DE102019207876A1 - Versorgungsmodul eines scr-systems eines fahrzeugs - Google Patents

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Abstract

Ein Versorgungsmodul eines SCR-Systems eines Fahrzeugs, wobei das Versorgungsmodul eine Förderpumpe (14) zum Pumpen von Harnstofflösung aus einem Harnstofftank (12) des SCR-Systems zu einem Abgaspfad (32) (32) des Fahrzeugs, eine Spülpumpe zum Ermöglichen von Rückstrom der Harnstofflösung, eine Heizvorrichtung zum Beheizen der Harnstofflösung umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass ein Gehäuse (26) zum Umschließen mindestens der Heizvorrichtung, ein erstes Ventil zum Herstellen einer fluidischen Verbindung zwischen dem Harnstofftank (12) und der Förderpumpe (14) in einem ersten Betriebsmodus und dem Gehäuse (26) und der Förderpumpe (14) in einem zweiten Betriebsmodus zum Eindosieren der Harnstofflösung in einen Abgaspfad (32) (32) des Fahrzeugs und ein zweites Ventil (22) zum Ermöglichen von Rückstrom der Harnstofflösung in das Gehäuse (26) oder den Harnstofftank (12) unter Verwendung der Spülpumpe.

Description

  • Vollständige Beschreibung:
  • Die folgende Beschreibung beschreibt und bestimmt die Beschaffenheit der vorliegenden Erfindung und die Art und Weise, auf die sie durchzuführen ist.
  • Gebiet der Erfindung
  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Versorgungsmodul eines SCR-Systems und ein Verfahren zum Dosieren von Harnstofflösung in das SCR-System eines Fahrzeugs.
  • Hintergrund der Erfindung
  • Aufgrund der Auferlegung strikter Abgasemissionsnormen ist ein SCR-System in einem Fahrzeug zur Abgasbehandlung zum Umwandeln schädlicher Stickoxide, die in den Abgasen vorhanden sind, in harmlosen elementaren Stickstoff zwingend erforderlich.
  • Bei einem SCR-System wird eine wässrige Harnstofflösung, die auch als Adblue bezeichnet wird, in die Abgasleitung eingespritzt. Die in den Abgasen vorhandenen Stickoxide reagieren unter Umwandlung der Stickoxide in elementaren Stickstoff mit der wässrigen Harnstofflösung. Die Harnstofflösung wird in einem Harnstofftank (12) gespeichert und ein Versorgungsmodul wird zum Eindosieren der Harnstofflösung in die Abgasleitung verwendet.
  • Die Harnstofflösung neigt dazu, bei Temperaturen unter -11 Grad zu kristallisieren. Deshalb ist zum Umwandeln der kristallinen Form von Harnstoff in eine flüssige Form eine Heizvorrichtung in dem Harnstofftank (12) angeordnet. Die Heizvorrichtung ist allgemein in der Harnstofflösung eingetaucht. Allerdings führt das anhaltende Eintauchen der Heizvorrichtung in die Harnstofflösung zum Eindringen der Harnstofflösung durch Umspritzungsmaterial der Heizvorrichtung in ein Heizelement der Heizvorrichtung, wodurch der Ausfall der Heizvorrichtung verursacht wird. Daher besteht ein Bedarf, dieses Problem zu lösen.
  • Die US20080223019A1 offenbart ein Abgassystem, das ein Heizelement enthält, welches stromabwärts eines Motors angeordnet ist und thermische Energie in ein Abgas des Motors einbringt. Eine Einheit zur selektiven katalytischen Reduktion (SCR-Einheit, SCR - Selective Catalyst Reduction) ist stromabwärts des Heizelements angeordnet und filtert Stickoxide (NOx) im Abgas heraus. Ein Steuermodul kommuniziert mit dem Heizelement und bestromt es basierend auf der Temperatur der SCR-Einheit.
  • Figurenliste
    • 1A-1B sind ein Blockdiagramm eines Versorgungsmoduls gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung und
    • 2 ist ein Flussdiagramm, das ein Verfahren zum Eindosieren einer Harnstofflösung in einem SCR-System eines Fahrzeugs gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung veranschaulicht.
  • Detaillierte Beschreibung
  • Es wird ein Versorgungsmodul (16) eines SCR-Systems eines Fahrzeugs offenbart. Das Versorgungsmodul (16) umfasst eine Förderpumpe (14) zum Pumpen von Harnstofflösung aus einem Harnstofftank (12) des SCR-Systems zu einem Abgaspfad (32) des Fahrzeugs. Ferner umfasst das Versorgungsmodul (16) eine Spülpumpe (24) zum Ermöglichen von Rückstrom der Harnstofflösung, eine Heizvorrichtung (18) zum Beheizen der Harnstofflösung. Das Versorgungsmodul (16) ist durch ein Gehäuse (26) zum Umschließen mindestens der Förderpumpe (14), ein erstes Ventil (20) zum Herstellen einer fluidischen Verbindung zwischen dem Harnstofftank (12) und der Förderpumpe (14) in einem ersten Betriebsmodus oder dem Gehäuse (26) und der Förderpumpe (14) in einem zweiten Betrieb zum Eindosieren der Harnstofflösung in den Abgaspfad (32) des Fahrzeugs und ein zweites Ventil (22) zum Ermöglichen von Rückstrom der Harnstofflösung in das Gehäuse (26) oder den Harnstofftank (12) unter Verwendung der Spülpumpe (24) gekennzeichnet.
