DE102020119265A1 - A liquid injection system for a vehicle - Google Patents

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Warren Scott Baylis
Neil Bevan
Danyal Andrew Pike
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Abstract

Aspekte der vorliegenden Erfindung beziehen sich auf ein Flüssigkeitseinspritzsystem (26, 28), auf ein Steuergerät (11), auf ein Fahrzeug (20) und auf ein Verfahren. Das Flüssigkeitseinspritzsystem (26, 28) umfasst eine oder mehrere Einspritzdüsen (2a, 2b) zum Einspritzen einer Dosis von unter Druck stehender Flüssigkeit in ein Abgassystem (24) oder in einen Motor (22). Das System (26, 28) umfasst auch eine Pumpe (3) zur Druckbeaufschlagung des Flüssigkeitseinspritzsystems (26, 28) und auch zur Druckentlastung des Flüssigkeitseinspritzsystems (1), eine Leitung (4) zum Transport von Flüssigkeit zwischen der Pumpe (3) und dem Injektor (den Injektoren) (2a, 2b) und einen Drucksensor (5) zur Messung des Flüssigkeitsdrucks innerhalb des Flüssigkeitseinspritzsystems (26, 28). Die Flüssigkeit innerhalb des Systems kann Gasblasen enthalten, die in ihr mitgerissen werden. Das Steuergerät (11) ist so konfiguriert, dass es den/die Injektor(en) (2a, 2b) anweist, zu schließen, die Pumpe (3) zu betreiben, um das System drucklos zu machen, und den Drucksensor (5) verwendet, um die Druckabbaurate während des Druckablassens aufzuzeichnen. Aus dieser Druckabbaurate kann der Regler (11) die in der Flüssigkeit mitgeführte Gasmenge berechnen.Aspects of the present invention relate to a liquid injection system (26, 28), to a control unit (11), to a vehicle (20) and to a method. The liquid injection system (26, 28) comprises one or more injection nozzles (2a, 2b) for injecting a dose of pressurized liquid into an exhaust system (24) or into an engine (22). The system (26, 28) also comprises a pump (3) for pressurizing the liquid injection system (26, 28) and also for relieving the pressure of the liquid injection system (1), a line (4) for transporting liquid between the pump (3) and the Injector (the injectors) (2a, 2b) and a pressure sensor (5) for measuring the liquid pressure within the liquid injection system (26, 28). The liquid within the system can contain gas bubbles that are entrained within it. The control unit (11) is configured to instruct the injector (s) (2a, 2b) to close, operate the pump (3) to depressurize the system and use the pressure sensor (5) to record the rate of depressurization during depressurization. The regulator (11) can calculate the amount of gas carried in the liquid from this pressure reduction rate.

Description

TECHNISCHER BEREICHTECHNICAL PART

Die vorliegende Offenlegung bezieht sich auf ein Flüssigkeitseinspritzsystem, insbesondere, aber nicht ausschließlich, auf ein Harnstoffeinspritzsystem zur Behandlung von Stickoxiden in Fahrzeugabgasen sowie auf ein Verfahren zur Messung des Gasmitreißens in einem Flüssigkeitseinspritzsystem. Aspekte der Erfindung beziehen sich auf ein Steuergerät, auf ein System, auf ein Fahrzeug und auf ein Verfahren.The present disclosure relates to a liquid injection system, particularly, but not exclusively, to a urea injection system for treating nitrogen oxides in vehicle exhaust gases and to a method for measuring gas entrainment in a liquid injection system. Aspects of the invention relate to a control device, to a system, to a vehicle and to a method.

HINTERGRUNDBACKGROUND

Fahrzeug-Abgasnachbehandlungssysteme für Dieselmotoren setzen typischerweise ein selektives katalytisches Reduktionsverfahren (SCR) ein, bei dem Stickoxide (NOx) mit Ammoniak reagieren, um weniger giftige Stickstoff- und Wasserverbindungen zu erzeugen und so die gesetzlich vorgeschriebenen Grenzwerte für NOx-Emissionen einzuhalten. Ammoniak wird in der Regel in Form einer abgemessenen Dosis Harnstoff geliefert, die üblicherweise als Diesel Exhaust Fluid (DEF, Handelsname AdBlue) bezeichnet wird und vor dem Katalysator in den Abgasstrom eingespritzt wird. Dieselbe Technologie kann auch bei ultramageren Benzinmotoren eingesetzt werden.Vehicle exhaust aftertreatment systems for diesel engines typically use a selective catalytic reduction process (SCR) in which nitrogen oxides (NOx) react with ammonia to produce less toxic nitrogen and water compounds and thus comply with the legally prescribed limit values for NOx emissions. Ammonia is usually supplied in the form of a measured dose of urea, which is usually referred to as Diesel Exhaust Fluid (DEF, trade name AdBlue) and is injected into the exhaust gas flow upstream of the catalytic converter. The same technology can be used on ultra-lean gasoline engines.

Es ist bekannt, dass in solchen Systemen Harnstoff durch einen Injektor vor einem oder mehreren Katalysatoren in das Rauchgas eingespritzt wird. Der Injektor ist ein Ventil, das unter Druck stehenden Harnstoff erhält, der aus einem Behälter und einer Pumpe durch ein Rohr gefördert wird. Strengere Gesetze erfordern komplexere Abgasbehandlungssysteme mit mehreren Injektoren und Abzweigungen in der Leitung, um den Harnstoff zu den verschiedenen Injektoren zu fördern.It is known that in such systems urea is injected into the flue gas by an injector upstream of one or more catalytic converters. The injector is a valve that receives pressurized urea, which is delivered through a pipe from a container and a pump. Stricter laws require more complex exhaust gas treatment systems with multiple injectors and branches in the line to convey the urea to the various injectors.

Nach Montage- oder Wartungsarbeiten und bevor ein solches Einspritzsystem verwendet werden kann, müsste das System normalerweise einem Ansaugvorgang unterzogen werden, der in der Regel darin besteht, die Einspritzdüsen zu öffnen und die Pumpe zu verwenden, um Harnstoff in die Rohrleitungen und Einspritzdüsen zu pumpen und so Gas auszustoßen, um einen flüssigkeitsgefüllten Zustand des gesamten Systems zu erreichen, der zur Einspritzung abgemessener Dosen Harnstoff bereit ist. Bei kaltem Wetter kann eine Einspritzdüse beschädigt werden, wenn die Flüssigkeit in ihr gefrieren kann, so dass aktuelle Systeme typischerweise einen Spülvorgang durchführen, wenn das Fahrzeug ausgeschaltet ist. Ein Spülvorgang besteht in der Regel darin, die Pumpe rückwärts laufen zu lassen, um Gas durch einen offenen Injektor zurückzusaugen und so Harnstoff aus einem Teil oder dem gesamten System zu evakuieren. Es ist nicht wünschenswert, das gesamte System einschließlich der Pumpe zu spülen, da dies erfordern würde, dass das gesamte System erneut angesaugt werden müsste, bevor die Flüssigkeitseinspritzung wieder aufgenommen werden kann, was den Verschleiß der Pumpe erhöht, übermäßige Energie verbraucht und Geräusche erzeugt, die unerwünscht sein könnten. Daher besteht der gewünschte Normalzustand des Systems nach einem Spülvorgang darin, dass das System im Bereich der Einspritzdüsen gasgefüllt ist und im Bereich der Pumpe mit Harnstoff gefüllt ist, wobei eine klare Grenze zwischen den beiden Bereichen besteht, die durch die Oberflächenspannung des Harnstoffs beibehalten wird.After any assembly or maintenance work and before such an injection system can be used, the system would normally have to undergo a priming operation, which usually consists of opening the injection nozzles and using the pump to pump urea into the piping and injection nozzles and so as to expel gas to bring the entire system into a liquid-filled state ready to inject measured doses of urea. In cold weather, an injector can be damaged if the liquid in it can freeze, so current systems typically perform a flush operation when the vehicle is turned off. A purging process usually consists of running the pump backwards to draw gas back through an open injector to evacuate urea from part or all of the system. Flushing the entire system including the pump is undesirable as this would require the entire system to be primed again before liquid injection can resume, which increases pump wear, consumes excessive energy and generates noise, which might be undesirable. Therefore, the desired normal state of the system after a flushing process consists in the system being filled with gas in the area of the injection nozzles and filled with urea in the area of the pump, with a clear boundary between the two areas, which is maintained by the surface tension of the urea.

Die Erfinder haben jedoch festgestellt, dass dieser erwünschte Zustand in der Praxis nicht immer eintritt, da die Einführung von Gas in das System dazu führen kann, dass Blasen im Harnstoff selbst mitgerissen werden und sich dieses Gas auf schwer vorhersehbare und schwer kontrollierbare Weise im System verteilen kann.However, the inventors have found that this desirable state does not always occur in practice, since the introduction of gas into the system can lead to bubbles in the urea itself being entrained and this gas being distributed in the system in ways that are difficult to predict and control can.

Wenn das System zur Durchführung der Flüssigkeitsinjektion unter Druck gesetzt wird, reduziert das Vorhandensein von Gasmitreißen im Harnstoff die Druckbeaufschlagung des Systems, und dieser Druckverlust sowie das Vorhandensein eines Gasanteils reduzieren die Injektionsdosis erheblich. Daher ist die unerklärte Variabilität des Gaseintrags ein Problem, um sicherzustellen, dass die Harnstoffdosierung optimal ist und die Emissionen angemessen kontrolliert werden.When the system is pressurized to perform the liquid injection, the presence of gas entrainment in the urea reduces the pressurization of the system, and this loss of pressure, as well as the presence of a gas fraction, greatly reduces the injection dose. Hence, the unexplained variability in gas input is a problem to ensure that urea dosing is optimal and emissions are adequately controlled.

Es ist ein Ziel der vorliegenden Erfindung, die mit bekannten Systemen verbundenen Nachteile zu beheben.It is an object of the present invention to overcome the drawbacks associated with known systems.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNGSUMMARY OF THE INVENTION

Aspekte und Ausführungsformen der Erfindung bieten einen Controller, ein System, eine Methode und ein Vehikel, wie sie in den beigefügten Ansprüchen beansprucht werden.Aspects and embodiments of the invention provide a controller, system, method and vehicle as claimed in the appended claims.

Nach einem Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Regler zum Betrieb eines Flüssigkeitseinspritzsystems vorgesehen. Das Flüssigkeitsinjektionssystem umfasst mindestens einen Injektor zum Injizieren einer Dosis von unter Druck stehender Flüssigkeit, eine Pumpenvorrichtung zum Fördern von Flüssigkeit in einer Vorwärtsrichtung, um das Flüssigkeitsinjektionssystem zur Durchführung der Flüssigkeitsinjektion unter Druck zu setzen, und zum Fördern von Flüssigkeit in einer Rückwärtsrichtung, um das Flüssigkeitsinjektionssystem drucklos zu machen, eine Leitung zum Fördern von Flüssigkeit zwischen der Pumpenvorrichtung und dem mindestens einen Injektor, einen Drucksensor zum Messen des Flüssigkeitsdrucks innerhalb des Flüssigkeitsinjektionssystems.In one aspect of the present invention, a regulator for operating a liquid injection system is provided. The liquid injection system comprises at least one injector for injecting a dose of pressurized liquid, a pump device for delivering liquid in a forward direction to pressurize the liquid injection system for performing the liquid injection, and for delivering liquid in a reverse direction to the liquid injection system to make pressureless, a line for pumping liquid between the pump device and the at least one injector, a pressure sensor for measuring the Fluid pressure within the fluid injection system.

Der Regler ist so konfiguriert, dass er: den mindestens einen Injektor zum Schließen anweist, die Pumpenvorrichtung so steuert, dass sie in Rückwärtsrichtung läuft, um das System drucklos zu machen, und eine Druckabsenkungsrate während der Druckentlastung bestimmt.The regulator is configured to: command the at least one injector to close, control the pump device to run in reverse to depressurize the system, and determine a depressurization rate during depressurization.

