DE112018007945T5

DE112018007945T5 - Systeme und Verfahren zur Mehrpunktreduktionsmittelzufuhr

Info

Publication number: DE112018007945T5
Application number: DE112018007945.7T
Authority: DE
Inventors: Cassio Silva Mangueira de Assis; Bruno Carlo Mantovanelli
Original assignee: Cummins Emission Solutions Inc
Current assignee: Cummins Emission Solutions Inc
Priority date: 2018-08-31
Filing date: 2018-08-31
Publication date: 2021-06-02
Also published as: GB202102837D0; WO2020046373A1; GB2592128A; US20210164376A1

Abstract

Ein Nachbehandlungssystem schließt einen Mehrpunktinjektor ein, der dazu ausgelegt ist, um operativ mit einem Abgasrohr des Nachbehandlungssystems gekoppelt zu sein. Der Mehrpunktinjektor umfasst einen Injektorkörper mit einer Umfangswand. Eine Vielzahl von Öffnungen erstreckt sich durch die Umfangswand des Injektorkörpers. Jede der Vielzahl von Öffnungen befindet sich an einer anderen Umfangsposition der Umfangswand und ist dazu ausgelegt, um Reduktionsmittel in einen Abgasströmungspfad zuzuführen, der durch das Abgasrohr definiert ist.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Offenbarung betrifft allgemein Nachbehandlungssysteme zur Verwendung mit Verbrennungsmotoren (IC-Motoren).
HINTERGRUND
Abgas-Nachbehandlungssysteme werden zum Aufnehmen und Behandeln des von IC-Motoren erzeugten Abgases verwendet. Allgemein schließen Abgas-Nachbehandlungssysteme eine beliebige Anzahl mehrerer unterschiedlicher Komponenten zum Reduzieren des Anteils an schädlichen Abgasemissionen im Abgas ein. Beispielsweise schließen bestimmte Abgas-Nachbehandlungssysteme für dieselbetriebene Verbrennungsmotoren ein selektives katalytisches Reduktionskatalysatorsystem (SCR) zur Umwandlung von NOx (NO und NO₂ in geringfügigem Anteil) in harmloses Stickstoffgas (N₂) und Wasserdampf (H₂O)bei Vorliegen von Ammoniak (NH₃) ein. Im Allgemeinen wird in solchen Nachbehandlungssystemen ein Abgasreduktionsmittel (z. B. ein Diesel-Abgasfluid wie Harnstoff) in das SCR-System eingespritzt, um eine Ammoniakquelle bereitzustellen, und mit dem Abgas gemischt, um die NOx-Gase teilweise zu reduzieren. Die Nebenprodukte der Reduzierung des Abgases werden dann fließend an den Katalysator geleitet, der in das SCR-System eingebaut ist, um im Wesentlichen alle NOx-Gase in relativ harmlose Nebenprodukte zu zerlegen, die aus dem Nachbehandlungssystem ausgestoßen werden.
Ein Reduktionsmittel wird in der Regel dem SCR-System als Ammoniakquelle zugeführt, um die Zersetzung von Bestandteilen wie NOx-Gasen des Abgases (z. B. eines Diesel-Abgases) durch den Katalysator, der im SCR-System eingeschlossen ist, zu ermöglichen. Ineffizientes Mischen des Reduktionsmittels mit Abgas oder Beaufschlagen des Reduktionsmittels auf Seitenwände eines Abgasrohrs kann zur Bildung von Reduktionsmittelablagerungen (z. B. aufgrund von Kristallisation des Reduktionsmittels) im Abgasrohr und Komponenten des Nachbehandlungssystems führen. Reduktionsmittelablagerungen reduzieren die Effizienz des Nachbehandlungssystems und können zum Verstopfen des Abgasrohrs führen, was eine häufige Reinigung des Abgasrohrs erfordert. Die Reduktionsmittelablagerungen können sich auch in nachgelagerten Komponenten, zum Beispiel dem SCR-SYSTEM, ansammeln und eine katalytische Effizienz davon reduzieren. Reduktionsmittelablagerungen bewirken daher, dass häufige Wartungen am Nachbehandlungssystem durchgeführt werden müssen, was die Wartungskosten erhöht.
KURZDARSTELLUNG
Hierin beschriebene Ausführungsformen beziehen sich allgemein auf Systeme und Verfahren zum Zuführen eines Reduktionsmittels in ein Nachbehandlungssystem, und insbesondere auf Reduktionsmittelzuführsysteme, die einen Mehrpunktinjektor mit einer Vielzahl von in Umfangsrichtung angeordneten Öffnungen und einen Reduktionsmittelverteiler, der mit dem Mehrpunktinjektor gekoppelt und dazu ausgelegt ist, einschließen, um selektiv Reduktionsmittel einer oder mehreren Öffnungen des Mehrpunktinjektors bereitzustellen.
In einigen Ausführungsformen umfasst ein Mehrpunktinjektor, der dazu ausgelegt ist, um operativ mit einem Abgasrohr eines Nachbehandlungssystems gekoppelt zu werden, einen Injektorkörper mit einer Umfangswand. Eine Vielzahl von Öffnungen erstreckt sich durch die Umfangswand des Injektorkörpers, wobei sich jede an einer anderen Umfangsposition der Umfangswand befindet und dazu ausgelegt ist, um Reduktionsmittel einem Abgasströmungspfad zuzuführen, der durch das Abgasrohr definiert ist.
In einigen Ausführungsformen umfasst ein Verfahren zum Zuführen eines Reduktionsmittels in ein Abgasrohr eines Nachbehandlungssystems über einen Mehrpunktinjektor, der fluidisch mit dem Abgasrohr gekoppelt ist, das Bestimmen eines Betriebsparameters des Abgases. Der Mehrpunktinjektor umfasst einen Injektorkörper mit einer Umfangswand und einer Vielzahl von Öffnungen, die sich durch die Umfangswand erstrecken, wobei sich jede an einer unterschiedlichen Umfangsposition der Umfangswand befindet. Das Reduktionsmittel wird basierend auf dem Betriebsparameter durch zumindest einen Teil der Vielzahl von Öffnungen einem Strömungspfad eines Abgases, das durch das Abgasrohr strömt, zugeführt.
Es sei klargestellt, dass alle Kombinationen der vorstehenden Konzepte und weiterer Konzepte, die nachfolgend eingehender erörtert werden (vorausgesetzt, dass diese Konzepte nicht gegenseitig unvereinbar sind), als Teil des hierin offenbarten, erfindungsgemäßen Gegenstands gedacht sind. Insbesondere sind alle Kombinationen des beanspruchten Gegenstands, die am Ende dieser Offenbarung aufgeführt sind, als Teil des hierin offenbarten, erfindungsgemäßen Gegenstands gedacht.
Figurenliste
Die vorstehenden und weiteren Merkmale der vorliegenden Offenbarung werden anhand der folgenden Beschreibung und beigefügten Ansprüche deutlicher, die in Verbindung mit den beiliegenden Zeichnungen zu lesen sind. Unter der Voraussetzung, dass diese Zeichnungen lediglich mehrere Ausführungen gemäß der Offenbarung darstellen und daher nicht als Einschränkung ihres Schutzbereichs zu betrachten sind, wird die Offenbarung unter Verwendung der beiliegenden Zeichnungen genauer und ausführlicher beschrieben.

1 ist ein schematisches Blockdiagramm eines Nachbehandlungssystems gemäß einer Ausführungsform.
2 ist ein schematisches Blockdiagramm einer Steuerschaltlogik, welche eine Steuerung des Nachbehandlungssystems von 1 gemäß einer Ausführungsform einschließt.
3A ist eine perspektivische Vorderansicht und 3B ist eine perspektivische Hinteransicht eines Reduktionsmittelverteilers gemäß einer anderen Ausführungsform.
4 ist eine perspektivische Ansicht eines Abgasrohrs, das einen damit gekoppelten Mehrpunktinjektor gemäß einer Ausführungsform zeigt.
5 ist eine perspektivische Ansicht des Mehrpunktinjektors von 4.
6A ist eine Querschnittsansicht des Mehrpunktinjektors von 5; 6B ist eine vergrößerte Ansicht eines Abschnitts des Mehrpunktinjektors, der in 6A durch den Pfeil angegeben ist; 6C ist eine schematische Veranschaulichung, die einen Seitenquerschnitt des Mehrpunktinjektors von 6A zeigt, um eine Öffnung zu zeigen, die durch eine Umfangsseitenwand des Mehrpunktinjektors definiert ist.
7A ist eine Vorderansicht und 7B ist eine seitliche Querschnittsansicht eines Abschnitts des Abgasrohrs von 4, die ein Reduktionsmittel zeigt, das durch jede einer Vielzahl von Öffnungen des Mehrpunktinjektors einem Abgasströmungspfad zugeführt wird, der durch den Mehrpunktinjektor definiert ist.
8A, 9A und 10A zeigen Reduktionsmittel, die durch einen ersten Satz, einen zweiten Satz bzw. einen dritten Satz der Vielzahl von Öffnungen des Mehrpunktinjektors zugeführt werden, und 8B, 9B und 10B zeigen die entsprechenden Auslässe eines Reduktionsmittelverteilers, durch den Reduktionsmittel den Öffnungen des Mehrpunktinjektors zugeführt werden.
11A-11D zeigen verschiedene Muster der Reduktionsmittelzufuhr durch den Mehrpunktinjektor durch Aktivieren verschiedener Kombinationen der Vielzahl von Öffnungen des Mehrpunktinjektors.
12 ist ein schematisches Flussdiagramm eines Verfahrens für die Zufuhr eines Reduktionsmittels eines Nachbehandlungssystems über einen Mehrpunktinjektor gemäß einer Ausführungsform.
13 ist ein schematisches Blockdiagramm einer Ausführungsform einer Rechenvorrichtung, die als die Steuerung von 1 oder 2 verwendet werden kann.

In der gesamten folgenden ausführlichen Beschreibung wird auf die beiliegenden Zeichnungen Bezug genommen. In den Zeichnungen kennzeichnen ähnliche Symbole in der Regel ähnliche Komponenten, sofern der Kontext nichts anderes vorgibt. Die veranschaulichenden Ausführungen, die in der ausführlichen Beschreibung, in den Zeichnungen und Ansprüchen beschrieben sind, sind nicht einschränkend gedacht. Andere Ausführungen können genutzt werden, und es können andere Änderungen vorgenommen werden, ohne vom Grundgedanken oder Schutzumfang des hier vorgestellten Gegenstands abzuweichen. Es versteht sich, dass die Aspekte der vorliegenden Offenlegung wie allgemein hierin beschrieben und in den Zeichnungen veranschaulicht, in vielen verschiedenen Konfigurierungen angeordnet, ersetzt, kombiniert und konzipiert werden können, die alle ausdrücklich berücksichtigt sind und Teil dieser Offenlegung sind.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
Hierin beschriebene Ausführungsformen beziehen sich allgemein auf Systeme und Verfahren zum Zuführen eines Reduktionsmittels zu einem Nachbehandlungssystem, und insbesondere zu Reduktionsmittelzuführsystemen, die einen Mehrpunktinjektor mit einer Vielzahl von in Umfangsrichtung angeordneten Öffnungen und einen Reduktionsmittelverteiler, der mit dem Mehrpunktinjektor gekoppelt und dazu ausgelegt ist, einschließen, um selektiv Reduktionsmittel einer oder mehreren Öffnungen des Mehrpunktinjektors bereitzustellen.
