DE112013004168B4 - SCR system and method for reliably determining whether a reductant circulating pump is safe to start - Google Patents
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Abstract
Verfahren betreffend ein mit einer Umlaufpumpe (230) und einer Dosiereinheit (250) versehenes SCR-System, um nicht nur die Notwendigkeit einer Erwärmung eines in einem Behälter (205) vorhandenen Reduktionsmittels zur Abgasreinigung mittels eines durch den Behälter (205) zirkulierenden Erwärmungsmediums zu beurteilen, sondern auch, um zu beurteilen, ob ein Anfahren des Zirkulierens des Reduktionsmittels in dem SCR-System in Reaktion auf eine derartige Erwärmung angemessen ist, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst:- Bestimmen, ob das in dem Behälter (205) vorhandene Reduktionsmittel wenigstens teilweise gefroren ist, und, wenn das der Fall ist,- kontinuierliches Bestimmen (s410) einer Temperatur (T1) des Reduktionsmittels im Behälter (205), gekennzeichnet durch die folgenden Schritte:- kontinuierliches Bestimmen (s420) einer Differenz zwischen einer Temperatur des Erwärmungsmediums und der Temperatur (T1) des Reduktionsmittels im Behälter (205), oder- kontinuierliches Bestimmen (s420) einer Differenz zwischen der Temperatur (T2) des Erwärmungsmediums stromaufwärts des Behälters (205) und einer Temperatur (T3) des Erwärmungsmediums stromabwärts des Behälters (205); und- kontinuierliches Bestimmen (s440) einer akkumulierten Menge geschmolzenen Reduktionsmittels basierend auf der Temperaturdifferenz als Basis für die Bestimmung der Angemessenheit des Anfahrens.Method relating to an SCR system provided with a circulating pump (230) and a dosing unit (250), in order not only to assess the need to heat a reducing agent present in a container (205) for exhaust gas purification by means of a heating medium circulating through the container (205). , but also to assess whether a start-up of the circulation of the reducing agent in the SCR system in response to such heating is appropriate, the method comprising the following steps:- determining whether the reducing agent present in the container (205). is at least partially frozen, and if that is the case,- continuously determining (s410) a temperature (T1) of the reducing agent in the container (205), characterized by the following steps:- continuously determining (s420) a difference between a temperature of the heating medium and the temperature (T1) of the reducing agent in the container (205), or- continuously determining (s420) a difference between the temperature (T2) of the heating medium upstream of the container (205) and a temperature (T3) of the heating medium downstream of the container ( 205); and- continuously determining (s440) an accumulated amount of molten reductant based on the temperature difference as a basis for determining the adequacy of the start-up.
Description
TECHNISCHES GEBIETTECHNICAL AREA
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren bezüglich eines SCR-Systems. Die Erfindung betrifft auch ein Computerprogrammprodukt mit einem Programmcode für einen Computer zur Umsetzung eines Verfahrens gemäß der Erfindung. Die Erfindung betrifft auch ein SCR-System und ein mit dem SCR-System ausgestattetes Kraftfahrzeug.The present invention relates to a method relating to an SCR system. The invention also relates to a computer program product with a program code for a computer for implementing a method according to the invention. The invention also relates to an SCR system and a motor vehicle equipped with the SCR system.
HINTERGRUNDBACKGROUND
Fahrzeuge verwenden heutzutage beispielsweise Urea (Harnsäure) als Reduktionsmittel in SCR-Systemen, die einen SCR-Katalysator umfassen, in welchem das Reduktionsmittel und NOx-Gas miteinander reagieren können und zu Stickstoffgas und Wasser umgewandelt werden können. Verschiedene Arten von Reduktionsmitteln können in SCR-Systemen verwendet werden. Diese Reduktionsmittel weisen unterschiedliche Gefrierpunkte auf. AdBlue ist ein Beispiel für ein häufig verwendetes Reduktionsmittel.For example, vehicles today use urea (uric acid) as a reductant in SCR systems, which include an SCR catalyst in which the reductant and NOx gas can react with each other and be converted to nitrogen gas and water. Different types of reducing agents can be used in SCR systems. These reducing agents have different freezing points. AdBlue is an example of a commonly used reducing agent.
Eine Art eines SCR-Systems umfasst einen Behälter, welcher ein Reduktionsmittel aufnimmt. Das System weist auch eine Pumpe auf, die so angeordnet ist, dass sie das Reduktionsmittel aus dem Behälter über einen Saugschlauch zieht und es über einen unter Druck stehenden Schlauch an eine Dosiereinheit leitet, die benachbart zu einem Abgassystem des Fahrzeugs angeordnet ist. Die Dosiereinheit ist dazu angeordnet, eine notwendige Menge an Reduktionsmittel in das Abgassystem stromaufwärts des SCR-Katalysators gemäß Betriebsroutinen einzuspritzen, die in einer Steuereinheit des Fahrzeugs gespeichert sind.One type of SCR system includes a canister that holds a reductant. The system also includes a pump arranged to draw the reductant from the canister via a suction hose and direct it via a pressurized hose to a metering unit located adjacent an exhaust system of the vehicle. The dosing unit is arranged to inject a necessary amount of reducing agent into the exhaust system upstream of the SCR catalytic converter according to operating routines stored in a control unit of the vehicle.
Das Reduktionsmittel kann einen Gefrierpunkt innerhalb eines Bereichs von -10 bis - 15 Grad Celsius aufweisen. Verschiedene Reduktionsmittel weisen spezifische Gefrierpunkte auf, die unter anderem von ihrer Materialzusammensetzung abhängen. AdBlue weist beispielsweise einen Gefrierpunkt bei ungefähr -12 Grad Celsius auf. Dies bedeutet, dass das Reduktionsmittel im Behälter und andere Teile des SCR-Systems gefrieren werden, wenn über einen bestimmten Zeitraum eine Umgebungstemperatur unter dem Gefrierpunkt liegt.The reducing agent may have a freezing point within a range of -10 to -15 degrees Celsius. Various reducing agents have specific freezing points that depend, among other things, on their material composition. For example, AdBlue has a freezing point of around -12 degrees Celsius. This means that if an ambient temperature is below freezing for a period of time, the reductant in the canister and other parts of the SCR system will freeze.
Geltende Bestimmungen bezüglich Emissionen erfordern, dass bestimmte mit einem SCR-System ausgestattete Fahrzeuge innerhalb einer bestimmten vorgegebenen Zeit normal laufen müssen, nachdem das Fahrzeug angelassen wurde. Die vorgegebene Zeit kann in einem Beispiel 70 Minuten sein. Dies bedeutet, dass gefrorenes Reduktionsmittel wenigstens teilweise geschmolzen sein muss, um in dem SCR-System zirkulieren zu können, bevor das Dosieren innerhalb des Zeitraums beginnt.Current emissions regulations require certain vehicles equipped with an SCR system to run normally within a specified time after the vehicle is started. The predetermined time may be 70 minutes in one example. This means that frozen reductant must be at least partially melted in order to be able to circulate in the SCR system before dosing starts within the period.
Eine bekannte Möglichkeit zur Beurteilung, ob es angemessen ist, eine Umlaufpumpe anzufahren und das Dosieren des Reduktionsmittels zu starten, ist die Verwendung eines Temperatursensors, der im Behälter positioniert ist, um eine herrschende Temperatur des Reduktionsmittels zu messen. Dies ermöglicht die Bestimmung mit einem bestimmten Wahrscheinlichkeitsgrad, ob das Reduktionsmittel im Behälter aufgetaut ist oder nicht. Ein Nachteil des Verfahrens ist, dass Temperaturmessungen nicht immer eine Basis für eine korrekte Beurteilung bereitstellen, beispielsweise abhängig davon, wo der Sensor montiert ist, von der Konfiguration beispielsweise eines Saugschlauchs und der Konfiguration und Größe des Behälters. Dies bedeutet, dass relativ große Sicherheitsspannen notwendig sind, um zu vermeiden, dass eine Umlaufpumpe des SCR-Systems zu früh gestartet wird. Falls die Umlaufpumpe zu früh angefahren wird, wenn eine ungenügende Menge an Reduktionsmittel aufgetaut ist, besteht das Risiko, dass die Pumpe „trocken saugt“, mit einer Reihe möglicher unerwünschter Auswirkungen, z.B. Lufteintritt in das SCR-System, die erheblich die Leistung des Systems beeinträchtigen könnten. Tatsächliches kontinuierliches Auftauen von gefrorenem Reduktionsmittel wird auch verhindert.A known way of assessing whether it is appropriate to start up a circulating pump and start dosing the reductant is to use a temperature sensor positioned in the tank to measure an actual temperature of the reductant. This makes it possible to determine with a certain degree of probability whether or not the reducing agent in the container has thawed. A disadvantage of the method is that temperature measurements do not always provide a basis for a correct assessment, e.g. depending on where the sensor is mounted, the configuration of e.g. a suction hose and the configuration and size of the container. This means that relatively large safety margins are necessary to avoid starting a circulating pump of the SCR system too early. If the circulation pump is started up too early, when an insufficient amount of reducing agent has thawed, there is a risk that the pump will "suck dry", with a number of possible undesirable effects, e.g. air ingress into the SCR system, which will significantly affect the performance of the system could affect. Actual continuous thawing of frozen reductant is also prevented.
