionsmittelzuführbauteil ist fluidisch mit dem Reduktionsmittellagertank und dem SCR-System verbunden. Ein Steuergerät ist kommunikativ mit dem Reduktionsmittelzuführbauteil verbunden. Das Steuergerät ist so konfiguriert, dass es: einen anfänglichen Druck des Reduktionsmittels bestimmt, einen ersten Druck bestimmt, mit dem das Reduktionsmittel dem selektiven katalytischen Reduktionssystem bereitgestellt wird und einen Betriebsparameter des Reduktionsmittelzuführbauteils anpasst. Die Anpassung des Betriebsparameters führt zu einer zumindest selektiven Bereitstellung des Reduktionsmittels mit dem ersten Druck an das SCR-System.

Description

  • TECHNISCHES GEBIET
  • Die vorliegende Offenbarung betrifft allgemein Nachbehandlungssysteme zur Verwendung mit Verbrennungsmotoren (IC-Motoren).
  • HINTERGRUND
  • Abgas-Nachbehandlungssysteme werden zur Aufnahme und Behandlung von durch IC-Motoren erzeugtem Abgas verwendet. Herkömmliche Abgas-Nachbehandlungssysteme beinhalten eine beliebige Anzahl mehrerer unterschiedlicher Komponenten zum Reduzieren des Anteils an schädlichen Abgasemissionen in Abgas. Beispielsweise schließen bestimmte Abgas-Nachbehandlungssysteme für dieselbetriebene Verbrennungsmotoren einen selektiven katalytischen Reduktionskatalysator (SCR) zur Umwandlung von NOx (NO und NO2 in geringfügigem Anteil) in harmloses Stickstoffgas (N2) und Wasserdampf (H2O) in Gegenwart von Ammoniak (NH3) ein. Im Allgemeinen wird in solchen herkömmlichen Nachbehandlungssystemen ein Abgasreduktionsmittel (z.B. ein Diesel-Abgasfluid wie Harnstoff) in das Nachbehandlungssystem eingespritzt, um eine Ammoniakquelle bereitzustellen, und mit dem Abgas gemischt, um die NOx-Gase teilweise zu reduzieren. Die Nebenprodukte der Reduzierung des Abgases werden dann fluidisch an den Katalysator geleitet, der in das SCR-Nachbehandlungssystem eingebaut ist, um im Wesentlichen alle NOx-Gase in relativ harmlose Nebenprodukte zu zerlegen, die aus solchen herkömmlichen SCR-Nachbehandlungssystemen ausgestoßen werden.
  • Ein Abgasreduktionsmittel wird üblicherweise dem SCR-System als Ammoniakquelle zugeführt, um die Reduktion von Bestandteilen wie NOx-Gasen des Abgases (z.B. eines Diesel-Abgases) zu erleichtern. Das Abgasreduktionsmittel wird in einem Reduktionsmittellagertank aufbewahrt und an das SCR-System geliefert. Das Reduktionsmittel schließt im Allgemeinen eine wässrige Lösung wie eine wässrige Harnstofflösung ein. Reduktionsmittelzuführbauteile werden im Allgemeinen dafür verwendet, das Reduktionsmittel aus dem Reduktionsmittellagertank bereitzustellen.
  • Der Harnstoff oder jede andere Ammoniakquelle, die dem Nachbehandlungssystem zugeführt wird, kann an den Seitenwänden und/oder Komponenten des Nachbehandlungssystems abgelagert werden. Die Menge und der Anteil der Reduktionsmittelablagerungen im Nachbehandlungssystem kann eine Funktion des Drucks sein, mit dem das Reduktionsmittel dem Nachbehandlungssystem zugeführt wird, und/oder anderer Parameter, die ein effizientes Vermischen des Reduktionsmittels mit dem Abgas beeinträchtigen können. Erhöhungen der Reduktionsmittelablagerungen können zu ineffizientem Vermischen des Abgases mit dem Reduktionsmittel führen, sowie zu Temperaturschwankungen im Abgas und/oder zur Erhöhung des Gegendrucks, dem das Abgas beim Strömen durch das Nachbehandlungssystem ausgesetzt ist. All dies kann die katalytische Umwandlungseffizienz des Nachbehandlungssystems negativ beeinflussen.
  • KURZFASSUNG
  • Die hier beschriebenen Ausführungsformen beziehen sich im Allgemeinen auf Systeme und Verfahren der Veränderung des Drucks eines einem Nachbehandlungssystem zugeführten Reduktionsmittels und insbesondere auf die Anpassung des Reduktionsmittelzuführdrucks durch Anpassung eines Betriebsparameters eines Reduktionsmittelzuführbauteils, das mit dem Motor fluidisch gekoppelt ist.
  • In einem ersten Satz an Ausführungsformen umfasst ein Nachbehandlungssystem einen Reduktionsmittellagertank und ein SCR-System einschließlich eines Katalysators zur Reduzierung der Bestandteile eines Abgases. Ein Reduktionsmittelzuführbauteil ist mit dem Reduktionsmittellagertank und dem SCR-System fluidisch verbunden. Ein Steuergerät ist kommunikativ mit dem Reduktionsmittelzuführbauteil verbunden. Das Steuergerät ist so konfiguriert, dass es einen anfänglichen Druck des Reduktionsmittels bestimmt, einen ersten Druck bestimmt, bei dem das Reduktionsmittel dem selektiven katalytischen Reduktionssystem bereitgestellt werden soll und einen Betriebsparameter des Reduktionsmittelzuführbauteils anpasst. Die Anpassung der Betriebsparameter führt zur zumindest selektiven Bereitstellung des Reduktionsmittels mit dem ersten Druck an das SCR-System.
  • In einem weiteren Satz an Ausführungsformen umfasst ein System zur Steuerung des Drucks eines einem Nachbehandlungssystem aus einem Reduktionsmittellagertank zugeführten Reduktionsmittels ein Reduktionsmittelzuführbauteil, das so konfiguriert ist, dass es fluidisch mit jeweils dem Reduktionsmittellagertank und dem Nachbehandlungssystem gekoppelt ist. Ein Steuermodul ist kommunikativ mit dem Reduktionsmittelzuführbauteil verbunden. Das Steuermodul umfasst ein Steuergerät, das so konfiguriert ist, dass es einen anfänglichen Druck des Reduktionsmittels bestimmt, einen ersten Druck bestimmt, bei dem das Reduktionsmittel dem Nachbehandlungssystem bereitgestellt werden soll und einen Betriebsparameter des Reduktionsmittelzuführbauteils anpasst. Die Anpassung der Betriebsparameter führt zu einer zumindest selektiven Bereitstellung des Reduktionsmittels mit dem ersten Druck an das Nachbehandlungssystem.
  • In einem noch weiteren Satz an Ausführungsformen umfasst ein Verfahren zur Zuführung eines Reduktionsmittels zu einem Nachbehandlungssystem mithilfe eines Reduktionsmittelzuführbauteils, das eine Pumpe, einen Drucksensor und ein Dosierventil umfasst und mit dem Nachbehandlungssystem fluidisch verbunden ist, die Bestimmung eines ersten Drucks, bei dem das Reduktionsmittel dem Nachbehandlungssystem zugeführt werden soll. Ein Anfangsausgabewert des Drucksensors, der den anfänglichen Druck des Reduktionsmittels am Dosierventil anzeigt, wird interpretiert. Ein erster Ausgabewert des Drucksensors wird bestimmt. Der erste Ausgabewert entspricht dem ersten Druck. Eine Betriebsgeschwindigkeit der Pumpe wird angepasst, bis der Ausgabewert des Drucksensors gleich dem ersten Ausgabewert ist. Das Dosierventil wird aktiviert, was zu einer zumindest selektiven Zufuhr des Reduktionsmittels zu dem Nachbehandlungssystem mit dem ersten Druck führt.
  • In einem noch weiteren Satz an Ausführungsformen wird eine Vorrichtung bereitgestellt. Ein Steuermodul ist so konfiguriert, dass es kommunikativ mit dem Reduktionsmittelzuführbauteil verbunden wird. Das Steuermodul umfasst ein Druckbestimmungsmodul, das konfiguriert ist, um: einen Anfangsdruck des Reduktionsmittels zu bestimmen, das einem Nachbehandlungssystem aus einem Reduktionsmittellagertank über ein Reduktionsmittelzuführbauteil zugeführt werden soll, und einen ersten Druck zu bestimmen, mit dem das Reduktionsmittel dem Nachbehandlungssystem zugeführt werden soll. Das Steuermodul umfasst weiterhin ein Anpassungsmodul, das so konfiguriert ist, dass es einen Betriebsparameter des Reduktionsmittelzuführbauteils anpasst. Die Anpassung der Betriebsparameter führt zu einer zumindest selektiven Bereitstellung des Reduktionsmittels mit dem ersten Druck an das Nachbehandlungssystem.
  • Es sollte klar sein, dass alle Kombinationen der vorstehenden Konzepte und weitere Konzepte, die nachfolgend eingehender erörtert werden (vorausgesetzt, dass diese Konzepte nicht gegenseitig unvereinbar sind), als Teil des hierin offenbarten, erfindungsgemäßen Gegenstands gedacht sind. Insbesondere sind alle Kombinationen des beanspruchten Gegenstands, die am Ende dieser Offenbarung aufgeführt sind, als Teil des hierin offenbarten, erfindungsgemäßen Gegenstands gedacht.
  • KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • Die vorstehenden und weiteren Merkmale der vorliegenden Offenbarung werden anhand der folgenden Beschreibung und beigefügten Ansprüche deutlicher, die in Verbindung mit den beiliegenden Zeichnungen zu lesen sind. Unter der Voraussetzung, dass diese Zeichnungen lediglich mehrere Ausführungen gemäß der Offenbarung darstellen und daher nicht als Einschränkung ihres Schutzbereichs zu betrachten sind, wird die Offenbarung unter Verwendung der beiliegenden Zeichnungen genauer und ausführlicher beschrieben.
  • 1 ist eine schematische Darstellung eines Nachbehandlungssystems gemäß einer Ausführungsform.
  • 2 ist eine Darstellung einer anderen Ausführungsform eines Nachbehandlungssystems.
  • 3 ist ein schematisches Blockdiagramm des Fluidkreislaufs einer Versorgungseinheit und einer Dosiereinheit in einem Reduktionsmittelzuführbauteil, das in das Nachbehandlungssystem aus 2 eingefügt ist.
  • 4 ist eine seitliche Schnittansicht einer bestimmten Ausführungsform einer Dosiereinheit, die im Nachbehandlungssystem von 2 eingeschlossen sein kann.
  • 5 ist ein schematisches Blockdiagramm einer Ausführungsform eines Steuermoduls, das im Nachbehandlungssystem von 1 oder 2 eingeschlossen sein kann.
  • 6 ist ein schematisches Flussdiagramm einer anderen Ausführungsform eines Verfahrens zur Variierung des Drucks eines in ein Nachbehandlungssystem über ein Reduktionsmittelzuführbauteil zugeführten Reduktionsmittels durch Variierung einer Betriebsgeschwindigkeit einer Pumpe, die in das Reduktionsmittelzuführbauteil eingefügt ist.
  • 7 ist ein schematisches Blockdiagramm einer Ausführungsform eines Rechnergeräts, das im Nachbehandlungssystem von 1 oder 2 als Steuergerät eingeschlossen sein kann.