Reduktionsmittelinjektoren werden verwendet, um Reduktionsmittel einem Strömungspfad eines Abgases zuzuführen, das durch ein Nachbehandlungssystem strömt. Das Reduktionsmittel kann Reduktionsmittelablagerungen (z. B. aufgrund von Kristallisation oder unvollständiger Zersetzung des Reduktionsmittels) in einem Abgasrohr und/oder Komponenten des Nachbehandlungssystems bilden. Herkömmliche Reduktionsmittelinjektoren führen im Allgemeinen Reduktionsmittel in die gleiche Stelle eines Abgasrohrs ein, mit dem der Injektor gekoppelt ist. Dies bewirkt, dass ein Reduktionsmittel wiederholt dieselbe Stelle einer Wand des Abgasrohrs beaufschlagt, was die Ablagerung von Reduktionsmittelablagerungen im Abgasrohr erhöht. Reduktionsmittelablagerungen reduzieren die Effizienz des Nachbehandlungssystems und können zum Verstopfen des Abgasrohrs führen, was eine häufige Reinigung des Abgasrohrs erfordert. Die Reduktionsmittelablagerungen können sich auch in nachgelagerten Komponenten, zum Beispiel dem SCR-System, ansammeln und eine katalytische Effizienz davon reduzieren. Reduktionsmittelablagerungen bewirken daher, dass häufige Wartungen am Nachbehandlungssystem durchgeführt werden müssen, was die Wartungskosten erhöht.
Verschiedene Ausführungsformen der hierin beschriebenen Mehrpunktinjektoren können Vorteile bereitstellen, einschließlich zum Beispiel: (1) Bereitstellen einer Reduktionsmittelzufuhr an einer Vielzahl von Umfangsstellen, die ein besseres Mischen des Reduktionsmittels mit dem Abgas bewirken, um Kristallisation und Bildung von Reduktionsmittelablagerungen zu reduzieren; (2) Ermöglichen des selektiven Zuführens von Reduktionsmittel in verschiedenen Sprühwinkeln und in unterschiedlicher Tröpfchengröße, um unterschiedliche Reduktionsmitteltröpfchengrößen und Sprühwinkel bereitzustellen; (3) Reduzieren einer Beaufschlagungsrate des Reduktionsmittels an der gleichen Stelle des Abgasrohrs durch Zulassen eines zyklischen Einleitens des Reduktionsmittels durch die Öffnungen, wodurch Reduktionsmittelablagerungen und die Ansammlung an einer beliebigen Stelle des Nachbehandlungssystems reduziert werden; (4) Zuführen von Reduktionsmittel durch kleinere Öffnungen, die in dem Mehrpunktinjektor bereitgestellt sind, der kleinere Reduktionsmitteltröpfchen bereitstellt, welche die Reduktionsmittelverdampfung ermöglichen und Reduktionsmittelablagerungen reduzieren; (5) Ermöglichen einer Steuerung der Tröpfchengröße und des Tröpfchenmusters basierend auf dem Reduktionsmittelbedarf; (6) Reduzieren von Wartungsintervallen dafür, Reduzieren von Wartungskosten; und (7) lösbares Koppeln des Mehrpunktinjektors, was einen einfachen Austausch ermöglicht und Wartungskosten weiter reduziert.
1 ist eine schematische Darstellung eines Nachbehandlungssystems 100 gemäß einer Ausführungsform. Das Nachbehandlungssystem 100 ist dazu ausgelegt, um ein Abgas (z. B. ein Dieselabgas) aus einem Motor 10 aufzunehmen und die Bestandteile des Abgases, wie zum Beispiel NOx-Gase, CO usw., aufzunehmen. Das Nachbehandlungssystem 100 schließt einen Reduktionsmittelspeichertank 110, eine Reduktionsmittelzuführbaugruppe 112, ein Reduktionsmittelzuführsystem 120 umfassend einen Mehrpunktinjektor 140 und einen Reduktionsmittelverteiler 130, ein SCR-System 150 und einen Steuerung 170 ein.
Der Motor 10 kann ein Verbrennungsmotor, zum Beispiel ein Dieselmotor, ein Benzinmotor, ein Erdgasmotor, einen Biodieselmotor, ein Zweikraftstoffmotor, ein Alkoholmotor, ein E85 oder ein anderer geeigneter Verbrennungsmotor sein.
Der Reduktionsmittelspeichertank 110 enthält ein Abgasreduktionsmittel, das so formuliert ist, dass es die Zersetzung (z. B. die Reduktion) der Bestandteile des Abgases (z. B. NOx-Gase) durch einen im SCR-System 150 eingeschlossenen Katalysator 154 ermöglicht. Bei Ausführungsformen, bei denen das Abgas ein Dieselabgas ist, kann das Abgasreduktionsmittel ein Diesel-Emissions-Fluid (DEF) aufweisen, was eine Ammoniakquelle bereitstellt. Geeignete DEFs schließen Harnstoff, eine wässrige Harnstofflösung oder jedes andere DEF ein (z. B. das DEF, das unter dem Handelsnahmen ADBLUE®) erhältlich ist. In bestimmten Ausführungsformen schließt das Reduktionsmittel eine wässrige Harnstofflösung mit 32,5 Vol.-% Harnstoff und 67,5 % deionisiertem Wasser ein. In anderen Ausführungsformen schließt das Reduktionsmittel eine wässrige Harnstofflösung mit 40 % Harnstoff und 60 % deionisiertem Wasser ein.
Das SCR-System 150 ist dazu ausgelegt, um das Abgas (z. B. ein Dieselabgas) aufzunehmen und zu behandeln, das durch das SCR-System 150 über ein Abgasrohr 102 strömt, das einen Abgasströmungspfad zum Leiten des Abgases von dem Motor 10 zu dem SCR-System 150 und/oder jeglichen anderen Komponenten, die darin oder davon nachgelagert angeordnet sind, definiert. Das SCR-System 150 ist fluidisch mit dem Reduktionsmittelspeichertank 110 gekoppelt, um das Reduktionsmittel aus diesem über die Reduktionsmittelzuführbaugruppe 112, wie hierin beschrieben, aufzunehmen. Das Nachbehandlungssystem 100 kann auch ein Auslassrohr 104 einschließen, das dem SCR-System 150 nachgelagert angeordnet ist und strukturiert ist, um behandeltes Abgas in die Umgebung auszustoßen.
Ein erster Sensor 103 kann in dem Abgasrohr 102 angeordnet sein. Der erste Sensor 103 kann zum Beispiel einen NOx-Sensor (z. B. einen physischen oder virtuellen NOx-Sensor), einen Sauerstoffsensor, einen Partikelstoffsensor, einen Kohlenmonoxidsensor, einen Temperatursensor, einen Drucksensor, einen beliebigen anderen Sensor oder eine Kombination davon einschließen, die so dazu ausgelegt sind, dass sie einen oder mehrere Parameter des Abgases messen. Derartige Betriebsparameter können zum Beispiel eine Menge an NOx-Gasen im Abgas, eine Temperatur des Abgases, eine Strömungsrate und/oder einen Druck des Abgases einschließen.
Ein zweiter Sensor 105 kann in dem Auslassrohr 104 angeordnet sein. Der zweite Sensor 105 kann einen zweiten NOx-Sensor umfassen, der so ausgelegt ist, dass er eine Menge an NOx-Gasen festlegt, die in die Umwelt ausgestoßen wird, nachdem sie durch das SCR-System 150 strömt. In anderen Ausführungsformen kann der zweite Sensor 105 einen PM-Sensor umfassen, der dazu ausgelegt ist, um eine Menge an PM (z. B. Ruß oder Asche, die im Abgas enthalten sind) zu bestimmen. In noch anderen Ausführungsformen kann der zweite Sensor 105 einen Ammoniaksensor umfassen, der dazu ausgelegt ist, eine Ammoniakmenge in dem Abgas, das aus dem SCR-System 150 strömt, zu messen, d.h. den Ammoniakschlupf zu bestimmen. Der Amoniakschlupf kann als ein Maß der katalytischen Effizienz des SCR-Systems 150 zum Einstellen einer Menge des Reduktionsmittels, die dem SCR-System 150 zuzuführen ist, und/oder zum Einstellen einer Temperatur des SCR-Systems 150 verwendet werden, um dem SCR-System 150 zu ermöglichen, Ammoniak effektiv für den katalytischen Abbau von NOx-Gasen zu verwenden, die in dem Abgas, das dadurch strömt, eingeschlossen sind. In einigen Ausführungsformen kann ein Ammoniakoxid (AMOx)-Katalysator dem SCR-Katalysator 150 nachgelagert angeordnet sein, zum Beispiel in das Auslassrohr 104, um etwaiges nicht umgesetztes Ammoniak in dem SCR-System 150 nachgelagerten Abgas abzubauen.
Das SCR-System 150 umfasst ein Gehäuse 152, das zumindest einen Katalysator 154 enthält. In einigen Ausführungsformen kann das SCR-System 150 einen selektiven katalytischen Reduktionsfilter (SCRF) oder eine beliebige andere Nachbehandlungskomponente umfassen, die zum Abbauen von Bestandteilen des Abgases (z. B. von NOx-Gasen wie Distickstoffmonoxid, Stickstoffmonoxid, Stickstoffdioxid usw.) ausgelegt ist, die in Gegenwart eines Reduktionsmittels, wie hierin beschrieben, hindurchströmen. Jeder geeignete Katalysator 154 kann verwendet werden, wie beispielsweise platin-, palladium-, rhodium-, cerium-, eisen-, mangan-, kupfer- und/oder vanadiumbasierte Katalysatoren (einschließlich Kombinationen daraus).
Der Katalysator 154 kann auf einem geeigneten Substrat angeordnet sein, wie beispielsweise einem keramischen (z. B. Cordierit) oder metallischen (z. B. Kanthal) Monolithkern, der beispielsweise eine Wabenstruktur aufweisen kann. Ein Washcoat kann ebenfalls als Trägermaterial für den Katalysator 154 verwendet werden. Solche Washcoat-Materialien können beispielsweise Aluminiumoxid, Titandioxid, Siliziumdioxid, jedes andere geeignete Washcoat-Material, oder eine Kombination daraus einschließen. Das Abgas kann derart über und um den Katalysator 154 strömen, dass die im Abgas eingeschlossenen NOx-Gase weiter reduziert werden, sodass ein Abgas entsteht, das im Wesentlichen frei von Kohlenmonoxid und NOx-Gasen ist.
In verschiedenen Ausführungsformen kann das Nachbehandlungssystem 100 auch andere Nachbehandlungskomponenten einschließen, wie zum Beispiel einen Oxidationskatalysator (z. B. einen Dieseloxidationskatalysator), einen oder mehrere Feinstaubfilter, Ammoniakoxidationskatalysatoren, Mischer, Prallbleche oder jede andere geeignete Nachbehandlungskomponente. Derartige Nachbehandlungskomponenten können dem SCR-System 150 vorgelagert (z. B. innerhalb des Abgasrohrs 102 angeordnet) oder nachgelagert angeordnet sein.
Die Reduktionsmittelzuführbaugruppe 112 ist fluidisch mit dem Reduktionsmittelspeichertank 110 verbunden. Die Reduktionsmittelzuführbaugruppe 112 ist dazu ausgelegt, um das Reduktionsmittel dem Reduktionsmittelzuführsystem 120 bereitzustellen, das dem SCR-System 150 vorgelagert angeordnet ist. Die Reduktionsmittelzuführbaugruppe 112 kann verschiedene Strukturen umfassen, um die Aufnahme des Reduktionsmittels aus dem Reduktionsmittellagertank 110 und die Weiterleitung zum SCR-System 150 zu ermöglichen.
