DE102018218424A1 - Process for reducing deposits in a dosing device - Google Patents
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Abstract
Es wird ein Verfahren zur Reduktion von Ablagerungen in einer Dosiereinrichtung zur Dosierung eines flüssigen Mediums in einem SCR-System für eine Brennkraftmaschine beschrieben. Hierzu wird überprüft, ob ein stationärer Betrieb der Brennkraftmaschine vorliegt. Bei Erkennen eines stationären Betriebs der Brennkraftmaschine wird die Dosiermenge wenigstens eines Dosierventils verändert.A method for reducing deposits in a metering device for metering a liquid medium in an SCR system for an internal combustion engine is described. For this purpose, it is checked whether the internal combustion engine is in stationary operation. When stationary operation of the internal combustion engine is recognized, the metered quantity of at least one metering valve is changed.
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Reduktion von Ablagerungen in einer Dosiereinrichtung zur Dosierung eines flüssigen Mediums in einem SCR-System für eine Brennkraftmaschine.The invention relates to a method for reducing deposits in a metering device for metering a liquid medium in an SCR system for an internal combustion engine.
Stand der TechnikState of the art
Im Bereich der Kraftfahrzeugtechnik sind SCR-Katalysatorsysteme zur Stickoxidreduzierung mittels Eindosierung einer Harnstoff-Wasserlösung (HWL) bekannt.In the field of motor vehicle technology, SCR catalyst systems for reducing nitrogen oxide by metering in a urea-water solution (HWL) are known.
Die wässrigere Lösung des Harnstoffs kann Kristallschichten ausbilden, wenn das Wasser verdampft. Dies kann insbesondere in Bereichen der Eindosierstelle zu Verkrustungen und Verstopfungen führen, in denen die wässrige Harnstofflösung mittels zumindest eines Dosierventils in das Abgassystem eindosiert wird. Während des Normalbetriebs der Brennkraftmaschine unter moderater oder hoher Last wird die wässrige Lösung des Harnstoffs mit ca. 0,25 bis 1 Hz eingespritzt und somit Kristalle, die sich gegebenenfalls an der Eindosierstelle ausgebildet haben, aufgelöst bzw. weggespritzt.The more aqueous solution of the urea can form crystal layers when the water evaporates. This can lead to incrustations and blockages, particularly in the areas of the metering point, in which the aqueous urea solution is metered into the exhaust system by means of at least one metering valve. During normal operation of the internal combustion engine under moderate or high load, the aqueous solution of urea is injected at approximately 0.25 to 1 Hz, and crystals, which may have formed at the metering point, are dissolved or sprayed away.
Es gibt spezielle Betriebssituationen des Motorbetriebs, bei denen eine sehr lange stationäre Betriebsphase besteht. Insbesondere im sogenannten Off-Highway-Bereich, unter den neben Bau- und Transportmaschinen auch verschiedene Arten von motorisierten Sondermaschinen fallen, kommt es häufig vor, dass Brennkraftmaschinen über einen längeren Zeitraum im stationären Betrieb betrieben werden. Das Risiko der Ablagerungsbildung ist besonders groß, wenn über eine längere Zeit Strömung, Temperatur und die Dosiermenge in der Abgasanlage konstant bleiben.There are special operating situations in engine operation in which there is a very long stationary operating phase. Particularly in the so-called off-highway area, which includes various types of special motorized machines in addition to construction and transport machines, it often happens that internal combustion engines are operated in stationary operation over a longer period of time. The risk of deposits forming is particularly high if the flow, temperature and the metered quantity in the exhaust system remain constant over a long period of time.
Aus dem Stand der Technik sind Funktionen bekannt, die die Bildung einer derartigen Ablagerung verringern sollen. Hierbei werden beispielsweise Sprühstöße des Reduktionsmittels durchgeführt, die lediglich zu Reinigungszwecken durch die Dosierventile in das Abgassystem mit dem Zweck eingebracht werden, die sich bereits gebildeten Kristalle aufzulösen oder weg zuspritzen. Diese Funktionen sind jedoch nachteilig für das Abgassystem, da nicht benötigtes Reduktionsmittel in den Abgastrakt gelangt, welches in den jeweiligen Betriebssituationen der Brennkraftmaschine nicht ordnungsgemäß konvertiert wird, wodurch unerwünschte Gase das Abgassystem verlassen können. Es wäre daher wünschenswert, ein SCR-Katalysatorsystem in möglichst allen Betriebssituationen derart zu betreiben, dass einerseits stets eine bedarfsgerechte Eindosierung in das Abgassystem zum Zweck der Abgaskonversion und andererseits eine Reduzierung der Ablagerungen an den Dosierstellen erfolgen kann.Functions are known from the prior art which are intended to reduce the formation of such a deposit. Here, for example, sprays of the reducing agent are carried out, which are introduced into the exhaust system through the metering valves only for cleaning purposes with the purpose of dissolving or spraying away the crystals that have already formed. However, these functions are disadvantageous for the exhaust system, since unnecessary reducing agent gets into the exhaust tract, which is not properly converted in the respective operating situations of the internal combustion engine, as a result of which undesired gases can leave the exhaust system. It would therefore be desirable to operate an SCR catalyst system in as many operating situations as possible in such a way that, on the one hand, metering into the exhaust system for the purpose of exhaust gas conversion can always be carried out, and on the other hand, deposits can be reduced at the metering points.
Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Reduktion von Ablagerungen in einer Dosiereinrichtung zur Dosierung eines flüssigen Mediums in einem SCR-System für eine Brennkraftmaschine. Erfindungsgemäß wird überprüft, ob ein stationärer Betrieb der Brennkraftmaschine vorliegt. Wird ein solcher stationärer Betrieb der Brennkraftmaschine erkannt, so wird die Dosiermenge wenigstens eines Dosierventils gegenüber dem Standardwert verändert. Dies bedeutet, dass im stationären Betrieb üblicherweise die Gesamtdosiermenge ebenfalls einen konstanten Wert annimmt, der auch als Standardwert bezeichnet wird. Die Dosiermenge nimmt also im stationären Betrieb üblicherweise einen Standardwert an. Erfindungsgemäß wird im stationären Betrieb keine einheitlich konstante Dosiermenge, sondern eine variable Dosiermenge zugemessen. Diese variable Dosiermenge ist so bemessen, dass die ordnungsgemäße Abgasreinigung ohne die Imitierung von schädlichen Bestandteilen gewährleistet ist und sich keine Ablagerungen bilden.The invention relates to a method for reducing deposits in a metering device for metering a liquid medium in an SCR system for an internal combustion engine. According to the invention, it is checked whether there is stationary operation of the internal combustion engine. If such a stationary operation of the internal combustion engine is recognized, the metered quantity of at least one metering valve is changed compared to the standard value. This means that in steady-state operation the total dosing quantity usually also assumes a constant value, which is also referred to as the standard value. The dosing quantity therefore usually assumes a standard value in stationary operation. According to the invention, a uniformly constant dosing quantity is metered in stationary operation, but a variable dosing quantity. This variable dosing quantity is dimensioned in such a way that proper exhaust gas cleaning is guaranteed without the imitation of harmful components and no deposits are formed.
Bei einer ersten besonders vorteilhaften Ausgestaltung ist vorgesehen, dass bei dem Vorhandensein zweier Dosierventilen die Dosiermenge eines ersten Dosierventils um einen bestimmten Betrag erhöht wird und die Dosiermenge am zweiten Dosierventil um denselben Betrag verringert wird. In Summe bleibt die Gesamtdosiermenge gleich und damit ist ein ordnungsgemäßer Betrieb des Katalysatorsystems gewährleistet. Durch das Erhöhen bzw. das Reduzieren der Dosiermenge ergibt sich an der jeweiligen Dosierventil eine sich verändernde und damit nicht konstante Dosiermenge, die das Bilden von Ablagerungen verhindert bzw. die vorhandenen Ablagerungen beseitigt.In a first, particularly advantageous embodiment, it is provided that, in the presence of two metering valves, the metering amount of a first metering valve is increased by a certain amount and the metering amount on the second metering valve is reduced by the same amount. In total, the total dosing quantity remains the same and this ensures proper operation of the catalyst system. Increasing or reducing the dosing quantity results in a changing and therefore not constant dosing quantity at the respective dosing valve, which prevents the formation of deposits or eliminates the existing deposits.