  • In der gesamten, folgenden, ausführlichen Beschreibung wird auf die beiliegenden Zeichnungen Bezug genommen. In den Zeichnungen kennzeichnen ähnliche Symbole normalerweise ähnliche Komponenten, sofern der Kontext nichts anderes vorgibt. Die veranschaulichenden Ausführungen, die in der ausführlichen Beschreibung, in den Zeichnungen und Ansprüchen beschrieben sind, sind nicht einschränkend gedacht. Andere Ausführungen können genutzt werden, und es können andere Änderungen vorgenommen werden, ohne vom Grundgedanken oder Schutzbereich des hier vorgestellten Gegenstands abzuweichen. Es versteht sich, dass die Aspekte der vorliegenden Offenbarung, die hierin allgemein beschrieben und in den Figuren veranschaulicht sind, in einer großen Vielfalt unterschiedlicher Konfigurationen angeordnet, ersetzt kombiniert und ausgeführt werden können, die alle ausdrücklich als vorgeschlagen gelten und einen Bestandteil diese Offenbarung bilden.
  • AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG VERSCHIEDENER AUSFÜHRUNGSFORMEN
  • Die hier beschriebenen Ausführungsformen beziehen sich im Allgemeinen auf Systeme und Verfahren der Veränderung des Drucks eines einem Nachbehandlungssystem zugeführten Reduktionsmittels und insbesondere auf die Anpassung des Reduktionsmittelzuführdrucks durch Anpassung eines Betriebsparameters eines Reduktionsmittelzuführbauteils, das mit dem Motor fluidisch gekoppelt ist.
  • Herkömmliche Reduktionsmittelzuführbauteile, die in Nachbehandlungssysteme eingebaut werden, sind so konfiguriert, dass sie ein Reduktionsmittel mit einem festen Zuführdruck dem Nachbehandlungssystem zuführen. Dies hat jedoch Nachteile, da der feste Zuführdruck eventuell nicht zu einer optimalen Mischung des Reduktionsmittels mit dem Abgas unter variierenden Abgasströmungsbedingungen wie Strömungsraten und Temperatur führt. So kann es beispielsweise bei einer geringen Strömungsrate und/oder Temperatur (z.B. während des Leerlaufs des Motors, der das Abgas produziert) vorteilhaft sein, das Reduktionsmittel mit einem relativ geringeren Impuls / geringerer Geschwindigkeit zuzuführen, indem ein Betriebsdruck der Pumpe modifiziert, variiert oder angepasst wird (z.B. ein anderer Druck als der Festdruck, der ein höherer oder ein geringerer Druck sein kann als der Festdruck). Ein geringerer Impuls der Tröpfchen kann zu einer besseren Mischung des Reduktionsmittels mit dem Abgas führen und das Auftreffen des Reduktionsmittels auf den Seitenwänden des Nachbehandlungssystems verhindern und so Reduktionsmittelablagerungen verringern. Im Gegensatz dazu kann es bei einer hohen Strömungsrate und/oder Abgastemperatur (z.B. unter Hochlastbedingungen) vorteilhaft sein, das Reduktionsmittel mit einem höheren Impuls im Vergleich zu einer normalen Strömungsrate und/oder einer normalen Abgastemperatur zuzuführen (z.B. während konstanter Betriebsbedingungen), um eine optimale Vermischung zu erzielen.
  • Verschiedene Ausführungsformen der hierhin beschriebenen Systeme und Verfahren zur Anpassung des Drucks eines einem Nachbehandlungssystem zugeführten Reduktionsmittels können Vorteile bieten, zum Beispiel: (1) die Verwendung eines relativ geringen Drucks zur Zufuhr kleiner Mengen an Reduktionsmittel in das Nachbehandlungssystem, was zu einem besseren Verhältnis zwischen maximalen und minimalen Zuführmengen mit einer relativ höheren Präzision führen kann; (2) die Möglichkeit zur Anpassung des Drucks an niedrige Abgasströmungsgeschwindigkeiten, um das Auftreffen des zugeführten Reduktionsmittels auf den Seitenwänden des Nachbehandlungssystems zu verhindern und so das Vermischen und die Reduzierung von Ablagerungen zu fördern; (3) die Möglichkeit einer Variierung des Drucks, um ein Abkühlen der Seitenwände oder anderer Bestandteile des Nachbehandlungssystems zu vermeiden, indem ein konstantes Auftreffen des Reduktionsmittels darauf verhindert wird, wodurch die Bildung von Ablagerungen unter relativ kalten Bedingungen vermieden wird; (4) die Erleichterung einer Verteilung und des Mischens eines Reduktionsmittels mit dem Abgas durch die Möglichkeit einer Variierung des Zuführdrucks des Reduktionsmittels; und (5) eine bessere Steuerungsmöglichkeit der Größe der Reduktionsmitteltröpfchen sowie der Tröpfchengeschwindigkeit für Variationen in der Masse des Abgases und/oder der Abgastemperatur.
  • 1 ist eine schematische Darstellung eines Nachbehandlungssystems 100 gemäß einer Ausführungsform. Das Nachbehandlungssystem 100 ist so konfiguriert, dass es ein Abgas (z.B. ein Diesel-Abgas) aus einem Motor (z.B. einem Dieselmotor) empfängt und Bestandteile des Abgases wie beispielsweise NOx-Gase, CO usw. reduziert. Das Nachbehandlungssystem 100 umfasst einen Reduktionsmittellagertank 110 (hierin auch als „Tank 110“ bezeichnet), ein Reduktionsmittelzuführbauteil 120, ein SCR-System 150 und ein Steuergerät 170.
  • Der Tank 110 enthält ein Abgasreduktionsmittel, das so zusammengesetzt ist, dass es die Reduktion der Bestandteile des Abgases (z.B. NOx) über einen Katalysator 154 erleichtert, der in das SCR-System 150 eingefügt ist. Bei Ausführungsformen, bei denen das Abgas ein Dieselabgas ist, kann das Abgasreduktionsmittel ein Diesel-Emissions-Fluid (DEF) aufweisen, was eine Ammoniakquelle bereitstellt. Geeignete DEFs schließen Harnstoff ein, eine wässrige Harnstofflösung oder jedes andere DEF (z.B. das DEF, das unter dem Handelsnahmen ADBLUE® erhältlich ist).
  • Das SCR-System 150 ist auf Aufnahme und Behandlung des Abgases (z.B. eines Diesel-Abgases) ausgelegt, das durch das SCR-System 150 strömt. Das SCR-System 150 ist mit dem Tank 110 fluidisch gekoppelt, um das Reduktionsmittel aus dem Tank 110 über das Reduktionsmittelzuführbauteil 120 wie hierin beschrieben anzunehmen. Das SCR-System 150 umfasst ein Gehäuse 152, das einen Eingang 151 zur Zuführung des Abgases aus einem Motor definiert (z.B. eines Diesel-Verbrennungsmotors) sowie einen Ausgang 153 für den Ausstoß des behandelten Abgases. Das SCR-System 150 umfasst mindestens einen Katalysator 154, der innerhalb des durch das Gehäuse 152 gebildeten Innenvolumens positioniert ist. Der Katalysator 154 ist so formuliert, dass Bestandteile des Abgases, beispielsweise im Abgas eingeschlossenes NOx, in Gegenwart eines Abgas-Reduktionsmittels selektiv reduziert werden. Jeder geeignete Katalysator 154 kann verwendet werden, wie beispielsweise platin-, palladium-, rhodium-, cer-, eisen-, mangan-, kupfer-, vanadiumbasierte Katalysatoren (einschließlich Kombinationen daraus).
  • Der Katalysator 154 kann auf einem geeigneten Substrat angeordnet sein, wie beispielsweise einem keramischen (z. B. Cordierit) oder metallischen (z. B. Kanthal) Monolithkern, der beispielsweise eine Wabenstruktur aufweisen kann. Ein Washcoat kann ebenfalls als Trägermaterial für den Katalysator 154 verwendet werden. Solche Washcoat-Materialien können beispielsweise Aluminiumoxid, Titandioxid, Siliziumdioxid, jedes andere geeignete Washcoat-Material, oder eine Kombination daraus einschließen. Das Abgas kann derart über und um den Katalysator 154 strömen, dass alle im Abgas eingeschlossenen NOx-Gase weiter reduziert werden, sodass ein Abgas entsteht, das im Wesentlichen frei von Kohlenmonoxid und NOx-Gasen ist.
  • Das Reduktionsmittelzuführbauteil 120 ist mit dem Tank 110 und dem SCR-System 150 fluidisch gekoppelt und so konfiguriert, dass es dem SCR-System 150 das Reduktionsmittel aus dem Tank 110 zuführt. Das Reduktionsmittelzuführbauteil 120 kann jedes geeignete Reduktionsmittelzuführ- oder Reduktionsmitteldosiersystem umfassen, das konfiguriert ist, um dosierte Reduktionsmittelmengen in das SCR-System 150 abzugeben. Ein solches System kann beispielsweise Pumpen, Ventile, Düsen, Leitungen oder Kanäle oder alle anderen Bestandteile enthalten, welche die Zufuhr des Reduktionsmittels in das SCR-System 150 erleichtern.
  • Das Reduktionsmittelzuführbauteil 120 ist so konfiguriert, dass es das Reduktionsmittel mit unterschiedlichem Druck in das SCR-System 150 einleiten kann. Der Druck des in das SCR-System 150 eingeleiteten Reduktionsmittels kann aufgrund der Strömungsbedingungen des Abgases, das durch das Nachbehandlungssystem 100 strömt, wie oben beschrieben angepasst werden. Das Reduktionsmittelzuführbauteil 120 ist so ausgelegt, dass der Druck des Reduktionsmittels, das dem SCR-System 150 aufgrund der Strömungsbedingungen des Abgases zugeführt wird, angepasst wird, wodurch eine optimale Mischung des Reduktionsmittels mit dem Abgas unter jeder Strömungsbedingung (z. B. Strömungsrate und/oder Temperatur) des Abgases erzielt wird.
  • Das Steuergerät 170 ist kommunikativ mit dem Reduktionsmittelzuführbauteil 120 verbunden. Das Steuergerät 170 ist so ausgelegt, dass es einen anfänglichen Druck des Reduktionsmittels bestimmt. Das Steuergerät 170 kann beispielsweise einen anfänglichen Druck bestimmen, bei dem das Reduktionsmittel zu einem Anfangszeitpunkt in das SCR-System 150 eingeleitet wird. Der anfängliche Druck kann beispielsweise einer ersten/anfänglichen Strömungsbedingung des Abgases zum Anfangszeitpunkt entsprechen, beispielsweise einer Abgasströmungsrate, einer Temperatur und/oder Konzentration des einen oder der mehreren Bestandteile (z. B. NOx-Gase), die zum Anfangszeitpunkt im Abgas vorliegen. In einer Ausführungsform kann der anfängliche Druck des Reduktionsmittels, dass dem Abgas zugeführt wird, einer Konstantströmungsbedingung des Abgases entsprechen, die dem Motor entspricht, der unter Konstantbetriebsbedingungen das Abgas produziert.
  • Das Steuergerät 170 bestimmt einen ersten Druck, mit dem das Reduktionsmittel dem SCR-System 150 zugeführt werden soll, d.h. dem durch das SCR-System 150 strömenden Abgasstrom zugeführt wird. Beispielsweise kann der erste Druck einer ersten Strömungsbedingung des Abgases entsprechen, die von der Eingangsströmungsbedingung des Abgases abweicht, um optimale Vermischung und Reduzierung von Reduktionsmittelablagerungen zu bieten. In einer Ausführungsform kann der erste Druck einer Niedriglast- oder Leerlaufströmungsbedingung des Abgases entsprechen, die dem Betrieb des das Abgas produzierenden Motors bei Niedriglast oder im Leerlauf entspricht. Unter solchen Umständen kann die Strömungsrate und/oder Temperatur des Abgases geringer sein als die Strömungsrate oder Temperatur des Abgases unter Konstantbedingungen, sodass der erste Druck, der eine optimale Mischung des Reduktionsmittels mit dem Abgas bieten soll, anders ist als der anfängliche Druck (z.B. höher oder niedriger als der anfängliche Druck), zum Beispiel, um einen niedrigeren Impuls von Reduktionsmitteltröpfchen zu erreichen, die in das SCR-System 150 eingeleitet werden.
