DE102020119265A1 - A liquid injection system for a vehicle - Google Patents
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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.
- 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:
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Bild 2 zeigt ein Harnstoffeinspritzsystem und einen Regler für ein Harnstoffeinspritzsystem;-
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- Bild 8 zeigt einen Regler für ein Flüssigkeitseinspritzsystem.
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- Figure 2 shows a urea injection system and a controller for a urea injection system;
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- Figure 8 shows a controller for a liquid injection system.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNGDETAILED DESCRIPTION
Ein Flüssigkeitsinjektionssystem, ein Vehikel und ein Verfahren in Übereinstimmung mit Verkörperungen der vorliegenden Erfindung wird hierin unter Bezugnahme auf die beigefügten
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.
Es wird begrüßt, dass das Einlassrohr
Es wird geschätzt, dass der Controller
Obwohl in den Abbildungen nicht dargestellt, können aus Gründen der Herstellbarkeit und der Kosten das Pumpengerät
Es wird geschätzt, dass in anderen Varianten die Pumpvorrichtung
Bei den Einspritzdüsen
Ist der Harnstoffdruck im System niedriger als der Gasdruck im Auspuffsystem, strömt das Gas durch einen offenen Injektor rückwärts in die Rohre
Spülvorgänge sind erforderlich, um Probleme durch Einfrieren von Harnstoff in den Harnstoffeinspritzdüsen
Der nächste Schritt
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
Nachdem ein Wert für die Gasmitnahmemenge berechnet worden ist, wird im letzten Schritt
Vergleicht man die
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
Anstatt bis
Die Ausgabe von Schritt
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.
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
In einem alternativen Beispiel wird nur einer der Arbeitszyklen von Pumpe und Injektor verändert. In diesem Fall wird in Schritt
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.
Die Messung der Druckreduzierung und Ableitung der Gasfraktion, wie in den Schritten
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
Auf der Grundlage von Messungen des Gasmitreißens kann der Regler
Nach teilweiser oder vollständiger Spülung des Harnstoffeinspritzsystems
Die
Die oben beschriebenen Methoden zur Anwendung auf ein Harnstoffeinspritzsystem
Bild
Das Steuergerät
Der Prozessor
Zum Zweck dieser Offenlegung ist zu verstehen, dass der hier beschriebene Controller
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
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)
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