DE102017208517A1 - Abgasnachbehandlungssystem für Dieselmotor und Fluidbetriebssystem - Google Patents

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Abstract

Es wird ein Abgasnachbehandlungssystem für Dieselmotor (1) vorgeschlagen, umfassend einen Behandlungsmitteltank für Abgasbehandlungsmittel; einen Injektor (4) zur Einspritzung des Abgasbehandlungsmittels in einen Abgasstrang, eine zwischen dem Behandlungsmitteltank und dem Injektor (4) verbundene Pumpe (3) zur Förderung des Abgasbehandlungsmittels zu dem Injektor (4); eine zwischen dem Injektor (4) und der Pumpe (3) verbundene Abgasbehandlungsmittelleitung; eine zur Beheizung des Abgasnachbehandlungssystems für Dieselmotor (1) an einer für eine Gefrierung des Abgasbehandlungsmittels anfälligen Stelle geeignete Heizeinrichtung (7); und eine Zustanddetektionseinrichtung (8) zur Detektion eines Zustandes des Abgasbehandlungsmittels an der Stelle; wobei die Betätigung der Heizeinrichtung (7) mindestens abhängig von einem durch die Zustanddetektionseinrichtung (8) detektierten Zustand des Abgasbehandlungsmittels steuerbar ist. Es wird ferner ein Fluidbetriebssystem vorgeschlagen, bei dem ein Zustand des Betriebsfluids wegen eines Gefrierungsrisikos des Betriebsfluids zu detektieren ist. Mittels der detektierten Zustandsinformation kann für die entsprechende Steuerung zusätzliche Grundlage bereitgestellt werden.

Description

  • Technisches Gebiet
  • Die Erfindung betrifft ein Abgasnachbehandlungssystem für Dieselmotor und ein Fluidbetriebssystem, bei dem ein Zustand eines Betriebsfluids erfassbar ist.
  • Stand der Technik
  • Dieselmotor wird wegen seiner guten Zuverlässigkeit, hohes thermischen Wirkungsgrad und Ausgangsdrehmomentes weit verbreitet in kleinen, schwierigen oder großen Fahrzeugen, in Schiffen, in Generator und im Panzer verwendet. Da im Abgas eines Dieselmotors ein großer Anteil vom Stickoxide enthalten ist, ist es jedoch erforderlich, das Abgas erst nach Behandlung durch ein besonderes Abgasnachbehandlungssystem in die Atmosphäre abzuleiten, um die zunehmend strengeren Umweltschutzanforderungen zu erfüllen.
  • Mit anderer Worten stellt zur Reduktion einer Luftverschmutzung eine Abgasnachbehandlung für Dieselmotor bereits eine Standardrüstung bei einem Dieselmotor dar. Die Abgasnachbehandlung erfolgt üblicherweise durch das SCR-Verfahren (selective catalytic reduction), bei dem mithilfe eines Injektors ein flüssiges Reduktionsmittel, in der Regel eine wässrige Harnstofflösung, in Form einer Zerstäubung in den Abgasstrang eingespritzt wird. Durch die katalytische Reduktionsreaktion werden schädliche Komponenten im Abgas in unschädliches Gas umgesetzt und dann in die die Atmosphäre abgeleitet, somit die Umweltzerstörung reduziert wird.
  • Dazu umfasst das Abgasnachbehandlungssystem üblicherweise einen Reduktionsmitteltank zur Speicherung von Reduktionsmittel, ein Injektor zur Einspritzung des Reduktionsmittels und eine zwischen dem Reduktionsmitteltank und dem Injektor verbundene Zuleitung zur Förderung des Reduktionsmittels.
  • Bei einer zu tiefen Umwelttemperatur, wie z. B. unter –11°C, gefriert im Abgasnachbehandlungssystem an bestimmten Stellen, wie z. B. in der Zuleitung, das flüssige Reduktionsmittel, in der Regel die wässrige Harnstofflösung. Durch die Gefrierung wird sowohl die Förderung des Reduktionsmittels, sondern auch eine genaue Zumessung des geförderten Reduktionsmittels beeinträchtigt. In einem schlimmen Fall wird sogar die Zuleitung vollständig verstopft und der darin angeordnete Durchflussmesser zerstört. Um Gefrieren zu vermeiden, ist das Abgasnachbehandlungssystem zurzeit häufig mit Heizeinrichtungen, die die Zuleitung umlaufend angeordnet sind, vorgesehen.
