DE102016123204A1

DE102016123204A1 - Elektronische druckentlastung in pumpen

Info

Publication number: DE102016123204A1
Application number: DE102016123204.1A
Authority: DE
Inventors: Tobias Englert; Jens Honeck
Original assignee: Cummins Emission Solutions Inc
Current assignee: Cummins Emission Solutions Inc
Priority date: 2015-12-10
Filing date: 2016-12-01
Publication date: 2017-06-14
Also published as: US10344652B2; US20170167340A1; GB201620455D0; GB2546162B; GB2546162A

Abstract

Ein Nachbehandlungssystem umfasst einen Reduktionsmittellagertank und ein selektives katalytisches Reduktionssystem (SCR-System) einschließlich eines Katalysators zur Reduzierung von Abgasbestandteilen. Eine Reduktionsmittelzuführbaugruppe einschließlich Pumpe und Dosierventil ist fluidisch mit der Pumpe und dem SCR-System gekoppelt. Ein Steuergerät ist kommunikativ mit dem Reduktionsmittelzuführbauteil verbunden. Das Steuergerät wird so konfiguriert, dass es die Pumpe initialisiert, um ein Reduktionsmittel in der Pumpe unter Druck zu setzen. Das Dosierventil wird geöffnet und führt dem SCR-System somit das Reduktionsmittel zu. Der Wert des elektrischen Betriebsparameters der Pumpe wird bestimmt. Dieser lässt auf den Betriebsdruck der Pumpe schließen. Das Steuergerät ermittelt, ob der Wert des elektrischen Betriebsparameters einen vorgegebenen Betriebsschwellenwert überschreitet. Wenn der Wert des elektrischen Betriebsparameters den vorgegebenen Betriebsschwellenwert überschreitet, hält das Steuergerät die Pumpe an.

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. Allgemein beinhalten Abgas-Nachbehandlungssysteme eine beliebige Anzahl mehrerer unterschiedlicher Komponenten zum Reduzieren des Anteils an schädlichen Abgasemissionen in Abgas. Beispielsweise umfassen bestimmte Abgas-Nachbehandlungssysteme für dieselbetriebene Verbrennungsmotoren ein selektives katalytisches Reduktionskatalysatorsystem (SCR) zur Umwandlung von NOx (NO und NO₂ in geringfügigem Anteil) in harmloses Stickstoffgas (N₂) und Wasserdampf (H₂O) in Gegenwart von Ammoniak (NH₃). Im Allgemeinen wird in solchen Nachbehandlungssystemen ein Abgasreduktionsmittel (z. B. ein Diesel-Abgasfluid wie Harnstoff) in das SCR-System 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-System vorhanden ist, um im Wesentlichen alle NOx-Gase in relativ harmlose Nebenprodukte zu zerlegen, die aus dem Nachbehandlungssystem 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. Pumpen werden häufig verwendet, um dem SCR-System das Reduktionsmittel zuzuführen. Allgemein umfassen solche Pumpen mechanische Druckbegrenzungsventile, die passiv aktiviert werden, um den Druck zu entlasten und einen übermäßigen Druckaufbau in der Pumpe zu verhindern. Druckbegrenzungsventile arbeiten häufig nicht richtig oder fallen aus und müssen ersetzt werden, wodurch sich die Wartungskosten für diese Systeme deutlich erhöhen.
KURZFASSUNG
Die hierin beschriebenen Ausführungsformen beziehen sich im Allgemeinen auf Systeme und Methoden zur Vermeidung eines übermäßigen Druckaufbaus in Pumpen und insbesondere auf die Verwendung eines Werts des elektrischen Betriebsparameters der Pumpe als Stellvertreter für einen Betriebsdruck der Pumpe und auf das Anhalten der Pumpe, wenn der Wert des elektrischen Betriebsparameters eine Betriebsschwelle überschreitet. Die hierin beschriebenen Ausführungsformen der Systeme und Methoden sind so konfiguriert, dass verhindert wird, dass der Betriebsdruck der Pumpe die Betriebsschwelle überschreitet, sodass auf ein Druckbegrenzungsventil in der Pumpe verzichtet werden kann.
Eine erste Reihe von Ausführungsformen umfasst ein Nachbehandlungssystem ein SCR-System, aufweisend einen Katalysator zur Reduzierung der Bestandteile eines Abgases. Das Nachbehandlungssystem umfasst außerdem ein Reduktionsmittellagertank. Ein Reduktionsmittelzuführbauteil ist fluidisch mit dem Reduktionsmittellagertank und dem SCR-System verbunden. Das Reduktionsmittelzuführbauteil weist eine Pumpe und ein Dosierventil auf, das fluidisch mit der Pumpe gekoppelt ist. Ein Steuergerät ist kommunikativ mit dem Reduktionsmittelzuführbauteil verbunden. Das Steuergerät ist so konfiguriert, dass es die Pumpe initialisiert, um ein Reduktionsmittel in der Pumpe unter Druck zu setzen. Das Steuergerät öffnet das Dosierventil, wodurch das Reduktionsmittel in das SCR-System zugeführt wird. Das Steuergerät bestimmt einen Wert des elektrischen Betriebsparameters der Pumpe. Der elektrische Betriebsparameter lässt auf einen Betriebsdruck der Pumpe schließen. Das Steuergerät ermittelt, ob der Wert des elektrischen Betriebsparameters einen vorgegebenen Betriebsschwellenwert überschreitet. Als Reaktion auf den Wert des elektrischen Betriebsparameters, der die Betriebsschwelle überschreitet, hält das Steuergerät die Pumpe an.
Eine zweite Reihe von Ausführungsformen umfasst ein Reduktionsmittelzuführbauteil eine Pumpe und ein Dosierventil, das fluidisch mit der Pumpe gekoppelt ist. Eine Sensorschaltung ist so konfiguriert, dass sie einen oder mehrere elektrische Parameter der Pumpe erkennt. Ein Steuergerät ist kommunikativ mit der Pumpe und der Sensorschaltung gekoppelt. Das Steuergerät ist so konfiguriert, dass es die Pumpe initialisiert, um ein Reduktionsmittel in der Pumpe unter Druck zu setzen. Das Steuergerät öffnet das Dosierventil und stößt dadurch ein Reduktionsmittel aus. Das Steuergerät bestimmt über die Sensorschaltung einen Wert des elektrischen Betriebsparameters der Pumpe. Der Wert des elektrischen Betriebsparameters lässt auf einen Betriebsdruck der Pumpe schließen. Das Steuergerät ermittelt, ob der Wert des elektrischen Betriebsparameters einen vorgegebenen Betriebsschwellenwert überschreitet. Als Reaktion auf den Wert des elektrischen Betriebsparameters, der die Betriebsschwelle überschreitet, hält das Steuergerät die Pumpe an.
Einer dritte Reihe von Ausführungsformen umfasst eine Methode zum Betrieb eines Reduktionsmittelzuführbauteils, das eine Pumpe und ein Dosierventil umfasst, das so strukturiert ist, dass es fluidisch mit einem Nachbehandlungssystem gekoppelt ist, die Initialisierung der Pumpe, um ein Reduktionsmittel in der Pumpe auf einen Betriebsdruck der Pumpe unter Druck zu setzen. Das Dosierventil wird geöffnet und führt somit dem Nachbehandlungssystem ein Reduktionsmittel zu. Es wird ermittelt, ob ein Wert des elektrischen Betriebsparameters eine vorgegebene Betriebsschwelle der Pumpe überschreitet. Der Wert des elektrischen Betriebsparameters lässt auf den Betriebsdruck der Pumpe schließen. Als Reaktion auf den Wert des elektrischen Betriebsparameters, der die Betriebsschwelle überschreitet, wird die Pumpe angehalten.
Eine vierten Reihe von Ausführungsformen umfasst ein Steuerschaltkreis ein Steuergerät, das so konfiguriert ist, dass es kommunikativ mit einem Reduktionsmittelzuführbauteil gekoppelt ist, das eine Pumpe und ein Dosierventil umfasst, das fluidisch mit der Pumpe und einer Sensorschaltung gekoppelt ist. Das Steuergerät umfasst eine Schaltung zum Anpassen des Drehmoments, eine Schaltung zur Steuerung der Dosierung und eine Schaltung zur Festlegung des Drucks. Die Schaltung zum Anpassen des Drehmoments ist so konfiguriert, dass es die Pumpe initialisiert, um ein Reduktionsmittel in der Pumpe unter Druck zu setzen. Die Schaltung zur Steuerung der Dosierung ist so konfiguriert, dass sie das Dosierventil öffnet und somit ein Reduktionsmittel ausstößt. Die Schaltung zur Festlegung des Drucks ist so konfiguriert, dass sie einen Betriebsdruck der Pumpe über einen Wert des elektrischen Betriebsparameters der Pumpe ermittelt, der von der Sensorschaltung bereitgestellt wird. Der elektrische Betriebsparameter lässt auf einen Betriebsdruck der Pumpe schließen. Die Schaltung zur Festlegung des Drucks ist außerdem so konfiguriert, dass sie ermittelt, ob der Wert des elektrischen Betriebsparameters eine vorgegebene Betriebsschwelle überschreitet. Die Schaltung zum Anpassen des Drehmoments ist so konfiguriert, dass sie als Reaktion auf den Wert des elektrischen Betriebsparameters, der die Betriebsschwelle überschreitet, die Pumpe anhält.
Es sei klargestellt, dass alle Kombinationen der vorstehenden Konzepte und weiterer 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 ein schematisches Blockschaubild einer anderen Ausführungsform eines Steuerschaltkreises, zu dem das Steuergerät von 1 gehören kann.