In verschiedenen Ausführungsformen kann die Reduktionsmittelzuführbaugruppe 112 auch eine oder mehrere Pumpen (z. B. eine Membranpumpe, eine Verdrängerpumpe, eine Kreiselpumpe, eine Vakuumpumpe usw.) zum Zuführen des Reduktionsmittels zu dem SCR-System 150 bei einem Betriebsdruck und/oder einem Durchsatz einschließen. Die Reduktionsmittelzuführbaugruppe 112 kann auch Filter und/oder Siebe (um z. B. zu verhindern, dass Feststoffpartikel des Reduktionsmittels oder Verunreinigungen in die eine oder die mehreren Pumpen strömen) und/oder Ventile (z. B. Rückschlagventile) einschließen, um das Reduktionsmittel aus dem Reduktionsmittelspeichertank 110 aufzunehmen. Siebe, Rückschlagventile, Pulsationsdämpfer oder andere Strukturen können auch der einen oder mehreren Pumpen der Reduktionsmittelzuführbaugruppe 112 nachgelagert angeordnet sein und dazu ausgelegt sein, Verunreinigungen zu entfernen und/oder die Abgabe des Reduktionsmittels an das SCR-System 150 zu ermöglichen.
In verschiedenen Ausführungsformen kann die Reduktionsmittelzuführbaugruppe 112 auch eine Umgehungsleitung bereitstellen, die so gestaltet ist, dass sie für das Reduktionsmittel einen Rückfluss von der einen oder den mehreren Pumpen zum Reduktionsmittelspeichertank 110 bereitstellt. Ein Ventil (z. B. ein Öffnungsventil) kann in der Umgehungsleitung bereitgestellt werden. In verschiedenen Ausführungsformen kann die Reduktionsmittelzuführbaugruppe 112 auch eine Mischkammer umfassen, die so gestaltet ist, dass sie das unter Druck gesetzte Reduktionsmittel von einem Dosierventil in einer steuerbaren Dosis aufnimmt. Die Mischkammer kann auch gestaltet sein, um Luft (z. B. Druckluft oder einen Teil des Abgases) oder ein beliebiges anderes Inertgas (z. B. Stickstoff), zum Beispiel von einer Luftversorgungseinheit, aufzunehmen, um so einen kombinierten Strom der Luft und des Reduktionsmittels zu dem SCR-System 150 durch die Reduktionsmittelöffnung abzugeben.
Der Mehrpunktinjektor 140 ist operativ mit dem Abgasrohr 102 gekoppelt und dazu ausgelegt, um eine Mehrpunktzufuhr des Reduktionsmittels in den Abgasströmungspfad bereitzustellen. Der Mehrpunktinjektor 140 umfasst einen Injektorkörper 141 mit einer Umfangswand. Zum Beispiel kann der Injektorkörper 141 ein ringförmiges Element umfassen, das innerhalb des Abgasrohrs 102 angeordnet oder damit gekoppelt ist. In einigen Ausführungsformen kann das Abgasrohr 102 einen ersten Abgasrohrabschnitt 106, der dem Injektorkörper 141 vorgelagert angeordnet ist, und einen zweiten Abgasrohrabschnitt 108, der dem Injektorkörper 141 nachgelagert angeordnet ist, umfassen, sodass der Injektorkörper 141 einen Kanal dort hindurch definiert, wobei der Kanal einen Abschnitt des Abgasströmungspfads bildet.
In einigen Ausführungsformen kann der Mehrpunktinjektor 140 auch eine Vielzahl von Flanschen einschließen, die an axialen Enden des Injektorkörpers 141 angeordnet sind und sich vom Injektorkörper 141 radial nach außen erstrecken. Die Flansche liegen an entsprechenden axialen Enden des ersten Abschnitts 106 des Abgasrohrs und des zweiten Abschnitts 108 des Abgasrohrs an und sind damit gekoppelt. In einigen Ausführungsformen kann der Injektorkörper 141 abnehmbar mit dem ersten und zweiten Abschnitt 106 und 108 des Abgasrohrs gekoppelt sein, zum Beispiel über Schrauben, Muttern, Bolzen, Kopplungsbänder oder jeden anderen geeigneten Kopplungsmechanismen. In anderen Ausführungsformen kann der Injektorkörper 141 fest mit dem ersten und zweiten Abschnitt 106 und 108 des Abgasrohrs gekoppelt sein, zum Beispiel daran angeschweißt sein.
Wie in 1 gezeigt, erstreckt sich eine Vielzahl von Öffnungen 142 durch eine Umfangswand des Injektorkörpers 141. Jede der Vielzahl von Öffnungen 142 ist dazu ausgelegt, um Reduktionsmittel durch eine entsprechende Reduktionsmittelzuführleitung 139 zum unabhängigen Zuführen von Reduktionsmittel in den Abgasströmungspfad aufzunehmen. Jede der Vielzahl von Öffnungen 142 befindet sich an einer anderen Umfangsposition der Umfangswand des Injektorkörpers 141 und ist dazu ausgelegt, um Reduktionsmittel radial in den Abgasströmungspfad, der durch das Abgasrohr 102 definiert ist, d.h. den Kanal, der durch den Injektorkörper 141 definiert ist, zuzuführen. Eine beliebige Anzahl von Öffnungen 142 kann durch die Umfangswand definiert sein, zum Beispiel 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12 oder noch mehr.
Die Vielzahl von Öffnungen kann einen kleinen Durchmesser aufweisen, zum Beispiel in einem Bereich von 0,40 mm bis 0,55 mm. Der kleine Durchmesser der Öffnungen 142 erzeugt eine kleine Tröpfchengröße des Reduktionsmittels, das schnell im Abgas verdampft, wodurch das Mischen und Reduzieren von Reduktionsmittelablagerungen verbessert wird. Zumindest ein Teil der Vielzahl von Öffnungen 142 ist in Bezug auf eine Strömungsachse des Abgasströmungspfads geneigt. In einigen Ausführungsformen ist jede der Vielzahl von Öffnungen in demselben Winkel in Bezug auf eine Strömungsachse des Abgasströmungspfads geneigt. In einigen Ausführungsformen kann jede der Vielzahl von Öffnungen 142 die gleiche Größe aufweisen (z. B. die gleiche Länge oder den gleichen Durchmesser). In anderen Ausführungsformen können zumindest einige der Vielzahl von Öffnungen 142 eine andere Größe als andere Öffnungen 142 aufweisen. Die unterschiedlich großen Öffnungen 142 können selektiv aktiviert werden, um die Tröpfchengröße, das Volumen und/oder die Strömungsrate des Reduktionsmittels, das in den Abgasströmungspfad eingebracht wird, zu variieren (z. B. basierend auf einem oder mehreren Betriebsparametern des Nachbehandlungssystems 100 wie Abgastemperatur, Strömungsrate, Druck, Menge an NOx-Gasen im Abgas usw.).
In einigen Ausführungsformen kann eine Vielzahl von Reduktionsmittelzuführleitungen 139 verwendet werden, um das Reduktionsmittel von dem Reduktionsmittelzuführbauteil 112 einer entsprechenden Öffnung 142 zuzuführen. Ein Reduktionsmittelverteiler 130 kann verwendet werden, um jeder der Vielzahl von Öffnungen 142 Reduktionsmittel bereitzustellen. Zum Beispiel, wie in 1 gezeigt, umfasst das Reduktionsmittelzuführsystem 120 auch den Reduktionsmittelverteiler 130, der dazu ausgelegt ist, um Reduktionsmittel selektiv der Vielzahl von Öffnungen 142 bereitzustellen. Der Reduktionsmittelverteiler 130 umfasst einen Einlass 131, der über eine Reduktionsmittelaufnahmeleitung 114 fluidisch mit der Reduktionsmittelzuführbaugruppe 112 gekoppelt ist und dazu ausgelegt ist, um das Reduktionsmittel von der Reduktionsmittelzuführbaugruppe 112 aufzunehmen. Der Reduktionsmittelverteiler 130 umfasst auch eine Vielzahl von Auslässen 136, die über eine entsprechende Reduktionsmittelzuführleitung 139 mit einer entsprechenden Öffnung 142 der Vielzahl von Öffnungen 142 gekoppelt sind.
Der Reduktionsmittelverteiler 130 umfasst auch eine Vielzahl von Ventilen 138. Jedes der Vielzahl von Ventilen 138 ist operativ mit einem entsprechenden Auslass 136 gekoppelt und dazu ausgelegt, um selektiv aktiviert zu werden, um Reduktionsmittel an einen Satz von Öffnungen 142 der Vielzahl von Öffnungen 142 zu leiten. Zum Beispiel können eines oder mehrere der Ventile 138 zu einem beliebigen Zeitpunkt geöffnet werden, um zu bewirken, dass das Reduktionsmittel durch die entsprechende Öffnung 142 des Mehrpunktinjektors 140 über die entsprechende Reduktionsmittelzuführleitung 139 zugeführt wird.
In einigen Ausführungsformen kann sich der Reduktionsmittelverteiler 130 entfernt von dem Mehrpunktinjektor 140 und daher dem Abgasrohr 102 befinden. Dies kann verhindern, dass der Reduktionsmittelverteiler 130 einer hohen Temperatur in der Nähe des Abgasrohrs 102 ausgesetzt wird, was eine Zersetzung des im Reduktionsmittelverteiler 130 enthaltenen Reduktionsmittels verursachen kann. Dies verhindert Kristallisation und/oder Bildung von Reduktionsmittelablagerungen innerhalb des Reduktionsmittelverteilers 130, welche die Ventile 138 verstopfen können. Obwohl nicht gezeigt, kann in einigen Ausführungsformen eine Umgehungsleitung oder eine Reduktionsmittelrückführleitung im Reduktionsmittelverteiler bereitgestellt sein, um das Spülen des Reduktionsmittels aus dem Reduktionsmittelverteiler 130 und das Zurückfuhren des Reduktionsmittels in den Reduktionsmittellagertank 110 zu ermöglichen, zum Beispiel, wenn das Nachbehandlungssystem 100 ausgeschaltet ist (z. B., weil Motor 10 ausgeschaltet ist). Dies kann eine Verfestigung des Reduktionsmittels innerhalb des Reduktionsmittelverteilers verhindern, wenn zum Beispiel eine Umgebungstemperatur unter -10 Grad Celsius liegt.
Die Steuerung 170 kann kommunikativ mit der Reduktionsmittelzuführbaugruppe 112 und der Druckgasquelle 130 gekoppelt sein. Die Steuerung 170 kann dazu ausgelegt sein, um einen Betriebsparameter des Abgases zu bestimmen und die Reduktionsmittelzuführbaugruppe 112 basierend auf dem Betriebsparameter des Abgases zu aktivieren, zum Beispiel Abgas, das beginnt, durch das Nachbehandlungssystem 100 (z. B. aufgrund des Einschaltens des Motors 10) zu strömen, eine Temperatur, eine Strömungsrate und/oder einen Druck des Abgases und/oder eine Menge an NOx-Gasen, die in dem Abgas enthalten sind. In einigen Ausführungsformen kann die Steuerung 170 dazu ausgelegt sein, um den Betriebsparameter über ein Signal zu bestimmen, das vom Motor 10 (z. B. einem Motoreinschalt- oder -ausschaltsignal), von dem ersten Sensor 103, von dem zweiten Sensor 105 und/oder einem anderen Sensor, der im Nachbehandlungssystem 100 (z. B. einem Abgastemperatur-, Druck-, Durchfluss- oder NOx-Sensor) enthalten ist, empfangen wird.