  • Es ist jedoch sehr schwer, die Heizeinrichtungen genau zu kontrollieren, weil keine Information, die einen Zustand des Reduktionsmittels genau charakterisiert, rückgemeldet wird. Üblicherweise wird in Abhängigkeit von Umwelttemperatur und Heizungsdauer grob gesteuert, was offensichtlich nicht ausreichend genau und zuverlässig ist. Bei einer Überhitze können Komponenten des Abgasnachbehandlungssystems beschädigt und zur Verschwendung der Energie geführt werden. Bei einer Unhitze können hingegen Komponenten unter der Kraft durch Expansion von Eis beschädigt.
  • Daher ist das bisherige Problem dringend zu lösen, das Reduktionsmittel im Abgasnachbehandlungssystem für Dieselmotor genau und zuverlässig zu entfrosten.
  • Offenbarung der Erfindung
  • Der Erfindung liegt diese Aufgabe zu Grunde, ein Abgasnachbehandlungssystem für Dieselmotor und ein einen Zustand eines Betriebsfluids erfassendes Fluidbetriebssystem vorzuschlagen, mit dem die beschriebenen Nachteile zumindestens teilweise zu überzeugen.
  • Gemäß einem Aspekt der Erfindung wird ein Abgasnachbehandlungssystem für Dieselmotor vorgeschlagen, umfassend
    • – einen Behandlungsmitteltank für Abgasbehandlungsmittel;
    • – einen Injektor zur Einspritzung des Abgasbehandlungsmittels in einen Abgasstrang,
    • – eine zwischen dem Behandlungsmitteltank und dem Injektor verbundene Pumpe zur Förderung des Abgasbehandlungsmittels zu dem Injektor;
    • – eine zwischen dem Injektor und der Pumpe verbundene Abgasbehandlungsmittelleitung;
    • – eine zur Beheizung des Abgasnachbehandlungssystems für Dieselmotor an einer für eine Gefrierung des Abgasbehandlungsmittels anfälligen Stelle geeignete Heizeinrichtung; und
    • – eine Zustanddetektionseinrichtung zur Detektion eines Zustandes des Abgasbehandlungsmittels an der Stelle;
    wobei die Betätigung der Heizeinrichtung mindestens abhängig von einem durch die Zustanddetektionseinrichtung detektierten Zustand des Abgasbehandlungsmittels steuerbar ist.
  • Das Abgasbehandlungsmittel ist ein Reduktionsmittel, insbesondere eine wässrige Harnstofflösung; und/oder die Zustanddetektionseinrichtung ist an der Abgasbehandlungsmittelleitung angeordnet, um den Zustand des Abgasbehandlungsmittels innerhalb der Abgasbehandlungsmittelleitung zu detektieren; und/oder die Zustanddetektionseinrichtung ist ferner ausgebildet, zur Detektion, ob an der Stelle Abgasbehandlungsmittel vorhanden ist.
  • Das Abgasnachbehandlungssystem für Dieselmotor umfasst ferner ein Steuergerät, das zur Steuerung zumindestens eines Bauteils von der Pumpe, dem Injektor und der Zustanddetektionseinrichtung ausgebildet ist.
  • Die in der akustischen Art ausgebildete Zustanddetektionseinrichtung umfasst zumindestens einen Schallwellenerzeuger und zumindestens einen Schallwellenempfänger, wobei im Betrieb eine Schallwelle aus dem Schallwellenerzeuger durch das Abgasbehandlungsmittel an der Stelle hindurch ausgebreitet von einem zugeordneten Schallwellenempfänger empfängt.
