DE102018104721A1

DE102018104721A1 - Fahrzeugabgassystem mit variablem abgasbehandlungs-injektorsystem

Info

Publication number: DE102018104721A1
Application number: DE102018104721.5A
Authority: DE
Inventors: Francesco CONCETTO PESCE; Giovanni Gallo; Isadora RICCI
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2017-03-03
Filing date: 2018-03-01
Publication date: 2018-09-06
Also published as: US10196952B2; CN108533365A; US20180252136A1

Abstract

Ein Abgassystem leitet den Abgasstrom aus einem Verbrennungsmotor. Das Abgassystem beinhaltet ein Abgasrohr, eine erste Abgasbehandlungsvorrichtung, die dazu konfiguriert ist, eine erste Substanz in das Abgasrohr einzubringen, und eine zweite Abgasbehandlungsvorrichtung, die dazu konfiguriert ist, eine zweite Substanz in das Abgasrohr einzubringen. Ein Schalter ist operativ mit den ersten und zweiten Abgasbehandlungsvorrichtungen verbunden und in einer ersten und einer zweiten Position positionierbar. Ein Injektor ist operativ mit dem Schalter und dem Abgasrohr verbunden. Wenn sich der Schalter in der ersten Position befindet, ist der Injektor so konfiguriert, dass er die erste Substanz in das Abgasrohr einspritzt. Wenn sich der Schalter in der zweiten Position befindet, ist der Injektor so konfiguriert, dass er die zweite Substanz in das Abgasrohr einspritzt.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Offenbarung bezieht sich auf ein Fahrzeugabgassystem und insbesondere auf ein Fahrzeugabgassystem mit einem variablen Abgasnachbehandlungs-Injektorsystem.
HINTERGRUND
Ein Verbrennungsmotor beinhaltet üblicherweise einen Motorblock mit mindestens einem Zylinder. Jeder Zylinder nimmt einen Kolben auf, der über eine Pleuelstange mit einer Kurbelwelle verbunden ist und in Verbindung mit einem Zylinderkopf eine Brennkammer definiert. Ein Gemisch aus Luft und Kraftstoff wird in die Brennkammer eingebracht und zyklisch gezündet, wodurch schnell expandierende Gase entstehen, die lineare Bewegungen des Kolbens antreiben, die wiederum durch die Pleuelstange in eine Drehung der Kurbelwelle umgewandelt werden.
Die bei der Verbrennung des Kraftstoffs entstehenden Abgase werden über ein Abgassystem in die Atmosphäre abgegeben. Das Abgassystem kann einen am Motorzylinder befestigten Abgaskrümmer, ein vom Abgaskrümmer entferntes Abgasrohr und eine oder mehrere mit dem Abgasrohr operativ gekoppelte Abgasbehandlungsvorrichtungen beinhalten, um die Zusammensetzung der Schadstoffe in den Abgasen zu erfassen und/oder zu verändern.
Einige Fahrzeuge verfügen über eine einzige Abgasnachbehandlungsvorrichtung. Jedoch kann diese Vorrichtung in einigen Situationen nützlich und in anderen unwirksam sein. Außerdem können diese Abgasbehandlungsvorrichtungen relativ große Flächen am Fahrzeug einnehmen. Darüber hinaus können diese Vorrichtungen dem Fahrzeug ein erhebliches Gewicht verleihen, was sich negativ auf die Kraftstoffeffizienz auswirken kann. Des Weiteren können diese Vorrichtungen eine relativ große Anzahl an Teilen beinhalten, was die Herstellung des Fahrzeugs schwierig und zeitaufwändig macht.
Dementsprechend ist es wünschenswert, ein Abgassystem mit einer Vielzahl von Abgasbehandlungsvorrichtungen auszustatten. Es ist auch wünschenswert, ein Abgassystem bereitzustellen, das kompakt und leicht ist. Darüber hinaus ist es wünschenswert, ein vereinfachtes Abgassystem mit einer relativ geringen Anzahl an Teilen vorzusehen. Weitere Gegenstände, wünschenswerte Funktionen und Eigenschaften werden aus der nachfolgenden Zusammenfassung und detaillierten Beschreibung und den beigefügten Ansprüchen in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen und diesem Hintergrund ersichtlich.
KURZDARSTELLUNG
Eine Vorrichtung für ein Abgassystem eines Fahrzeugs ist vorgesehen. Das Abgassystem beinhaltet ein Abgasrohr, das dazu konfiguriert ist, einen Abgasstrom aus einem Verbrennungsmotor zu leiten. Das Abgassystem beinhaltet auch eine erste Abgasbehandlungsvorrichtung, die dazu konfiguriert ist, das Abgas zu behandeln und eine erste Substanz in das Abgasrohr einzubringen, und eine zweite Abgasbehandlungsvorrichtung, die dazu konfiguriert ist, das Abgas zu behandeln und eine zweite Substanz in das Abgasrohr einzubringen. Das Abgassystem beinhaltet ferner einen Schalter, der operativ mit der ersten Abgasbehandlungsvorrichtung und der zweiten Abgasbehandlungseinrichtung verbunden ist. Der Schalter weist eine erste Position und eine zweite Position auf. Das Abgassystem beinhaltet zusätzlich einen Injektor, der operativ mit dem Schalter und dem Abgasrohr verbunden ist. Der Injektor ist dazu konfiguriert, die erste Substanz in das Auspuffrohr einzuspritzen, wenn sich der Schalter in der ersten Position befindet. Der Injektor ist dazu konfiguriert, die zweite Substanz in das Auspuffrohr einzuspritzen, wenn sich der Schalter in der zweiten Position befindet.
Darüber hinaus ist ein Verfahren zum Betreiben eines Abgassystems vorgesehen, das über ein Abgasrohr verfügt, das ein Abgas aus einem Verbrennungsmotor leitet. Das Verfahren beinhaltet das Erkennen einer Bedingung in Bezug auf das Abgas mit einem Sensor. Zusätzlich beinhaltet das Verfahren den Vergleich der erkannten Bedingung gegenüber einer Schwellwertbedingung in einem Prozessor einer Steuerung. Weiterhin beinhaltet das Verfahren das Umschalten eines Schalters zwischen einer ersten Position und einer zweiten Position, die zumindest teilweise auf dem Vergleich der erkannten Bedingung mit der Schwellwertbedingung basiert. Darüber hinaus beinhaltet das Verfahren das Leiten des Abgases durch eine erste Abgasbehandlungsvorrichtung und eine zweite Abgasbehandlungsvorrichtung, die operativ mit dem Abgasrohr verbunden sind. Zudem beinhaltet das Verfahren das Einspritzen einer ersten Substanz aus einem Injektor in das Abgasrohr, wenn sich der Schalter in der ersten Position befindet, und das Einspritzen einer zweiten Substanz aus dem Injektor in das Abgasrohr, wenn sich der Schalter in der zweiten Position befindet.
Figurenliste
Die vorliegende Offenbarung wird hierin in Verbindung mit den nachfolgend abgebildeten Zeichnungen beschrieben, worin gleiche Zahlen für gleiche Elemente stehen.