  • In einer anderen Ausführungsform kann der erste Druck der Hochlastströmungsbedingung des produzierten Abgases entsprechen, entsprechend eines Motorbetriebs unter Hochlastbedingungen. Unter solchen Umständen kann die Strömungsrate und/oder Temperatur des Abgases höher sein als die Strömungsrate oder Temperatur des Abgases unter Konstantbedingungen, sodass der erste Druck, der eine optimale Mischung des Reduktionsmittels mit dem Abgas bieten soll anders ist als der anfängliche Druck (z. B. höher oder niedriger als der anfängliche Druck), zum Beispiel, um einen niedrigeren Impuls von Reduktionsmitteltröpfchen zu erzeugen, die in das SCR-System 150 eingeleitet werden. In bestimmten Ausführungsformen ist der erste Druck im Bereich zwischen 6 bar und 14 bar, einschließlich aller Bereiche und Werte dazwischen.
  • Obwohl in 1 nicht gezeigt, kann das Nachbehandlungssystem 100 Sensoren wie beispielsweise Temperatursensoren, Drucksensoren, NOx-Sensoren, Sauerstoffsensoren, Ammoniaksensoren und/oder jeden anderen Sensor umfassen. Das Steuergerät 170 kann kommunikativ mit einem oder mehreren solcher Sensoren gekoppelt sein, um Signale von einem oder mehreren dieser Sensoren zu empfangen und zu interpretieren. Das Steuergerät 170 kann die Informationen von einem oder mehreren dieser Sensoren verwenden, um die Strömungsbedingung des Abgases und daraus den ersten Druck zu bestimmen. In anderen Ausführungsformen ist das Steuergerät 170 kommunikativ mit dem Motor gekoppelt, der das Abgas produziert, um eine Betriebsbedingung des Motors zu bestimmen (z. B. Konstantlast, Hochlast, Niedriglast, fetter Zustand, magerer Zustand usw.). Das Steuergerät 170 verwendet die Betriebsbedingung des Motors, um eine Strömungsbedingung des Abgases und daraus den ersten Druck zu bestimmen.
  • Das Steuergerät 170 ist so ausgelegt, dass es einen Betriebsparameter des Reduktionsmittelzuführbauteils 120 anpasst. Die Anpassung des Betriebsparameters führt zu einer zumindest selektiven Zufuhr des Reduktionsmittels in das SCR-System 150 mit dem ersten Druck. Beispielsweise kann das Steuergerät 170 eine Betriebsgeschwindigkeit einer in das Reduktionsmittelzuführbauteil 120 eingefügten Pumpe, eine Temperatur des Reduktionsmittels in dem Reduktionsmittelzuführbauteil 120, die Breite einer Düse des Reduktionsmittelzuführbauteils 120, die das Reduktionsmittel in das SCR-System 150 leitet, oder jeden anderen Betriebsparameter des Reduktionsmittelzuführbauteils 120 anpassen, um die Bereitstellung des Reduktionsmittels in das SCR-System 150 mit dem ersten Druck zu ermöglichen.
  • In einer besonderen Ausführungsform kann das Reduktionsmittelzuführbauteil 120 eine Versorgungseinheit 122 und eine Dosiereinheit 132 umfassen. Die Versorgungseinheit 122 umfasst eine Pumpe (z.B. die in die Versorgungseinheit 222 des Reduktionsmittelzuführbauteils 220 eingebaute Pumpe 224 wie unten beschrieben), die mit dem Tank 110 fluidisch gekoppelt ist. Die Pumpe kann eine Zentrifugalpumpe, eine Membranpumpe, eine Ventilpumpe, eine Schraubpumpe oder jede andere geeignete Pumpe umfassen. In besonderen Ausführungsformen kann die Versorgungseinheit 122 auch ein Druckbegrenzungsventil einschließen, das so ausgelegt ist, dass zumindest ein Teil des Reduktionsmittels von einem Bereich nach der Pumpe in einen Bereich vor der Pumpe strömt, wenn ein von der Pumpe erzeugter Reduktionsmitteldruck einen voreingestellten Grenzwert überschreitet.
  • Die Pumpe ist so ausgelegt, dass sie das Reduktionsmittel aus dem Tank 110 bezieht und die Flüssigkeit mit einem vorbestimmten Druck (z.B. dem Anfänglichen Druck oder dem ersten Druck) über die Dosiereinheit 132 in das SCR-System 150 pumpt. In solchen Ausführungsformen ist der Betriebsparameter des Reduktionsmittelzuführbauteils 120 die Betriebsgeschwindigkeit der Pumpe. Die Betriebsgeschwindigkeit der Pumpe wird variiert, um eine Variierung des Drucks des dem SCR-System 150 zugeführten Reduktionsmittels zuzulassen. Beispielsweise wird eine Betriebsspannung, mit der die Pumpe betrieben wird, variiert, um die Betriebsgeschwindigkeit der Pumpe und damit den Einleitungsdruck des Reduktionsmittels anzupassen.
  • Die Dosiereinheit 132 umfasst einen Drucksensor und ein Dosierventil (z. B. den Drucksensor 234 und das Dosierventil 236, das in der Dosiereinheit 232 der Reduktionsmitteleinleitung 220 wie unten beschrieben enthalten ist). Eine Ausgabe des Drucksensors (z. B. ein Ausgabesignal oder ein Druckwert) kann verwendet werden, um den Einleitungsdruck des Reduktionsmittels d.h. den anfänglichen Druck, den ersten Druck oder jeden anderen Druck zu bestimmen. Darüber hinaus kann der Drucksensor operativ mit der Pumpe oder dem Steuergerät 170 in einer Rückkopplungsschleife gekoppelt werden, sodass die Ausgabe des Drucksensors verwendet werden kann, um die Betriebsgeschwindigkeit der Pumpe anzupassen und das Reduktionsmittel dem SCR-System 150 mit dem gewünschten Druck zuzuführen (d.h. dem ersten Druck).
  • In verschiedenen Ausführungsformen kann die Dosiereinheit 132 die unten beschriebene Dosiereinheit 332 umfassen. Das Dosierventil ist mit dem SCR-System 150 fluidisch verbunden und so ausgelegt, dass es das aus der in der Versorgungseinheit 122 enthaltenen Pumpe erhaltene Reduktionsmittel in das SCR-System 150 einleitet. Beispielsweise kann das Dosierventil eine Düse umfassen oder mit einer solchen fluidisch gekoppelt sein, die wiederum in fluidischer Verbindung mit dem SCR-System 150 steht. Das Dosierventil 132 kann ein Magnetventil umfassen, ein Plattenventil, ein Membranventil oder jedes andere geeignete Ventil, das selektiv aktiviert werden kann, um das Reduktionsmittel mit dem ersten Druck in das SCR-System 150 einzuleiten.
  • In einer Ausführungsform umfasst die Dosiereinheit 132 eine Magnetspule, eine Ventilnadel in einem Ventilsitz und eine Düse. In solchen Ausführungsformen umfasst die Aktivierung des Dosierventils die Aktivierung der Magnetspule, um das distale Ende der Ventilnadel aus dem Ventilsitz zu bewegen, sodass das Reduktionsmittel durch die Düse gepumpt werden kann. In besonderen Ausführungsformen umfasst die Dosiereinheit 132 auch eine Öffnung in fluidischer Verbindung mit dem Tank 110. Die Öffnung ist so konfiguriert, dass überschüssiges Reduktionsmittel aus der Dosiereinheit 132 wieder zurück in den Tank 110 geführt werden kann.
  • In verschiedenen Ausführungsformen ist das Steuergerät 170 kommunikativ mit jeweils der Versorgungseinheit 122 und der Dosiereinheit 132 gekoppelt. Das Steuergerät 170 ist dafür ausgelegt, einen ersten Ausgabewert des Drucksensors zu interpretieren, der den anfänglichen Druck des Reduktionsmittels am Dosierventil anzeigt. Wie oben beschrieben, kann der anfängliche Druck mit einem Druck des Reduktionsmittels korrespondieren, was eine optimale Vermischung des Reduktionsmittels mit dem Abgas unter Konstantströmungsbedingungen des Abgases bietet.
  • Das Steuergerät 170 bestimmt einen ersten Ausgabewert des Drucksensors, der dem ersten Druck entspricht. Wie oben beschrieben entspricht der erste Druck einem gewünschten Zuführdruck des Reduktionsmittels, bei dem eine optimale Mischung des Reduktionsmittels mit dem Abgas sowie eine Reduzierung der Reduktionsmittelablagerungen erwartet wird. Das Steuergerät 170 passt die Betriebsgeschwindigkeit der Pumpe an, bis der Ausgabewert des Drucksensors gleich dem ersten Ausgabewert ist. Beispielsweise variiert das Steuergerät 170 die Betriebsspannung der Pumpe, um die Geschwindigkeit zu reduzieren oder zu erhöhen, bis der Druck des Reduktionsmittels wie vom Drucksensor gemessen gleich ist, oder ansonsten im wesentlichen gleich ist (d.h. innerhalb von ±90 % des ersten Drucks). Das Steuergerät 170 aktiviert dann das Dosierventil, was zu einer zumindest selektiven Zufuhr des Reduktionsmittels zu dem SCR-System 150 mit dem ersten Druck führt.
  • In einigen Ausführungsformen ist das Steuergerät 170 weiterhin darauf ausgelegt, das Dosierventil für einen ersten Zeitraum aktiviert zu halten, sodass eine erste Menge Reduktionsmittel dem SCR-System 150 zugeführt werden kann. Mit anderen Worten hält das Steuergerät 170 das Dosierventil offen, bis eine erste Menge des Reduktionsmittels dem SCR-System 150 mit dem ersten Druck zugeführt wurde. Die Betriebsgeschwindigkeit der Pumpe und damit der Einleitungsdruck des Reduktionsmittels kann über mehrere Zyklen hinweg variiert werden.
  • Beispielsweise kann das Steuergerät 170 so ausgelegt werden, dass ein zweiter Druck bestimmt wird, bei dem das Reduktionsmittel dem Nachbehandlungssystem zugeführt werden soll. Der zweite Druck ist anders als der erste Druck. In einer Erweiterung kann das Steuergerät 170 eine Änderung in den Betriebsströmungsbedingungen des Abgases von der ersten Strömungsbedingung (z. B. einer Niedriglastströmungsbedingung) zu einer zweiten Strömungsbedingung (z. B. einer Hochlastströmungsbedingung) bestimmen. Das Steuergerät 170 kann dann den zweiten Druck bestimmen, mit dem das in das SCR-System 150 eingeleitete Lösungsmittel eine optimale Vermischung des Reduktionsmittels mit dem Abgas bewirkt, was die Reduktionsmittelablagerungen reduziert.
  • Das Steuergerät 170 bestimmt einen zweiten Ausgabewert des Drucksensors, der dem zweiten Druck entspricht. Beispielsweise kann das Steuergerät eine Spannung bestimmen, einen Strom, eine Kapazität, eine Induktivität oder jeden anderen geeigneten Ausgabewert oder ein anderes Ausgabesignal des Drucksensors, das dem zweiten Druck entspricht. Das Steuergerät 170 kann Zuordnungstabellen, Algorithmen, Druck/Ausgabesignalkurven oder Karten umfassen, um den zweiten Ausgabewert zu bestimmen, der dem zweiten Druck entspricht.