  • Der Zustand des Abgasbehandlungsmittels ist durch einen Eisgehalt im Abgasbehandlungsmittel charakterisiert, wobei durch eine vorherige Simulation eine Funktion des Eisgehaltes des Abgasbehandlungsmittels mit einer Laufzeit, in der sich die Schallwelle von einem Ultraschallwellenerzeuger zu einem zugeordneten Ultraschallwellenempfänger ausbreitet, ermittelt, so dass aufgrund der Funktion der Eisgehalt des Abgasbehandlungsmittels detektierbar ist.
  • Der Ultraschallwellenerzeuger und der zugeordnete Ultraschallwellenempfänger sind so angeordnet, dass dazwischen ein zu detektierendes Abgasbehandlungsmittel vorhanden ist oder sie sind an der selben Seite in Bezug auf das zu detektierende Abgasbehandlungsmittel angeordnet; und/oder der Ultraschallwellenerzeuger und der zugeordnete Ultraschallwellenempfänger sind in einer Strömungsrichtung des Abgasbehandlungsmittels zueinander versetzt angeordnet.
  • Die Ultraschall-Zustanddetektionseinrichtung umfasst mehrere Ultraschallwellenerzeugeren und zumindestens einen Ultraschallwellenempfänger, wobei ein Ultraschallwellenempfänger ausgebildet ist, die Schallwellen aus mehreren Ultraschallwellenerzeugeren zu empfangen.
  • Dadurch, dass eine Zustanddetektionseinrichtung, mittels der der Zustand des Abgasbehandlungsmittels an einer für Gefrierung anfälligen Stelle detektierbar ist, vorgesehen ist, kann das Abgasnachbehandlungssystem für Dieselmotor sicherer betrieben werden, insbesondere dessen Heizeinrichtung in ihrer Betätigung sicherer, genauer und effektiver gesteuert werden.
  • Gemäß einem zweiten Aspekt der Erfindung wird ein Fluidbetriebssystem vorgeschlagen, bei dem ein Zustand des Betriebsfluids wegen eines Gefrierungsrisikos des Betriebsfluids zu detektieren ist, wobei das Fluidbetriebssystem eine Ultraschall-Zustanddetektionseinrichtung umfasst, die zumindestens einen Ultraschallwellenerzeuger und zumindestens einen Ultraschallwellenempfänger umfasst, wobei im Betrieb eine Schallwelle aus dem Ultraschallwellenerzeuger durch das zu detektierende Betriebsfluid hindurch ausgebreitet vom zugeordneten Ultraschallwellenempfänger empfangbar ist, um den Zustand des zu detektierenden Betriebsfluids zu detektieren.
  • Kurze Beschreibung der Zeichnungen
  • Anhand der Zeichnungen soll die Erfindung nachstehend näher erläutert wurden, um das Prinzip, die Merkmals und Vorteile der Erfindung besser zu verstehen. Es zeigt:
  • 1 eine schematische Darstellung eines Abgasnachbehandlungssystems für Dieselmotor gemäß einem beispielhaften Ausführungsbeispiel der Erfindung,
  • 2 eine prinzipielle schematische Darstellung einer Zustanddetektionseinrichtung gemäß einem beispielhaften Ausführungsbeispiel der Erfindung,
  • 3 eine prinzipielle schematische Darstellung einer Zustanddetektionseinrichtung gemäß einem weiteren beispielhaften Ausführungsbeispiel der Erfindung,
  • 4 eine prinzipielle schematische Darstellung einer Zustanddetektionseinrichtung gemäß einem weiteren beispielhaften Ausführungsbeispiel der Erfindung,
  • 5 eine prinzipielle schematische Darstellung einer Zustanddetektionseinrichtung gemäß einem noch weiteren beispielhaften Ausführungsbeispiel der Erfindung.
  • Ausführungsformen der Erfindung
  • Um die zu lösende Aufgabe, die technische Lösungen und Wirkungen der Erfindung zu verdeutlich, wird die Erfindung nachstehend anhand Figuren und Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es ist zu verstehen, die dargestellten konkreten Ausführungsbeispielen ausschließlich zu Darlegung der Erfindung dienen und den Schutzumfang der Anmeldung nicht einschränken.