In bestimmten Fällen, in welchen gefrorenes Reduktionsmittel im Behälter beispielsweise durch ein zirkulierendes Erwärmungsmedium aufgetaut ist und die Umlaufpumpe trocken saugt, kann eine Situation auftreten, so dass gefrorenes Reduktionsmittel im Behälter nicht weiter von dem zirkulierenden Erwärmungsmedium aufgetaut werden kann. Dies kann besonders schwere Folgen in Fällen haben, in welchen geltende rechtliche Bestimmungen bezüglich Fahrzeugemissionen nicht innerhalb der erforderlichen Zeit erfüllt werden können. Es besteht auch das Risiko, dass die Pumpe dauerhaften Schaden oder schweren Verschleiß erleidet, wenn sie zu früh angefahren wird.In certain cases where frozen reducing agent in the container is thawed by, for example, a circulating heating medium and the circulating pump sucks dry, a situation may arise that frozen reducing agent in the container cannot be further thawed by the circulating heating medium. This can have particularly serious consequences in cases where applicable legal requirements regarding vehicle emissions cannot be met within the required time. There is also a risk of permanent damage or severe wear to the pump if started too soon.
Die
Die
Ferner beschreibt die
Die
KURZFASSUNG DER ERFINDUNGSUMMARY OF THE INVENTION
Deshalb besteht der Bedarf, zuverlässig zu beurteilen, ob eine Umlaufpumpe eines SCR-Systems, in welchem Reduktionsmittel gefroren ist, angefahren werden kann, ohne zu große Sicherheitsspannen anzuwenden, um die unerwünschten Auswirkungen, wenn die Pumpe gezwungen ist, trocken zu saugen, zu vermeiden.Therefore, there is a need to reliably assess whether a circulating pump of an SCR system in which reductant is frozen can be started without applying too large safety margins to avoid the undesirable effects of the pump being forced to suck dry .
Ein Ziel der vorliegenden Erfindung ist, ein neues und vorteilhaftes Verfahren bezüglich eines SCR-Systems vorzuschlagen.An aim of the present invention is to propose a new and advantageous method relative to an SCR system.
Ein weiteres Ziel der Erfindung ist, ein neues und vorteilhaftes SCR-System und ein neues und vorteilhaftes Computerprogramm bezüglich eines SCR-Systems vorzuschlagen.Another object of the invention is to propose a new and advantageous SCR system and a new and advantageous computer program related to an SCR system.
Ein weiteres Ziel der Erfindung ist, ein Verfahren bezüglich eines SCR-Systems, ein SCR-System und ein Computerprogramm zum Erzielen eines schnelleren Anfahrens eines SCR-Systems eines Kraftfahrzeugs vorzuschlagen, in Fällen, bei welchen ein Reduktionsmittel zur Abgasreinigung wenigstens teilweise gefroren ist.Another object of the invention is to propose a method relating to an SCR system, an SCR system and a computer program for achieving a faster start-up of an SCR system of a motor vehicle in cases where a reducing agent for exhaust gas purification is at least partially frozen.
Ein weiteres Ziel der Erfindung ist, ein Verfahren bezüglich eines SCR-Systems, ein SCR-System und ein Computerprogramm zum Erzielen einer zuverlässigen Betätigung eines SCR-Systems eines Kraftfahrzeugs vorzuschlagen.Another object of the invention is to propose a method related to an SCR system, an SCR system and a computer program for achieving reliable operation of an SCR system of a motor vehicle.
Ein weiteres Ziel der Erfindung ist, ein Verfahren bezüglich eines SCR-Systems, ein SCR-System und ein Computerprogramm zur Verbesserung der Leistung eines Kraftfahrzeugs vorzuschlagen.Another object of the invention is to propose a method related to an SCR system, an SCR system and a computer program for improving the performance of a motor vehicle.
Ein Ziel der Erfindung ist, ein SCR-System vorzuschlagen, wobei das Dosieren eines Reduktionsmittels, z.B. Urea in Form von AdBlue, schneller in einer Situation begonnen werden kann, in welcher das Reduktionsmittel anfänglich wenigstens teilweise in einem gefrorenen Zustand ist.An aim of the invention is to propose an SCR system, whereby the dosing of a reducing agent, for example urea in the form of AdBlue, can be started faster in a situation where the reducing agent is initially at least partially in a frozen state.
Ein Ziel der Erfindung ist, ein SCR-System vorzuschlagen, wobei die Zirkulation eines Reduktionsmittels, z.B. Urea in Form von AdBlue, schneller in einer Situation begonnen werden kann, in welcher das Reduktionsmittel anfänglich wenigstens teilweise in einem gefrorenen Zustand ist.An aim of the invention is to propose an SCR system, whereby the circulation of a reducing agent, for example urea in the form of AdBlue, can be started faster in a situation where the reducing agent is initially at least partially in a frozen state.
Diese Ziele werden mit einem Verfahren bezüglich eines SCR-Systems gemäß Anspruch 1 erreicht.These goals are achieved with a method relating to an SCR system according to claim 1.
Ein Aspekt der Erfindung schlägt ein Verfahren bezüglich eines SCR-Systems vor, das mit einer Umlaufpumpe und einer Dosiereinheit versehen ist, nicht nur, um die Notwendigkeit einer Erwärmung des Reduktionsmittels zur Abgasreinigung zu beurteilen, das in einem Behälter vorhanden ist, mithilfe eines Erwärmungsmediums, das durch den Behälter zirkuliert, sondern auch, um zu bestimmen, ob das Anfahren der Zirkulation des Reduktionsmittels in dem SCR-System ansprechend auf die Erwärmung angemessen ist. Das Verfahren umfasst die folgenden Schritte:
- - Bestimmen, ob das in dem Behälter vorhandene Reduktionsmittel wenigstens teilweise gefroren ist, und, wenn das der Fall ist,
- - kontinuierliches Bestimmen einer Temperatur des Reduktionsmittels im Behälter;
- - kontinuierliches Bestimmen einer Differenz zwischen einer Temperatur des Erwärmungsmediums und der Temperatur des Reduktionsmittels im Behälter, oder
- - kontinuierliches Bestimmen einer Differenz zwischen der Temperatur des Erwärmungsmediums stromaufwärts des Behälters und einer Temperatur des Erwärmungsmediums stromabwärts des Behälters; und
- - kontinuierliches Bestimmen einer angehäuften Menge geschmolzenen Reduktionsmittels basierend auf der Temperaturdifferenz, als Basis für die Bestimmung der Angemessenheit des Anfahrens.
- - determining whether the reducing agent present in the container is at least partially frozen and, if so,
- - continuously determining a temperature of the reducing agent in the container;
- - continuously determining a difference between a temperature of the heating medium and the temperature of the reducing agent in the container, or
- - continuously determining a difference between the temperature of the heating medium upstream of the container and a temperature of the heating medium downstream of the container; and
- - continuously determining an accumulated amount of molten reductant based on the temperature difference as a basis for determining the adequacy of the start-up.
Eine Version integriert kontinuierlich einen geschätzten Wärmeübergang von dem zirkulierenden Erwärmungsmedium auf das Reduktionsmittel im Laufe der Zeit, um eine Menge geschmolzenen Reduktionsmittels im Behälter zu bestimmen. Somit ist es möglich, dass die Umlaufpumpe angefahren wird, wenn eine ausreichende erste Menge eines Reduktionsmittels aufgetaut ist, anstatt warten zu müssen, bis eine Temperatur des Reduktionsmittels im Behälter über einen bestimmten Grenzwert gestiegen ist. Somit ist es möglich, dass das Dosieren des Reduktionsmittels gestartet wird, wenn eine ausreichende zweite Menge eines Reduktionsmittels aufgetaut ist, anstatt warten zu müssen, bis eine Temperatur des Reduktionsmittels im Behälter über einen bestimmten Grenzwert gestiegen ist.One version continuously integrates an estimated heat transfer from the circulating heating medium to the reductant over time to determine a quantity of molten reducing agent in the vessel. It is thus possible for the circulating pump to be started when a sufficient first quantity of a reducing agent has thawed, instead of having to wait until a temperature of the reducing agent in the container has risen above a certain limit value. It is thus possible for the dosing of the reducing agent to be started when a sufficient second quantity of a reducing agent has thawed, instead of having to wait until a temperature of the reducing agent in the container has risen above a certain limit value.