Die vorliegende Erfindung ist insofern vorteilhaft, als sie eine Messung der hydraulischen Steifigkeit des Inhalts des Flüssigkeitseinspritzsystems ermöglicht. Aus physikalischen Prinzipien geht hervor, dass ein nominell geschlossenes System, das eine Mischung aus Gas und Flüssigkeit enthält, eine Steifigkeit aufweist, die wesentlich von der durchschnittlichen Kompressibilität des Inhalts des geschlossenen Systems abhängt. Der rückwärts laufende Pumpenapparat entwickelt somit eine Druckänderung innerhalb des Systems, so dass der Druck beim Betrieb des Pumpenapparates abnimmt. Unter der Voraussetzung, dass andere Faktoren im Wesentlichen konstant bleiben, ist die Rate der Druckreduzierung ein Indikator für die Kompressibilität des gesamten Systeminhalts. Zu den anderen Faktoren, auf die Bezug genommen wird, gehören das Tastverhältnis oder die Drehzahl der Pumpenanlage, die Einhaltung der Systemgrenzen wie Rohre und Ventile und auch die Leckage des Systems, die nominell Null ist.The present invention is advantageous in that it enables the hydraulic stiffness of the contents of the liquid injection system to be measured. It follows from physical principles that a nominally closed system containing a mixture of gas and liquid has a stiffness that depends essentially on the average compressibility of the contents of the closed system. The reverse running pump apparatus thus develops a pressure change within the system, so that the pressure decreases when the pump apparatus is operating. Assuming that other factors remain essentially constant, the rate of pressure reduction is an indicator of the compressibility of the entire system content. Other factors referred to include the duty cycle or speed of the pumping system, compliance with system limits such as pipes and valves, and also system leakage, which is nominally zero.

Die vorliegende Erfindung kann vorteilhaft mit verschiedenen Arten von Flüssigkeitsinjektionssystemen verwendet werden.The present invention can be used to advantage with various types of liquid injection systems.

Der Controller kann aus einem oder mehreren Controllern bestehen. Der eine oder die mehreren für die Verarbeitung Verantwortlichen setzen sich aus einem oder mehreren Controllern zusammen:

  • mindestens einen elektronischen Prozessor mit einem elektrischen Eingang zum Empfangen von Informationen, die mit dem Druck der Flüssigkeit innerhalb des Flüssigkeitseinspritzsystems zusammenhängen; und
  • mindestens eine elektronische Speichervorrichtung, die elektrisch mit dem mindestens einen elektronischen Prozessor gekoppelt ist und in der Befehle gespeichert sind;
  • und wobei der mindestens eine elektronische Prozessor so konfiguriert ist, dass er auf die mindestens eine Speichervorrichtung zugreift und die Befehle darauf ausführt, um das Steuersystem zu veranlassen, das Flüssigkeitseinspritzsystem in Abhängigkeit von der Information zu steuern.
The controller can consist of one or more controllers. The one or more controllers are composed of one or more controllers:
  • at least one electronic processor having an electrical input for receiving information related to the pressure of the liquid within the liquid injection system; and
  • at least one electronic storage device electrically coupled to the at least one electronic processor and having instructions stored therein;
  • and wherein the at least one electronic processor is configured to access and execute the instructions on the at least one memory device to cause the control system to control the liquid injection system in dependence on the information.

Der Regler kann so konfiguriert werden, dass er eine Messung einer in der Flüssigkeit mitgerissenen Gasmenge aus der Geschwindigkeit der Druckreduzierung ableitet und ein Signal ausgibt, das die in der Flüssigkeit mitgerissene Gasmenge anzeigt.The controller can be configured to derive a measurement of an amount of gas entrained in the liquid from the rate of pressure reduction and to output a signal indicating the amount of gas entrained in the liquid.

Der vorteilhafte Effekt dieser Eigenschaft der Erfindung besteht darin, dass sie die Überwachung und dann die Kontrolle der Gasmengen innerhalb eines Flüssigkeitseinspritzsystems ermöglicht.The beneficial effect of this feature of the invention is that it enables the monitoring and then control of the amounts of gas within a liquid injection system.

Der Regler kann so konfiguriert werden, dass er die Pumpenvorrichtung so steuert, dass sie in Vorwärtsrichtung läuft, um eine Flüssigkeitseinspritzung durchzuführen, indem er eine Öffnungsdauer des mindestens einen Injektors und/oder eine Förderleistung der Pumpenvorrichtung und/oder eine Betriebsdauer der Pumpenvorrichtung in Abhängigkeit von der Messung der im System mitgerissenen Gasmenge steuert.The controller can be configured such that it controls the pump device so that it runs in the forward direction in order to carry out a liquid injection by determining an opening duration of the at least one injector and / or a delivery rate of the pump device and / or an operating time of the pump device as a function of controls the measurement of the amount of gas entrained in the system.

Der vorteilhafte Effekt dieser Eigenschaft der Erfindung besteht darin, dass der Flüssigkeitsinjektionsvorgang modifiziert wird, um die Menge des in der Flüssigkeit mitgerissenen Gases zu berücksichtigen, wodurch eine genauere Steuerung der vom System anzuwendenden Flüssigkeitsdosierung ermöglicht wird.The beneficial effect of this feature of the invention is that the liquid injection process is modified to account for the amount of gas entrained in the liquid, thereby allowing more precise control of the liquid dosage to be applied by the system.

Der Regler kann so konfiguriert werden, dass er die Dauer eines nachfolgenden Spülvorgangs in Abhängigkeit von der Messung der im System mitgerissenen Gasmenge steuert.The controller can be configured to control the duration of a subsequent purging process based on the measurement of the amount of gas entrained in the system.

Der vorteilhafte Effekt dieses Merkmals der Erfindung besteht darin, dass Spülvorgänge durchgeführt werden, die Gas entfernen oder den Gasgehalt innerhalb der zu erwartenden Grenzwerte kontrollieren können.The advantageous effect of this feature of the invention is that flushing processes are carried out which remove gas or can control the gas content within the limit values to be expected.

Das Steuergerät kann so konfiguriert werden, dass es ein System steuert, das mindestens zwei Injektoren umfasst, wobei das Steuergerät so konfiguriert ist, dass es in Rückwärtsrichtung läuft, um das System drucklos zu machen, wobei nur ein erster Injektor offen ist, um Flüssigkeit aus einem Rohrstück, das den ersten Injektor speist, zu evakuieren, und dann die Pumpe in Rückwärtsrichtung läuft, um das System drucklos zu machen, wobei nur ein zweiter Injektor offen ist, um Flüssigkeit aus dem Rohrstück, das den zweiten Injektor speist, zu evakuieren.The controller can be configured to control a system that includes at least two injectors, the controller configured to run in reverse to depressurize the system, with only a first injector open to dispense fluid evacuating a length of tubing feeding the first injector and then running the pump in reverse to depressurise the system with only a second injector open to evacuate fluid from the tubing feeding the second injector.

Der vorteilhafte Effekt dieser Eigenschaft der Erfindung besteht darin, dass Multi-Injektor-Systeme teilweise von Flüssigkeit gespült werden können, während der Regler gleichzeitig Messungen für die Gasmenge in den verschiedenen Teilen des Systems ableiten kann.The advantageous effect of this property of the invention is that multi-injector systems can be partially flushed by liquid, while the controller can simultaneously derive measurements for the amount of gas in the various parts of the system.

In einem Aspekt ist ein System vorgesehen, das einen Regler wie oben beschrieben und ein Flüssigkeitseinspritzsystem umfasst, wobei das Flüssigkeitseinspritzsystem ein Harnstoffeinspritzsystem für ein Abgasbehandlungssystem eines Verbrennungsmotors ist.In one aspect, a system is provided that comprises a controller as described above and a liquid injection system, the liquid injection system being a urea injection system for is an exhaust gas treatment system of an internal combustion engine.

In einem weiteren Aspekt ist ein System vorgesehen, das einen Regler wie oben beschrieben und ein Flüssigkeitseinspritzsystem umfasst, wobei das Flüssigkeitseinspritzsystem ein Wassereinspritzsystem für einen Verbrennungsmotor ist.In a further aspect, a system is provided which comprises a controller as described above and a liquid injection system, the liquid injection system being a water injection system for an internal combustion engine.

In einem weiteren Aspekt ist ein Fahrzeug mit einem Verbrennungsmotor und einem Harnstoffeinspritzsystem oder einem Wassereinspritzsystem vorgesehen.In a further aspect, a vehicle having an internal combustion engine and a urea injection system or a water injection system is provided.

Gemäß einem anderen Aspekt der Erfindung ist ein Verfahren zum Betrieb eines Flüssigkeitseinspritzsystems vorgesehen, wobei das System umfasst
mindestens einen Injektor zum Einspritzen einer Dosis unter Druck stehender Flüssigkeit,
eine Pumpenvorrichtung zum Fördern von Flüssigkeit in einer Vorwärtsrichtung, um das Flüssigkeitseinspritzsystem zur Durchführung der Flüssigkeitseinspritzung unter Druck zu setzen, und zum Fördern von Flüssigkeit in einer Rückwärtsrichtung, um das Flüssigkeitseinspritzsystem drucklos zu machen,
ein Rohr zum Fördern von Flüssigkeit zwischen der Pumpenvorrichtung und dem mindestens einen Injektor,
einen Drucksensor zur Messung des Drucks der Flüssigkeit innerhalb des Flüssigkeitseinspritzsystems, wobei das Verfahren umfasst
Schließen des mindestens einen Injektors,
Steuerung der Pumpvorrichtung, so dass sie in Rückwärtsrichtung läuft, um das System drucklos zu machen, und Bestimmung einer Druckabsenkungsrate während der Druckentlastung.
In accordance with another aspect of the invention, a method of operating a liquid injection system is provided, the system comprising
at least one injector for injecting a dose of pressurized liquid,
a pump device for pumping liquid in a forward direction to pressurize the liquid injection system to perform the liquid injection and for pumping liquid in a reverse direction to depressurize the liquid injection system,
a pipe for conveying liquid between the pump device and the at least one injector,
a pressure sensor for measuring the pressure of the liquid within the liquid injection system, the method comprising
Closing the at least one injector,
Controlling the pumping device to run in reverse to depressurize the system and determining a depressurization rate during depressurization.

Das Verfahren kann die Ableitung einer Messung einer in der Flüssigkeit mitgerissenen Gasmenge aus der Druckreduktionsrate und die Ausgabe eines Signals umfassen, das die in der Flüssigkeit mitgerissene Gasmenge anzeigt.The method may include deriving a measurement of an amount of gas entrained in the liquid from the pressure reduction rate and outputting a signal indicative of the amount of gas entrained in the liquid.

Das Verfahren kann die Steuerung der Pumpenvorrichtung umfassen, so dass diese in Vorwärtsrichtung läuft, um eine Flüssigkeitseinspritzung durchzuführen, indem eine Öffnungsdauer des einen oder der mehreren Injektoren und/oder eine Förderleistung der Pumpenvorrichtung und/oder eine Betriebsdauer der Pumpenvorrichtung in Abhängigkeit von der Messung der im System mitgerissenen Gasmenge gesteuert wird.The method may include controlling the pump device so that it runs in the forward direction in order to carry out a liquid injection by setting an opening duration of the one or more injectors and / or a delivery rate of the pump device and / or an operating time of the pump device depending on the measurement of the The amount of gas entrained in the system is controlled.

Das Verfahren kann die Anpassung der Dauer eines nachfolgenden Spülvorgangs in Abhängigkeit von der Messung der im System mitgerissenen Gasmenge umfassen.The method can include adapting the duration of a subsequent flushing process as a function of the measurement of the amount of gas entrained in the system.

Das Verfahren zum Betreiben eines Flüssigkeitseinspritzsystems kann auf ein System angewendet werden, das mindestens zwei Einspritzdüsen aufweist, und kann die Steuerung der Pumpenvorrichtung umfassen, so daß sie in Rückwärtsrichtung läuft, um das System drucklos zu machen, wobei nur eine erste Einspritzdüse offen ist, um Flüssigkeit aus einem Stück Rohr, das die erste Einspritzdüse speist, zu evakuieren, und dann die Steuerung der Pumpenvorrichtung, so daß sie in Rückwärtsrichtung läuft, um das System drucklos zu machen, wobei nur eine zweite Einspritzdüse offen ist, um Flüssigkeit aus einem Stück Rohr, das die zweite Einspritzdüse speist, zu evakuieren.The method of operating a liquid injection system can be applied to a system having at least two injection nozzles and may include controlling the pump device to run in reverse to depressurize the system with only a first injection nozzle open to Evacuate fluid from a length of pipe feeding the first injector and then control the pump assembly to run in reverse to depressurize the system with only a second injector open to feed fluid from a length of pipe that feeds the second injector, to evacuate.

