DE112015000334T5 - Strategy for detecting the permeability of a diesel exhaust fluid filter and machine using it - Google Patents
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Abstract
Ein Reduktionsmittel-Dosierungssystem (20) für ein Abgasnachbehandlungssystem (16) eines Dieselmotors (15) umfasst einen Reduktionsmitteltank (21) mit einem Einlassvolumen (25), das durch einen Strumpffilter von einem Auslassvolumen (26) getrennt ist. Ein Filterdurchlässigkeitszustand wird durch das elektronische Steuergerät (23) unter Verwendung eines Filterzustandsalgorithmus (55) erfasst, der Fluidfüllstandssensordaten mit erwarteten Daten vergleicht. Ein Filterdurchlässigkeitszustand könnte angezeigt werden, wenn die Reduktionsmittel-Dosierungsrate die Rate übersteigt, mit der Fluid sich durch den Strumpffilter von dem Einlassvolumen (25) zu dem Auslassvolumen (26) bewegen kann. Ein Filterdurchlässigkeitszustand kann schließlich zu einem Systemfehler führen.A reductant dosing system (20) for an exhaust aftertreatment system (16) of a diesel engine (15) includes a reductant tank (21) having an intake volume (25) separated by a sump filter from an exhaust volume (26). A filter permeability state is detected by the electronic controller (23) using a filter state algorithm (55) that compares fluid level sensor data to expected data. A filter permeability condition could be indicated when the reductant dosage rate exceeds the rate at which fluid can move through the stocking filter from the inlet volume (25) to the outlet volume (26). A filter transmittance condition may eventually lead to system failure.
Description
Technisches GebietTechnical area
Die vorliegende Offenbarung betrifft allgemein die Erfassung des Nachlassens der Filterdurchlässigkeit in einem Reduktionsmittel-Dosierungssystem für die Abgasnachbehandlung eines Dieselmotors, und insbesondere eine Strategie zur Erfassung einer verschlechterten Durchlässigkeit eines Strumpffilters in einem Reduktionsmitteltank. The present disclosure generally relates to detecting the decrease in filter permeability in a reductant dosing system for exhaust aftertreatment of a diesel engine, and more particularly to a strategy for detecting impaired permeability of a sock filter in a reductant tank.
Hintergrundbackground
Viele Maschinen, die einen Dieselmotor zum Antrieb einsetzen, umfassen heute Abgasnachbehandlungssysteme. Ein Zweck dieser Nachbehandlungssysteme besteht darin, das Vorliegen von NOx an dem Abgasauspuff zu verringern. Typischerweise wird dies durch Einspritzen eines Reduktionsmittels, wie etwa Harnstoff, in das Abgasrohr stromaufwärts eines Katalysators zur selektiven katalytischen Reduktion (SCR) erreicht, wo das NOx in Stickstoff und andere, annehmbarere Verbindungen umgewandelt wird. Das für dieses Verfahren eingesetzte Reduktionsmittel, oder Harnstoff, wird von einem Tank geliefert, der von der Maschine mitgeführt wird. Muss der Tank befüllt werden, können Schmutz und Verunreinigungen zusammen mit dem Reduktionsmittel in den Tank gelangen. Das Risiko, dass Schmutz und Verunreinigungen in den Reduktionsmitteltank gelangen, kann im Falle von Geländemaschinen viel problematischer sein, die in stark verschmutzten oder verunreinigten Umgebungen arbeiten. Many machines that use a diesel engine for propulsion today include exhaust aftertreatment systems. One purpose of these aftertreatment systems is to reduce the presence of NOx on the exhaust gas exhaust. Typically, this is accomplished by injecting a reductant, such as urea, into the exhaust pipe upstream of a selective catalytic reduction (SCR) catalyst where the NOx is converted to nitrogen and other, more acceptable compounds. The reducing agent, or urea, used for this process is supplied by a tank carried by the machine. If the tank needs to be filled, dirt and impurities can enter the tank together with the reducing agent. The risk of dirt and debris entering the reductant tank can be much more problematic in off-highway machines operating in heavily polluted or polluted environments.
Schon bald nach der Einführung von Reduktionsmittel-Dosierungssystemen wurden Diagnosestrategien entwickelt, um Fehler zu erfassen, die verhindern würden, dass das System korrekt arbeitet. Zum Beispiel erfordern Reduktionsmittel-Dosiereinspritzdüsen einen minimalen Fluiddruck, um richtig zu arbeiten. Darüber hinaus müssen die Düsenauslässe der Reduktionsmittel-Einspritzdüse offen und frei von Verstopfungen bleiben. Die veröffentlichte US-Patentanmeldung 2012/0286063 lehrt eine Harnstoffeinspritzdüsen-Diagnosestrategie, die Systemfehler zum Teil durch Überwachen des Zufuhrleitungsdrucks für die Reduktionsmittel-Dosiereinspritzdüse erfasst.Soon after the introduction of reductant dosing systems, diagnostic strategies have been developed to detect errors that would prevent the system from working properly. For example, reducing agent metering injectors require minimal fluid pressure to operate properly. In addition, the nozzle outlets of the reductant injector must remain open and free of blockages. Published US Patent Application 2012/0286063 teaches a urea injector diagnostic strategy that detects system errors in part by monitoring the supply line pressure for the reductant meter injector.