Das Verfahren kann ferner den folgenden Schritt umfassen:
- - kontinuierliches Bestimmen einer angehäuften Menge an Energie, die auf das Reduktionsmittel basierend auf der Temperaturdifferenz während des Erwärmens übertragen wird. Das Ergebnis ist ein verbessertes Verfahren bezüglich eines SCR-Systems, wobei eine adäquate Schätzung der Menge an übertragener Energie als Basis für die schnellstmögliche Bestimmung dient, ob das SCR-System sicher und mit minimalem Schaden an den Bauteilen angefahren werden kann.
- - continuously determining an accumulated amount of energy transferred to the reducing agent based on the temperature difference during heating. The result is an improved approach to an SCR system, wherein an adequate estimate of the amount of energy transferred serves as a basis for determining as quickly as possible whether the SCR system can be started safely and with minimal damage to the components.
Das Verfahren kann ferner den folgenden Schritt umfassen:
- - Bestimmen der angehäuften Menge an geschmolzenem Reduktionsmittel basierend auf der angehäuften Menge an übertragener Energie und der Schmelzenthalpie des Reduktionsmittels. Das Ergebnis ist ein Verfahren, das einfach und rechnerisch nicht arbeitsaufwändig ist, um akkurat die angehäufte Menge an geschmolzenem Reduktionsmittel zu berechnen. Die Schmelzenthalpie von zugeführten Reduktionsmitteln ist bereits bekannt. Ein Bestimmen durch akkurates Abbilden der Menge an im Behälter vorhandenem aufgetautem Reduktionsmittel ermöglicht, gemäß der Erfindung, ein früheres Anfahren der Umlaufpumpe und Dosieren des Reduktionsmittels als mithilfe von Techniken, bei welchen die Pumpe, nach einer vorgegebenen Zeit oder wenn eine vorgegebene Temperatur des Reduktionsmittels erreicht wird, angefahren wird.
- - determining the accumulated amount of melted reductant based on the accumulated amount of transferred energy and the enthalpy of fusion of the reductant. The result is a method that is simple and computationally inexpensive to accurately calculate the accumulated amount of molten reductant. The enthalpy of fusion of the reducing agents supplied is already known. Determining by accurately mapping the amount of thawed reductant present in the tank allows, according to the invention, earlier start-up of the circulating pump and dosing of the reductant than using techniques in which the pump, after a predetermined time or when a predetermined temperature of the reductant reaches is approached.
Die vorliegende Erfindung schlägt ein Verfahren vor, bei welchem die Zirkulation von Reduktionsmittel und sein anschließendes Dosieren stattfinden können, auch wenn nicht das gesamte Reduktionsmittel im Behälter aufgetaut ist. Gemäß der Erfindung ist es nur notwendig, vorgegebene jeweilige erste und zweite Mengen an Reduktionsmittel aufzutauen, um auf betriebssichere Weise die Pumpe und das Dosieren des Reduktionsmittels über die Dosiereinheit zu aktivieren.The present invention proposes a method in which the circulation of reducing agent and its subsequent dosing can take place even if all the reducing agent in the tank has not been thawed. According to the invention, it is only necessary to thaw predetermined respective first and second quantities of reducing agent in order to activate the pump and the dosing of the reducing agent via the dosing unit in a reliable manner.
Das Anfahren der Umlaufpumpe kann als angemessen erachtet werden, wenn eine bestimmte angehäufte Menge an Reduktionsmittel bestimmt wird. Die angehäufte Menge kann eine geeignete Menge sein, die beispielsweise auf Basis der Größe des Behälters, der Menge an übrigem Reduktionsmittel und der Konfiguration des SCR-Systems bestimmt werden kann. Sie kann beispielsweise 5 Liter betragen.The start-up of the circulating pump may be deemed appropriate when a certain accumulated amount of reductant is determined. The accumulated amount may be an appropriate amount, which may be determined based on, for example, the size of the canister, the amount of remaining reductant, and the configuration of the SCR system. It can be 5 liters, for example.
Das Verfahren kann ferner den folgenden Schritt umfassen:
- - Starten des Dosierens des Reduktionsmittels bei einer bestimmten angehäuften Menge an geschmolzenem Reduktionsmittel. Die angehäufte Menge kann eine geeignete Menge sein, die beispielsweise auf Basis der Größe des Behälters, der Menge an übrigem Reduktionsmittel und der Konfiguration des SCR-Systems bestimmt werden kann. Sie kann beispielsweise 15 Liter betragen.
- - Starting the dosing of the reducing agent at a certain accumulated amount of melted reducing agent. The accumulated amount may be an appropriate amount, which may be determined based on, for example, the size of the canister, the amount of remaining reductant, and the configuration of the SCR system. It can be 15 liters, for example.
Ein Vorteil des innovativen Verfahrens ist, dass ein schnellerer Prozess zum Tauen von wenigstens teilweise gefrorenem Reduktionsmittel, das in dem Behälter vorhanden ist, durch die Möglichkeit erreicht wird, dass die Umlaufpumpe in einer relativ frühen Phase gestartet wird. Die Verwendung von Heizelementen während des Zirkulierens des Reduktionsmittels in dem SCR-System ermöglicht, dass ein schnellerer Auftauprozess erreicht wird. In einer alternativen Version kann ein zirkulierendes Erwärmungsmedium dazu verwendet werden, das Reduktionsmittel in verschiedenen Teilen des SCR-Systems außerhalb des Behälters zu erwärmen.An advantage of the innovative method is that a faster process for thawing at least partially frozen reducing agent present in the container is achieved by the possibility that the circulation pump is started at a relatively early stage. The use of heating elements while circulating the reductant in the SCR system enables a faster thawing process to be achieved. In an alternative version, a circulating heating medium can be used to heat the reductant in different parts of the SCR system outside of the canister.
Ein frühestmögliches Beginnen des Zirkulierens einer ausreichenden Menge geschmolzenen Reduktionsmittels in dem Behälter des SCR-Systems, ohne es zu Abgasen des Fahrzeugs zu dosieren, ermöglicht, dass ein Erwärmungseffekt anderer Fahrzeugbauteile, z.B. eines Auspufftopfs, benachbart zum SCR-System zum Schmelzen des Reduktionsmittels im Behälter verwendet wird.Beginning the circulation of a sufficient amount of molten reductant in the SCR system's canister as soon as possible, without metering it into the vehicle's exhaust gases, allows a heating effect of other vehicle components, e.g. a muffler, adjacent to the SCR system to melt the reductant in the canister is used.
Ein vorteilhafter Synergieeffekt aus der Verwendung von Heizelementen außerhalb des Behälters in Verbindung mit einem genannten Erwärmungsmedium im Behälter ist, dass ein schnelleres Auftauen des Reduktionsmittels im Behälter infolge von größerer Bewegung im Behälter aufgrund eines Stroms des Reduktionsmittels während einer Phase erreicht wird, in welcher es innerhalb des SCR-Systems zirkuliert, und insbesondere im Behälter, ohne in den Abgasstrom dosiert zu werden.An advantageous synergistic effect from the use of heating elements outside the container in connection with a said heating medium in the container is that a faster thawing of the reducing agent in the container is achieved as a result of greater movement in the container due to a flow of the reducing agent during a phase in which it is inside of the SCR system, and in particular in the tank, without being metered into the exhaust gas stream.
Eine Version verwendet eine Mehrzahl von Heizelementen außerhalb des Behälters im Verlauf des Auftauens des Reduktionsmittels, das im Behälter vorhanden ist.One version uses a plurality of heating elements outside the container in the course of thawing the reducing agent present in the container.
Die Verwendung des innovativen Verfahrens zum schnelleren Erzielen eines normalen Betriebs des SCR-Systems ermöglicht die Verringerung einer Gesamtmenge unerwünschter Emissionen.Using the innovative method to achieve normal operation of the SCR system more quickly allows reducing an overall amount of unwanted emissions.
Ein Aspekt der Erfindung schlägt die Bereitstellung des SCR-Systems des Fahrzeugs mit einer Reihe unterschiedlicher Heizelemente vor, die so platziert sind, dass das in verschiedenen Leitungen und Bauteilen des SCR-Systems vorhandene Reduktionsmittel erwärmt wird.One aspect of the invention contemplates providing the vehicle's SCR system with a number of different heating elements placed to heat the reductant present in various lines and components of the SCR system.
