DE112018007663T5

DE112018007663T5 - Reduktionsmitteldosiersystem mit Kalibrierwertbestimmung anhand der Daten von einerDrucksensorbaugruppe, und Verfahren zur Kalibrierung eines Reduktionsmitteldosiersystems

Info

Publication number: DE112018007663T5
Application number: DE112018007663.6T
Authority: DE
Inventors: Vikram Sundararajan; Masoud Ziabakhsh Deilami; Catherine Alviz-Radi; Joe V. Hill; Patrick E. Conlon; Stephen M. Holl
Original assignee: Cummins Emission Solutions Inc
Current assignee: Cummins Emission Solutions Inc
Priority date: 2018-05-25
Filing date: 2018-05-25
Publication date: 2021-03-11
Also published as: US11767782B2; WO2019226174A1; US20210231040A1; US20230392533A1

Abstract

Ein Reduktionsmitteldosiersystem schließt Folgendes ein: einen Injektor; eine Konstantpumpe in Fluidverbindung mit dem Injektor; eine Reduktionsmittelquelle in Fluidverbindung mit der Konstantpumpe; eine Drucksensorbaugruppe, die eingerichtet ist, um einen Reduktionsmitteldruck in dem Reduktionsmitteldosiersystem zu erfassen; und eine Steuerung, die kommunikativ mit der Konstantpumpe und der Drucksensorbaugruppe verbunden ist, wobei die Steuerung eingerichtet ist, um eine Durchflussrate der Konstantpumpe basierend auf mindestens einem Kalibrierwert zu berechnen, der anhand der Daten von der Drucksensorbaugruppe bestimmt wird.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Anmeldung betrifft allgemein das Gebiet von Nachbehandlungssystemen für Verbrennungsmotoren.
HINTERGRUND
Bei Verbrennungsmotoren, wie Dieselmotoren, können Stickoxid-Verbindungen (NO_x-Verbindungen) im Abgas abgegeben werden. Zum Reduzieren von NO_x-Emissionen kann ein selektives katalytisches Reduktionsverfahren (engl. selective catalytic reduction, SCR) eingesetzt werden, um die NO_x-Verbindungen in neutrale Verbindungen wie zweiatomigen Stickstoff, Wasser oder Kohlendioxid mit Hilfe eines Katalysators und eines Reduktionsmittels umzuwandeln. Der Katalysator kann in einer Katalysatorkammer eines Abgassystems, wie dem eines Fahrzeugs oder einer Energieerzeugungseinheit, eingeschlossen sein. Ein Reduktionsmittel, beispielsweise Ammoniakanhydrid oder Harnstoff, wird üblicherweise vor der Katalysatorkammer in den Abgasstrom eingebracht. Um das Reduktionsmittel für den SCR-Prozess in den Abgasstrom einzubringen, kann ein SCR-System das Reduktionsmittel durch einen vorgelagerten Injektor, der das Reduktionsmittel vor der Katalysatorkammer in ein Abgasrohr der Abgasanlage zerstäubt oder sprüht, dosieren oder anderweitig einbringen. Das SCR-System kann einen oder mehrere Sensoren einschließen, um die Bedingungen innerhalb des Abgassystems zu überwachen.
KURZDARSTELLUNG
Eine Implementierung bezieht sich auf ein Reduktionsmitteldosiersystem, das einen Injektor, eine Konstantpumpe in Fluidverbindung mit dem Injektor, eine Reduktionsmittelquelle in Fluidverbindung mit der Konstantpumpe, eine Drucksensorbaugruppe und eine Steuerung umfasst, die kommunikativ mit der Konstantpumpe und der Drucksensorbaugruppe verbunden ist. Die Steuerung ist eingerichtet, um von der Drucksensorbaugruppe den gemessenen Reduktionsmitteldruck und den Kalibrierwert aufweisende Daten zu empfangen und um eine Durchflussrate der Konstantpumpe basierend auf mindestens dem erfassten Druck und dem Kalibrierwert zu berechnen. In einigen Implementierungen ist die Steuerung eingerichtet, um den Kalibrierwert durch Interpretieren eines Offsets bei Nulldruck als den Kalibrierwert zu bestimmen. In einigen Implementierungen ist die Steuerung eingerichtet, um einen Offset bei Nulldruck als den Kalibrierwert zu interpretieren, wenn zum ersten Mal Strom an das Reduktionsmitteldosiersystem zugeführt wird. In einigen Implementierungen ist die Steuerung eingerichtet, um den interpretierten Offset bei Nulldruck zu kompensieren, während die Konstantpumpe läuft. In einigen Implementierungen ist die Steuerung eingerichtet, um den Kalibrierwert durch Decodieren eines gemultiplexten Signals an einem analogen Spannungsausgang der Drucksensorbaugruppe zu bestimmen, wobei das gemultiplexte Signal eine Kombination aus einem Bitstrom des Kalibrierwerts und einem analogen Spannungsausgang der Drucksensorbaugruppe ist, der mit einem von der Drucksensorbaugruppe erfassten Druck korreliert ist. In einigen Implementierungen ist die Steuerung eingerichtet, um die Kalibrierwertbaugruppe durch Decodieren eines Bitstroms an einem analogen Spannungsausgang der Drucksensorbaugruppe zu bestimmen, wobei der Bitstrom von der Drucksensorbaugruppe für eine vorbestimmte Zeitdauer gesendet wird, wonach die analoge Spannungsausgabe der Drucksensorbaugruppe ein Druckspannungssignal ist, das mit einem Drucksensormesswert der Drucksensorbaugruppe korreliert.
Eine andere Implementierung betrifft ein Verfahren zum Kalibrieren eines Reduktionsmitteldosiersystems, umfassend das Erfassen eines Reduktionsmitteldrucks in dem Reduktionsmitteldosiersystem durch eine Drucksensorbaugruppe, das Empfangen von den gemessenen Reduktionsmitteldruck und einen Kalibrierwert aufweisenden Daten von der Datensensorbaugruppe durch eine Steuerung und den Betrieb einer Konstantpumpe anhand des zuletzt gemessenen Reduktionsmitteldrucks und des Kalibrierwerts durch die Steuerung. In einigen Implementierungen umfasst das Verfahren ferner das Bestimmen des Kalibrierwerts durch die Steuerung durch Interpretieren eines Offsets bei Nulldruck als Kalibrierwert. In einigen Implementierungen umfasst das Verfahren ferner das Interpretieren eines Offsets bei Nulldruck als Kalibrierwert durch die Steuerung wenn dem Reduktionsmitteldosiersystem zum ersten Mal Strom zugeführt wird. In einigen Implementierungen umfasst das Verfahren ferner ein Kompensieren des interpretierten Offsets bei Nulldruck während des Betriebs der Konstantpumpe. In einigen Implementierungen umfasst das Verfahren ferner ein Bestimmen des Kalibrierwerts durch Decodieren eines gemultiplexten Signals an einem analogen Spannungsausgang der Drucksensorbaugruppe, wobei das gemultiplexte Signal eine Kombination aus einem Bitstream des Kalibrierwerts und einem analogen Spannungsausgang der Drucksensorbaugruppe ist, der mit dem von der Drucksensorbaugruppe gemessenen Druck korreliert. In einigen Implementierungen umfasst das Verfahren ferner das Senden einer Anforderung durch die Steuerung an die Drucksensorbaugruppe, wobei die Steuerung durch eine Eindrahtschnittstelle kommunikativ mit der Drucksensorbaugruppe gekoppelt ist und das gemultiplexte Signal als Reaktion auf die durch die Steuerung gesendete Anforderung unter Verwendung der Eindrahtschnittstelle an die Drucksensorbaugruppe erzeugt wird. In einigen Implementierungen umfasst das Verfahren ferner das Bestimmen des Kalibrierwerts durch Decodieren eines Bitstreams an einem analogen Spannungsausgang der Drucksensorbaugruppe, wobei der Bitstrom von der Drucksensorbaugruppe für eine vorbestimmte Zeit gesendet wird, wonach der analoge Spannungsausgang der Drucksensorbaugruppe ein Druckspannungssignal ist, das mit einem von der Drucksensorbaugruppe gemessenen Drucksensorwert korreliert.
In einigen Implementierungen wird das gemultiplexte Signal kontinuierlich als eine Kombination aus dem Bitstrom des Kalibrierwerts und dem analogen Spannungsausgang der Drucksensorbaugruppe erzeugt, der mit dem von der Drucksensorbaugruppe erfassten Druck korreliert. In einigen Implementierungen wird das gemultiplexte Signal kontinuierlich als eine Kombination aus dem Bitstrom des Kalibrierwerts und dem analogen Spannungsausgang der Drucksensorbaugruppe erzeugt, der mit dem von der Drucksensorbaugruppe erfassten Druck korreliert. In einigen Implementierungen weist der Bitstrom eine definierte Start- und Endsequenz auf. In einigen Implementierungen ist die Steuerung durch eine Eindrahtschnittstelle kommunikativ mit der Drucksensorbaugruppe gekoppelt und das gemultiplexte Signal wird als Reaktion auf eine Anforderung erzeugt, die von der Steuerung unter Verwendung der Eindrahtschnittstelle an die Drucksensorbaugruppe gesendet wird.