Einem anderen Aspekt zufolge ist ein nicht vorübergehender computerlesbarer Datenträger vorgesehen, der computerlesbare Befehle enthält, die, wenn sie von einem Prozessor ausgeführt werden, die Leistung der oben beschriebenen Methode bewirken.In another aspect, a non-transitory computer readable medium is provided that contains computer readable instructions which, when executed by a processor, provide the performance of the method described above.

Im Rahmen dieser Anmeldung ist ausdrücklich beabsichtigt, dass die verschiedenen Aspekte, Ausführungsformen, Beispiele und Alternativen, die in den vorstehenden Absätzen, in den Ansprüchen und/oder in der folgenden Beschreibung und den Zeichnungen dargelegt sind, und insbesondere deren einzelne Merkmale unabhängig oder in beliebiger Kombination genommen werden können. Das heißt, dass alle Ausführungsformen und/oder Merkmale jeder Ausführungsform auf beliebige Weise und/oder in beliebiger Kombination kombiniert werden können, es sei denn, diese Merkmale sind unvereinbar. Der Anmelder behält sich das Recht vor, einen ursprünglich eingereichten Anspruch zu ändern oder einen neuen Anspruch entsprechend einzureichen, einschließlich des Rechts, einen ursprünglich eingereichten Anspruch dahingehend zu ändern, dass er von einem Merkmal eines anderen Anspruchs abhängt und/oder ein Merkmal eines anderen Anspruchs einbezieht, obwohl dieser ursprünglich nicht in dieser Weise beansprucht wurde.In the context of this application, it is expressly intended that the various aspects, embodiments, examples and alternatives set forth in the preceding paragraphs, in the claims and / or in the following description and drawings, and in particular their individual features, independently or in any desired manner Combination can be taken. This means that all embodiments and / or features of each embodiment can be combined in any way and / or in any combination, unless these features are incompatible. Applicant reserves the right to amend an originally filed claim or to file a new claim accordingly, including the right to amend an originally filed claim to depend on a feature of another claim and / or a feature of another claim although it was not originally claimed in this way.

FigurenlisteFigure list

Eine oder mehrere Ausführungsformen der Erfindung werden nun nur beispielhaft anhand der zugehörigen Zeichnungen beschrieben, in denen:

  • zeigt ein Fahrzeug mit einem Harnstoffeinspritzsystem, das am Auspuff eines Verbrennungsmotors angebracht ist;
  • Bild 2 zeigt ein Harnstoffeinspritzsystem und einen Regler für ein Harnstoffeinspritzsystem;
  • zeigt die Abfolge der Ereignisse zur Durchführung einer Messung des Gaseintrags;
  • ist ein Diagramm, das den Betrieb der Pumpe und den zugehörigen Systemdruck für zwei verschiedene Gasfraktionen der gasmitgerissenen Flüssigkeit während des in dargestellten Prozesses zeigt.
  • zeigt den Ablauf bei der Injektion einer Flüssigkeitsdosis.
  • zeigt die Abfolge der Ereignisse zur Durchführung einer selektiven Spülung der Druckleitungen, die jeden Injektor speisen.
  • zeigt ein Fahrzeug mit einem am Verbrennungsmotor angebrachten Wassereinspritzsystem;
  • Bild 8 zeigt einen Regler für ein Flüssigkeitseinspritzsystem.
  • , , und zeigen eine Vielzahl von möglichen Gaseintragsszenarien in einem Flüssigkeitseinspritzsystem
One or more embodiments of the invention will now be described only by way of example with reference to the accompanying drawings, in which:
  • Figure 11 shows a vehicle having a urea injection system attached to the exhaust of an internal combustion engine;
  • Figure 2 shows a urea injection system and a controller for a urea injection system;
  • shows the sequence of events for carrying out a measurement of the gas input;
  • Figure 3 is a diagram showing the operation of the pump and associated system pressure for two different gas fractions of the gas-entrained liquid during the in process shown.
  • shows the procedure for injecting a dose of liquid.
  • shows the sequence of events to carry out a selective flush of the pressure lines feeding each injector.
  • Figure 11 shows a vehicle with a water injection system attached to the internal combustion engine;
  • Figure 8 shows a controller for a liquid injection system.
  • , , and show a variety of possible gas entry scenarios in a liquid injection system

DETAILLIERTE BESCHREIBUNGDETAILED DESCRIPTION

Ein Flüssigkeitsinjektionssystem, ein Vehikel und ein Verfahren in Übereinstimmung mit Verkörperungen der vorliegenden Erfindung wird hierin unter Bezugnahme auf die beigefügten bis beschrieben.A liquid injection system, vehicle, and method in accordance with embodiments of the present invention is described herein with reference to the accompanying drawings to described.

In der folgenden Diskussion wird der Begriff Tastverhältnis (manchmal auch Tastverhältnis genannt) verwendet, um die Steuerung der Pumpe oder eines Injektors zu bezeichnen, wobei der Betrieb eher intermittierend als kontinuierlich erfolgen kann, und das Tastverhältnis bezieht sich dann auf die Betriebszeit als Prozentsatz der verfügbaren Zeit. Eine gängige Methode zur Implementierung eines variablen Tastverhältnisses ist die Verwendung der Pulsbreitenmodulation (PWM), um das Gerät intermittierend ein- und auszuschalten. Beispielsweise würde eine bei der PWM verwendete Rechteckimpulsfolge mit gleicher Ein- (hoch) und Ausschaltdauer (niedrig) ein Tastverhältnis von 50 % ergeben, da das Gerät für die Hälfte der verfügbaren Zeit eingeschaltet (in Betrieb) ist. Andere Tastverhältnisse können dann durch ähnlich periodische, aber asymmetrische Wellen erreicht werden. Zum Beispiel würde eine 10Hz-Pulsfolge, bei der die Einschaltdauer (hoch) 0,09 Sekunden in einem 0,1-Sekunden-Zyklus beträgt, ein Tastverhältnis von 90% ergeben. Ein Dauerbetrieb (immer ein/im Betrieb) entspricht daher einem Tastverhältnis von 100%. Auf diese Weise kann die PWM-Regelung des Tastverhältnisses verwendet werden, um die Dosierung zwischen 0 und 100% kontinuierlich zu ändern, während das System in Betrieb ist, z.B. zur allmählichen Erhöhung des Tastverhältnisses, wenn der Abgasdurchsatz bei höheren Motordrehzahlen und Lasten zunimmt. Das Tastverhältnis von Injektor und Pumpe wird dabei zur Steuerung der dem Abgas zugeführten Harnstoff-Flüssigkeitsdosis verwendet.In the discussion that follows, the term duty cycle (sometimes called duty cycle) is used to refer to the control of the pump or an injector, where operation can be intermittent rather than continuous, and duty cycle then refers to the operating time as a percentage of the available Time. A common way to implement a variable duty cycle is to use pulse width modulation (PWM) to intermittently turn the device on and off. For example, a square-wave pulse sequence used in PWM with the same on (high) and off (low) duration would result in a duty cycle of 50%, since the device is switched on (in operation) for half the available time. Other pulse duty factors can then be achieved by means of similarly periodic but asymmetrical waves. For example, a 10 Hz pulse train with a duty cycle (high) of 0.09 seconds in a 0.1 second cycle would result in a duty cycle of 90%. Continuous operation (always on / in operation) therefore corresponds to a pulse duty factor of 100%. In this way, the PWM duty cycle control can be used to continuously change the dosage between 0 and 100% while the system is running, e.g. to gradually increase the duty cycle as the exhaust gas flow increases at higher engine speeds and loads. The pulse duty factor of injector and pump is used to control the urea liquid dose supplied to the exhaust gas.

In der folgenden Diskussion wird der Begriff „Prime“ verwendet, um ein System oder einen Teil eines Systems mit Flüssigkeit zu füllen, so dass es für das Einspritzen von Flüssigkeit bereit ist, was normalerweise durch den Betrieb der Pumpe in Vorwärtsrichtung erreicht würde. Auf diese Weise vermeidet das Ansaugen des Systems eine Betriebsverzögerung beim Aufbringen einer Dosis durch Flüssigkeit, die zum ersten Mal durch die Leitungen fließt. In ähnlicher Weise wird der Begriff Spülen verwendet, um Flüssigkeit aus einem System oder Teil eines Systems zu entfernen, was normalerweise durch Rückwärtsbetrieb der Pumpe erreicht wird.In the following discussion, the term “prime” is used to fill a system or part of a system with liquid so that it is ready for liquid to be injected, which would normally be achieved by running the pump in the forward direction. In this way, the priming of the system avoids an operational delay in applying a dose due to liquid flowing through the lines for the first time. Similarly, the term purging is used to remove fluid from a system or part of a system, which is normally accomplished by operating the pump in reverse.

zeigt ein Fahrzeug 20 mit einem Harnstoffeinspritzsystem 26 zum Einspritzen von Harnstoff in ein Abgassystem 24 zur Behandlung von Abgasen, die von einem Motor 22 im Fahrzeug ausgestoßen werden. shows a vehicle 20th with a urea injection system 26th for injecting urea into an exhaust system 24 for treating exhaust gases from an engine 22nd be ejected in the vehicle.

2 zeigt eine Harnstoffeinspritzanlage 26 mit einem Harnstoffvorratsbehälter 6, der gelagerten Harnstoff 7 enthält, der durch eine Einlaßleitung 8 einer Pumpenvorrichtung 3 zugeführt wird, deren Auslaß 1 unter Druck stehenden Harnstoff in Vorwärtsrichtung durch die Leitungen 4, 10a, 10b und deren Verbindungsstück 9 zu den Harnstoffinjektoren 2a, 2b fördert. Die Harnstoffeinspritzdüsen 2a, 2b spritzen Harnstoff in ein Auspuffsystem ein, das in nicht dargestellt ist. Der Fachmann wird es zu schätzen wissen, dass die Länge des gemeinsamen Zufuhrrohrs 4 wahrscheinlich in der Größenordnung von 1 bis 3 Metern liegt und damit im Verhältnis zur Länge der einzelnen Zufuhrrohre 10a, 10b sehr lang (12) ist, obwohl dies von der Lage der Pumpenanlage im Fahrzeug abhängt. Ein Drucksensor 5 ist so angeordnet, dass er den Druck in der Förderleitung 4 misst. Gestrichelte Linien in zeigen Signale an, die zu oder von einem Steuergerät 11 geleitet werden, das mindestens einen Sensoreingang vom Drucksensor 5 aufweist und die Ausgänge zur Pumpenvorrichtung 3 und zu den Einspritzdüsen 2a, 2b steuert. Die Steuerausgänge können die Form eines PWM-Signals haben, das dadurch das Tastverhältnis des Injektors 2a, 2b oder der Pumpenvorrichtung 3 steuert. 2 shows a urea injection system 26th with a urea reservoir 6 , the stored urea 7th contains that through an inlet pipe 8th a pump device 3 is supplied, the outlet of which 1 pressurized urea in the forward direction through the lines 4th , 10a , 10b and their connector 9 to the urea injectors 2a , 2 B promotes. The urea injectors 2a , 2 B inject urea into an exhaust system that is in is not shown. Those skilled in the art will appreciate the length of the common supply pipe 4th probably on the order of 1 to 3 meters and therefore in relation to the length of the individual supply pipes 10a , 10b very long ( 12th ), although this depends on the location of the pump system in the vehicle. A pressure sensor 5 is arranged so that it reduces the pressure in the delivery line 4th measures. Dashed lines in indicate signals going to or from a control unit 11 are conducted, the at least one sensor input from the pressure sensor 5 and the outputs to the pump device 3 and to the injectors 2a , 2 B controls. The control outputs can be in the form of a PWM signal, which determines the duty cycle of the injector 2a , 2 B or the pump device 3 controls.

Es wird begrüßt, dass das Einlassrohr 8 und der Pumpenauslass 1 entsprechend der Vorwärtsrichtung des Harnstoffs so benannt sind und dass der Harnstoff unter bestimmten Umständen andernfalls in Rückwärtsrichtung gefördert werden kann; in diesem Fall werden die Funktionen des Einlassrohrs 8 und des Pumpenauslasses 1 umgekehrt, während die Bezeichnungen der physischen Teile zur Erleichterung der Bezugnahme unverändert bleiben.It is welcomed that the inlet pipe 8th and the pump outlet 1 are named according to the forward direction of the urea and that, under certain circumstances, the urea can otherwise be conveyed in the reverse direction; in this case the functions of the inlet pipe 8th and the pump outlet 1 conversely, while the physical part names are unchanged for ease of reference.