1 ist eine Seitenansicht eines Fahrzeugs mit einem Abgassystem der vorliegenden Offenbarung;
2 ist eine schematische Darstellung eines Verbrennungsmotors und eines Abgassystems der vorliegenden Offenbarung gemäß exemplarischer Ausführungsformen;
3 ist eine Seitenansicht eines Injektors des Abgassystems, der dargestellt ist, wie er eine Substanz gemäß exemplarischer Ausführungsformen in ein Abgasrohr einspritzt; und
4 ist ein Flussdiagramm, das ein Verfahren zum Betreiben des Abgassystems gemäß exemplarischen Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung darstellt.

AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
Die folgende ausführliche Beschreibung ist ihrer Art nach lediglich exemplarisch und beabsichtigt nicht, den Umfang der vorliegenden Offenbarung oder der Anwendung oder der Verwendungen der vorliegenden Offenbarung zu begrenzen. Darüber hinaus besteht keinerlei Verpflichtung zur Einschränkung auf eine der im vorstehenden Hintergrund oder in der folgenden ausführlichen Beschreibung dargestellten Theorien.
Einige Ausführungsformen können ein Kraftfahrzeug 100, wie in 1 dargestellt, beinhalten. Wie in den 1 und 2 dargestellt, beinhaltet das Fahrzeug 100 einen Verbrennungsmotor (ICE) 101 mit einem Motorblock 102. Der Motorblock 102 kann mindestens einen Zylinder mit einem Kolben definieren. Der Kolben kann ein Gestänge beinhalten, mit dem eine Kurbelwelle gedreht wird. Ein Zylinderkopf wirkt mit dem Kolben zusammen, um eine Brennkammer zu definieren. Ein Luft-Kraftstoff-Gemisch wird in die Brennkammer eingebracht und entzündet, was zu heißen, expandierenden Verbrennungsgasen führt, die den Kolben innerhalb des Zylinders hin und her bewegen.
Der Kraftstoff wird den Zylindern des Motorblocks 102 durch entsprechende Kraftstoffeinspritzdüsen 104 zugeführt. Der Kraftstoff wird den Einspritzdüsen 104 unter hohem Druck von einer Kraftstoffleitung 106 zugeführt, die flüssigkeitsführend mit einer Hochdruckpumpe 108 zur Förderung von Kraftstoff aus einem Kraftstofftank 110 (d. h. Kraftstoffquelle) verbunden ist.
Der ICE 101 kann auch andere Funktionen beinhalten. So kann beispielsweise jeder der Zylinder des Motorblocks 102 mindestens zwei Ventile beinhalten, die durch eine Nockenwelle betätigt werden, die synchron zur Kurbelwelle dreht. Ventile können selektiv ermöglichen, dass Luft aus einem Einlass in die Brennkammer strömt und abwechselnd die Abgase über einen Auslass 112 entweichen. In einigen Ausführungsformen kann ein Nockenwellenverstellungssystem verwendet werden, um die zeitliche Abfolge zwischen der Nockenwelle und der Kurbelwelle selektiv zu verändern. Die Luft kann über einen Ansaugkrümmer den Lufteinlässen zugeführt werden. In weiteren Ausführungsformen wird ein System für Druckluft eingesetzt, wie beispielsweise ein Turbolader 114 mit einem Verdichter 116, der zusammen mit einer Turbine 118 dreht. Die Turbine 118 wird durch das aus dem Auslass 112 strömende Abgas in Drehung versetzt, wodurch der Verdichter 116 in Drehung versetzt wird. Der Verdichter 116 verdichtet die Luft, die zum Motorblock 102 zurückströmt. Ein Ladeluftkühler oder eine ähnliche Vorrichtung kann auch zum Kühlen der Temperatur der vom Verdichter 116 wegströmenden Druckluft in Richtung Motorblock 102 vorgesehen sein. Abgase können aus der Turbine 118 austreten und zu einem Abgassystem 120 (z. B. einer Abgasanlage) strömen.
Das Abgassystem 120 kann ein Abgasrohr 122 aufweisen, das dazu konfiguriert ist, den Abgasstrom aus dem ICE 101 zu leiten. Das Abgasrohr 122 kann ein erstes Ende 121, das in der Nähe der Turbine 118 angeordnet ist, und ein zweites Ende 123, das zur Atmosphäre hin offen ist, beinhalten. Das Abgassystem 120 kann eine oder mehrere Abgasbehandlungsvorrichtungen (d. h. Nachbehandlungsvorrichtungen, Abgasnachbehandlungsvorrichtungen) zum Reduzieren der im Abgasstrom enthaltenen Emissionen durch das Abgasrohr 122 beinhalten. Wie bereits erwähnt, können diese Vorrichtungen so konfiguriert werden, dass die Materialkosten, die Stückzahl und/oder die Herstellungskosten relativ niedrig sind. Außerdem können diese Vorrichtungen so konfiguriert werden, dass das Abgassystem 120 relativ kompakt ist. Zudem kann das Abgassystem 120 konfiguriert werden, um die hohen Abgastemperaturen zum Reduzieren der Emissionen zu nutzen.
In der Ausführungsform von 2 kann zum Beispiel das Abgassystem 120 eine erste Abgasbehandlungsvorrichtung 124 und eine zweite Abgasbehandlungseinrichtung 126 beinhalten. Wie erörtert wird, können sich die ersten und zweiten Abgasbehandlungsvorrichtungen 124, 126 ein oder mehrere gemeinsame Teile teilen, Elemente eines Steuersystems teilen oder andere Gemeinsamkeiten aufweisen. Die Abgasbehandlungsvorrichtungen 124, 126 können verschiedene bekannte Vorrichtungen zum Ändern der Zusammensetzung der Abgase beinhalten. In einigen Ausführungsformen können die Abgasbehandlungsvorrichtungen 124, 126 eine NOx-Falle (LNT), eine Vorrichtung zur selektiven katalytischen Reduktion (SCR), eine Dieseloxidationskatalysator (DOC)-Vorrichtung, einen Dieselpartikelfilter (DPF) und/oder ein Abgasrückführungssystem (AGR) beinhalten.
Die ersten und zweiten Abgasbehandlungsvorrichtungen 124, 126 können eine Substanz in den Abgasstrom einbringen, um das Abgas zu behandeln und dessen Zusammensetzung zu ändern und/oder Teile des Abgassystems 120 zu behandeln. Die erste Abgasbehandlungsvorrichtung 124 kann das Abgas und/oder Teile des Abgassystems 120 mit einer ersten Substanz behandeln; während die zweite Abgasbehandlungsvorrichtung 126 das Abgas und/oder Teile des Abgassystems 120 mit einer zweiten Substanz behandeln kann. In einigen Ausführungsformen kann die erste Abgasbehandlungsvorrichtung 124 den Abgasstrom zu anderen Zeiten und/oder unter anderen Bedingungen behandeln als die zweite Abgasbehandlungsvorrichtung 126. Dementsprechend können die ersten und zweiten Abgasbehandlungsvorrichtungen 124, 126 weitgehend unabhängig voneinander arbeiten. In einigen Ausführungsformen können sich jedoch die ersten und zweiten Abgasbehandlungsvorrichtungen 124, 126 ein oder mehrere gemeinsame Teile teilen. So können sich beispielsweise die ersten und zweiten Abgasbehandlungsvorrichtungen 124, 126 einen gemeinsamen Injektor, gemeinsame Sanitäreinrichtungen, gemeinsame Steuerungskomponenten usw. teilen, um die entsprechenden Substanzen in das Abgasrohr 122 einzubringen.