  • 1 zeigt eine schematische Darstellung eines Abgasnachbehandlungssystems für Dieselmotor gemäß einem beispielhaften Ausführungsbeispiel der Erfindung.
  • Wie in 1 gezeigt, umfasst das Abgasnachbehandlungssystem für Dieselmotor 1 einen Reduktionsmitteltank 2 zur Speicherung eines flüssigen Reduktionsmittel, eine Pumpe 3 zur Förderung des flüssigen Reduktionsmittel, einen Injektor 4 zur Einspritzung des flüssigen Reduktionsmittel in einen Abgasstrang, eine zwischen dem Reduktionsmitteltank 2 und der Pumpe 3 verbundene Leitung 5, eine zwischen der Pumpe 3 und dem Injektor 4 verbundene Reduktionsmittelleitung 6, eine im Bereich der Reduktionsmittelleitung 6 vorgesehene Heizeinrichtung 7, eine Zustanddetektionseinrichtung 8 zur Detektion eines Zustandes des Reduktionsmittels in der Reduktionsmittelleitung 6 sowie ein Steuergerät 9.
  • Das Reduktionsmittel ist bevorzugt Harnstoff. Im Betrieb saugt die Pumpe 3 durch die Leitung 5 das Flüssige Reduktionsmittel aus dem Reduktionsmitteltank 2 an und dann fördert das Flüssige Reduktionsmittel durch die Reduktionsmittelleitung 6 in den Injektor 4 zur Einspritzung.
  • Die Heizeinrichtung 7 ist vorzugsweise die Reduktionsmittelleitung 6 außen umlaufend angeordnet, um die Reduktionsmittelleitung 6 zu erwärmen, wenn die Umwelttemperatur zu tief ist, damit eine Gefrierung des Reduktionsmittels in der Reduktionsmittelleitung 6 verhindert wird.
  • Die Zustanddetektionseinrichtung 8 ist vorzugsweise an der Reduktionsmittelleitung 6 angeordnet, um zu entscheiden, ob sich das Reduktionsmittel in der Reduktionsmittelleitung 6 in einer flüssigen Form, einem gefrierten Zustand oder einem Mischzustand befindet.
  • Das Steuergerät 9 dient zur Steuerung Komponenten innerhalb des Abgasnachbehandlungssystems für Dieselmotor 1, welche ein(e) oder mehrere von den Pumpe 3, dem Injektor 4, der Heizeinrichtung 7 und der Zustanddetektionseinrichtung 8 sein kann. Das Steuergerät 9 empfängt über eine Kommunikationsleitung, die in der Figur mit einer gestrichten Linie dargestellt ist, den Betriebszustand der jeweiligen Komponenten oder Messdaten, um den Betrieb des Abgasnachbehandlungssystems für Dieselmotor 1 zu überwachen oder zu steuern. Das Steuergerät 9 kann eine elektrische Steuereinheit (ECU) des Dieselmotors oder eine separates Komponente sein.
  • Im Betrieb entscheidet das Steuergerät 9 mittels der Zustanddetektionseinrichtung 8, ob sich das Reduktionsmittel in der Reduktionsmittelleitung 6 in einer flüssigen Form, einem gefrierten Zustand (einer festen Form) oder einem Mischzustand befindet. Dem entschiedenen Zustand entsprechend steuert das Steuergerät 9 die Heizeinrichtung 7. Wenn die Zustanddetektionseinrichtung 8 beispielweise entscheidet, dass das Reduktionsmittel in der Reduktionsmittelleitung 6 in einer flüssigen Form ist, befindet sich das Reduktionsmittel in einem normalen Zustand, bei dem sich keine Gefrierung einstellt. Dabei kann die Heizeinrichtung 7 abgeschaltet wurden oder mit einer niedrigsten Leistung betreiben. Wenn die Zustanddetektionseinrichtung 8 entscheidet, dass das Reduktionsmittel in der Reduktionsmittelleitung 6 in einer festen Form ist, kommt es zur Gefrierung des Reduktionsmittels. Dann soll die Heizeinrichtung 7 eingeschaltet wurden und vorzugsweise mit einer höchsten Leistung betreiben. Wenn die Zustanddetektionseinrichtung 8 entscheidet, dass sich das Reduktionsmittel in der Reduktionsmittelleitung 6 im Mischzustand befindet, kommt es teilweise zur Gefrierung des Reduktionsmittels. Dann soll die Heizeinrichtung 7 ebenfalls eingeschaltet wurden und vorzugsweise mit einer geeigneten Leistung betreiben. Die Möglichkeit zur Steuerung der Heizeinrichtung beschränkt sich selbstverständlich nicht darauf.
  • Gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung ist die Zustanddetektionseinrichtung 8 als akustische Zustanddetektionseinrichtung, die aufgrund einer akustischen Detektion den Zustand des Reduktionsmittels in der Reduktionsmittelleitung 6 bestimmt. In diesem Fall umfasst die Zustanddetektionseinrichtung 8, wie in 2 gezeigt, zumindestens einen Schallwellenerzeuger 10 und zumindestens einen Schallwellenempfänger 11, wobei eine vom Schallwellenerzeuger 10 ausgesendete Schallwelle durch das Reduktionsmittel in der Reduktionsmittelleitung 6 hindurch geführt und dann vom Schallwellenempfänger 11 empfängt wird. Dadurch, dass eine Geschwindigkeit der Schallwelle durch das Reduktionsmittel gemessen wird, kann die Dichtheit des Reduktionsmittels bestimmt und damit der Zustand des Reduktionsmittels in der Reduktionsmittelleitung 6 entscheiden werden.
  • Konkret gesagt ist die Geschwindigkeit C der Schallwelle eine Funktion von einer Dichtheit ρ und einem Elastizitätsmodul K für Druck des Mittels. Dabei gilt:
    Figure DE102017208517A1_0002
  • Beispielweise beträgt die Schallgeschwindigkeit etwa 1.48 m/s, wenn die Schallwelle durch Wasser geführt wird. Wenn die Schallwelle durch Eis geführt wird, beträgt die Schallgeschwindigkeit etwa 3.14 m/s.
  • Weiter mit Bezug auf 2, umfasst die Zustanddetektionseinrichtung 8 in einer bevorzugten Ausführungsform einen Schallwellenerzeuger 10 und einen Schallwellenempfänger 11, die sich auf gegenüberliegenden Seiten der Reduktionsmittelleitung 6 befinden mit einem festen Abstand zueinander. Im Betriebe sendet der Schallwellenerzeuger 10 an einem Zeitpunkt eine Schallwelle. In einer Zeitdauer empfängt der Schallwellenempfänger 11 die Schallwelle verzögert. Aufgrund der Zeitdauer und des Abstandes zwischen dem Schallwellenerzeuger 10 und dem Schallwellenempfänger 11 kann die Geschwindigkeit, mit dem die Schallwelle im Reduktionsmittel ausgebreitet wird, und damit die Dichtheit des Reduktionsmittels bestimmt werden.
  • Die Dichtheit des Mittels ist abhängig von einem Gehalt von Eis im Mittel. Daher kann mithilfe der Dichtheit des Mittels der Gehalt von Eis im Mittel bestimmt werden, und zwar der Gehalt von Eis im Reduktionsmittel in der Reduktionsmittelleitung 6 bestimmt wurden kann. Um die Ableitung des Gehalt von Eis im Reduktionsmittel zu erleichtern, kann zuvor durch einen simulierten Versuch eine Funktion vom Gehalt von Eis im Reduktionsmittel mit einer Laufzeit, die die Schallwelle vom Schallwellenerzeuger 10 bis zum Schallwellenempfänger 11 erbringt, erstellt wurden, wobei die Funktion durch ein Curve Fitting dargestellt wurden kann. Das heißt, dass sich der Gehalt von Eis im Reduktionsmittel ergibt, solange die Laufzeit, die die Schallwelle vom Schallwellenerzeuger 10 bis zum Schallwellenempfänger 11 erbringt, gemessen wird. Durch den Gehalt von Eis im Reduktionsmittel kann der Zustand des Reduktionsmittels in der Reduktionsmittelleitung 6 charakterisiert werden. Wenn der Gehalt von Eis 0% ist, ist das Reduktionsmittel in der Reduktionsmittelleitung 6 völlig in einer flüssigen Form und entsteht keine Gefrierung. Wenn der Gehalt von Eis 100% ist, gefriert das Reduktionsmittel in der Reduktionsmittelleitung 6 vollständig. Wenn der Gehalt von Eis zwischen 0%–100% liegt, gefriert das Reduktionsmittel in der Reduktionsmittelleitung 6 teilweise, nämlich in einem fest-flüssigen Mischzustand. Offensichtlich ist es möglich, mittels der Zustanddetektionseinrichtung 8 zu entscheiden, ob in der Reduktionsmittelleitung 6 Reduktionsmittel enthalten ist, also ob die Reduktionsmittelleitung 6 leer ist.
