DE112019003418T5 - Systeme und Verfahren zum Spülen von Reduktionsmittel aus einem Reduktionsmittelinjektor - Google Patents

Systeme und Verfahren zum Spülen von Reduktionsmittel aus einem Reduktionsmittelinjektor Download PDF

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Neha VERMA
Nicholas Blodgett
Colin L. NORRIS
Taren DeHart
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Cummins Emission Solutions Inc
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Abstract

Ein Reduktionsmittelzuführsystem zum Zuführen von Reduktionsmittel über einen Reduktionsmittelinjektor in ein Nachbehandlungssystem umfasst eine Reduktionsmittelzuführbaugruppe, die eine Pumpe umfasst, die über eine Reduktionsmittelzufuhrleitung operativ mit dem Reduktionsmittelinjektor gekoppelt ist. Eine Druckgasquelle ist operativ mit dem Reduktionsmittelinjektor gekoppelt und stellt dem Reduktionsmittelinjektor ein Druckgas zur gasunterstützten Abgabe des Reduktionsmittels bereit. Eine Steuerung ist operativ mit der Druckgasquelle und der Reduktionsmittelzuführbaugruppe gekoppelt und konfiguriert, um zu bestimmen, ob ein Reduktionsmittelbedarf für das Reduktionsmittel besteht. Als Reaktion darauf, dass kein Reduktionsmittelbedarf besteht, hält die Steuerung die Pumpe an und aktiviert die Druckgasquelle für eine vorbestimmte Zeit, um so dem Reduktionsmittelinjektor Druckgas mit einem Druck bereitzustellen, der ausreicht, um Reduktionsmittel, das in dem Reduktionsmittelinjektor stromaufwärts enthalten ist, über die Reduktionsmittelzufuhrleitung in Richtung der Reduktionsmittelzuführbaugruppe zu drücken, während die Pumpe angehalten ist.

Description

  • Die vorliegende Anmeldung beansprucht Priorität gegenüber der vorläufigen US-Patentanmeldung Nr. 16/028.081 , die am 5. Juli 2018 eingereicht wurde und deren Inhalt durch Bezugnahme in seiner Gesamtheit und für alle Zwecke hierin aufgenommen sind.
  • 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 eingeschlossen 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 Reduktion von Bestandteilen wie NOx-Gasen des Abgases (z.B. eines Diesel-Abgases) durch den Katalysator, der im SCR-System eingeschlossen ist, zu erleichtern. Reduktionsmittelzuführbaugruppen, die Pumpen, Ventile, Fluidverbindungsleitungen, Düsen, Überdruckventil, Umgehungsventile Reduktionsmittelinjektoren und/oder andere Fluidverbindungseinrichtungen einschließen können, werden häufig zur gesteuerten Zuführung des Reduktionsmittels in das Nachbehandlungssystem, zum Beispiel das SCR-System des Nachbehandlungssystems, verwendet.
  • Während eines Zeitraums, in dem kein Reduktionsmittel in das SCR-System eingeführt wird, wenn zum Beispiel kein Reduktionsmittelbedarf vorliegt oder die Ausrüstung (z. B. ein Fahrzeug), die das Nachbehandlungssystem einschließt, AUSGESCHALTET ist, kann etwas Reduktionsmittel in dem Reduktionsmittelinjektor in einem Strömungsweg des Abgases verbleiben. Niedrige atmosphärische Temperaturen (z. B. Temperaturen unter -11 Grad Celsius) können zum Gefrieren und Expandieren des verbleibenden Reduktionsmittels in dem Reduktionsmittelinjektor und/oder der Reduktionsmittelzufuhrleitung führen. Andererseits kann die Exposition des verbleibenden Reduktionsmittels gegenüber dem Hochtemperaturabgas eine thermische Zersetzung, Kristallisation und/oder Rissbildung des Reduktionsmittels in dem Reduktionsmittelinjektor verursachen. Gefrieren und/oder thermischer Abbau können zu einer teilweisen oder vollständigen Blockierung der Reduktionsmittelzufuhrleitung und/oder des Reduktionsmittelinjektors sowie zu mechanischen Beschädigungen führen, wodurch die Wartungskosten erhöht werden.