In einigen Ausführungsformen kann die erste Abgasbehandlungsvorrichtung 124 das Abgas unter Verwendung eines Reduktanten (d. h. eines Reduktionsmittels) behandeln. Als solches kann die erste Abgasbehandlungsvorrichtung 124 ein Reduktionsmittel-Dosierungssystem sein, das ein Reduktionsmittel in den Abgasstrom einspritzt oder anderweitig einbringt, der durch das Abgasrohr 122 strömt. Die erste Abgasbehandlungsvorrichtung 124 kann ein Harnstoffdosiersystem sein, das dazu konfiguriert ist, Harnstoff selektiv in den Abgasstrom einzubringen. Wie in der veranschaulichten Ausführungsform dargestellt, kann die erste Abgasbehandlungsvorrichtung 124 zum Beispiel eine Vorrichtung zur selektiven katalytischen Reduktion (SCR) 128 beinhalten, die operativ und fließend mit dem Abgasrohr 122 verbunden ist. Die erste Abgasbehandlungsvorrichtung 124 kann auch einen Harnstofftank 134 beinhalten, der Harnstoff enthält. Der Tank 134 kann auch Dieselabgastluid (DEF) beinhalten, das Harnstoff enthält. Darüber hinaus kann die erste Abgasbehandlungsvorrichtung 124 eine Harnstoffleitung 136 beinhalten, die einen Flüssigkeitspfad vom Harnstofftank 134 zumindest teilweise zum Abgasrohr 122 vorsieht, wie erläutert wird. Weiterhin kann die erste Abgasbehandlungsvorrichtung 124 eine Harnstoffpumpe 138 beinhalten, die Harnstoff aus dem Harnstofftank 134 entlang der Harnstoffleitung 136 in Richtung Abgasrohr 122 pumpt. Dementsprechend kann Harnstoff dem Abgasstrom zugeführt werden, der durch das Abgasrohr 122 zum Betreiben der SCR-Vorrichtung 128 strömt. Wenn sich der Harnstoff mit dem Abgas im Katalysator der SCR-Vorrichtung 128 verbindet, wird NOx in zweiatomigen Stickstoff (N₂), Gas und Wasser (H₂O) Dampf umgewandelt und durch das Abgasrohr 122 ausgestoßen. Dementsprechend reduziert die SCR-Vorrichtung 128 die Menge an NOx, die in die Atmosphäre abgegeben wird.
Ebenso kann die zweite Abgasbehandlungsvorrichtung 126 in einigen Ausführungsformen eine Dosiervorrichtung für brennbare Stoffe sein, die eine brennbare Substanz in das Abgasrohr 122 einspritzt oder anderweitig einbringt, um diese darin zu verbrennen. So kann beispielsweise die zweite Abgasbehandlungsvorrichtung 126 einen Kraftstoff in den zu verbrennenden Abgasstrom einbringen. Darüber hinaus kann die zweite Abgasbehandlungsvorrichtung 126 einen Dieselpartikelfilter (DPF) 132 beinhalten, der operativ und fließend mit dem Abgasrohr 122 verbunden ist. Der DPF 132 kann stromabwärts der SCR-Vorrichtung 128 angeordnet sein, um den Abgasstrom davon aufzunehmen. Die zweite Abgasbehandlungsvorrichtung 126 kann auch den Kraftstofftank 110 beinhalten. Darüber hinaus kann die zweite Abgasbehandlungsvorrichtung 126 die Kraftstoffleitung 106 beinhalten, die einen Flüssigkeitspfad vom Kraftstofftank 110 zumindest teilweise mit dem Abgasrohr 122 vorsieht, wie erläutert wird. Darüber hinaus kann die zweite Abgasnachbehandlungsvorrichtung 126 mindestens eine Kraftstoffpumpe 108 zum Pumpen von Kraftstoff aus dem Kraftstofftank 110 entlang der Kraftstoffleitung 106 in Richtung Abgasrohr 122 beinhalten. Dementsprechend kann dem Abgasstrom, der durch das Abgasrohr 122 strömt, Kraftstoff zugeführt werden. Somit kann die zweite Abgasbehandlungsvorrichtung 126 in einigen Ausführungsformen für eine aktive Regeneration sorgen. Bei der aktiven Regeneration des DPF 132 beispielsweise spritzt die zweite Abgasbehandlungsvorrichtung 126 Kraftstoff in das Abgasrohr 122 ein, das verbrannt wird, um Wärme für die Verbrennung von Feinstaub zu erzeugen, der sich auf einem Filterelement innerhalb des DPF 132 angesammelt hat. Nach dieser Regeneration kann der DPF 132 effizienter und effektiver filtern, um die Feinstaubbelastung der Atmosphäre zu reduzieren.
Darüber hinaus kann das Abgassystem 120 auch eine dritte Abgasbehandlungsvorrichtung, wie beispielsweise eine Diesel-Oxidationskatalysator (DOC)-Vorrichtung 130, beinhalten. Die DOC-Vorrichtung 130 kann operativ und fließend mit dem Abgasrohr 122 verbunden sein. Die DOC-Vorrichtung 130 kann in einigen Ausführungsformen stromabwärts der SCR-Vorrichtung 128 und stromaufwärts des DPF 132 angeordnet sein. Die DOC-Vorrichtung 130 kann eine poröse oder zelluläre Struktur mit Edelmetall beschichtet beinhalten, durch die das Abgas strömt. Zudem kann ein Katalysator in der DOC-Vorrichtung 130 zur Reduzierung von Partikeln mit dem Abgas reagieren und mit Kohlenmonoxid und Kohlenwasserstoffen reagieren.
Das Abgassystem 120 kann außerdem einen Injektor 148 beinhalten. Der Injektor 148 ist schematisch in 2 dargestellt. Eine detailliertere exemplarische Ausführungsform des Injektors 148 ist in 3 dargestellt. Wie in 3 dargestellt, kann der Injektor 148 mindestens einen ersten Anschluss 150 beinhalten, der fließend mit der Harnstoffleitung 136 der ersten Abgasbehandlungsvorrichtung 124 verbunden ist. Zudem kann der Injektor 148 mindestens einen zweiten Anschluss 152 beinhalten, der fließend mit der Kraftstoffleitung 106 der zweiten Abgasbehandlungsvorrichtung 126 verbunden ist. Darüber hinaus kann der Injektor 148 eine Düse 154 beinhalten, welche die Substanzen (z. B. Harnstoff oder Kraftstoff) in das Abgasrohr 122 einsprüht. In weiteren Ausführungsformen kann der Injektor 148 die Düse 154 zum Ausgeben der Substanzen aus dem Injektor 148 beinhalten, und der Injektor 148 kann auch einen gemeinsamen Eingang (d. h. eine gemeinsame Leitung) beinhalten, der sowohl mit der Harnstoffleitung 136 als auch mit der Kraftstoffleitung 106 fließend verbunden ist.