3 ist ein schematisches Blockschaubild einer weiteren Ausführungsform einer Sensorschaltung eines Reduktionsmittelzuführbauteils, das im Nachbehandlungssystem von 1 eingeschlossen ist.
4 ist ein schematisches Flussdiagramm einer Methode zur Vermeidung, dass der Betriebsdruck einer Pumpe, die in einem Reduktionsmittelzuführbauteil eines Nachbehandlungssystems eingeschlossen ist, einen Druckschwellenwert der Pumpe überschreitet.
5–16 sind verschiedene Diagramme, die die Leistung (Pumpendrehzahl oder Druck gegenüber Zeit) einer ersten Pumpe (Pumpe 1), die Druckentlastung unter Verwendung eines Druckbegrenzungsventils bietet, und einer zweiten Pumpe (Pumpe 2), die gemäß den hierin beschriebenen Systemen und Methoden betrieben wird, zeigen.
17 und 18 sind Diagramme des Betriebsdrucks gegenüber dem Strom, der von Pumpen, die mit 14 Volt oder 27 Volt betrieben werden, bzw. für eine neue Pumpe, der von einer Pumpe, die mehr als 20.000 Stunden lang betrieben wird, und von einer Pumpe, die mit einer maximalen Dosierrate mehr als 20.000 Stunden lang betrieben wird, verbraucht wird.
19 ist ein schematisches Blockdiagramm einer Ausführungsform eines Rechnergeräts, das im Nachbehandlungssystem von 1 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 dieser Offenbarung bilden.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG VERSCHIEDENER AUSFÜHRUNGSFORMEN
Die hierin beschriebenen Ausführungsformen beziehen sich im Allgemeinen auf Systeme und Methoden zur Vermeidung eines übermäßigen Druckaufbaus in Pumpen und insbesondere auf die Verwendung eines Werts des elektrischen Betriebsparameters der Pumpe als Stellvertreter für einen Betriebsdruck der Pumpe und auf das Anhalten der Pumpe, wenn der Wert des elektrischen Betriebsparameters eine Betriebsschwelle überschreitet. Die hierin beschriebenen Ausführungsformen der Systeme und Methoden sind so konfiguriert, dass verhindert wird, dass der Betriebsdruck der Pumpe die Betriebsschwelle überschreitet, sodass auf ein Druckbegrenzungsventil in der Pumpe verzichtet werden kann.
Reduktionsmittelzuführbauteile werden verwendet, um ein Reduktionsmittel in eine Nachbehandlungskomponente wie zum Beispiel ein SCR-System, das im Nachbehandlungssystem eingeschlossen ist, zu injizieren oder anderweitig einzuführen. Im Allgemeinen umfassen Reduktionsmittelzuführbauteile eine Pumpe, die so strukturiert ist, dass sie das Reduktionsmittel auf einen vorgegebenen Betriebsdruck oder anderen Druckbereich für das Zuführen in das Nachbehandlungssystem unter Druck setzt. Um zu verhindern, dass die Pumpe den vorgegebenen Betriebsdruck überschreitet oder das Reduktionsmittel zu stark unter Druck setzt, umfassen die Pumpe oder das Reduktionsmittelzuführbauteil im Allgemeinen ein mechanisches Druckbegrenzungsventil, das so strukturiert ist, dass es eine Druckentlastung bietet. Wenn der Druck zum Beispiel einen Druckschwellenwert der Pumpe überschreitet, öffnet sich das Druckbegrenzungsventil, damit zumindest ein Teil des Reduktionsmittels durch das Ventil aus der Pumpe ausgestoßen und beispielsweise zu einem Reduktionsmittellagertank zurückgeleitet werden kann. Diese mechanischen Druckbegrenzungsventile sind anfällig für Verstopfungen und Fehlfunktionen, die zum Beispiel aufgrund von Staub, Verunreinigungen oder die Verfestigung von Reduktionsmittel im Ventil auftreten. Dadurch können sich die Wartungshäufigkeit und die Wartungskosten der Pumpe deutlich erhöhen.
Viele Ausführungsformen der hierin beschriebenen Systeme und Methoden zur Vermeidung, dass der Druck einer in einem Reduktionsmittelzuführbauteil eingeschlossenen Pumpe einen Druckschwellenwert ohne Verwendung eines Druckbegrenzungsventils überschreitet, kann unter anderem zum Beispiel die folgenden Vorteile bieten: (1) Echtzeitsteuerung des von der Pumpe bereitgestellten Drucks unter Verwendung des von der Pumpe verbrauchten Stroms als Stellvertreter für den Druck. (2) Vermeidung, dass der Druck der Pumpe einen vorgegebenen Druckschwellenwert überschreitet, indem die Verwendung eines mechanischen Druckbegrenzungsventils elektronisch verhindert wird. (3) Senkung der Herstellungs- und Wartungskosten, indem das Druckbegrenzungsventil ausgeschlossen werden kann.
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 fluidisch mit dem Tank 110 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 strömt derart über und um den Katalysator 154, dass die 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 fluidisch mit dem Tank 110 und dem SCR-System 150 gekoppelt und so konfiguriert, dass es dem SCR-System 150 das Reduktionsmittel aus dem Tank 110 zuführt. Das Reduktionsmittelzuführbauteil 120 umfasst eine Pumpe 122, die fluidisch mit dem Tank 110 und einem Dosierventil 126 gekoppelt ist. Die Pumpe 122 kann eine geeignete Pumpe wie beispielsweise eine Zentrifugalpumpe, eine Rotationspumpe, eine Vakuumpumpe, eine Plattenpumpe, eine Membranpumpe oder jede andere geeignete Pumpe umfassen. In bestimmten Ausführungsformen umfasst die Pumpe 122 eine Membranpumpe.
In verschiedenen Ausführungsformen umfasst die Pumpe einen Motor (z. B. den in 3 gezeigten Motor 224), um die Pumpe 122 anzutreiben. Beispielsweise kann die Pumpe 122 eine Membranpumpe umfassen und der Motor kann funktionsfähig mit der Membran gekoppelt sein, um die Membran zum Pumpen der Flüssigkeit anzutreiben. Das vom Motor auf die Membran ausgeübte Drehmoment oder das von der Pumpe 122 erzeugte Drehmoment entspricht einem Betriebsdruck der Pumpe 122, d. h. dem Druck, unter den die Pumpe 122 das Reduktionsmittel setzt. Der Motor kann unter Verwendung eines geeigneten Betriebssignals betrieben werden, zum Beispiel unter Verwendung einer Spannung im Bereich von 10 Volt bis 32 Volt (z. B. 10, 12, 14, 16, 18, 20, 22, 24, 26, 28, 30 oder 32 Volt, einschließlich aller dazwischen liegenden Bereiche und Werte), eines Stroms, eines pulsweitenmodulierten (PWM) Signals/Befehls oder eines anderen geeigneten Betriebssignals.
Des Weiteren entspricht das von der Pumpe 122 erzeugte Drehmoment proportional einem Wert des elektrischen Betriebsparameters des Motors oder der Pumpe 122. Der Wert des elektrischen Betriebsparameters kann zum Beispiel einen von der Pumpe 122 verbrauchten Strom oder andernfalls den Motor der Pumpe 122 umfassen. Da das von der Pumpe 122 erzeugte Drehmoment dem Betriebsdruck der Pumpe 122 und auch dem Wert des elektrischen Betriebsparameters entspricht, lässt der Wert des elektrischen Betriebsparameters auf den Betriebsdruck der Pumpe 122 schließen.
Der Wert des elektrischen Betriebsparameters kann daher verwendet werden, um den Betriebsdruck der Pumpe 122 zu ermitteln und um zu vermeiden, dass der Betriebsdruck einen vorgegebenen Betriebsschwellenwert überschreitet. Beispielsweise kann der Betriebsschwellenwert einen Stromschwellenwert einschließen, der einem Druckschwellenwert der Pumpe 122 entspricht. In vielen Ausführungsformen kann der Druckschwellenwert der Pumpe 122 im Bereich von 13.000 bis 20.000 mPa (z. b. 13.000, 14.200, 15.400, 16.600, 17.800 oder 20.000 mbar, einschließlich aller dazwischen liegenden Bereiche und Werte). In manchen Ausführungsformen kann der Druckschwellenwert der Pumpe 122 auf einem Betriebsdruck des SCR-Systems 150 basieren und kann leicht über dem Betriebsdruck des SCR-Systems 150 eingestellt werden.
In verschiedenen Ausführungsformen kann die Betriebsschwelle eine Variable sein, die von einem oder mehreren Parametern der Pumpe 122 abhängt. Beispielsweise kann die Betriebsschwelle von einem Wert des Betriebssignals abhängen, das der Pumpe 122 zur Verfügung gestellt wird. In bestimmten Ausführungsformen kann das Betriebssignal eine Betriebsspannung umfassen, die verwendet wird, um die Pumpe 122 zu betreiben. Beispielsweise können für Pumpen von verschiedenen Herstellern unterschiedliche Betriebsspannungen bemessen werden oder die Betriebsspannung der Pumpe variiert basierend auf einem Betriebszustand eines Motors, der fluidisch mit dem Nachbehandlungssystem 100 gekoppelt ist (z. B. Betrieb der Pumpe mit geringeren Spannungen, wenn der Motor unter niedrigen Belastungen oder im Leerlauf betrieben wird und Betrieb der Pumpe mit höheren Spannungen bei hohen Belastungen oder Beschleunigung des Motors). In manchen Ausführungsformen kann die Betriebsspannung im Bereich von 10 Volt bis 32 Volt liegen (z. B. 10, 12, 14, 16, 18, 20, 22, 24, 26, 27, 28, 29, 30, 31 oder 32 Volt, einschließlich aller dazwischen liegenden Bereiche und Werte). Andere von Herstellern eingestellte Parameter der Pumpe können ebenfalls für die Betriebsschwelle verwendet werden oder die Parameter/Schwellenwerte können unabhängig von den Herstellereinstellungen eingestellt werden. In anderen Ausführungsformen kann das Betriebssignal einen Strom, ein PWM-Signal oder Kommentare oder ein anderes Betriebssignal umfassen und der Betriebsschwellenwert kann davon abhängen.