Bei einer weiteren Ausgestaltung ist vorgesehen, dass die Dosiermenge von Ansteuerung zu Ansteuerung um jeweils einen bestimmten Betrag erhöht und bei der nachfolgenden Ansteuerung wieder um denselben Betrag verringert wird. Das bedeutet, die Dosiermenge wird über der Zeit moduliert. Beispielsweise kann der Dosiermenge ein sinusförmiges Signal überlagert werden.In a further embodiment, it is provided that the metered quantity increases from control to control by a certain amount in each case and is reduced again by the same amount during the subsequent control. This means that the dosing quantity is modulated over time. For example, a sinusoidal signal can be superimposed on the dosing quantity.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist vorgesehen, dass die Ansteuerung der Brennkraftmaschine entsprechend verändert wird, dass sich der Bedarf an Reduktionsmittel verändert. Dabei werden Betriebsparameter verändert, die in ihrer Kombination keinen merklichen Einfluss auf das Drehmoment und/oder die Drehzahl der Brennkraftmaschine besitzen. Das bedeutet, es wird ein Betriebszustand gewählt, in der höhere Stickoxide im Rohabgas auftreten, die durch eine angepasste, weil erhöhte, Eindosierung von Harnstoffwasserlösung wieder reduziert werden. Durch diese Vorgehensweise wird der stationäre Betrieb quasi verlassen und die Dosiermenge ist nicht mehr konstant.In a further advantageous embodiment it is provided that the control of the internal combustion engine is changed accordingly, that the need for reducing agent changes. Operating parameters are changed which, in their combination, have no noticeable influence on the torque and / or the speed of the internal combustion engine. This means that an operating state is selected in which higher nitrogen oxides occur in the raw exhaust gas, which are reduced again by an adapted, because increased, metering of urea water solution. By doing this, the quit stationary operation and the dosing quantity is no longer constant.
In einem weiteren Aspekt betrifft die Erfindung einen neuen Programmcode zusammen mit Verarbeitungsanweisungen zum Erstellen eines auf einem Steuergerät ablauffähigen Computerprogramms, insbesondere Sourcecode mit Compilier- und/oder Verlinkungsanweisungen, wobei der Programmcode das Computerprogramm zur Ausführung aller Schritte eines der beschriebenen Verfahren ergibt, wenn er gemäß der Verarbeitungsanweisungen in ein ablauffähiges Computerprogramm umgewandelt wird, also insbesondere kompiliert und/oder verlinkt wird. Dieser Programmcode kann insbesondere durch Quellcode gegeben sein, welche beispielsweise von einem Server im Internet herunterladbar ist.In a further aspect, the invention relates to a new program code together with processing instructions for creating a computer program that can run on a control unit, in particular source code with compiling and / or linking instructions, the program code resulting in the computer program for executing all the steps of one of the described methods if it is in accordance with the processing instructions are converted into an executable computer program, in particular compiled and / or linked. This program code can be given in particular by source code which can be downloaded from a server on the Internet, for example.
Weitere Vorteile und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung und den beiliegenden Zeichnungen.Further advantages and refinements of the invention result from the description and the accompanying drawings.
FigurenlisteFigure list
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1 zeigt schematisch eine Dosiereinrichtung für ein SCR-Katalysatorsystem,1 shows schematically a metering device for an SCR catalyst system, -
2 zeigt ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens anhand eines Flussdiagrammes.2nd shows an embodiment of the method according to the invention using a flowchart.
Ausführungsformen der ErfindungEmbodiments of the invention
In der
Die HWL
Bei einer Ausführungsform können auch mehrere Dosierventile in der Abgasanlage verbaut sein diese weiteren Dosierventile
Die Ansteuerung des Dosierventils
In dem HWL-Tank
Das nachfolgend beschriebene Verfahren wird bevorzugt in dem in
Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass bei einer längeren konstanten Leistungsabgabe des Motors, insbesondere bei längerer konstanter Drehzahl und/oder konstantem Drehmoment, die Dosiermenge in der Abgasanlage variiert wird. D. h. bei stationärem Drehzahl- und/oder Drehmoment ergibt sich eine variable Dosiermenge.It is provided according to the invention that the metered quantity in the exhaust system is varied with a longer constant power output of the engine, in particular with a longer constant speed and / or constant torque. That is, variable speed and / or torque result in a variable dosing quantity.
Bei einer ersten besonders vorteilhaften Ausgestaltung ist vorgesehen, dass bei dem Vorhandensein zweier Dosierventile die Dosiermenge eines ersten Dosierventils um einen bestimmten Betrag erhöht wird und die Dosiermenge eines zweiten Dosierventils um denselben Betrag verringert wird. In Summe bleibt die Gesamtdosiermenge gleich und damit ist ein ordnungsgemäßer Betrieb des Katalysatorsystems gewährleistet. Durch das Erhöhen bzw. das Reduzieren der Dosiermenge ergibt sich an dem jeweiligen Dosierventil eine sich verändernde und damit nicht konstante Dosiermenge, die das Bilden von Ablagerungen verhindert bzw. die vorhandenen Ablagerungen beseitigt.In a first, particularly advantageous embodiment, it is provided that, when two metering valves are present, the metering amount of a first metering valve is increased by a certain amount and the metering amount of a second metering valve is reduced by the same amount. In In total, the total dosing quantity remains the same and this ensures proper operation of the catalyst system. Increasing or reducing the dosing quantity results in a changing and therefore not constant dosing quantity at the respective dosing valve, which prevents the formation of deposits or eliminates the existing deposits.