Der Injektor 148 kann so gelagert werden, dass die Düse 154 mit dem Abgasrohr 122 in fließender Verbindung steht. Das Abgasrohr 122 kann beispielsweise eine hohle Zweigstruktur 156 in fließender Verbindung mit einem Hauptdurchgang 158 des Abgasrohrs 122 beinhalten, und der Injektor 148 kann an der Zweigstruktur 156 befestigt werden, wobei die Düse 154 im Allgemeinen in Richtung des Hauptdurchgangs 158 ausgerichtet ist. Wie in 2 dargestellt, kann die Düse 154 stromaufwärts der SCR-Vorrichtung 128 und dem DPF 130 angeordnet werden.
In manchen Situationen kann die Düse 154 konfiguriert werden, um Harnstoff aus der Harnstoffleitung 136 zu zerstäuben und zu versprühen. Dies kann Teil eines SCR-Ereignisses sein, bei dem der Harnstoff der SCR-Vorrichtung 128 zur Reduzierung von NOx im Abgasstrom innerhalb des Abgasrohrs 122 zugeführt wird. In weiteren Situationen kann die Düse 154 konfiguriert werden, um Kraftstoff aus der Kraftstoffleitung 106 zu zerstäuben und zu versprühen. Dies kann Teil eines aktiven Regenerationsereignisses sein, bei dem der Kraftstoff dem Abgasrohr 122 zugeführt wird und der zerstäubte Kraftstoff verbrennt, um Wärme für die Verbrennung von Ruß und anderen Partikeln zu erzeugen, die innerhalb der DPF-Vorrichtung 130 gesammelt wurden.
Unter erneuter Bezugnahme auf 2 kann das Abgassystem 120 ein Ventil oder einen Schalter 160 beinhalten. Der Schalter 160 kann einen Harnstoffanschluss 162 beinhalten, der operativ und fließend mit der Harnstoffleitung 136 und dem Harnstofftank 134 der ersten Abgasbehandlungsvorrichtung 124 verbunden ist. Der Schalter 160 kann auch einen Kraftstoffanschluss 164 beinhalten, der operativ und fließend mit der Kraftstoffleitung 106 und dem Kraftstofftank 110 der zweiten Abgasbehandlungsvorrichtung 124 verbunden ist. Der Switch 160 kann weiterhin einen gemeinsamen Anschluss 166 beinhalten, der in fließender Verbindung mit dem Injektor 148 steht. Der gemeinsame Anschluss 166 kann entweder Harnstoff oder Kraftstoff für den Injektor 148 bereitstellen.
Die Position des Schalters 160 kann bestimmen, ob der Injektor 148 Harnstoff oder Kraftstoff an die Kraftstoffleitung 122 abgeben kann. Der Schalter 160 kann beispielsweise eine erste Position und eine zweite Position aufweisen. Wenn sich der Schalter 160 in der ersten Position befindet, kann die Harnstoffpumpe 138 Harnstoff aus dem Tank 134, durch den Harnstoffanschluss 162 des Schalters 160, durch den gemeinsamen Anschluss 166 und zum Injektor 148 zum Einbringen von Harnstoff in die Kraftstoffleitung 122 pumpen. Umgekehrt, wenn sich der Schalter 160 in der zweiten Position befindet, kann zumindest eine der Kraftstoffpumpen 108, 146 Kraftstoff aus dem Tank 110, durch den Kraftstoffanschluss 164 des Schalters 160, durch den gemeinsamen Anschluss 166 und zum Injektor 148 zum Zuführen von Kraftstoff in die Kraftstoffleitung 122 pumpen.
Wie in der Ausführungsform von 2 dargestellt, kann die Harnstoffleitung 136 ein erstes Segment 168 beinhalten, das sich zwischen dem Tank 134 und der Harnstoffpumpe 138 erstreckt. Die Harnstoffleitung 136 kann auch ein zweites Segment 170 beinhalten, das sich zwischen der Harnstoffpumpe 138 und dem Harnstoffanschluss 162 des Schalters 160 erstreckt. Darüber hinaus kann die Harnstoffleitung 136 ein drittes Segment 172 beinhalten, das sich zwischen dem gemeinsamen Anschluss 166 und dem Injektor 148 erstreckt. In einigen Ausführungsformen kann jedes Segment 168, 170, 172 separate Vor- und Rücklaufleitungen beinhalten.
In einigen Ausführungsformen kann die Kraftstoffleitung 106 sowohl den Motorblock 102 als auch den Injektor 148 speisen. Anders ausgedrückt, kann die Kraftstoffleitung 106 mindestens zwei voneinander getrennte Kraftstoffpfade definieren. Einer dieser Kraftstoffpfade kann ein Motorversorgungspfad sein, der die Kraftstoffeinspritzdüsen 104 des Motorblocks 102 versorgt, und ein anderer kann ein Regenerationsversorgungspfad sein, der den Kraftstoff zum Injektor 148 des Abgasrohrs 122 liefert.
Wie in der Ausführungsform von 2 dargestellt, kann die Kraftstoffleitung 106 beispielsweise ein erstes Segment 174 beinhalten, das sich zwischen dem Tank 110 und der zweiten Pumpe 144 erstreckt. Die Kraftstoffleitung 106 kann auch ein zweites Segment 176 beinhalten, das sich zwischen der zweiten Pumpe 144 und einer ersten T-Verzweigung 178 erstreckt. Zudem kann die Kraftstoffleitung 106 ein drittes Segment 180 beinhalten, das sich zwischen der ersten T-Verzweigung 178 und dem Kraftstoffanschluss 164 des Schalters 160 erstreckt. Darüber hinaus kann die Kraftstoffleitung 106 ein viertes Segment 182 beinhalten, das sich zwischen dem gemeinsamen Anschluss 166 und dem Injektor 148 erstreckt. Die Kraftstoffleitung 106 ein darüber hinaus ein fünftes Segment 184 beinhalten, das sich zwischen der ersten T-Verzweigung 178 und der ersten Pumpe 108 erstreckt. Die Kraftstoffleitung 106 kann auch ein sechstes Segment 186 (d. h. Teil des „Motorversorgungspfads“) beinhalten, das sich zwischen der ersten Pumpe 108 und dem Common-Rail der Kraftstoffeinspritzdüsen 104 für den Motorblock 102 erstreckt. Zudem kann die Kraftstoffleitung 106 eine zweite T-Verzweigung 190 und eine dritte T-Verzweigung 192 beinhalten. Die zweite T-Verzweigung 190 kann mit dem sechsten Segment 186 und die dritte T-Verzweigung 192 mit dem dritten Segment 180 verbunden sein. Weiterhin kann die Kraftstoffleitung 106 ein Druckminderer-Segment 188 beinhalten, das sich zwischen der zweiten T-Verzweigung 190 und der dritten T-Verzweigung 192 erstreckt. Das Druckminderer-Segment 188 kann auch ein Druckminderungselement 194 beinhalten, wie beispielsweise ein Ventil. In einigen Ausführungsformen kann die erste Pumpe 108 eine höhere Druckausgabe aufweisen als die zweite Pumpe 144. Mit anderen Worten kann die erste Pumpe 108 eine Hochdruckpumpe und die zweite Pumpe 144 eine Niederdruckpumpe sein.