Die Betriebsschwelle kann auch von einer Betriebstemperatur der Pumpe 122 abhängen. Beispielsweise können hohe Temperaturen verursachen, dass sich die Pumpe 122 und/oder eine von der Pumpe 122 geförderte Flüssigkeit (z. B. ein Reduktionsmittel) aufheizt und weniger dicht wird. Die geringere Dichte kann das Drehmoment verringern, das von der Pumpe 122 angewendet wird, um eine vorgegebene Masse oder ein vorgegebenes Volumen des Reduktionsmittels zu fördern. Im Gegensatz dazu können kalte Temperaturen zu einem Anstieg der Dichte der Flüssigkeit führen, sodass ein höheres Drehmoment von der Pumpe 122 aufgebracht wird, um die gleiche vorgegebene Masse oder das gleiche vorgegebene Volumen der Flüssigkeit zu fördern. In verschiedenen Ausführungsformen wird der Wert des Betriebsschwellenwerts angepasst, um für Schwankungen der Betriebstemperatur im Bereich von –40 Grad Celsius bis 80 Grad Celsius aufzukommen (z. B. –40, –30, –20, –10, 0, 10, 20, 30, 40, 50, 60, 70 oder 80 Grad Celsius, einschließlich aller dazwischen liegenden Bereiche und Werte).
Die Pumpe 122 ist so strukturiert, dass sie das Reduktionsmittel vom Tank 110 empfängt und das Reduktionsmittel auf einen Betriebsdruck der Pumpe 122 unter Druck setzt. Es kann zum Beispiel ein Pumpenbehälter (nicht gezeigt) nach der Pumpe 122 und vor dem Dosierventil 126 positioniert werden. Die Pumpe 122 kann das Reduktionsmittel weiterhin in den Pumpenbehälter pumpen und den Druck der Pumpe auf den Betriebsdruck erhöhen.
Das Dosierventil 126 wird gezielt geöffnet, damit das von der Pumpe 122 unter Druck gesetzte Reduktionsmittel dem SCR-System 150 zugeführt werden kann. Zum Dosierventil 126 kann ein geeignetes Ventil gehören, zum Beispiel ein Drosselventil, ein Plattenventil, ein druckaktiviertes Ventil, ein luftaktiviertes Ventil (z. B. ein Luftinjektor) oder ein anderes geeignetes Ventil. Das Dosierventil 126 kann eine Düse umfassen (nicht gezeigt), die fluidisch mit dem SCR-System 150 gekoppelt ist, um ihm das Reduktionsmittel zuzuführen. In verschiedenen Ausführungsformen können das Dosierventil 126 oder die im Dosierventil 126 eingeschlossene Düse fluidisch mit einem Mischer (nicht gezeigt) gekoppelt sein, der vor dem SCR-System 150 positioniert ist. Das Reduktionsmittel wird vor dem SCR-System 150 zugeführt, um die Verweilzeit des Reduktionsmittels zu erhöhen, wobei das Abgas durch das Nachbehandlungssystem 100 strömt und somit die Vermischung des Reduktionsmittels mit dem Abgas verbessert, bevor es in das SCR-System 150 eintritt. In einer Ausführungsform umfasst das Dosierventil 126 eine Magnetspule, eine Ventilnadel in einem Ventilsitz und eine Düse. In solchen Ausführungsformen umfasst die Aktivierung des Dosierventils 126 die Aktivierung der Magnetspule, um das distale Ende der Ventilnadel aus dem Ventilsitz zu bewegen, sodass das Reduktionsmittel durch die Düse gepumpt werden kann.
Das Reduktionsmittelzuführbauteil 120 umfasst außerdem eine Sensorschaltung 130, die kommunikativ mit der Pumpe 122 gekoppelt ist und so konfiguriert wird, dass sie den Wert des elektrischen Betriebsparameters der Pumpe 122 erkennt und/oder daraus einen Betriebsdruck der Pumpe 122 ermittelt. Beispielsweise kann die Sensorschaltung 130 so strukturiert werden, dass sie einen von der Pumpe 122 verbrauchten Strom misst oder einen Motor der Pumpe 122, der auf den Betriebsdruck der Pumpe 122 schließen lässt. Die Sensorschaltung 130 kann Sensoren, Prozessoren, Widerstände, Kondensatoren und Speicher-Nachschlagetabellen, Algorithmen oder andere Anweisungen zum Bestimmen des Werts des elektrischen Betriebsparameters der Pumpe 122 umfassen.
Die Sensorschaltung 130 kann auch mit dem Steuergerät 170 gekoppelt und so strukturiert werden, dass sie dem Steuergerät 170 Ausgangssignale oder Ausgangsdaten gemäß dem Wert des elektrischen Betriebsparameters bereitstellt. In verschiedenen Ausführungsformen kann die Sensorschaltung 130 kommunikativ in einer Rückkopplungsschleife mit denn Steuergerät 170 gekoppelt sein, sodass sie Eingangssignale oder Eingangsdaten zum Steuern eines Betriebssignals (z. B. einer Spannung) empfängt, das der Pumpe 122 bereitgestellt wird.
3 ist ein Schaltplan einer bestimmten Ausführungsform einer Sensorschaltung 230, die in einem Reduktionsmittelzuführbauteil 220 umfasst ist. Das Reduktionsmittelzuführbauteil 220 umfasst außerdem eine Pumpe 222, umfassend einen Motor 224. Die Pumpe 222 kann eine geeignete Pumpe umfassen wie beispielsweise die hierin beschriebene Pumpe 122. Das Reduktionsmittelzuführbauteil 220 kann im Nachbehandlungssystem 100 oder in jedem anderen hierin beschriebenen Nachbehandlungssystem umfasst sein. Die Sensorschaltung 230 ist kommunikativ mit dem Steuergerät 270 gekoppelt, der im Wesentlichen dem hierin detailliert beschriebenen Steuergerät 170 entsprechen kann.
Die Sensorschaltung 230 kann optional einen Rotorpositionssensor (z. B. einen Halleffekt-Sensor) und einen Beschleunigungssensor (dv/dt) umfassen, die verwendet werden, um ein vom Motor 224 der Pumpe erzeugtes Drehmoment zu ermitteln. In manchen Ausführungsformen kann das Steuergerät 270 so konfiguriert werden, dass die Rotorposition ermittelt wird (d. h. Position eines Rotors des Motors 224), unter Verwendung eines Signals gegenelektromotorischer Kraft (EMK oder andere Spannung), das vom Motor erzeugt wird. In diesen Ausführungsformen kann der Rotorpositionssensor ausgeschlossen werden, was erhebliche Kosteneinsparungen bietet.
Die Sensorschaltung umfasst einen Proportional-Integral-Differential(PID)-Regler oder einen anderen Prozessor und einen Speicher („Konversionslogik”), zu denen ein nicht transitorisches, computerlesbares Medium zum Speichern von Anweisungen gehört, um die Drehmomentinformationen in vom Motor 224 verbrauchten Strom (I) umzuwandeln. Die Sensorschaltung 230 umfasst außerdem einen Filter „μ” (z. B. einen Tiefpassfilter, einen Hochpassfilter, einen Bandpassfilter oder einen anderen geeigneten Filter) und einen oder mehrere Widerstände „k”.
Die Sensorschaltung 230 ermittelt den Wert des elektrischen Betriebsparameters, der in manchen Ausführungsformen einen Betriebsstrom I umfassen kann. Der Wert des elektrischen Betriebsparameters wird dem Steuergerät 270 mitgeteilt. Die Sensorschaltung 230 befindet sich in einer Rückkopplungsschleife mit dem Steuergerät 270 und wird so konfiguriert, dass sie ein Betriebssignal wie zum Beispiel eine Eingangsspannung (V) oder einen Eingangsstrom, ein PWM-Signal oder ein anderes geeignetes Eingangssignal an den Motor 224 der Pumpe 222 sendet, um die Pumpe 222 zu betreiben. Das Steuergerät 270 vergleicht den Betriebsstrom I mit einem vorgegebenen Betriebsschwellenstrom (I*).
Wie zuvor beschrieben variiert das Steuergerät 270 den Wert des Betriebsschwellenwerts basierend auf der Eingangsspannung V (oder einem anderen Eingangssignal) und den Umwandlungen daraus, die für verschiedene Drehzahlen der Pumpe 222 unterschiedlich sein können. Wenn der Betriebsstrom I den Schwellenstrom I* überschreitet, fordert das Steuergerät 270 die Sensorschaltung 230 auf, die bereitgestellte Eingangsspannung V basierend auf einem maximalen eingestellten/vorgegebenen Betriebsschwellenwert zu begrenzen, um die Bereitstellung der Eingangsspannung V für die Pumpe 222 oder andernfalls für den Motor 224 der Pumpe 222 zu stoppen und somit die Pumpe anzuhalten. In manchen Ausführungsformen wird die Pumpe 222 möglicherweise angehalten, sobald der Betriebsstrom I den Schwellenstrom I* überschreitet. Auf diese Weise wird eine dynamische Steuerung des Betriebsdrucks der Pumpe 222 geboten, sodass der Betriebsdruck der Pumpe 222 niemals einen Betriebsdruck-Schwellenwert überschreitet (z. B. einen maximalen Nenndruck der Pumpe 222). Daher wird keine passive Druckentlastung von übermäßigem Druckaufbau für die Pumpe 222 benötigt. Daher umfasst das Reduktionsmittelzuführbauteil 220 kein Druckbegrenzungsventil.