Die Steuerung 170 kann dazu ausgelegt sein, um einen Satz der Vielzahl von Ventilen 138 selektiv zu aktivieren (d.h. zu öffnen), um dem Reduktionsmittel zu ermöglichen, an einen entsprechenden Satz von Öffnungen 142 der Vielzahl von Öffnungen 142 geleitet zu werden. Zum Beispiel kann die Steuerung 170 dazu ausgelegt sein, um einen Betriebsparameter des Abgases zu bestimmen und den Satz der Vielzahl von Ventilen 138 basierend auf dem Betriebsparameter des Abgases selektiv zu aktivieren.
In einigen Ausführungsformen ist die Steuerung 170 dazu ausgelegt, um jedes der Vielzahl von Ventilen 138 gleichzeitig zu aktivieren. In anderen Ausführungsformen kann die Steuerung 170 dazu ausgelegt sein, um einen ersten Satz der Vielzahl von Ventilen 138 zu einem ersten Zeitpunkt zu aktivieren, was bewirkt, dass das Reduktionsmittel durch einen entsprechenden ersten Satz von Öffnungen 142 einer ersten Stelle des Abgasströmungspfads zugeführt wird. In anderen Ausführungsformen kann die Steuerung 170 dazu ausgelegt sein, um einen zweiten Satz der Vielzahl von Ventilen 138, der sich von dem ersten Satz der Vielzahl von Ventilen 138 unterscheidet, zu einem zweiten Zeitpunkt zu aktivieren, was bewirkt, dass das Reduktionsmittel durch einen entsprechenden zweiten Satz von Öffnungen 142 einer zweiten Stelle des Abgasströmungspfads, die sich von der ersten Stelle unterscheidet, zugeführt wird. Der erste Satz der Vielzahl von Ventilen 138 ist zum zweiten Zeitpunkt geschlossen.
Die Steuerung 170 kann operativ mit den Komponenten des Nachbehandlungssystems 100 unter Verwendung eines beliebigen Typs und einer beliebigen Anzahl von drahtgebundenen oder drahtlosen Verbindungen gekoppelt sein. Zum Beispiel kann eine verdrahtete Verbindung ein serielles Kabel, ein faseroptisches Kabel, ein CAT5-Kabel oder jegliche andere Form von verdrahteter Verbindung sein. Drahtlose Verbindungen können das Internet, Wi-Fi (W-LAN), zelluläre Einheiten, Funk, Bluetooth, ZigBee usw. einschließen. In einer Ausführungsform stellt ein Controller-Area-Network(CAN)-Bus den Austausch von Signalen, Informationen und/oder Daten bereit. Der CAN-Bus beinhaltet eine beliebige Anzahl von verdrahteten und drahtlosen Verbindungen.
Bei bestimmten Ausführungsformen kann die Steuerung 170 in einer Steuerschaltungsbaugruppe enthalten sein. Beispielsweise ist 2 ein schematisches Blockdiagramm eines Steuerschaltkreises 171, der gemäß einer Ausführungsform die Steuerung 170 umfasst. Die Steuerung 170 umfasst einen Prozessor 172, einen Speicher 174 oder ein beliebiges anderes computerlesbares Medium und eine Kommunikationsschnittstelle 176. Außerdem schließt die Steuerung 170 eine Betriebsparameterbestimmungsschaltlogik 174a, eine Reduktionsmittelzuführsteuerschaltlogik 174b und eine Reduktionsmittelverteilerschaltlogik 174c ein. Es wird darauf hingewiesen, dass die Steuerung 170 nur eine Ausführungsform der Steuerung 170 zeigt und auch jede andere Steuerung verwendet werden kann, die in der Lage ist, die hierin beschriebenen Operationen auszuführen (z. B. die Rechenvorrichtung 430).
Der Prozessor 172 kann einen Mikroprozessor, einen speicherprogrammierbaren Steuerchip (PLC), einen ASIC-Chip oder einen anderen geeigneten Prozessor umfassen. Der Prozessor 172 kommuniziert mit dem Speicher 174 und ist konfiguriert, Anweisungen, Algorithmen, Befehle oder sonstige im Speicher 174 abgelegte Programme auszuführen.
Der Speicher 174 umfasst alle hier besprochenen Speicher- bzw. Speicherplatzkomponenten. Beispielsweise kann der Speicher 174 einen Arbeitsspeicher und/oder Cache des Prozessors 172 umfassen. Der Speicher 174 kann auch ein oder mehrere Speichermedien umfassen (z. B. Festplatten, Flash-Laufwerke, computerlesbare Medien usw.), welche entweder lokal oder entfernt von der Steuerung 170 angeordnet sind. Der Speicher 174 ist konfiguriert, Nachschlagetabellen, Algorithmen oder Anweisungen zu speichern.
In einer Konfiguration sind die Betriebsparameterbestimmungsschaltlogik 174a, die Reduktionsmittelzuführsteuerlogik 174b und die Reduktionsmittelverteilersteuerlogik 174c als maschinen- oder computerlesbare Medien (z. B. in dem Speicher 174 gespeichert) verkörpert, die durch einen Prozessor, wie den Prozessor 172, ausführbar sind. Wie hierin beschrieben und neben anderen Verwendungen ermöglichen die maschinenlesbaren Medien (z. B. der Speicher 174) die Durchführung bestimmter Vorgänge zum Empfangen und Senden von Daten. Zum Beispiel können die maschinenlesbaren Medien eine Anweisung (z. B. einen Befehl usw.) bereitstellen, um z. B. Daten zu erfassen. In diesem Zusammenhang können die maschinenlesbaren Medien eine programmierbare Logik einschließen, welche die Häufigkeit der Datenerfassung (oder Datenübertragung) definiert. Die computerlesbaren Medien können daher Code einschließen, der in jeder beliebigen Programmiersprache geschrieben sein kann, einschließlich, aber nicht beschränkt auf, Java oder dergleichen, sowie in allen herkömmlichen prozeduralen Programmiersprachen wie C-Programmiersprachen oder ähnlichen Programmiersprachen. Der computerlesbare Programmcode kann auf einem Prozessor oder einer Mehrzahl von entfernten Prozessoren ausgeführt werden. In letzterem Szenario können die entfernten Prozessoren miteinander durch jede beliebige Art von Netzwerk (z. B. CAN-Bus usw.) verbunden sein.
In einer anderen Konfiguration sind die Betriebsparameterbestimmungsschaltung 174a, die Reduktionsmittelzuführsteuerschaltlogik 174b und die Reduktionsmittelverteilerschaltlogik 174c als Hardwareeinheiten, wie elektronische Steuereinheiten, verkörpert. Die Betriebsparameterbestimmungsschaltlogik 174a, die Reduktionsmittelzuführsteuerschaltlogik 174b und die Reduktionsmittelverteilerschaltlogik 174c können daher als eine oder mehrere Schaltlogikkomponenten verkörpert sein, einschließlich, aber nicht beschränkt auf Verarbeitungsschaltlogik, Netzwerkschnittstellen, Peripherievorrichtungen, Eingabevorrichtungen, Ausgabevorrichtungen, Sensoren usw.
In einigen Ausführungsformen können die Betriebsparameterbestimmungsschaltung 174a, die Reduktionsmittelzuführsteuerschaltlogik 174b und die Reduktionsmittelverteilerschaltlogik 174c die Form einer oder mehrerer analoger Schaltlogiken, elektronischer Schaltlogiken (z. B. integrierter Schaltlogiken (IC), diskreter Schaltlogiken, System-on-Chip-Schaltlogiken (SOC-Schaltlogiken), Mikro-Steuerung usw.), Telekommunikationsschaltlogiken, Hybridschaltlogiken und jeder beliebigen anderen Art von „Schaltlogik“ annehmen. In dieser Hinsicht können die Betriebsparameterbestimmungsschaltung 174a, die Reduktionsmittelsteuerschaltlogik 174b und die Reduktionsmittelverteilersteuerschaltlogik 174c jeden beliebigen Typ von Komponente zum Erreichen oder Ermöglichen des Erfolgs der hierin beschriebenen Vorgänge einschließen. Zum Beispiel kann eine Schaltung, wie hierin beschrieben, einen oder mehrere Transistoren, Logikgatter (z. B. NAND, AND, NOR, OR, XOR, NOT, XNOR usw.), Widerstände, Multiplexer, Register, Kondensatoren, Induktivitäten, Dioden, Verdrahtung usw. einschließen.
Somit können die Betriebsparameterbestimmungsschaltlogik 174a, die Reduktionsmittelzuführsteuerschaltlogik 174b und die Reduktionsmittelverteilersteuerschaltlogik 174c auch programmierbare Hardwarevorrichtungen, wie feldprogrammierbare Gate-Arrays, programmierbare Array-Logik, programmierbare Logikvorrichtungen oder dergleichen, einschließen. In dieser Hinsicht können die Betriebsparameterbestimmungsschaltlogik 174a, die Reduktionsmittelzuführschaltlogik 174b und die Reduktionsmittelverteilerschaltlogik 174c eine oder mehrere Speichervorrichtungen zum Speichern von Anweisungen einschließen, die von dem oder den Prozessor(en) der Betriebsmittelparameterbestimmungsschaltung 174a, der Reduktionsmittelzuführsteuerschaltlogik 174b und der Reduktionsmittelverteilersteuerschaltlogik 174c ausführbar sind. Die eine oder mehreren Speichervorrichtungen und der eine oder die mehreren Prozessoren können die gleiche Definition haben, wie sie unten in Bezug auf den Speicher 174 und den Prozessor 172 bereitgestellt ist.
In dem gezeigten Beispiel schließt die Steuerung 170 den Prozessor 172 und den Speicher 174 ein. Der Prozessor 172 und der Speicher 174 können gestaltet oder dazu ausgelegt sein, um die hierin beschriebenen Anweisungen, Befehle und/oder Steuerungsprozesse in Bezug auf die Betriebsparameterbestimmungsschaltlogik 174a, die Reduktionsmittelzuführsteuerschaltlogik 174b und die Reduktionsmittelverteilersteuerschaltlogik 174c auszuführen oder zu implementieren. Daher steht die gezeigte Konfiguration die vorgenannte Anordnung dar, bei der die Betriebsparameterbestimmungsschaltlogik 174a, die Reduktionsmittelzuführsteuerschaltlogik 174b und die Reduktionsmittelverteilersteuerschaltlogik 174c als maschinen- oder computerlesbare Medien verkörpert sind. Wie jedoch oben erwähnt, soll diese Veranschaulichung nicht einschränkend sein, da die vorliegende Offenbarung andere Ausführungsformen in Betracht zieht, wie die vorgenannte Ausführungsform, wobei die Betriebsparameterbestimmungsschaltlogik 174a, die Reduktionsmittelzuführsteuerschaltlogik 174b und die Reduktionsmittelverteilersteuerschaltlogik 174c oder zumindest eine Schaltlogik der Reduktionsmittelbestimmungsschaltlogik 174a, der Reduktionsmittelzuführsteuerschaltlogik 174b und der Reduktionsmittelverteilersteuerschaltlogik 174c als Hardwareeinheit ausgelegt sind. Alle derartigen Kombinationen und Variationen sollen in den Umfang der vorliegenden Offenbarung fallen.