Figurenliste
Die Details einer oder mehrerer Implementierungen werden in den begleitenden Zeichnungen und der nachstehenden Beschreibung dargelegt. Weitere Merkmale, Gesichtspunkte und Vorteile der Offenbarung werden anhand der Beschreibung, der Zeichnungen und der Ansprüche ersichtlich, in denen:

1 ist ein schematisches Blockdiagramm eines beispielhaften selektiven katalytischen Reduktionssystems für eine Abgasanlage;
2 ist ein Blockdiagramm eines beispielhaften Parameterkalibriersystems, das einen Sensor für Komponenten eines Reduktionsmittelausgabesystems für ein Abgassystem einschließt,
3 ist ein Flussdiagramm, das den Betrieb einer Pumpe basierend auf dem erfassten Druck und einem Kalibrierwert gemäß einer beispielhaften Implementierung darstellt;
4 ist ein Flussdiagramm, welches das Speichern eines Kalibrierwerts in einer Drucksensorbaugruppe gemäß einer beispielhaften Implementierung darstellt;
5 ist ein Flussdiagramm, welches das Speichern eines Kalibrierwerts in einer Drucksensorbaugruppe gemäß einer beispielhaften Implementierung darstellt;
6 ist ein Flussdiagramm, das den Betrieb einer Pumpe basierend auf dem erfassten Druck und einem Kalibrierwert gemäß einer beispielhaften Implementierung darstellt;
7 ist ein graphisches Diagramm, das eine beispielhafte Nullpunktverschiebung für eine Drucksensorkurve einer beispielhaften Drucksensorbaugruppe darstellt;
8 ist ein graphisches Diagramm, das eine beispielhafte Codierung eines Bitstroms im Spannungssignal einer Drucksensorbaugruppe darstellt;
9 ist ein graphisches Diagramm, das die Zustandscodierung eines Bitstroms im Spannungssignal einer Drucksensorbaugruppe darstellt.

Es ist anzumerken, dass es sich bei manchen oder allen der Figuren um schematische Darstellungen zu Zwecken der Veranschaulichung handelt. Die Figuren werden zum Zweck der Veranschaulichung einer oder mehrerer Implementierungen mit dem expliziten Verständnis bereitgestellt, dass sie nicht verwendet werden, um den Schutzumfang oder die Bedeutung der Ansprüche zu beschränken.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
Nachstehend folgen detailliertere Beschreibungen verschiedener Konzepte und Implementierungen von Verfahren, Vorrichtungen und Systemen zur Reduktionsmitteldosierung. Die vorliegende Offenbarung beschreibt das Bestimmen eines Kalibrierwerts basierend auf Daten von einer Drucksensorbaugruppe und das Betreiben einer Konstantpumpe basierend auf mindestens dem bestimmten Kalibrierwert. Genauer beschreibt die vorliegende Offenbarung das Bestimmen eines Kalibrierwerts basierend auf Daten von einer Drucksensorbaugruppe und das Berechnen einer Durchflussrate einer Konstantpumpe unter Verwendung des Kalibrierwerts. Die Drucksensorbaugruppe kann direkt mit der Konstantpumpe im Strömungsweg gekoppelt sein. Das Lesen und Verwenden des Kalibrierwerts zum Bestimmen einer Fließgeschwindigkeit und/oder Betreiben der Konstantpumpe kann durch eine Steuerung implementiert werden, die auch die Konstantpumpe während der Dosiervorgänge steuert. Die verschiedenen, vorstehend vorgestellten und nachstehend ausführlich beschriebenen Konzepte können auf eine von zahlreichen Weisen implementiert werden, da die beschriebenen Konzepte nicht auf eine bestimmte Art und Weise der Implementierung beschränkt sind. Beispiele für spezielle Implementierungen und Anwendungen werden hauptsächlich zu Zwecken der Veranschaulichung bereitgestellt.
Übersicht
Bei einigen Implementierungen eines Nachbehandlungssystems kann eine Konstantpumpe implementiert werden, um Reduktionsmittel zu einem Injektor zu pumpen. Eine Konstantpumpe kann basierend auf einer Pumpenverdrängung oder -frequenz eine im Wesentlichen feste Durchflussrate des Reduktionsmittels liefern. Mit zunehmender Durchflussrate kann jedoch der Widerstandsdruck in den Fluidleitungen die Durchflussrate bei entsprechenden Pumpenverdrängungen oder -frequenzen verringern. Selbst mit den verringerten Durchflussraten behält die Durchflussrate jedoch relative zur Pumpenverdrängung oder -frequenz eine im Wesentlichen lineare Beziehung bei. Dementsprechend kann eine Steuerung unter Verwendung einer Pumpfrequenz und eines Pumpenausgangsdrucks, die den Widerstandsdruck anzeigen, Reduktionsmittel mit reduzierten Berechnungen und Eingangsvariablen genau dosieren. Zum Beispiel kann die Durchflussrate von einer Konstantpumpe als eine Funktion der Pumpfrequenz, der Druckdifferenz und der Temperatur des Reduktionsmittels berechnet werden. Bei einigen Implementierungen kann die Spannung einer Batterie, die die Konstantpumpe mit Strom versorgt, verwendet werden, um die Durchflussratenfunktion weiter zu verfeinern. Das Vorstehende kann als ein Durchfluss- oder Frequenzsteuersystem betrachtet werden.
Überblick über das Nachbehandlungssystem
1 zeigt eine Ausführungsform eines Nachbehandlungssystems für eine Abgasanlage. Das Nachbehandlungssystem schließt einen Partikelfilter ein, zum Beispiel einen Dieselpartikelfilter (DPF) 102, einen Injektor 112, eine Drucksensorbaugruppe 114, einen Reduktionsmitteltank 116, einen Umgebungsdrucksensor 117, eine Pumpe 118, eine Steuerung 120, ein Reaktorrohr oder eine Zersetzungskammer 104, einen SCR-Katalysator 106 und einen Sensor 150.
Der DPF 102 ist dazu eingerichtet, Feinstaub, beispielsweise Ruß, aus im Abgassystem strömendem Abgas zu entfernen. Der DPF 102 schließt einen Einlass ein, durch den das Abgas eintritt, und einen Auslass, durch den das Abgas austritt, nachdem Feinstaub im Wesentlichen aus dem Abgas gefiltert wurde und/oder Feinstaub in Kohlendioxid umgewandelt wurde.
Die Zersetzungskammer 104 ist dazu konfiguriert, ein Reduktionsmittel, wie beispielsweise Harnstoff, wässrige Ammoniaklösung oder DEF in Ammoniak umzuwandeln. Die Zersetzungskammer 104 schließt ein Reduktionsmittelzufuhrsystem mit einem Injektor 112 ein, der dazu eingerichtet ist, das Reduktionsmittel in die Zersetzungskammer 104 zu dosieren. In einigen Implementierungen wird das Reduktionsmittel dem SCR-Katalysator 106 vorgelagert eingespritzt. Die Reduktionsmitteltröpfchen durchlaufen dann die Prozesse der Verdampfung, Thermolyse und Hydrolyse, um gasförmiges Ammoniak innerhalb des Abgassystems zu bilden. Die Zersetzungskammer 104 schließt einen Einlass in Fluidverbindung mit dem DPF 102, um das Abgas aufzunehmen, das NO_x-Emissionen enthält, sowie einen Auslass für das Abgas, NO_x-Emissionen, Ammoniak und/oder verbleibendes Reduktionsmittel für die Strömung zum SCR-Katalysator 106 ein.
Die Zersetzungskammer 104 schließt den an der Zersetzungskammer 104 angebrachten Injektor 112 ein, sodass der Injektor 112 das in das Abgassystem strömende Reduktionsmittel in die Abgase dosieren kann. Der Injektor 112 ist fluidisch mit einer oder mehreren Reduktionsmittelquellen 116 gekoppelt. In einigen Implementierungen kann eine Pumpe 118 verwendet werden, um das Reduktionsmittel von der Reduktionsmittelquelle 116 für die Zufuhr zum Injektor 112 unter Druck zu setzen. Der Umgebungsdrucksensor 117 ist eingerichtet, um ein Signal auszugeben, das sich auf den erfassten Umgebungsdruck des Systems bezieht. In einigen Implementierungen ist der erfasste Umgebungsdruck mit dem erfassten Druck von der Drucksensorbaugruppe 114 vergleichbar, wenn Pumpe 118 inaktiv ist.