Das Verfahren ist in bestehenden Kraftfahrzeugen leicht umzusetzen. Software bezüglich eines SCR-Systems gemäß der Erfindung kann in einer Steuereinheit des Fahrzeugs während der Herstellung des Fahrzeugs installiert werden. Ein Käufer des Fahrzeugs kann alternativ die Möglichkeit haben, die Funktion des Verfahrens als Option auszuwählen. Alternativ kann Software mit einem Programmcode zur Anwendung des innovativen Verfahrens auf ein SCR-System in einer Steuereinheit des Fahrzeugs bei der Gelegenheit des Upgrades an einer Servicestelle installiert werden, in welchem Fall die Software in einen Speicher in der Steuereinheit geladen werden kann.The method is easy to implement in existing motor vehicles. Software related to an SCR system according to the invention can be installed in a control unit of the vehicle during manufacture of the vehicle. A purchaser of the vehicle may alternatively have the option of selecting the function of the method as an option. Alternatively, software with program code for applying the innovative method to an SCR system can be installed in a vehicle's control unit on the occasion of the upgrade at a service point, in which case the software can be loaded into a memory in the control unit.
Ein Aspekt der Erfindung schlägt ein System gemäß Anspruch 6 vor.One aspect of the invention proposes a system according to claim 6.
Ein Aspekt der Erfindung schlägt ein SCR-System vor, das folgendes umfasst:
- - eine Umlaufpumpe;
- - eine Dosiereinheit;
- - ein Mittel, das nicht nur für die Beurteilung der Notwendigkeit der Erwärmung von Reduktionsmittel zur Abgasreinigung geeignet ist, das in einem Behälter vorhanden ist, mithilfe eines Erwärmungsmediums, das durch den Behälter zirkuliert, sondern auch zur Beurteilung, ob das Anfahren der Zirkulation des Reduktionsmittels in dem SCR-System ansprechend auf eine derartige Erwärmung geeignet ist;
- - ein Mittel, das zum Bestimmen geeignet ist, ob das in dem Behälter vorhandene Reduktionsmittel wenigstens teilweise gefroren ist;
- - ein Mittel, das zum kontinuierlichen Bestimmen einer Temperatur des Reduktionsmittels in dem Behälter geeignet ist;
- - ein Mittel, das zum kontinuierlichen Bestimmen einer Differenz zwischen einer Temperatur des Erwärmungsmediums und der Temperatur des Reduktionsmittels im Behälter geeignet ist, oder
- - ein Mittel, das zum kontinuierlichen Bestimmen einer Differenz zwischen der Temperatur des Erwärmungsmediums stromaufwärts des Behälters und einer Temperatur des Erwärmungsmediums stromabwärts des Behälters geeignet ist; und
- - ein Mittel, das zum kontinuierlichen Bestimmen einer angehäuften Menge geschmolzenen Reduktionsmittels basierend auf der Temperaturdifferenz geeignet ist, als Basis für die Bestimmung der Angemessenheit des Anfahrens.
- - a circulation pump;
- - a dosing unit;
- - a means suitable not only for assessing the need for heating the reducing agent present in a tank for cleaning exhaust gases by means of a heating medium circulating through the tank, but also for assessing whether the starting of the reducing agent circulation in the SCR system is appropriate in response to such heating;
- - a means suitable for determining whether the reducing agent present in the container is at least partially frozen;
- - a means suitable for continuously determining a temperature of the reducing agent in the container;
- - a means suitable for continuously determining a difference between a temperature of the heating medium and the temperature of the reducing agent in the container, or
- - a means suitable for continuously determining a difference between the temperature of the heating medium upstream of the container and a temperature of the heating medium downstream of the container; and
- - a means suitable for continuously determining an accumulated amount of molten reducing agent based on the temperature difference as a basis for determining the adequacy of the start-up.
Das SCR-System kann ferner Folgendes umfassen:
- - ein Mittel, das zum kontinuierlichen Bestimmen einer angehäuften Menge an Energie, die auf das Reduktionsmittel basierend auf der Temperaturdifferenz während des Erwärmens übertragen wird, geeignet ist.
- - means suitable for continuously determining an accumulated amount of energy transferred to the reducing agent based on the temperature difference during heating.
Das SCR-System kann ferner Folgendes umfassen:
- - ein Mittel, das zum Bestimmen der angehäuften Menge geschmolzenen Reduktionsmittels basierend auf der Menge an übertragener Energie und der Schmelzenthalpie des Reduktionsmittels geeignet ist.
- - means suitable for determining the accumulated amount of melted reducing agent based on the amount of energy transferred and the enthalpy of fusion of the reducing agent.
Das SCR-System kann ferner Folgendes umfassen:
- - ein Mittel, das zum Erachten geeignet ist, dass das Anfahren der Umlaufpumpe angemessen ist, wenn eine bestimmte angehäufte Menge geschmolzenen Reduktionsmittels bestimmt wird.
- - a means suitable for deeming that the start-up of the circulating pump is appropriate when a certain accumulated amount of molten reducing agent is determined.
Das SCR-System kann ferner Folgendes umfassen:
- - ein Mittel, das zum Starten des Dosierens des Reduktionsmittels bei einer bestimmten angehäuften Menge geschmolzenen Reduktionsmittels geeignet ist.
- - a means suitable for starting the dosing of the reducing agent at a certain accumulated amount of molten reducing agent.
Die obigen Ziele werden auch mit einem mit dem zuvor genannten SCR-System versehenen Kraftfahrzeug erreicht. Das Fahrzeug kann ein Lastkraftwagen, ein Bus oder ein Auto sein.The above objectives are also achieved with a motor vehicle provided with the aforementioned SCR system. The vehicle can be a truck, a bus or a car.
Ein Aspekt der Erfindung schlägt ein SCR-System vor, das mit einem Behälter für das Reduktionsmittel und einer Dosiereinheit für ein Abgassystem eines Schiffsmotors versehen ist.One aspect of the invention proposes an SCR system that is provided with a container for the reducing agent and a metering unit for an exhaust system of a ship's engine.
Ein Aspekt der Erfindung schlägt ein SCR-System vor, das mit einem Behälter für das Reduktionsmittel und einer Dosiereinheit für ein Abgassystem eines Industriemotors versehen ist.One aspect of the invention proposes an SCR system that is provided with a container for the reducing agent and a metering unit for an exhaust system of an industrial engine.
Ein Aspekt der vorliegenden Erfindung schlägt ein Computerprogramm bezüglich eines SCR-Systems vor, das einen Programmcode umfasst, der auf einem computerlesbaren Medium gespeichert ist, so dass eine elektronische Steuereinheit oder ein anderer mit der elektronischen Steuereinheit verbundener Computer dazu veranlasst wird, die Schritte gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5 auszuführen.One aspect of the present invention proposes a computer program relating to an SCR system, comprising program code stored on a computer-readable medium such that an electronic control unit or another computer connected to the electronic control unit is caused to perform the steps according to one of claims 1 to 5 to execute.
Ein Aspekt der vorliegenden Erfindung schlägt ein Computerprogramm bezüglich eines SCR-Systems vor, das einen Programmcode umfasst, so dass eine elektronische Steuereinheit oder ein anderer mit der elektronischen Steuereinheit verbundener Computer dazu veranlasst wird, die Schritte gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5 auszuführen.One aspect of the present invention proposes a computer program relating to an SCR system, comprising program code to cause an electronic control unit or other computer connected to the electronic control unit to carry out the steps according to any one of claims 1 to 5.
Ein Aspekt der vorliegenden Erfindung schlägt ein Computerprogrammprodukt vor, das einen Programmcode umfasst, der auf einem computerlesbaren Medium zum Ausführen der Verfahrensschritte gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5 gespeichert ist, wenn das Computerprogramm auf einer elektronischen Steuereinheit oder einem anderen mit der elektronischen Steuereinheit verbundenen Computer ausgeführt wird.One aspect of the present invention proposes a computer program product comprising program code stored on a computer-readable medium for performing the method steps according to any one of claims 1 to 5 when the computer program is on an electronic control unit or another computer connected to the electronic control unit is performed.
Weitere Ziele, Vorteile und neuartige Merkmale der vorliegenden Erfindung sind für einen Fachmann aus den nachfolgenden Einzelheiten ersichtlich, und auch durch das Umsetzen der Erfindung in der Praxis. Während die Erfindung nachstehend beschrieben ist, ist anzumerken, dass sie nicht auf die bestimmten beschriebenen Einzelheiten beschränkt ist. Ein Fachmann mit Zugang zu den Lehren hierin erkennt weitere Anwendungsfälle, Modifikationen und Einfügungen in ähnlichem Zusammenhang.Other objects, advantages and novel features of the present invention will become apparent to those skilled in the art from the following details and also by practice of the invention. While the invention is described below, it is to be understood that it is not limited to the specific details described. One skilled in the art having access to the teachings herein will recognize other uses, modifications, and insertions in a similar context.