Wiederum Bezug nehmend auf 1 ist das Steuergerät 170 kommunikativ mit dem Reduktionsmittelzuführbauteil 120 gekoppelt. Im Besonderen ist das Steuergerät 170 kommunikativ mit jeder Pumpe 122, dem Dosierventil 126 und der Sensorschaltung 130 gekoppelt (z. B. die in 3 gezeigte Sensorschaltung 230), die im Reduktionsmittelzuführbauteil 120 eingeschlossen ist. 2 ist ein schematisches Blockschaubild einer Ausführungsform eines Steuerschaltkreises 171, der das Steuergerät 170 umfassen kann. Das Steuergerät 170 kann einen Prozessor 172, ein Speicherelement 174 oder ein anderes computerlesbares Medium, einen Empfänger 178 und optional einen Sensor 176 umfassen. Es wird darauf hingewiesen, dass der Steuerschaltkreis 171 nur eine Ausführungsform eines Steuerschaltkreises zeigt und auch jedes andere Steuergerät verwendet werden kann, das in der Lage ist, die hierin beschriebenen Aufgaben auszuführen (z. B. das Rechnergerät 630).
Der Prozessor 172 kann einen Mikroprozessor, einen speicherprogrammierbaren Steuerchip (PLC), einen ASIC-Chip oder einen anderen geeigneten Prozessor umfassen. Der Prozessor 172 kommuniziert mit dem Speicher 174 und ist ausgelegt, um Anweisungen, Algorithmen, Befehle oder sonstige im Speicher 174 hinterlegte Programme auszuführen.
Der Speicher 174 umfasst alle hier besprochenen Speicher- bzw. Speicherplatzkomponenten. Beispielsweise kann der Speicher 174 den Arbeitsspeicher und/oder den Cache des Prozessors 172 umfassen. Der Speicher 174 kann auch ein oder mehrere Speichermedien umfassen (z. B. Festplatten, Flashlaufwerke, computerlesbare Medien usw.), welche entweder lokal oder entfernt von dem Gerätesteuergerät 170 angeordnet sind. Der Speicher 174 ist so ausgelegt, dass Zuordnungstabellen, Algorithmen oder Anweisungen gespeichert werden.
Beispielsweise umfasst der Speicher 174 eine Schaltung zur Festlegung des Drucks 174a, die konfiguriert ist, dass Anweisungen zur Festlegung eines Betriebsdrucks der Pumpe vom Wert des elektrischen Betriebsparameters der Pumpe, der von der Sensorschaltung 130 bereitgestellt wird, gespeichert werden. Beispielsweise kann der Sensor 176 konfiguriert werden, dass er ein Eingangssignal empfängt (z. B. einen Strom oder eine Spannung), die dem Wert des elektrischen Betriebsparameters der Pumpe 122 entspricht und dass er das Eingangssignal der Schaltung zur Festlegung des Drucks 174a zum Festlegen des Betriebsdrucks der Pumpe 112 mitteilt.
Die Schaltung zur Bestimmung des Drucks 174a umfasst außerdem Anweisungen zum Einstellen eines Werts der Betriebsschwelle auf Grundlage eines Werts eines Betriebssignals der Pumpe 122 (z. B. eine Spannung im Bereich von 10 Volt bis 32 Volt) und/oder einer Betriebstemperatur der Pumpe (z. B. im Bereich von –40 bis 80 Grad Celsius). Die Schaltung zur Bestimmung des Drucks 174a empfängt außerdem den Wert des elektrischen Betriebsparameters beispielsweise von der Sensorschaltung 130, zum Beispiel über den Sensor 176, von der Sensorschaltung 130 und vergleicht den Wert des elektrischen Betriebsparameters (z. B. einen vom Motor 224 der Pumpe 222 verbrauchten Strom) mit dem Betriebsschwellenwert (z. B. einem Stromschwellenwert, der einem Druckschwellenwert der Pumpe entspricht), um zu ermitteln, ob die Pumpe 122 den Betriebsschwellenwert der Pumpe 122 überschreitet.
Der Speicher 174 umfasst außerdem eine Schaltung zum Anpassen des Drehmoments 174b, die so konfiguriert ist, dass sie der Pumpe ein Betriebssignale sendet, um die Pumpe 122 zu starten, die Pumpe 122 anzuhalten und/oder ein von der Pumpe 122 erzeugtes Drehmoment zu steuern (z. B. ein von der Pumpe 122 umfasster Motor). Beispielsweise kann die Schaltung zur Festlegung des Drucks 174a der Schaltung zum Anpassen des Drehmoments 174b Informationen darüber geben, ob der Wert des elektrischen Betriebsparameters oder ein anderer Betriebsdruckwert der Pumpe 122 innerhalb des Betriebsschwellenwerts liegt oder diesen überschreitet. Basierend auf diesen Informationen kann die Schaltung zum Anpassen des Drehmoments 174b das Drehmoment der Pumpe 122 steuern, zum Beispiel indem sie einen Wert eines Betriebssignals steuert (z. B. eine der Pumpe 122 bereitgestellte Betriebsspannung) oder die Pumpe 122 anhält.
In manchen Ausführungsformen kann der Empfänger 178 so konfiguriert werden, dass er ein Betriebssignal erzeugt, um das von der Pumpe 124 erzeugte Drehmoment anzupassen. In anderen Ausführungsformen kann die Schaltung zum Anpassen des Drehmoments 174b die Sensorschaltung 130 anweisen, die sich in einer Rückkopplungsschleife mit dem Steuergerät 170 befinden kann, um das der Pumpe 122 bereitgestellte Betriebssignal zum Steuern des von der Pumpe 122 erzeugten Drehmoments anzupassen. Der Speicher 174 umfasst außerdem eine Schaltung zur Steuerung der Dosierung 174c, die so konfiguriert ist, dass sie das Dosierventil 126 gezielt aktiviert, zum Beispiel über den Empfänger 178. Die Schaltung zur Steuerung der Dosierung 174c kann Algorithmen oder Nachschlagetabellen umfassen, um eine Zuführrate und/oder Zuführhäufigkeit des Reduktionsmittels zum SCR-System 150 festzulegen, zum Beispiel basierend auf einer oder mehreren Betriebsbedingungen eines Motors (z. B. ein Dieselmotor), der fluidisch mit dem Nachbehandlungssystem 100, einer Abgastemperatur, einem Abgasdruck oder einem anderen Betriebsparameter gekoppelt ist.
Im Betrieb wird das Steuergerät 170 so konfiguriert, dass es die Pumpe 122 initialisiert, um ein Reduktionsmittel in der Pumpe 122 unter Druck zu setzen. Beispielsweise kann die Schaltung zum Anpassen des Drehmoments 174b die Sensorschaltung 130 anweisen, die Pumpe 122 zu initialisieren, indem sie ein Betriebssignal an die Pumpe 122 ausgibt (z. B. eine Betriebsspannung mit einem Wert im Bereich von 10 bis 32 Volt, ein Betriebsstrom oder PWM-Signal). Die Betriebsspannung kann einem Betriebsdruck entsprechen, mit dem das Reduktionsmittel dem SCR-System 150 zugeführt werden soll.
Das Steuergerät 170 öffnet das Dosierventil 126 und führt dem SCR-System 150 somit das Reduktionsmittel zu. Das Steuergerät 170 wird so konfiguriert, dass es den Wert des elektrischen Betriebsparameters der Pumpe 122 ermittelt. Beispielsweise ermittelt die Schaltung zur Festlegung des Drucks 174a den Wert des elektrischen Betriebsparameters der Pumpe 122 (z. B. einen vom Motor der Pumpe 122 verbrauchten Strom), was auf den Betriebsdruck der Pumpe 122 wie hierin beschrieben schließen lässt.
Das Steuergerät 170 ermittelt, ob der Wert des elektrischen Betriebsparameters eine vorgegebene Schwelle überschreitet. Beispielsweise ermittelt die Schaltung zur Festlegung des Drucks 174a, ob der Wert des elektrischen Betriebsparameters (z. B. ein vom Motor der Pumpe 122 verbrauchter Strom) den vorgegebenen Schwellenwert überschreitet (z. B. ein Stromschwellenwert, der einem Druckschwellenwert der Pumpe 122 entspricht).
Wenn der Wert des elektrischen Betriebsparameters die vorgegebene Schwelle überschreitet, hält das Steuergerät 170 die Pumpe 122 an. Beispielsweise befiehlt die Schaltung zum Anpassen des Drehmoments 174b der Sensorschaltung 130, die Pumpe anzuhalten. Des Weiteren kann die Pumpe 122 in bestimmten Fällen das Reduktionsmittel kontinuierlich unter Druck setzen, sodass sich der Betriebsdruck der Pumpe 122 weiter aufbaut. Das Dosierventil 126 kann jedoch geschlossen bleiben oder ein Intervall zwischen dem Öffnen des Dosierventils kann so eingestellt sein, dass die vom Dosierventil 126 bereitgestellte Druckentlastung nicht häufig genug stattfindet oder die Dauer, für die das Dosierventil 126 offen bleibt, nicht lang genug ist, um den Druckaufbau in der Pumpe 122 abzubauen. In diesem Szenario kann der Betriebsdruck der Pumpe 122 weiter ansteigen und den Betriebsdruckwert überschreiten.