  • KURZDARSTELLUNG
  • Hierin beschriebene Ausführungsformen beziehen sich im Allgemeinen auf Systeme und Verfahren zum Spülen eines Reduktionsmittelinjektors von einem Reduktionsmittel und insbesondere auf das Spülen von Reduktionsmittelinjektoren, wenn kein Reduktionsmittelbedarf vorliegt, unter Verwendung von mindestens einem von: Bereitstellen eines Druckgases, das dem Reduktionsmittelinjektor bereitgestellt wird, um das Reduktionsmittel aus dem Reduktionsmittelinjektor und zumindest teilweise in eine Reduktionsmittelzufuhrleitung zu drücken, Umkehren einer Strömungsrichtung einer Pumpe einer Reduktionsmittelzuführbaugruppe und/oder Bereitstellen eines schwerkraftunterstützten Ablassens von Reduktionsmittel aus dem Reduktionsmittelinjektor. In einem ersten Satz von Ausführungsformen umfasst ein Reduktionsmittelzuführsystem zum Zuführen von Reduktionsmittel in ein Nachbehandlungssystem über einen Reduktionsmittelinjektor einer Reduktionsmittelzuführbaugruppe, die eine Pumpe umfasst, die über eine Reduktionsmittelzufuhrleitung operativ mit dem Reduktionsmittelinjektor gekoppelt ist und konfiguriert ist, um das Reduktionsmittel zu dem Reduktionsmittelinjektor zu pumpen. Eine Druckgasquelle ist operativ mit dem Reduktionsmittelinjektor gekoppelt und konfiguriert, um dem Reduktionsmittelinjektor ein Druckgas zur gasunterstützten Abgabe des Reduktionsmittels durch den Reduktionsmittelinjektor bereitzustellen. Eine Steuerung ist operativ mit der Druckgasquelle und der Reduktionsmittelzuführbaugruppe gekoppelt. Die Steuerung ist konfiguriert, um zu bestimmen, ob ein Reduktionsmittelbedarf für das Reduktionsmittel besteht. Als Reaktion auf das Bestimmen, dass kein Reduktionsmittelbedarf besteht, ist die Steuerung konfiguriert, um die Pumpe anzuhalten, und die Druckgasquelle für eine vorbestimmte Zeit zu aktivieren, um so dem Reduktionsmittelinjektor Druckgas mit einem Druck bereitzustellen, der ausreicht, um Reduktionsmittel, das stromaufwärts in dem Reduktionsmittelinjektor enthalten ist, über die Reduktionsmittelzufuhrleitung in Richtung der Reduktionsmittelzuführbaugruppe zu drücken, während die Pumpe angehalten ist.
  • In einem anderen Satz von Ausführungsformen umfasst ein Reduktionsmittelzuführsystem zum Zuführen eines Reduktionsmittels in ein Nachbehandlungssystem über einen Reduktionsmittelinjektor eine Reduktionsmittelzuführbaugruppe, die mit dem Reduktionsmittelinjektor über eine Reduktionsmittelzufuhrleitung operativ gekoppelt ist. Die Reduktionsmittelzuführbaugruppe umfasst eine Pumpe. Eine Steuerung ist kommunikativ mit der Reduktionsmittelzuführbaugruppe verbunden. Die Steuerung ist konfiguriert, um zu bestimmen, ob ein Reduktionsmittelbedarf für das Reduktionsmittel besteht. Als Reaktion auf das Bestimmen, dass kein Reduktionsmittelbedarf besteht, ist die Steuerung konfiguriert, um die Pumpe für einen Rückflussbetrieb zu aktivieren, um so jegliches Reduktionsmittel, das in dem Reduktionsmittelinjektor stromaufwärts enthalten ist, über die Reduktionsmittelzufuhrleitung in Richtung der Reduktionsmittelzuführbaugruppe abzuziehen.
  • In noch einem weiteren Satz von Ausführungsformen umfasst ein Verfahren zum Spülen eines Reduktionsmittels aus einem Reduktionsmittelinjektor, der eine Reduktionsmittelzuführbaugruppe aufweist, die eine Pumpe umfasst und über eine Reduktionsmittelzufuhrleitung operativ mit dem Reduktionsmittelinjektor gekoppelt ist, und eine Druckgasquelle, die operativ mit dem Reduktionsmittelinjektor gekoppelt ist, das Bestimmen, ob ein Reduktionsmittelbedarf für das Reduktionsmittel besteht. Als Reaktion auf den vorliegenden Reduktionsmittelbedarf wird die Pumpe aktiviert, um so das Reduktionsmittel in den Reduktionsmittelinjektor zu pumpen, und die Druckgasquelle wird aktiviert, um so eine gasunterstützte Abgabe des Reduktionsmittels durch den Reduktionsmittelinjektor bereitzustellen. Als Reaktion auf das Bestimmen, dass kein Reduktionsmittelbedarf besteht, wird die Pumpe angehalten. Außerdem wird die Druckgasquelle für eine vorbestimmte Zeit aktiviert, um so dem Reduktionsmittelinjektor das Druckgas mit einem Druck bereitzustellen, der ausreicht, um Reduktionsmittel, das in dem Reduktionsmittelinjektor stromaufwärts enthalten ist, über die Reduktionsmittelzufuhrleitung in Richtung der Reduktionsmittelzuführbaugruppe zu drücken, während die Pumpe angehalten ist.