Zudem kann Kraftstoff auf verschiedene Weise in den Kraftstoffanschluss 164 des Schalters 160 zugeführt werden. Eine oder beide Pumpen 108, 144 können den Kraftstoffanschluss 164 beliefern. Ein durch die Kraftstoffleitung 106 definierter Pfad kann die Pumpe 108 und den Kraftstoffanschluss 164 fließend verbinden. Ein weiterer, durch die Kraftstoffleitung 106 definierter Pfad, kann die Pumpe 144 und den Kraftstoffanschluss 164 fließend verbinden. So kann beispielsweise die Niederdruckpumpe 144 ausschließlich betrieben werden, indem Kraftstoff aus dem Tank 110 entlang des ersten Segments 174, des zweiten Segments 176 und des dritten Segments 180 gepumpt wird. Alternativ kann die Hochdruckpumpe 108 ausschließlich betrieben werden, indem Kraftstoff aus dem Tank 110 über das erste Segment 176, das zweite Segment 176 und das fünfte Segment 184 gepumpt wird, wobei der Kraftstoff an der zweiten T-Verzweigung 190 abgezweigt wird. Auf diese Weise wird ein Teil des Kraftstoffs zum Motor 101 geleitet, und ein Teil des Kraftstoffs wird durch das Druckminderer-Segment 188 und das dritte Segment 180 zum Kraftstoffanschluss 164 geleitet. Es ist jedoch zu bedenken, dass die Kraftstoffleitung 106 verschiedene Konfigurationen aufweisen kann, ohne vom Umfang der vorliegenden Offenbarung abzuweichen. So kann beispielsweise die Kraftstoffleitung 106 in einigen Ausführungsformen nur eine der Pumpen 108, 144 beinhalten, sodass die Kraftstoffleitung 106 weniger Segmente beinhaltet als die in 2 dargestellten. In weiteren Ausführungsformen kann das zweite Abgasbehandlungssystem 126 eine Kraftstoffpumpe beinhalten, die den Motorblock 102 nicht versorgt.
Es ist zu beachten, dass die ersten und zweiten Abgasbehandlungsvorrichtungen 124, 126 auf verschiedene Weise konfiguriert werden können, ohne vom Umfang der vorliegenden Offenbarung abzuweichen. So können beispielsweise die ersten und zweiten Abgasbehandlungsvorrichtungen 124, 126 für ein Niederdrucksystem konfiguriert sein, wobei der Kraftstoff von der Niederdruckpumpe 144 zugeführt werden kann, um den Kraftstoff mit einem vorbestimmten Druck (z. B. ca. 450 kPa) zu liefern, und Harnstoff kann durch die Harnstoffpumpe138 bei einem vorbestimmten Druck (z. B. ca. 500 kPA) zugeführt werden. Die ersten und zweiten Abgasbehandlungsvorrichtungen 124, 126 können auch für ein Hochdrucksystem konfiguriert werden, wobei der Kraftstoff mit einem vorbestimmten Druck (z. B. ca. 10 bar oder höher) durch die Hochdruckpumpe 108 zugeführt wird. Darüber hinaus könnte ein zweistufiges Pumpen eingesetzt werden, wobei beide Kraftstoffpumpen 108, 144 zur Kraftstoffversorgung des Injektors 148 verwendet werden können.
Außerdem kann das Abgassystem 120 eine Steuerung 195 (d. h. ein Steuerungssystem) beinhalten, die einen Prozessor 196 beinhaltet. Die Steuerung 195 kann sich auf verschiedene Arten von Steuerlogik stützen, ohne vom Umfang der vorliegenden Offenbarung abzuweichen. In einigen Ausführungsformen kann die Steuerung 195 Eingaben in Form einer externen Anforderung entweder zum Regenerieren des DPF 130 oder eine externe Anforderung für ein SCR-Ereignis empfangen. Die Steuerung 195 kann auch Eingaben von verschiedenen Sensoren empfangen, die einen aktuellen Zustand des Verbrennungsmotors 101 und/oder des Abgassystems 120 erkennen. Der Prozessor 196 kann die erkannte Bedingung mit verschiedenen Schwellwertbedingungen vergleichen, um zu bestimmen, ob ein SCR-Ereignis durch Einspritzen von Harnstoff in das Abgasrohr 122 durchgeführt werden soll. Darüber hinaus kann der Prozessor 196 die erkannte Bedingung mit verschiedenen Schwellwertbedingungen vergleichen, um zu bestimmen, ob ein Regenerationsereignis durch Einspritzen von Kraftstoff in das Abgasrohr 122 durchgeführt werden soll.
Die Steuerung 195 kann ein Steuersignal ausgeben, um den Schalter 160 zwischen der ersten (Harnstoffdosierung) Position und der zweiten (Kraftstoffdosierung) Position zu schalten. Zusätzlich kann die Steuerung 195 ein Steuersignal ausgeben, das angibt, wie lange die jeweiligen Pumpen 108, 138, 144 zum Pumpen bestromt werden. Ebenso kann die Steuerung 195 ein Steuersignal ausgeben, um vorzugeben, wie lange der Injektor 148 zum Einspritzen von Harnstoff oder Kraftstoff in das Abgasrohr 122 bestromt werden soll. Gleichermaßen kann die Steuerung 195 ein Steuersignal zur Vorgabe einer Einspritzimpulsbreite für den Injektor 148 ausgeben.
In einigen Ausführungsformen kann die Steuerung 195 einem elektronischen Steuermodul (ECM) zugeordnet sein, das dazu konfiguriert ist, Signale an oder von verschiedenen Vorrichtungen, die mit dem ICE 101 verbunden sind, zu senden und zu empfangen. Die Steuerung 195 kann Eingangssignale von verschiedenen Sensoren empfangen, die mit dem ICE 101 und/oder dem Abgassystem 120 gekoppelt sind. Diese Sensoren können konfiguriert werden, um einen Zustand des Abgassystems 120 zu erkennen. Basierend auf diesen erkannten Zuständen kann die Steuerung 195 die Position des Schalters 160 zwischen der ersten (Harnstoffzufuhr) Position und der zweiten (Kraftstoffzufuhr) Position ändern.