  • Das Steuergerät 170 passt die Betriebsgeschwindigkeit der Pumpe an, bis der Ausgabewert des Drucksensors gleich dem zweiten Ausgabewert ist, wobei der Reduktionsmitteldruck dem zweiten Druck angepasst wird. Das Steuergerät 170 aktiviert dann das Dosierventil, was zu einer zumindest selektiven Zufuhr des Reduktionsmittels zu dem SCR-System 150 mit dem zweiten Druck führt. Das Steuergerät 170 kann das Dosierventil für einen zweiten Zeitraum aktiviert halten, um die Zufuhr einer zweiten Menge Reduktionsmittel zu dem SCR-System 150 zu ermöglichen.
  • Das Steuergerät 170 kann einen Prozessor (z. B. eine Mikrosteuerung) einschließen, der auf die Interpretation des ausgegebenen Signals programmiert ist. In einigen Ausführungsformen kann das Steuergerät 170 in ein Steuermodul (z. B. das hierin beschriebene Steuermodul 270) eingeschlossen sein, das sich in elektrisch leitender Verbindung mit einer oder mehreren der Komponenten des Nachbehandlungssystems 100, wie hierin beschrieben, befindet und technisch in der Lage ist, hierin beschriebene Sensor- und Steuerfunktionen durchzuführen. In bestimmten Ausführungsformen kann das Steuergerät 170 auch auf Aufnahme und Interpretation von Daten aus Temperatursensoren, NOx-Sensoren, Sauerstoffsensoren und/oder Ammoniaksensoren ausgelegt sein, die jeweils in dem Nachbehandlungssystem 100 eingeschlossen sein können wie oben beschrieben.
  • 2 stellt eine weitere Ausführungsform eines Nachbehandlungssystems 200 dar. Das Nachbehandlungssystem 200 umfasst einen Reduktionsmittellagertank 210, ein Reduktionsmittelzuführbauteil 220, einen ersten Oxidationskatalysator 242, einen Filter 244, ein SCR-System oder einen SCR-Katalysator 250, einen zweiten Oxidationskatalysator 260 und ein Steuergerät 270. Das Nachbehandlungssystem 200 ist ausgelegt, um Abgas aus einem Motor zu empfangen (z.B. einem Diesel-Verbrennungsmotor) und in seine Bestandteile zu zerlegen (z.B. im Abgas enthaltene NOx-Gase), und umfasst ein Gehäuse 202, in dem der erste Oxidationskatalysator 242, der Filter 244, der SCR-Katalysator 250 und der zweite Oxidationskatalysator 260 untergebracht sind.
  • Der Reduktionsmittellagertank 210 (hierin auch als „Tank 210“ bezeichnet) enthält ein Reduktionsmittel, beispielsweise ein Dieselabgasfluid. Das Reduktionsmittel fördert die Zerlegung der Bestandteile (z. B. NOx-Gase) des Abgases. Der Tank 210 ist im Wesentlichen ähnlich wie der in Bezug auf das Nachbehandlungssystem 100 beschriebene Tank 110 und wird daher hier nicht detaillierter beschrieben.
  • Der SCR-Katalysator 250 ist auf Aufnahme und Behandlung des Abgases (z. B. eines Diesel-Abgases) ausgelegt, das durch den SCR-Katalysator 250 strömt. Der SCR-Katalysator 250 ist mit dem Tank 210 fluidisch gekoppelt, um das Reduktionsmittel aus dem Lagertank 210 über das Reduktionsmittelzuführbauteil 220 wie hierin beschrieben anzunehmen. Der SCR-Katalysator 250 ist im Wesentlichen ähnlich wie das in Bezug auf das Nachbehandlungssystem 100 beschriebene SCR-System 150 einschließlich des Katalysators 154 ausgeführt und wird daher hier nicht detaillierter beschrieben.
  • Der erste Oxidationskatalysator 242 ist dem SCR-Katalysator 250 vorgelagert angeordnet. In verschiedenen Ausführungsformen kann der erste Oxidationskatalysator 242 einen Dieseloxidationskatalysator umfassen, der so ausgelegt ist, dass in dem Abgas enthaltenes CO und unverbrannte Kohlenwasserstoffe reduziert werden. Der Filter 244 wird nach dem ersten Oxidationskatalysator 242 und vor dem SCR-Katalysator 250 angeordnet. Der Filter 244 kann einen Partikelfilter enthalten, der so ausgelegt ist, dass er anderes im Abgas mitgenommenes Partikelmaterial (z.B. Ruß, Kohle, Staub, andere organische oder anorganische Partikel) auf ein akzeptables Maß filtert. In einigen Ausführungsformen kann der Filter 244 einen Dieselpartikelfilter umfassen, der beispielsweise katalysiert sein kann. Der zweite Oxidationskatalysator 260 ist dem SCR-Katalysator 250 nachgelagert angeordnet. Der zweite Oxidationskatalysator 260 kann beispielsweise einen Ammoniakkatalysator oder einen anderen Schlupfkatalysator enthalten, der so ausgelegt ist, dass er jedes Ammoniak (Zerfallsnebenprodukt des Reduktionsmittels) zersetzt, dass sich nach dem SCR-Katalysator 250 noch in dem Abgas befindet.
  • Das Reduktionsmittelzuführbauteil 220 ist mit dem Tank 210 und dem Gehäuse 202 fluidisch gekoppelt und so ausgelegt, dass es das Reduktionsmittel aus dem Tank 210 bezieht und das Reduktionsmittel in das Gehäuse 202 vor dem SCR-Katalysator 250 oder in den SCR-Katalysator 250 einführt. Das Reduktionsmittelzuführbauteil 220 umfasst eine Versorgungseinheit 222 und eine Dosiereinheit 232, die miteinander fluidisch gekoppelt sind und dazu ausgelegt, das Reduktionsmittel in das Gehäuse 202 des Nachbehandlungssystems 200 einzuleiten.
  • 3 ist ein schematisches Blockdiagramm der Komponenten und des Fluidkreislaufs des Reduktionsmittelzuführbauteils 220. Wie in 3 gezeigt, umfasst die Versorgungseinheit 222 eine Pumpe 224, die mit dem Tank 210 fluidisch verbunden ist. Die Pumpe 224 kann eine Zentrifugalpumpe, eine Membranpumpe, eine Ventilpumpe, eine Schraubpumpe oder jede andere geeignete Pumpe umfassen. Die Pumpe 224 ist so ausgelegt, dass sie das Reduktionsmittel aus dem Tank 210 bezieht und die Flüssigkeit mit einem vorbestimmten Druck (z.B. dem Anfänglichen Druck oder dem ersten Druck wie in Bezug auf das Nachbehandlungssystem 100 beschrieben) über die Dosiereinheit 232 in das SCR-System 250 pumpt. Die Betriebsgeschwindigkeit der Pumpe 224 wird variiert, um eine Variierung des Drucks des in das Gehäuse 202 eingeleiteten Reduktionsmittels zuzulassen. Beispielsweise wird eine Betriebsspannung, mit der die Pumpe 224 betrieben wird, variiert, um die Betriebsgeschwindigkeit der Pumpe und damit den Einleitungsdruck des in das Gehäuse 202 eingeleiteten Reduktionsmittels anzupassen.
  • Die Versorgungseinheit 222 umfasst auch ein Druckbegrenzungsventil 226. Das Druckbegrenzungsventil 226 ist so ausgelegt, dass zumindest ein Teil des Reduktionsmittels von einem Bereich nach der Pumpe 224 in einen Bereich vor der Pumpe 224 strömt, wenn ein von der Pumpe 224 erzeugter Reduktionsmitteldruck einen voreingestellten Grenzwert überschreitet. Mit anderen Worten verhindert das Druckbegrenzungsventil 226, dass der Druck des Reduktionsmittels im Fluidkreislauf des Reduktionsmittelzuführbauteils 220, der von der Pumpe 224 erzeugt wird, einen vorbestimmten Druck überschreitet, indem mindestens ein Teil des Reduktionsmittels über das Druckbegrenzungsventil 226 an einen der Pumpe 224 vorgelagerten Ort umgeleitet wird. In anderen Ausführungsformen kann jedes andere Gerät mit dem Druckbegrenzungsventil 226 in Reihe geschaltet oder statt des Druckbegrenzungsventils 226 verwendet werden. Beispielsweise kann die Versorgungseinheit 222 ein Drehmomentbegrenzungsgerät umfassen, um das von der Pumpe 224 erzeugte Drehmoment zu begrenzen (z.B. ein Motor der Pumpe 224).
  • Die Dosiereinheit 232 umfasst ein Dosierventil 236, das fluidisch mit dem Gehäuse 202 oder alternativ mit dem Nachbehandlungssystem 200 gekoppelt ist. Ein Drucksensor 234 wird nach der Pumpe 224 angeordnet sowie vor dem Dosierventil 236, beispielsweise fluidisch gekoppelt mit einem Reduktionsmittelvorrat oder einer Zuleitung, die das Reduktionsmittel von der Pumpe 224 zum Dosierventil 236 befördert. In verschiedenen Realisierungsformen kann der Drucksensor 234 in einem Gehäuse der Versorgungseinheit 222, einem Gehäuse der Dosiereinheit 232 oder in einem separaten, speziell für die Aufnahme des Drucksensors 234 ausgelegten Gehäuse untergebracht sein.
  • Die Pumpe 224 ist mit dem Dosierventil 236 fluidisch gekoppelt und so ausgelegt, dass sie das Reduktionsmittel mit einem vorbestimmten Druck an das Dosierventil 236 zur Einführung in das Gehäuse 202 des Nachbehandlungssystems 200 und damit in den SCR-Katalysator 250 liefert. Das Dosierventil 236 umfasst eine Düse 237, die in fluidischer Verbindung mit dem Gehäuse 202 des Nachbehandlungssystems 200 steht und das Reduktionsmittel mit dem durch die Pumpe 224 erzeugten Druck in das Gehäuse 202 einführt. Die Dosiereinheit 232 umfasst auch eine Öffnung 238 in fluidischer Verbindung mit dem Tank 210. Die Öffnung 238 erlaubt es, überschüssiges Reduktionsmittel zurück aus der Dosiereinheit 232 in den Tank 210 zu leiten, um einen konstanten Kühlstrom durch die Dosiereinheit herzustellen und eine Minimalströmung zu erzeugen. So kann der Druck mit variabler Pumpengeschwindigkeit reguliert werden, auch wenn keine Dosiermenge benötigt wird.
  • Der Drucksensor 234 ist dem Dosierventil 236 vorgelagert angeordnet. Der Drucksensor 234 ist so konfiguriert, dass er den Druck des von der Pumpe 224 erzeugten Reduktionsmittels überwacht. Der Drucksensor 234 produziert einen Ausgabewert, der den Druck des Reduktionsmittels angibt. Der Ausgabewert kann beispielsweise ein Ausgabesignal wie ein elektrisches Signal (z.B. eine Spannung, Strom, Kapazität, Induktivität usw.) umfassen, das dem Reduktionsmitteldruck oder dem tatsächlichen numerischen Wert des Drucks entspricht. Das Ausgabesignal des Drucksensors 234 wird auch dazu verwendet, eine Betriebsgeschwindigkeit der Pumpe 224 so anzupassen, dass der Druck angepasst werden kann, mit dem das Reduktionsmittel in das Gehäuse 202 oder das Nachbehandlungssystem 200 eingeleitet wird.