In solchen Fällen hält das Steuergerät 170 die Pumpe 122 an, um einen weiteren Druckaufbau zu verhindern. Des Weiteren kann das Steuergerät 170 so konfiguriert werden, dass es das Dosierventil 126 aktiviert, während die Pumpe 122 angehalten wird. Beispielsweise kann die Schaltung 174c zur Dosiersteuerung weiterhin das Dosierventil 126 öffnen, während die Pumpe 122 stillsteht, um das Reduktionsmittel in das SCR-System 150 einzuführen, um einer Reduktionsmittelnachfrage nachzukommen, die auf einer oder mehreren Betriebsparametern oder Betriebsbedingungen für das Abgas beruht, das durch das Nachbehandlungssystem 100 fließt. Das kontinuierliche Einleiten von Reduktionsmittel in das SCR-System 150, sogar bei angehaltener Pumpe 122, reduziert den Druck auf die Pumpe und dadurch auch den Betriebsdruck bis unter den Druck-Schwellenwert der Pumpe 122.
Auf diese Weise wird jeglicher Überdruck oder Druckaufbau in der Pumpe 122 ohne die Verwendung eines Druckbegrenzungsventils gemindert. Sobald der Druck unter den Betriebsdruck-Schwellenwert sinkt, was dadurch angezeigt wird, dass der Wert des elektrischen Betriebsparameters unter den vorgegebenen Betriebsschwellenwert fällt, kann das Steuergerät 170 die Pumpe 122 erneut starten.
Das Steuergerät 170 kann ebenfalls konfiguriert werden, um übermäßigen Druckaufbau in der Pumpe 122 bei Inbetriebnahme der Pumpe 122 zu vermeiden. Da die Pumpe 122 oder die Reduktionsmittelzuführbaugruppe 120 kein Druckbegrenzungsventil umfassen, kann das in der Pumpe 122 von einem vorhergehenden Betrieb noch vorhandene Reduktionsmittel immer noch unter dem anfänglichen Betriebsdruck der Pumpe 122 stehen, sogar wenn die Reduktionsmittelzuführbaugruppe 120 und die Pumpe 122 nach dem vorangegangenen Betriebszyklus ausgeschaltet wurden. Wenn die Pumpe 122 neu gestartet wird, zum Beispiel zu Beginn eines neuen Betriebszyklus, kann der anfängliche Betriebsdruck der Pumpe 122 einen vorgegebenen ursprünglichen Schwellenwert überschreiten. Bei Werten über dieser Schwelle kann die Pumpe 122 zum Beispiel beschädigt werden.
In verschiedenen Ausführungen ist das Steuergerät 170 darüber hinaus konfiguriert, um einen Ausgangswert des elektrischen Parameters der Pumpe 122 bei Inbetriebnahme der Pumpe 122 festzustellen. Der Ausgangswert des elektrischen Parameters lässt auf den Ausgangsdruck der Pumpe 122 schließen, d. h. den Druck der Pumpe 122 bei ihrer ersten Inbetriebnahme. Wie zuvor beschrieben kann der Ausgangswert des elektrischen Parameters den Strom umfassen, der vom Motor der Pumpe 122 verbraucht wird. Das Steuergerät 170 ermittelt, ob der Ausgangswert des elektrischen Parameters einen vorgegebenen ursprünglichen Schwellenwert überschreitet. Beispielsweise kann die Druckbestimmungsschaltung 174a konfiguriert werden, dass sie ermittelt, ob der Ausgangswert des elektrischen Betriebsparameters einen vorgegebenen ursprünglichen Schwellenwert überschreitet.
Die vorgegebene anfängliche Schwelle kann einen anfänglichen Stromschwellenwert einschließen, der einem ursprünglichen Druckschwellenwert der Pumpe 122 entspricht. In bestimmten Ausführungen schließt der ursprüngliche Schwellenwert einen ursprünglichen Druckschwellenwert der Pumpe 122 ein. In diesen Ausführungen ist das Steuergerät 170 (d. h. die Druckbestimmungsschaltung 174a) konfiguriert, um einen ursprünglichen Betriebsdruckwert der Pumpe 122 auf Grundlage des Ausgangswerts des elektrischen Parameters zu bestimmen. Das Steuergerät 170 ermittelt, ob der Ausgangswert des Betriebsdrucks den ursprünglichen Druckschwellenwert überschreitet. Ähnlich wie beim vorgegebenen Betriebsschwellenwert kann das Steuergerät 170 auch so konfiguriert werden, dass es den ursprünglichen Schwellenwert auf Grundlage des Werts eines Betriebssignals der Pumpe (z. B. eine Betriebsspannung im Bereich von 10 Volt bis 32 Volt) und/oder einer Betriebstemperatur der Pumpe anpasst (z. B. im Bereich von –40 bis 80 Grad Celsius).
Wenn der Ausgangswert des elektrischen Parameters den ursprünglichen Schwellenwert überschreitet, hält das Steuergerät 170 die Pumpe 122 an. Dadurch wird vermieden, dass der ursprüngliche Druck weiter über den ursprünglichen Schwellenwert hinaus ansteigt. Mithilfe des Steuergeräts 170 kann das Dosierventil 126 geöffnet werden, um mindestens einen Teil des unter Druck stehenden Reduktionsmittels, das sich bereits in der Pumpe 122 befindet, in das SCR-System 150 einzuführen, während die Pumpe 122 stillsteht. Dadurch wird der Druck auf der Pumpe 122 abgelassen, so dass der ursprüngliche Betriebsdruck und dadurch auch der Ausgangswert des elektrischen Parameters der Pumpe 122 unter den ursprünglichen Schwellenwert fällt. In verschiedenen Ausführungen wird der ursprüngliche Schwellenwert so angepasst, dass die Pumpe 122 nur gegen eine nicht unter Druck stehende Reduktionsmittelzuführbaugruppe gestartet werden kann, zum Beispiel wenn der Betriebsdruck auf der Entladungsseite der Pumpe 122 bei Inbetriebnahme der Pumpe 122 Null beträgt oder ungefähr bei Null liegt (z. B. in einem Bereich von +10%)
In einigen Ausführungen kann die Reduktionsmittelzuführbaugruppe 120 auch eine Rücklaufleitung (nicht dargestellt) umfassen, die die Reduktionsmittelzuführbaugruppe 120 fluidisch mit dem Tank 110 verkoppelt. Die Rücklaufleitung kann verwendet werden, um einen übermäßigen Druckaufbau zu vermeiden und/oder den Druck aus der Reduktionsmittelzuführbaugruppe 120 zu mindern, sobald die Reduktionsmittelzuführbaugruppe 120 ausgeschaltet wurde. Beispielsweise kann die Rücklaufleitung eine Öffnung oder eine Passiv- oder Aktivklappe einschließen, die sich öffnet, sobald der Betriebsdruck der Pumpe 122 einen Druckschwellenwert übersteigt und/oder sobald die Reduktionsmittelzuführbaugruppe 120 ausgeschaltet ist. Durch die Öffnung des Ventils wird es ermöglicht, zumindest einen Teil des unter Überdruck stehenden Reduktionsmittels durch die Rücklaufleitung zurück zum Tank 110 zu leiten und so den Überdruck zu mindern.
In einigen Ausführungen kann es aufgrund einer Blockierung in einer Reduktionsmittelzufuhrleitung, Rücklaufleitung oder Düse vorkommen, dass der Betriebsdruck der Pumpe 122 nach einem vorherigen Abschalten nicht gemindert wurde. Dies kann dazu führen, dass „Kein Druck” an der Reduktionsmittelzuführbaugruppe 120 angezeigt wird, so dass es eventuell nicht möglich ist, den tatsächlich verbleibenden Druck in der Reduktionsmittelzuführbaugruppe mithilfe der Sensorschaltung 130 zu bestimmen. Durch Anpassen des ursprünglichen Schwellenwerts auf einen Wert, durch den verhindert wird, dass die Pumpe 222 startet, wenn die Reduktionsmittelzuführbaugruppe 120 bereits unter Druck steht, wird einer übermäßigen Druckentwicklung vorgebeugt. In verschiedenen Ausführungen, in denen die Sensorschaltung 130 einen Rotorpositionssensor umfasst (z. B. den Sensor 176), kann der ursprüngliche Schwellenwert einen Schwellenwertstrom einschließen, der vom Rotorpositionssensor festgelegt wird. Das Steuergerät 170 kann den von der Pumpe 122 verbrauchten Strom bestimmen und die Pumpe 122 anhalten, wenn der Stromverbrauch zu hoch ist. Darüber hinaus kann das Dosierventil 126 aktiviert werden, um den Druck zu verringern, sobald die Reduktionsmittelzuführbaugruppe 120 eingeschaltet ist.
Sobald der Ausgangswert des elektrischen Parameters oder der ursprüngliche Betriebsdruck der Pumpe 122 den vorgegebenen ursprünglichen Schwellenwert überschreitet, startet das Steuergerät 170 die Pumpe 122 neu. Auf diese Weise wird der Druck der Pumpe 122 elektronisch gemindert, ohne die Verwendung passiver Druckbegrenzungsventile oder eines anderen mechanischen Druckbegrenzungsmechanismus. Dies reduziert Herstellungs- und Wartungskosten.