So können beispielsweise die Sensoren der Steuerung 195, die dem ICE 101 zugeordnet sind, einen oder mehrere der Folgenden beinhalten: einen Druck- und Temperatursensor 197 für den Verteiler des ICE 101, einen Sensor 198, für den Druck in der Brennkammer, Sensoren für die Kühlmittel- und Öltemperatur und/oder den zugehörigen Füllstand, einen Drucksensor für den Kraftstoff, einen Nockenwellenpositionssensor und einen Kurbelwellenpositionssensor. Zusätzlich kann die Steuerung 195 einen oder mehrere Sensoren 199 beinhalten, die direkt mit dem Abgassystem 120 verbunden sind. Der Sensor 199 kann ein Temperatursensor 199 sein, der im Abgasrohr 122 angeordnet und dazu konfiguriert ist, die Abgastemperatur darin zu erfassen. Der Sensor 199 kann ein Drucksensor sein, der im Abgasrohr 122 angeordnet und dazu konfiguriert ist, den Abgasdruck zu erfassen. In einigen Ausführungsformen kann der Sensor 199 einen Abgasdruck stromaufwärts des DPF 130 erfassen, um so eine Druckbelastung des DPF 130 zu erfassen. In einigen Ausführungsformen kann der Sensor 199 ein Sauerstoffsensor oder eine Lambdasonde sein und konfiguriert werden, um die Sauerstoffkonzentration im Abgas zu erfassen.
Die Steuerung 195 kann auch mit einer Datenspeichervorrichtung 200, wie beispielsweise einer RAM- oder ROM-Speichervorrichtung, in Verbindung stehen. Die Datenspeichervorrichtung 200 kann Daten speichern, die bestimmten Schwellwertbedingungen entsprechen. Diese Schwellenwerte können Bedingungen darstellen, unter denen die Harnstoffeinspritzung für ein SCR-Ereignis erfolgen sollte, und/oder Bedingungen, unter denen die Kraftstoffeinspritzung für die Regeneration des DPF 130 erfolgen sollte. Die Datenspeichervorrichtung 200 kann auch vorbestimmte Harnstoffeinspritzparameter beinhalten (z. B. die einzuspritzende Harnstoffmenge und/oder die Impulsbreite der Harnstoffeinspritzung durch den Injektor 148 für ein bestimmtes SCR-Ereignis). Gleichermaßen kann die Datenspeichervorrichtung 200 vorbestimmte Einspritzparameter übermitteln (z. B. die einzuspritzende Kraftstoffmenge und/oder die Impulsbreite der Einspritzung von Kraftstoff durch den Injektor 148 für ein bestimmtes Regenerationsereignis).
Die Steuerung 195 kann ferner eine erste Steuerleitung 202 beinhalten, die dazu konfiguriert ist, Steuersignale (z. B. elektrische Steuersignale) zum Ändern der Position des Schalters 160 vom Prozessor 196 an den Schalter 160 zu übertragen. In einigen Ausführungsformen kann die Steuerung 195 die Position des Schalters 160 von der ersten Position (Harnstoffdosierung) in die zweite Position (Kraftstoffdosierung) ändern, wie nachstehend ausführlich erläutert wird.
Darüber hinaus kann die Steuerung 195 mindestens eine zweite Steuerleitung 204 beinhalten, die zum Übertragen von Steuersignalen (z. B. elektrische Steuersignale) vom Prozessor 196 zum Injektor 148 und/oder zu den Pumpen 108, 138, 144 konfiguriert ist. Diese Steuersignale können die Pumpe 108 und/oder die Pumpe 144 steuern, um die Kraftstoffmenge zu kontrollieren, die vom Tank 110 zum Injektor 148 gefördert wird. Ebenso können die Steuersignale die Pumpe 138 steuern, um die Harnstoffmenge zu kontrollieren, die aus dem Tank 134 gefördert wird. Darüber hinaus können die Steuersignale, die über die zweite Steuerleitung 204 ausgegeben werden, steuern, wie lange der Injektor 148 während der Abgabe des Materials (Harnstoff oder Kraftstoff) in das Abgasrohr 122 einspritzt und/oder einen Impuls des Injektors 148 ausgibt.
In einigen Ausführungsformen kann der Prozessor 196 konfiguriert werden, um Daten oder Signale zu empfangen, die den Bedingungen entsprechen, die von einem oder mehreren der Sensoren 197, 198, 199 erfasst werden. Der Prozessor 196 kann auch konfiguriert werden, um Daten von der Datenspeichervorrichtung 200 zu empfangen, die vorgegebenen Schwellenwerten entsprechen (z. B. einer Abgastemperaturschwelle, einem Abgasdruckschwellenwert usw.). Mit diesem Eingang kann der Prozessor 196 die aktuellen Bedingungen, die von den Sensoren 197, 198, 199 erfasst werden, vergleichen und diese Bedingungen mit den Schwellenwertbedingungen vergleichen, die über die Datenspeichervorrichtung 200 eingegeben werden. Basierend auf diesem Vergleich kann der Prozessor 196 ein Steuersignal ausgeben, um die Position des Schalters 160 zu ändern und/oder ein Steuersignal ausgeben, um mindestens eine der Pumpen 138, 144, 108 zu betreiben.
Der Kürze halber sind konventionelle Techniken in Verbindung mit der Signalverarbeitung, Datenübertragung, Signalgebung, Steuerung und weiteren funktionalen Aspekten der Systeme (und den einzelnen Bedienelementen der Systeme) hierin ggf. nicht im Detail beschrieben. Weiterhin sollen die in den verschiedenen Figuren dargestellten Verbindungslinien exemplarische Funktionsbeziehungen und/oder physikalische Verbindungen zwischen den verschiedenen Elementen darstellen. Es sollte beachtet werden, dass viele alternative oder zusätzliche funktionale Beziehungen oder physikalische Verbindungen in einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung vorhanden sein können. Ebenso können Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung hierin als funktionale und/oder logische Blockkomponenten und verschiedene Verarbeitungsschritte beschrieben sein. Es ist zu beachten, dass derartige Blockkomponenten aus einer beliebigen Anzahl an Hardware-, Software- und/oder Firmware-Komponenten aufgebaut sein können, die zur Ausführung der erforderlichen Funktionen konfiguriert sind. Zum Beispiel kann eine Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung eines Systems oder einer Komponente verschiedene integrierte Schaltungskomponenten, beispielsweise Speicherelemente, digitale Signalverarbeitungselemente, Logikelemente, Wertetabellen oder dergleichen, einsetzen, die mehrere Funktionen unter der Steuerung eines oder mehrerer Mikroprozessoren oder anderer Steuervorrichtungen durchführen können.
Zudem werden Fachleute auf dem Gebiet erkennen, dass die exemplarischen Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung in Verbindung mit einer beliebigen Anzahl an Systemen eingesetzt werden können, und dass die hierin beschriebene Steuerung 195 lediglich eine exemplarische Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung darstellt. Darüber hinaus kann die Steuerung 195 und/oder die Prozessoren 196 durch verschiedene Module verkörpert werden. Der hierin verwendete Begriff „Modul“ bezieht sich auf alle Hardware-, Software-, Firmwareprodukte, elektronische Steuerkomponenten, auf die Verarbeitungslogik und/oder Prozessorgeräte, einzeln oder in Kombinationen, unter anderem beinhaltend, eine anwendungsspezifische integrierte Schaltung (ASIC), eine elektronische Schaltung, einen Prozessor (gemeinsam genutzt, dediziert oder gruppiert) und einen Speicher, der ein oder mehrere Software- oder Firmwareprogramme, eine kombinatorische Logikschaltung und/oder andere geeignete Komponenten ausführt, die die beschriebene Funktionalität bieten.