  • In noch einem anderen Satz von Ausführungsformen umfasst ein Verfahren zum Spülen eines Reduktionsmittels aus einem Reduktionsmittelinjektor mit einer Reduktionsmittelzuführbaugruppe, die eine Pumpe umfasst und über eine Reduktionsmittelzufuhrleitung operativ mit dem Reduktionsmittelinjektor gekoppelt ist, und einer Druckgasquelle, die operativ mit dem Reduktionsmittelinjektor gekoppelt ist, das Bestimmen, ob ein Reduktionsmittelbedarf für das Reduktionsmittel besteht. Als Reaktion auf den vorliegenden Reduktionsmittelbedarf wird die Pumpe für einen Vorwärtsflussbetrieb aktiviert, um so das Reduktionsmittel über die Reduktionsmittelzufuhrleitung in den Reduktionsmittelinjektor zu pumpen, und die Druckgasquelle wird aktiviert, um so eine gasunterstützte Zufuhr des Reduktionsmittels durch den Reduktionsmittelinjektor bereitzustellen. Als Reaktion auf das Bestimmen, dass kein Reduktionsmittelbedarf besteht, wird die Pumpe für einen Rückflussbetrieb aktiviert, um so Reduktionsmittel, das in dem Reduktionsmittelinjektor enthalten ist, über die Reduktionsmittelzufuhrleitung stromaufwärts in Richtung der Reduktionsmittelzuführbaugruppe abzuziehen.
  • 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 Gegenstands gedacht sind. Insbesondere sind alle Kombinationen des beanspruchten Gegenstands, die am Ende dieser Offenbarung aufgeführt sind, als Teil des hierin offenbarten 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 eines Steuerschaltkreises, der die Steuerung einschließen kann, die im Nachbehandlungssystem von 1 gemäß einer Ausführungsform eingeschlossen ist.
    • 3 ist eine Querschnittsansicht eines Reduktionsmittelinjektors gemäß einer Ausführungsform.
    • 4A ist eine schematische Veranschaulichung eines beispielhaften Fluidkreislaufs, der das Reduktionsmittelzuführsystem von 1, gemäß einer bestimmten Ausführungsform, einschließen kann.
    • 4B ist eine schematische Veranschaulichung eines beispielhaften Fluidkreislaufs, der das Reduktionsmittelzuführsystem von 1, gemäß einer anderen Ausführungsform, einschließen kann.
    • 5 ist ein schematisches Flussdiagramm eines Verfahrens zum Spülen eines Reduktionsmittelinjektors von einem Reduktionsmittel, gemäß einer anderen Ausführungsform.
    • 6 ist ein schematisches Blockdiagramm einer Ausführungsform einer Rechenvorrichtung, die als die Steuereinrichtung 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 im Allgemeinen auf Systeme und Verfahren zum Bereitstellen von Druckgas oder das Spülen eines Reduktionsmittelinjektors von einem Reduktionsmittel und insbesondere auf das Spülen von Reduktionsmittelinjektoren, wenn kein Reduktionsmittelbedarf vorliegt, unter Verwendung von mindestens einem von: Bereitstellen eines Druckgases, das dem Reduktionsmittelinjektor bereitgestellt wird, um das Reduktionsmittel aus dem Reduktionsmittelinjektor und zumindest teilweise in eine Reduktionsmittelzufuhrleitung zu drücken, Umkehren einer Strömungsrichtung einer Pumpe einer Reduktionsmittelzuführbaugruppe und/oder Bereitstellen eines schwerkraftunterstützten Ablassens von Reduktionsmittel aus dem Reduktionsmittelinjektor.
  • Einige Nachbehandlungssysteme sind operativ mit Großmotoren gekoppelt, zum Beispiel mit HHP-Motoren (z. B. mit einer Kapazität im Bereich von 19 Litern bis 120 Litern oder noch mehr), die eine große Menge an Abgas erzeugen. Solche Nachbehandlungssysteme verwenden eine große Menge an Reduktionsmittel zum Reduzieren von Bestandteilen des Abgases. Das Reduktionsmittel wird im Allgemeinen in das Nachbehandlungssystem eingeführt, zum Beispiel ein SCR-System des Nachbehandlungssystems, unter Verwendung eines oder mehrerer Reduktionsmittelinjektoren, die in einem Strömungsweg des Abgases positioniert sein können. Komprimiertes Gas, zum Beispiel Luft oder rückgeführtes Abgas, kann auch dem Reduktionsmittelinjektor zur gasunterstützten Abgabe des Reduktionsmittels in das SCR-System bereitgestellt werden.
  • Während eines Zeitraums, in dem kein Reduktionsmittel in das SCR-System eingeführt wird, zum Beispiel wenn kein Reduktionsmittelbedarf vorliegt oder eine Ausrüstung (z. B. ein Fahrzeug), die das Nachbehandlungssystem einschließt, AUSGESCHALTET ist, kann etwas Reduktionsmittel im Reduktionsmittelinjektor verbleiben. Niedrige atmosphärische Temperaturen (z. B. Temperaturen unter -11 Grad Celsius) können zum Gefrieren und Expandieren des verbleibenden Reduktionsmittels in einem Reduktionsmittelinjektor und einer Reduktionsmittelzufuhrleitung führen. Andererseits kann die Exposition des verbleibenden Reduktionsmittels gegenüber dem Hochtemperaturabgas eine thermische Zersetzung, Kristallisation und/oder Rissbildung des Reduktionsmittels in dem Reduktionsmittelinjektor verursachen. Gefrieren und thermischer Abbau können zu einer teilweisen oder vollständigen Blockade der Reduktionsmittelzufuhrleitung und/oder des Reduktionsmittelinjektors sowie zu mechanischen Beschädigungen führen, welche die Wartungskosten erhöhen.