Die Vorschriften und andere Bedenken machen es oft erforderlich, dass ein fehlerhaftes Reduktionsmittel-Dosierungssystem möglichst rasch gewartet wird, um das Nachbehandlungssystem konform zu halten. Wird somit ein Fehler im Reduktionsmittelsystem erfasst, muss die Maschine oft für eine sofortige Wartung außer Betrieb genommen werden, was zu einem unerwarteten Verlust an Arbeitszeit sowie zu teuren Reparaturen führt, zusammen mit einem zeitweiligen Produktivitätsausfall, der zu Kaskadeneffekten in einem größeren Projekt mit vielen Maschinen führen kann. Diese kostspieligen Stehzeiten könnten vermieden werden, wenn Symptome, die einen bevorstehenden Fehler vermuten lassen, früh erkannt werden können, so dass eine Wartung zu einer passenden Zeit geplant werden kann, statt abzuwarten und erst zu reagieren, nachdem ein Fehler aufgetreten ist.The regulations and other concerns often require a faulty reductant dosing system to be maintained as quickly as possible to keep the aftertreatment system compliant. Thus, when detecting a defect in the reductant system, the machine often has to be taken out of service for immediate maintenance, resulting in unexpected loss of working time and expensive repairs, along with a temporary loss of productivity leading to cascade effects in a larger multi-machine project can lead. These costly idle times could be avoided if symptoms that suggest an impending error can be detected early so that maintenance can be scheduled at an appropriate time rather than waiting and responding only after an error has occurred.
Die vorliegende Offenbarung betrifft ein oder mehrere der oben dargelegten Probleme.The present disclosure addresses one or more of the problems set forth above.
ZusammenfassungSummary
Gemäß einem Aspekt ist ein Motor auf einem Fahrwerk montiert und umfasst ein Abgasnachbehandlungssystem. Das Abgasnachbehandlungssystem umfasst ein Reduktionsmittel-Dosierungssystem, das einen Reduktionsmitteltank mit einem Fluidfüllstandssensor in Kommunikation mit einem elektronischen Steuergerät aufweist. Der Reduktionsmitteltank umfasst einen Filter, der ein Einlassvolumen von einem Auslassvolumen trennt. Der Fluidfüllstandssensor ist in dem Auslassvolumen positioniert. Der Tank umfasst einen Einlass, der sich zu dem Einlassvolumen hin öffnet, und einen Auslass, der sich zu dem Auslassvolumen öffnet. Das elektronische Steuergerät umfasst einen Filterzustandsalgorithmus, der dazu ausgebildet ist, einen Filterdurchlässigkeitszustand zumindest zum Teil auf der Grundlage von Daten von dem Fluidfüllstandssensor zu erfassen. In one aspect, an engine is mounted on a chassis and includes an exhaust aftertreatment system. The exhaust aftertreatment system includes a reductant dosing system having a reductant tank with a fluid level sensor in communication with an electronic control unit. The reducing agent tank includes a filter that separates an intake volume from an exhaust volume. The fluid level sensor is positioned in the outlet volume. The tank includes an inlet that opens toward the inlet volume and an outlet that opens to the outlet volume. The electronic control unit includes a filter state algorithm configured to detect a filter permeability state based at least in part on data from the fluid level sensor.
Gemäß einem weiteren Aspekt umfasst ein Verfahren zum Betrieb einer Maschine das Betreiben eines Motors, der an einem Fahrwerk der Maschine getragen wird. Abgas wird durch ein Abgasrohr von dem Motor wegbewegt. Reduktionsmittel wird in einem Fluidkreis von einem Auslassvolumen eines Reduktionsmitteltanks, durch eine Pumpe und in eine Rücklaufleitung, die sich zurück in das Auslassvolumen öffnet, umgewälzt. Das Reduktionsmittel wird in das Abgasrohr des Motors dosiert. Das Reduktionsmittel wird von dem Einlassvolumen zu dem Auslassvolumen des Reduktionsmitteltanks durch einen Filter bewegt. Tankfüllstandsdaten werden von einem Fluidfüllstandssensor, der in dem Auslassvolumen positioniert ist, an ein elektronisches Steuergerät kommuniziert. Die Tankfüllstandsdaten werden mit den erwarteten Daten verglichen. Ein Filterdurchlässigkeitszustand wird in Ansprechen darauf, dass die Tankfüllstandsdaten von den erwarteten Daten um mehr als eine vorbestimmte Schwelle abweichen, festgehalten. In another aspect, a method of operating a machine includes operating an engine that is supported on a chassis of the machine. Exhaust gas is moved away from the engine through an exhaust pipe. Reducing agent is circulated in a fluid circuit from an outlet volume of a reducing agent tank, through a pump and into a return line which opens back into the outlet volume. The reducing agent is metered into the exhaust pipe of the engine. The reducing agent is moved from the inlet volume to the outlet volume of the reducing agent tank through a filter. Tank level data is communicated to an electronic controller by a fluid level sensor positioned in the outlet volume. The tank level data is compared with the expected data. A filter transmittance state is recorded in response to the tank level data differing from the expected data by more than a predetermined threshold.