  • 4 ist eine seitliche Schnittansicht einer Ausführungsform einer Dosiereinheit 332, die im Reduktionsmittelzuführbauteil 220 eingeschlossen sein kann. Das Dosierventil 236 umfasst ein Gehäuse 331, das ein Innenvolumen für die Unterbringung der Komponenten der Dosiereinheit 332 definiert. Die Dosiereinheit 332 umfasst eine Ventilnadel 336, die in einem Ventilsitz 339 untergebracht ist. Die Ventilnadel 226 ist operativ mit einer Magnetspule 333 gekoppelt. Ein Rückstellelement 335 ist innerhalb der Magnetspule 333 angeordnet und richtet die Ventilnadel 336 auf den Ventilsitz 339 aus, um eine in dem Ventilsitz 339 definierte Öffnung zu schließen und die Zufuhr von Reduktionsmittel durch die Öffnung zu verhindern.
  • Eine Düse 337 ist dem Ventilsitz 339 nachgelagert angeordnet. Die Düse 337 ist dafür ausgelegt, mit dem SCR-Katalysator 250 oder dem Gehäuse 202 des Nachbehandlungssystems 200 fluidisch verbunden zu werden und konfiguriert, um Reduktionsmittel an das Nachbehandlungssystem 200 zu leiten. Zur Aktivierung der Ventilnadel 336 wird die Magnetspule 333 aktiviert, um die Ventilnadel 336 distal aus dem Ventilsitz 339 zu bewegen. So kann das Reduktionsmittel durch die Düse 337 gepumpt werden. Die Magnetspule 333 kann für einen vorbestimmten Zeitraum aktiv gehalten werden, um eine Zufuhr einer vorbestimmten Menge des Reduktionsmittels in das Gehäuse 202 und damit zum SCR-Katalysator 250 des Nachbehandlungssystems 200 zu ermöglichen.
  • Es wird erneut Bezug auf 3 genommen, wo ein Steuergerät 270 kommunikativ mit dem Reduktionsmittelzuführbauteil 220 gekoppelt ist, genauer gesagt, mit jeweils der Versorgungseinheit 222 und der Dosiereinheit 232, die in dem Reduktionsmittelzuführbauteil 220 enthalten sind. Beispielsweise ist 5 ein schematisches Blockdiagramm eines Steuergeräts 270 entsprechend einer Ausführungsform. Das Steuergerät 270 kann in ein Steuermodul eingefügt sein und einen Prozessor 272, ein Speicherelement 274 oder ein anderes computerlesbares Medium, sowie einen Sensor 276 und einen Empfänger 278 umfassen. Es wird darauf hingewiesen, dass nur eine Ausführungsform des Steuergeräts 270 gezeigt wird und auch jedes andere Steuergerät verwendet werden kann, das in der Lage ist, die hierin beschriebenen Aufgaben auszuführen (z.B. das Rechnergerät 630).
  • Das Steuergerät 270 ist so ausgelegt, einen ersten Ausgabewert des Drucksensors 234 zu interpretieren, der den anfänglichen Druck des Reduktionsmittels am Dosierventil 236 anzeigt. Beispielsweise kann der Sensor 276 einen elektrischen Sensor umfassen, der ausgelegt ist, um die anfänglichen Ausgabewerte des Drucksensors 234 über fest verdrahtete Kommunikationskreise oder andere kabellose Kommunikation zu empfangen und zu interpretieren. In einigen Ausführungsformen kann der Sensor 276 einen Strom und/oder eine Spannung erkennen, der/die vom Drucksensor 234 erzeugt wird. Der anfängliche Druck kann einem Druck des Abgasreduktionsmittels entsprechen, der zu einem Anfangszeitpunkt von der Pumpe 224 erzeugt wird. Beispielsweise kann der anfängliche Druck einem Reduktionsmitteldruck entsprechen, welcher eine optimale Vermischung des Reduktionsmittels mit dem Abgas unter Konstantströmungsbedingungen des Abgases bietet.
  • Der Prozessor 272 kann einen Mikroprozessor, einen speicherprogrammierbaren Steuerchip (PLC), einen ASIC-Chip oder einen anderen geeigneten Prozessor umfassen. Der Prozessor 272 kommuniziert mit dem Speicher 274 und ist ausgelegt, um Anweisungen, Algorithmen, Befehle oder sonstige im Speicher 274 hinterlegte Programme auszuführen.
  • Der Speicher 274 umfasst alle hier besprochenen Speicher- und/oder Speicherplatzkomponenten. Beispielsweise kann der Speicher 116 den Arbeitsspeicher und/oder den Cache des Prozessors 272 umfassen. Der Speicher 274 kann auch ein oder mehrere Speichermedien umfassen (z.B. Festplatten, Flashlaufwerke, computerlesbare Medien usw.), welche entweder lokal oder entfernt von dem Gerätesteuergerät 270 angeordnet sind. Der Speicher 274 ist so ausgelegt, dass Zuordnungstabellen, Algorithmen oder Anweisungen gespeichert werden. Beispielsweise umfasst der Speicher 274 ein Druckbestimmungsmodul 274a, das dafür ausgelegt ist, Anweisungen zur Bestimmung eines Drucks des Reduktionsmittels aus dem Ausgabewert des Drucksensors 234 auf der Basis des vom Sensor 276 erhaltenen elektrischen Ausgabewertes zu speichern, wenn über den Prozessor 272 ausgeführt. Das Druckbestimmungsmodul 274 kann auch ausgelegt sein, um den Ausgabewert des Drucksensors 234 auf der Basis eines Reduktionsmitteldrucks zu bestimmen, zum Beispiel eines gewünschten Reduktionsmitteldrucks für die Einleitung in das Gehäuse 202 des Nachbehandlungssystems 200.
  • Darüber hinaus umfasst der Speicher 274 auch ein Pumpenanpassungsmodul 274b. Das Pumpenanpassungsmodul 274b ist ausgelegt, um Anweisungen für die Bestimmung der Geschwindigkeit einer Pumpe 224 entsprechend einem Ausgabewert des Drucksensors 234 zu speichern, wenn vom Prozessor 272 ausgeführt, auf der Basis eines gewünschten Reduktionsmitteldrucks. Der gewünschte Druck kann ein Druck des in das Gehäuse 202 des Nachbehandlungssystems 200 geleiteten Reduktionsmittels sein, welcher die optimale Vermischung des Reduktionsmittels mit dem Abgas bei einer bestimmten Abgasströmungsbedingung bietet.
  • Das Steuergerät 270 bestimmt einen ersten Ausgabewert des Drucksensors 234, der dem ersten Druck entspricht. Beispielsweise kann das Druckbestimmungsmodul 274a einen ersten Ausgabewert des Drucksensors 234 anhand des ersten Drucks bestimmen. Der erste Druck kann einem gewünschten Zuführdruck des Reduktionsmittels entsprechen, bei dem eine optimale Mischung des Reduktionsmittels mit dem Abgas sowie eine Reduzierung der Reduktionsmittelablagerungen erwartet wird.
  • Das Steuergerät 270 umfasst auch ein Sende-Empfangsgerät 278, das ausgelegt ist, um ein Pumpenanpassungssignal zur Anpassung der Geschwindigkeit der Pumpe 224 zu generieren. Beispielsweise kann das Pumpenanpassungsmodul 274b ein gewünschtes Pumpenanpassungssignal bestimmen, um die Betriebsgeschwindigkeit der Pumpe 224 auf eine gewünschte Betriebsgeschwindigkeit einzustellen, so dass der gewünschte Druck erzeugt wird. Das Pumpenanpassungsmodul 274b kann Informationen entsprechend des gewünschten Pumpenanpassungssignals an das Sende-Empfangsgerät 278 kommunizieren, welches das Pumpenanpassungssignal generiert. Das Pumpenanpassungssignal kann eine Spannung, einen Strom oder ein anderes elektrisches Signal zur Kommunikation an die Pumpe 224 umfassen, um die Betriebsgeschwindigkeit der Pumpe 224 anzupassen.
  • Das Steuergerät 270 passt die Betriebsgeschwindigkeit der Pumpe 224 an, bis der Ausgabewert des Drucksensors 234 gleich dem ersten Ausgabewert ist. Beispielsweise variiert das Sende-Empfangsgerät 278 die Betriebsspannung der Pumpe 224 auf der Basis der vom Pumpenanpassungsmodul 274b erhaltenen Informationen, um die Geschwindigkeit zu reduzieren oder zu erhöhen, bis der Druck des Reduktionsmittels wie vom Drucksensor 234 gemessen gleich ist, oder ansonsten im Wesentlichen gleich ist (d. h. innerhalb von ±90 % des ersten Drucks). Das Steuergerät 270 aktiviert dann das Dosierventil 236, was zu einer zumindest selektiven Zufuhr des Reduktionsmittels zu dem Gehäuse 202 des Nachbehandlungssystems 200 mit dem ersten Druck führt.
  • In einigen Ausführungsformen ist das Steuergerät 270 weiterhin darauf ausgelegt, das Dosierventil 236 für einen ersten Zeitraum aktiviert zu halten, sodass eine erste Menge Reduktionsmittel dem Gehäuse 202 des Nachbehandlungssystems 200 zugeführt werden kann. Mit anderen Worten hält das Steuergerät 270 das Dosierventil 236 offen, bis eine erste Menge des Reduktionsmittels dem Gehäuse 202 des Nachbehandlungssystems 200 mit dem ersten Druck zugeführt wurde. Die Betriebsgeschwindigkeit der Pumpe 224 und damit der Einleitungsdruck des Reduktionsmittels kann über mehrere Zyklen hinweg variiert werden.
  • Beispielsweise kann das Steuergerät 270 so ausgelegt werden, dass ein zweiter Druck bestimmt wird, bei dem das Reduktionsmittel dem Nachbehandlungssystem 200 zugeführt werden soll. Der zweite Druck ist anders als der erste Druck. In einer Erweiterung kann das Steuergerät 270 eine Änderung in den Betriebsströmungsbedingungen des Abgases von der ersten Strömungsbedingung (z. B. einer Niedriglastströmungsbedingung) zu einer zweiten Strömungsbedingung (z. B. einer Hochlastströmungsbedingung) bestimmen. Das Steuergerät 270 kann dann den zweiten Druck bestimmen, mit dem das Reduktionsmittel in das Gehäuse 202 eingeleitet wird und der eine optimale Vermischung des Reduktionsmittels mit dem Abgas bewirkt, wodurch die Reduktionsmittelablagerungen reduziert werden.
  • Das Steuergerät 270 bestimmt einen zweiten Ausgabewert des Drucksensors 234, der dem zweiten Druck entspricht. Beispielsweise kann das Steuergerät 270 eine Spannung bestimmen, einen Strom, eine Kapazität, eine Induktivität oder jeden anderen geeigneten Ausgabewert oder ein anderes Ausgabesignal des Drucksensors 234, das dem zweiten Druck entspricht. Das Steuergerät 270 kann Zuordnungstabellen, Algorithmen, Druck/Ausgabesignalkurven oder Karten umfassen, um den zweiten Ausgabewert zu bestimmen, der dem zweiten Druck entspricht.
  • Das Steuergerät 270 passt die Betriebsgeschwindigkeit der Pumpe 224 an, bis der Ausgabewert des Drucksensors 234 gleich dem zweiten Ausgabewert ist, wodurch der Reduktionsmitteldruck dem zweiten Druck angepasst wird. Das Steuergerät 270 aktiviert dann das Dosierventil 236, was zu einer zumindest selektiven Zufuhr des Reduktionsmittels zu dem Gehäuse 202 mit dem zweiten Druck führt. Das Steuergerät 270 kann das Dosierventil 236 für einen zweiten Zeitraum aktiviert halten, um die Zufuhr einer zweiten Menge Reduktionsmittel zu dem Gehäuse 202 des Nachbehandlungssystems 200 und damit zum SCR-System 250 zu ermöglichen.