Der Injektor 112, die Drucksensorbaugruppe 114, der Umgebungsdrucksensor 117 und die Pumpe 118 sind ebenfalls elektrisch oder kommunikativ mit einer Steuerung 120 gekoppelt. Die Steuerung 120 ist so eingerichtet, dass sie den Injektor 112 steuert, um Reduktionsmittel in die Zersetzungskammer 104 zu dosieren. Die Steuerung 120 kann auch zum Steuern der Pumpe 118 konfiguriert sein. Die Steuerung 120 kann einen Mikroprozessor, eine anwendungsspezifische integrierte Schaltung (Application-Specific Integrated Circuit, ASIC), ein feldprogrammierbares Gate-Array (Field-Programmable Gate Array, FPGA) usw. oder Kombinationen davon einschließen. Die Steuerung 120 kann einen Speicher einschließen, der unter anderem eine elektronische, optische, magnetische oder eine andere Datenspeicher- oder Übermittlungsvorrichtung einschließt, die in der Lage ist, einem Prozessor, einer ASIC, einer FPGA usw. Programmanweisungen bereitzustellen. Der Speicher kann einen Speicherchip, einen elektrisch löschbaren programmierbaren Nur-Lese-Speicher (Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory, EEPROM), einen löschbaren programmierbaren Nur-Lese-Speicher (erasable programmable read only memory, EPROM), einen Flash-Speicher oder einen anderen geeigneten Speicher einschließen, aus dem die Steuerung 120 Anweisungen lesen kann. Die Anweisungen können einen Code aus einer beliebigen geeigneten Programmiersprache einschließen.
In bestimmten Implementierungen ist die Steuerung 120 eingerichtet, um bestimmte Vorgänge durchzuführen, wie beispielsweise die hierin in Bezug auf die 3-6 beschriebenen. Bei bestimmten Implementierungen stellt die Steuerung 120 einen Teil eines Verarbeitungsuntersystems dar, das ein oder mehrere Rechenvorrichtungen mit Speicher-, Verarbeitungs- und Kommunikationshardware einschließt. Bei der Steuerung 120 kann es sich um eine einzelne Vorrichtung oder eine verteilte Vorrichtung handeln, und die Funktionen der Steuerung 120 können durch Hardware und/oder als Computerbefehle auf einem nichtflüchtigen, computerlesbaren Datenspeichermedium durchgeführt werden.
In bestimmten Implementierungen schließt die Steuerung 120 ein oder mehrere Module ein, die eingerichtet sind, um den Betrieb der Steuerung 120 funktional auszuführen. Bei bestimmten Implementierungen kann die Steuerung 120 eine Frequenzsteuerschaltung, eine Drucksteuerschaltung und eine Systemschaltersteuerlogik zum Durchführen der unter Bezugnahme auf die 3-6 beschriebenen Arbeitsvorgänge einschließen. Die Beschreibung hierin, einschließlich der Schaltungen, betont die strukturelle Unabhängigkeit der Aspekte der Steuerung 120 und veranschaulicht ein mögliches Gruppieren von Operationen und Verantwortlichkeiten der Steuerung 120. Andere Gruppierungen, die ähnliche Gesamtoperationen durchführen, sind als innerhalb des Umfangs der vorliegenden Anmeldung eingeschlossen zu betrachten. Schaltungen können in Hardware und/oder als Computerbefehle auf einem nichtflüchtigen, computerlesbaren Datenspeichermedium implementiert sein, und Schaltungen können über verschiedene Hardware oder computerbasierte Komponenten verteilt sein.
Beispielhafte und nicht einschränkende Schaltungimplementierungselemente schließen Sensoren ein, die einen beliebigen, hierin angegebenen Wert bereitstellen, Sensoren, die einen beliebigen Wert bereitstellen, bei dem es sich um einen Vorläufer zu einem hierin angegebenen Wert handelt, Datalink- und/oder Netzwerkhardware einschließlich Kommunikationschips, oszillierender Kristalle, Kommunikationsverbindungen, Kabeln, Twisted-Pair-Verdrahtungen, Koaxialverdrahtungen, abgeschirmter Verdrahtungen, Sendern, Empfängern und/oder Sender-Empfängern, Logikschaltungen, fest verdrahteter Logikschaltungen, rekonfigurierbarer Logikschaltungen in einem bestimmten, nichtflüchtigen Zustand, die entsprechend der Schaltungspezifikation konfiguriert sind, Aktoren einschließlich mindestens eines elektrischen, hydraulischen oder pneumatischen Aktors, einer Magnetspule, eines Operationsverstärkers, analoger Steuerelemente (Federn, Filtern, Integratoren, Addierern, Teilern, Verstärkungselementen) und/oder digitaler Steuerelemente.
Der SCR-Katalysator 106 ist konfiguriert, zur Verringerung von NO_x-Emissionen beizutragen, indem ein NO_x-Reduktionsprozess zwischen dem Ammoniak und dem NO_x des Abgases in zweiatomigen Stickstoff, Wasser und/oder Kohlendioxid beschleunigt wird. Der SCR-Katalysator 106 schließt einen Einlass in Fluidverbindung mit der Zersetzungskammer 104, von der Abgas und Reduktionsmittel empfangen werden, sowie einen Auslass in Fluidverbindung mit einem Ende der Abgasanlage ein.
Das Abgassystem kann ferner einen Oxidationskatalysator, zum Beispiel einen Dieseloxidationskatalysator (DOC) in Fluidverbindung mit dem Abgassystem einschließen (z. B. dem SCR-Katalysator 106 nachgeschaltet oder dem DPF 102 vorgeschaltet), um Kohlenwasserstoffe und Kohlenmonoxid im Abgas zu oxidieren.
Bei manchen Implementierungen kann der DPF 102 hinter dem Reaktorrohr oder der Zersetzungskammer 104 positioniert sein. Beispielsweise können der DPF 102 und der SCR-Katalysator 106 in einer einzelnen Einheit, wie einem DPF mit SDPF-Beschichtung (SDPF), kombiniert sein. In einigen Implementierungen kann der Injektor 112 stattdessen einem Turbolader nachgelagert oder einem Turbolader vorgelagert angeordnet sein.
Der Sensor 150 kann mit dem Abgassystem gekoppelt sein, um den Zustand des Abgases, das durch das Abgassystem strömt, zu erfassen. Bei einigen Implementierungen kann der Sensor 150 einen innerhalb des Abgassystems angeordneten Abschnitt aufweisen, z. B. kann eine Spitze des Sensors 150 in einen Abschnitt des Abgassystems ragen. In weiteren Implementierungen kann der Sensor 150 Abgas durch eine andere Leitung empfangen, wie durch ein Probenrohr, das sich von dem Abgassystem erstreckt. Während der Sensor 150 so dargestellt ist, dass er hinter SCR-Katalysator 106 nachgelagert positioniert ist, versteht es sich, dass der Sensor 150 an jeder anderen Position des Abgassystems, einschließlich dem DPF 102 vorgelagert, innerhalb des DPF 102, zwischen dem DPF 102 und der Zersetzungskammer 104, innerhalb der Zersetzungskammer 104, zwischen der Zersetzungskammer 104 und dem SCR-Katalysator 106, innerhalb des SCR-Katalysators 106 oder dem SCR-Katalysator 106 nachgelagert positioniert sein kann. Zusätzlich können zwei oder mehr Sensoren 150 verwendet werden, um einen Zustand des Abgases zu erfassen, wie zwei, drei, vier, fünf oder sechs Sensoren 150, wobei sich jeder Sensor 150 an einer der vorher erwähnten Positionen des Abgassystems befindet.
Bei einigen Implementierungen kann ein Pumpenauslassdrucksensor 114 am Auslass der Pumpe 118, in einer Leitung von der Pumpe 118 zum Injektor 112, im Injektor 112 und/oder in der Rücklaufleitung vom Injektor 112 zum Reduktionsmitteltank 116 eingeschlossen sein. Die Steuerung 120 ist kommunikativ und/oder elektrisch mit der Konstantpumpe 118 und einem Injektor 112 gekoppelt. Bei einigen Implementierungen kann die Steuerung 120 eine Eingangsspannung an die Pumpe 118 und/oder den Injektor 112 zur Regelung des Betriebs der Pumpe 118 und/oder des Injektors 112 steuern. Bei anderen Implementierungen kann die Steuerung 120 eine Datenleitung zur Pumpe 118 und/oder dem Injektor 112 einschließen, sodass ein Parameterwert für die interne Steuerschaltlogik der Pumpe 118 und/oder des Injektors 112 an die Pumpe 118 und/oder den Injektor 112 weitergegeben werden kann, um deren Betrieb zu steuern. Die Steuerung 120 kann auch kommunikativ und/oder elektrisch mit dem Drucksensor 114 gekoppelt sein, um auf Datenwerte zuzugreifen und/oder diese zu empfangen, die einen vom Drucksensor 114 gemessenen Druck anzeigen (z. B. Spannungen, die vom Drucksensor 114 ausgegeben werden und/oder auf welche er zugreift, und/oder Parameterwerte, die vom Drucksensor 114 ausgegeben werden und/oder auf welche er zugreift).