  • Einige herkömmliche Reduktionsmittelzuführbaugruppen schließen ein separates Umgehungsventil zum Spülen des Reduktionsmittelinjektors und der Reduktionsmittelzufuhrleitungen von dem Reduktionsmittel ein. Solche Umgehungsventile spülen das Reduktionsmittel und die Reduktionsmittelzufuhrleitungen auf Atmosphärendruck und müssen daher für ein nachfolgendes Reduktionsmittelzuführereignis vorbereitet werden, was zu Ansaugproblemen führen kann. Umgehungsventile sind auch störanfällig und führen zu hohen Wartungskosten. Außerdem fügt ein separates Umgehungssystem zusätzliche Komponenten zu der Reduktionsmittelzuführbaugruppe hinzu und kann zu einer signifikanten Erhöhung der Herstellungskosten führen.
  • Verschiedene Ausführungsformen der hierin beschriebenen Systeme und Verfahren können Vorteile bieten, wie beispielsweise: (1) Spülen von in einem im Reduktionsmittelinjektor verbleibenden Reduktionsmittel in Abwesenheit eines Reduktionsmittelbedarfs, wodurch ein Gefrieren oder ein thermischer Abbau des Reduktionsmittels in dem Reduktionsmittelinjektor verhindert wird; (2) Ermöglichen, dass Reduktionsmittel nur über einen Teil einer Länge einer Reduktionsmittelzufuhrleitung stromaufwärts gedrückt wird, um ein Spülen der Reduktionsmittelzuführbaugruppe zu verhindern und Ansaugprobleme zu vermeiden sowie zu verhindern, dass heißes Abgas in das Reduktionsmittelzuführbaugruppe eintritt; und (3) Reduzieren der Herstellungskosten durch Eliminieren der Verwendung eines Umgehungsventils oder anderer Hilfskomponenten zum Spülen des Reduktionsmittels aus dem Reduktionsmittelinjektor.
  • 1 ist eine schematische Darstellung eines Nachbehandlungssystems 100 gemäß einer Ausführungsform. Das Nachbehandlungssystem 100 ist konfiguriert, um ein Abgas (z.B. ein Diesel-Abgas) aus einem Motor 10 aufzunehmen und Bestandteile des Abgases wie z.B. NOx-Gase, CO usw. zu reduzieren. Das Nachbehandlungssystem 100 schließt einen Reduktionsmittellagertank 110, eine Reduktionsmittelzuführbaugruppe 120, ein SCR-System 150 ein.
  • Der Motor 10 kann einen Verbrennungsmotor, beispielsweise einen Dieselmotor, einen Benzinmotor, einen Erdgasmotor, einen Biodieselmotor, einen Zweikraftstoffmotor, einen Alkoholmotor, einen E85 oder einen anderen geeigneten Verbrennungsmotor einschließen. In einigen Ausführungsformen kann der Motor 10 einen HHP-Motor einschließen, der beispielsweise einen Hubraum im Bereich von 19 bis 120 Litern oder noch höher und eine Nennleistung von mehr als 500 PS aufweist.
  • Der Reduktionsmittellagertank 110 enthält ein Abgasreduktionsmittel, das so formuliert ist, dass es die Reduktion der Bestandteile des Abgases (z.B. NOx-Gase) durch einen im SCR-System 150 eingeschlossenen Katalysator 154 erleichtert. 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 wässrige Harnstofflösung mit 40 % Harnstoff und 60 % deionisiertem Wasser ein, oder kann jedes andere Konzentrationsverhältnis von Harnstoff zu deionisiertem Wasser einschließen.
  • Obwohl hierin beschriebene Systeme und Verfahren als Reduktionsmittelzuführsystem zum Zuführen eines Reduktionsmittels in ein Nachbehandlungssystem erläutert werden, sollte man beachten, dass die hierin beschriebenen Konzepte gleichermaßen auf jedes andere Fluidzuführsystem zum Zuführen eines Fluids in ein System anwendbar sind. Solche Systeme können zum Beispiel ein Kohlenwasserstoffeinführungssystem zum Einführen von Kohlenwasserstoffen (z. B. Benzin, Diesel, Biodiesel, Erdgas, Ethanol oder irgendeinen anderen geeigneten Kraftstoff) in ein Nachbehandlungssystem einschließen, zum Beispiel zum Regenerieren von Komponenten des Nachbehandlungssystems (z. B. eines Oxidationskatalysators, der in dem Nachbehandlungssystem eingeschlossen ist).