Obwohl in 1 nicht angezeigt, 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 Strömungsbedingungen des Abgases (z. B. zur Bestimmung der Dosierung), des Betriebsschwellenwerts und/oder des ursprünglichen Schwellenwerts zu bestimmen. In bestimmten Ausführungsformen kann das Steuergerät 170 auch auf Aufnahme und Interpretation von Daten aus Temperatursensoren, NOx-Sensoren, Sauerstoffsensoren, Ammoniaksensoren und/oder anderen Sensoren ausgelegt sein, die jeweils im Nachbehandlungssystem 100 umfasst sein können.
Bei 4 handelt es sich um ein schematisches Flussdiagramm eines Beispielverfahrens 300 für die Einleitung eines Reduktionsmittels in ein Nachbehandlungssystem (z. B. das Nachbehandlungssystem 100 oder 200) mithilfe einer Reduktionsmittelzuführbaugruppe (z. B. der Reduktionsmittelzuführbaugruppe 120 oder 220), die so aufgebaut ist, dass sie fluidisch mit dem Nachbehandlungssystem gekoppelt ist. Die Reduktionsmittelzuführbaugruppe umfasst eine Pumpe (z. B. die Pumpe 122 oder 222) und ein Dosierventil (z. B. das Dosierventil 126). Die Vorgänge des Verfahrens 300 können in Form von Anweisungen auf einem nicht transitorischen computerlesbaren Medium (z. B. dem Speicher 174 des Steuergeräts 170, oder dem Hauptspeicher 636, dem Read-Only-Speicher (ROM) 638 oder der Speichervorrichtung 640, die in das Rechnergerät 630 aus 19 eingeschlossen ist) gespeichert werden. Das computerlesbare Medium kann in einem Rechnergerät (z. B. dem Rechnergerät 630) umfasst sein, das darauf ausgelegt ist, die auf dem computerlesbaren Medium gespeicherten Anweisungen auszuführen, um die Vorgänge des Verfahrens 300 durchzuführen.
Das Verfahren 300 schließt den Start der Pumpe ein, um ein Reduktionsmittel in der Pumpe unter einen Pumpen-Betriebsdruck von 302 zu setzen. Beispielsweise kann das Steuergerät 170 oder 270 die Pumpe 122 oder 222 starten, so dass der Motor (z. B. der Motor 224) der Pumpe 122 oder 222 ein Drehmoment anlegt (z. B. ein Diaphragma oder eine Membran, eingeschlossen in der Pumpe 122), um das Reduktionsmittel in der Pumpe unter Druck zu setzen.
In verschiedenen Ausführungen ist ein Ausgangswert für den elektrischen Parameter der Pumpe bei 304 festgelegt. Der Ausgangswert des elektrischen Parameters lässt auf einen Druckausgangswert der Pumpe schließen. Beispielswese legt das Steuergerät 170 oder 270 den Ausgangswert des elektrischen Parameters der Pumpe 122 oder 222 fest, der zum Beispiel den vom Motor der Pumpe 122 oder 222 (z. B. dem Motor 224) bei der Inbetriebnahme der Pumpe verbrauchten Strom einschließen kann.
Es wird ermittelt, ob der Ausgangswert des elektrischen Parameters einen vorgegebenen ursprünglichen Schwellenwert bei 306 überschreitet. Beispielswese bestimmt das Steuergerät 170 oder 270, ob der Ausgangswert des elektrischen Parameters (z. B. der vom Motor der Pumpe 122 oder 222 verbrauchte Ausgangsstrom) den vorgegebenen ursprünglichen Schwellenwert überschreitet (z. B. den einem ursprünglichen Schwellendruck der Pumpe 122 entsprechenden ursprünglichen Schwellenwertstrom). Als Reaktion auf den ursprünglichen Schwellenwert, der den festgelegten Schwellenwert überschreitet, wird die Pumpe bei 308 angehalten. Beispielsweise hält das Steuergerät 170 oder 270 die Pumpe 122 oder 222 an.
In einigen Ausführungen wird das Dosierventil aktiviert, während die Pumpe bei 310 angehalten wird. Durch die Aktivierung des Dosierventils (z. B. des Dosierventils 126) kann das Reduktionsmittel dem Nachbehandlungssystem zugeführt werden, während die Pumpe (z. B. die Pumpe 122 oder 222) stillsteht. Dadurch wird Druck abgelassen und der Druck in der Pumpe bis unter den ursprünglichen Schwellenwert reduziert. Die Pumpe (z. B. die Pumpe 122 oder 222) wird danach neu gestartet, um das Reduktionsmittel unter Druck zu setzen, bis der Betriebsdruck der Pumpe erreicht wird.
Das Dosierventil wird bei 312 geöffnet, um dem Nachbehandlungssystem ein Reduktionsmittel zuzuführen. Beispielsweise gibt das Steuergerät 170 dem Dosierventil 126 die Anweisung zum Öffnen und führt dem Nachbehandlungssystem 100 bei einem Betriebsdruck der Pumpe 122 somit das Reduktionsmittel zu. Der Wert des elektrischen Betriebsparameters der Pumpe wird bei 314 festgelegt. Beispielsweise legt das Steuergerät 170 oder 270 den Wert des elektrischen Betriebsparameters der Pumpe 122 oder 222 fest (z. B. der vom Motor der Pumpe 122 oder 222 verbrauchte Strom). Der Wert des elektrischen Betriebsparameters lässt auf den Betriebsdruck der Pumpe schließen.
Es wird ermittelt, ob der Wert des elektrischen Betriebsparameters einen vorgegebenen Schwellenwert bei 316 überschreitet. Wenn der Wert des elektrischen Betriebsparameters die vorgegebene Schwelle überschreitet, wird die Pumpe bei 318 angehalten. Beispielsweise bestimmt das Steuergerät 170 oder 270, ob der Wert des elektrischen Betriebsparameters, zum Beispiel der vom Motor der Pumpe 122 oder 222 verbrauchte Strom, den Betriebsschwellenwert überschreitet, zum Beispiel den einem Schwellenbetriebsdruck der Pumpe 122 oder 222 entsprechenden Schwellenwertstrom. Wenn der Wert des elektrischen Betriebsparameters den Betriebsschwellenwert überschreitet, hält das Steuergerät 170 oder 270 die Pumpe 122 oder 222 an.
In verschiedenen Ausführungen wird das Dosierventil aktiviert, während die Pumpe bei 320 angehalten wird. Beispielsweise aktiviert das Steuergerät 170 das Dosierventil 126, um dem SCR-System 150 des Nachbehandlungssystems 100 das Reduktionsmittel zuzuführen. Dadurch wird der in der Pumpe 122 aufgebaute Druck abgelassen und der Betriebsdruck der Pumpe 122 reduziert. Es wird ermittelt, ob der Wert des elektrischen Betriebsparameters der Pumpe unter den Betriebsschwellenwert bei 322 gefallen ist. Wenn der Wert des elektrischen Betriebsparameters der Pumpe unter den Betriebsschwellenwert fällt, wird die Pumpe bei 324 neu gestartet.
Beispielsweise aktiviert das Steuergerät 170 oder 270 das Dosierventil (z. B. das Dosierventil 126), für eine bestimmte Zeit, um dem Nachbehandlungssystem 100 das Reduktionsmittel zuzuführen und dadurch den Betriebsdruck der Pumpe 122 oder 222 zu mindern, während die Pumpe 122 oder 222 stillsteht. Nach der festgelegten Zeit (z. B. 1, 2, 4, 6, 8 oder 10 Sekunden einschließlich aller Bereiche und Werte, die dazwischenliegen) oder in Echtzeit bestimmt das Steuergerät 170 oder 270 erneut, ob der Wert des dem Betriebsdruck der Pumpe 122 oder 222 entsprechenden elektrischen Betriebsparameters unter den Betriebsschwellenwert gefallen ist. Wenn der Wert des elektrischen Betriebsparameters immer noch den Betriebsschwellenwert überschreitet, aktiviert das Steuergerät 170 oder 270 weiterhin das Dosierventil 126, während die Pumpe 122 oder 222 stillsteht, um den Betriebsdruck weiterhin zu reduzieren. Wenn der Wert des elektrischen Betriebsparameters unter den Betriebsschwellenwert fällt, startet das Steuergerät 170 oder 270 die Pumpe 122 oder 222 neu.
In verschiedenen Ausführungen kann das Verfahren 300 ein Anhalten der Pumpe umfassen (z. B. der Pumpe 122/222), wenn die Reduktionsmittelzuführbaugruppe (z. B. die Reduktionsmittelzuführbaugruppe 120/220) beim Starten unter Druck gesetzt wird. Beispielsweise kann eine Blockierung in einer Reduktionsmittelzufuhrleitung oder Düse verhindern, dass Druck abgelassen wird. Wenn die Pumpe in Betrieb genommen wird, kann dies zur Überdruckbildung in der Reduktionsmittelzuführbaugruppe führen. Um dieses Szenario zu vermeiden, wird die Pumpe nicht in Betrieb genommen, wenn mindestens ein Teil der Reduktionsmittelzuführbaugruppe (z. B. fluidisch gekoppelt mit der Entladungsseite der Pumpe 122/222) unter Druck steht.