Der Reduktionsmitteltank 116 steht in Fluidverbindung mit der Pumpe 118 an einem Pumpeneinlass, und der Injektor 112 steht in Fluidverbindung mit der Pumpe 118 an einem Pumpenauslass. Somit kann die Steuerung 120 den Betrieb der Konstantpumpe 118 zum Pumpen von Reduktionsmittel aus dem Reduktionsmitteltank 116 über den Pumpeneinlass und zum Weiterleiten des Reduktionsmittels an den Injektor 112 vom Pumpenauslass bei einer gewünschten Durchflussrate unter Verwendung einer Pumpfrequenz basierend auf der linearen Beziehung zwischen Durchflussrate und Pumpfrequenz steuern. Bei einigen Implementierungen kann der Injektor 112 einen Auslass für eine Rücklaufleitung einschließen, um in Fluidverbindung mit dem Reduktionsmitteltank 116 zu stehen. Somit kann Reduktionsmittel auch vom Reduktionsmitteltank 116 gepumpt und durch den Injektor 112 und über die Rücklaufleitung zurück in den Reduktionsmitteltank 116 zirkuliert werden. Bei einigen Implementierungen kann das System Reduktionsmittel vom Reduktionsmitteltank 116 durch die Pumpe 118, den Injektor 112 und die Rücklaufleitung nur dann zirkulieren, wenn der Injektor 112 kein Reduktionsmittel in das Abgassystem dosiert. Bei anderen Implementierungen kann das System Reduktionsmittel vom Reduktionsmitteltank 116 durch die Pumpe 118, den Injektor 112 und die Rücklaufleitung dann zirkulieren, wenn der Injektor 112 kein Reduktionsmittel in das Abgassystem dosiert.
Basierend auf einer gewünschten Dosierrate (z. B. eine Durchflussrate des Reduktionsmittels durch eine Düse des Injektors 112 in das Abgassystem zur Reduktion von Abgasemissionen) kann die Steuerung 120 einen Eingangsspannungs- und /oder Pumpfrequenzbefehl an die Pumpe 118 ändern, um eine gewünschte Durchflussrate aus der Konstantpumpe 118 zu erreichen. In Implementierungen, in denen ein Kalibrierwert von der Pumpenauslassdrucksensorbaugruppe 114 empfangen wird, kann die Durchflussrate vom Auslass der Pumpe 118 erhöht oder verringert werden, um eine Systemdurchflussrate auf einer gewünschten Reduktionsmitteldurchflussrate zu halten. Das heißt, für eine gewünschte Dosierrate, einen gemessenen Pumpenausgangsdruck und einen Kalibrierwert kann ein gewünschter Pumpenauslassdurchfluss berechnet werden. Bei Implementierungen, bei denen das System die Rücklaufleitung einschließt und während einer Dosierung des Reduktionsmittels aus dem Injektor 112 Reduktionsmittel zirkuliert, kann die Durchflussrate vom Auslass der Pumpe 118 erhöht oder verringert werden, um eine Systemdurchflussrate beizubehalten, wenn sich die Dosierrate ändert. Das heißt, für eine gewünschte Dosierrate, einen gewünschten Reduktionsmittelrezirkulationsdurchsatz und einen gemessenen Pumpenausgangsdruck (d. h. den Widerstandsdruck) kann eine gewünschte Pumpenauslassdurchflussrate berechnet werden. Unter Verwendung der gewünschten Pumpenauslassdurchflussrate kann die Steuerung 120 einen Pumpfrequenzparameterwert ausgeben und/oder eine Eingangsspannung an die Konstantpumpe 118 steuern, um die gewünschte Pumpenauslassdurchflussrate unter Verwendung der Nachschlagetabelle und/oder der linearen Gleichung(en) für den gemessenen Pumpenauslassdruck zu erreichen. Der Pumpendrucksollwert wird an die Pumpendruckrückkopplungssteuerung ausgegeben, die einen in der Leitung von Pumpe 118 zum Injektor, im Injektor und/oder in der Rücklaufleitung gemessenen Pumpenauslassdruck, z. B. von einer Drucksensorbaugruppe 114 am Pumpenauslass, zur Rückkopplungssteuerung eines Pumpfrequenzbefehls verwendet, der an die Konstantpumpe 118 ausgegeben werden muss. Bei einigen Implementierungen kann die Rückkopplungssteuerung eine PID-Rückkopplungssteuerung (Proportional-Integral-Derivative) sein. Die Rückkopplungssteuerung vergleicht den Pumpendrucksollwert mit dem gemessenen Pumpenauslassdruck und gibt einen Pumpfrequenzbefehl basierend auf der Rückkopplungssteuerung aus, die durch den gemessenen Pumpenauslassdruck bereitgestellt wird. Der Pumpfrequenzbefehl kann an die Konstantpumpe 118 ausgegeben werden, um Reduktionsmittel vom Reduktionsmitteltank 116 durch den Auslass der Pumpe 118 über eine Auslassleitung zum Injektor und über eine Rücklaufleitung zurück zum Reduktionsmitteltank 116 zu pumpen.
Der gemessene Pumpendruck wird von einer Drucksensorbaugruppe 114 stromabwärts der Pumpe 118 gemessen und gibt einen zugänglichen Kalibrierwert ein und/oder schließt ihn ein. In einigen Implementierungen wird der Kalibrierwert in der Drucksensorbaugruppe 114 gespeichert und auf einer analogen Signalleitung von der Drucksensorbaugruppe 114 ausgegeben.
Kalibriersystem
2 stellt eine Ausführungsform eines Kalibriersystems für eine Pumpe 118 mit einem beispielhaften Reduktionsmitteltank 116, Pumpe 118, Injektor 112 und Testbaugruppe 202 dar.
Die Testbaugruppe 202 schließt den Injektor 112 ein, der so an der Testbaugruppe montiert ist, dass der Injektor 112 Reduktionsmittel oder ein ähnliches Testfluid in die Testbaugruppe 202 dosieren kann. Eine Dosierbaugruppe 202 ist in Fluidverbindung mit der Pumpe 112 gekoppelt. Der Injektor 112 ist in Fluidverbindung mit einem oder mehreren Reduktionsmitteltanks 116 mit einer Pumpe 118 gekoppelt, die verwendet werden kann, um das Reduktionsmittel aus dem Reduktionsmitteltank 116 zur Abgabe an den Injektor 112 unter Druck zu setzen. Der Injektor 112 kann ein bekannter Injektor sein, der ein Hauptteil sein kann, durch den eine Soll-Durchflussrate bei einem Zieldruck (z. B., 8,0 L/h bei 8 bar (g)) strömt. Die Testbaugruppe 202 ist eine Messvorrichtung zum genauen Messen eines oder mehrerer Fluidparameter (z. B. Reduktionsmittel), das vom Injektor 112 geliefert wird. Der eine oder die mehreren gemessenen Parameter sind Durchfluss, Druckdifferenz über der Injektoröffnung, Gewicht, Volumen und dergleichen des Fluids. Der Injektor 112 kann so ausgewählt werden, dass er immer die Solldruckdifferenz für jede angeschlossene Pumpkapazität der Pumpe 118 erreicht.
In einigen Implementierungen bestimmt die Testbaugruppe 202 eine Frequenz oder Drehzahl (z. B. eine Frequenz in Hz, eine Drehzahl in U/min und dergleichen), die in einer Drucksensoranordnung als ein Kalibrierwert aufgezeichnet werden soll, der Pumpe 118 zugeordnet ist, wenn die Pumpe 118 bei einem festen Druck (z. B. 8 bar (g)) geprüft wird. In einigen Implementierungen bestimmt die Testbaugruppe 202 einen Druckdifferenzwert, der in einer Drucksensoranordnung 112 als ein Kalibrierwert aufgezeichnet werden soll, der Pumpe 118 zugeordnet ist, die an der Testbaugruppe 202 angebracht ist, wenn die Pumpe 118 bei einer festen Geschwindigkeit oder Frequenz (z. B. 32 Hz) getestet wird.
Verfahren zur Verwendung von Signalausgabeeigenschaften eines Sensors zur Speicherung einer Durchflusskalibrierung
Bezugnehmend auf 3 ist nun ein Verfahren oder Prozess zum Betreiben einer Pumpe 118 basierend auf dem erfassten Druck und einem Kalibrierwert in einem Flussdiagramm gemäß einer beispielhaften Implementierung dargestellt. In Kürze umfasst das Verfahren das Erfassen eines Reduktionsmitteldrucks im Reduktionsmitteldosiersystem durch eine Drucksensorbaugruppe 114, das Empfangen von Daten von der Drucksensorbaugruppe 114 durch eine Steuerung 120, einschließlich des erfassten Reduktionsmitteldrucks und eines Kalibrierwerts, und den Betrieb einer Konstantpumpe 118 durch die Steuerung 120 anhand mindestens des gemessenen Reduktionsmitteldrucks und des Kalibrierwerts.
Immer noch bezugnehmend auf 3 wird ein Reduktionsmitteldruck an 302 detaillierter erfasst. Das Erfassen eines Reduktionsmitteldrucks im Reduktionsmitteldosiersystem kann das Interpretieren einer Ausgabe eines Drucksensors der Drucksensorbaugruppe 114 und die Ausgabe einer Sensoranalogspannungsausgabe, die mit der Ausgabe des Drucksensors der Drucksensorbaugruppe 114 korreliert, einschließen.