  • Die vorliegende Offenbarung offenbart ein Verfahren zum Dosieren von Harnstofflösung in einem SCR-System eines Fahrzeugs. Das Verfahren umfasst Messen (205) der Temperatur der Harnstofflösung, Bestimmen (210), ob die Temperatur der Harnstofflösung einem ersten Temperaturbereich oder einem zweiten Temperaturbereich entspricht, und Ermöglichen eines ersten Betriebsmodus, wenn die Temperatur der Harnstofflösung dem ersten Temperaturbereich entspricht, oder eines zweiten Betriebsmodus, wenn die Temperatur der Harnstofflösung dem zweiten Temperaturbereich entspricht. Der erste Betriebsmodus umfasst Betreiben eines ersten Ventils (20) in einer ersten Richtung zum Dosieren der Harnstofflösung aus einem Harnstofftank (12) des SCR-Systems und/oder eines zweiten Ventils (22) in einer ersten Richtung für Rückstrom der Harnstofflösung zu dem Harnstofftank (12). Der zweite Betriebsmodus umfasst Betreiben des ersten Ventils (20) in einer zweiten Richtung zum Füllen der Harnstofflösung in ein Gehäuse (26) eines Versorgungsmoduls (16) des SCR-Systems und/oder eines zweiten Ventils (22) in einer zweiten Richtung für Rückstrom der Harnstofflösung zu dem Gehäuse (26) und einer ersten Richtung für Rückstrom der Harnstofflösung zu dem Harnstofftank (12) des SCR-Systems.
  • Es wird eine Steuereinheit zum Dosieren von Harnstofflösung in einem SCR-System eines Fahrzeugs offenbart. Die Steuereinheit ist zum Messen der Temperatur der Harnstofflösung, Bestimmen, ob die Temperatur der Harnstofflösung einem ersten Temperaturbereich oder einem zweiten Temperaturbereich entspricht, und Ermöglichen eines ersten Betriebsmodus, wenn die Temperatur der Harnstofflösung dem ersten Temperaturbereich entspricht, oder eines zweiten Betriebsmodus, wenn die Temperatur der Harnstofflösung dem zweiten Temperaturbereich entspricht, ausgeführt. Der erste Betriebsmodus umfasst Betreiben eines ersten Ventils (20) in einer ersten Richtung zum Dosieren der Harnstofflösung aus einem Harnstofftank (12) des SCR-Systems und/oder eines zweiten Ventils (22) in einer ersten Richtung für Rückstrom der Harnstofflösung zu dem Harnstofftank (12). Der zweite Betriebsmodus umfasst Betreiben des ersten Ventils (20) in einer zweiten Richtung zum Füllen der Harnstofflösung in ein Gehäuse (26) eines Versorgungsmoduls (16) des SCR-Systems und/oder eines zweiten Ventils (22) in einer zweiten Richtung für Rückstrom der Harnstofflösung zu dem Gehäuse (26) und einer ersten Richtung für Rückstrom der Harnstofflösung zu dem Harnstofftank (12) des SCR-Systems.
  • Die 1A-1B sind ein Blockdiagramm eines Versorgungsmoduls (16) gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung.
  • Das Versorgungsmodul (16) wird dazu verwendet, in einem Harnstofftank (12) gespeicherte Harnstofflösung einem Abgaspfad (32) des Fahrzeugs zuzuführen. Hauptkomponenten des Versorgungsmoduls (16) umfassen eine Förderpumpe (14) zum Pumpen der in dem Harnstofftank (12) gespeicherten Harnstofflösung, einen Filter (28) zum Herausfiltern von in der Harnstofflösung vorhandenen Verunreinigungen, einen Injektor (30) zum Einspritzen der Harnstofflösung in den Abgaspfad (32) und verschiedene Sensoren, wie zum Beispiel einen Temperatursensor zum Erfassen der Temperatur der Harnstofflösung, und einen Füllstandssensor zum Messen des Pegels der in dem Harnstofftank (12) gespeicherten Harnstofflösung. Das Versorgungsmodul (16) weist auch eine Heizvorrichtung (18) zum Beheizen der Harnstofflösung auf.