In einigen Ausführungen schließt das Verfahren 300 die Inbetriebnahme der Pumpe ein, wenn der Betriebsdruck unter dem ursprünglichen Schwellenwert liegt. Der elektrische Betriebsparameter wird bestimmt. Wenn der elektrische Parameter unter dem vorgegebenen ursprünglichen Betriebsdruck-Schwellenwert liegt, muss der Betriebsdruck der Pumpe unter einem vorgegebenen Wert liegen. Wenn zum Beispiel eine Reduktionsmittelzufuhrleitung zum Einführen des Reduktionsmittels von der Pumpe 122/222 aus abgetrennt wird oder ein Leck aufweist, bestimmt die Sensorschaltung 130/230, dass die Reduktionsmittelzuführbaugruppe 120/220 oder zumindest ein Teil der Reduktionsmittelzuführbaugruppe 120/220 auf der Entladungsseite der Pumpe 122/222 nicht unter Druck gesetzt wird.
Die Pumpe 122/222 wird daher in Betrieb genommen. Das Drehmoment des Motors (z. B. des Motors 224) der Pumpe 122/222 kann jedoch sehr niedrig sein, da die Reduktionsmittelzufuhrleitung abgetrennt ist und sich somit keine oder nur eine geringe Last auf dem Motor befindet. Das niedrige Drehmoment stimmt mit einem niedrigen elektrischen Betriebsparameter überein (z. B. Strom), der anzeigt, dass die Reduktionsmittelzufuhrleitung getrennt ist oder ein Leck aufweist. So kann das Steuergerät 170/270 den Betriebsdruck der Pumpe 122/322 so begrenzen, dass er innerhalb eines vorgegebenen Wertebereichs liegt, und somit weiteren Schaden an der Pumpe 122/322 oder der Reduktionsmittelzufuhrleitung zu vermeiden. In manchen Ausführungen kann das Verfahren 300 in solchen Situationen ebenfalls die Generierung eines Fehlercodes oder das Aufleuchten einer Prüflampe (MIL, malfunction indicator lamp) einschließen.
5–6 sind verschiedene Diagramme von Betriebssignalen, Betriebsdruck, Pumpendrehzahl und Dosierbefehlen einer ersten Pumpe einschließlich einer mechanischen Druckbegrenzung (MPR, mechanical pressure relief) und einer zweiten Pumpe einschließlich einer elektronischen Druckbegrenzung (EPR, electronic pressure relief), die kein mechanisches Druckbegrenzungsventil einschließt und mittels der hier beschriebenen Systeme und Verfahren (z. B. Verfahren 300) für die Druckbegrenzung sorgt. In 5 ist ein Diagramm eines Beispiel-PWM-Kommandos oder Signals für den Pumpenbetrieb dargestellt. In 6 ist ein Diagramm zur Dosierung oder Zufuhr eines Reduktionsmittels bei 10 bar Betriebsdruck unter Verwendung des PWM-Befehls aus 5 dargestellt.
7 zeigt ein Diagramm des Betriebsdrucks und der Pumpendrehzahl der ersten Pumpe als Antwort auf einen Test-PWM-Befehl. 8 enthält ein Diagramm des Betriebsdrucks und der Pumpendrehzahl der zweiten Pumpe als Antwort auf denselben Test-PWM-Befehl, und 9 umfasst die Diagramme von 7 und 8, die überlagert wurden. Die zweite Pumpe wurde mit einer Option oder Funktion zur Drehzahlfehlerkontrolle ausgestattet. Die Option zur Drehzahlfehlerkontrolle schaltet die zweite Pumpe aus, wenn diese nach einer gewissen Zeit nicht eine vorgegebene Drehzahl erreicht hat, zum Beispiel durch Drehmomentbegrenzung (z. B. durch eine defekte oder getrennte Reduktionsmittelzufuhrleitung). Große Schwankungen des Betriebsdrucks der zweiten Pumpe werden beobachtet im Hinblick auf die erste Pumpe, wenn die zweite Pumpe aufgrund der Pumpendrehzahl sich aus- und wieder einschaltet.
10 enthält ein Diagramm des Betriebsdrucks und der Pumpendrehzahl der zweiten Pumpe als Antwort auf denselben Test-PWM-Befehl ohne die Drehzahlfehler-Kontrolloption, und 11 umfasst die Diagramme von 7 und 11, die überlagert wurden. Die zweite Pumpe weist keine Option oder Funktion zur Drehzahlfehlerkontrolle auf. Viel geringere Schwankungen des Betriebsdrucks der zweiten Pumpe werden beobachtet im Hinblick auf die erste Pumpe, so dass die Leistung der zweiten Pumpe im Wesentlichen der Leistung der ersten Pumpe ähnlich ist. 12–16 zeigen die Leistung der ersten und zweiten Pumpe unter verschiedenen Dosierungsanforderungen.
17 und 18 sind Diagramme des Stromverbrauchs einer neuen Pumpe, einer Pumpe nach 20.000 Betriebsstunden und einer dritten Pumpe nach 20.000 Betriebsstunden bei maximaler Dosierung, wobei die Pumpen bei 14 Volt und 27 Volt betrieben wurden. Eine Steigerung des Pumpendrucks bei den Betriebsspannungen von 14 Volt und 27 Volt sorgt für einen entsprechend höheren Stromverbrauch der Pumpe. Das Diagramm des Drucks im Vergleich zum Stromverbrauch der neuen Pumpe sieht für die Pumpe mit 20.000 Betriebsstunden und die Pumpe mit 20.000 Betriebsstunden bei maximaler Dosierung nicht wesentlich anders aus. Dies lässt darauf schließen, dass der Zusammenhang zwischen Strom und Druck bemerkenswerterweise über die gesamte Nutzungsdauer der Pumpe gleich bleibt. Somit kann der Zusammenhang zwischen Strom und Druck verlässlich in einer Nachschlagetabelle oder einem Algorithmus umgesetzt werden, um den Betriebsdruck der Pumpe mittels des von der Pumpe verbrauchten Stroms zu ermitteln.
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.). 19 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 umfassen. Das Rechnergerät 630 umfasst einen Bus 632 oder eine andere Übermittlungskomponente zur Informationsübermittlung. Das Rechnergerät 630 kann auch einen oder mehrere Prozessoren 634 oder mit dem Bus zur Informationsverarbeitung gekoppelte Verarbeitungsschaltungen umfassen.
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 Read-Only-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 632 gekoppelt, um beständig Informationen und Anweisungen zu speichern.
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-transitorischen, computerlesbaren Medium, wie der Speichereinheit 640, in den Hauptspeicher 636 eingelesen werden. Die Ausführung der Reihe von Anweisungen, die im Hauptspeicher 636 enthalten sind, bewirkt, dass das Rechnergerät 630 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 19 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 in 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 transitorisch.
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. ein FPGA (Universalschaltkreis) oder eine ASIC (anwendungsspezifische 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, deklarative oder Prozesssprachen, und es kann in jeder Form eingesetzt werden, darunter als 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 Abschnitt einer Datei, der weitere Programme oder Daten enthält (z. B. ein oder mehrere in einem Auszeichnungssprachendokument gespeicherte Skripte) in einer einzelnen dedizierten Datei für das fragliche Programm oder in mehreren koordinierten Dateien (z. B. Dateien, in denen ein oder mehrere Module, Unterprogramme oder Teile eines Codes gespeichert sind) gespeichert sein. 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 schreibgeschützten 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 einem oder mehreren Massenspeichervorrichtungen zur Speicherung von Daten gekoppelt, z. B. magnetischen, 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 nichtflüchtigem 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 CDROM-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 dadurch, dass 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 Abschnitten der verschiedenen Elemente, Werte von Parameter, Montageanordnungen, Verwendung von Materialien, Farben, Orientierungen usw.), ohne erheblich 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, in 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

Nachbehandlungssystem, umfassend: ein selektives katalytisches Reduktionssystem umfassend einen Katalysators zur Reduzierung von Bestandteilen eines Abgases; einen Reduktionsmittellagertank; Reduktionsmittelzuführbaugruppe, die fluidisch mit dem Reduktionsmittellagertank und denn selektiven katalytischen Reduktionssystem gekoppelt ist, wobei die Reduktionsmittelzuführbaugruppe eine Pumpe und ein Dosierventil umfasst, das fluidisch mit der Pumpe gekoppelt ist; und ein Steuergerät, das kommunikativ mit dem Reduktionsmittelzuführbauteil gekoppelt ist, wobei das Steuergerät so konfiguriert ist, dass es: die Pumpe initialisiert, um ein Reduktionsmittel in der Pumpe unter Druck zu setzen, das Dosierventil öffnet und dadurch dem selektiven katalytischen Reduktionssystem das Reduktionsmittel zuführt, einen elektrischen Betriebsparameterwert für die Pumpe bestimmt, wobei der Wert des elektrischen Betriebsparameters einen Betriebsdruck in der Pumpe anzeigt, ermittelt, ob der Wert des elektrischen Betriebsparameters eine vorgegebene Betriebsschwelle überschreitet, und als Reaktion auf den Wert des elektrischen Betriebsparameters, der die Betriebsschwelle überschreitet, die Pumpe anhält.
Nachbehandlungssystem nach Anspruch 1, wobei der Wert des elektrischen Betriebsparameters den von der Pumpe verbrauchten Strom umfasst.
Nachbehandlungssystem nach Anspruch 1, wobei der Betriebsschwellenwert einen Stromschwellenwert umfasst, der einem Druckschwellenwert der Pumpe entspricht.
Nachbehandlungssystem nach Anspruch 1, wobei die Reduktionsmittelzuführbaugruppe ferner ein Dosierventil umfasst, und wobei das Steuergerät so konfiguriert wird, dass es das Dosierventil aktiviert, während die Pumpe stillsteht, wodurch das Reduktionsmittel durch das Dosierventil in das selektive katalytische Reduktionssystem eingeführt wird, während die Pumpe stillsteht.