  • Bei 3 handelt es sich um ein schematisches Flussdiagramm eines Beispielverfahrens 400 für die Einleitung eines Reduktionsmittels in ein Nachbehandlungssystem (z. B. das Nachbehandlungssystem 100 oder 200) mit einem Reduktionsmittelzuführbauteil (z. B. dem Reduktionsmittelzuführbauteil 120 oder 220), das mit dem Nachbehandlungssystem fluidisch gekoppelt ist. Das Reduktionsmittelzuführbauteil umfasst eine Pumpe (z. B. die Pumpe 224), einen Drucksensor (z. B. den Drucksensor 234) und ein Dosierventil (z. B. das Dosierventil 236). Die Vorgänge des Verfahrens 200 können in Form von Anweisungen auf einem nicht flüchtigen computerlesbaren Medium (z. B. dem Speicher 274 des Steuergeräts 270, oder dem Hauptspeicher 636, dem Nur-Lese-Speicher (ROM) 638 oder der Speichervorrichtung 640, die in das Rechnergerät 630 aus 7 eingeschlossen ist) gespeichert werden. Das computerlesbare Medium kann in einem Rechnergerät (z. B. dem Rechnergerät 630) eingeschlossen sein, das darauf ausgelegt ist, die auf dem computerlesbaren Medium gespeicherten Anweisungen auszuführen, um die Vorgänge des Verfahrens 400 durchzuführen.
  • Das Verfahren 400 umfasst die Bestimmung eines ersten Drucks, bei dem ein Reduktionsmittel an ein Nachbehandlungssystem bei 402 eingeleitet wird. Beispielsweise kann das Steuergerät 170 oder 270 einen ersten Druck bestimmen, mit dem das Reduktionsmittel an das Nachbehandlungssystem 100 oder 200 aufgrund einer Strömungsbedingung (z.B. Strömungsrate und/oder Temperatur) des Abgases eingeleitet werden soll, das durch das Nachbehandlungssystem 100 oder 200 wie oben beschrieben strömt. In einigen Ausführungsformen befindet sich der erste Druck in einem Bereich zwischen 6 bar und 14 bar.
  • Ein anfänglicher Ausgabewert des Drucksensors wird bei 404 interpretiert. Der anfängliche Ausgabewert des Drucksensors zeigt den anfänglichen Druck des Reduktionsmittels am Dosierventil an. Beispielsweise kann das Steuergerät 170 oder 270 ein anfängliches Ausgabesignal des Drucksensors (z.B. des Drucksensors 234) interpretieren, um den anfänglichen Druck des Reduktionsmittels am Dosierventil zu bestimmen (z.B. dem in der Dosiereinheit 132 enthaltenen Dosierventil oder dem Dosierventil 236 oder 336). Ein erster Ausgabewert des Drucksensors wird bestimmt, der dem ersten Druck bei 406 entspricht. Beispielsweise kann das Steuergerät 170 oder 270 (z.B. das Druckbestimmungsmodul 274a, das im Steuergerät 270 enthalten ist) bestimmen, was der erste Ausgabewert (z.B. ein elektrisches Signal wie Spannung, Strom, Kapazität, Induktivität usw.) sein sollte, der dem ersten Druck entspricht.
  • Eine Betriebsgeschwindigkeit der Pumpe wird angepasst, bis der Ausgabewert des Drucksensors gleich dem ersten Ausgabewert bei 408 ist. Beispielsweise kann das Steuergerät 170 oder 270 Anweisungen an die Pumpe kommunizieren (z.B. die in der Versorgungseinheit 122 enthaltene Pumpe oder die Pumpe 224), die ausgelegt sind, um die Betriebsgeschwindigkeit der Pumpe anzupassen, bis der Drucksensor (z.B. der in der Dosiereinheit 132 enthaltene Drucksensor oder der Drucksensor 234) den ersten Ausgabewert erzeugt. Das zeigt an, dass das Reduktionsmittel mit dem ersten Druck über die Pumpe an die Dosiereinheit kommuniziert wird.
  • Das Dosierventil wird aktiviert, was zu einer zumindest selektiven Zufuhr des Reduktionsmittels zu dem Nachbehandlungssystem mit dem ersten Druck bei 410 führt. Beispielsweise aktiviert das Steuergerät 170 oder 270 das in der Dosiereinheit 132 enthaltene Dosierventil oder das Dosierventil 236 so, dass das Fluid mit dem ersten Druck an das Nachbehandlungssystem geleitet wird (z.B. das SCR-System 150 oder 250). In verschiedenen Ausführungsformen kann das Dosierventil in der aktivierten Position für einen ersten Zeitraum gehalten werden, um eine erste Menge an Reduktionsmittel mit dem ersten Druck bei 412 an das Nachbehandlungssystem zu leiten.
  • In anderen Ausführungsformen kann das Verfahren 400 auch die Bestimmung eines zweiten Drucks umfassen, mit dem das Reduktionsmittel dem Nachbehandlungssystem zugeführt werden soll. Der zweite Druck weicht von dem ersten Druck ab (z. B. ein höherer oder niedrigerer Druck, um Reduktionsmitteltröpfchen mit großem Impuls zu erzeugen, die einer Hochlastströmungsbedingung des Abgases entsprechen, oder ein höherer oder niedrigerer Druck, der ausgelegt ist, Reduktionsmitteltröpfchen mit kleinem Impuls zu erzeugen, was einer Niedriglastströmungsbedingung des Abgases entspricht). Ein zweiter Ausgabewert des Drucksensors wird bestimmt, der dem zweiten Druck entspricht, wie oben beschrieben. Die Betriebsgeschwindigkeit der Pumpe wird angepasst, bis der Ausgabewert des Drucksensors gleich dem zweiten Ausgabewert ist. Das Dosierventil wird aktiviert, was zu einer zumindest selektiven Zufuhr des Reduktionsmittels zu dem Nachbehandlungssystem mit dem zweiten Druck führt.
  • In einigen Ausführungsformen kann es sich bei dem Steuergerät 170, 270 oder einem beliebigen der hierin beschriebenen Steuergeräte um einen Systemcomputer einer Vorrichtung oder eines Systems handeln, welches das Nachbehandlungssystem 100 oder 200 einschließt (z.B. ein Fahrzeug, ein Motor oder ein Generatorsatz usw.). 7 ist beispielsweise ein Blockdiagramm eines Rechnergeräts 630 gemäß einer veranschaulichenden Umsetzungsform. Das Rechnergerät 630 kann verwendet werden, jedes/n der hierin beschriebenen Verfahren oder Prozesse auszuführen, beispielsweise das Verfahren 400. In einigen Ausführungsformen kann die Steuerung 170 oder 270 das Rechnergerät 630 einschließen. Das Rechnergerät 630 schließt einen Bus 632 oder eine andere Übermittlungskomponente zur Informationsübermittlung ein. Das Rechnergerät 630 kann auch einen oder mehrere Prozessoren 634 oder mit dem Bus zur Informationsverarbeitung gekoppelte Verarbeitungsschaltungen aufweisen.
  • Das Rechnergerät 630 umfasst auch den Hauptspeicher 636, wie einen Direktzugriffsspeicher (RAM) oder eine andere dynamische Speichervorrichtung, welche mit dem Bus 632 gekoppelt ist, zur Speicherung von Informationen und von durch den Prozessor 634 auszuführenden Anweisungen. Der Hauptspeicher 636 kann auch zur Speicherung von Positionsinformationen, temporären Variablen oder anderen Zwischeninformationen während der Ausführung von Anweisungen durch den Prozessor 634 verwendet werden. Das Rechnergerät 630 kann ferner einen Nur-Lese-Speicher (ROM) 638 oder eine andere mit dem Bus 632 gekoppelte statische Speichereinheit zur Speicherung statischer Informationen und Anweisungen für den Prozessor 634 aufweisen. Eine Speichervorrichtung 640, wie ein Solid-State-Speicher, eine Magnetplatte oder eine optische Platte, ist mit dem Bus 640 gekoppelt, um beständig Informationen und Anweisungen zu speichern. Beispielsweise Anweisungen zur Bestimmung des anfänglichen Drucks, des ersten Drucks, des zweiten Drucks und/oder der Ausgabewerte der Pumpe, die einem Einführungsdruck des Reduktionsmittels entsprechen.
  • Das Rechnergerät 630 kann über den Bus 632 mit einer Anzeige 635, wie einer Flüssigkristallanzeige oder einer aktiven Matrixanzeige, zum Anzeigen von Informationen für einen Anwender gekoppelt sein. Eine Eingabeeinheit 642, wie einer Tastatur oder alphanumerischen Tastatur, kann zum Übermitteln von Informationen und zur Befehlsauswahl für den Prozessor 634 mit dem Bus 632 gekoppelt sein. In einer anderen Umsetzungsform schließt die Eingabeeinheit 642 eine Tastbildschirmanzeige 644 ein.
  • Gemäß verschiedenen Umsetzungsformen können die hierin beschriebenen Verfahren und Methoden durch das Rechnergerät 630 als Antwort auf den Prozessor 634, der eine Reihe von Anweisungen ausführt, die im Hauptspeicher 636 enthalten sind (z. B. die Vorgänge des Verfahrens 400), implementiert werden. Diese Anweisungen können aus einem anderen nicht-flüchtigen, computerlesbaren Medium, wie der Speichereinheit 640, in den Hauptspeicher 636 eingelesen werden. Die Ausführung der Reihe von Anweisungen, die im Hauptspeicher 36 enthalten sind, bewirkt, dass das Rechnergerät 730 die hierin beschriebenen Vorgänge durchführt. Es können ebenfalls ein oder mehrere Prozessoren in einer Multiprozessor-Anordnung eingesetzt werden, um die im Hauptspeicher 636 enthaltenen Anweisungen auszuführen. In alternativen Umsetzungsformen können drahtgebundene Schaltungen an Stelle von oder in Kombination mit Software-Anweisungen zur Umsetzung der beschriebenen Umsetzungsformen verwendet werden. Somit sind die Umsetzungsformen nicht auf eine bestimmte Kombination aus Hardware-Schaltung und Software beschränkt.
  • Obwohl ein Beispiel-Rechnergerät in 7 beschrieben wurde, können die in dieser Spezifikation beschriebenen Umsetzungsformen in anderen Typen einer digitalen elektronischen Schaltung oder in Computer-Software, Firmware oder Hardware, darunter die in dieser Spezifikation offenbarten Strukturen und ihre Strukturäquivalente oder in Kombinationen aus einem oder mehreren von ihnen implementiert werden.
  • Umsetzungsformen, die in dieser Spezifikation beschrieben sind, können in digitaler elektronischer Schaltung oder in Computer-Software, Firmware oder Hardware, darunter die in dieser Spezifikation offenbarten Strukturen und ihre Strukturäquivalente oder in Kombinationen aus einem oder mehreren von ihnen implementiert werden. Die in dieser Spezifikation beschriebenen Umsetzungsformen können als ein oder mehrere Computerprogramme implementiert werden, d. h. als ein oder mehrere Module von Computerprogramm-Anweisungen, die auf einem oder mehreren Computer-Speichermedien zur Ausführung durch oder zur Steuerung des Betriebs von Datenverarbeitungsgeräten codiert sind. Alternativ oder zusätzlich können die Programmanweisungen auf einem künstlich erzeugten verbreiteten Signal, z. B. einem maschinell erzeugten elektrischen, optischen oder elektromagnetischen Signal codiert sein, das erzeugt wird, um Informationen zum Übertragen auf eine geeignete Empfängervorrichtung zur Ausführung durch ein Datenverarbeitungsgerät zu codieren. Ein Computer-Speichermedium kann Folgendes sein oder darin eingeschlossen sein: eine computerlesbare Speichereinheit, ein computerlesbares Speichersubstrat, ein(e) serielle(r) oder dynamische(r) Schreib-Lese-Speicher oder -vorrichtung oder eine Kombination aus einem oder mehreren davon. Ferner kann, obgleich ein Computer-Speichermedium kein verbreitetes Signal ist, ein Computer-Speichermedium eine Quelle oder ein Bestimmungsort von Computerprogramm-Anweisungen sein, die in einem künstlich erzeugten verbreiteten Signal codiert sind. Das Computer-Speichermedium kann auch eine oder mehrere separate Komponenten oder Medien (z. B. mehrere CDs, Platten oder andere Speichervorrichtungen) sein oder kann darin eingeschlossen sein. Demnach ist das Computer-Speichermedium sowohl greifbar als auch nicht flüchtig.