  • Das SCR-System 150 ist zur Aufnahme und Behandlung des Abgases (z. B. eines Diesel-Abgases) konfiguriert, das durch das SCR-System 150 strömt. Das SCR-System 150 ist operativ mit dem Reduktionsmittellagertank 110 gekoppelt, um das Reduktionsmittel aus diesem über das Reduktionsmittelzuführsystem 120, wie hierin beschrieben, aufzunehmen. Das SCR-System 150 schließt ein Gehäuse 152 ein, das einen Einlass 102 zum Aufnehmen des Abgases von einem Motor 10 und einen Auslass 104 zum Ausstoßen von behandeltem Abgas definiert. Obwohl dargestellt, dass ein einziger Einlass 102 eingeschlossen ist, kann das SCR-System 150 in verschiedenen Ausführungsformen eine Vielzahl von Einlässen zum Aufnehmen von Abgas aus dem Motor 10 (z.B. aus einem Abgaskrümmer davon) einschließen. In anderen Ausführungsformen kann das Nachbehandlungssystem 100 mehrere SCR-Systeme 150 einschließen, wobei jedes der Vielzahl von SCR-Systemen 150 so konfiguriert ist, dass es einen Teil des von dem Motor 10 erzeugten Abgases aufnimmt und behandelt. Zum Beispiel kann jedes der Vielzahl von SCR-Systemen 150 dem Aufnehmen und Behandeln von Abgasen aus einer Teilmenge einer Vielzahl von Motorzylindern des Motors 10 gewidmet sein.
  • Ein erster Sensor 103 kann im Einlass 102 positioniert sein. Der erste Sensor 103 kann beispielsweise 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 konfiguriert sind, dass sie einen oder mehrere Parameter des Abgases messen. Ferner kann ein zweiter Sensor 105 im Auslass 104 positioniert sein. Der zweite Sensor 105 kann zum Beispiel einen NOx-Sensor, einen Partikelstoffsensor, einen Ammoniakoxidsensor (AMOx), einen Sauerstoffsensor, einen Temperatursensor, einen Drucksensor, jeden anderen Sensor oder eine Kombination davon einschließen.
  • Das SCR-System 150 schließt mindestens einen Katalysator 154 ein, der innerhalb des durch das Gehäuse 152 gebildeten Innenvolumens positioniert ist. Der Katalysator 154 ist so formuliert, dass Bestandteile des Abgases, beispielsweise im Abgas eingeschlossene NOx-Gase, in Gegenwart eines Reduktionsmittels selektiv reduziert werden. Jeder geeignete Katalysator 154 kann verwendet werden, wie beispielsweise platin-, palladium-, rhodium-, cerium-, eisen-, mangan-, kupfer-, 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.
  • Das Nachbehandlungssystem 100 schließt auch einen Reduktionsmittelinjektor 140 ein, der konfiguriert ist, um das Reduktionsmittel in das SCR-System 150 einzuführen. Der Reduktionsmittelinjektor 140 kann zum Beispiel eine Dosierlanze einschließen und kann in einem Abgasströmungsweg des durch das SCR-System 150 strömenden Abgases positioniert sein, zum Beispiel positioniert sein, um das Reduktionsmittel entlang einer Mittellinie des Abgasströmungswegs einzuführen. Der Reduktionsmittelinjektor 140 ist konfiguriert, um eine gasunterstützte Zufuhr des Reduktionsmittels in das SCR-System 150 bereitzustellen. Zum Beispiel kann der Reduktionsmittelinjektor 140 so konfiguriert sein, dass er Reduktionsmittel von einer Reduktionsmittelzuführbaugruppe 122 und komprimiertes Gas (z. B. Druckluft oder rückgeführtes Abgas) von einer Druckgasquelle 130, die in dem Reduktionsmittelzuführsystem 120 enthalten ist, aufnimmt und ein Gas-Reduktionsmittel-Gemisch in das SCR-System 150 einführt. Wie in 1 dargestellt, ist der Reduktionsmittelinjektor 140 an dem Gehäuse 152 des SCR-Systems 150 positioniert. In anderen Ausführungsformen kann der Einlass 102 eine Zerlegungskammer oder -rohr einschließen, um das Reagieren des Reduktionsmittel mit dem Abgas zu ermöglichen. In solchen Ausführungsformen kann der Reduktionsmittelinjektor 140 am Einlass 102 positioniert sein, um so das Reduktionsmittel stromaufwärts des SCR-Systems 150 zuzuführen.
  • Als Reduktionsmittelinjektor 140 kann jeder geeignete Reduktionsmittelinjektor verwendet werden. Zum Beispiel ist 3 gemäß einer weiteren Ausführungsform eine Querschnittsansicht eines Reduktionsmittelinjektors 340, der in dem Nachbehandlungssystem 100 verwendet werden kann. Der Reduktionsmittelinjektor 340 umfasst ein Reduktionsmittelinjektorgehäuse 341, das einen axialen Reduktionsmittelkanal 342 mit einer Reduktionsmittelöffnung 343 definiert, die in der Nähe der Auslässe 348 des Reduktionsmittelinjektors 340 definiert ist. Das Reduktionsmittelinjektorgehäuse 341 definiert ferner einen oder mehrere Druckgaskanäle 344 mit einer Druckgasöffnung 345, die in der Nähe der Reduktionsmittelöffnung 343 positioniert ist. Wie in 3 gezeigt, sind die Druckgaskanäle 344 in einem Winkel in Bezug auf den Reduktionsmittelkanal 342 positioniert. In anderen Ausführungsformen kann das Reduktionsmittelinjektorgehäuse 341 einen oder mehrere Druckgaskanäle 344 definieren, die senkrecht zu oder in einem beliebigen anderen geeigneten Winkel in Bezug auf den Reduktionsmittelkanal 342 positioniert sind.