Figurenlistecharacter list
Für ein besseres Verständnis der vorliegenden Erfindung und ihrer weiteren Ziele und Vorteile, sollte die nachfolgend dargelegte detaillierte Beschreibung in Zusammenhang mit den anliegenden Zeichnungen gelesen werden, in welchen dieselben Bezugszeichen ähnliche Elemente in den verschiedenen Diagrammen bezeichnen. Es zeigen:
-
1 eine schematische Darstellung eines Fahrzeugs gemäß einer Ausführungsform der Erfindung; -
2 eine schematische Darstellung eines Teilsystems des in1 dargestellten Fahrzeugs gemäß einer Ausführungsform der Erfindung; -
3 eine schematische Darstellung eines Teilsystems des in1 dargestellten Fahrzeugs gemäß einer Ausführungsform der Erfindung; -
4a ein schematisches Flussdiagramm eines Verfahrens gemäß einer Ausführungsform der Erfindung; -
4b ein detaillierteres schematisches Flussdiagramm eines Verfahrens gemäß einer Ausführungsform der Erfindung; und -
5 eine schematische Darstellung eines Computers gemäß einer Ausführungsform der Erfindung.
-
1 a schematic representation of a vehicle according to an embodiment of the invention; -
2 a schematic representation of a subsystem of the in1 illustrated vehicle according to an embodiment of the invention; -
3 a schematic representation of a subsystem of the in1 illustrated vehicle according to an embodiment of the invention; -
4a a schematic flow diagram of a method according to an embodiment of the invention; -
4b a more detailed schematic flow diagram of a method according to an embodiment of the invention; and -
5 a schematic representation of a computer according to an embodiment of the invention.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGENDETAILED DESCRIPTION OF THE DRAWINGS
Der Begriff „Verbindung“ bezieht sich hierin auf eine Kommunikationsverbindung, die eine physikalische Verbindung sein kann, wie z.B. eine optoelektronische Kommunikationsleitung, oder eine nicht-physikalische Verbindung, wie beispielsweise eine drahtlose Verbindung, z.B. eine Funkverbindung oder eine Mikrowellenverbindung. Der Begriff „Reduktionsmittel“ bezieht sich hierin auf ein Mittel, das zur Reaktion mit bestimmten Emissionen in einem SCR-System verwendet wird. Diese Emissionen können beispielsweise NOx-Gas sein. In einer Version ist das Reduktionsmittel sogenanntes AdBlue. Andere Arten von Reduktionsmitteln können natürlich auch verwendet werden. AdBlue wird hierin als Beispiel für ein Reduktionsmittel genannt, aber ein Fachmann erkennt an, dass das innovative Verfahren und die innovative Vorrichtung mit anderen Arten von Reduktionsmitteln, notwendigen Anpassungen unterliegend, z.B. Anpassungen bei angemessenen Gefrierpunkten für ausgewählte Reduktionsmittel, in Steueralgorithmen zur Ausführung eines Softwarecodes gemäß dem innovativen Verfahren möglich sind.As used herein, the term "link" refers to a communication link, which may be a physical link, such as an optoelectronic communication line, or a non-physical link, such as a wireless link, eg, a radio link or a microwave link. As used herein, the term “reductant” refers to an agent used to react with certain emissions in an SCR system. These emissions can be NO x gas, for example. In one version, the reducing agent is so-called AdBlue. Other types of reducing agents can of course also be used. AdBlue is cited herein as an example of a reductant, but one skilled in the art recognizes that the innovative method and apparatus can be used with other types of reductants, subject to necessary adjustments, e.g are possible with the innovative process.
Der Begriff „Heizelement“ bezieht sich hierin auf eine Vorrichtung, die zur Erwärmung eines angrenzenden Bauteils vorgesehen ist, z.B. einer Leitung, Pumpe oder Dosiereinheit, die das Reduktionsmittel enthält. Die hierin angegebenen Heizelemente sind deshalb vorgesehen, um das Reduktionsmittel an verschiedenen Positionen im Fahrzeug 100 zu erwärmen. Ein Heizelement kann ein elektrisches Heizelement sein, das beispielsweise von einer oder mehreren nicht dargestellten Batterien angetrieben wird.As used herein, the term "heating element" refers to a device designed to heat an adjacent component, eg, a conduit, pump, or metering unit containing the reducing agent. The heating elements specified herein are therefore provided to heat the reductant at various locations in the
Alternativ kann ein Heizelement ein auf Kühlmittel basierendes Heizelement sein, das Radiatorflüssigkeit aus einem Motor des Fahrzeugs verwendet, um das Reduktionsmittel in einem Behälter für Reduktionsmittel des SCR-Systems zu erwärmen.Alternatively, a heating element may be a coolant-based heating element that uses radiator fluid from an engine of the vehicle to heat the reductant in a reductant tank of the SCR system.
Es sollte angemerkt werden, dass die Erfindung zur Anwendung in jedem beliebigen SCR-System geeignet ist und dass sie deshalb nicht auf SCR-Systeme von Kraftfahrzeugen beschränkt ist. Das innovative Verfahren und das innovative Fluidversorgungssystem gemäß einem Aspekt der Erfindung sind gut für andere Plattformen mit einem SCR-System als Kraftfahrzeuge geeignet, z.B. Wasserfahrzeuge. Das Wasserfahrzeug kann ein jedes beliebiges sein, z.B. ein Motorboot, ein Dampfschiff, eine Fähre oder ein Schiff.It should be noted that the invention is suitable for application in any SCR system and is therefore not limited to motor vehicle SCR systems. The innovative method and the innovative fluid supply system according to one aspect of the invention are well suited for platforms other than motor vehicles with an SCR system, e.g. The watercraft can be any, e.g., a motor boat, a steamboat, a ferry, or a ship.
Das innovative Verfahren und das innovative SCR-System gemäß einem Aspekt der Erfindung sind auch gut für beispielsweise Systeme geeignet, die Traktoren, Muldenkipper, Elektrowerkzeuge, Industriemotoren und/oder Motoren umfassen.The innovative method and the innovative SCR system according to an aspect of the invention are also well suited for, for example, systems comprising tractors, dump trucks, power tools, industrial engines and/or motors.
Das innovative Verfahren und das innovative SCR-System gemäß einem Aspekt der Erfindung sind auch gut für verschiedene Arten von Kraftwerken geeignet, z.B. für ein Elektrizitätswerk, das mit einem Dieselgenerator versehen ist.The innovative method and the innovative SCR system according to an aspect of the invention are also well suited for different types of power plants, for example an electric power plant provided with a diesel generator.
Das innovative Verfahren und das innovative SCR-System sind auch gut für ein jedes Motorsystem geeignet, das einen Motor und ein SCR-System umfasst, z.B. eine Lokomotive oder eine andere Plattform.The innovative process and SCR system are also well suited to any engine system that includes an engine and an SCR system, such as a locomotive or other platform.
Das innovative Verfahren und das innovative SCR-System sind gut für ein System geeignet, das einen NOx-Generator umfasst, z.B. einen Dieselmotor, bei welchem Abgase gereinigt werden müssen.The innovative method and the innovative SCR system are well suited for a system that includes a NOx generator, eg a diesel engine, in which exhaust gases have to be cleaned.
Der Begriff „Leitung“ bezieht sich hierin auf einen Durchgang zum Halten und Befördern eines Fluids, z.B. eines Reduktionsmittels in flüssiger Form. Die Leitung kann ein Rohr einer jeden Größe sein und kann aus einem jeden geeigneten Material hergestellt sein, z.B. aus Kunststoff, Gummi oder Metall.As used herein, the term "conduit" refers to a passage for holding and conveying a fluid, e.g., a reducing agent, in liquid form. The conduit may be any size tubing and may be made of any suitable material such as plastic, rubber or metal.