  • Eine wässrige Harnstofflösung neigt dazu, bei Temperaturen unter -11 Grad Celsius zu kristallisieren. Wenn die Umgebungstemperatur unter einem Schwellenwert von zum Beispiel -5 Grad Celsius liegt, wird deshalb darauf geschlossen, dass sich die Temperatur der Gefrierpunkttemperatur der Harnstofflösung weiter annähert. Wenn die Umgebungstemperatur -11 Grad Celsius beträgt oder darunter fällt, dann gefriert ferner die Harnstofflösung und muss beheizt werden, wodurch die Harnstofflösung auftaut, so dass sie aus dem Harnstofftank (12) in das Versorgungsmodul (16) gespeist werden kann. Für diesen Zweck wird eine in dem Versorgungsmodul (16) angeordnete Heizvorrichtung (18) verwendet. In der Regel umfasst die Heizvorrichtung (18) Widerstandsheizelemente. Wenn der Heizvorrichtung (18) Strom zugeführt wird, werden die Heizelemente beheizt und übertragen dadurch Wärme durch Konvektion auf die Harnstofflösung, um ein Auftauen zu ermöglichen. Der Strom wird den Heizelementen entweder in Form von kontinuierlichen Signalen oder diskreten PWM-Signalen zugeführt.
  • Gemäß dem Stand der Technik ist die Heizvorrichtung (18) mit dem Versorgungsmodul (16) verschweißt, und somit ist die Heizvorrichtung immer in der Harnstofflösung eingetaucht. Die Heizvorrichtung wird basierend auf der Temperatur der Harnstofflösung betrieben. Das heißt, wenn die Temperatur der Harnstofflösung unter einem kritischen Temperaturwert liegt, zum Beispiel -11 Grad Celsius oder -10 Grad Celsius, dann wird die Heizvorrichtung eingeschaltet, und sie wird ausgeschaltet, wenn die Temperatur der Harnstofflösung über diesem kritischen Temperaturwert liegt. Es ist bekannt, dass, wenn die Umgebungstemperatur über dem Schwellenwert, zum Beispiel -5 Grad Celsius, liegt, die Harnstofflösung in flüssiger Form vorliegt, und somit wird die Heizvorrichtung nicht betrieben, bis dies erforderlich ist.
  • Gemäß dem Stand der Technik sei darauf hingewiesen, dass ungeachtet der Umgebungsbedingungen bzw. des Betriebsstatus, die Heizvorrichtung in der Harnstofflösung eingetaucht ist. Solch ein Eintauchen für eine längere Dauer bewirkt Einsickern der Harnstofflösung in die Heizvorrichtung. Dies kann zum Ausfall der Heizvorrichtung führen.
  • Deshalb wird dieses Problem bei der vorliegenden Offenbarung durch ein Versorgungsmodul (16) gelöst, das ein Gehäuse (26) umfasst. Das Gehäuse (26) ist eine Ummantelung zur Aufnahme der Heizvorrichtung (18) darin. Ferner ist das Versorgungsmodul (16) durch ein erstes Ventil (20) und ein zweites Ventil (22) gekennzeichnet. Bei einer Ausführungsform sind das erste Ventil (20) und das zweite Ventil (22) Wegeventile mit drei Anschlüssen. Bei einer Ausführungsform befinden sich das erste Ventil (20) und das zweite Ventil (22) innerhalb des Gehäuses (26). Bei einer Ausführungsform befinden sich das erste Ventil (20) und das zweite Ventil (22) außerhalb des Gehäuses (26).
  • Bei einer Ausführungsform kann das Gehäuse (26) auch den Filter (28), die Förderpumpe (14) und die Spülpumpe (24) umschließen.
  • Bei einer Ausführungsform können der Filter (28), die Förderpumpe (14) und die Spülpumpe (24) außerhalb des Gehäuses (26) vorhanden sein.
  • Die Funktionsweise des Versorgungsmoduls (16) wird in Verbindung mit 1 ausführlich erläutert. Das Versorgungsmodul (16) ist dazu ausgeführt, in zwei Modi, nämlich einem ersten Betriebsmodus und einem zweiten Betriebsmodus, betreibbar zu sein.
  • Der erste Betriebsmodus wird ermöglicht, wenn die Temperatur der Harnstofflösung einem ersten Temperaturbereich entspricht. Der erste Temperaturbereich umfasst einen Bereich von Temperaturwerten, bei denen sich die Harnstofflösung in flüssiger Form befindet. In einem Beispiel umfasst der erste Temperaturbereich 0-50 Grad Celsius. Während des ersten Betriebsmodus fließt die Harnstofflösung aus dem Harnstofftank (12) durch den Filter (28) zu der Förderpumpe (14). Dies wird in 1A gezeigt. Die Förderpumpe (14) pumpt die Harnstofflösung in eine Druckleitung (34) des SCR-Systems. Ein Injektor (30) spritzt die in der Druckleitung (34) vorhandene Harnstofflösung in den Abgaspfad (32) des Fahrzeugs.