Nachbehandlungssystem nach Anspruch 4, wobei das Steuergerät ferner konfiguriert ist, um die Pumpe als Reaktion darauf, dass der elektrische Betriebsparameter unter den Betriebsschwellenwert fällt, neu zu starten.
Nachbehandlungssystem nach Anspruch 3, wobei das Steuergerät so konfiguriert ist, dass es den Betriebsschwellenwert auf Grundlage des Werts eines Betriebssignals anpasst.
Nachbehandlungssystem nach Anspruch 6, wobei das Steuergerät so konfiguriert ist, dass es den Betriebsschwellenwert auf Grundlage der Betriebstemperatur der Pumpe anpasst.
Nachbehandlungssystem nach Anspruch 1, wobei das Steuergerät ferner konfiguriert ist, um: den Ausgangswert des elektrischen Parameters der Pumpe bei der Inbetriebnahme der Pumpe zu bestimmen, wobei der Ausgangswert des elektrischen Parameters auf den Ausgangsdruck der Pumpe schließen lässt; zu ermitteln, ob der Ausgangswert des elektrischen Parameters einen vorgegebenen ursprünglichen Schwellenwert überschreitet; und als Reaktion auf den Ausgangswert des elektrischen Parameters, der die Betriebsschwelle überschreitet, die Pumpe anzuhalten.
Nachbehandlungssystem nach Anspruch 1, wobei die Reduktionsmittelzuführbaugruppe kein Druckbegrenzungsventil einschließt.
Reduktionsmittelzuführbaugruppe, welche Folgendes umfasst: Pumpe; Dosierventil, das fluidisch mit der Pumpe gekoppelt ist. Sensorschaltung, die so konfiguriert ist, dass sie einen oder mehrere elektrische Parameter der Pumpe erkennt; und ein Steuergerät, das kommunikativ mit der Pumpe und der Sensorschaltung verbunden ist, wobei das Steuergerät so konfiguriert ist, dass es: die Pumpe initialisiert, um ein Reduktionsmittel in der Pumpe unter Druck zu setzen, das Dosierventil öffnet und somit ein Reduktionsmittel durch das Ventil ausstößt, mithilfe der Sensorschaltung einen elektrischen Betriebsparameterwert für die Pumpe bestimmt, wobei der Wert des elektrischen Betriebsparameters auf einen Betriebsdruck in der Pumpe schließen lässt, ermittelt, oh der Wert des elektrischen Betriebsparameters eine vorgegebene Betriebsschwelle überschreitet, und als Reaktion auf den Wert des elektrischen Betriebsparameters, der die Betriebsschwelle überschreitet, die Pumpe anhält.
Reduktionsmittelzuführbaugruppe nach Anspruch 10, wobei der Wert des elektrischen Betriebsparameters den von der Pumpe verbrauchten Strom umfasst.
Reduktionsmittelzuführbaugruppe nach Anspruch 10, wobei der Betriebsschwellenwert einen Stromschwellenwert umfasst, der einem Druckschwellenwert der Pumpe entspricht.
Reduktionsmittelzuführbaugruppe nach Anspruch 10, wobei das Steuergerät darüber hinaus so konfiguriert wird, dass es das Dosierventil aktiviert, während die Pumpe stillsteht, wodurch das Reduktionsmittel durch das Dosierventil ausgestoßen wird, während die Pumpe stillsteht.
Reduktionsmittelzuführbaugruppe nach Anspruch 13, wobei das Steuergerät ferner konfiguriert ist, um die Pumpe als Reaktion darauf, dass der elektrische Betriebsparameter unter den Betriebsschwellenwert fällt, neu zu starten.
Reduktionsmittelzuführbaugruppe nach Anspruch 12, wobei das Steuergerät so konfiguriert ist, dass es den Betriebsschwellenwert auf Grundlage des Werts eines Betriebssignals der Pumpe anpasst.
Reduktionsmittelzuführbaugruppe nach Anspruch 12, wobei das Steuergerät so konfiguriert ist, dass es den Betriebsschwellenwert auf Grundlage der Betriebstemperatur der Pumpe anpasst.
Reduktionsmittelzuführbaugruppe nach Anspruch 10, wobei das Steuergerät ferner konfiguriert ist, um: den Ausgangswert des elektrischen Parameters der Pumpe bei der Inbetriebnahme der Pumpe zu bestimmen, wobei der Ausgangswert des elektrischen Parameters auf den Druckausgangswert der Pumpe schließen lässt; zu ermitteln, oh der Ausgangswert des elektrischen Parameters einen vorgegebenen ursprünglichen Schwellenwert überschreitet; und als Reaktion darauf, dass der Ausgangswert des elektrischen Parameters die Betriebsschwelle überschreitet, die Pumpe anzuhalten.
Verfahren zum Betrieb einer Reduktionsmittelzuführbaugruppe, die eine Pumpe und ein Dosierventil umfasst, das so strukturiert ist, dass es fluidisch mit einem Nachbehandlungssystem gekoppelt ist, wobei das Verfahren umfasst: Initialisieren der Pumpe, um ein Reduktionsmittel in der Pumpe bis auf Betriebsdruck der Pumpe unter Druck zu setzen; Öffnen des Dosierventils und Zufuhr des Reduktionsmittels in das Nachbehandlungssystem; Bestimmen, ob ein elektrischer Betriebsparameterwert der Pumpe einen vorgegebenen Betriebsschwellenwert der Pumpe überschreitet, wobei der Wert des elektrischen Betriebsparameters auf den Betriebsdruck in der Pumpe schließen lässt; und Anhalten der Pumpe als Reaktion darauf, dass der elektrische Betriebsparameter die Betriebsschwelle überschreitet.
Verfahren nach Anspruch 18, ferner umfassend: Bestimmung des Ausgangswertes des elektrischen Parameters der Pumpe, wobei der Ausgangswert des elektrischen Parameters auf den Druckausgangswert der Pumpe schließen lässt; Ermitteln, ob der Ausgangswert des elektrischen Parameters einen vorgegebenen ursprünglichen Schwellenwert überschreitet; und Anhalten der Pumpe als Reaktion darauf, dass der Ausgangswert des elektrischen Parameters den vorgegebenen ursprünglichen Schwellenwert überschreitet.
Verfahren nach Anspruch 18, ferner umfassend: Aktivierung des Dosierventils, während die Pumpe stillsteht, wodurch das Reduktionsmittel in das Nachbehandlungssystem eingeführt wird, während die Pumpe stillsteht.
Verfahren nach Anspruch 20, ferner umfassend: Neustart der Pumpe als Reaktion darauf, dass der Wert des elektrischen Betriebsparameters unter den Betriebsschwellenwert fällt.
Steuerschaltkreis, der umfassend: Steuergerät, das so konfiguriert ist, dass es kommunikativ mit einer Reduktionsmittelzuführbaugruppe gekoppelt ist, die eine Pumpe und ein Dosierventil umfasst, das fluidisch mit der Pumpe und einer Sensorschaltung gekoppelt ist, wobei das Steuergerät umfasst: Drehmomentanpassungsschaltung, die konfiguriert ist, dass sie die Pumpe initialisiert, um ein Reduktionsmittel in der Pumpe unter Druck zu setzen, Schaltung zur Dosiersteuerung, die konfiguriert ist, dass sie das Dosierventil öffnet und somit ein Reduktionsmittel durch das Ventil ausstößt, und Druckbestimmungsschaltung, die konfiguriert ist, dass sie einen Betriebsdruck der Pumpe über einen Wert des elektrischen Betriebsparameters der Pumpe ermittelt, der von der Erfassungsschaltung bereitgestellt wird, wobei der elektrische Betriebsparameter den Stromverbrauch der Pumpe umfasst und auf den Betriebsdruck der Pumpe schließen lässt, wobei die Druckbestimmungsschaltung konfiguriert ist, dass sie ermittelt, ob der Wert des elektrischen Betriebsparameters einen vorgegebenen Betriebsschwellenwert überschreitet, und wobei die Schaltung zum Anpassen des Drehmoments konfiguriert ist, dass sie als Reaktion auf den Wert des elektrischen Betriebsparameters, der den Betriebsschwellenwert überschreitet, die Pumpe anhält.
Steuerschaltkreis nach Anspruch 22, wobei die Schaltung zur Dosiersteuerung konfiguriert wird, dass sie das Dosierventil aktiviert, während die Pumpe stillsteht, wodurch das Reduktionsmittel durch das Dosierventil ausgestoßen wird, während die Pumpe stillsteht.
Steuerschaltkreis nach Anspruch 22, wobei die Schaltung zum Anpassen des Drehmoments konfiguriert ist, dass sie als Reaktion auf den Wert des elektrischen Betriebsparameters, der unter die Betriebsschwelle fällt, die Pumpe neu startet.
Steuerschaltkreis nach Anspruch 24, wobei die Druckbestimmungsschaltung ferner konfiguriert ist, um den Ausgangswert des elektrischen Parameters der Pumpe bei der Inbetriebnahme der Pumpe zu bestimmen, wobei der Ausgangswert des elektrischen Parameters den Ausgangsdruck der Pumpe anzeigt, und um festzustellen, ob der Ausgangswert des elektrischen Betriebsparameters einen vorgegebenen ursprünglichen Schwellenwert überschreitet; und wobei die Schaltung zum Anpassen des Drehmoments konfiguriert ist, dass sie als Reaktion darauf, dass der Wert des elektrischen Betriebsparameters die Betriebsschwelle überschreitet, die Pumpe anhält.