Unter Bezugnahme nun auf 4 wird ein Verfahren 300 zum Betreiben des Abgassystems 120 gemäß exemplarischer Ausführungsformen veranschaulicht. Das Verfahren 300 kann bei 302 beginnen, was bedeutet, dass der Motor 101 eingeschaltet ist und die Steuerung des Abgassystems 120 eingeleitet wird. Bei 304 empfängt der Prozessor 196 den Sensoreingang von einem oder mehreren der Sensoren 197, 198, 199. Bei 306 vergleicht der Prozessor 196 den Sensoreingang (empfangen bei 304) mit einem vorgegebenen Schwellenwert. So kann beispielsweise der Sensor 199 in einigen Ausführungsformen den aktuellen Abgasdruck erfassen und einen entsprechenden Eingang an den Prozessor 196 senden. Der Prozessor 196 kann dann wiederum einen vorgegebenen Schwellendruckwert von der Datenspeichervorrichtung 200 erhalten. Wenn der Prozessor 196 bei 306 bestimmt, dass der aktuelle Druck den Schwellendruck überschreitet, kann der Prozessor 196 bestimmen, dass eine Regeneration des DPF 130 erforderlich ist. Es kann somit eine Regenerationsanforderung zum Einleiten des Regenerationsereignisses erfolgen, wie im Folgenden beschrieben. Es ist darauf hinzuweisen, dass die Datenverarbeitung bei 306 von dieser Ausführungsform abweichen kann, ohne vom Umfang der vorliegenden Offenbarung abzuweichen.
In einer weiteren Ausführungsform kann der Sensor 199 die aktuelle Temperatur des Abgases erfassen und einen entsprechenden Eingang an den Prozessor 196 senden. Der Prozessor 196 kann dann wiederum einen vorgegebenen Temperaturschwellenwert von der Datenspeichervorrichtung 200 erhalten. Wenn der Prozessor 196 bei 306 bestimmt, dass die aktuelle Temperatur die Schwellentemperatur überschreitet, kann der Prozessor 196 bestimmen, dass die Temperaturbedingungen für ein SCR-Ereignis geeignet sind. Daher kann eine Anforderung für das SCR-Ereignis erfolgen, um das SCR-Ereignis einzuleiten, wie im Folgenden beschrieben. Es ist darauf hinzuweisen, dass die Datenverarbeitung bei 306 von dieser Ausführungsform abweichen kann, ohne vom Umfang der vorliegenden Offenbarung abzuweichen.
Fortfahrend bei 308 kann der Prozessor 196 eine Boolesche Anforderung für entweder das SCR-Ereignis oder das Regenerationsereignis empfangen. Wenn das SCR-Ereignis angefordert wird, kann das Verfahren 300 bei 310 fortgesetzt werden. Wenn das Regenerationsereignis angefordert wird, kann das Verfahren 300 bei 316 fortgesetzt werden.
Wenn bei 308 ein SCR-Ereignis angefordert wird, kann das Verfahren 300 bei 310 fortgesetzt werden. Bei 310 kann der Prozessor 196 die Menge an Harnstoff bestimmen, die dem Injektor 148 zugeführt werden soll. Anschließend kann der Prozessor 196 bei 312 einen Einspritzimpulswert für den Injektor 148 bestimmen. Diese Ermittlungen können basierend auf den aktuellen Zuständen, die durch die Sensoren 197, 198, 199 erfasst werden (z. B. aktuelle Zustände des Verbrennungsmotors 101, aktuelle Temperatur- und Druckverhältnisse des Abgases usw.) vorgenommen werden. Diese Ermittlungen können auch auf Daten beruhen, die in der Datenspeichervorrichtung 200 gespeichert sind. Insbesondere kann die Datenspeichervorrichtung 200 vorbestimmte Harnstoffmengen und Injektorimpulswerte beinhalten, die zum Durchführen eines SCR-Ereignisses unter ähnlichen Bedingungen geeignet sind, wie sie von den Sensoren 197, 198, 199 erfasst werden. Anschließend kann die Steuerung 195 bei 314 Steuersignale an die Harnstoffpumpe 138 und den Injektor 148 ausgeben. Die Steuersignale können konfiguriert werden zum: 1) Abgeben der bei 310 bestimmten Harnstoffmenge an den Injektor 148; und 2) Pulsieren des Injektors 148, wie bei 312 bestimmt.
Anschließend kann das Verfahren 300 bei 322 enden. Es ist jedoch anzumerken, dass das Verfahren 300 kontinuierlich wiederholt werden kann (z. B. Zurückschleifen zu 304), solange der Motor 101 auf EIN steht.
Wenn ein Regenerationsereignis bei 308 angefordert wird, kann das Verfahren 300 bei 316 fortgesetzt werden. Bei 316 kann der Prozessor 196 die Menge an Kraftstoff bestimmen, die dem Injektor 148 zugeführt werden soll. Anschließend kann der Prozessor 196 bei 318 einen Einspritzimpulswert für den Injektor 148 für ein Regenerationsereignis bestimmen. Diese Ermittlungen können basierend auf den aktuellen Zuständen, die durch die Sensoren 197, 198, 199 erfasst werden (z. B. aktuelle Zustände des Verbrennungsmotors 101, aktuelle Temperatur- und Druckverhältnisse des Abgases usw.) vorgenommen werden. Diese Ermittlungen können auch auf Daten beruhen, die in der Datenspeichervorrichtung 200 gespeichert sind. Insbesondere kann die Datenspeichervorrichtung 200 vorbestimmte Kraftstoffmengen und Einspritzimpulswerte beinhalten, die zum Durchführen eines Regenerationsereignisses unter ähnlichen Bedingungen geeignet sind wie diejenigen, die von den Sensoren 197, 198, 199 erfasst wurden. Danach kann die Steuerung 195 bei 320 Steuersignale an mindestens eine der Kraftstoffpumpen 108, 144 und an den Injektor 148 ausgeben. Die Steuersignale sind konfigurierbar auf: 1) Abgeben der bei 316 bestimmten Kraftstoffmenge an den Injektor 148; und 2) Pulsieren des Injektors 148, wie bei 318 bestimmt.
Anschließend kann das Verfahren 300 bei 322 enden. Es ist jedoch anzumerken, dass das Verfahren 300 kontinuierlich wiederholt werden kann (z. B. Zurückschleifen zu 304), solange der Motor 101 auf EIN steht.
Dementsprechend ermöglicht das Abgassystem 120 und dessen Funktionsweise die Integration mehrerer unabhängiger Abgasbehandlungsvorrichtungen in ein und dasselbe Abgassystem. Somit kann das Abgassystem 120 effektiv und effizient arbeiten, um unerwünschte Stoffe aus dem Abgas zu entfernen, bevor sie in die Atmosphäre freigesetzt wird. Ungeachtet der Einbeziehung von mehreren Abgasbehandlungssystemen 124, 126, kann das Abgassystem 120 relativ kompakt und leicht sein. Zudem sind auch Teile inbegriffen, die beiden Systemen 124, 126 gemeinsam sind, wodurch die Herstellbarkeit des Abgassystems 120 verbessert wird.