  • Der zweite Betriebsmodus wird ermöglicht, wenn die Temperatur der Harnstofflösung einem zweiten Temperaturbereich entspricht. Der zweite Temperaturbereich umfasst einen Bereich von Temperaturwerten, die unter dem ersten Temperaturbereich liegen. Es sei jedoch darauf hingewiesen, dass der zweite Temperaturbereich Temperaturwerte umfasst, bei denen sich die Harnstofflösung immer noch in flüssiger Form befindet. Mit anderen Worten, die Temperaturwerte im zweiten Temperaturbereich nähern sich dem Gefrierpunkt der Harnstofflösung im Vergleich zu den Werten des ersten Temperaturbereichs weiter an.
  • In einem Beispiel umfasst der zweite Temperaturbereich Temperaturwerte von -1 bis -5 Grad Celsius. Während des zweiten Betriebsmodus fließt die Harnstofflösung aus dem Harnstofftank (12) in das Gehäuse (26). Dies wird in 1B gezeigt. Ferner fließt die Harnstofflösung aus dem Gehäuse (26) durch den Filter (28) zu der Förderpumpe (14). Die Förderpumpe (14) pumpt, wie oben erwähnt wurde, die Harnstofflösung in eine Druckleitung (34) des SCR-Systems. Ein Injektor (30) spritzt die in der Druckleitung (34) vorhandene Harnstofflösung in den Abgaspfad (32) des Fahrzeugs.
  • Im ersten Betriebsmodus wird das erste Ventil (20) in einer ersten Richtung zum Ermöglichen von Fluss der Harnstofflösung aus dem Harnstofftank (12) zu der Förderpumpe (14) betrieben. Nach dem Dosieren wird ferner das zweite Ventil (22) in einer ersten Richtung zum Ermöglichen von Rückstrom der Harnstofflösung von der Druckleitung (34) durch die Spülpumpe (24) zu dem Harnstofftank (12) betrieben.
  • Im zweiten Betriebsmodus wird das erste Ventil (20) in einer zweiten Richtung betrieben. Der Betrieb des zweiten Ventils (22) in der zweiten Richtung bewirkt, dass die Harnstofflösung aus dem Harnstofftank (12) zu dem Gehäuse (26) fließt. Der zweite Betriebsmodus entspricht dem zweiten Temperaturbereich, in dem sich die Harnstofflösung immer noch in flüssiger Form befindet. Wenn das erste Ventil (20) in der zweiten Richtung betrieben wird, fließt die Harnstofflösung aus dem Harnstofftank (12) in das Gehäuse (26). Das Gehäuse (26) umschließt die Heizvorrichtung (18). Wenn die Temperatur der Harnstofflösung unter den zweiten Temperaturbereich fällt (eine kritische Temperatur von -10 bis -11 Grad Celsius erreicht) dann wird deshalb die Heizvorrichtung (18) eingeschaltet, um ein Auftauen der Harnstofflösung zu ermöglichen.
  • Ferner fließt im zweiten Betriebsmodus die in das Gehäuse (26) gefüllte Harnstofflösung während des Dosierens des SCR-Systems durch den Filter (28) in die Förderpumpe (14). Somit pumpt die Förderpumpe (14) Harnstofflösung in die Druckleitung (34), um die Harnstofflösung in den Abgaspfad (32) des Fahrzeugs einzudosieren.
  • Ferner wird das zweite Ventil (22) im zweiten Betriebsmodus in der zweiten Richtung betrieben, um Fluss der Harnstofflösung von der Druckleitung (34) durch die Spülpumpe (24) zu dem Gehäuse (26) zu ermöglichen. Somit pumpt die Spülpumpe (24) die in der Druckleitung (34) vorhandene Harnstofflösung, und das in der zweiten Richtung betriebene zweite Ventil (22) leitet den Fluss der Harnstofflösung in das Gehäuse (26) zurück.
  • Es sei darauf hingewiesen, dass ein sich im Gehäuse (26) befindender Füllstandssensor dazu verwendet wird, den Pegel der Harnstofflösung in dem Gehäuse (26) zu bestimmen. Das zweite Ventil (22) wird in der ersten Richtung betrieben, wenn der Pegel der Harnstofflösung in dem Gehäuse (26) größer gleich einem ersten Schwellenwert ist. Wenn das zweite Ventil (22) in der ersten Richtung betrieben wird, wird die überschüssige Harnstofflösung von der Druckleitung (34) durch die Spülpumpe (24) in den Harnstofftank (12) geleitet. Das zweite Ventil (22) wird in der ersten Richtung betrieben, wenn der Pegel der Harnstofflösung größer gleich dem ersten Schwellenwert ist, um eine Beschädigung des Gehäuses (26) aufgrund einer Expansion der Harnstofflösung, wenn die Temperatur der Harnstofflösung den Gefrierpunkt erreicht, zu verhindern.