  • Anschließend steuert das Abgasnachbehandlungssystem für Dieselmotor 1 in Abhängigkeit von dem detektierten Zustand des Reduktionsmittels die Heizeinrichtung 7 derart, dass die Heizeinrichtung 7 nach aktuellen Bedarf betriebt, um Schaden an Komponenten zu vermeiden und Energie zu sparen.
  • Wie in 2 gezeigt, sind der Schallwellenerzeuger 10 und Schallwellenempfänger 11 vorzugsweise in einer Axialrichtung der Reduktionsmittelleitung 6 zueinander versetzt angeordnet, so dass die Schallwelle aus dem Schallwellenerzeuger 10 eine lange Strecke läuft, bevor sie den Schallwellenempfänger 11 erreicht. Das heißt, dass das Reduktionsmittel eine in einer größeren axialen Länge durchgeführt wird. Dies erhöht offensichtlich die Genauigkeit der Detektion. Es ist für den Fachmann offensichtlich, dass es ausreichend ist, dass die Schallwelle aus dem Schallwellenerzeuger 10 während der Ausbreitung zum Schallwellenempfänger 11 durch das Reduktionsmittel in der Reduktionsmittelleitung 6 hindurchgeführt wurden kann. Die Anordnung des Schallwellenerzeugers 10 und des Schallwellenempfängers 11 spielt dabei keine Rolle.
  • Obwohl in 2 ein Schallwellenerzeuger 10 und ein Schallwellenempfänger 11 gezeigt wird, ist es aber nur beispielhaft. Es ist beispielweise auch möglich, mehrere Paare von Schallwellenerzeugern 10 und Schallwellenempfängern 11 vorzusehen. 3 zeigt eine Ausführungsform mit zwei Paaren von Schallwellenerzeugeren 10 und Schallwellenempfängeren 11, wobei durch eine gemeinsame Detektion mittels beiden Paaren von Schallwellenerzeugeren 10 und Schallwellenempfängeren 11 den Zustand des Reduktionsmittels in der Reduktionsmittelleitung 6 genauer entschieden werden kann. Es ist sogar möglich, zwei Schallwellenerzeugere 10 und ein Schallwellenempfänger 11 vorzusehen, wie in 4 gezeigt. Dabei senden die beiden Schallwellenerzeugere 10 die Schallwelle zeitweise, die allen vom Schallwellenempfänger 11 empfängt werden.
  • Obwohl in der 2–4 der Schallwellenerzeuger 10 und Schallwellenempfänger 11 an gegenüberliegenden Seiten in Bezug auf die Reduktionsmittelleitung 6 angeordnet sind, ist diese Anordnung aber nur beispielhaft. Es ist für den Fachmann möglich, den Schallwellenerzeuger 10 und Schallwellenempfänger 11 an der selben Seite in Bezug auf die Reduktionsmittelleitung 6 anzuordnen. Die Schallwelle aus dem Schallwellenerzeuger 10 breitet sich durch das Reduktionsmittel in der Reduktionsmittelleitung 6 aus und dann wird an einer gegenüberliegenden Seite der Reduktionsmittelleitung 6 reflektiert, wie in 5 gezeigt, um die Schallwelle in den Schallwellenempfänger 11 zu bilden.