Das Teilsystem umfasst in diesem Beispiel einen Behälter 205, der so angeordnet ist, dass er ein Reduktionsmittel aufnimmt. Der Behälter ist so angeordnet, dass er eine geeignete Menge an Reduktionsmittel enthält und bei Bedarf nachfüllbar ist.In this example, the subsystem comprises a
Eine erste Leitung 271 ist vorgesehen, um das Reduktionsmittel zu einer Pumpe 230 von dem Behälter 205 zu leiten. Die Pumpe ist so angeordnet, dass sie das Reduktionsmittel von dem Behälter über die erste Leitung 271 saugt und es über eine zweite Leitung 272 zu einer Dosiereinheit 250 leitet. Die Pumpe ist so angeordnet, dass sie das Reduktionsmittel in der zweiten Leitung 272 unter Druck setzt.A
Die Dosiereinheit 250 ist dazu ausgestaltet, das Reduktionsmittel zu einem Abgassystem des Fahrzeugs 100 zu leiten. Genauer gesagt ist es dazu ausgestaltet ein Fahrzeug zu versorgen. In dieser Version ist ein SCR-Katalysator (nicht dargestellt) stromabwärts einer Position positioniert, an welcher die Reduktionsmittelversorgung stattfindet. Die Menge an in das Abgassystem geleitete Reduktionsmittel soll auf konventionelle Art im SCR-Katalysator verwendet werden, um die Menge unerwünschter Emissionen zu verringern.The
Eine dritte Leitung 273 verläuft zwischen der Dosiereinheit 250 und dem Behälter 205 und ist dazu ausgestaltet, eine bestimmte Menge des Reduktionsmittels, das der Dosiereinheit 250 zugeführt wird, zurück zum Behälter zu leiten.A
Eine erste Fluidleitung 281 ist bereitgestellt, um ein Fluid aufzunehmen und zu befördern. Das Fluid ist ein Erwärmungsmedium. Es kann Radiatorflüssigkeit für einen Motor (nicht dargestellt) des Fahrzeugs 100 sein. Die erste Fluidleitung ist teilweise im Behälter 205 positioniert, um das darin vorhandene Reduktionsmittel zu erwärmen. Die erste Fluidleitung ist teilweise im Behälter positioniert, um gegebenenfalls das Reduktionsmittel darin durch Energieübertragung zu schmelzen. Die erste Fluidleitung in diesem Beispiel ist dazu angeordnet, Radiatorflüssigkeit, die von dem Motor des Fahrzeugs in einer Regelschleife erwärmt wurde, durch den Behälter zu leiten, über die Pumpe 230 und eine zweite Fluidleitung 282 zurück zum Motor des Fahrzeugs.A
In einer Version ist eine separate Pumpe vorgesehen, z.B. eine Pumpe für die Radiatorflüssigkeit des Motors. In diesem Beispiel muss das Fluid nicht von der Pumpe 230 zirkuliert werden, die auch Zufuhrmittel oder Umlaufpumpe genannt werden kann. Die Pumpe kann eine jede geeignete Art von Pumpe sein. Sie kann eine Membranpumpe sein. Sie kann in einer Version von einem zirkulierenden Erwärmungsmedium erwärmt werden. In einer Version kann die erste Leitung 271 beispielsweise so angeordnet sein, dass sie die Pumpe 230 stromabwärts des Behälters 205 wärmt. In einer Alternative kann die Pumpe von einem zirkulierenden Medium erwärmt werden, das von einer Einrichtung zugeleitet wird, die diesem Zweck dient. In einer Version ist die erste Fluidleitung 281 teilweise als Heizschlange ausgestaltet, die um die erste Leitung 271 und die dritte Leitung 273 im Behälter 205 herum verläuft, zum Erwärmen oder Schmelzen des Reduktionsmittels im Behälter Die erste Fluidleitung kann alternativ eine andere geeignete Form aufweisen, z.B. eine U-Form. Ein erstes Heizelement 261 ist benachbart zur zweiten Leitung 272 vorgesehen, um bei Bedarf das darin vorhandene Reduktionsmittel zu erwärmen. Ein zweites Heizelement 262 ist benachbart zur Dosiereinheit 250 vorgesehen, um bei Bedarf sowohl das Dosierventil als auch das darin vorhandene Reduktionsmittel zu erwärmen. Ein drittes Heizelement 263 ist benachbart zur dritten Leitung 273 vorgesehen, um bei Bedarf das darin vorhandene Reduktionsmittel zu erwärmen.In one version, a separate pump is provided, eg a pump for the engine's radiator fluid. In this example, the fluid does not have to be circulated by the
Es ist anzumerken, dass es gemäß der Erfindung möglich ist, dass ein Heizelement an jeder geeigneten Stelle im Teilsystem 299 vorgesehen ist. Verschiedene Konfigurationen sind möglich.It should be noted that it is possible for a heating element to be provided at any suitable location in
Eine erste Steuereinheit 200 ist bereitgestellt, um den Betrieb des ersten Heizelements 261, des zweiten Heizelements 262 und des dritten Heizelements 263 angemessen zu steuern. Die erste Steuereinheit kann dazu angeordnet sein, den Betrieb des ersten Heizelements, des zweiten Heizelements und des dritten Heizelements unabhängig voneinander zu steuern. In einer Version ist die erste Steuereinheit dazu angeordnet, die Heizelemente zu aktivieren und zu betreiben, wenn die Zirkulation des Reduktionsmittels des SCR-Systems als angemessen erachtet wird.A
Die erste Steuereinheit 200 ist zur Kommunikation mit einem ersten Temperatursensor 221 über eine Verbindung L221 angeordnet. Der erste Temperatursensor ist dazu ausgestaltet, eine herrschende Temperatur des Reduktionsmittels zu erfassen, wo der Sensor eingebaut ist. In einer Version ist dieser erste Temperatursensor in unmittelbarer Nähe der ersten und/oder dritten Leitung im Behälter 205 positioniert. In einer Version ist er in unmittelbarer Nähe der ersten und/oder dritten Leitung am Boden des Behälters positioniert. In einer Version ist er in einem unteren Abschnitt des Behälters positioniert. Der Sensor ist dazu ausgestaltet, kontinuierlich Signale, die Informationen über eine herrschende Temperatur des Reduktionsmittels enthalten, an die erste Steuereinheit über die Verbindung L221 zu senden.The
Die erste Steuereinheit 200 ist zur Kommunikation mit der Pumpe 230 über eine Verbindung L230 angeordnet. Die erste Steuereinheit ist dazu ausgestaltet, den Betrieb der Pumpe zu steuern, um beispielsweise den Strom des Reduktionsmittels innerhalb des Teilsystems 299 zu regulieren. Die erste Steuereinheit ist dazu ausgestaltet, die Zirkulation des Reduktionsmittels zu aktivieren, wenn dies als angemessen erachtet wird, gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.The
Die erste Steuereinheit 200 ist zur Kommunikation mit der Dosiereinheit 250 über eine Verbindung L250 angeordnet. Die erste Steuereinheit ist dazu ausgestaltet, den Betrieb der Dosiereinheit zu steuern, um beispielsweise das Leiten des Reduktionsmittels zum Abgassystem des Fahrzeugs 100 zu regulieren. Die erste Steuereinheit ist dazu ausgestaltet, das Dosieren des Reduktionsmittels zu aktivieren, wenn dies als angemessen erachtet wird, gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.The
Eine zweite Steuereinheit 210 ist zur Kommunikation mit der ersten Steuereinheit 200 über eine Verbindung L210 angeordnet. Die zweite Steuereinheit kann lösbar mit der ersten Steuereinheit verbunden sein. Die zweite Steuereinheit kann eine Steuereinheit außerhalb des Fahrzeugs 100 sein. Die zweite Steuereinheit kann dazu ausgestaltet sein, die innovativen Verfahrensschritte gemäß der Erfindung auszuführen. Sie kann dazu verwendet werden, Software auf die erste Steuereinheit hochzuladen, insbesondere Software zur Durchführung des innovativen Verfahrens. Sie kann alternativ zur Kommunikation mit der ersten Steuereinheit über ein internes Netzwerk an Bord des Fahrzeugs angeordnet sein. Sie kann dazu angeordnet sein, im Wesentlichen ähnliche Funktionen wie die der ersten Steuereinheit durchzuführen.A
In der schematisch in
Die erste Steuereinheit 200 ist zur Kommunikation mit einem zweiten Temperatursensor 222 über eine Verbindung L222 angeordnet. Der zweite Sensor ist dazu ausgestaltet, kontinuierliche eine herrschende Temperatur T2 des Fluids stromaufwärts des Behälters 205 zu messen. Der zweite Sensor ist dazu ausgestaltet, kontinuierlich Signale, die Informationen über die herrschende Temperatur des Fluids enthalten, an die erste Steuereinheit über die Verbindung L222 zu senden. Der zweite Sensor kann in unmittelbarer Nähe stromaufwärts des Behälters oder benachbart zum Motor des Fahrzeugs oder an einer geeigneten Position zwischen dem Motor und dem Behälter positioniert sein.The
Die erste Steuereinheit 200 ist zur Kommunikation mit einem dritten Temperatursensor 223 über eine Verbindung L223 angeordnet. Der dritte Sensor ist dazu ausgestaltet, kontinuierliche eine herrschende Temperatur T3 des Fluids stromabwärts des Behälters 205 zu messen. Der dritte Sensor ist dazu ausgestaltet, kontinuierlich Signale, die Informationen über die herrschende Temperatur des Fluids enthalten, an die erste Steuereinheit über die Verbindung L223 zu senden. Der dritte Sensor kann in unmittelbarer Nähe stromabwärts des Behälters oder benachbart zum Motor des Fahrzeugs oder an einer geeigneten Position zwischen dem Motor und dem Behälter positioniert sein. In einem Beispiel kann der dritte Temperatursensor benachbart zur Pumpe 230 sein.The
In einer Version ist die erste Steuereinheit 200 dazu angeordnet, mit den Temperatursensoren über die zweite Steuereinheit 210 zu kommunizieren. Die erste Leitung 281 ist dazu angeordnet, ein Erwärmungsfluid zum Schmelzen gefrorenen Reduktionsmittels im Behälter 205 zu leiten. In einer Version ist die erste Leitung mit einem System verbunden, das zur Kühlung eines Motors des Fahrzeugs ausgestaltet ist.In one version the
Während des Kühlens des Motors wird Wärmeenergie von dem Motor auf das Fluid übertragen. In einem Beispiel ist das Fluid eine Radiatorflüssigkeit eines Motorkühlsystems. In einer Version ist die Pumpe 230 dazu angeordnet, das Fluid von dem Motor zum Behälter und zurück zum Motor über die Leitung 282 in einer geschlossenen Schleife zirkulieren zu lassen. Es ist anzumerken, dass das Reduktionsmittel und das Erwärmungsfluid niemals vermischt werden, sondern physikalisch über die Leitungen getrennt sind.During engine cooling, thermal energy is transferred from the engine to the fluid. In one example, the fluid is radiator fluid of an engine cooling system. In one version, the
In einer alternativen Version kann ein Erwärmungsmedium außerhalb des Fahrzeugs verwendet werden, in welchem Fall ein separater Behälter mit einem Erwärmungsmedium verwendet werden kann und mit einer im Fahrzeug vorhandenen Zirkulationsleitung verbunden sein kann. Dies ermöglicht für die Zirkulierung des Erwärmungsfluids die Verwendung entweder einer Zufuhrvorrichtung außerhalb des Fahrzeugs oder einer Zufuhrvorrichtung für diesen Zweck an Bord des Fahrzeugs.In an alternative version, a heating medium can be used external to the vehicle, in which case a separate container with a heating medium can be used and connected to a circulation line present in the vehicle. This allows the use of either a supply device external to the vehicle or a supply device on board the vehicle for this purpose for the circulation of the heating fluid.