Es wird geschätzt, dass der Controller 11 zusätzliche Eingangssignale empfangen und zusätzliche Ausgangssignale senden kann, von denen keines in den Abbildungen dargestellt ist. Beispielsweise kann das Steuergerät zusätzlich ein Signal von einem Sensor im Harnstoffvorratsbehälter 6 empfangen, das den im Behälter verbleibenden Harnstoffstand anzeigt, und so ein Warnsignal an andere Systeme im Fahrzeug oder an das Display des Fahrzeugführers ausgeben, wenn der Harnstoffstand unter einem definierten Schwellenwert liegt. Das Steuergerät empfängt auch Signale, die die erforderliche Harnstoffdosierung anzeigen, oder Signale, die es dem Steuergerät ermöglichen, die erforderliche Harnstoffdosierung zu berechnen, wie z.B. Motorbetriebsbedingungen, Abgastemperatur und Abgasbestandteile.It is estimated that the controller 11 can receive additional input signals and send additional output signals, of which none is shown in the figures. For example, the control unit can also send a signal from a sensor in the urea reservoir 6 received, which shows the remaining urea level in the container, and so output a warning signal to other systems in the vehicle or to the display of the vehicle driver if the urea level is below a defined threshold value. The controller also receives signals indicative of the urea dosage required or signals that enable the controller to calculate the urea dosage required, such as engine operating conditions, exhaust gas temperature, and exhaust gas constituents.

Obwohl in den Abbildungen nicht dargestellt, können aus Gründen der Herstellbarkeit und der Kosten das Pumpengerät 3 und der Drucksensor 5 in derselben Baugruppe miteinander und/oder in derselben Baugruppe wie der Vorratsbehälter 6 eingebaut werden. Das Pumpaggregat 3 kann innerhalb des Behälters angeordnet werden, so dass auf ein Einlassrohr 8 ganz verzichtet werden kann; der Einlass zum Pumpaggregat 3 befindet sich somit direkt im Körper des gelagerten Harnstoffs 7. Der Vorratsbehälter 6 wird normalerweise mit einem Zugangsanschluss zum Nachfüllen von Harnstoff während des Betriebs versehen sein. In anderen Ausführungen kann die Pumpvorrichtung 3 mehrere Ausgänge haben, die mit den Zufuhrleitungen 10a und 10b verbunden sind, so dass die gemeinsame Zufuhrleitung 4 überflüssig wird. In einer solchen Konfiguration kann der Drucksensor direkt an die Pumpenvorrichtung 3 angeschlossen werden, um den Druck in der Speiseleitung zu messen. Der Drucksensor 5 kann auch eine Vielzahl von Drucksensoren umfassen, die unterschiedliche Drucksensorfähigkeiten haben oder an mehreren Stellen innerhalb des Systems verteilt sein können, dennoch würden solche verteilten Drucksensorsysteme so verstanden werden, dass sie das gleiche Drucksignal an den Regler 11 liefern, das den Druck des Inhalts des Systems anzeigt.Although not shown in the figures, for reasons of manufacturability and cost, the pump device 3 and the pressure sensor 5 in the same assembly with each other and / or in the same assembly as the reservoir 6 to be built in. The pumping unit 3 can be placed inside the container so that on an inlet tube 8th can be dispensed with entirely; the inlet to the pumping unit 3 is thus located directly in the body of the stored urea 7th . The storage container 6 will normally be provided with an access port for topping up urea during operation. In other embodiments, the pumping device 3 have multiple outlets that connect to the supply lines 10a and 10b are connected so that the common supply line 4th becomes superfluous. In such a configuration, the pressure sensor can be connected directly to the pump device 3 connected to measure the pressure in the feed line. The pressure sensor 5 may also include a plurality of pressure sensors that have different pressure sensor capabilities or may be distributed at multiple locations within the system, however such distributed pressure sensor systems would be understood to provide the same pressure signal to the controller 11 that shows the printing of the system's contents.

Es wird geschätzt, dass in anderen Varianten die Pumpvorrichtung 3 alternativ verschiedene Konfigurationen umfassen kann, die die Funktionalität einer reversiblen Pumpe ermöglichen, die Flüssigkeit entweder in Vorwärts- oder Rückwärtsrichtung pumpen kann. Die Pumpvorrichtung 3 kann eine unidirektionale Pumpe umfassen, die mit einem Umschaltventil gekoppelt ist, um die Vorwärts- und Rückwärtsrichtung des Flüssigkeitsstroms zu gewährleisten. Die Pumpvorrichtung 3 kann ferner zwei Pumpen umfassen, wobei eine Pumpe so konfiguriert ist, dass sie Flüssigkeit in Vorwärtsrichtung pumpt und die andere Pumpe so konfiguriert ist, dass sie Flüssigkeit in Rückwärtsrichtung pumpt. Solche Pumpen können Verdrängerpumpen oder Kreiselpumpen umfassen.It is estimated that in other variants the pumping device 3 alternatively, may include various configurations that enable the functionality of a reversible pump capable of pumping liquid in either a forward or reverse direction. The pumping device 3 may include a unidirectional pump coupled to a reversing valve to ensure the forward and reverse direction of the liquid flow. The pumping device 3 may further include two pumps, one pump configured to pump liquid in the forward direction and the other pump configured to pump liquid in the reverse direction. Such pumps can include positive displacement pumps or centrifugal pumps.

zeigt zwei Injektoren 2a, 2b, aber andere Varianten sind mit nur einem Injektor oder mit mehr als zwei Injektoren möglich. Mehrfacheinspritzdüsen werden immer häufiger eingesetzt, um eine bessere Kontrolle der Harnstoffdosierung zu ermöglichen, da die Abgasemissionsvorschriften immer strenger werden. Beispielsweise können zwei Injektoren für die Aufbringung von Harnstoff auf zwei separate SCR-Vorrichtungen innerhalb eines Abgassystems erforderlich sein. Bei jedem System mit mehr als einer Einspritzdüse ist es erforderlich, dass das gemeinsame Zufuhrrohr 4 an einer oder mehreren Verbindungsstellen 9 in mindestens zwei einzelne Zufuhrrohre 10a, 10b ...10n unterteilt wird, die jeweils einen Durchfluss zu einer Einspritzdüse 2a, 2b ...2n liefern. Die einzelnen Speiserohre können gleich lang oder unterschiedlich lang sein und sind in der Regel kürzer als das gemeinsame Speiserohr 4. shows two injectors 2a , 2 B , but other variants are possible with just one injector or with more than two injectors. Multiple injectors are increasingly used to allow better control of urea dosing as exhaust emission regulations become more stringent. For example, two injectors may be required to apply urea to two separate SCR devices within an exhaust system. Any system with more than one injector requires that the common supply pipe 4th at one or more connection points 9 in at least two individual feed tubes 10a , 10b ... 10n is divided, each having a flow to an injector 2a , 2 B ... deliver 2n. The individual feed pipes can be of the same length or of different lengths and are usually shorter than the common feed pipe 4th .

Bei den Einspritzdüsen 2a, 2b in kann es sich um Ventile handeln, die den Harnstoffstrom durch ihren Öffnungsgrad oder durch die Steuerung ihres Arbeitszyklus steuern. Diese Ventile können mit Hilfe eines Elektromagneten geöffnet und geschlossen werden. Flüssigkeitsinjektoren können von den im Feld arbeitenden Personen auch als Dosiermodule bezeichnet werden. Die von einem Injektor applizierte Harnstoffdosis hängt von der Durchflusscharakteristik des Ventils, der Gesamtbetriebsdauer, dem Arbeitszyklus und auch von der Druckbeaufschlagung und den Durchflusskapazitäten der Pumpenanlage ab. 3. Jedes in der Flüssigkeit mitgerissene Gas wirkt sich auch auf die Dosis des applizierten flüssigen Wirkstoffs aus.With the injection nozzles 2a , 2 B in it can be valves that control the urea flow by their degree of opening or by controlling their duty cycle. These valves can be opened and closed with the help of an electromagnet. Liquid injectors can also be referred to as dosing modules by those working in the field. The urea dose applied by an injector depends on the flow characteristics of the valve, the total operating time, the work cycle and also on the pressurization and flow capacities of the pump system. 3. Every gas entrained in the liquid also has an effect on the dose of the applied liquid active substance.

Ist der Harnstoffdruck im System niedriger als der Gasdruck im Auspuffsystem, strömt das Gas durch einen offenen Injektor rückwärts in die Rohre 10a, 10b und 4 des Harnstoffeinspritzsystems sowie in die Pumpenanlage 3. Diese Situation kann auftreten, wenn bei einer nominell geschlossenen Einspritzdüse Gas entweicht oder wenn die Pumpvorrichtung 3 in Rückwärtsrichtung betrieben wird, um eine Einspritzdüse von Harnstoff zu reinigen, während die Einspritzdüse offen ist. Bei einem Spülvorgang kann ein Injektor, wie oben beschrieben, zum Lumen des Auspuffsystems hin offen sein, oder einige Injektoren besitzen ein separates Ventil, das sich zur atmosphärischen Luft hin öffnet. Das Spülen des einzelnen Zufuhrrohrs 10a, das den Injektor 2a speist, kann durch Schließen des Injektors 2b und Öffnen nur des Injektors 2a erfolgen, während die Pumpvorrichtung 3 rückwärts läuft. Auf diese Weise können verschiedene Abschnitte der Zufuhrleitung 4, 10a, 10b und der Einlaßleitung 8 von Harnstoff gespült und mit Gas gefüllt werden.If the urea pressure in the system is lower than the gas pressure in the exhaust system, the gas flows backwards through an open injector into the pipes 10a , 10b and 4th the urea injection system as well as in the pump system 3 . This situation can occur when gas is leaking from a nominally closed injector or when the pumping device 3 is operated in reverse direction to purge an injection nozzle of urea while the injection nozzle is open. During a purging process, an injector, as described above, can be open to the lumen of the exhaust system, or some injectors have a separate valve that opens to atmospheric air. Flushing the single feed tube 10a that has the injector 2a feeds can by closing the injector 2 B and opening the injector only 2a done while the pumping device 3 runs backwards. In this way, different sections of the supply line 4th , 10a , 10b and the inlet pipe 8th purged of urea and filled with gas.

Spülvorgänge sind erforderlich, um Probleme durch Einfrieren von Harnstoff in den Harnstoffeinspritzdüsen 2a, 2b zu vermeiden. Es gibt jedoch noch andere Gründe, warum Gas innerhalb des Einspritzsystems vorhanden sein kann, wie z.B. Leckage. Die Einspritzdüsen selbst sind anfällig für Gasleckagen, so dass der Spülvorgang in der Regel Harnstoff zurück zu jeder Verbindungsstelle 9 in der Leitung von Systemen mit mehreren Einspritzdüsen zieht, da dies die an den Einspritzdüsen wirkenden hydrostatischen Drücke minimiert und die daraus resultierenden Gasleckagen an den Einspritzdüsen verringert. Gas ist auch in Einspritzsystemen während der Fertigungsmontage oder während der Wartungsarbeiten vorhanden, und ein Teil des Gases kann bei unzureichender Ansaugung des Systems zurückgehalten werden. In all diesen Fällen können die Zufuhrleitungen 4, 10a, 10b und Anschlüsse 9 Gas enthalten. Die Verzweigungen 9 und andere Diskontinuitäten oder Oberflächenunregelmäßigkeiten in den Zufuhrleitungen 4, 10a, 10b, den Einspritzdüsen 2a, 2b, dem Drucksensor 5 oder der Pumpvorrichtung 3 können den Harnstoffstrom stören und es der Luft ermöglichen, diskrete Blasen zu bilden, die im Harnstoff mitgerissen werden, selbst wenn das System vollständig angesaugt ist. Aus diesen Gründen ist der Gaseintrag schwer vorherzusagen und zu kontrollieren. Verschiedene Szenarien für den Gaseintrag sind in den bis dargestellt.Flushing operations are required to avoid problems with urea freezing in the urea injectors 2a , 2 B to avoid. However, there is still other reasons gas may be present within the injection system, such as leakage. The injectors themselves are prone to gas leaks, so the purging process usually returns urea to each junction 9 pulls in the line of systems with multiple injectors, as this minimizes the hydrostatic pressures acting on the injectors and reduces the resulting gas leaks at the injectors. Gas is also present in injection systems during assembly or maintenance, and some of the gas can be retained if the system is insufficiently primed. In all these cases, the supply lines 4th , 10a , 10b and connections 9 Gas included. The branches 9 and other discontinuities or surface irregularities in the supply lines 4th , 10a , 10b , the injectors 2a , 2 B , the pressure sensor 5 or the pumping device 3 can disrupt the flow of urea and allow the air to form discrete bubbles that are entrained in the urea even when the system is fully aspirated. For these reasons, gas influx is difficult to predict and control. Different scenarios for gas entry are in the to shown.