  • Vorteilhafterweise stellt das in der vorliegenden Offenbarung offenbarte Versorgungsmodul (16) ein Gehäuse (26) zum Umschließen der Heizvorrichtung (18) bereit. Die Harnstofflösung fließt basierend auf der Temperatur der Harnstofflösung in das Gehäuse (26). Solch ein kontrollierter Fluss der Harnstofflösung in das Gehäuse (26), wenn sich die Temperatur der Harnstofflösung dem Gefrierpunkt weiter annähert, bewirkt nur dann ein Eintauchen der Heizvorrichtung (18) in die Harnstofflösung, wenn Heizen erwartet wird. Deshalb reduziert solch ein kontrollierter Fluss der Harnstofflösung in das Gehäuse (26) basierend auf der Temperatur ein Eintauchen der Heizvorrichtung (18) für lange Zeitdauern in die Harnstofflösung, wodurch die Gefahr eines Einsickerns der Harnstofflösung in die Heizvorrichtung (18) reduziert und somit die Lebensdauer der Heizvorrichtung (18) verlängert wird. Ein Verfahren zum Dosieren der Harnstofflösung unter Verwendung des in 1 beschriebenen Versorgungsmoduls (16) wird in Verbindung mit einem in 2 veranschaulichten Flussdiagramm ausführlich erläutert.
  • 2 ist ein Flussdiagramm, das ein Verfahren zum Dosieren von Harnstofflösung in einem SCR-System eines Fahrzeugs gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung veranschaulicht.
  • Das Verfahren wird durch eine Steuereinheit durch die Schritte 205 bis 215 durchgeführt. Die Steuereinheit kommuniziert mit allen Komponenten im Versorgungsmodul (16).
  • Bei Schritt 205 misst die Steuereinheit die Temperatur der Harnstofflösung in dem Harnstofftank (12) .
  • Bei einer Ausführungsform wird die Temperatur der Harnstofflösung durch einen sich im Versorgungsmodul (16) befindenden Temperatursensor bestimmt.
  • Bei einer Ausführungsform wird die Temperatur der Harnstofflösung unter Verwendung eines GPS-Systems, das mit der Steuereinheit kommuniziert, gemessen. Das GPS-System berechnet den aktuellen Standort des Fahrzeugs. Ferner kommuniziert das GPS-System der Steuereinheit diesen berechneten Standort des Fahrzeugs. Ferner berechnet die Steuereinheit die Temperatur des Standorts des Fahrzeugs basierend auf dem Standort und dem Zeitstempel des Standorts. Wenn sich das Fahrzeug bewegt, dann berechnet das GPS-System den Standort des Fahrzeugs entweder kontinuierlich oder in gleichmäßigen Abständen und kommuniziert ferner der Steuereinheit den berechneten Standort. Wenn das Fahrzeug stationär und ausgeschaltet ist, dann berechnet das GPS-System den Standort des Fahrzeugs, wenn das Fahrzeug anschließend eingeschaltet wird.
  • Solch eine Bestimmung der Temperatur der Harnstofflösung erfolgt zuerst, wenn das Fahrzeug eingeschaltet wird. Wenn sich das Fahrzeug bewegt, wird ferner die Temperatur der Harnstofflösung in gleichmäßigen Abständen bestimmt.
  • Der Temperatursensor und das GPS-System kommunizieren mit der Steuereinheit. Deshalb wird die Temperatur der Harnstofflösung zu der Steuereinheit übertragen.
  • Bei einer Ausführungsform wird die Temperatur der Harnstofflösung durch Messen der Umgebungstemperatur unter Verwendung des in dem Fahrzeug vorhandenen Temperatursensors oder des mit der Steuereinheit kommunizierenden GPS-Systems bestimmt.
  • Bei Schritt 210 bestimmt die Steuereinheit, ob die Temperatur der Harnstofflösung einem ersten Temperaturbereich oder einem zweiten Temperaturbereich entspricht. Der erste Temperaturbereich enthält Temperaturwerte, bei denen sich die Harnstofflösung in flüssiger Form befindet. Der zweite Temperaturbereich enthält Temperaturwerte, die geringer als die Temperaturwerte in dem ersten Temperaturbereich sind. Mit anderen Worten, der zweite Temperaturbereich entspricht Temperaturwerten, die sich dem Gefrierpunkt der Harnstofflösung weiter annähern. Es sei jedoch darauf hingewiesen, dass der zweite Temperaturbereich Werte enthält, die sich dem Gefrierpunkt weiter annähern, und somit sollte speziell darauf hingewiesen werden, dass sich die Harnstofflösung im zweiten Temperaturbereich immer noch in flüssiger Form befindet.
  • Die Temperaturwerte in dem ersten Temperaturbereich und zweiten Temperaturbereich sind in einem Speicher der Steuereinheit gespeichert. In einem Beispiel umfasst der erste Temperaturbereich 0-50 Grad Celsius und umfasst der zweite Temperaturbereich Temperaturwerte zwischen -1 bis -5 Grad Celsius. Es sei darauf hingewiesen, dass dies beispielhafte Werte sind und diese Werte somit in Abhängigkeit von der Kalibrierung geändert werden können.
  • Die in Schritt 205 bestimmte Temperatur der Harnstofflösung wird mit den Temperaturwerten im ersten Temperaturbereich und zweiten Temperaturbereich verglichen. Es kann ein in der Steuereinheit vorhandener Komparator für solch einen Vergleich verwendet werden. Eine solche Bestimmung wird zum Identifizieren, ob sich die Harnstofflösung dem Gefrierpunkt annähert, verwendet.