Bei einer weiteren Ausgestaltung ist vorgesehen, dass die Dosiermenge von Ansteuerung zu Ansteuerung um jeweils einen bestimmten Betrag erhöht und bei der nachfolgenden Ansteuerung wieder um denselben Betrag verringert wird. Das bedeutet, die Dosiermenge wird über der Zeit moduliert. Beispielsweise kann der Dosiermenge ein sinusförmiges Signal überlagert werden.In a further embodiment, it is provided that the metered quantity increases from control to control by a certain amount in each case and is reduced again by the same amount during the subsequent control. This means that the dosing quantity is modulated over time. For example, a sinusoidal signal can be superimposed on the dosing quantity.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist vorgesehen, dass die Ansteuerung der Brennkraftmaschine entsprechend verändert wird, dass sich der Bedarf an Reduktionsmittel verändert. Dabei werden Betriebsparameter verändert, die keinerlei Einfluss auf das Drehmoment und/oder die Drehzahl der Brennkraftmaschine besitzen. Das bedeutet, es wird ein Betriebszustand gewählt, in dem höhere Stickoxide im Rohabgas auftreten, die durch eine angepasste, weil erhöhte, Eindosierung von Harnstoffwasserlösung wieder reduziert werden. Durch diese Vorgehensweise wird der stationäre Betrieb quasi verlassen und die Dosiermenge ist nicht mehr konstant.In a further advantageous embodiment it is provided that the control of the internal combustion engine is changed accordingly, that the need for reducing agent changes. Operating parameters are changed that have no influence on the torque and / or the speed of the internal combustion engine. This means that an operating state is selected in which higher nitrogen oxides occur in the raw exhaust gas, which are reduced again by an adapted, because increased, metering of urea water solution. This procedure virtually leaves the stationary mode and the dosing quantity is no longer constant.
Dies kann ohne Veränderung der Motorleistung beispielsweise durch eine Veränderung von Betriebsparametern wie den Einspritzzeitpunkt der Kraftstoffmenge, der Einspritzverlauf, der Abgasrückführung oder der Drosselklappenstellung erfolgen. Dabei kann einer oder auch mehrere dieser Betriebsparameter verändert werden. Weiter kann die Dosierung von Harnstoffwasserlösung in die Abgasanlage so variiert werden, dass die Reduktion der Stickoxide nicht beeinträchtigt wird. Dabei werden die Speichereffekte im Katalysator ausgenutzt.This can be done without changing the engine output, for example by changing operating parameters such as the injection time of the fuel quantity, the injection process, the exhaust gas recirculation or the throttle valve position. One or more of these operating parameters can be changed. Furthermore, the dosage of urea water solution in the exhaust system can be varied so that the reduction of nitrogen oxides is not impaired. The storage effects in the catalytic converter are exploited.
In der
Um einen stationären Betriebszustand zu erkennen, wird eine Messgröße kontinuierlich überwacht. Als Messgröße eignet sich insbesondere die Fahrpedalstellung, die Motordrehzahl, das Motordrehmoment, der Luftmassenstrom, der Abgasmassenstrom, die Abgastemperatur und/oder die geforderte Dosiermenge. Es können eine oder mehrere dieser Größen dahingehend überprüft werden, ob ein Stationärbetrieb vorliegt. Zur Erkennung des Stationärbetriebs wird die gemessene Größe über einen bestimmten Zeitraum gemittelt. Die beiden Mittelwerte werden miteinander verglichen. Weichen die beiden Mittelwerte nur unwesentlich voneinander ab, d. h. die Differenz der beiden Mittelwerte ist nahezu 0, so wird ein Stationärbetrieb erkannt. Diese Erkennung erfolgt im Schritt
Erfindungsgemäß wird die Dosiermenge erst dann verändert, wenn der Stationärbetrieb länger als eine bestimmte Zeitdauer
Erfindungsgemäß kann vorgesehen sein, dass die Veränderung der Dosiermenge nach einer gewissen Zeit
Wird ein Stationärbetrieb für länger als eine Zeitdauer
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