Daten, die den erfassten Druck und einen Kalibrierwert einschließen, werden an 304 empfangen. In einigen Implementierungen umfasst das Verfahren das Bestimmen des Kalibrierwerts durch die Steuerung 120 durch Interpretieren eines Offsets bei Nulldruck als Kalibrierwert. Der Offset bei Pumpendruck Null wird zum erfassten Druck addiert, wenn die Pumpe inaktiv ist, und entspricht daher einem Offset zum Umgebungsdruck in dem System. Der Kalibrierwert kann bestimmt werden, indem die Ausgabe der Drucksensorbaugruppe 114 empfangen und als ein Druckmesswert interpretiert wird, und der Umgebungsdruck subtrahiert wird, um den Offset bei Pumpendruck Null (relativer Druck, bar (g)) der Drucksensorbaugruppe 114 als den Kalibrierwert zu berechnen. Der Umgebungsdruck kann von einem separaten Umgebungsdrucksensor (z. B. Umgebungsdrucksensor 117) erhalten werden. In einigen Implementierungen wird der Offset, der den Kalibrierwert darstellt, nur dann zur Ausgabe der Drucksensorbaugruppe 114 addiert, wenn die Pumpe inaktiv ist. In einigen Implementierungen wird der Offset immer zur Ausgabe der Drucksensorbaugruppe 114 addiert und daher während des normalen Betriebs der Pumpe und des Verbrennungsmotors beschnitten.
In einigen Implementierungen umfasst das Verfahren das Erfassen des Kalibrierwerts durch die Steuerung 120 durch Decodieren eines gemultiplexten Signals von einem analogen Spannungsausgang der Drucksensorbaugruppe 114, wobei das gemultiplexte Signal eine Kombination aus einem Bitstream des Kalibrierwerts und einem analogen Spannungsausgang der Drucksensorbaugruppe 114 ist, der mit einem von der Drucksensorbaugruppe 114 erfassten Druck korreliert. Der Kalibrierwert kann kontinuierlich gemultiplext und als kontinuierliches Signal auf dem analogen Sensorspannungsausgang der Drucksensorbaugruppe 114 gesendet werden. Der Kalibrierwert kann nicht kontinuierlich auf den analogen Sensorspannungsausgang gemultiplext werden, sondern muss in festgelegten Zeitabständen oder unter bestimmten Bedingungen decodiert werden. Bedingungen können eine Einschaltbedingung, eine empfangene Anforderung zum Senden des Kalibrierwerts und dergleichen einschließen. Eine Empfangsanforderungs- und Sendeimplementierung kann ein Eindrahtschnittstellen-Kommunikationsverfahren einschließen, bei dem der Kalibrierwert angefordert und ein Stoppbefehl gesendet wird, sobald der Wert empfangen wird (z. B. durch das ECM). Der Kalibrierwert wird dann nach der Anforderung aus dem empfangenen Signal decodiert. In einer anderen Implementierung wird der Kalibrierwert aus einem Bitstrom decodiert, der unter Verwendung des analogen Sensorspannungsausgangs der Drucksensorbaugruppe 114 für eine vorbestimmte Zeitdauer gesendet wird. Der Bitstrom kann eine definierte Start-und Endsequenz aufweisen. Nach der vorbestimmten Zeitdauer wird der analoge Sensorspannungsausgang wieder zum Druckspannungssignal und der Kalibrierwert kann nicht länger decodiert werden. Eine Empfangsanforderungs- und Sendeimplementierung kann ein Eindrahtschnittstellen-Kommunikationsverfahren einschließen, bei dem der Kalibrierwert während einer festgelegten Zeit angefordert, decodiert und gesendet wird (z. B. Empfang und Decodierung durch ECM). Das Decodieren des Kalibrierwerts kann das Erfassen einschließen, ob ein gültiger oder ein fehlerhafter Wert empfangen wird.
Eine Pumpe 118 wird basierend auf mindestens dem erfassten Druck und dem Kalibrierwert an 306 betrieben. Das Betreiben einer Konstantpumpe 118 basierend auf mindestens dem erfassten Reduktionsmitteldruck und dem Kalibrierwert kann das Modifizieren einer Eingangsspannung und/oder eines Pumpfrequenzbefehls an die Pumpe 118 einschließen, um eine gewünschte Durchflussrate aus der Konstantpumpe 118 zu erreichen. In einigen Implementierungen wird der Kalibrierwert zusammen mit der an der Drucksensorbaugruppe 114 erfassten Druckdifferenz verwendet, um die Durchflussrate aus der Konstantpumpe 118 zu berechnen.
Zusätzliche Bestandteile des Verfahrens sind vor dem Decodieren des Kalibrierwerts in 4 als ein Verfahren oder Prozess zum Speichern eines Kalibrierwerts in einer Drucksensorbaugruppe 114 gemäß einer beispielhaften Implementierung dargestellt. Kurz gesagt umfasst das Verfahren das Messen eines Kalibrierwerts, das Speichern eines Kalibrierwerts in einer Drucksensorbaugruppe 114, das Installieren der Drucksensorbaugruppe 114 und das Empfangen des Kalibrierwerts von der Drucksensorbaugruppe 114 nach der Installation.
Immer noch bezugnehmend auf 4 wird ein Reduktionsmitteldruck an 402 detaillierter erfasst. In einigen Implementierungen wird der Kalibrierwert durch ein Kalibriersystem für eine gegebene Pumpe gemessen (z. B. Pumpe 118). In einer Implementierung ist der Kalibrierwert ein Frequenzwert, welcher der gegebenen Pumpe 118 zugeordnet ist, wobei die gegebene Pumpe 118 bei einem festen Druck getestet wurde. In einer Implementierung ist der Kalibrierwert ein Differenzwert, welcher der gegebenen Pumpe 118 zugeordnet ist, wobei die gegebene Pumpe 118 bei einer festen Frequenz getestet wurde.
Der Kalibrierwert wird in einer Drucksensorbaugruppe 114 unter 404 gespeichert. In einigen Implementierungen wird der bestimmte Kalibrierwert (z. B. ein Druckdifferenzwert oder ein Frequenzwert) in einem Datenspeicher der Drucksensorbaugruppe gespeichert. Der Datenspeicher kann ein einmal löschbarer Speicherchip sein, der kommunikativ mit einem analogen Spannungssensorausgang der Drucksensorbaugruppe 114 gekoppelt ist.
Die Drucksensorbaugruppe 114 ist an 406 installiert. In einigen Implementierungen ist die Drucksensorbaugruppe 114, die einen Pumpenauslassdrucksensor umfasst, am Auslass der Pumpe 118 enthalten. Der Pumpenausgangsdrucksensor kann irgendwo in der Leitung von der Pumpe 118 zum Injektor, im Injektor und/oder in der Rücklaufleitung installiert sein.
Der Kalibrierwert wird von der Drucksensorbaugruppe 114 nach der Installation an 408 empfangen. Der Kalibrierwert wird während des Betriebs des Verbrennungsmotors empfangen. In einer Implementierung wird der Kalibrierwert (z. B. ein Druckdifferenzwert oder ein Frequenzwert) von der Drucksensorbaugruppe 114 als Offset bei Pumpendruck Null (relativer Druck, bar (g), vergleichbar mit einem Offset zum Umgebungsdruck) ausgegeben. Siehe 7 für einen beispielhaften Null-Pumpenoffset. Während des Betriebs kann dieser Offset beschnitten werden, wenn er während des aktiven Pumpenbetriebs noch vorhanden ist. In einer anderen Implementierung wird der Kalibrierwert als kontinuierliches Signal an den analogen Sensorspannungsausgang der Drucksensorbaugruppe 114 gesendet. Der Kalibrierwert wird als Bitstrom auf den analogen Spannungsausgang des Sensors gemultiplext, wo er decodiert werden kann, um den Kalibrierwert wiederzugewinnen. Siehe 8 für ein Beispiel für das Multiplexen des Kalibrierwerts auf den analogen Sensorspannungsausgang. Der Kalibrierwert kann nicht kontinuierlich auf den analogen Sensorspannungsausgang gemultiplext werden, sondern nur in festgelegten Zeitabständen oder unter bestimmten Bedingungen. Bedingungen können eine Einschaltbedingung, eine empfangene Anforderung zum Senden des Kalibrierwerts und dergleichen einschließen. Eine Empfangsanforderungs- und Sendeimplementierung kann ein Eindrahtschnittstellen-Kommunikationsverfahren einschließen, bei dem der Kalibrierwert angefordert und ein Stoppbefehl gesendet wird, sobald der Wert empfangen wird (z. B. durch das ECM). In einer anderen Implementierung wird der Kalibrierwert für eine festgelegte Dauer als Bitstream gesendet. Der Bitstrom kann eine definierte Start- und Endsequenz aufweisen. Siehe 9 für ein Beispiel des Sendens als Bitstrom für eine festgelegte Dauer. Nach der festgelegten Dauer wird die analoge Sensorspannungsausgabe wieder zum Druckspannungssignal. Eine Empfangsanforderungs- und Sendeimplementierung kann ein Eindrahtschnittstellen-Kommunikationsverfahren einschließen, bei dem der Kalibrierwert angefordert und für die festgelegte Dauer gesendet wird (z. B. über ECM). Das Empfangen des Kalibrierwerts kann das Erfassen einschließen, ob ein gültiger oder ein fehlerhafter Wert empfangen wird. Siehe 9 für ein Beispiel zum Empfangen eines fehlerhaften Kalibrierwerts.