  • Bei Schritt 215 ermöglicht die Steuereinheit entweder einen ersten Betriebsmodus oder den zweiten Betriebsmodus. Wenn die Temperatur der Harnstofflösung dem ersten Temperaturbereich entspricht, dann wird der erste Betriebsmodus ermöglicht. Wenn die Temperatur der Harnstofflösung dem zweiten Temperaturbereich entspricht, dann wird der zweite Betriebsmodus ermöglicht.
  • Im ersten Betriebsmodus wird ein erstes Ventil (20) (in 1 gezeigt) in einer ersten Richtung betrieben. Wenn das erste Ventil (20) in der ersten Richtung betrieben wird, fließt Harnstofflösung aus dem Harnstofftank (12) durch den Filter (28) und dann zur Förderpumpe (14). Die Förderpumpe (14) pumpt die Harnstofflösung in die Druckleitung (34).
  • Der erste Betriebsmodus entspricht der Temperatur der Harnstofflösung, die sich in dem ersten Temperaturbereich befindet. Da sich die Harnstofflösung im ersten Temperaturbereich in flüssiger Form befindet, ist kein Beheizen erforderlich. Deshalb wird bewirkt, dass die Harnstofflösung aus dem Harnstofftank (12) direkt in die Förderpumpe (14) fließt, ohne dass irgendein Beheizen unter Verwendung der sich in dem Gehäuse (26) befindenden Heizvorrichtung (18) erforderlich ist.
  • Ferner wird das zweite Ventil (22) in der zweiten Richtung betrieben, um Rückstrom von sich in der Druckleitung (34) befindender überschüssiger Harnstofflösung in den Harnstofftank (12) zurück zu ermöglichen. Die Spülpumpe (24) wird dazu verwendet, die sich in der Druckleitung (34) befindende Harnstofflösung in den Harnstofftank (12) zurück zu pumpen.
  • Im zweiten Betriebsmodus wird ein erstes Ventil (20) (in 1 gezeigt) in einer zweiten Richtung betrieben. Wenn das erste Ventil (20) in der zweiten Richtung betrieben wird, wird Harnstofflösung aus dem Harnstofftank (12) so geleitet, dass sie in das Gehäuse (26) fließt. Somit wird das Gehäuse (26) im Versorgungsmodul (16) mit der Harnstofflösung gefüllt.
  • Der zweite Betriebsmodus entspricht der Temperatur der Harnstofflösung, die sich im zweiten Temperaturbereich befindet. Da sich die Harnstofflösung im zweiten Temperaturbereich dem Gefrierpunkt annähert, wird bewirkt, dass die Harnstofflösung in das die Heizvorrichtung (18) enthaltende Gehäuse (26) fließt. Die Heizvorrichtung (18) darf jedoch nicht eingeschaltet werden, da sich die Harnstofflösung immer noch in flüssiger Form befindet. Wenn die Temperatur der Harnstofflösung kleiner gleich der Gefrierpunkttemperatur ist, zum Beispiel -10 bis -11 Grad Celsius beträgt, dann schaltet die Steuereinheit die sich im Gehäuse (26) befindende Heizvorrichtung (18) ein, um die Harnstofflösung aufzutauen. Deshalb fließt die Harnstofflösung im zweiten Betriebsmodus aus dem Gehäuse (26) in den Filter (28) und dann zu der Förderpumpe (14). Die Förderpumpe (14) pumpt die Harnstofflösung in die Druckleitung (34).
  • Deshalb wird das erste Ventil (20) im zweiten Betriebsmodus in der zweiten Richtung betrieben, so dass die Harnstofflösung nicht direkt aus dem Harnstofftank (12) zu der Förderpumpe (14) fließt, sondern aus dem Gehäuse (26) zu der Förderpumpe (14) fließt.
  • Ferner wird das zweite Ventil (22) in der zweiten Richtung betrieben, um einen Rückstrom von sich in der Druckleitung (34) befindender überschüssiger Harnstofflösung in das Gehäuse (26) zurück zu ermöglichen.
  • Ferner sei darauf hingewiesen, dass ein sich in dem Gehäuse (26) befindender Füllstandssensor zum Bestimmen des Pegels der Harnstofflösung in dem Gehäuse (26) verwendet wird. Das zweite Ventil (23) wird in der ersten Richtung betrieben, wenn der Pegel der Harnstofflösung in dem Gehäuse (26) größer gleich einem ersten Schwellenwert ist. Wenn das zweite Ventil (22) in der ersten Richtung betrieben wird, wird die überschüssige Harnstofflösung aus der Druckleitung (34) durch die Spülpumpe (24) in den Harnstofftank (12) geleitet.