Kurze Beschreibung der ZeichnungenBrief description of the drawings
Detaillierte BeschreibungDetailed description
Zuerst Bezug nehmend auf
Das Abgasnachbehandlungssystem
Der Reduktionsmitteltank
Während eines typischen Betriebs aktiviert das elektronische Steuergerät
Dies erlaubt dem elektronischen Steuergerät
Zusätzlich Bezug nehmend auf
Sind das elektronische Steuergerät
Der Filterzustandsalgorithmus gemäß der vorliegenden Offenbarung kann dazu ausgebildet sein, eine Zeitänderungsrate in den Tankfüllstandsdaten zu bestimmen, die durch den Schwimmersensor
Die vorliegende Offenbarung zieht auch eine weitere Gelegenheit zur Erfassung eines Filterdurchlässigkeitszustands in Betracht. Zum Beispiel, wenn der Motor in einen anderen Zustand versetzt wird, etwa eine Abschaltroutine, wenn die Reduktionsmitteldosierung ausgesetzt wird, kann der Filterzustandsalgorithmus auch dazu ausgebildet sein, einen Filterdurchlässigkeitszustand in Ansprechen darauf festzuhalten, dass eine Erhöhung in den Tankfüllstandsdaten größer als eine erwartete Schwelle ist, nachdem die Reduktionsmitteldosierung ausgesetzt und der Einlass
Gewerbliche AnwendbarkeitIndustrial Applicability
Die vorliegende Offenbarung findet mögliche Anwendungen in beliebigen Maschinen, die einen Motor mit einem Reduktionsmittel-Dosierungssystem umfassen. Die vorliegende Offenbarung findet speziell Anwendung für Maschinen, die in stark verschmutzten oder verunreinigten Umgebungen arbeiten, die die Wahrscheinlichkeit erhöhen, dass Verunreinigungen einen Weg in einen Reduktionsmitteltank finden. Schließlich findet die vorliegende Offenbarung Anwendung in jedem Reduktionsmittel-Dosierungssystem, in dem ein Einlassvolumen des Tanks von einem Auslassvolumen durch ein zu wartendes Filterelement getrennt ist.The present disclosure finds potential applications in any engine comprising an engine with a reductant dosing system. The present disclosure finds particular application for machines operating in heavily polluted or contaminated environments that increase the likelihood of contaminants finding a way into a reductant tank. Finally, the present disclosure finds application in any reductant dosing system in which an inlet volume of the tank is separated from an outlet volume by a filter element to be serviced.
Nun zusätzlich Bezug nehmend auf
Gibt die Abfrage
Nach der Abfrage
Die abgekürzte Version eines Reduktionsmittelsystem-Fehleralgorithmus
Durch Erfassen eines Filterdurchlässigkeitszustands kann ein Bediener über einen bevorstehenden Fehler alarmiert werden, während das System dennoch voll betriebsfähig bleiben und die Maschine produktiv gehalten werden kann. Dieser frühe Alarm erlaubt es, dass eine Wartung des Reduktionsmittelsystems zu einem zuvor geplanten Wartungsplan hinzugefügt wird, damit ein überraschender Ausfall und die damit verbundenen Kosten und Projektunterbrechungen vermieden werden. Somit können die Lehren der vorliegenden Offenbarung nützlich sein, um proaktiv eine korrekte Wartung des Reduktionsmittel-Dosierungssystems
Die vorliegende Beschreibung dient rein dem Zweck der Darstellung und sollte nicht dahingehend verstanden werden, dass sie den Umfang der vorliegenden Offenbarung in irgendeiner Weise einschränkt. Dem Fachmann wird klar sein, dass verschiedene Abwandlungen der hierin offenbarten Ausführungsformen gemacht werden können, ohne vom vollen und fairen Umfang und Geist der vorliegenden Offenbarung abzuweichen. Andere Aspekte, Merkmale und Vorteile werden bei Prüfung der beigefügten Zeichnungen und der folgenden Ansprüche klar werden.The present description is for the purpose of illustration only and should not be construed as limiting the scope of the present disclosure in any way. It will be apparent to those skilled in the art that various modifications of the embodiments disclosed herein may be made without departing from the full and fair scope and spirit of the present disclosure. Other aspects, features, and advantages will become apparent upon review of the attached drawings and the following claims.
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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R082 | Change of representative |
Representative=s name: WAGNER & GEYER PARTNERSCHAFT MBB PATENT- UND R, DE |
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R012 | Request for examination validly filed | ||
R079 | Amendment of ipc main class |
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