Bezugnehmend auf 5 wird nun ein Verfahren oder Prozess zur Kommunikation mit einer Drucksensorbaugruppe 114 gemäß einer beispielhaften Implementierung dargestellt. Kurz gesagt umfasst das Verfahren das Empfangen einer Wellenform von einer Drucksensorbaugruppe 114, das Bestimmen eines oder mehrerer Parameter aus der Wellenform und das Senden eines Signals an eine Pumpe 118 nach dem Bestimmen des einen oder der mehreren Parameter.
Immer noch bezugnehmend auf 5 wird der Empfang einer Wellenform von einer Drucksensorbaugruppe 114 an 502 detaillierter beschrieben. In einigen Implementierungen wird die Wellenform von der analogen Sensorspannungsausgabe einer Drucksensorbaugruppe 114 empfangen, wobei normalerweise die analoge Spannungsausgabe mit einem erfassten Druck eines Drucksensors der Drucksensorbaugruppe 114 korreliert.
Ein oder mehrere Parameter aus der Wellenform werden unter 504 bestimmt. In einigen Implementierungen umfassen der eine oder die mehreren Parameter einen Kalibrierwert (z. B. einen Druckdifferenzialwert oder einen Frequenzwert), der durch eine Drucksensorbaugruppe 114 einem Pumpenausgang zugeordnet ist. Der Kalibrierwert kann durch Empfangen der Ausgabe der Drucksensorbaugruppe 114 und Interpretieren des Offsets bei Pumpendruck Null (relativer Druck, bar (g), vergleichbar mit einem Offset zum Umgebungsdruck) der Drucksensorbaugruppe 114 als Kalibrierwert bestimmt werden. Dieser Offset kann dann im Normalbetrieb des Verbrennungsmotors beschnitten werden, wenn er während des Pumpenbetriebs noch vorliegt. In einer anderen Implementierung kann der Kalibrierwert durch Empfangen der Ausgabe einer Drucksensorbaugruppe 114 und Decodieren eines auf die Ausgabe der Drucksensorbaugruppe 114 gemultiplexten Bitstroms bestimmt werden, wobei der Bitstrom den Kalibrierwert darstellt. Der Kalibrierwert kann kontinuierlich gemultiplext und als kontinuierliches Signal auf dem analogen Sensorspannungsausgang der Drucksensorbaugruppe 114 gesendet werden. Der Kalibrierwert kann nicht kontinuierlich auf den analogen Sensorspannungsausgang gemultiplext werden, sondern muss in festgelegten Zeitabständen oder unter bestimmten Bedingungen decodiert werden. Bedingungen können eine Einschaltbedingung, eine empfangene Anforderung zum Senden des Kalibrierwerts und dergleichen einschließen. Eine Empfangsanforderungs- und Sendeimplementierung kann ein Eindrahtschnittstellen-Kommunikationsverfahren einschließen, bei dem der Kalibrierwert angefordert und ein Stoppbefehl gesendet wird, sobald der Wert empfangen wird (z. B. durch das ECM). Der Kalibrierwert wird dann nach der Anforderung aus dem empfangenen Signal decodiert. In einer anderen Implementierung wird der Kalibrierwert aus einem Bitstrom decodiert, der unter Verwendung des analogen Sensorspannungsausgangs der Drucksensorbaugruppe 114 für eine vorbestimmte Zeitdauer gesendet wird. Der Bitstrom kann eine definierte Start- und Endsequenz aufweisen. Nach der vorbestimmten Zeitdauer wird der analoge Sensorspannungsausgang wieder zum Druckspannungssignal und der Kalibrierwert kann nicht länger decodiert werden. Eine Empfangsanforderungs- und Sendeimplementierung kann ein Eindrahtschnittstellen-Kommunikationsverfahren einschließen, bei dem der Kalibrierwert während einer festgelegten Zeit angefordert, decodiert und gesendet wird (z. B. Empfang und Decodierung durch ECM). Das Decodieren des Kalibrierwerts kann das Erfassen einschließen, ob ein gültiger oder ein fehlerhafter Wert empfangen wird.
Nach dem Bestimmen des einen oder der mehreren Parameter an 506 wird ein Signal an eine Pumpe 118 gesendet. Das Signal kann einen Eingangsspannungs- und/oder Pumpfrequenzbefehl an die Pumpe 118 modifizieren, um eine gewünschte Durchflussrate aus der Konstantpumpe 118 basierend auf dem Kalibrierwert zu erreichen. Das Signal kann eine Ansaugsequenz der Pumpe 118 basierend auf dem Kalibrierwert und dem analogen Sensorspannungsausgang der Drucksensorbaugruppe 114 starten.
Bezugnehmend auf 6 wird nun ein Verfahren oder Prozess zum Bestimmen von Optionen basierend auf der Verfügbarkeit eines Kalibrierwerts gemäß einer beispielhaften Implementierung dargestellt. Kurz gesagt umfasst das Verfahren das Bestimmen, ob ein Kalibrierwert verfügbar ist. Wenn ein Kalibrierwert verfügbar ist, wird der Kalibrierwert verwendet, um eine bekannte Pumpe 118 automatisch mit einem unbekannten Dosierinjektor zu kalibrieren. Wenn der Kalibrierwert nicht verfügbar ist, arbeitet die Pumpe 118 mit einem vorbestimmten Kalibrierwert (d. h. Notbetrieb).
Immer noch bezugnehmend auf 6 wird das Erfassen eines Reduktionsmitteldrucks an 602 detaillierter beschrieben. Das Empfangen des Kalibrierwerts kann das Erfassen einschließen, ob ein gültiger oder ein fehlerhafter Wert empfangen wird. In einigen Implementierungen wird der decodierte Kalibrierwert mit einem Bereich bekannter, guter Kalibrierwerte verglichen, um einen gültigen Wert zu erhalten. In einigen Implementierungen wird der decodierte Kalibrierwert mit einer gespeicherten Liste möglicher fehlerhafter Wertbedingungen verglichen, um einen fehlerhaften Wert oder eine fehlerhafte Bedingung zu erfassen. Siehe 9 für ein Beispiel zum Empfangen eines fehlerhaften Kalibrierwerts.
Wenn ein Kalibrierwert verfügbar ist, wird er verwendet, um eine bekannte Pumpe 118 automatisch mit einem unbekannten Dosierinjektor an 604 zu kalibrieren. Nach dem Bestimmen des einen oder der mehreren Parameter wird ein Signal an eine Pumpe 118 gesendet. Das Signal kann einen Eingangsspannungs- und/oder Pumpfrequenzbefehl an die Pumpe modifizieren, um eine gewünschte Durchflussrate aus der Konstantpumpe basierend auf dem Kalibrierwert zu erreichen. Das Signal kann eine Ansaugsequenz der Pumpe 118 basierend auf dem Kalibrierwert und dem analogen Sensorspannungsausgang der Drucksensorbaugruppe 114 starten.
Wenn kein Kalibrierwert verfügbar ist, wird an 606 ein vorbestimmter Kalibrierwert verwendet. Nach dem Bestimmen des einen oder der mehreren Parameter wird ein Signal an eine Pumpe 118 gesendet. Das Signal kann einen Eingangsspannungs- und/oder Pumpfrequenzbefehl an die Pumpe 118 modifizieren, um eine gewünschte Durchflussrate aus der Konstantpumpe 118 basierend auf einem sicheren Kalibrierwert zu erreichen. Das Signal kann eine Ansaugsequenz der Pumpe 118 basierend auf dem Kalibrierwert und dem analogen Sensorspannungsausgang der Drucksensorbaugruppe 114 starten. Ein Fehlercode kann basierend auf dem Versagen, den Kalibrierwert zu erhalten, gespeichert und/oder ausgegeben werden. Wenn es nicht möglich ist, einen Kalibrierwert zu erhalten und ein sicherer Kalibrierwert (z. B. „Limp Home“ (Notbetrieb)) verwendet werden muss, kann eine Anzeige aktiviert oder ein Fehlercode angezeigt werden.