  • Bei einigen Ausführungsformen weist der Harnstofftank (12) einen Füllstandssensor zum Erfassen des Pegels der Harnstofflösung auf. Ferner umfasst das Verfahren Bereitstellen einer Warnanzeige, wenn der Pegel der Harnstofflösung in dem Harnstofftank (12) kleiner gleich einem zweiten Schwellenwert ist. Wenn der Pegel der Harnstofflösung in dem Harnstofftank (12) kleiner gleich einem zweiten Schwellenwert ist, zeigt dies an, dass die Harnstofflösung in dem Harnstofftank (12) wiederhergestellt werden muss. Die Warnanzeige kann eine Sichtanzeige in einem Armaturenbrett des Fahrzeugs sein.
  • Vorteilhafterweise ermöglicht die Offenbarung eine Verbesserung der Lebensdauer der Heizvorrichtung (18) durch Leiten der Harnstofflösung derart, dass sie nur dann in das Gehäuse (26) fließt, wo sich die Heizvorrichtung (18) befindet, wenn sich die Temperatur der Harnstofflösung dem Gefrierpunkt annähert. Durch Verwenden des ersten Ventils, bei dem es sich um ein Wegeventil handelt, wird die Fließrichtung der Harnstofflösung gesteuert. Deshalb muss die Heizvorrichtung (18) nicht immer in der Harnstofflösung eingetaucht sein, was die Gefahr eines Einsickerns der Harnstofflösung in die Heizvorrichtung (18) reduziert, wodurch die Lebensdauer verbessert oder ein Versagen der Heizvorrichtung (18) ausgeschlossen werden kann.
  • „Ausgeführt“ oder „angeordnet“ im Kontext der vorliegenden Offenbarung bezieht sich auf das technische Vermögen oder die technische Fähigkeit einer Komponente, in Bezug auf welche der Begriff „ausgeführt“ oder „angeordnet“ verwendet wird, eine spezifische Handlung oder spezifische Handlungen bei Anforderung der Durchführung oder Ausführung der spezifischen Handlung oder Handlungen durchzuführen oder auszuführen. Des Weiteren bezieht sich hier die Verwendung des Begriffs „ausgeführt“ oder „angeordnet“ auf das bzw. die gewöhnliche durch die Konstruktion oder die Struktur oder den Aufbau der Komponente verliehene technische Vermögen oder technische Fähigkeit der Komponente und nicht auf ein(e) über den Umfang des bzw. der gewöhnlichen technischen Vermögens oder technischen Fähigkeit hinausgehende(s) besondere(s) oder nicht dazugehörige(s) Vermögen oder Fähigkeit. Es besteht also ein Erfordernis, das Problem zu lösen.
  • Es versteht sich, dass die in der obigen detaillierten Beschreibung erläuterten Ausführungsformen lediglich beispielhaft sind und den Schutzumfang der vorliegenden Erfindung nicht einschränken. Jegliche Modifikationen der Ausführungsformen werden in Betracht gezogen und bilden Teil der vorliegenden Erfindung. Der Schutzumfang der vorliegenden Erfindung wird lediglich durch die Ansprüche eingeschränkt.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • US 20080223019 A1 [0006]

Claims (10)

  1. Versorgungsmodul (16) eines SCR-Systems eines Fahrzeugs, wobei das Versorgungsmodul (16) Folgendes umfasst: eine Förderpumpe (14) zum Pumpen von Harnstofflösung aus einem Harnstofftank (12) des SCR-Systems zu einem Abgaspfad (32) des Fahrzeugs; eine Spülpumpe (24) zum Ermöglichen von Rückstrom der Harnstofflösung; eine Heizvorrichtung (18) zum Beheizen der Harnstofflösung; dadurch gekennzeichnet, dass: ein Gehäuse (26) zum Umschließen mindestens der Heizvorrichtung (18); ein erstes Ventil (20) zum Herstellen einer fluidischen Verbindung zwischen dem Harnstofftank (12) und der Förderpumpe (14) in einem ersten Betriebsmodus oder dem Gehäuse (26) und der Förderpumpe (14) in einem zweiten Betriebsmodus zum Eindosieren der Harnstofflösung in den Abgaspfad (32) des Fahrzeugs; und ein zweites Ventil (22) zum Ermöglichen von Rückstrom der Harnstofflösung in das Gehäuse (26) oder den Harnstofftank (12) unter Verwendung der Spülpumpe (24) .
  2. Versorgungsmodul (16) nach Anspruch 1, wobei das erste Ventil (20) und das zweite Ventil (22) Wegeventile mit drei Anschlüssen sind.
  3. Versorgungsmodul (16) nach Anspruch 1, wobei das erste Ventil (20) in einer ersten Richtung zum Eindosieren der Harnstofflösung aus dem Harnstofftank (12) in den Abgaspfad (32) betrieben wird und das zweite Ventil (22) in einer ersten Richtung für Rückstrom der Harnstofflösung zu dem Harnstofftank (12), wenn die Temperatur der Harnstofflösung einem ersten Temperaturbereich entspricht, betrieben wird.