Der Prozessor 172 kann als einer oder mehrere Mehrzweck-Prozessoren, als anwendungsspezifische integrierte Schaltung (ASIC), ein oder mehrere feldprogrammierbare Gate-Arrays (FPGAs), digitaler Signalprozessor (DSP), Gruppe von Prozessorkomponenten oder andere geeignete elektronische Verarbeitungskomponenten implementiert sein. In einigen Ausführungsformen können der eine oder die mehreren Prozessoren durch mehrere Schaltlogiken gemeinsam genutzt werden (z. B. können die Reduktionsmittelbestimmungsschaltlogik 174a, die Reduktionsmittelzuführsteuerschaltlogik 174b und die Reduktionsmittelverteilersteuerschaltlogik 174c denselben Prozessor umfassen oder anderweitig gemeinsam nutzen, der in einigen Ausführungsbeispielen Anweisungen ausführen kann, die gespeichert sind oder auf die anderweitig über unterschiedliche Speicherbereiche zugegriffen wird). Alternativ oder zusätzlich können der eine oder die mehreren Prozessoren so gestaltet sein, dass sie bestimmte Vorgänge unabhängig von einem oder mehreren Co-Prozessoren durchführen oder auf andere Weise ausführen. In anderen Ausführungsbeispielen können zwei oder mehr Prozessoren über einen Bus gekoppelt sein, um eine unabhängige, parallele, Pipeline- oder Multithread-Befehlsausführung zu ermöglichen. Alle derartigen Variationen sollen in den Umfang der vorliegenden Offenbarung fallen. Der Speicher 174 (z. B. RAM, ROM, Flash-Memory, Festplattenspeicher usw.) kann Daten und/oder Computercode zum Ermöglichen der verschiedenen hier beschriebenen Prozesse speichern. Der Speicher 174 kann mit dem Prozessor 172 kommunikativ verbunden sein, um dem Prozessor 172 Computercode oder Anweisungen bereitzustellen, um zumindest einige der hierin beschriebenen Prozesse auszuführen. Darüber hinaus kann der Speicher 174 ein gegenständlicher, nicht transienter flüchtiger Speicher oder nicht flüchtiger Speicher sein oder diese einschließen. Demgemäß kann der Speicher 174 Datenbankkomponenten, Objektcodekomponenten, Skriptkomponenten oder einen beliebigen anderen Typ von Informationsstruktur zum Unterstützen der verschiedenen Aktivitäten und Informationsstrukturen, die hier beschrieben sind, einschließen.
Die Kommunikationsschnittstelle 176 kann drahtlose Schnittstellen (z. B. Buchsen, Antennen, Sender, Empfänger, Kommunikationsschnittstellen, drahtgebundene Endgeräte usw.) zum Durchführen von Datenkommunikationen mit verschiedenen Systemen, Vorrichtungen oder Netzwerken einschließen. Zum Beispiel kann die Kommunikationsschnittstelle 176 eine Ethernet-Karte und einen Port zum Senden und Empfangen von Daten über ein Ethernet-basiertes Kommunikationsnetzwerk und/oder eine WLAN-Kommunikationsschnittstelle zum Beispiel zur Kommunikation mit dem ersten Sensor 103, dem zweiten Sensor 105, dem Motor 10, der Reduktionsmittelzuführbaugruppe 112, dem Reduktionsmittelverteiler 130 und/oder jeder anderen beliebigen Komponente des Nachbehandlungssystems 100 einschließen. Die Kommunikationsschnittstelle 176 kann gestaltet sein, über lokale Bereichsnetzwerke (z. B. das Internet usw.) zu kommunizieren, und kann eine Vielzahl von Kommunikationsprotokollen (z. B. IP, LON, Bluetooth, ZigBee, Funk, Mobilfunk, Nahfeldkommunikation usw.) verwenden.
Die Betriebsparameterbestimmungsschaltlogik 174a kann dazu ausgelegt sein, um ein Betriebszustandssignal (z. B. vom Motor 10, vom ersten Sensor 103, dem zweiten Sensor 105 oder irgendwelchen anderen Sensoren, die in dem Nachbehandlungssystem 100 enthalten sind) zu empfangen und einen Betriebszustand des Abgases daraus zu bestimmen (z. B. eine Abgastemperatur, einen Druck, eine Durchflussrate und/oder eine Menge von NOx-Gasen, die in dem Abgas enthalten sind).
Die Reduktionsmittelzuführsteuerschaltlogik 174b ist dazu ausgelegt, um den Betriebszustand des Abgases zu verwenden, um ein Reduktionsmittelzuführbaugruppensignal zu erzeugen, das dazu ausgelegt ist, um die Reduktionsmittelzuführbaugruppe 112 (z. B. zum Einschalten einer Pumpe des Reduktionsmittelzuführbauteils 112) zu aktivieren und/oder ein Dosierventil der Reduktionsmittelzuführbaugruppe 112 zum Beispiel zu öffnen, um zu bewirken, dass ein Reduktionsmittel von der Reduktionsmittelzuführbaugruppe 112 zu dem Reduktionsmittelverteiler 130 fließt. Zum Beispiel kann die Reduktionsmittelzuführsteuerschaltlogik 174b dazu ausgelegt sein, um die Reduktionsmittelzuführbaugruppe 112 als Reaktion auf das Einschalten des Motors 10 zu aktivieren, was dem Beginn der Strömung des Abgases durch das Nachbehandlungssystem 100 entspricht, und/oder die Abgastemperatur, den Abgasdruck, die Abgasströmungsrate und/oder die Menge von NOx-Gasen, die in dem Abgas enthalten sind, die gleich oder größer als ein vorbestimmter Schwellenwert sind. In anderen Ausführungsformen kann die Reduktionsmittelzuführsteuerschaltlogik 174b dazu ausgelegt sein, um die Reduktionsmittelzuführbaugruppe 112 als Reaktion darauf zu aktivieren, dass ein im Katalysator 152 des SCR-Systems 150 gespeichertes Ammoniakvolumen kleiner als ein vorbestimmter Schwellenwert ist. In ähnlicher Weise kann die Reduktionsmittelzuführsteuerschaltlogik 174b dazu ausgelegt sein, um die Reduktionsmittelzuführbaugruppe 112 (z. B. zum Ausschalten einer Pumpe oder Schließen des Dosierventils der Reduktionsmittelzuführbaugruppe 112) als Reaktion auf ein unterschiedliches Betriebszustandssignal (z. B. entsprechend dem Abschalten des Motors 10, der Temperatur, dem Druck, der Strömungsrate und/oder der Menge an NOx-Gasen, die in dem Abgas enthalten sind, die kleiner als der vorbestimmte Schwellenwert sind, und/oder der Menge an Ammoniak, die in dem SCR-System 150 gespeichert ist, die gleich oder größer als der vorbestimmte Schwellenwert ist) zu deaktivieren.
Die Reduktionsmittelverteilersteuerschaltlogik 174c ist dazu ausgelegt, um eines oder mehrere der Vielzahl von Ventilen 138 zu aktivieren, die in dem Reduktionsmittelverteiler 130 enthalten sind, um das Reduktionsmittel über die entsprechenden Öffnungen 142, die fluidisch mit den aktivierten Ventilen 138 gekoppelt sind, in den Abgasströmungspfad zuzuführen. Die Reduktionsmittelverteilersteuerschaltlogik 174c kann dazu ausgelegt sein, um selektiv jede geeignete Kombination der Vielzahl von Ventilen 138 zu aktivieren, um ein gewünschtes Strömungsmuster, Volumen und/oder eine gewünschte Zuführrate des Reduktionsmittels durch die entsprechenden Öffnungen 142 bereitzustellen. In einigen Ausführungsformen kann die Reduktionsmittelverteilersteuerschaltlogik 174c dazu ausgelegt sein, um jedes der Vielzahl von Ventilen 138 gleichzeitig zu aktivieren. In anderen Ausführungsformen kann die Reduktionsmittelverteilersteuerschaltlogik 174c dazu ausgelegt sein, um einen ersten Satz der Vielzahl von Ventilen 138 zu einem ersten Zeitpunkt zu aktivieren, was bewirkt, dass das Reduktionsmittel durch einen entsprechenden ersten Satz von Öffnungen 142 in eine erste Stelle des Abgasströmungspfads zugeführt wird. Außerdem kann die Reduktionsmittelverteilersteuerschaltlogik 174c ferner dazu ausgelegt sein, um einen zweiten Satz der Vielzahl von Ventilen 138, der sich von dem ersten Satz von Ventilen 138 unterscheidet, zu einem zweiten Zeitpunkt zu aktivieren, was bewirkt, dass das Reduktionsmittel durch einen entsprechenden zweiten Satz von Öffnungen 142 in eine zweite Stelle des Abgasströmungspfads, die sich von der ersten Stelle unterscheidet, zugeführt wird.
3A-3B sind eine perspektivische Ansicht eines Reduktionsmittelverteilers 230 gemäß einer Ausführungsform. Der Reduktionsmittelverteiler 230 umfasst ein Reduktionsmittelverteilergehäuse 232, das eine Vielzahl von Auslässen 236 an einer ersten Seitenwand davon definiert. Obwohl gezeigt wird, dass der Reduktionsmittelverteiler 230 9 Auslässe 236 in verschiedenen Ausführungsformen einschließt, kann er eine beliebige Anzahl von Auslässen 236 einschließen (z. B. 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12 oder noch mehr). Die Anzahl der Auslässe 236 entspricht einer Anzahl von Öffnungen, die in einem zugeordneten Mehrpunktinjektor (z. B. dem Mehrpunktinjektor 140, 240) bereitgestellt sind. Außerdem kann die gesamte Vielzahl von Auslässen 236 auf einer einzigen Seitenwand (z. B. der ersten Seitenwand) definiert sein oder auf verschiedene Seitenwände des Reduktionsmittelverteilergehäuses 232 verteilt sein. Eine Vielzahl von Ventilen (nicht gezeigt) kann innerhalb des Innenvolumens des Reduktionsmittelverteilergehäuses 232 angeordnet sein, wobei jedes der Vielzahl von Ventilen einem jeweiligen Auslass 236 des Reduktionsmittelverteilers 230 zugeordnet ist.
Ein Einlass 231 ist an einer zweiten Seitenwand des Reduktionsmittelverteilergehäuses 232 gegenüber der ersten Seitenwand bereitgestellt, kann jedoch an jeder anderen Seitenwand des Reduktionsmittelverteilergehäuses 232 bereitgestellt sein. Der Einlass 231 ist dazu ausgelegt, dass er über eine Reduktionsmittelzuführbaugruppe (z. B. die Reduktionsmittelzuführbaugruppe 112) mit einer Reduktionsmittelzuführleitung (z. B. der Reduktionsmittelzuführleitung 114) gekoppelt ist. Der Reduktionsmittelverteiler 230 schließt auch einen elektrischen Anschluss 237 ein, der dazu ausgelegt ist, um den Reduktionsmittelverteiler 230 kommunikativ mit einer Steuerung (z. B. der Steuerung 170) zu koppeln, die dazu ausgelegt sein kann, um eines oder mehrere der Vielzahl von Ventilen 238 selektiv zu aktivieren, wie vorstehend hierin beschrieben.