  • Die in dieser Spezifikation beschriebenen Vorgänge können durch ein Datenverarbeitungsgerät mit Daten durchgeführt werden, die auf einer oder mehreren computerlesbaren Speichervorrichtungen gespeichert sind oder aus anderen Quellen empfangen werden. Der Begriff „Datenverarbeitungsgerät“ oder „Rechnergerät“ umfasst alle Arten von Vorrichtungen, Geräten und Maschinen zur Verarbeitung von Daten, darunter beispielsweise durch einen programmierbaren Prozessor, einen Computer, ein System auf einem Chip, oder auf mehreren, oder Kombinationen des Vorgenannten. Die Vorrichtung kann eine logische Spezial-Schaltung, z. B. eine FPGA (Universalschaltkreis) oder eine ASIC (anwendungs-spezifische integrierte Schaltung) einschließen. Die Vorrichtung kann zudem zusätzlich zur Hardware einen Code aufweisen, der eine Ausführungsumgebung für das betreffende Computerprogramm erzeugt, z. B. einen Code, der Prozessorfirmware, einen Protokollstapel, ein Datenbankverwaltungssystem, ein Betriebssystem, eine plattformübergreifende Laufzeitumgebung, eine virtuelle Maschine oder eine Kombination aus einem oder mehreren davon darstellt. Die Vorrichtung und Ausführungsumgebung können verschiedene Rechnermodell-Infrastrukturen realisieren, wie Web-Dienste, verteilte Rechner- und räumlich verteilte Rechner-Infrastrukturen.
  • Ein Computerprogramm (auch bekannt als Programm, Software, Software-Applikation, Skript oder Code) kann in jeder Form von Programmiersprache geschrieben sein, darunter kompilierte oder interpretierte Sprachen, Auszeichungssprachen oder Prozesssprachen, und es kann in jeder Form abgesetzt werden, darunter ein eigenständiges Programm oder als Modul, Komponente, Subroutine, Objekt, oder andere Einheit, die zur Verwendung in einer Rechnerumgebung geeignet ist. Ein Computerprogramm kann, muss jedoch nicht, einer Datei in einem Dateisystem entsprechen. Ein Programm kann in einem Teil einer Datei, die andere Programme oder Daten (z. B. ein oder mehrere Skripte, die in einem Auszeichnungssprachendokument gespeichert sind) enthält, in einer Einzeldatei, die eigens zu dem fraglichen Programm gehört, oder in mehreren koordinierten Dateien (z. B. Dateien, die ein oder mehrere Module, Subprogramme oder Teile von Code speichern) gespeichert werden. Ein Computerprogramm kann so abgesetzt werden, dass es auf einem Computer oder auf mehreren Computern ausgeführt wird, der/die an einem Ort oder über mehre Orte verteilt und durch ein Datenübertragungsnetz miteinander verbunden lokalisiert sind.
  • Prozessoren, die zur Ausführung eines Computerprogramms geeignet sind, umfassen beispielsweise sowohl allgemeine als auch spezielle Mikroprozessoren, und einen oder mehrere Prozessoren jeder Art von Digitalcomputer. Allgemein empfängt ein Prozessor Anweisungen und Daten aus einem Nur-Lese-Speicher oder einem Direktzugriffsspeicher oder beiden. Die wesentlichen Elemente eines Computers sind ein Prozessor zur Durchführung von Vorgängen gemäß Anweisungen und eine oder mehrere Speichervorrichtungen zur Speicherung von Anweisungen und Daten. Im Allgemeinen umfasst ein Computer auch oder ist für Empfang oder Übertragung von Daten, oder beidem, funktionsfähig mit einer oder mehreren Massenspeichervorrichtungen zur Speicherung von Daten gekoppelt, z. B. Magnet-, magnetoptischen Platten oder optischen Platten. Allerdings muss ein Computer diese Vorrichtungen nicht aufweisen. Einheiten, die zur Speicherung von Computerprogramm-Anweisungen und Daten geeignet sind, umfassen alle Formen von nicht-flüchtigem Speicher, Medien und Speichervorrichtungen, darunter zum Beispiel Halbleiter-Speichervorrichtungen, z. B. EPROM, EEPROM, und Flash-Speichervorrichtungen; Magnetplatten, z. B. interne Festplatten oder Wechselplatten; magnetoptische Platten; und CD-ROM-und DVD-ROM-Platten. Der Prozessor und der Speicher können durch logische Spezialschaltung ergänzt oder darin integriert sein.
  • Es gilt zu beachten, dass der Begriff „Beispiel“, wie hier zur Beschreibung verschiedener Ausführungsformen verwendet, anzeigen soll, dass solche Ausführungsformen mögliche Beispiele, Darstellungen und/oder Abbildungen möglicher Ausführungsformen sind (und dass ein solcher Begriff nicht notwendigerweise darauf schließen lassen soll, dass solche Ausführungsformen außergewöhnliche oder hervorragende Beispiele sind).
  • Der hierin verwendete Begriff „gekoppelt“ und Ähnliches bedeutet die direkte oder indirekte Verbindung von zwei Elementen miteinander. Dieses Verbinden kann stationär (z. B. permanent) oder beweglich (z. B. entfernbar oder lösbar) geschehen. Dieses Verbinden kann dadurch erreicht werden, dass die beiden Elemente oder die beiden Elemente und beliebige weitere Zwischenelemente untereinander integral als ein einheitlicher Körper ausgebildet sind, oder wobei die beiden Elemente oder die beiden Elemente und beliebige weitere Zwischenelemente untereinander befestigt sind.
  • Es sei darauf hingewiesen, dass der Aufbau und die Anordnung der verschiedenen beispielhaften Ausführungsformen lediglich der Veranschaulichung dienen. Obwohl nur einige Ausführungsformen in dieser Offenbarung ausführlich beschrieben wurden, erkennt die Fachwelt bei Lesen dieser Offenbarung unschwer, dass viele Modifikationen möglich sind (z. B. Variationen in Größen, Dimensionen, Strukturen, Formen und Proportionen der verschiedenen Elemente, Werte von Parametern, Montageanordnungen, Verwendung von Materialien, Farben, Orientierungen usw.), ohne materiell von den neuen Lehren und Vorteilen des hierin beschriebenen Gegenstands abzuweichen. Zusätzlich versteht es sich, dass Merkmale aus einer hierin offenbarten Ausführungsform mit Merkmalen von anderen hierin offenbarten Ausführungsformen kombiniert werden können, wie es einem Fachmann bekannt ist. Weitere Ersetzungen, Modifikationen, Änderungen und Auslassungen können ebenfalls in der Konstruktion, den Betriebsbedingungen und der Anordnung der verschiedenen beispielhaften Ausführungsformen vorgenommen werden, ohne vom Umfang der vorliegenden Erfindung abzuweichen.
  • Obgleich diese Patentschrift viele spezielle Ausführungseinzelheiten enthält, sollten diese nicht als Einschränkung des Umfangs aller Erfindungen oder der Ansprüche gedacht sein, jedoch vielmehr als Beschreibungen von Merkmalen, die für bestimmte Ausführungen von bestimmten Erfindungen spezifisch sind. Bestimmte, in dieser Patentschrift im Kontext separater Ausführungen beschriebene Merkmale können auch in Kombination in einer einzigen Ausführung umgesetzt werden. Im Gegensatz dazu können verschiedene, im Kontext einer einzigen Ausführung beschriebene Merkmale auch in mehreren Ausführungen separat oder in einer beliebigen, geeigneten Unterkombination umgesetzt werden. Zudem können, obwohl vorstehende Merkmale so beschrieben sein können, dass sie in bestimmten Kombinationen fungieren und auch anfänglich als solche beansprucht sind, ein oder mehrere Merkmale aus einer beanspruchten Kombination in manchen Fällen aus der Kombination ausgesondert werden, und die beanspruchte Kombination kann auf eine Unterkombination oder Variation einer Unterkombination gerichtet sein.

Claims (25)

  1. Nachbehandlungssystem, umfassend: einen Reduktionsmittellagertank; ein selektives katalytisches Reduktionssystem, umfassend einen Katalysator zur Reduzierung von Bestandteilen eines Abgases; ein Reduktionsmittelzuführbauteil, das mit dem Reduktionsmittellagertank und dem selektiven katalytischen Reduktionssystem fluidisch verbunden ist; und ein Steuergerät, das kommunikativ mit dem Reduktionsmittelzuführbauteil gekoppelt ist, wobei das Steuergerät so konfiguriert ist, dass es: einen anfänglichen Druck des Reduktionsmittels bestimmt, einen ersten Druck bestimmt, mit dem das Reduktionsmittel dem selektiven katalytischen Reduktionssystem bereitgestellt werden soll, und einen Betriebsparameter des Reduktionsmittelzuführbauteils anpasst, wobei die Anpassung des Betriebsparameters zu einer zumindest selektiven Bereitstellung des Reduktionsmittels mit dem ersten Druck an das selektive katalytische Reduktionssystem führt.
  2. Nachbehandlungssystem nach Anspruch 1, wobei das Reduktionsmittelzuführbauteil folgendes umfasst: eine Versorgungseinheit einschließlich einer Pumpe, die mit dem Reduktionsmittellagertank fluidisch verbunden ist; und eine Dosiereinheit einschließlich eines Drucksensors und eines Dosierventils, wobei das Dosierventil mit dem selektiven katalytischen Reduktionssystem fluidisch verbunden ist.
  3. Nachbehandlungssystem nach Anspruch 2, wobei es sich bei dem Betriebsparameter um die Betriebsgeschwindigkeit der Pumpe handelt.
  4. Nachbehandlungssystem nach Anspruch 3, wobei das Steuergerät kommunikativ mit jeweils der Versorgungseinheit und der Dosiereinheit gekoppelt ist, und das Steuergerät weiterhin konfiguriert ist, um: einen anfänglichen Ausgabewert des Drucksensors zu interpretieren, der den anfänglichen Druck des Reduktionsmittels am Dosierventil anzeigt; einen ersten Ausgabewert für den Drucksensor zu bestimmen, der dem ersten Druck entspricht; die Betriebsgeschwindigkeit der Pumpe anzupassen, bis der Ausgabewert des Drucksensors gleich dem ersten Ausgabewert ist; und das Dosierventil zu aktivieren, wobei die Aktivierung des Dosierventils zu einer zumindest selektiven Bereitstellung des Reduktionsmittels an das selektive katalytische Reduktionssystem mit dem ersten Druck führt.
  5. Nachbehandlungssystem nach einem der Ansprüche 2 bis 4, wobei das Steuergerät ferner konfiguriert ist, um: das Dosierventil für einen ersten Zeitraum aktiviert zu halten, sodass eine erste Menge an Reduktionsmittel dem Nachbehandlungssystem bereitgestellt wird.