Die erste Steuereinheit 200 ist in einer Version dazu angeordnet, die empfangenen Signale, die eine herrschende Temperatur T1 des Reduktionsmittels im Bereich des Temperatursensors 221 und eine herrschende Temperatur T2 des Fluids stromaufwärts des Behälters 205 darstellen, als Basis für die Steuerung des Betriebs der Pumpe 230 und der Dosiereinheit 250 gemäß dem innovativen Verfahren zu verwenden.In one version, the
Die erste Steuereinheit ist in einer Version dazu angeordnet, die empfangenen Signale, die eine herrschende Temperatur T1 des Reduktionsmittels im Bereich des Temperatursensors 221 und eine herrschende Temperatur T2 des Fluids stromaufwärts des Behälters 205 darstellen, als Basis für die Bestimmung einer Temperaturdifferenz zwischen den beiden gemäß einem Aspekt des innovativen Verfahrens zu verwenden.In one version, the first control unit is arranged to use the received signals, which represent a prevailing temperature T1 of the reducing agent in the region of the
Die erste Steuereinheit ist in einer Version dazu angeordnet, die empfangenen Signale, die eine herrschende Temperatur T3 des Fluids stromabwärts des Behälters 205 und eine herrschende Temperatur T2 des Fluids stromaufwärts des Behälters darstellen, als Basis für die Bestimmung einer Temperaturdifferenz zwischen den beiden gemäß einem Aspekt des innovativen Verfahrens zu verwenden.The first control unit is arranged in one version to use the received signals representing a prevailing temperature T3 of the fluid downstream of the
- - Bestimmen, ob das in
dem Behälter 205 vorhandene Reduktionsmittel wenigstens teilweise gefroren ist, und, wenn das der Fall ist, - - kontinuierliches Bestimmen einer Temperatur des Reduktionsmittels im Behälter;
- - kontinuierliches Bestimmen einer Differenz zwischen einer Temperatur des Erwärmungsmediums und der Temperatur des Reduktionsmittels im Behälter, oder
- - kontinuierliches Bestimmen einer Differenz zwischen der Temperatur des Erwärmungsmediums stromaufwärts des Behälters und einer Temperatur des Erwärmungsmediums stromabwärts des Behälters; und
- - kontinuierliches Bestimmen einer angehäuften Menge geschmolzenen Reduktionsmittels basierend auf der Temperaturdifferenz, als Basis für die Bestimmung der Angemessenheit des Anfahrens.
- - determining whether the reducing agent present in the
container 205 is at least partially frozen and, if so, - - continuously determining a temperature of the reducing agent in the container;
- - continuously determining a difference between a temperature of the heating medium and the temperature of the reducing agent in the container, or
- - continuously determining a difference between the temperature of the heating medium upstream of the container and a temperature of the heating medium downstream of the container; and
- - continuously determining an accumulated amount of molten reductant based on the temperature difference as a basis for determining the adequacy of the start-up.
Das Verfahren endet nach Schritt s401.The process ends after step s401.
Das Verfahren umfasst einen ersten Schritt s410, der den Schritt des Bestimmens umfasst, ob das in dem Behälter 205 vorhandene Reduktionsmittel wenigstens teilweise gefroren ist. Dies kann durch Messen der Temperatur des Reduktionsmittels mithilfe des ersten Temperatursensors 221 erreicht werden. Es kann alternativ durch Berücksichtigen einer zum Zeitpunkt des Abstellens des Fahrzeugs bestimmten Umgebungstemperatur und/oder zum Zeitpunkt des Anlassens des Fahrzeugs bestimmten Umgebungstemperatur erreicht werden. Schritt s410 umfasst den Schritt, wenn das in dem Behälter vorhandene Reduktionsmittel wenigstens teilweise gefroren ist, des kontinuierlichen Bestimmens einer Temperatur T1 des Reduktionsmittels in dem Behälter. Schritt s410 ist gefolgt von einem Schritt s420.The method includes a first step s410, which includes the step of determining whether the reducing agent present in the
Der Verfahrensschritt s420 umfasst den Schritt des kontinuierlichen Bestimmens einer Differenz zwischen einer Temperatur des Erwärmungsmediums und der Temperatur T1 des Reduktionsmittels im Behälter 205, oder
- - des kontinuierlichen Bestimmens einer Differenz zwischen der Temperatur T2 des Erwärmungsmediums stromaufwärts des Behälters und einer Temperatur des Erwärmungsmediums stromabwärts des Behälters. Schritt s420 ist gefolgt von einem Schritt s430.
- - continuously determining a difference between the temperature T2 of the heating medium upstream of the tank and a temperature of the heating medium downstream of the tank. Step s420 is followed by a step s430.
Der Verfahrensschritt s430 umfasst den Schritt des kontinuierlichen Bestimmens einer angehäuften Menge an Energie, die auf das Reduktionsmittel basierend auf einer der Temperaturdifferenzen während des Erwärmens übertragen wird. Dies kann durch kontinuierliches Integrieren von geschätzten Mengen an von dem Erwärmungsmedium auf das Reduktionsmittel im Behälter übertragener Energie erfolgen. Die geschätzten Mengen an übertragener Energie können auf den bestimmten Temperaturdifferenzen (T1-T2, T3-T2) basieren, die multipliziert mit einer Konstanten einen geeigneten Wert ergeben können, und können auf den Eigenschaften des Reduktionsmittels basieren. Schritt s430 ist gefolgt von einem Schritt s440.The method step s430 includes the step of continuously determining an accumulated amount of energy transferred to the reducing agent based on one of the temperature differences during the heating. This can be done by continuously integrating estimated amounts of energy transferred from the heating medium to the reductant in the canister. The estimated amounts of energy transferred may be based on the determined temperature differences (T1-T2, T3-T2), which multiplied by a constant may give an appropriate value, and may be based on the properties of the reductant. Step s430 is followed by a step s440.