4 ist eine perspektivische Seitenansicht eines Abgasrohrs 202 mit einem daran gekoppelten Mehrpunktinjektor 240. 5 ist eine perspektivische Seitenansicht des Mehrpunktinjektors 240, der vom Abgasrohr 202 abgekoppelt ist. Das Abgasrohr 202 umfasst einen ersten Abgasrohrabschnitt 206, der dem Mehrpunktinjektor 240 vorgelagert angeordnet ist, und einen zweiten Abgasrohrabschnitt 208, der dem Mehrpunktinjektor 240 nachgelagert angeordnet ist. Der Mehrpunktinjektor 240 ist mit dem ersten und dem zweiten Abschnitt 206 und 208 des Abgasrohrs gekoppelt, sodass der Mehrpunktinjektor 240 einen Abschnitt des Abgasströmungspfads definiert.
Der Mehrpunktinjektor 240 umfasst einen Injektorkörper 241 mit einer Umfangswand 243. Der Injektorkörper 241 kann aus einem geeigneten hitzebeständigen Material gebildet sein, zum Beispiel aus Metall oder Keramik. Während 4-5 den Injektorkörper 241 mit einem kreisförmigen Querschnitt zeigen, kann in anderen Ausführungsformen der Injektorkörper 241 einen nicht kreisförmigen Querschnitt aufweisen, zum Beispiel quadratisch, rechteckig, oval, elliptisch oder asymmetrisch, entsprechend einem Querschnitt des Abgasrohrs 202 oder anderweitig eines Abgasrohrs (z. B. des Abgasrohrs 102).
Der Mehrpunktinjektor 240 definiert dadurch einen Kanal 244, der den Abschnitt des Abgasströmungspfads bildet, so dass das Abgas durch den Kanal 244 strömt, wenn es durch das Abgasrohr 202 zu nachgelagerten Nachbehandlungskomponenten strömt, zum Beispiel einem SCR-System (z. B. dem SCR-System 150). Eine Vielzahl von Flanschen 245 sind an axialen Enden des Injektorkörpers 241 ausgebildet und erstrecken sich vom Injektorkörper 241 radial nach außen. Die Flansche 245 sind über Kupplungsbänder 260 mit entsprechenden Abschnitten 206 und 208 des Abgasrohrs 202 gekoppelt. Zum Beispiel können Enden des ersten und des zweiten Abschnitts 206 und 208 des Abgasrohrs um einen Abschnitt der entsprechenden Flansche 245 angeordnet und über die Kupplungsbänder 260 daran geklemmt werden. Das Kupplungsband 260 schließt einen Windenmechanismus (z. B. eine Leitspindel und Mutter) zum Klemmen der Kupplungsbänder 260 um die Flansche 245 ein. Auf diese Weise kann der Mehrpunktinjektor 240 zum Beispiel abnehmbar mit dem Abgasrohr 202 gekoppelt sein, um den Austausch des Mehrpunktinjektors 240 zu ermöglichen. Dies ermöglicht den Austausch des Mehrpunktinjektors 240 (z. B. aufgrund einer Fehlfunktion), ohne das Abgasrohr 202 austauschen zu müssen. Obwohl nicht gezeigt, kann ein Dichtungselement zwischen den Enden des ersten und des zweiten Abschnitts 206 und 208 des Abgasrohrs und den Flanschen 245 angeordnet sein, um ein Austreten von Abgas an der Schnittstelle zu verhindern.
Bezugnehmend auch auf 6A-6C erstreckt sich eine Vielzahl von Öffnungen 242 durch die Umfangswand 243 zum Kanal 244. Die Öffnungen 242 können einen Durchmesser in einem Bereich von 0,40 mm bis 0,55 mm aufweisen. In einigen Ausführungsformen kann jede der Vielzahl von Öffnungen 242 den gleichen Durchmesser aufweisen. In anderen Ausführungsformen können zumindest einige der Öffnungen 242 einen anderen Durchmesser als die anderen Öffnungen 242 aufweisen. Um jede Öffnung 242 herum ist ein Hohlraum 247 definiert, der zur Aufnahme eines Fluidverbinders 246 ausgelegt ist. In einigen Ausführungsformen können Gewinde auf der Seitenwand des Hohlraums 247 definiert und so strukturiert sein, dass sie in passende Gewinde eingreifen, die auf dem Fluidanschluss 246 definiert sind, um das Koppeln des Fluidanschlusses 246 daran zu ermöglichen. Reduktionsmittelzuführleitungen (z. B. fluidische Rohre oder Schläuche) können Auslässe eines Reduktionsmittelverteilers (z. B. des Reduktionsmittelverteilers 230) fluidisch mit einem entsprechenden Fluidverbinder 246 koppeln, um Reduktionsmittel an die entsprechende Öffnung 242 der Vielzahl von Öffnungen 242 zu leiten.
Wie in 6C gezeigt, sind zumindest einige der Öffnungen 242 in einem Winkel α in Bezug auf eine Strömungsachse FA des Abgases ausgerichtet. In einigen Ausführungsformen kann jede der Öffnungen 242 in demselben Winkel in Bezug auf die Strömungsachse FA ausgerichtet sein. In anderen Ausführungsformen können eine oder mehrere der Öffnungen 242 in unterschiedlichen Winkeln in Bezug auf die Strömungsachse FA relativ zu den anderen Öffnungen 242 ausgerichtet sein.
7A ist eine Vorderansicht und 7B ist eine seitliche Querschnittsansicht eines Abschnitts des Abgasrohrs 202 von 4, der den Mehrpunktinjektor 240 einschließt, welcher das Reduktionsmittel zeigt, das gleichzeitig durch jede der Vielzahl von Öffnungen 242 des Mehrpunktinjektors 240 in den Kanal 244 zugeführt wird, der einen Abschnitt des Abgasströmungspfads definiert. Die Reduktionsmittelsprühkegel, die aus entsprechenden Öffnungen 242 zugeführt werden, überlappen sich mit zumindest einem der anderen Reduktionsmittelsprühkegel. Dies bewirkt, dass die Reduktionsmitteltröpfchen zufällig miteinander kollidieren, wodurch eine Turbulenz erhöht wird, was das Mischen mit Abgas verbessert und Reduktionsmittelablagerungen reduziert.
Da das Reduktionsmittel in den Kanal 244 zugeführt wird, befindet sich jegliche Beaufschlagung der Reduktionsmittelströme auf einer Innenoberfläche der Umfangswand 243, die den Kanal 244 bildet, statt auf der Innenoberfläche des Abgasrohrs 202. Somit ist jegliche Bildung einer Reduktionsmittelablagerung im Wesentlichen auf die Umfangswand 243 beschränkt. Daher kann jede Wartung, die durchgeführt wird, um Reduktionsmittelablagerungen zu entfernen, auf den Mehrpunktinjektor 240 beschränkt sein, der leicht entfernt und wieder auf dem Abgasrohr 202 installiert werden kann. Dies verringert die Wartungskosten.
In einigen Ausführungsformen kann der Reduktionsmittelverteiler 230 oder jeder andere Reduktionsmittelverteiler verwendet werden, um Reduktionsmittel selektiv einem Satz von Öffnungen 242 der Vielzahl von Öffnungen 242 bereitzustellen. Zum Beispiel wird in einer ersten Konfiguration, die in 8A-8B gezeigt ist, Reduktionsmittel durch einen ersten Satz von Auslässen 236 a/d/g des Reduktionsmittelverteilers 230 einem entsprechenden ersten Satz von Fluidverbindern 246 a/d/g zum Zuführen von Reduktionsmittel durch die jeweiligen Öffnungen 242 bereitgestellt. In einer zweiten Konfiguration, die in 9A-9B gezeigt ist, wird das Reduktionsmittel durch einen zweiten Satz von Auslässen 236 b/e/h einem entsprechenden zweiten Satz von Fluidverbindern 246 b/e/h zum Zuführen von Reduktionsmittel durch die jeweiligen Öffnungen 242 bereitgestellt, wodurch das Reduktionsmittelsprühmuster im Uhrzeigersinn neu ausgerichtet wird. In ähnlicher Weise wird in einer dritten Konfiguration, die in 10A-10B gezeigt ist, das Reduktionsmittel durch einen dritten Satz von Auslässen 236 c/f/i einem entsprechenden dritten Satz von Fluidverbindern 246 c/f/i zum Zuführen von Reduktionsmittel durch die jeweiligen Öffnungen 242 bereitgestellt, wodurch das Reduktionsmittelsprühmuster weiter im Uhrzeigersinn neu ausgerichtet wird, und so weiter.
11A-11D zeigen verschiedene andere Betriebskonfigurationen der Reduktionsmittelzufuhr durch den Mehrpunktinjektor 240. 11A zeigt eine Betriebskonfiguration, in der Reduktionsmittel durch fünf benachbarte Öffnungen 242 zugeführt und sequenziell im Uhrzeigersinn getaktet wird. 11B zeigt eine andere Konfiguration, in der Reduktionsmittel durch einen anderen Satz von fünf Öffnungen 242 zugeführt und im Uhrzeigersinn getaktet wird. 11C zeigt noch eine andere Konfiguration, in der Reduktionsmittel durch sechs Öffnungen 242 zugeführt und im Uhrzeigersinn getaktet wird. Drei der Öffnungen 242 befinden sich auf einer Seite der Umfangswand 243 und die restlichen drei Öffnungen 242 befinden sich auf der gegenüberliegenden Seite der Umfangswand 243. 11D zeigt noch eine andere Konfiguration, in der das Reduktionsmittel durch vier Öffnungen 242 zugeführt und im Uhrzeigersinn getaktet wird.
12 ist ein schematisches Flussdiagramm eines beispielhaften Verfahrens 300 zum Zuführen eines Reduktionsmittels an einer Vielzahl von Stellen in ein Nachbehandlungssystem (z. B. das Nachbehandlungssystem 100) über einen Mehrpunktinjektor (z. B. den Mehrpunktinjektor 140, 240), der mit einem Abgasrohr (z. B. dem Abgasrohr 102, 202) des Nachbehandlungssystems gekoppelt ist.
Das Verfahren 300 umfasst das Bestimmen eines Betriebsparameters des Abgases in 302. Zum Beispiel kann die Betriebsparameterbestimmungsschaltlogik 174a Betriebsparametersignale von dem Motor 10, dem ersten Sensor 103, dem zweiten Sensor 105 oder irgendeinem anderen Sensor, der in dem Nachbehandlungssystem 100 enthalten ist, empfangen und Betriebsparameter des Abgases (z. B. eine Menge von NOx-Gasen in dem Abgas, eine Temperatur des Abgases, eine Strömungsrate und/oder einen Druck des Abgases) daraus bestimmen. Die Betriebsparameterbestimmungsschaltlogik 174a kann bestimmen, ob das Reduktionsmittel dem Nachbehandlungssystem 100 zugeführt werden soll, eine Flussrate und/oder ein Volumen des Abgases dem Nachbehandlungssystem 100 zugeführt werden soll.
Bei 304 wird ein Reduktionsmittel basierend auf dem Betriebsparameter durch zumindest einen Teil der Vielzahl von Öffnungen in einen Strömungspfad eines Abgases zugeführt, das durch das Abgasrohr strömt. Zum Beispiel kann die Reduktionsmittelzuführsteuerschaltlogik 174b die Reduktionsmittelzuführbaugruppe 112 aktivieren, und die Reduktionsmittelverteilersteuerschaltlogik 174c kann zumindest einen Teil der Ventile 138 aktivieren, um ein Reduktionsmittel durch einen entsprechenden Teil der Auslässe 136, 236 mit den jeweiligen Öffnungen 142, 242, mit denen diese Ausgänge 136, 236 gekoppelt sind, basierend auf dem Betriebsparameter, zu leiten.