zeigt die vom Regler implementierte erfinderische Methode zur Messung des Gasmitreißens in der Flüssigkeit des Systems. Im ersten Schritt, S1, werden alle Injektoren geschlossen, um ein einzelnes zusammenhängendes Testvolumen zu isolieren, das die Innenvolumina der Zufuhrleitungen 4, 10a, 10b, der Anschlüsse 9, der Pumpenvorrichtung 3, des Drucksensors 5 und alle anderen Hilfselemente umfasst, die ein Volumen in Kontinuität mit dem zu prüfenden Volumen liefern können. An dieser Verbindungsstelle kann der Druck innerhalb des Systems zuvor über den atmosphärischen Druck angehoben worden sein, indem die Pumpvorrichtung 3 in Vorwärtsrichtung gepumpt wurde. Der zweite Schritt, S2, besteht darin, die Pumpvorrichtung 3 in Rückwärtsrichtung zu betreiben, um Flüssigkeit, die entweder Flüssigkeit, Gas oder eine Kombination aus Flüssigkeit und Gas enthält, abzuziehen. Während Schritt S2 ausgeführt wird, werden die Ausgangsdaten des Drucksensors 5 von der Steuerung 11 aufgezeichnet, um die Druckabbaurate, dargestellt als Schritt S3, abzuleiten. shows the inventive method implemented by the controller for measuring the gas entrainment in the liquid of the system. In the first step, S1 , all injectors are closed to isolate a single contiguous test volume that is the internal volumes of the supply lines 4th , 10a , 10b , the connections 9 , the pump device 3 , the pressure sensor 5 and includes all other auxiliary elements that can provide a volume in continuity with the volume to be tested. At this junction, the pressure within the system may previously have been raised above atmospheric pressure by the pumping device 3 was pumped in the forward direction. The second step S2 , consists in the pumping device 3 operate in reverse to withdraw liquid containing either liquid, gas, or a combination of liquid and gas. During step S2 is executed, the output data of the pressure sensor 5 from the controller 11 recorded to the depressurization rate, represented as a step S3 to derive.

Der nächste Schritt S4 der Methode besteht darin, aus der Druckabsenkungsrate eine Messung der mitgerissenen Gasmenge abzuleiten. In einem idealen System hängt die Rate der Druckreduzierung von der Pumpendurchflussrate, dem gesamten Prüfvolumen und dem Gasanteil des Inhalts innerhalb des Prüfvolumens ab. In der Realität ist das System nicht ideal, und andere Faktoren wie die Elastizität der Rohre, die Leckage von Ventilen und Pumpe, die Zusammensetzung und Kompressibilität des Inhalts haben einen Einfluss auf die Druckverringerungsrate. Vorausgesetzt, dass diese anderen Faktoren, die das System nicht ideal machen, ausreichend kontrolliert werden, hängt die Druckreduktionsrate im Wesentlichen von der Gasfraktion innerhalb des Prüfvolumens ab.The next step S4 The method consists in deriving a measurement of the amount of gas entrained from the rate of pressure reduction. In an ideal system, the rate of pressure reduction depends on the pump flow rate, the total test volume, and the gas fraction of the contents within the test volume. In reality the system is not ideal and other factors such as the elasticity of the pipes, leakage from the valves and pump, the composition and compressibility of the contents all have an impact on the rate of pressure reduction. Provided that these other factors that make the system less than ideal are adequately controlled, the rate of pressure reduction will largely depend on the fraction of gas within the test volume.

Da das Testvolumen und die Pumpendurchflussrate im Voraus bekannt sind, ist der Regler in der Lage, den Gasanteil auf der oben genannten theoretischen Grundlage zu berechnen. Alternativ ist es auch möglich, den Regler so zu konfigurieren, dass er die Gasfraktion durch Vergleich mit Testdaten berechnet. In diesem Fall wird im Regler eine Nachschlagetabelle mit Testdaten bereitgestellt, die eine bestimmte Druckabsenkungsrate oder einen bestimmten Bereich von Druckabsenkungsraten einer bestimmten Gasfraktion oder einem bestimmten Bereich von Gasfraktionen zuordnet. Alternativ kann aus den Testdaten eine empirische Gleichung abgeleitet werden, die die Gasfraktion mit der Rate der Druckreduzierung in Beziehung setzt. Welches praktische Mittel auch immer für eine bestimmte Anwendung wünschenswert oder am besten geeignet ist, die Berechnung der Gasfraktion aus der Druckabsenkungsrate macht sich diese Beziehung zunutze und ist in Schritt S4 von Bild 3 dargestellt.Since the test volume and the pump flow rate are known in advance, the controller is able to calculate the gas fraction based on the above theoretical basis. Alternatively, it is also possible to configure the controller so that it calculates the gas fraction by comparing it with test data. In this case, a look-up table with test data is provided in the regulator, which assigns a specific pressure reduction rate or a specific range of pressure reduction rates to a specific gas fraction or a specific range of gas fractions. Alternatively, an empirical equation relating the gas fraction to the rate of pressure reduction can be derived from the test data. Whichever practical means is desirable or best suited for a particular application, calculating the gas fraction from the depressurization rate takes advantage of this relationship and is in step S4 from picture 3 shown.

Nachdem ein Wert für die Gasmitnahmemenge berechnet worden ist, wird im letzten Schritt S5 der Wert als Datenwert im Speicher des Steuergerätes 11 oder als Signal an einen anderen Teil des Steuergerätes oder an ein anderes Steuergerät im Fahrzeug ausgegeben, z.B. über einen in der Automobilindustrie bekannten Datenbus wie LIN (Local Interconnect Network), CAN-Bus (Controller Area Network), Ethernet oder ähnliches. Dieser Schritt ist als Schritt S5 in Bild 3 dargestellt.After a value for the gas entrainment amount has been calculated, the last step is S5 the value as a data value in the memory of the control unit 11 or output as a signal to another part of the control unit or to another control unit in the vehicle, for example via a data bus known in the automotive industry such as LIN (Local Interconnect Network), CAN bus (Controller Area Network), Ethernet or the like. This step is called a step S5 in picture 3 shown.

zeigt den Zustand verschiedener Elemente des Systems entlang einer Zeitachse 33 während der Methode von , bei der die Injektoren durchgehend geschlossen sind und der Anfangszustand des Systemdrucks stabil ist 37. Der Pumpenapparat wird zwischen den Zeiten t34 und t35 in Rückwärtsrichtung betrieben. In zeigt das obere Diagramm den Zustand der Pumpvorrichtung 30 als entweder rückwärtslaufend 31 oder gestoppt 32. Das untere Diagramm veranschaulicht den Ausgang 36 des Drucksensors 5 für zwei verschiedene Beispiele - ein relativ hoher Grad an Gasmitnahme, bei dem der Druck langsam abfällt 38, und ein relativ niedriger Grad an Gasmitnahme, bei dem der Druck schneller abfällt 39. Die Rate der Druckreduzierung 38, 39 wird dann vom Regler 11 aufgezeichnet. shows the state of various elements of the system along a time axis 33 during the method of , in which the injectors are continuously closed and the initial state of the system pressure is stable 37 . The pumping apparatus is between times t34 and t35 operated in reverse direction. In the upper diagram shows the state of the pumping device 30th than either running backwards 31 or stopped 32 . The diagram below illustrates the outcome 36 of the pressure sensor 5 for two different examples - a relatively high degree of gas entrainment at which the pressure slowly drops 38 , and a relatively low level of gas entrainment where the pressure drops faster 39 . The rate of pressure reduction 38 , 39 is then from the controller 11 recorded.

Vergleicht man die und , so ist das Schließen der Injektoren S1 der vor dem Start der Pumpvorrichtung in Rückwärtsrichtung zum Zeitpunkt t34 der abgeschlossen. Sobald die Pumpvorrichtung bei t34 in gestartet ist, läuft die Pumpvorrichtung wie in Schritt S2 in beschrieben, und der Druck wird wie in Schritt S3 in beschrieben überwacht, bis die Pumpvorrichtung zum Zeitpunkt t35 in abgeschaltet wird. Die Geschwindigkeit der Druckreduzierung wird wie in Schritt S4 von 3 beschrieben nach dem Zeitpunkt t35 von 4 bestimmt, dann wird das Signal, das die Menge des mitgerissenen Gases anzeigt, in Schritt S5 von 3 ausgegeben.If you compare the and so is the closing of the injectors S1 the before starting the pumping device in reverse at the time t34 the completed. As soon as the Pumping device at t34 in has started, the pumping device runs as in step S2 in and printing is as in step S3 in described monitored until the pumping device at the time t35 in is switched off. The pressure reduction speed will be as in step S4 of 3 described after the point in time t35 of 4th then the signal indicating the amount of entrained gas is determined in step S5 of 3 issued.

Obwohl nicht gezeigt, kann auch eine Variation der Methode angewandt werden, indem zunächst der Betrieb der rückwärts laufenden Pumpenanlage gestartet wird, bevor die Injektoren geschlossen werden. Daher befindet sich das System dann, obwohl es in einer anderen Reihenfolge der Schritte erreicht wurde, im gleichen Zustand wie S2 in bei laufender Pumpe und geschlossenen Injektoren. Die Druckabfallrate S3 kann dann wie zuvor gemessen werden. In diesem Fall ist es unwahrscheinlich, dass der Druck stabil ist, bevor die Injektoren bei t34 geschlossen sind. Während des Zeitraums t34 bis t35 sinkt der Druck jedoch immer noch mit einer Rate, die von der Menge des im System mitgerissenen Gases abhängt.Although not shown, a variation of the method can be used by first starting the operation of the reverse pump system before closing the injectors. Therefore, although the system was reached in a different order of steps, the system is then in the same state as S2 in with the pump running and the injectors closed. The rate of pressure drop S3 can then be measured as before. In this case it is unlikely that the pressure will be stable before the injectors at t34 are closed. During the period t34 to t35 however, the pressure will still decrease at a rate that depends on the amount of gas entrained in the system.

Anstatt bis t35 in zu warten, kann alternativ die Geschwindigkeit der Druckreduzierung verwendet werden, um die Berechnung im Schritt S4 in intermittierend oder kontinuierlich während des Zeitraums t34 bis t35 in durchzuführen. In diesem Fall können die Schritte S2, S3 und S4 gleichzeitig auftreten. In diesem Fall kann der Schritt S4 mehrmals zwischen t34 und t35 von 4 auftreten, so dass mehrere Zwischenwerte des Gasmitreißens erzeugt werden, bevor ein Endwert erzeugt wird.Instead of up t35 in to wait, the rate of pressure reduction can alternatively be used to perform the calculation in step S4 in intermittently or continuously during the period t34 to t35 in perform. In this case you can follow the steps S2 , S3 and S4 occur simultaneously. In this case the step S4 several times between t34 and t35 of 4th occur so that several intermediate values of gas entrainment are generated before a final value is generated.

Die Ausgabe von Schritt S5 kann zu jedem Zeitpunkt nach Schritt S4 erzeugt werden. Tatsächlich können die Schritte S2, S3, S4 und S5 zur gleichen Zeit stattfinden, wodurch ein zeitveränderliches Ausgangssignal erzeugt wird, das Gasmitnahme anzeigt. Zu jedem Zeitpunkt, an dem die Bestimmung der Druckreduktionsrate abgeschlossen ist, kann das Signal, das die Menge des mitgerissenen Gases anzeigt, in Schritt S5 ausgegeben werden.The output of step S5 can step at any time S4 be generated. Indeed, the steps can S2 , S3 , S4 and S5 take place at the same time, producing a time varying output signal indicative of gas entrainment. At each point in time at which the determination of the pressure reduction rate has been completed, the signal indicating the amount of entrained gas in step S5 are issued.