  • Das Reduktionsmittelinjektorgehäuse 341 definiert eine kritische Öffnung 347, die stromabwärts der Druckgasöffnung 345 und der Reduktionsmittelöffnung 343 positioniert ist. Die kritische Öffnung 347 führt in eine Mischkammer 346 und ist konfiguriert, um den Fluss des Reduktionsmittels und komprimierten Gases in die Mischkammer 346 zu beschleunigen, um so das Mischen des Reduktionsmittels und komprimierten Gases in der Mischkammer 346 zu erleichtern und/oder eine Flussrate und/oder einen Druck der Gas-Reduktionsmittel-Mischung zu steuern. Die Auslässe 348 sind operativ mit der Mischkammer 346 gekoppelt und konfiguriert, um das Gas-Reduktionsmittel-Gemisch in das SCR-System (z. B. das SCR-System 150) einzuführen.
  • Nun bezugnehmend auf 1 ist das Reduktionsmittelzuführsystem 120 operativ mit dem Reduktionsmittellagertank 110 und dem SCR-System 150 gekoppelt und konfiguriert, um dem Reduktionsmittelinjektor 140 Reduktionsmittel und Druckgas bereitzustellen. Das Reduktionsmittelzuführsystem 120 schließt die Reduktionsmittelzuführbaugruppe 122 ein. Die Reduktionsmittelzuführbaugruppe 122 umfasst eine Pumpe 124. In einigen Ausführungsformen ist eine stromaufwärtige Pumpe 112 stromabwärts des Reduktionsmittellagertanks 110 und stromaufwärts der Reduktionsmittelbaugruppe 122 positioniert. Die stromaufwärtige Pumpe 112 kann beispielsweise eine Saugpumpe (z.B. eine Membranpumpe oder eine piezoelektrische Pumpe) einschließen, die mit dem Reduktionsmittellagertank 110 operativ gekoppelt und konfiguriert ist, um das Reduktionsmittel vom Reduktionsmittellagertank 110 zur Pumpenbaugruppe 122 mit einem vorbestimmten stromaufwärtigen Druck und/oder Durchfluss zu pumpen. Ein stromaufwärtiger Drucksensor 114 kann stromaufwärts der Pumpenbaugruppe 122 und stromabwärts der stromaufwärtigen Pumpe 112 positioniert sein. Der stromaufwärtige Drucksensor 114 kann so konfiguriert sein, dass er einen Reduktionsmitteldruck stromaufwärts der Pumpenbaugruppe 122 bestimmt und ein stromaufwärtiges Drucksignal erzeugt, das den Reduktionsmitteldruck stromaufwärts der Pumpenbaugruppe 122 anzeigt. Die stromaufwärtige Pumpe 112 kann konfiguriert werden, um einen Pumpendruck davon einzustellen, um so das Reduktionsmittel der Reduktionsmittelbaugruppe 122 mit dem vorbestimmten stromaufwärtigen Druck und/oder Durchfluss (z.B. einem Nenneinlassdruck und/oder Durchfluss der Reduktionsmittelbaugruppe 122) bereitzustellen.
  • Die Pumpe 124 ist konfiguriert, um das Reduktionsmittel von dem Reduktionsmittellagertank 110 zu empfangen und das Reduktionsmittel auf einen Betriebsdruck der Pumpe 124 unter Druck setzt. Die Pumpe 124 ist konfiguriert, um das Reduktionsmittel mit einem vorbestimmten Druck und/oder Durchfluss an den Reduktionsmittelinjektor 140 bereitzustellen. In verschiedenen Ausführungsformen kann der Betriebsdruck im Bereich von 0,5 bar bis 10 bar (z. B. 0,5 bar, 1 bar, 2 bar, 4 bar, 6 bar, 8 bar oder 10 bar einschließlich aller Bereiche und Werte dazwischen) liegen. Die Pumpe 124 kann jede geeignete Pumpe, wie beispielsweise eine Zentrifugalpumpe, eine Rotationspumpe, eine Vakuumpumpe, eine Plattenpumpe, eine Membranpumpe oder jede andere geeignete Pumpe, einschließen.