Der Verfahrensschritt s440 umfasst den Schritt des kontinuierlichen Bestimmens einer angehäuften Menge geschmolzenen Reduktionsmittels basierend auf der Temperaturdifferenz, als Basis für die Bestimmung der Angemessenheit des Anfahrens. Er kann den Schritt des Bestimmens der angehäuften Menge geschmolzenen Reduktionsmittels basierend auf der angehäuften Menge an übertragener Energie und der Schmelzenthalpie des Reduktionsmittels umfassen. Die Schritte s420, s430 und s440 werden solange ausgeführt, bis es als angemessen erachtet wird, die Pumpe 230 anzufahren. Schritt s440 ist gefolgt von einem Schritt s450.The method step s440 includes the step of continuously determining an accumulated amount of melted reducing agent based on the temperature difference as a basis for determining the adequacy of the start-up. It may include the step of determining the cumulative amount of melted reductant based on the cumulative amount of transferred energy and the enthalpy of fusion of the reductant. Steps s420, s430 and s440 are executed until it is deemed appropriate to start the
Der Verfahrensschritt s450 kann den Schritt, wenn das Starten der Pumpe 230 zur Zirkulation des Reduktionsmittels als angemessen erachtet wird, des Startens der Pumpe hierfür umfassen. In einem Ausführungsformbeispiel ist es als angemessen erachtet, die Pumpe zu starten, wenn eine vorgegebene erste Menge an Reduktionsmittel aufgetaut ist. Die erste Menge an Reduktionsmittel kann jede geeignete Menge, z.B. 2, 5 oder 10 Liter, sein. Der Schritt s450 kann den Schritt des Erwärmens des Reduktionsmittels durch die Heizelemente 261, 262 und/oder 263 umfassen. Schritt s450 ist gefolgt von einem Schritt s460.The method step s450 may comprise the step, if starting the
Der Verfahrensschritt s460 kann den Schritt, nachdem es als angemessen erachtet wurde, des Startens des Dosierens des Reduktionsmittels mithilfe der Dosiereinheit 250 gemäß in der ersten Steuereinheit gespeicherten Betriebsroutinen umfassen. In einem Ausführungsformbeispiel ist es als angemessen erachtet, die Dosiereinheit zu starten, wenn eine vorgegebene zweite Menge an Reduktionsmittel aufgetaut ist. Die zweite Menge an Reduktionsmittel kann jede geeignete Menge, z.B. 12, 15 oder 20 Liter, sein.The method step s460 may comprise the step of starting the dosing of the reducing agent by means of the
Das Verfahren endet nach Schritt s460.The method ends after step s460.
Ein vorgeschlagenes Computerprogramm P umfasst Routinen nicht nur für die Beurteilung der Notwendigkeit der Erwärmung von Reduktionsmittel zur Abgasreinigung, das in einem Behälter vorhanden ist, mithilfe eines Erwärmungsmediums, das durch den Behälter zirkuliert, sondern auch zur Beurteilung, ob das Anfahren der Zirkulation des Reduktionsmittels in dem SCR-System ansprechend auf eine derartige Erwärmung angemessen ist.A proposed computer program P includes routines not only for judging the necessity of heating reducing agent for exhaust gas purification present in a canister by means of a heating medium circulating through the canister, but also for judging whether starting the circulation of the reducing agent in of the SCR system in response to such heating.
Das Computerprogramm P umfasst Routinen zur kontinuierlichen Bestimmung einer Temperatur des Reduktionsmittels in dem Behälter. Es umfasst Routinen zur Bestimmung, ob das in dem Behälter vorhandene Reduktionsmittel wenigstens teilweise gefroren ist. Es umfasst Routinen zur kontinuierlichen Bestimmung einer Differenz zwischen einer Temperatur des Erwärmungsmediums und der Temperatur des Reduktionsmittels im Behälter. Alternativ umfasst es Routinen zur kontinuierlichen Bestimmung einer Differenz zwischen der Temperatur des Erwärmungsmediums stromaufwärts des Behälters und einer Temperatur des Erwärmungsmediums stromabwärts des Behälters. Es umfasst Routinen zur kontinuierlichen Bestimmung einer angehäuften Menge geschmolzenen Reduktionsmittels basierend auf der Temperaturdifferenz, als Basis für die Bestimmung der Angemessenheit des Anfahrens. Es umfasst Routinen zur kontinuierlichen Bestimmung einer angehäuften Menge an auf das Reduktionsmittel übertragener Energie. Es umfasst Routinen zum Bestimmen der angehäuften Menge geschmolzenen Reduktionsmittels basierend auf der angehäuften Menge an übertragener Energie und der Schmelzenthalpie des Reduktionsmittels. Es umfasst Routinen zur Beurteilung, dass es angemessen ist, die Umlaufpumpe anzufahren, wenn eine bestimmte angehäufte Menge an geschmolzenem Reduktionsmittel bestimmt wird. Es umfasst Routinen zum Starten des Dosierens des Reduktionsmittels bei einer bestimmten angehäuften Menge geschmolzenen Reduktionsmittels.The computer program P includes routines for continuously determining a temperature of the reducing agent in the container. It includes routines for determining whether the reductant present in the container is at least partially frozen. It includes routines for continuously determining a difference between a temperature of the heating medium and the temperature of the reducing agent in the container. Alternatively, it includes routines for continuously determining a difference between the temperature of the heating medium upstream of the vessel and a temperature of the heating medium downstream of the vessel. It includes routines for continuously determining an accumulated amount of molten reductant based on the temperature difference, as a basis for determining the adequacy of the start-up. It includes routines for continuously determining an accumulated amount of energy transferred to the reductant. It includes routines for determining the cumulative amount of melted reductant based on the cumulative amount of energy transferred and the enthalpy of fusion of the reductant. It includes routines for judging that it is appropriate to start the circulating pump when a certain accumulated amount of melted reductant is determined. It includes routines for starting the dosing of the reductant at a certain accumulated amount of molten reductant.
Das Computerprogramm P kann in einer ausführbaren Form oder in komprimierter Form in einem Speicher 560 und/oder in einem Lese-Schreib-Speicher 550 gespeichert sein.
Wo die Datenverarbeitungseinheit 510 so beschrieben wird, dass sie eine bestimmte Funktion ausführt, bedeutet das, dass sie einen bestimmten Teil des im Speicher 560 gespeicherten Programms oder einen bestimmten Teil des im Lese-Schreib-Speicher 550 gespeicherten Programms ausführt.The computer program P can be stored in an executable form or in a compressed form in a
Where computing
Die Datenverarbeitungsvorrichtung 510 kann mit einer Datenschnittstelle 599 über einen Datenbus 515 kommunizieren. Der nicht-flüchtige Speicher 520 soll mit der Datenverarbeitungseinheit 510 über einen Datenbus 512 kommunizieren. Der separate Speicher 560 soll mit der Datenverarbeitungseinheit 510 über einen Datenbus 511 kommunizieren. Der Lese-Schreib-Speicher 550 ist dazu ausgestaltet, mit der Datenverarbeitungseinheit 510 über einen Datenbus 514 zu kommunizieren. Die Datenschnittstelle 599 kann beispielsweise mit den Verbindungen L210, L221, L222 und L223 verbunden sein (siehe
Wenn Daten an der Datenschnittstelle 599 empfangen werden, werden sie vorübergehend im zweiten Speicherelement 540 gespeichert. Wenn empfangene Eingabedaten vorübergehend gespeichert wurden, ist die Datenverarbeitungseinheit 510 dazu vorbereitet, eine Codeausführung wie zuvor beschrieben durchzuführen. In einer Version enthalten an der Datenschnittstelle 599 empfangene Signale Informationen über eine herrschende Temperatur T1 des Reduktionsmittels im Behälter 205. In einer Version enthalten Signale Informationen über das Erwärmungsmedium stromaufwärts des Behälters. In einer Version enthalten an der Datenschnittstelle empfangene Signale Informationen über eine herrschende Temperatur T2 des Erwärmungsmediums stromabwärts des Behälters.When data is received at the
Teile der hierin beschriebenen Verfahren können von der Vorrichtung 500 mithilfe der Datenverarbeitungseinheit 510 durchgeführt werden, die die im Speicher 560 oder im Lese-Schreib-Speicher 550 gespeicherten Programme durchführt. Wenn die Vorrichtung 500 das Programm durchführt, werden hierin beschriebene Verfahren durchgeführt.Portions of the methods described herein may be performed by
Die vorstehende Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung ist zu Veranschaulichungs- und Beschreibungszwecken bereitgestellt. Sie ist nicht als erschöpfend oder beschränkend für die Erfindung auf die beschriebenen Varianten anzusehen. Viele Modifikationen und Abweichungen sind für einen Fachmann offensichtlich. Die Ausführungsformen sind ausgewählt und beschrieben worden, um das Prinzip der Erfindung und ihre praktischen Anwendungen am besten zu erklären, und um somit zu ermöglichen, dass ein Fachmann die Erfindung mit verschiedenen Ausführungsformen und mit den unterschiedlichen Modifikationen, die angemessen für die beabsichtigte Verwendung sind, versteht.The foregoing description of the preferred embodiments of the present invention has been provided for purposes of illustration and description. It is not intended to be exhaustive or to limit the invention to the variants described. Many modifications and variations will be apparent to those skilled in the art. The embodiments have been chosen and described in order to best explain the principle of the invention and its practical applications, and thus to enable a person skilled in the art to utilize the invention with various embodiments and with the different modifications appropriate to the intended use. understands.
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