Bezugnehmend auf 7 ist nun ein grafisches Diagramm einer beispielhaften Nullpunktverschiebung einer Drucksensorkurve einer beispielhaften Drucksensorbaugruppe 114 gemäß einer beispielhaften Implementierung dargestellt. Das grafische Diagramm stellt eine analoge Sensorspannung in Volt (V) einer Drucksensorbaugruppe 114 in Bezug auf den absoluten Druck (bar) dar und zeigt den linearen Zusammenhang. Ein beispielhafter Null-Pumpenoffset ist in dem grafischen Diagramm für eine beispielhafte Pumpe 118 angegeben, um einen Wert zu erhalten, der in einer Drucksensorbaugruppe 114 gespeichert werden kann.
Bezugnehmend auf 8 ist nun ein grafisches Diagramm einer beispielhaften Codierung eines Bitstroms in einem Spannungssignal von einer beispielhaften Drucksensorbaugruppe 114 gemäß einer beispielhaften Implementierung dargestellt. In einigen Implementierungen wird ein Bitstrom in der von der Drucksensorbaugruppe 114 empfangenen analogen Sensorspannung codiert. Der Bitstrom kann decodiert werden, um einen oder mehrere Parameter von der Drucksensorbaugruppe 114 abzurufen (z. B. einen gespeicherten Kalibrierwert für die Pumpe 118).
Bezugnehmend auf 9 ist nun ein grafisches Diagramm einer Zustandscodierung eines Bitstroms in einer Startsequenz von einer Drucksensorbaugruppe 114 gemäß einer beispielhaften Implementierung dargestellt. In einigen Implementierungen wird ein Bitstrom in der von der Drucksensorbaugruppe 114 während der Startsequenz empfangenen analogen Sensorspannung codiert. Die Startsequenz kann für eine vorbestimmte Zeitdauer (t1) initiiert werden. Die Startsequenz kann auch ein Startbitmuster und ein Endbitmuster aufweisen, wobei das Endbitmuster anzeigt, dass die Sequenz beendet und zu einem analogen Sensorspannungssignal zurückgekehrt ist. Der obere Abschnitt von 9 stellt ein Beispiel eines Bitstroms dar, der als eine Ausgabe codiert ist, welche die analoge Sensorspannung für die Zeit t1 ersetzt, woraufhin das Signal dann zum analogen Sensorspannungssignal zurückkehrt, das sich auf Druckmesswerte des Sensors bezieht. Der untere Abschnitt von 9 stellt ein Beispiel für ein fehlerhaftes Signal dar, das während der Zeit t1 bei einer konstanten Spannung bleibt, was ein fehlerhaftes Signal während der Startsequenz anzeigt. Wenn nicht fehlerhaft, kann der Bitstrom decodiert werden, um einen oder mehrere Parameter von der Drucksensorbaugruppe 114 abzurufen (z. B. einen gespeicherten Kalibrierwert für die Pumpe 118).
Der Begriff „Steuerung“ schließt alle Arten von Einrichtungen, Vorrichtungen und Maschinen zum Verarbeiten von Daten ein, in beispielhafter Weise einen programmierbaren Prozessor, einen Computer, ein System auf einem Chip oder mehrere davon, einen Teil eines programmierten Prozessors oder Kombinationen des Vorhergehenden einschließend. Die Vorrichtung kann einen zweckgebundenen Logikschaltkreis, z. B. einen FPGA oder eine ASIC einschließen. Die Vorrichtung kann zudem zusätzlich zur Hardware einen Code einschließen, der eine Ausführungsumgebung für das betreffende Computerprogramm erzeugt, z. B. einen Code, der eine Prozessorfirmware, einen Protokollstapel, ein Datenbankverwaltungssystem, ein Betriebssystem, eine plattformübergreifende Laufzeitumgebung, eine virtuelle Maschine oder eine Kombination aus einem oder mehreren davon darstellt. Die Vorrichtung und die Ausführungsumgebung können verschiedene unterschiedliche Rechenmodellinfrastrukturen verwirklichen, wie verteiltes Rechnen und Gitterrecheninfrastrukturen.
Ein Computerprogramm (auch als Programm, Skript oder Code bekannt) kann in jeder Form von Programmiersprache geschrieben sein, einschließlich kompilierter oder interpretierter Sprachen, deklarativer oder prozeduraler Sprachen, und es kann in jeder Form eingesetzt werden, beispielsweise als eigenständiges Programm oder als Modul, Komponente, Subroutine, Objekt oder andere Einheit, die zur Verwendung in einer Rechenumgebung geeignet ist. Ein Computerprogramm kann, muss jedoch nicht, einer Datei in einem Dateisystem entsprechen. Ein Programm kann in einem Abschnitt einer Datei, der weitere Programme oder Daten enthält (z. B. ein oder mehrere in einem Auszeichnungssprachendokument gespeicherte Skripte) in einer einzelnen dedizierten Datei für das fragliche Programm oder in mehreren koordinierten Dateien (z. B. Dateien, in denen ein oder mehrere Module, Unterprogramme oder Teile von Codes gespeichert sind) gespeichert sein.
Obwohl diese Patentschrift viele spezifische Implementierungsdetails enthält, sollten diese nicht als Einschränkungen des Umfangs dessen ausgelegt werden, was beansprucht sein kann, sondern vielmehr als Beschreibungen von Merkmalen, die spezifisch für bestimmte Implementierungen sind. Bestimmte, in dieser Patentschrift im Kontext separater Implementierungen beschriebene Merkmale können auch in Kombination in einer einzigen Implementierung umgesetzt werden. Im Gegensatz dazu können verschiedene, im Kontext einer einzigen Implementierung beschriebene Merkmale auch in mehreren Implementierungen separat oder in einer beliebigen, geeigneten Unterkombination umgesetzt werden. Obwohl Merkmale vorstehend so beschrieben sein können, dass sie in bestimmten Kombinationen wirksam sind und auch anfänglich als solche beansprucht sein können, können zudem ein oder mehrere Merkmale aus einer beanspruchten Kombination in manchen Fällen aus der Kombination ausgesondert werden, und die beanspruchte Kombination kann sich auf eine Unterkombination oder Variation einer Unterkombination beziehen.
In ähnlicher Weise gilt, dass Vorgänge in den Zeichnungen zwar in einer bestimmten Reihenfolge dargestellt sind, dies jedoch nicht so auszulegen ist, dass diese Vorgänge in der bestimmten Reihenfolge oder in sequenzieller Reihenfolge durchgeführt werden müssen, oder dass alle veranschaulichten Vorgänge durchgeführt werden, um wünschenswerte Ergebnisse zu erzielen. Unter bestimmten Umständen kann die Trennung von verschiedenen Systemkomponenten in den vorstehend beschriebenen Implementierungen nicht als eine Erfordernis solcher Trennung in allen Implementierungen verstanden werden, und es sollte klar sein, dass die beschriebenen Komponenten und Systeme allgemein in einem einzigen Produkt integriert oder in mehreren auf greifbaren Medien verkörperten Produkten verpackt sein können.
Wie hier verwendet, sollen die Begriffe „ungefähr“, „etwa“, „im Wesentlichen“ und ähnliche Begriffe eine breit gefächerte Bedeutung aufweisen, die in Übereinstimmung mit der herkömmlichen und üblichen Verwendung durch Fachleute im Fachgebiet dieses Offenbarung stehen. Es ist für den Fachmann, der diese Offenbarung liest, offensichtlich, dass diese Begriffe eine Beschreibung bestimmter beschriebener und beanspruchter Merkmale zulassen sollen, ohne den Schutzumfang dieser Merkmale auf die bereitgestellten, genauen numerischen Bereiche einzuschränken. Demgemäß sollen diese Begriffe so ausgelegt werden, dass sie angeben, dass unwesentliche oder unbedeutende Modifikationen oder Abänderungen an dem beschriebenen und beanspruchten Gegenstand als innerhalb des Schutzumfangs der Erfindung, wie in den beigefügten Ansprüchen aufgeführt, liegend betrachtet werden. Zusätzlich wird festgestellt, dass Einschränkungen der Ansprüche für den Fall, dass der Begriff „Mittel“ darin nicht verwendet wird, nicht als „Mittel plus Funktion“-Einschränkungen unter den Patentgesetzen der USA darstellend zu interpretieren sind.
Die Begriffe „gekoppelt“, „verbunden“ und dergleichen, wie sie hierin verwendet werden, bedeuten das direkte oder indirekte Verbinden zweier Komponenten miteinander. Dieses Verbinden kann stationär (z. B. permanent) oder beweglich (z. B. abnehmbar oder lösbar) geschehen. Dieses Verbinden kann dadurch erreicht werden, dass die zwei Komponenten oder die zwei Komponenten und beliebige weitere Zwischenkomponenten miteinander integral als ein einziger einheitlicher Körper ausgebildet sind, oder dass die zwei Komponenten oder die zwei Komponenten und beliebige weitere Zwischenkomponenten aneinander befestigt sind.