  • In bestimmten Ausführungsformen schließt die Pumpe 124 eine Zahnradpumpe mit fester Verdrängung ein. Eine U/min oder ein Pumpgeschwindigkeit der Pumpe 124, die in der Reduktionsmittelbaugruppe 122 eingeschlossen ist, kann so eingestellt werden, dass die Pumpe 124 den Betriebsdruck des Reduktionsmittels, das dem Reduktionsmittelinjektor 140 bereitgestellt wird, einstellen kann. In bestimmten Ausführungsformen kann die Pumpe 124 strukturiert sein, um ein vorbestimmtes Volumen des Reduktionsmittels pro Umdrehung des Zahnrads oder Motors der Pumpe 124 zu pumpen. In einigen Ausführungsformen können ein oder mehrere Dosierventile 126 auch in der Reduktionsmittelzuführbaugruppe 122 eingeschlossen sein und konfiguriert sein, selektiv geöffnet zu werden (z. B. als Reaktion auf eine Reduktionsmittelanforderung), um das Reduktionsmittel dem Reduktionsmittelinjektor 140 bereitzustellen. Eine oder mehrere Düsen (z. B. die Düsen 194a/b/c/d, die in 4A-B gezeigt sind) kann auch stromabwärts des einen oder der mehreren Dosierventile 126 positioniert sein und konfiguriert sein, um einen Durchfluss und/oder Druck des Reduktionsmittels, das dem Reduktionsmittelinjektor 140 bereitgestellt wird, zu steuern. Eine Fluid in Reduktionsmittelzufuhrleitung 128 koppelt die Reduktionsmittelzuführbaugruppe 122 (z. B. die Pumpe 124) mit dem Reduktionsmittelinjektor 140.
  • In einigen Ausführungsformen kann das Reduktionsmittelzuführsystem 120 auch eine Reduktionsmittelrückführleitung 127 einschließen, die konfiguriert ist, um mindestens einen Teil des Reduktionsmittels von der Reduktionsmittelzuführbaugruppe 122 zum Reduktionsmittellagertank 110 zurückzuführen, um beispielsweise eine Überdruckbeaufschlagung der Pumpe 124 zu verhindern. Ein Spülventil 129 kann in der Reduktionsmittelrückführleitung 127 positioniert sein. Das Spülventil 129 kann so konfiguriert sein, dass es sich als Reaktion darauf öffnet, dass ein Reduktionsmitteldruck des Reduktionsmittels einen vorbestimmten Druckschwellenwert überschreitet.
  • Das Reduktionsmittelzuführsystem 120 umfasst auch eine Druckgasquelle 130, die konfiguriert ist, um dem Reduktionsmittelinjektor 140 Druckgas zur gasunterstützten Abgabe des Reduktionsmittels durch den Reduktionsmittelinjektor 140 bereitzustellen. In einigen Ausführungsformen kann die Druckgasquelle 130 einen Lufttank einschließen, der konfiguriert ist, Druckluft zu speichern, so dass das Druckgas Druckluft umfasst. In anderen Ausführungsformen kann die Druckgasquelle 130 eine Abgasrückführungsleitung umfassen, die konfiguriert ist, um mindestens einen Teil des Abgases zu dem Reduktionsmittelinjektor 140 zurückzuführen, so dass das Druckgas Abgas umfasst. In einigen Ausführungsformen kann die Druckgasquelle 130 auch einen Kompressor einschließen, der konfiguriert ist, um das Gas (z. B. Luft oder rückgeführtes Abgas) auf einen vorbestimmten Gasdruck unter Druck zu setzen. Die Druckgasquelle 130 kann auch ein Gasventil 132 einschließen, das konfiguriert ist, um selektiv geöffnet zu werden, um zu ermöglichen, dass das Druckgas dem Reduktionsmittelinjektor 140 über eine Gaszufuhrleitung 134 bereitgestellt wird.
  • In bestimmten Ausführungsformen umfasst das Reduktionsmittelzuführsystem 120 auch eine Steuerung 170. Eine Steuerung 170 ist kommunikativ mit der Reduktionsmittelzuführbaugruppe 122 und der Druckgasquelle 130 gekoppelt. Die Steuerung 170 kann konfiguriert sein, um zu bestimmen, ob ein Reduktionsmittelbedarf für das Reduktionsmittel besteht. Zum Beispiel kann die Steuerung 170 auch kommunikativ mit dem Motor 10, dem ersten Sensor 103 und/oder dem zweiten Sensor 105 gekoppelt sein. Die Steuerung 170 kann Signale von dem Motor 10 empfangen, die einem oder mehreren Motorbetriebsparametern (z. B. Motordrehzahl, Drehmoment, Leistung, Luft-Kraftstoff-Verhältnis, Abgasströmungsrate usw.) entsprechen, vom ersten Sensor 103 entsprechend einer Menge an NOx-Gasen im Abgas, das in das SCR-System eintritt 150 und/oder vom zweiten Sensor 105 entsprechend einer Menge an NOX-GASEN im behandelten Abgas, das in die Umgebung ausgestoßen wird. Die Steuerung 170 kann konfiguriert sein, eines oder mehrere dieser Signale zu interpretieren, um zu bestimmen, ob das Reduktionsmittel in das SCR-System 150 eingeführt werden sollte (d. h. wenn eine Reduktionsmittelanforderung an das Reduktionsmittel besteht). Die Steuerung 170 kann auch konfiguriert sein, um ein Volumen, eine Durchflussrate, einen Druck, einen Zuführzeitpunkt und/oder eine Zuführfrequenz eines Reduktionsmittels, das in das SCR-System 150 einzubringen ist, unter Verwendung eines oder mehrerer der Signale, die von dem Motor 10, dem ersten Sensor 103 und/oder dem zweiten Sensor 105 empfangen werden, zu bestimmen.