Wie bereits erwähnt, beeinflusst, wenn Harnstoff mitgerissene Gasblasen enthält, dies die Harnstoffdosis, die während des nachfolgenden Dosierungsverfahrens appliziert wird. Dieser Effekt tritt direkt als Folge des Gasanteils in der Flüssigkeit auf; z.B. bedeutet ein nominaler Gasanteil von 10%, dass nur nominal 90% der injizierten Flüssigkeit Harnstoff ist, obwohl dieses Verhältnis auch vom Druck abhängt. Der Effekt des Gasanteils kann auch indirekt auftreten, indem die Strömungs- und Druckeigenschaften des Einspritzsystems beeinträchtigt werden. Folglich kann die Messung des Gasmitreißens bei einer nachfolgenden Injektion einer Dosis Harnstoff berücksichtigt werden, um sicherzustellen, dass die angewendete Dosis um den Gasmitreißer korrigiert wird. Dies kann die Korrektur des Gasanteils in der injizierten Flüssigkeit und/oder die Korrektur von Änderungen in den Strömungseigenschaften der gasmitgerissenen Flüssigkeit beinhalten.As mentioned earlier, if urea contains entrained gas bubbles, this affects the dose of urea that is administered during the subsequent dosing process. This effect occurs directly as a result of the gas content in the liquid; e.g. a nominal gas fraction of 10% means that only nominally 90% of the injected liquid is urea, although this ratio also depends on the pressure. The gas fraction effect can also occur indirectly, in that the flow and pressure properties of the injection system are impaired. Thus, the measurement of gas entrainment in a subsequent injection of a dose of urea can be taken into account to ensure that the applied dose is corrected for gas entrainment. This can include correcting the proportion of gas in the injected liquid and / or correcting changes in the flow properties of the gas-entrained liquid.

zeigt ein Beispiel dafür, wie der Gasmitriss bei nachfolgenden Dosiervorgängen berücksichtigt wird, z.B. durch Änderung der Einschaltdauer von Injektor(en) und Pumpenapparat. In Schritt S6 erhält das Steuergerät 11 eine Anforderung für die Harnstoffdosierung des Abgases, wobei diese Anforderung von der Temperatur, dem Durchfluss und der Zusammensetzung des Abgases oder des erwarteten Abgases abhängig ist. In Schritt S7 berechnet das Steuergerät 11 die erforderlichen Pumpen- und Injektor-Arbeitszyklen unter Verwendung des Wertes des Gasanteils, der zuvor aus einer früheren Messung berechnet wurde, z.B. bei der Methode von . In Schritt S8 wird die Pumpenvorrichtung in Vorwärtsrichtung betrieben, um das Harnstoffeinspritzsystem entsprechend dem berechneten Tastverhältnis unter Druck zu setzen, und in Schritt S9 werden ein oder mehrere Harnstoffeinspritzdüsen entsprechend dem berechneten Tastverhältnis betrieben, um die korrekte Harnstoffdosierung wie in Schritt S6 gefordert zu liefern. shows an example of how gas entrainment is taken into account in subsequent dosing processes, e.g. by changing the duty cycle of the injector (s) and pump apparatus. In step S6 receives the control unit 11 a requirement for the urea metering of the exhaust gas, this requirement being dependent on the temperature, the flow rate and the composition of the exhaust gas or the expected exhaust gas. In step S7 calculates the control unit 11 the required pump and injector duty cycles using the value of the gas fraction that was previously calculated from a previous measurement, e.g. with the method of . In step S8 the pump device is operated in the forward direction to pressurize the urea injection system according to the calculated duty cycle, and in step S9 one or more urea injection nozzles are operated according to the calculated pulse duty factor in order to ensure the correct urea metering as in step S6 required to deliver.

Während der Harnstoffeinspritzung wird sich der Grad der Gasmitführung wahrscheinlich ändern, da gasmitgeführter Harnstoff in das Abgassystem eingespritzt wird. Daher kann der anfängliche Arbeitszyklus der Pumpenanlage und der Einspritzdüsen als Reaktion auf diese Änderung des Gasmitreißens angepasst werden. Die Schritte S8 und S9 können umgekehrt sein oder gleichzeitig erfolgen.During urea injection, the degree of gas entrainment will likely change as gas entrained urea is injected into the exhaust system. Therefore, the initial duty cycle of the pumping equipment and injectors can be adjusted in response to this change in gas entrainment. The steps S8 and S9 can be reversed or occur simultaneously.

In einem alternativen Beispiel wird nur einer der Arbeitszyklen von Pumpe und Injektor verändert. In diesem Fall wird in Schritt S7 nur der zu ändernde Arbeitszyklus berechnet.In an alternative example, only one of the pump and injector duty cycles is changed. In this case, step S7 only the duty cycle to be changed is calculated.

Wenn Teilspülvorgänge wie unten beschrieben durchgeführt werden, kann der Einspritzvorgang auch alle Abschnitte der gespülten (evakuierten) Rohrleitung sowie die Gasmitführung in einer Leitung, die noch Harnstoff enthält, berücksichtigen. Dies kann eine Anpassung an den Arbeitszyklus der Pumpenanlage oder des Injektors oder eine Verlängerung der Betriebszeit erfordern.If partial flushing processes are carried out as described below, the injection process can also take into account all sections of the flushed (evacuated) pipeline as well as the gas entrainment in a line that still contains urea. This may require an adjustment to the duty cycle of the pump system or the injector or an extension of the operating time.

zeigt eine Methode zur Spülung des Harnstoffsystems. In Schritt S10 wird einer der Injektoren 2a geöffnet und alle anderen geschlossen, dann wird in Schritt S11 die Pumpvorrichtung in Rückwärtsrichtung betrieben, um Harnstoff aus dem Zufuhrrohr 10a zu spülen. Wenn das Steuersystem mit Informationen über das Volumen der Zufuhrleitung und die Durchflussmenge der Pumpvorrichtung vorkonfiguriert ist, kann Schritt S11 dazu verwendet werden, nur die Zufuhrleitung 10a zu spülen, so dass die Spülung gestoppt werden kann, wenn der Harnstoff zur Verbindungsstelle 9 zurückgezogen wird. An diesem Punkt kann die Pumpvorrichtung, wie in Schritt S12 angegeben, angehalten werden, während der offene Injektor 2a geschlossen und ein weiterer 2b, wie in Schritt S13 gezeigt, geöffnet wird. Die Pumpvorrichtung wird dann in umgekehrter Richtung betrieben, um Harnstoff aus dem Zufuhrrohr 10b in Schritt S14 auszuspülen. Wenn mehr als zwei Injektoren vorhanden sind, können die Schritte S12 bis S14 wiederholt werden, um deren Zuleitungen zu spülen. Wie beim ersten Spülvorgang der Speiseleitung 10a kann der Regler 11 betätigt werden, um Harnstoff zurück zur Verzweigung 9 zu spülen, aber nicht weiter. Alternativ kann das Steuergerät 11 so betrieben werden, dass Harnstoff über die gemeinsame Zufuhrleitung 4 zurück zur Pumpenanlage 3 und darüber hinaus in die Einlassleitung 8 gespült wird. shows a method for flushing the urea system. In step S10 becomes one of the injectors 2a open and close all others, then step in S11 the pumping device operated in reverse to remove urea from the supply pipe 10a to wash. When the control system with information about the volume of the supply line and the flow rate of the pumping device is preconfigured, step S11 to be used, only the supply line 10a to flush so that the flush can be stopped when the urea reaches the junction 9 is withdrawn. At this point the pumping device can, as in step S12 specified to be stopped while the injector is open 2a closed and another 2b, as in step S13 shown is opened. The pumping device is then operated in reverse to remove urea from the supply pipe 10b in step S14 rinse out. If there are more than two injectors, the steps can S12 to S14 be repeated to rinse their supply lines. As with the first flushing of the feed line 10a can the controller 11 operated to return urea to the branch 9 to rinse, but no further. Alternatively, the control unit 11 operated in such a way that urea via the common supply line 4th back to the pump system 3 and beyond into the inlet pipe 8th is rinsed.

Die Messung der Druckreduzierung und Ableitung der Gasfraktion, wie in den Schritten S3 und S4 von gezeigt, kann zu Beginn, am Ende oder während eines Spülvorgangs, wie in gezeigt, durchgeführt werden. Beispielsweise kann es wünschenswert sein, den Harnstoff nur aus einer einzelnen Speiseleitung 10a zu spülen, indem nur die Schritte S10, S11 und S12 von durchgeführt werden, und dann die Messung der Gasfraktion gemäß den Schritten S3 und S4 durchzuführen, um die Gasfraktion in der einzelnen Speiseleitung 10b und der gemeinsamen Speiseleitung 4 zu bestimmen. Es kann auch wünschenswert sein, den Harnstoff aus den beiden einzelnen Zufuhrrohren 10a und 10b zu spülen, wie in den Schritten S10 bis S14 in dargestellt, und dann die Messung durchzuführen, um die Gasfraktion in dem gemeinsamen Zufuhrrohr 4 gemäß den Schritten S3 und S4 zu bestätigen. Auf diese Weise ist es möglich, den Zustand des Systems so zu manipulieren, dass es getrennte Bereiche für Gas und Harnstoff aufweist, wobei der Harnstoffbereich jedoch möglicherweise mitgerissene Gasblasen enthält. Indem dem Steuergerät 11 Daten wie das Volumen der Rohre und die Durchflussrate der Pumpenvorrichtung bei unterschiedlichen Arbeitszyklen zur Verfügung gestellt werden, ist es dem Steuergerät 11 möglich, den Gasanteil innerhalb eines Harnstoffbereichs für ein System zu berechnen, das getrennte Bereiche sowohl von Gas als auch von Harnstoff enthält. Diese Berechnungen erfordern, dass der Regler 11 Zugang zu zusätzlichen Daten hat, die die Geschwindigkeit der Druckreduzierung mit einer bestimmten Gasfraktion für jede der zu prüfenden Bedingungen korreliert. The measurement of the pressure reduction and discharge of the gas fraction, as in the steps S3 and S4 of shown, can be used at the beginning, at the end or during a flush, as in shown to be performed. For example, it may be desirable to have the urea only from a single feed line 10a to rinse by just following the steps S10 , S11 and S12 of and then the measurement of the gas fraction according to the steps S3 and S4 carry out the gas fraction in the individual feed line 10b and the common feed line 4th to determine. It may also be desirable to remove the urea from the two individual feed pipes 10a and 10b to rinse as in the steps S10 to S14 in shown, and then perform the measurement to find the gas fraction in the common feed pipe 4th according to the steps S3 and S4 to confirm. In this way it is possible to manipulate the state of the system so that it has separate areas for gas and urea, the urea area, however, possibly containing entrained gas bubbles. By the control unit 11 It is the control unit that provides data such as the volume of the pipes and the flow rate of the pump device for different work cycles 11 possible to calculate the fraction of gas within a urea range for a system that contains separate ranges of both gas and urea. These calculations require that the controller 11 Has access to additional data that correlates the rate of pressure reduction with a particular gas fraction for each of the conditions under test.

Diese Korrelation kann in Form von Nachschlagetabellen oder einer empirischen Gleichung auf der Grundlage von Testdaten oder einer theoretischen Berechnung auf der Grundlage von Systemvolumina wie den Volumina der Rohre 10a, 10b und 4 in Abhängigkeit von der zu prüfenden Bedingung erfolgen. Mit diesen verschiedenen Methoden kann das System verschiedene Zustände erreichen, wie in den , , oder dargestellt.This correlation can be in the form of look-up tables or an empirical equation based on test data or a theoretical calculation based on system volumes such as the volumes of the pipes 10a , 10b and 4th depending on the condition to be checked. With these different methods, the system can reach different states, as in the , , or shown.

Auf der Grundlage von Messungen des Gasmitreißens kann der Regler 11 erweiterte Spülvorgänge durchführen, um Harnstoff aus einem oder mehreren der Zufuhrrohre 4, 10a, 10b, der Pumpenvorrichtung 3 und dem Einlassrohr 8 zu evakuieren.Based on measurements of gas entrainment, the controller can 11 Perform advanced flushing operations to remove urea from one or more of the supply pipes 4th , 10a , 10b , the pump device 3 and the inlet pipe 8th to evacuate.

Nach teilweiser oder vollständiger Spülung des Harnstoffeinspritzsystems 26 kann das Steuergerät 11 einen Ansaugvorgang durchführen, um eine oder mehrere der Zufuhrleitungen 4, 10a, 10b, Pumpenvorrichtung 3 und Einlaßleitung 8 wieder mit Harnstoff zu füllen.After partial or complete flushing of the urea injection system 26th can the control unit 11 perform a priming operation to one or more of the supply lines 4th , 10a , 10b , Pump device 3 and inlet pipe 8th to fill again with urea.