In einigen Ausführungsformen kann das Verfahren 300 das Zuführen des Reduktionsmittels durch jede der Vielzahl von Öffnungen in 306 umfassen. Zum Beispiel kann die Reduktionsmittelverteilersteuerschaltlogik 174c jedes der Ventile 138 des Reduktionsmittelverteilers öffnen, was bewirkt, dass das Reduktionsmittel durch jede der Öffnungen 142, 242 in den Strömungspfad des Abgases geleitet wird.
In einigen Ausführungsformen umfasst das Verfahren 300 auch das Zuführen des Reduktionsmittels durch einen ersten Satz von Öffnungen der Vielzahl von Öffnungen zu einem ersten Zeitpunkt, was bewirkt, dass das Reduktionsmittel an einer ersten Stelle des Abgasströmungspfads bei 308 zugeführt wird. Zum Beispiel kann die Reduktionsmittelverteilersteuerschaltlogik 174c dazu ausgelegt sein, um einen ersten Satz von Ventilen 138 des Reduktionsmittelverteilers 130, 230 zu öffnen, was bewirkt, dass das Reduktionsmittel durch einen entsprechenden Satz von Öffnungen 142/242 in den Strömungspfad des Abgases zugeführt wird, wie vorstehend hierin beschrieben.
Außerdem wird bei 310 das Reduktionsmittel zu einem zweiten Zeitpunkt durch einen zweiten Satz von Öffnungen der Vielzahl von Öffnungen zugeführt, der sich von dem ersten Satz von Öffnungen unterscheidet, was bewirkt, dass das Reduktionsmittel an einer zweiten Stelle des Abgasströmungspfads zugeführt wird, die sich von der ersten Stelle unterscheidet. Zum Beispiel kann die Reduktionsmittelverteilersteuerschaltlogik 174c den ersten Satz von Ventilen 138 schließen und einen zweiten Satz von Ventilen öffnen, der sich vom ersten Satz unterscheidet und bewirkt, dass das Reduktionsmittel durch einen entsprechenden zweiten Satz von Öffnungen 142, 242 in das Abgasrohr 102 (z. B. am Abgasrohr 102, 202) zugeführt wird. Auf diese Weise trifft das Reduktionsmittel während verschiedener Zuführzyklen auf verschiedene Stellen der Umfangswand 243, die durch den Mehrpunktinjektor 140, 240 definiert sind, anstatt auf die gleiche Stelle in jedem Zyklus zu treffen, was Reduktionsmittelablagerungen reduziert und das Mischen des Reduktionsmittels mit dem Abgas verbessert.
In einigen Ausführungsformen können die Steuerung 170, die Steuerlogik 171, oder jede beliebige der hierin beschriebenen Steuerungen ein Systemcomputer eines Geräts oder eines Systems sein, welches den Mehrpunktinjektor 140 und optional den Reduktionsmittelverteiler 130 einschließt. Zum Beispiel ist 13 ein Blockdiagramm einer Rechenvorrichtung 430 gemäß einer veranschaulichenden Implementierung. Die Rechenvorrichtung 430 kann zur Durchführung von beliebigen der hierin beschriebenen Verfahren oder Prozesse, z. B. des Verfahrens 300, verwendet werden. Die Rechenvorrichtung 430 schließt einen Bus 432 oder eine andere Kommunikationskomponente zur Kommunikation von Informationen ein. Die Rechenvorrichtung 430 kann auch einen oder mehrere Prozessoren 434 oder mit dem Bus zur Informationsverarbeitung gekoppelte Verarbeitungsschaltungen einschließen.
Die Rechenvorrichtung 430 schließt auch den Hauptspeicher 436, wie einen Direktzugriffspeicher (RAM), oder eine andere dynamische Speichervorrichtung ein, die mit dem Bus 432 zur Speicherung von Informationen und für durch den Prozessor 434 auszuführende Anweisungen gekoppelt ist. Der Hauptspeicher 436 kann auch zur Speicherung von Positionsinformationen, temporären Variablen oder anderen Zwischeninformationen während der Ausführung von Anweisungen durch den Prozessor 434 verwendet werden. Die Rechenvorrichtung 430 kann ferner einen Nur-Lese-Speicher (ROM) 438 oder eine andere mit dem Bus 432 gekoppelte statische Speichervorrichtung zur Speicherung statischer Informationen und Anweisungen für den Prozessor 434 einschließen. Eine Speichervorrichtung 440, wie eine Festkörperspeichervorrichtung, eine Magnetplatte oder eine optische Platte, ist mit dem Bus 440 zum dauerhaften Speichern von Informationen und Anweisungen gekoppelt.
Die Rechenvorrichtung 430 kann über den Bus 432 mit einer Anzeige 435, wie einer Flüssigkristallanzeige oder einer aktiven Matrixanzeige, zum Anzeigen von Informationen für einen Benutzer gekoppelt sein. Eine Eingabevorrichtung 442 wie eine Keyboard- oder alphanumerische Tastatur kann zum Kommunizieren von Informationen und zur Befehlsauswahl für den Prozessor 434 mit dem Bus 432 gekoppelt sein. In einer anderen Implementierung weist die Eingabevorrichtung 442 eine Berührungsbildschirmanzeige 444 auf.
Gemäß verschiedenen Implementierungen können die hierin beschriebenen Prozesse und Verfahren durch die Rechenvorrichtung 430 als Reaktion darauf, dass der Prozessor 434 eine Reihe von Anweisungen ausführt, die in dem Hauptspeicher 436 enthalten sind (z. B. die Abläufe des Verfahrens 300), implementiert werden. Diese Anweisungen können aus einem anderen, nicht flüchtigen computerlesbaren Medium, wie der Speichervorrichtung 440, in den Hauptspeicher 436 eingelesen werden. Die Ausführung der verschiedenen Anweisungen, die im Hauptspeicher 436 enthalten sind, bewirkt, dass die Rechenvorrichtung 430 die hierin veranschaulichten Vorgänge ausführt. Ein oder mehrere Prozessoren in einer Mehrfachverarbeitungsanordnung können auch eingesetzt werden, um die in dem Hauptspeicher 436 enthaltenen Anweisungen auszuführen. In alternativen Umsetzungsformen können drahtgebundene Schaltlogiken an Stelle von oder in Kombination mit Software-Anweisungen zur Umsetzung der beschriebenen Umsetzungsformen verwendet werden. Somit sind die Umsetzungsformen nicht auf eine bestimmte Kombination aus Hardware-Schaltlogik und Software beschränkt.
Obwohl eine beispielhafte Rechenvorrichtung in 13 beschrieben wurde, können die in dieser Spezifikation beschriebenen Implementierungen in andere Arten einer digitalen elektronischen Schaltlogik oder in eine Computersoftware, Firmware oder Hardware, einschließlich in die in dieser Spezifikation offenbarten Strukturen und deren Strukturäquivalente oder in Kombinationen aus einem oder mehreren Elementen, implementiert werden.
Umsetzungsformen, die in dieser Spezifikation beschrieben sind, können in digitaler elektronischer Schaltlogik oder in Computer-Software, Firmware oder Hardware, darunter die in dieser Spezifikation offenbarten Strukturen und ihre Strukturäquivalente oder in Kombinationen aus einem oder mehreren von ihnen implementiert werden. Die in dieser Spezifikation beschriebenen Umsetzungsformen können als ein oder mehrere Computerprogramme implementiert werden, d. h. als ein oder mehrere Module von Computerprogramm-Anweisungen, die auf einem oder mehreren Computer-Speichermedien zur Ausführung durch oder zur Steuerung des Betriebs einer Datenverarbeitungseinrichtung codiert sind. Alternativ oder zusätzlich können die Programmanweisungen in einem künstlich erzeugten verbreiteten Signal, z. B. einem maschinell erzeugten elektrischen, optischen oder elektromagnetischen Signal, codiert sein, das erzeugt wird, um Informationen zum Übertragen auf eine geeignete Empfängereinrichtung zur Ausführung durch eine Datenverarbeitungseinrichtung zu codieren. Ein Computer-Speichermedium kann Folgendes sein oder darin eingeschlossen sein: eine computerlesbare Speichervorrichtung, ein computerlesbares Speichersubstrat, eine serielle oder dynamische Schreib-Lese-Speicheranordnung oder -vorrichtung oder eine Kombination aus einem oder mehreren davon. Ferner kann, obgleich ein Computer-Speichermedium kein übertragenes Signal ist, ein Computer-Speichermedium eine Quelle oder ein Bestimmungsort von Computerprogramm-Anweisungen sein, die in einem künstlich erzeugten, verbreiteten Signal codiert sind. Das Computer-Speichermedium kann auch eine oder mehrere separate Komponenten oder Medien (z. B. mehrere Platten oder andere Speichervorrichtungen) sein oder kann darin enthalten sein. Demnach ist das Computer-Speichermedium sowohl greifbar als auch nicht-transitorisch.
Die in dieser Patentschrift beschriebenen Vorgänge können durch eine Datenverarbeitungseinrichtung mit Daten durchgeführt werden, die auf einer oder mehreren computerlesbaren Speichervorrichtungen gespeichert sind oder aus anderen Quellen empfangen werden. Der Begriff „Datenverarbeitungseinrichtung“ oder „Rechenvorrichtung“ umschließt alle Arten von Einrichtungen, Vorrichtungen und Maschinen zur Verarbeitung von Daten, darunter beispielsweise durch einen programmierbaren Prozessor, einen Computer, ein System auf einem Chip oder auf mehreren oder Kombinationen des Vorgenannten. Die Vorrichtung kann eine logische Spezial-Schaltlogik, z. B. ein FPGA (Universalschaltkreis) oder eine ASIC (anwendungsspezifische integrierte Schaltung) 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 Einrichtung und Ausführungsumgebung können verschiedene Rechnermodell-Infrastrukturen realisieren, wie Web-Dienste, verteilte Rechner- und räumlich verteilte Rechner-Infrastrukturen.
Ein Computerprogramm (auch bekannt als Programm, Software, Software-Applikation, Skript oder Code) kann in jeder Form von Programmiersprache geschrieben sein, einschließlich kompilierte oder interpretierte Sprachen, deklarative oder Prozesssprachen, und es kann in jeder Form eingesetzt werden, einschließlich als ein eigenständiges Programm oder als Modul, Komponente, Subroutine, Objekt oder andere Einheit, die zur Verwendung in einer Rechnerumgebung geeignet ist. Ein Computerprogramm kann, muss jedoch nicht, einer Datei in einem Dateisystem entsprechen. Ein Programm kann in einem Abschnitt einer Datei, die 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 Abschnitte eines Codes gespeichert sind) gespeichert sein. Ein Computerprogramm kann so installiert werden, dass es auf einem Computer oder auf mehreren Computern ausgeführt wird, der/die an einem Ort oder über mehre Orte verteilt und durch ein Datenübertragungsnetz miteinander verbunden lokalisiert sind.