  6. Nachbehandlungssystem nach Anspruch 4 oder 5, wobei das Steuergerät ferner konfiguriert ist, um einen zweiten Druck zu bestimmen, mit dem das Reduktionsmittel dem Nachbehandlungssystem bereitgestellt werden soll, wobei der zweite Druck von dem ersten Druck abweicht; einen zweiten Ausgabewert für den Drucksensor zu bestimmen, der dem zweiten Druck entspricht; die Betriebsgeschwindigkeit der Pumpe anzupassen, bis der Ausgabewert des Drucksensors gleich dem zweiten Ausgabewert ist; und das Dosierventil zu aktivieren, wobei die Aktivierung des Dosierventils zu einer zumindest selektiven Bereitstellung des Reduktionsmittels an das selektive katalytische Reduktionssystem mit dem zweiten Druck führt.
  7. Nachbehandlungssystem nach einem der Ansprüche 2 bis 6, wobei die Versorgungseinheit weiterhin umfasst: ein Druckbegrenzungsventil, das so ausgelegt ist, dass zumindest ein Teil des Reduktionsmittels von einem Bereich nach der Pumpe in einen Bereich vor der Pumpe strömt, wenn ein von der Pumpe erzeugter Reduktionsmitteldruck einen voreingestellten Grenzwert überschreitet.
  8. Nachbehandlungssystem nach einem der Ansprüche 2 bis 7, wobei der erste Druck sich in einem Bereich zwischen 6 bar und 14 bar befindet. Nachbehandlungssystem nach einem der Ansprüche 2 bis 8, wobei die Dosiereinheit weiterhin umfasst: eine Öffnung in fluidischer Verbindung mit dem Reduktionsmittellagertank, wobei die Öffnung es erlaubt, überschüssiges Reduktionsmittel aus der Dosiereinheit zurück in den Reduktionsmittellagertank zu befördern.
  9. Nachbehandlungssystem nach einem der Ansprüche 2 bis 9, wobei die Dosiereinheit weiterhin umfasst: eine Magnetspule; eine in einen Ventilsitz eingepasste Ventilnadel; und eine Düse, wobei die Aktivierung des Dosierventils die Aktivierung der Magnetspule einschließt, um das distale Ende der Ventilnadel aus dem Ventilsitz zu bewegen, sodass das Reduktionsmittel durch die Düse gepumpt werden kann.
  10. Ein System zur Drucksteuerung eines Reduktionsmittels, das einem Nachbehandlungssystem aus einem Reduktionsmittellagertank bereitgestellt wird, umfassend: ein Reduktionsmittelzuführbauteil, das darauf ausgelegt ist, fluidisch sowohl mit dem Reduktionsmittellagertank als auch mit dem Nachbehandlungssystem gekoppelt zu sein; und ein Steuergerät, das kommunikativ mit dem Reduktionsmittelzuführbauteil gekoppelt ist, wobei das Steuergerät folgendes umfasst: eine Steuerung, die darauf ausgelegt ist: einen anfänglichen Druck des Reduktionsmittels zu bestimmen, einen ersten Druck zu bestimmen, mit dem das Reduktionsmittel dem Nachbehandlungssystem bereitgestellt werden soll, und einen Betriebsparameter des Reduktionsmittelzuführbauteils anzupassen, wobei die Anpassung des Betriebsparameters zu einer zumindest selektiven Bereitstellung des Reduktionsmittels mit dem ersten Druck an das Nachbehandlungssystem führt.
  11. System nach Anspruch 11, wobei das Reduktionsmittelzuführbauteil folgendes umfasst: eine Versorgungseinheit einschließlich einer Pumpe, die so konfiguriert ist, dass sie fluidisch mit dem Reduktionsmittellagertank verbindbar ist; und eine Dosiereinheit einschließlich eines Dosierventils, wobei das Dosierventil so konfiguriert ist, dass es fluidisch mit dem Nachbehandlungssystem verbindbar ist; und ein Drucksensor, welcher der Pumpe nachgelagert und dem Dosierventil vorgelagert angeordnet ist.
  12. System nach Anspruch 12, wobei es sich bei dem Betriebsparameter um die Betriebsgeschwindigkeit der Pumpe handelt.
  13. System nach Anspruch 13, wobei das Steuergerät kommunikativ mit jeweils der Versorgungseinheit und der Dosiereinheit gekoppelt ist, und das Steuergerät weiterhin konfiguriert ist, um: einen anfänglichen Ausgabewert des Drucksensors zu interpretieren, der den anfänglichen Druck des Reduktionsmittels am Dosierventil anzeigt; einen ersten Ausgabewert des Drucksensors zu bestimmen, der dem ersten Druck entspricht; die Betriebsgeschwindigkeit der Pumpe anzupassen, bis der Ausgabewert des Drucksensors gleich dem ersten Ausgabewert ist; und das Dosierventil zu aktivieren, wobei die Aktivierung des Dosierventils zu einer zumindest selektiven Bereitstellung des Reduktionsmittels an das Nachbehandlungssystem mit dem ersten Druck führt.
  14. System nach Anspruch 14, wobei die Steuerung ferner konfiguriert ist um: das Dosierventil für einen ersten Zeitraum aktiv zu halten, sodass eine erste Menge an Reduktionsmittel dem Nachbehandlungssystem bereitgestellt wird.
  15. System nach Anspruch 14 oder 15, wobei die Steuerung ferner konfiguriert ist, um einen zweiten Druck zu bestimmen, mit dem das Reduktionsmittel dem Nachbehandlungssystem bereitgestellt werden soll, wobei der zweite Druck von dem ersten Druck abweicht; einen zweiten Ausgabewert des Drucksensors zu bestimmen, der dem zweiten Druck entspricht; die Betriebsgeschwindigkeit der Pumpe anzupassen, bis der Ausgabewert des Drucksensors gleich dem zweiten Ausgabewert ist; und das Dosierventil zu aktivieren, wobei die Aktivierung des Dosierventils zu einer zumindest selektiven Bereitstellung des Reduktionsmittels an das selektive katalytische Reduktionssystem mit dem zweiten Druck führt.
  16. System nach einem der Ansprüche 11 bis 16, wobei der erste Druck sich in einem Bereich zwischen 6 bar und 14 bar befindet.
  17. System nach einem der Ansprüche 12 bis 17, wobei die Versorgungseinheit weiterhin umfasst: ein Druckbegrenzungsventil, das so ausgelegt ist, dass zumindest ein Teil des Reduktionsmittels von einem Bereich nach der Pumpe in einen Bereich vor der Pumpe strömt, wenn ein von der Pumpe erzeugter Reduktionsmitteldruck einen voreingestellten Grenzwert überschreitet.
  18. System nach einem der Ansprüche 12 bis 18, wobei die Dosiereinheit weiterhin umfasst: eine Öffnung in fluidischer Verbindung mit dem Reduktionsmittellagertank, wobei die Öffnung es erlaubt, überschüssiges Reduktionsmittel aus der Dosiereinheit zurück in den Reduktionsmittellagertank zu befördern.
  19. System nach einem der Ansprüche 12 bis 19, wobei das Dosierventil folgendes umfasst: eine Magnetspule; eine in einen Ventilsitz sitzende Ventilnadel; und eine Düse, wobei die Aktivierung des Dosierventils die Aktivierung der Magnetspule einschließt, um das distale Ende der Ventilnadel aus dem Ventilsitz zu bewegen, sodass das Reduktionsmittel durch die Düse gepumpt werden kann.
  20. Verfahren zur Bereitstellung eines Reduktionsmittels an ein Nachbehandlungssystem mithilfe eines Reduktionsmittelzuführbauteils, das mit dem Nachbehandlungssystem fluidisch gekoppelt ist, wobei das Reduktionsmittelzuführbauteil eine Pumpe, einen Drucksensor und ein Dosierventil umfasst, wobei das Verfahren folgendes umfasst: Bestimmen eines ersten Drucks, mit dem das Reduktionsmittel dem Nachbehandlungssystem bereitgestellt werden soll; Interpretieren eines anfänglichen Ausgabewerts des Drucksensors, der den anfänglichen Druck des Reduktionsmittels am Dosierventil anzeigt; Bestimmen eines ersten Ausgabewerts des Drucksensors, wobei der erste Ausgabewert dem ersten Druck entspricht; Anpassen einer Betriebsgeschwindigkeit der Pumpe, bis der Ausgabewert des Drucksensors gleich dem ersten Ausgabewert ist; und Aktivieren des Dosierventils, wobei die Aktivierung des Dosierventils zu einer zumindest selektiven Bereitstellung des Reduktionsmittels an das Nachbehandlungssystem mit dem ersten Druck führt.
  21. Verfahren nach Anspruch 21, ferner umfassend: Beibehalten der Aktivierung des Dosierventils für einen ersten Zeitraum, sodass eine erste Menge an Reduktionsmittel dem Nachbehandlungssystem mit dem ersten Druck bereitgestellt wird.
  22. Verfahren nach Anspruch 21 oder 22, ferner umfassend: Bestimmen eines zweiten Drucks, mit dem das Reduktionsmittel dem Nachbehandlungssystem bereitgestellt werden soll, wobei der zweite Druck von dem ersten Druck abweicht; Bestimmen eines zweiten Ausgabewerts des Drucksensors, wobei der zweite Ausgabewert dem zweiten Druck entspricht; Anpassen der Betriebsgeschwindigkeit der Pumpe, bis der Ausgabewert des Drucksensors gleich dem zweiten Ausgabewert ist; und Aktivieren des Dosierventils, wobei die Aktivierung des Dosierventils zu einer zumindest selektiven Bereitstellung des Reduktionsmittels an das Nachbehandlungssystem mit dem zweiten Druck führt.
  23. Verfahren nach einem der Ansprüche 21 bis 23, wobei der erste Druck sich in einem Bereich zwischen 6 bar und 14 bar befindet.
  24. Vorrichtung, umfassend: ein Steuermodul, das kommunikativ mit einem Reduktionsmittelzuführbauteil gekoppelt ist, wobei das Steuermodul folgendes umfasst: eine Druckbestimmungseinheit, die darauf ausgelegt ist: einen anfänglichen Druck des bereitgestellten Reduktionsmittels zu bestimmen, das einem Nachbehandlungssystem aus einem Reduktionsmittellagertank über das Reduktionsmittelzuführbauteil bereitgestellt wird, und einen ersten Druck zu bestimmen, mit dem das Reduktionsmittel dem Nachbehandlungssystem bereitgestellt werden soll, und ein Anpassungsmodul, das darauf ausgelegt ist: einen Betriebsparameter des Reduktionsmittelzuführbauteils anzupassen, wobei die Anpassung des Betriebsparameters zu einer zumindest selektiven Bereitstellung des Reduktionsmittels mit dem ersten Druck an das Nachbehandlungssystem führt.
  25. Vorrichtung nach Anspruch 25, wobei es sich bei dem Anpassungsmodul um ein Anpassungsmodul für eine Pumpengeschwindigkeit handelt, wobei die Druckbestimmungseinheit darauf ausgelegt ist: einen ersten Druck zu bestimmen, mit dem das Reduktionsmittel dem Nachbehandlungssystem bereitgestellt werden soll, einen anfänglichen Ausgabewert des Drucksensors zu interpretieren, der den anfänglichen Druck des Reduktionsmittels am Dosierventil anzeigt, und einen ersten Ausgabewert des Drucksensors zu bestimmen, wobei der erste Ausgabewert dem ersten Druck entspricht, und wobei das Anpassungsmodul für die Pumpengeschwindigkeit darauf ausgelegt ist: eine Betriebsgeschwindigkeit einer Pumpe anzupassen, bis der Ausgabewert des Drucksensors gleich dem ersten Ausgabewert ist; und das Dosierventil zu aktivieren, wobei die Aktivierung des Dosierventils zu einer zumindest selektiven Bereitstellung des Reduktionsmittels an das Nachbehandlungssystem mit dem ersten Druck führt.
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