Die bis zeigen eine Vielzahl von möglichen Gaseintragsszenarien in einem Flüssigkeitseinspritzsystem. In ist ein Flüssigkeitseinspritzsystem dargestellt, das aus einem Vorratsbehälter 6 mit Flüssigkeit 7 und einer Pumpe 3 mit integriertem Drucksensor 5 besteht, die Flüssigkeit in eine gemeinsame Speiseleitung 4 einspeist, die sich dann an einem Anschluss 9 in zwei einzelne Speiseleitungen 10a, 10b teilt, die mit zwei Injektoren 2a, 2b verbunden sind. Der Inhalt der einzelnen Zufuhrrohre 10a, 10b enthält kleine Gasblasen 32 mit Bereichen 31 mit Flüssigkeit zwischen den Gasblasen 32. Das gemeinsame Zufuhrrohr 4 enthält Flüssigkeit, die kein Gas enthält 30. hat die gleichen Erkennungsmerkmale wie , aber die Gasblasen 32 sind so groß, dass sie besser als Reste von Flüssigkeit 31 in einem gasgefüllten Bereich der einzelnen Zufuhrrohre 10a und 10b beschrieben werden können. Diese Alternativen werden dann als im wesentlichen dasselbe Szenario angesehen, unterscheiden sich aber in ihrem Ausmaß. Diese Arten von Situationen können durch Leckage von Luft durch Injektoren in das System entstehen, möglicherweise aufgrund eines am Injektor wirkenden Differenzdrucks. Alternativ können diese Situationen auch durch einen teilweise wirksamen Spülvorgang entstehen, vielleicht weil eine Flüssigkeit in den Windungen des Systems eingeschlossen wird. Oder diese Situationen können aufgrund eines teilweise wirksamen Ansaugvorgangs auftreten, vielleicht weil etwas Gas in den kleinen Diskontinuitäten der inneren Oberflächen des Systems eingeschlossen wird. Dies sind nur Beispielillustrationen, und diejenigen, die sich auf diesem Gebiet auskennen, werden verstehen, dass eine Vielzahl von Szenarien möglich ist.The to show a variety of possible gas entry scenarios in a liquid injection system. In shows a liquid injection system that consists of a reservoir 6 with liquid 7th and a pump 3 with integrated pressure sensor 5 consists, the liquid in a common feed line 4th feeds, which is then connected to a connection 9 into two separate feed lines 10a , 10b shares that with two injectors 2a , 2 B are connected. The content of each feed pipe 10a , 10b contains small gas bubbles 32 with areas 31 with liquid between the gas bubbles 32 . The common supply pipe 4th contains liquid that does not contain gas 30. has the same distinguishing features as , but the gas bubbles 32 are so big that they are better than leftovers from liquid 31 in a gas-filled area of the individual supply pipes 10a and 10b can be described. These alternatives are then viewed as essentially the same scenario, but differ in their extent. These types of situations can arise from leakage of air into the system through injectors, possibly due to differential pressure acting on the injector. Alternatively, these situations can arise from a partially effective flushing process, perhaps because a liquid becomes trapped in the coils of the system. Or these situations may arise because of a partially effective suction process, perhaps because some gas is trapped in the small discontinuities in the internal surfaces of the system. These are just sample illustrations, and those skilled in the art will understand that a variety of scenarios are possible.

zeigt das System von , nachdem eine erfolgreiche Spülung von durchgeführt wurde. In diesem Fall wurden die einzelnen Zufuhrleitungen 10a und 10b von aller Flüssigkeit evakuiert, so dass sie nur das Gas 33 enthalten, das während des Spülvorgangs durch die Injektoren 2a und 2b in das System gesaugt wurde. Das gemeinsame Speiserohr 4 enthält die Flüssigkeit 31 mit Gasblasen 32, die vor dem Spülvorgang in den einzelnen Speiserohren 10a und 10b vorhanden waren ( ). Der während des Spülvorgangs gemessene Druckabfall gibt einen Hinweis auf die Gasmenge in der gemeinsamen Speiseleitung 4, die bei nachfolgenden Injektions- oder Spülvorgängen wie zuvor beschrieben berücksichtigt wird. In ähnlicher Weise zeigt das System von , nachdem ein erfolgreicher Spülvorgang von durchgeführt wurde. shows the system of after a successful flush of was carried out. In this case, the individual feed lines 10a and 10b of all liquid evacuated, so they just take the gas 33 contained during the flushing process through the injectors 2a and 2 B has been sucked into the system. The common feed pipe 4th contains the liquid 31 with gas bubbles 32 in the individual feed pipes before the flushing process 10a and 10b were present ( ). The pressure drop measured during the flushing process provides an indication of the amount of gas in the common feed line 4th which is taken into account in subsequent injection or flushing processes as described above. Similarly shows the system of after a successful flush of was carried out.

zeigt eine alternative Ausführungsform eines Flüssigkeitseinspritzsystems, das zur Einspritzung von Wasser in einen Verbrennungsmotor 22 eines Fahrzeugs 20 zur Steuerung der Motortemperaturen und der Verbrennung verwendet wird. Bei Wassereinspritzsystemen treten ähnliche Probleme auf wie bei Harnstoffeinspritzsystemen, z.B. Schäden an den Einspritzdüsen, wenn Wasser im Inneren der Einspritzdüse gefriert und sich ausdehnt, weshalb die Wassereinspritzdüsen gespült werden, um dieses Problem zu beheben. Ebenso kann dies zu Gasmitreißen führen, was die Dosis des dem Motor zugeführten Wassers beeinflussen kann. Daher ist die oben beschriebene Methode auch für Wassereinspritzsysteme nützlich. In diesem Fall würde das Flüssigkeitseinspritzsystem von Bild 7 als ein Wassereinspritzsystem 28 beschrieben, das die gleiche Anordnung und die gleichen kennzeichnenden Merkmale wie in Bild 2 aufweist, außer dass anstelle von Harnstoff 7 Wasser als Einspritzmedium verwendet wird. Die Einspritzdüse ist dann so angeordnet, dass Wasser in einen Motor anstelle von Harnstoff in einen Auspuff eingespritzt wird. Der erfahrene Anwender würde es begrüßen, wenn Systemspezifikationen wie Druck, Durchflussraten und Materialspezifikationen zwischen einem Harnstoffeinspritzsystem 26 in und und einem Wassereinspritzsystem 28 in unterschiedlich wären. Figure 3 shows an alternate embodiment of a liquid injection system that is used to inject water into an internal combustion engine 22nd of a vehicle 20th is used to control engine temperatures and combustion. Water injection systems experience problems similar to urea injection systems, such as damage to the injectors when water freezes and expands inside the injector, so the water injectors are flushed to correct this problem. This can also lead to gas entrainment, which can affect the dose of water supplied to the engine. Therefore, the method described above is also useful for water injection systems. In this case the liquid injection system would be shown in Fig 7th than a water injection system 28 described, which has the same arrangement and the same characteristic features as in Fig 2 except that instead of urea 7th Water is used as the injection medium. The injector is then arranged to inject water into an engine instead of urea into an exhaust. The experienced user would appreciate having system specifications such as pressure, flow rates and material specifications between a urea injection system 26th in and and a water injection system 28 in would be different.

Die oben beschriebenen Methoden zur Anwendung auf ein Harnstoffeinspritzsystem 26 können sinnvollerweise auf ein solches Wassereinspritzsystem 28 angewendet werden. Insbesondere die Messung der Druckreduzierung und der Ableitung des Gasanteils, wie in dargestellt, kann in einem in dargestellten Wassereinspritzsystem durchgeführt werden. In einem solchen Wasserinjektionssystem 28 sind die Injektoren 2a, 2b Wasserinjektoren und der Speichertank 6 ein Wasserspeichertank, und die Funktionsprinzipien und Steuermethoden, wie hier beschrieben und in den , und dargestellt, bleiben die gleichen. Das Steuergerät 11 empfängt auch Signale, die in den Abbildungen nicht dargestellt sind und die die erforderliche Wasserdosierung angeben, oder Signale, die es dem Steuergerät 11 ermöglichen, die erforderliche Wasserdosierung zu berechnen, wie z.B. Motorbetriebsbedingungen sowie Drehzahl- und Drehmomentanforderungen des Motors.The methods described above for application to a urea injection system 26th can usefully use such a water injection system 28 be applied. In particular, the measurement of the pressure reduction and the discharge of the gas fraction, as in can be shown in an in water injection system shown. In such a water injection system 28 are the injectors 2a , 2 B Water injectors and the storage tank 6 a water storage tank, and the operating principles and control methods as described here and in the , and shown remain the same. The control unit 11 also receives signals that are not shown in the figures and that indicate the required water dosage, or signals that it sends to the control unit 11 allow the required water dosage to be calculated, such as engine operating conditions and engine speed and torque requirements.

Bild 8 zeigt eine schematische Darstellung des Reglers 11 aus Bild 2. In Bild 8 umfasst der Controller 11 einen einzelnen Prozessor 100, aber in anderen Ausführungsformen der Erfindung kann der Controller 11 mehr als einen Prozessor 100 umfassen. Der Controller 11 umfasst mindestens eine elektronische Speichervorrichtung 101, in der die Befehle 102 gespeichert sind, und der elektronische Prozessor 100 ist mit der mindestens einen elektronischen Speichervorrichtung 101 elektrisch gekoppelt, so dass er auf die Befehle 102 zugreifen kann.picture 8th shows a schematic representation of the controller 11 from picture 2 . In picture 8th includes the controller 11 a single processor 100 , but in other embodiments of the invention the controller can 11 more than one processor 100 include. The controller 11 comprises at least one electronic storage device 101 in which the commands 102 are stored and the electronic processor 100 is with the at least one electronic storage device 101 electrically coupled so that he is on the commands 102 can access.

Das Steuergerät 11 umfasst einen elektrischen Eingang 103 zum Empfang von Signalen von den Sensoren (nicht abgebildet), die so konfiguriert sind, dass sie zumindest den Druck im System erfassen. Das Steuergerät 11 umfasst auch einen elektrischen Ausgang 104 zur Bereitstellung von Ausgangssignalen für mindestens die Injektoren 2a, 2b und die Pumpvorrichtung 5 in der Ausführung von .The control unit 11 includes an electrical input 103 to receive signals from the sensors (not shown) which are configured to at least sense the pressure in the system. The control unit 11 also includes an electrical output 104 to provide output signals for at least the injectors 2a , 2 B and the pumping device 5 in the execution of .

Der Prozessor 100 ist so konfiguriert, dass er auf die im Speicherbaustein 101 gespeicherten Instruktionen 102 zugreift und die Instruktionen so ausführt, dass er in der Lage ist, die zuvor beschriebenen und in den Flussdiagrammen der , und zusammengefassten Funktionen zur Messung des Gasmitreißens, zur Durchführung der Flüssigkeitseinspritzung und zur Durchführung von Spülvorgängen auszuführen.The processor 100 is configured in such a way that it accesses the in the memory chip 101 stored instructions 102 accesses and executes the instructions so that he is able to use the previously described and in the flowcharts of the , and to perform combined functions for measuring gas entrainment, for performing liquid injection and for performing flushing processes.