Während mindestens eine exemplarische Ausführungsform in der vorstehenden ausführlichen Beschreibung dargestellt wurde, versteht es sich, dass es eine große Anzahl an Varianten gibt. Es versteht sich weiterhin, dass die exemplarische Ausführungsform bzw. die exemplarischen Ausführungsformen lediglich Beispiele sind und den Umfang, die Anwendbarkeit oder die Konfiguration der Erfindung in keiner Weise einschränken sollen. Vielmehr wird die vorstehende ausführliche Beschreibung den Fachleuten auf dem Gebiet einen geeigneten Plan für die Implementierung einer exemplarischen Ausführungsform bereitstellen, wobei klar ist, dass verschiedene Änderungen in der Funktion und Anordnung von Elementen, die in einer exemplarischen Ausführungsform beschrieben werden, vorgenommen werden können, ohne vom Umfang der Erfindung abzuweichen, wie er in den hinzugefügten Ansprüchen und deren juristischen Äquivalenten dargelegt ist.

Claims

Abgassystem eines Fahrzeugs, umfassend: ein Abgasrohr, das dazu konfiguriert ist, einen Abgasstrom aus einem Verbrennungsmotor zu leiten; eine erste Abgasbehandlungsvorrichtung, die dazu konfiguriert ist, das Abgas zu behandeln und eine erste Substanz in das Abgasrohr einzubringen; eine zweite Abgasbehandlungsvorrichtung, die dazu konfiguriert ist, das Abgas zu behandeln und eine zweite Substanz in das Abgasrohr einzubringen; einen Schalter, der operativ mit der ersten Abgasbehandlungsvorrichtung und der zweiten Abgasbehandlungsvorrichtung verbunden ist, wobei der Schalter eine erste Position und eine zweite Position aufweist; und einen Injektor, der operativ mit dem Schalter und dem Abgasrohr verbunden ist; worin der Injektor dazu konfiguriert ist, die erste Substanz in das Auspuffrohr einzuspritzen, wenn sich der Schalter in der ersten Position befindet; und worin der Injektor dazu konfiguriert ist, die zweite Substanz in das Auspuffrohr einzuspritzen, wenn sich der Schalter in der zweiten Position befindet.
Abgassystem nach Anspruch 1, worin die erste Abgasbehandlungsvorrichtung ein Reduktionsmittel-Dosiersystem umfasst und die erste Substanz ein Reduktionsmittel ist; und worin die zweite Abgasbehandlungsvorrichtung ein Brennstoffdosiersystem umfasst und die zweite Substanz eine brennbare Substanz ist.
Abgassystem nach Anspruch 1, worin die erste Abgasbehandlungsvorrichtung eine Harnstoffdosiervorrichtung umfasst, die einen Tank, der die erste Substanz enthält, und eine Harnstoffpumpe beinhaltet, die dazu konfiguriert ist, die erste Substanz aus dem Tank in Richtung des Schalters zu pumpen, worin die erste Substanz Harnstoff beinhaltet.
Abgassystem nach Anspruch 1, worin die zweite Abgasbehandlungsvorrichtung eine Regenerationsvorrichtung umfasst, die einen Dieselpartikelfilter (DPF) beinhaltet, der operativ mit dem Abgasrohr verbunden ist, einen Tank, der die zweite Substanz enthält, und mindestens eine Kraftstoffpumpe, die dazu konfiguriert ist, die zweite Substanz aus dem Tank in Richtung des Schalters zu pumpen, worin die zweite Substanz einen Kraftstoff beinhaltet.
Abgassystem nach Anspruch 4, worin die mindestens eine Kraftstoffpumpe eine erste Pumpe und eine zweite Pumpe beinhaltet, wobei die zweite Pumpe eine höhere Druckausgabe als die erste Pumpe aufweist; worin das Regenerationssystem eine Kraftstoffleitung beinhaltet, die einen ersten Kraftstoffpfad beinhaltet, der den Kraftstofftank und die erste Pumpe mit dem Schalter fließend verbindet, und einen zweiten Kraftstoffpfad, der den Kraftstofftank und die zweite Pumpe mit dem Schalter fließend verbindet.
Abgassystem nach Anspruch 5, worin der zweite Kraftstoffpfad von einem Motorversorgungspfad abzweigt und die zweite Kraftstoffpumpe dazu konfiguriert ist, Kraftstoff aus dem Kraftstofftank über den Motorversorgungspfad zum Verbrennungsmotor zu pumpen.
Abgassystem nach Anspruch 1, ferner umfassend: einen Sensor, der dazu konfiguriert ist, einen Zustand des Abgassystems zu erfassen; und eine Steuerung mit einem Prozessor, der dazu konfiguriert ist, den Schalter zwischen der ersten Position und der zweiten Position zu ändern, basierend zumindest teilweise auf dem durch den Sensor erfassten Zustand.
Abgassystem nach Anspruch 1, ferner umfassend: worin die erste Abgasbehandlungsvorrichtung eine Vorrichtung zur selektiven katalytischen Reduktion (SCR) beinhaltet, die operativ mit dem Abgasrohr verbunden ist; und worin die zweite Abgasbehandlungsvorrichtung einen Dieselpartikelfilter (DPF) beinhaltet, der operativ mit dem Abgasrohr stromabwärts der SCR-Vorrichtung verbunden ist; worin der Injektor in Bezug auf das Abgasrohr stromaufwärts der SCR-Vorrichtung angeordnet ist.
Abgassystem nach Anspruch 8, ferner umfassend eine Dieseloxidationskatalysator (DOC)-Vorrichtung, die operativ mit dem Abgasrohr stromabwärts der SCR-Vorrichtung und stromaufwärts des DPF verbunden ist.
Verfahren zum Betreiben eines Abgassystems mit einem Abgasrohr, das ein Abgas aus einem Verbrennungsmotor leitet, das Verfahren umfassend: das Erfassen eines Zustands in Bezug auf das Abgas mit einem Sensor; das Vergleichen des erfassten Zustands mit einer Schwellwertbedingung in einem Prozessor einer Steuerung; das Umschalten eines Schalters zwischen einer ersten Position und einer zweiten Position, die zumindest teilweise auf dem Vergleich des erfassten Zustands mit dem Schwellenwert basiert; das Leiten des Abgases durch eine erste Abgasbehandlungsvorrichtung und eine zweite Abgasbehandlungsvorrichtung, die operativ mit dem Abgasrohr verbunden sind; das Einspritzen einer ersten Substanz aus einem Injektor in das Abgasrohr, wenn sich der Schalter in der ersten Position befindet; und das Einspritzen einer zweiten Substanz aus dem Injektor in das Abgasrohr, wenn sich der Schalter in der zweiten Position befindet.