  • Die oben beschriebene akustische Zustanddetektionseinrichtung ist vorzugsweise eine auf Schallwelle basierende Zustanddetektionseinrichtung, nämlich der Schallwellenerzeuger 10 und der Schallwellenempfänger 11 ist jeweils ein Schallwellenerzeuger und ein Schallwellenempfänger.
  • Weiterhin beschränkt sich die Zustanddetektionseinrichtung nicht auf die oben beschriebenen akustischen Art, sondern sie kann in jeder geeigneten Art ausgebildet sein, sofern durch die Zustanddetektionseinrichtung der Zustand des Reduktionsmittels in der Reduktionsmittelleitung genau detektiert wurden kann.
  • Obwohl oben wird eine Detektion vom Zustand des Reduktionsmittels in der Reduktionsmittelleitung 6 beschrieben, es ist aber dem Fachmann denkbar, dass an einer anderen Stelle wie z. B. im Reduktionsmitteltank 2, in der Pumpe 3, der Leitung 5 des Abgasnachbehandlungssystems für Dieselmotor 1 ebenfalls gefrieren kann und daher die Zustanddetektionseinrichtung auch an dieser Stelle anwendbar ist.
  • Der gründliche Gedanke der Erfindung liegt darin, eine Zustanddetektionseinrichtung, mittels der der Zustand des Reduktionsmittels an einer für Gefrierung anfälligen Stelle innerhalb des Abgasnachbehandlungssystems für Dieselmotor detektierbar ist, vorzusehen, wodurch das Abgasnachbehandlungssystem für Dieselmotor sicherer betrieben werden kann, insbesondere dessen Heizeinrichtung in ihrer Betätigung sicherer, genauer und effektiver gesteuert werden kann.
  • Oben wird die Anwendung der Zustanddetektionseinrichtung an einem Beispiel als ein Abgasnachbehandlungssystem für Dieselmotor beschrieben. Es ist aber dem Fachmann denkbar, die Zustanddetektionseinrichtung in jedem System, in dem bei einer tiefen Temperatur ein Gefrierungsrisiko eines Fluids besteht, anzuwenden.
  • Obwohl hierbei spezielle Ausführungsformen der Erfindung beschrieben, dienen sie aber nur zur Darlegung der Erfindung und nicht zum Zwecke der Beschränkung der Erfindung. Verschiedene Änderungen und Modifikationen sind möglich, ohne den Umfang und Rahmen der Erfindung zu verlassen.

Claims (10)

  1. Abgasnachbehandlungssystem für Dieselmotor (1), umfassend – einen Behandlungsmitteltank für Abgasbehandlungsmittel; – einen Injektor (4) zur Einspritzung des Abgasbehandlungsmittels in einen Abgasstrang, – eine zwischen dem Behandlungsmitteltank und dem Injektor (4) verbundene Pumpe (3) zur Förderung des Abgasbehandlungsmittels zu dem Injektor (4); – eine zwischen dem Injektor (4) und der Pumpe (3) verbundene Abgasbehandlungsmittelleitung; – eine zur Beheizung des Abgasnachbehandlungssystems für Dieselmotor (1) an einer für eine Gefrierung des Abgasbehandlungsmittels anfälligen Stelle geeignete Heizeinrichtung (7); und – eine Zustanddetektionseinrichtung (8) zur Detektion eines Zustandes des Abgasbehandlungsmittels an der Stelle; wobei die Betätigung der Heizeinrichtung (7) mindestens abhängig von einem durch die Zustanddetektionseinrichtung (8) detektierten Zustand des Abgasbehandlungsmittels steuerbar ist.
  2. Abgasnachbehandlungssystem für Dieselmotor (1) gemäß dem Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Abgasbehandlungsmittel ein Reduktionsmittel ist; und/oder dass die Zustanddetektionseinrichtung (8) als Zustanddetektionseinrichtung in einer akustischen Art ausgebildet ist; und/oder dass die Zustanddetektionseinrichtung (8) an der Abgasbehandlungsmittelleitung angeordnet ist, um den Zustand des Abgasbehandlungsmittels innerhalb der Abgasbehandlungsmittelleitung zu detektieren; und/oder die Zustanddetektionseinrichtung (8) ferner ausgebildet ist, zur Detektion, ob an der Stelle Abgasbehandlungsmittel vorhanden ist.