  4. Versorgungsmodul (16) nach Anspruch 1, wobei das erste Ventil (20) in einer zweiten Richtung zum Dosieren der Harnstofflösung aus dem Gehäuse (26) betrieben wird und das zweite Ventil (22) in einer zweiten Richtung für Rückstrom der Harnstofflösung zu dem Gehäuse (26) oder einer ersten Richtung für Rückstrom der Harnstofflösung zu dem Harnstofftank (12) betrieben wird, wenn die Temperatur der Harnstofflösung einem zweiten Temperaturbereich entspricht.
  5. Versorgungsmodul (16) nach Anspruch 1, wobei das zweite Ventil (22) in einer ersten Richtung für Rückstrom der Harnstofflösung zu dem Harnstofftank (12) betrieben wird, wenn der Pegel der Harnstofflösung in dem Gehäuse (26) größer gleich einem ersten Schwellenwert ist.
  6. Verfahren zum Dosieren von Harnstofflösung in einem SCR-System eines Fahrzeugs, wobei das Verfahren Folgendes umfasst: Messen (205) der Temperatur der Harnstofflösung; Bestimmen (210), ob die Temperatur der Harnstofflösung einem ersten Temperaturbereich oder einem zweiten Temperaturbereich entspricht; und Ermöglichen (215) eines ersten Betriebsmodus, wenn die Temperatur der Harnstofflösung dem ersten Temperaturbereich entspricht, oder eines zweiten Betriebsmodus, wenn die Temperatur der Harnstofflösung dem zweiten Temperaturbereich entspricht, der erste Betriebsmodus umfasst Betreiben eines ersten Ventils (20) in einer ersten Richtung zum Dosieren der Harnstofflösung aus einem Harnstofftank (12) und/oder eines zweiten Ventils (22) in einer ersten Richtung für Rückstrom der Harnstofflösung zu dem Harnstofftank (12); und der zweite Betriebsmodus umfasst Betreiben des ersten Ventils (20) in einer zweiten Richtung zum Füllen der Harnstofflösung in ein Gehäuse (26) eines Versorgungsmoduls (16) des SCR-Systems und/oder eines zweiten Ventils (22) in einer zweiten Richtung für Rückstrom der Harnstofflösung zu dem Gehäuse (26) und einer ersten Richtung für Rückstrom der Harnstofflösung zu dem Harnstofftank (12) des SCR-Systems.
  7. Verfahren nach Anspruch 6, wobei das zweite Ventil (22) in der ersten Richtung betrieben wird, wenn der Pegel der Harnstofflösung in dem Gehäuse (26) größer gleich einem ersten Schwellenwert ist.
  8. Verfahren nach Anspruch 6, ferner umfassend: Bereitstellen einer Warnanzeige, wenn der Pegel der Harnstofflösung in dem Harnstofftank (12) kleiner gleich einem zweiten Pegel ist.
  9. Verfahren nach Anspruch 6, wobei die Temperatur der Harnstofflösung unter Verwendung eines Temperatursensors oder eines GPS-Systems gemessen wird.
  10. Steuereinheit zum Dosieren von Harnstofflösung in einem SCR-System eines Fahrzeugs, wobei die Steuereinheit zu Folgendem ausgeführt ist: Messen der Temperatur der Harnstofflösung; Bestimmen, ob die Temperatur der Harnstofflösung einem ersten Temperaturbereich oder einem zweiten Temperaturbereich entspricht; und Ermöglichen eines ersten Betriebsmodus, wenn die Temperatur der Harnstofflösung dem ersten Temperaturbereich entspricht, oder eines zweiten Betriebsmodus, wenn die Temperatur der Harnstofflösung dem zweiten Temperaturbereich entspricht, der erste Betriebsmodus umfasst Betreiben eines ersten Ventils (20) in einer ersten Richtung zum Dosieren der Harnstofflösung aus einem Harnstofftank (12) und/oder eines zweiten Ventils (22) in einer ersten Richtung für Rückstrom der Harnstofflösung zu dem Harnstofftank (12); und der zweite Betriebsmodus umfasst Betreiben des ersten Ventils (20) in einer zweiten Richtung zum Füllen der Harnstofflösung in ein Gehäuse (26) eines Versorgungsmoduls (16) des SCR-Systems und/oder eines zweiten Ventils (22) in einer zweiten Richtung für Rückstrom der Harnstofflösung zu dem Gehäuse (26) und einer ersten Richtung für Rückstrom der Harnstofflösung zu dem Harnstofftank (12) des SCR-Systems.
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EP3904652A1 (de) * 2020-04-30 2021-11-03 Robert Bosch GmbH Abgasnachbehandlungssystem und steuerverfahren dafür
WO2022180069A1 (fr) * 2021-02-26 2022-09-01 Plastic Omnium Advanced Innovation And Research Système et procédé de bio-décontamination d'une solution aqueuse contenue dans un réservoir à bord d'un véhicule automobile à moteur thermique

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US20080223019A1 (en) 2007-03-14 2008-09-18 Gonze Eugene V Scr cold start heating system for a diesel exhaust

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