Prozessoren, die zur Ausführung eines Computerprogramms geeignet sind, schließen beispielsweise sowohl allgemeine als auch spezielle Mikroprozessoren und einen oder mehrere beliebige Prozessoren beliebiger Art von Digitalcomputer ein. Allgemein empfängt ein Prozessor Anweisungen und Daten aus einem Nur-Lese-Speicher oder einem Direktzugriffsspeicher oder beiden. Die wesentlichen Elemente eines Computers sind ein Prozessor zur Durchführung von Vorgängen gemäß Anweisungen und eine oder mehrere Speichervorrichtungen zur Speicherung von Anweisungen und Daten. Im Allgemeinen schließt ein Computer auch eine oder mehrere Massenspeichervorrichtungen zur Speicherung von Daten ein oder ist für Empfang oder Übertragung von Daten, oder beidem, funktionsfähig mit solchen gekoppelt, z. B. magnetischen, magnetoptischen Platten oder optischen Platten. Allerdings muss ein Computer diese Vorrichtungen nicht aufweisen. Vorrichtungen, die zum Speichern von Computerprogrammanweisungen und Daten geeignet sind, schließen alle Formen von nichtflüchtigem Speicher, Medien und Speichervorrichtungen, einschließlich beispielsweise Halbleiterspeichervorrichtungen, z. B. EPROM, EEPROM und Flash-Speichervorrichtungen; magnetische Platten, z. B. interne Festplatten oder entfernbare Platten; magnetooptische Platten; und CD-ROM- und DVD-ROM-Platten. Der Prozessor und der Speicher können durch logische Spezialschaltlogik ergänzt oder darin integriert sein.
Es gilt zu beachten, dass der Begriff „Beispiel“, wie hier zur Beschreibung verschiedener Ausführungsformen verwendet, angeben soll, dass solche Ausführungsformen mögliche Beispiele, Darstellungen und/oder Abbildungen möglicher Ausführungsformen sind (und dass ein solcher Begriff nicht notwendigerweise darauf schließen lassen soll, dass solche Ausführungsformen außergewöhnliche oder hervorragende Beispiele sind).
Der hierin verwendete Begriff „gekoppelt“ und Ähnliches bedeutet die direkte oder indirekte Verbindung von zwei Elementen miteinander. Dieses Verbinden kann stationär (z. B. permanent) oder beweglich (z. B. abnehmbar oder lösbar) geschehen. Diese Verbindung kann dadurch erreicht werden, dass die beiden Elemente oder die beiden Elemente und beliebige weitere Zwischenelemente untereinander einstückig als ein einheitlicher Körper ausgebildet sind, oder dadurch, dass die beiden Elemente oder die beiden Elemente und beliebige weitere Zwischenelemente aneinander befestigt sind.
Wie hierin verwendet, bedeuten die Begriffe „etwa“ im Allgemeinen plus oder minus 10 % des angegebenen Werts. Beispielsweise würde „etwa 0,5“ die Werte 0,45 und 0,55 einschließen, „etwa 10“ würde 9 bis 11 einschließen, „etwa 1000“ würde 900 bis 1100 einschließen.
Es sei darauf hingewiesen, dass der Aufbau und die Anordnung der verschiedenen, beispielhaften Ausführungsformen lediglich der Veranschaulichung dienen. Obwohl nur einige Ausführungsformen in dieser Offenbarung ausführlich beschrieben wurden, erkennt die Fachwelt beim Lesen dieser Offenbarung unschwer, dass viele Modifikationen möglich sind (z. B. Variationen in Größen, Dimensionen, Strukturen, Formen und Proportionen der verschiedenen Elemente, Werte von Parametern, Montageanordnungen, Verwendung von Materialien, Farben, Orientierungen usw.), ohne erheblich von den neuen Lehren und Vorteilen des hierin beschriebenen Gegenstands abzuweichen. Zusätzlich versteht es sich, dass Merkmale aus einer hierin offenbarten Ausführungsform mit Merkmalen von anderen hierin offenbarten Ausführungsformen kombiniert werden können, wie es einem Fachmann bekannt ist. Weitere Ersetzungen, Modifikationen, Änderungen und Auslassungen können ebenfalls in der Konstruktion, den Betriebsbedingungen und der Anordnung der verschiedenen, beispielhaften Ausführungsformen vorgenommen werden, ohne vom Schutzumfang der vorliegenden Erfindung abzuweichen.
Obgleich diese Patentschrift viele spezielle Ausführungseinzelheiten enthält, sollten diese nicht als Einschränkung des Umfangs aller Erfindungen oder der Ansprüche gedacht sein, jedoch vielmehr als Beschreibungen von Merkmalen, die für bestimmte Ausführungen von bestimmten Erfindungen spezifisch 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.

Claims

Mehrpunktinjektor, der dazu ausgelegt ist, um operativ mit einem Abgasrohr eines Nachbehandlungssystems gekoppelt zu werden, wobei der Mehrpunktinjektor Folgendes umfasst: einen Injektorkörper mit einer Umfangswand, und eine Vielzahl von Öffnungen, die sich durch die Umfangswand des Injektorkörpers erstrecken, wobei sich jede an einer anderen Umfangsposition der Umfangswand befindet und dazu ausgelegt ist, um Reduktionsmittel in einen Abgasströmungpfad zuzuführen, der durch das Abgasrohr definiert ist.
Mehrpunktinjektor nach Anspruch 1, wobei zumindest einige der Vielzahl von Öffnungen in einem Winkel in Bezug auf eine Strömungsachse des Abgasströmungspfads geneigt sind.
Mehrpunktinjektor nach Anspruch 2, wobei jede der Vielzahl von Öffnungen in dem gleichen Winkel in Bezug auf die Strömungsachse des Abgasströmungspfads geneigt ist.
Mehrpunktinjektor nach Anspruch 1, wobei der Injektorkörper einen Kanal dort hindurch definiert, wobei der Kanal einen Abschnitt des Abgasströmungspfads bildet.
Mehrpunktinjektor nach Anspruch 4, ferner umfassend eine Vielzahl von Flanschen, die an axialen Enden des Injektorkörpers angeordnet sind und sich von dem Injektorkörper radial nach außen erstrecken, wobei die Flansche dazu ausgelegt sind, um an entsprechenden axialen Enden eines ersten Abschnitts eines Abgasrohrs und eines zweiten Abschnitts des Abgasrohrs anzuliegen.
Reduktionsmittelzuführsystem, umfassend: den Mehrpunktinjektor nach Anspruch 1; und einen Reduktionsmittelverteiler, umfassend: einen Einlass, der dazu ausgelegt ist, um das Reduktionsmittel aufzunehmen; eine Vielzahl von Auslässen, die fluidisch mit einer entsprechenden Öffnung der Vielzahl von Öffnungen des Mehrpunktinjektors gekoppelt sind; und eine Vielzahl von Ventilen, die jeweils operativ mit einem entsprechenden Auslass der Vielzahl von Auslässen gekoppelt sind und dazu ausgelegt sind, um selektiv aktiviert zu werden, um Reduktionsmittel zu einem vorbestimmten Satz von Öffnungen der Vielzahl von Öffnungen zu leiten.
Reduktionsmittelzuführsystem nach Anspruch 6, ferner umfassend eine Steuerung, die operativ mit dem Reduktionsmittelverteiler gekoppelt ist, wobei die Steuerung dazu ausgelegt ist, um selektiv einen Satz der Vielzahl von Ventilen zu aktivieren, um zu ermöglichen, dass Reduktionsmittel an einen entsprechenden Satz von Öffnungen der Vielzahl von Öffnungen geleitet wird.
Reduktionsmittelzuführsystem nach Anspruch 7, wobei die Steuerung dazu ausgelegt ist, um jedes der Vielzahl von Ventilen gleichzeitig zu aktivieren.
Reduktionsmittelzuführsystem nach Anspruch 7, wobei die Steuerung dazu ausgelegt ist zum: Aktivieren eines ersten Satzes der Vielzahl von Ventilen zum ersten Zeitpunkt, um zu bewirken, dass das Reduktionsmittel durch einen entsprechenden ersten Satz von Öffnungen der Vielzahl von Öffnungen einer ersten Stelle des Abgasströmungspfads zugeführt wird; und Aktivieren eines zweiten Satzes der Vielzahl von Ventilen, der sich von dem ersten Satz von Ventilen unterscheidet, zu einem zweiten Zeitpunkt, um zu bewirken, dass das Reduktionsmittel durch einen entsprechenden zweiten Satz von Öffnungen der Vielzahl von Öffnungen einer zweiten Stelle des Abgasströmungspfads, die sich von der ersten Stelle unterscheidet, zugeführt wird.
Nachbehandlungssystem zum Reduzieren von Bestandteilen eines von einem Motor erzeugten Abgases, wobei das Nachbehandlungssystem Folgendes umfasst: ein Abgasrohr, das einen Abgasströmungspfad zum Leiten des Abgases definiert, den Mehrpunktinjektor nach Anspruch 1, der operativ mit dem Abgasrohr gekoppelt ist.
Nachbehandlungssystem nach Anspruch 10, ferner umfassend ein System für selektive katalytische Reduktion, das mit dem Abgasrohr gekoppelt ist.
Nachbehandlungssystem nach Anspruch 11, wobei das Auslassrohr umfasst: einen ersten Abschnitt des Abgasrohrs, der dem Injektorkörper vorgelagert angeordnet ist; und einen zweiten Abschnitt des Abgasrohrs, der dem Injektorkörper nachgelagert angeordnet ist, wobei der Injektorkörper einen Kanal dort hindurch definiert, wobei der Kanal einen Abschnitt des Abgasströmungspfads bildet.
Nachbehandlungssystem nach Anspruch 12, wobei der Mehrpunktinjektor ferner Flansche einschließt, die an axialen Enden des Injektorkörpers angeordnet sind und sich von dem Injektorkörper radial nach außen erstrecken, wobei die Flansche an entsprechenden axialen Enden des ersten Abschnitts des Abgasrohrs und des zweiten Abschnitts des Abgasrohrs anliegen.
Verfahren zum Zuführen eines Reduktionsmittels in ein Abgasrohr eines Nachbehandlungssystems über einen Mehrpunktinjektor, der fluidisch mit dem Abgasrohr gekoppelt ist, wobei der Mehrpunktinjektor einen Injektorkörper mit einer Umfangswand und eine Vielzahl von Öffnungen, die sich durch die Umfangswand erstrecken, umfasst, wobei sich jede an einer anderen Umfangsposition der Umfangswand befindet, wobei das Verfahren Folgendes umfasst: Bestimmen eines Betriebsparameters eines Abgases, das durch das Nachbehandlungssystem strömt; und Zuführen des Reduktionsmittels durch zumindest einige der Vielzahl von Öffnungen in einen Strömungspfad des Abgases basierend auf dem Betriebsparameter.
Verfahren nach Anspruch 14, ferner umfassend das Zuführen des Reduktionsmittels durch jede der Vielzahl von Öffnungen.
Verfahren nach Anspruch 14, ferner umfassend das Zuführen des Reduktionsmittels durch einen ersten Satz von Öffnungen der Vielzahl von Öffnungen zu einem ersten Zeitpunkt, um zu bewirken, dass das Reduktionsmittel an eine erste Stelle des Abgasströmungspfads eingeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 16, ferner umfassend das Zuführen des Reduktionsmittels durch einen zweiten Satz von Öffnungen der Vielzahl von Öffnungen, der sich von dem ersten Satz von Öffnungen unterscheidet, zu einem zweiten Zeitpunkt, um zu bewirken, dass das Reduktionsmittel an eine zweite Stelle des Abgasströmungspfads zugeführt wird, die sich von der ersten Stelle unterscheidet.
Verfahren nach Anspruch 14, wobei zumindest einige der Vielzahl von Öffnungen in Bezug auf eine Strömungsachse des Abgasströmungspfads geneigt sind.
Verfahren nach Anspruch 18, wobei jede der Vielzahl von Öffnungen in demselben Winkel in Bezug auf die Strömungsachse des Abgasströmungspfads geneigt ist.
Verfahren nach Anspruch 14, wobei der Injektorkörper einen Kanal dort hindurch definiert, wobei der Kanal einen Abschnitt des Abgasströmungspfads bildet.