  3. Abgasnachbehandlungssystem für Dieselmotor (1) gemäß dem Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Abgasbehandlungsmittel eine wässrige Harnstofflösung ist; und/oder dass das Abgasnachbehandlungssystem für Dieselmotor (1) ferner ein Steuergerät (9) umfasst, das zur Steuerung zumindestens eines Bauteils von der Pumpe (3), dem Injektor (4) und der Zustanddetektionseinrichtung (8) ausgebildet ist.
  4. Abgasnachbehandlungssystem für Dieselmotor (1) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die in der akustischen Art ausgebildete Zustanddetektionseinrichtung (8) zumindestens einen Schallwellenerzeuger und zumindestens einen Schallwellenempfänger umfasst, wobei im Betrieb eine Schallwelle aus dem Schallwellenerzeuger durch das Abgasbehandlungsmittel an der Stelle hindurch ausgebreitet von einem zugeordneten Schallwellenempfänger empfängt.
  5. Abgasnachbehandlungssystem für Dieselmotor (1) gemäß dem Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Zustanddetektionseinrichtung (8) als Ultraschall-Zustanddetektionseinrichtung umfassend zumindestens einen Schallwellenerzeuger und zumindestens einen Schallwellenempfänger ausgebildet ist.
  6. Abgasnachbehandlungssystem für Dieselmotor (1) gemäß dem Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Zustand des Abgasbehandlungsmittels durch einen Eisgehalt im Abgasbehandlungsmittel charakterisiert ist, wobei durch eine vorherige Simulation eine Funktion des Eisgehaltes des Abgasbehandlungsmittels mit einer Laufzeit, in der sich die Schallwelle von einem Ultraschallwellenerzeuger zu einem zugeordneten Ultraschallwellenempfänger ausbreitet, ermittelt, so dass aufgrund der Funktion der Eisgehalt des Abgasbehandlungsmittels detektierbar ist.
  7. Abgasnachbehandlungssystem für Dieselmotor (1) gemäß dem Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Ultraschallwellenerzeuger und der zugeordnete Ultraschallwellenempfänger so angeordnet sind, dass dazwischen ein zu detektierendes Abgasbehandlungsmittel vorhanden ist; und/oder dass der Ultraschallwellenerzeuger und der zugeordnete Ultraschallwellenempfänger in einer Strömungsrichtung des Abgasbehandlungsmittels zueinander versetzt angeordnet sind.
  8. Abgasnachbehandlungssystem für Dieselmotor (1) gemäß dem Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Ultraschall-Zustanddetektionseinrichtung mehrere Ultraschallwellenerzeugeren und zumindestens einen Ultraschallwellenempfänger umfasst, wobei ein Ultraschallwellenempfänger ausgebildet ist, die Schallwellen aus mehreren Ultraschallwellenerzeugeren zu empfangen.
  9. Abgasnachbehandlungssystem für Dieselmotor (1) gemäß dem Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Ultraschallwellenerzeuger und der zugeordnete Ultraschallwellenempfänger an der selben Seite in Bezug auf das zu detektierende Abgasbehandlungsmittel angeordnet sind.
  10. Fluidbetriebssystem, bei dem ein Zustand des Betriebsfluids wegen eines Gefrierungsrisikos des Betriebsfluids zu detektieren ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Fluidbetriebssystem eine Ultraschall-Zustanddetektionseinrichtung umfasst, die zumindestens einen Ultraschallwellenerzeuger und zumindestens einen Ultraschallwellenempfänger umfasst, wobei im Betrieb eine Schallwelle aus dem Ultraschallwellenerzeuger durch das zu detektierende Betriebsfluid hindurch ausgebreitet vom zugeordneten Ultraschallwellenempfänger empfangbar ist, um den Zustand des zu detektierenden Betriebsfluids zu detektieren.
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