Die Begriffe „fluidisch gekoppelt“ oder „in Fluidverbindung“ und dergleichen, wie sie hierin verwendet werden, bedeuten, dass die zwei Komponenten oder Objekte einen zwischen den zwei Komponenten oder Objekten ausgebildeten Pfad aufweisen, in dem eine Flüssigkeit, beispielsweise Wasser, Luft, gasförmiges Reduktionsmittel, gasförmiges Ammoniak usw. entweder mit oder ohne dazwischen geschaltete Komponenten oder Objekte strömen kann. Beispiele für Fluidkopplungen oder Konfigurationen zum Ermöglichen einer Fluidverbindung können Rohre, Kanäle oder jegliche anderen geeigneten Komponenten zum Ermöglichen des Strömens eines Fluids von einer Komponente zur anderen einschließen.
Es ist wichtig zu beachten, dass Konstruktion und Anordnung des in den vielfältigen beispielhaften Implementierungen gezeigten Systems lediglich veranschaulichender und nicht einschränkender Art sind. Es wird gewünscht, dass sämtliche Änderungen und Modifikationen, die innerhalb des Geistes und/oder Schutzumfangs der beschriebenen Implementierungen fallen, geschützt sind. Es versteht sich, dass manche Merkmale nicht notwendig sind und Implementierungen, denen die verschiedenen Merkmale fehlen, als innerhalb des Umfangs der Anmeldung liegend betrachtet werden, wobei der Schutzumfang durch die folgenden Ansprüche definiert wird. Beim Lesen der Ansprüche ist davon auszugehen, dass bei der Verwendung von Worten wie „ein“, „eine“, „mindestens ein/eine“ oder „mindestens ein Abschnitt“ keine Absicht zur Einschränkung des Anspruchs auf nur einen Gegenstand besteht, soweit in dem Anspruch nichts Anderslautendes spezifisch angegeben ist. Wenn die Begriffe „mindestens ein Abschnitt“ und/oder „ein Abschnitt“ verwendet werden, kann der Gegenstand einen Abschnitt und/oder den gesamten Gegenstand einschließen, sofern nicht ausdrücklich etwas Gegenteiliges angegeben ist.

Claims

Reduktionsmitteldosiersystem, umfassend: einen Injektor; eine Konstantpumpe in Fluidverbindung mit dem Injektor; eine Reduktionsmittelquelle in Fluidverbindung mit der Konstantpumpe; eine Drucksensorbaugruppe, die eingerichtet ist, um einen Reduktionsmitteldruck in dem Reduktionsmitteldosiersystem zu erfassen und einen Kalibrierwert der Konstantpumpe zu speichern; und eine kommunikativ mit der Konstantpumpe und der Drucksensorbaugruppe verbundene Steuerung, wobei die Steuerung eingerichtet ist, um den gemessenen Reduktionsmitteldruck und den Kalibrierwert aufweisende Daten von der Drucksensorbaugruppe zu empfangen, und um eine Durchflussrate der Konstantpumpe basierend auf mindestens dem gemessenen Druck und dem Kalibrierwert zu berechnen.
Reduktionsmitteldosiersystem nach Anspruch 1, wobei die Steuerung eingerichtet ist, um einen Offset bei Nulldruck in den Daten als den Kalibrierwert zu interpretieren.
Reduktionsmitteldosiersystem nach Anspruch 2, wobei die Steuerung eingerichtet ist, um einen Offset bei Nulldruck in den Daten, wenn dem Reduktionsmitteldosiersystem zum ersten Mal Strom zugeführt wird, als den Kalibrierwert zu interpretieren.
Reduktionsmitteldosiersystem nach Anspruch 3, wobei die Steuerung eingerichtet ist, um den interpretierten Offset bei Nulldruck während des Betriebs der Konstantpumpe zu kompensieren.
Reduktionsmitteldosiersystem nach Anspruch 1, wobei die Steuerung eingerichtet ist, um den Kalibrierwert durch Decodieren eines gemultiplexten Signals an einem analogen Spannungsausgang der Drucksensorbaugruppe zu bestimmen, wobei das gemultiplexte Signal eine Kombination aus einem Bitstream des Kalibrierwerts und einem analogen Spannungsausgang der Drucksensorbaugruppe ist, der mit einem von der Drucksensorbaugruppe gemessenen Wert korreliert.
Reduktionsmitteldosiersystem nach Anspruch 5, wobei das gemultiplexte Signal kontinuierlich als eine Kombination aus dem Bitstream des Kalibrierwerts und dem analogen Spannungsausgang der Drucksensorbaugruppe generiert wird, der mit dem von der Drucksensorbaugruppe erfassten Druck korreliert.
Reduktionsmitteldosiersystem nach Anspruch 5, wobei das gemultiplexte Signal in festgelegten Intervallen als eine Kombination aus dem Bitstream des Kalibrierwerts und dem analogen Spannungsausgang der Drucksensorbaugruppe generiert wird, der mit dem von der Drucksensorbaugruppe erfassten Druck korreliert.
Reduktionsmitteldosiersystem nach Anspruch 5, wobei die Steuerung durch eine Eindrahtschnittstelle kommunikativ mit der Drucksensorbaugruppe gekoppelt ist und das gemultiplexte Signal als Reaktion auf eine Anforderung erzeugt wird, die von der Steuerung unter Verwendung der Eindrahtschnittstelle an die Drucksensorbaugruppe gesendet wird.
Reduktionsmitteldosiersystem nach Anspruch 1, wobei die Steuerung eingerichtet ist, um den Kalibrierwert durch Decodieren eines Bitstroms an einem analogen Spannungsausgang der Drucksensorbaugruppe zu bestimmen, wobei der Bitstrom von der Drucksensorbaugruppe für einen vorbestimmten Zeitraum gesendet wird, wonach der analoge Spannungsausgang der Drucksensorbaugruppe ein Druckspannungssignal ist, das mit einem von der Drucksensorbaugruppe gemessenen Drucksensorwert korreliert.
Reduktionsmitteldosiersystem nach Anspruch 9, wobei der Bitstrom eine definierte Start-und Endsequenz aufweist.
Verfahren zum Kalibrieren eines Reduktionsmitteldosiersystems, umfassend: Erfassen eines Reduktionsmitteldrucks in dem Reduktionsmitteldosiersystem durch eine Drucksensorbaugruppe; Empfangen von den erfassten Druck des Reduktionsmittels und einen Kalibrierwert aufweisenden Daten durch eine Steuerung von der Drucksensorbaugruppe; Betreiben einer Konstantpumpe durch die Steuerung basierend auf dem erfassten Druck des Reduktionsmittels und/oder dem Kalibrierwert.
Verfahren nach Anspruch 11, ferner umfassend ein Bestimmen des Kalibrierwerts durch die Steuerung durch Interpretieren eines Offsets bei Nulldruck als den Kalibrierwert.
Verfahren nach Anspruch 12, ferner umfassend das Interpretieren eines Offsets bei Nulldruck als Kalibrierwert durch die Steuerung, wenn dem Reduktionsmitteldosiersystem zum ersten Mal Strom zugeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 13, ferner umfassend ein Kompensieren des interpretierten Offsets bei Nulldruck während des Betriebs der Konstantpumpe.
Verfahren nach Anspruch 11, ferner umfassend ein Bestimmen des Kalibrierwerts durch Decodieren eines gemultiplexten Signals an einem analogen Spannungsausgang der Drucksensorbaugruppe, wobei das gemultiplexte Signal eine Kombination aus einem Bitstream des Kalibrierwerts und einem analogen Spannungsausgang der Drucksensorbaugruppe ist, der mit dem von der Drucksensorbaugruppe gemessenen Druck korreliert.
Verfahren nach Anspruch 15, wobei das gemultiplexte Signal kontinuierlich als eine Kombination aus dem Bitstream des Kalibrierwerts und des analogen Spannungsausgangs der Drucksensorbaugruppe generiert wird, der mit dem von der Drucksensorbaugruppe gemessenen Druck korreliert.
Verfahren nach Anspruch 15, wobei das gemultiplexte Signal in festgelegten Intervallen als eine Kombination aus dem Bitstream des Kalibrierwerts und des analogen Spannungsausgangs der Drucksensorbaugruppe generiert wird, der mit dem von der Drucksensorbaugruppe gemessenen Druck korreliert.
Verfahren nach Anspruch 15, ferner umfassend ein Senden einer Anforderung durch die Steuerung an die Drucksensorbaugruppe, wobei die Steuerung kommunikativ über eine Eindrahtschnittstelle mit der Drucksensorbaugruppe verbunden ist, und das gemultiplexte Signal als Reaktion auf die Anforderung von der Steuerung über die Eindrahtschnittstelle an die Drucksensorbaugruppe gesendet wird.
Verfahren nach Anspruch 11, ferner umfassend ein Bestimmen des Kalibrierwerts durch Dekodieren eines Bitstreams eines analogen Spannungsausgangs der Drucksensorbaugruppe, wobei der Bitstream für einen festgelegten Zeitraum von der Drucksensorbaugruppe gesendet wird, wonach der analoge Spannungsausgang der Drucksensorbaugruppe ein Druckspannungssignal ist, das mit einem Drucksensormesswert der Drucksensorbaugruppe korreliert.
Verfahren nach Anspruch 19, wobei der Bitstrom eine definierte Start-und Endsequenz aufweist.