Zum Zweck dieser Offenlegung ist zu verstehen, dass der hier beschriebene Controller 11 eine Steuereinheit oder ein Rechengerät mit einem oder mehreren elektronischen Prozessoren umfassen kann. Ein Fahrzeug und/oder ein System davon kann eine einzige Steuereinheit oder ein einziges elektronisches Steuergerät umfassen, oder alternativ können verschiedene Funktionen des Steuergeräts 11 in verschiedenen Steuereinheiten oder Steuergeräten verkörpert oder in diesen untergebracht sein. Es könnte ein Satz von Befehlen bereitgestellt werden, die bei ihrer Ausführung bewirken, dass das Steuergerät oder die Steuereinheit(en) die hier beschriebenen Steuertechniken (einschließlich der beschriebenen Methode(n)) implementiert. Der Befehlssatz kann in einen oder mehrere elektronische Prozessoren eingebettet sein, oder alternativ könnte der Befehlssatz als Software bereitgestellt werden, die von einem oder mehreren elektronischen Prozessoren ausgeführt wird. Zum Beispiel kann ein erster für die Verarbeitung Verantwortlicher in Software implementiert werden, die auf einem oder mehreren elektronischen Prozessoren ausgeführt wird, und ein oder mehrere andere für die Verarbeitung Verantwortliche können ebenfalls in Software implementiert werden, die auf einem oder mehreren elektronischen Prozessoren ausgeführt wird, optional auf demselben oder denselben Prozessoren wie der erste für die Verarbeitung Verantwortliche. Es wird jedoch geschätzt, dass auch andere Vorkehrungen nützlich sind, und daher soll die vorliegende Offenlegung nicht auf eine bestimmte Anordnung beschränkt werden. In jedem Fall kann der oben beschriebene Satz von Anweisungen in ein computerlesbares Speichermedium (z.B. ein nicht vorübergehendes computerlesbares Speichermedium) eingebettet sein, das einen beliebigen Mechanismus zur Speicherung von Informationen in einer von einer Maschine oder elektronischen Prozessoren/Computervorrichtung lesbaren Form umfassen kann, einschließlich, aber nicht beschränkt auf: ein magnetisches Speichermedium (z.B. Diskette); optisches Speichermedium (z.B. CD-ROM); magnetooptisches Speichermedium; Festwertspeicher (ROM); Speicher mit wahlfreiem Zugriff (RAM); löschbarer programmierbarer Speicher (z.B. EPROM und EEPROM); Flash-Speicher; oder elektrische oder andere Arten von Medien zur Speicherung solcher I nformationen/I nstru ktionen.For the purpose of this disclosure, it should be understood that the controller described herein 11 may comprise a control unit or a computing device with one or more electronic processors. A vehicle and / or a system thereof can comprise a single control unit or a single electronic control device, or alternatively various functions of the control device can be used 11 embodied in various control units or control devices or housed in these. A set of instructions could be provided which, when executed, cause the control device or control unit (s) to implement the control techniques (including the method (s) described) described herein. The instruction set can be embedded in one or more electronic processors or, alternatively, the instruction set could be provided as software that is executed by one or more electronic processors. For example, a first controller can be implemented in software that runs on one or more electronic processors and one or more other controllers can also be implemented in software that runs on one or more electronic processors, optionally on the same processor or processors as the first controller. However, it will be appreciated that other arrangements will also be useful, and therefore, it is not intended that the present disclosure be limited to any particular arrangement. In any event, the set of instructions described above may be embedded in a computer readable storage medium (e.g., non-transitory computer readable storage medium) that may include any mechanism for storing information in a form readable by a machine or electronic processor / computing device, including, but not limited to: a magnetic storage medium (e.g., floppy disk); optical storage medium (eg CD-ROM); magneto-optical storage medium; Read Only Memory (ROM); Random Access Memory (RAM); erasable programmable memory (e.g. EPROM and EEPROM); Flash memory; or electrical or other types of media for storing such information / instructions.

Es wird geschätzt, dass verschiedene Änderungen und Modifikationen an der vorliegenden Erfindung vorgenommen werden können, ohne vom Anwendungsbereich der vorliegenden Anmeldung abzuweichen.It is appreciated that various changes and modifications can be made in the present invention without departing from the scope of the present application.

Die in den , und dargestellten Blöcke können Schritte in einer Methode und/oder Codeabschnitte im Computerprogramm 102 darstellen. Die Veranschaulichung einer bestimmten Reihenfolge der Blöcke bedeutet nicht notwendigerweise, dass es eine erforderliche oder bevorzugte Reihenfolge für die Blöcke gibt, und die Reihenfolge und Anordnung der Blöcke kann variiert werden. Darüber hinaus kann es möglich sein, dass einige Schritte weggelassen werden.The ones in the , and The blocks shown can be steps in a method and / or sections of code in the computer program 102 represent. The illustration of a particular order of the blocks does not necessarily mean that there is a required or preferred order for the blocks, and the order and arrangement of the blocks can be varied. In addition, some steps may be left out.

Obwohl Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung in den vorstehenden Absätzen unter Bezugnahme auf verschiedene Beispiele beschrieben worden sind, sollte man sich darüber im Klaren sein, dass Änderungen an den angegebenen Beispielen vorgenommen werden können, ohne vom beanspruchten Erfindungsumfang abzuweichen.Although embodiments of the present invention have been described in the preceding paragraphs with reference to various examples, it should be understood that changes may be made in the examples given without departing from the scope of the invention as claimed.

Die in der vorhergehenden Beschreibung beschriebenen Merkmale können in anderen als den ausdrücklich beschriebenen Kombinationen verwendet werden.The features described in the preceding description can be used in combinations other than those expressly described.

Obwohl Funktionen mit Bezug auf bestimmte Merkmale beschrieben wurden, können diese Funktionen durch andere Merkmale, ob beschrieben oder nicht, ausgeführt werden.Although functions have been described with reference to certain features, those functions may be performed by other features, whether described or not.

Obwohl Merkmale mit Bezug auf bestimmte Ausführungsformen beschrieben wurden, können diese Merkmale auch in anderen Ausführungsformen vorhanden sein, ob beschrieben oder nicht.Although features have been described with reference to particular embodiments, those features may also be present in other embodiments, whether described or not.

Obwohl in der vorstehenden Beschreibung versucht wird, die Aufmerksamkeit auf diejenigen Merkmale der Erfindung zu lenken, die als besonders wichtig erachtet werden, ist zu verstehen, dass der Anmelder Schutz in Bezug auf jedes patentierbare Merkmal oder jede patentierbare Merkmalskombination beansprucht, auf das/die in den Zeichnungen Bezug genommen und/oder gezeigt wird, unabhängig davon, ob darauf besondere Betonung gelegt wurde oder nicht.Although the foregoing description attempts to draw attention to those features of the invention that are believed to be of particular importance, it should be understood that the applicant claims protection in respect of any patentable feature or combination of features to which in Reference is made to and / or shown in the drawings, whether or not particular emphasis is placed thereon.

Claims (9)

Steuergerät zum Betreiben eines Flüssigkeitseinspritzsystems, wobei das Flüssigkeitseinspritzsystem umfasst: mindestens einen Injektor zum Einspritzen einer Dosis unter Druck stehender Flüssigkeit, eine Pumpvorrichtung zum Fördern von Flüssigkeit in einer Vorwärtsrichtung, um die Flüssigkeitsinjektionssystem zum Durchführen einer Flüssigkeitsinjektion unter Druck zu setzen und zum Fördern von Flüssigkeit in einer Rückwärtsrichtung, um das Flüssigkeitsinjektionssystem drucklos zu machen, ein Rohr zum Fördern von Flüssigkeit zwischen der Pumpenvorrichtung und dem mindestens einen Injektor, einen Drucksensor zur Messung des Drucks der Flüssigkeit innerhalb des Flüssigkeitseinspritzsystems, wobei das Steuergerät so konfiguriert ist, dass es: den mindestens einen Injektor zum Schließen anweist, die Pumpvorrichtung so steuert, dass sie in Rückwärtsrichtung läuft, um das System drucklos zu machen, und eine Rate der Druckreduzierung während der Druckentlastung zu bestimmen.A control device for operating a liquid injection system, the liquid injection system comprising: at least one injector for injecting a dose of pressurized liquid, a pumping device for pumping liquid in a forward direction to pressurize the liquid injection system to perform liquid injection and for pumping liquid in a reverse direction to depressurize the liquid injection system, a pipe for conveying liquid between the pump device and the at least one injector, a pressure sensor for measuring the pressure of the liquid within the liquid injection system, the controller configured to: instructs the at least one injector to close, controls the pumping device to run in reverse to depressurize the system, and determine a rate of pressure reduction during depressurization. Steuergerät nach Anspruch 1, wobei das Steuergerät so konfiguriert ist, dass es eine Messung einer in der Flüssigkeit mitgerissenen Gasmenge aus der Geschwindigkeit der Druckreduzierung ableitet und ein Signal ausgibt, das die in der Flüssigkeit mitgerissene Gasmenge anzeigt.Control unit after Claim 1 wherein the controller is configured to derive a measurement of an amount of gas entrained in the liquid from the rate of pressure reduction and to output a signal indicative of the amount of gas entrained in the liquid. Steuergerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Steuergerät so konfiguriert ist, dass es die Pumpenvorrichtung so steuert, dass sie in einer Vorwärtsrichtung läuft, um eine Flüssigkeitseinspritzung durchzuführen, indem es eine Öffnungsdauer(n) des mindestens einen Injektors und/oder eine Förderleistung der Pumpenvorrichtung und/oder eine Betriebsdauer der Pumpenvorrichtung in Abhängigkeit von der Messung der in dem System mitgerissenen Gasmenge steuert.Control device according to one of the preceding claims, wherein the control device is configured to control the pump device so that it runs in a forward direction to perform a liquid injection by determining an opening duration (s) of the at least one injector and / or a delivery rate of the Pump device and / or an operating time of the pump device controls depending on the measurement of the amount of gas entrained in the system. Steuergerät nach Anspruch 2, wobei das Steuergerät so konfiguriert ist, dass es die Dauer eines nachfolgenden Spülvorgangs in Abhängigkeit von der Messung der im System mitgerissenen Gasmenge steuert.Control unit after Claim 2 , wherein the controller is configured to control the duration of a subsequent purging process as a function of the measurement of the amount of gas entrained in the system. Steuergerät nach Anspruch 4 für ein System, das mindestens zwei Injektoren aufweist, wobei das Steuergerät so konfiguriert ist, dass es die Pumpenvorrichtung so steuert, dass sie in Rückwärtsrichtung läuft, um das System drucklos zu machen, wobei nur ein erster Injektor offen ist, um Flüssigkeit aus einem Rohrstück, das den ersten Injektor speist, zu evakuieren, und dann die Pumpenvorrichtung so steuert, dass sie in Rückwärtsrichtung läuft, um das System drucklos zu machen, wobei nur ein zweiter Injektor offen ist, um Flüssigkeit aus einem Rohrstück, das den zweiten Injektor speist, zu evakuieren.Control unit after Claim 4 for a system having at least two injectors, wherein the controller is configured to control the pump device to run in reverse to depressurize the system, with only a first injector open to dispense fluid from a piece of pipe that feeds the first injector, and then controls the pump device to run in reverse to depressurize the system, with only a second injector open to dispense fluid from a length of pipe feeding the second injector, to evacuate. System, umfassend das Steuergerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche und ein Flüssigkeitseinspritzsystem, wobei das Flüssigkeitseinspritzsystem ein Wassereinspritzsystem für einen Verbrennungsmotor oder ein Harnstoffeinspritzsystem für ein Abgasbehandlungssystem eines Verbrennungsmotors ist.A system comprising the control device according to any one of the preceding claims and a liquid injection system, the liquid injection system being a water injection system for an internal combustion engine or a urea injection system for an exhaust gas treatment system of an internal combustion engine. Fahrzeug mit einem Verbrennungsmotor und einem System nach Anspruch 6.Vehicle with an internal combustion engine and a system according to Claim 6 . Verfahren zum Betreiben eines Flüssigkeitseinspritzsystems, wobei das System umfasst mindestens einen Injektor zum Einspritzen einer Dosis unter Druck stehender Flüssigkeit, eine Pumpenvorrichtung zum Fördern von Flüssigkeit in einer Vorwärtsrichtung, um das Flüssigkeitseinspritzsystem zur Durchführung der Flüssigkeitseinspritzung unter Druck zu setzen, und zum Fördern von Flüssigkeit in einer Rückwärtsrichtung, um das Flüssigkeitseinspritzsystem drucklos zu machen, ein Rohr zum Fördern von Flüssigkeit zwischen der Pumpenvorrichtung und dem mindestens einen Injektor, einen Drucksensor zur Messung des Drucks der Flüssigkeit innerhalb des Flüssigkeitseinspritzsystems, wobei das Verfahren umfasst: Schließen des mindestens einen Injektors, Steuerung der Pumpvorrichtung, so dass sie in Rückwärtsrichtung läuft, um das System drucklos zu machen, und Bestimmung einer Druckabsenkungsrate während der Druckentlastung.A method of operating a liquid injection system, the system comprising at least one injector for injecting a dose of pressurized liquid, a pump device for pumping liquid in a forward direction to pressurize the liquid injection system to perform the liquid injection and for pumping liquid in a reverse direction to depressurize the liquid injection system, a pipe for conveying liquid between the pump device and the at least one injector, a pressure sensor for measuring the pressure of the liquid within the liquid injection system, the method comprising: Closing the at least one injector, Controlling the pumping device to run in reverse to depressurize the system and determining a depressurization rate during depressurization. Nicht vorübergehendes computerlesbares Medium mit computerlesbaren Befehlen, die, wenn sie von einem Prozessor ausgeführt werden, die Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 8 bewirken.Non-transitory computer-readable medium containing computer-readable instructions which, when executed by a processor, enable the method to be performed Claim 8 effect.
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