  • Die Steuerung 170 kann konfiguriert sein, um die Reduktionsmittelzuführbaugruppe 122 (z. B. die Pumpe 124 zu aktivieren und das Dosierventil 126 zu öffnen) und die Druckgasquelle 130 selektiv zu aktivieren (z. B. das Gasventil 132 zu öffnen), zum Beispiel als Reaktion auf das Vorliegen einer Reduktionsmittelanforderung. Durch Aktivieren der Pumpe 124 wird das Reduktionsmittel in den Reduktionsmittelinjektor 140 gepumpt. Außerdem bewirkt das Aktivieren der Druckgasquelle 130 (z. B. Öffnen des Gasventils 132), dass die Druckgasquelle 130 das Druckgas (z. B. Druckluft oder rückgeführtes Abgas) dem Reduktionsmittelinjektor 140 bereitstellt, um eine gasunterstützte Abgabe des Reduktionsmittels durch den Reduktionsmittelinjektor 140 bereitzustellen.
  • In einigen Ausführungsformen kann die Steuerung 170 als Reaktion darauf, dass der Reduktionsmittelbedarf nicht vorhanden ist (z. B. wenn der Abgasdruck oder die Abgasflussrate niedrig ist, bei Bedingungen wie Motor- 10 Start und/oder AUSGESCHALTETEM Motor 10), konfiguriert sein, die Pumpe 124 anzuhalten und die Druckgasquelle 130 für eine vorbestimmte Zeit zu aktivieren (z. B. das Gasventil 132 zu öffnen), um dem Reduktionsmittelinjektor 140 komprimiertes Gas bereitzustellen (z. B. ohne dass die Pumpe 124 aktiviert wird und/oder das Dosierventil 126 geschlossen ist). Das Druckgas kann das Reduktionsmittel, das in dem Reduktionsmittelinjektor 140 stromaufwärts enthalten ist, über die Reduktionsmittelzufuhrleitung 128 in Richtung der Reduktionsmittelzuführbaugruppe 122 drücken, während die Pumpe angehalten ist, wodurch der Reduktionsmittelinjektor 140 von dem Reduktionsmittel gespült wird, wenn kein Reduktionsmittelbedarf besteht. Beispielsweise kann unter Bezugnahme auf 3 bei AUSGESCHALTETER Pumpe 124 und geöffnetem Dosierventil 126 das durch den Gaskanal 344 zur kritischen Öffnung 347 strömende Druckgas einen ausreichenden Druck aufweisen, so dass mindestens ein Teil des Druckgases durch die Reduktionsmittelöffnung 343 in den Reduktionsmittelkanal 342 strömt, wie durch die Pfeile A und B gezeigt, um so das Reduktionsmittel stromaufwärts in die Reduktionsmittelzufuhrleitung 128 zu drücken.
  • In einigen Ausführungsformen kann das Druckgas einen Druck aufweisen, der ausreicht, um das Reduktionsmittel, das in dem Reduktionsmittelinjektor 140 stromaufwärts enthalten ist, in die Reduktionsmittelzufuhrleitung 128 zu drücken, so dass zumindest ein Teil einer Länge der Reduktionsmittelzufuhrleitung 128 stromabwärts der Reduktionsmittelzuführbaugruppe 122 mit dem Reduktionsmittel gefüllt bleibt. Mit anderen Worten kann das Druckgas das Reduktionsmittel nur teilweise durch die Reduktionsmittelzufuhrleitung 128 drücken. Dies kann verhindern, dass das heiße Abgas stromaufwärts durch die Reduktionsmittelzufuhrleitung 128 in das Reduktionsmittelzuführbaugruppe 122 strömt, was die Komponenten der Reduktionsmittelzuführbaugruppe 122 beschädigen kann, und verhindert auch Ansaugprobleme, indem verhindert wird, dass die Reduktionsmittelzufuhrleitung 128 vollständig vom Reduktionsmittel gespült wird.
  • In anderen Ausführungsformen kann das Druckgas einen Druck aufweisen, der ausreicht, um das in dem Reduktionsmittelinjektor 140 enthaltene Reduktionsmittel durch die Reduktionsmittelzufuhrleitung 128 vollständig in die Reduktionsmittelzuführbaugruppe 122 zu drücken, so dass die Reduktionsmittelzufuhrleitung 128 im Wesentlichen frei von dem Reduktionsmittel ist. In anderen Ausführungsformen kann die Steuerung 170 konfiguriert sein, um auch das Spülventil 129 in eine offene Konfiguration zu bewegen, um zu ermöglichen, dass mindestens ein Teil des Reduktionsmittels durch die Reduktionsmittelrückführleitung 127 in Richtung des Reduktionsmittellagertanks 110 gedrückt wird. In solchen Ausführungsformen kann der Druckgasdruck ausreichen, um das Reduktionsmittel nur über einen Teil einer Länge der Reduktionsmittelrückführleitung 127 zu drücken oder die Reduktionsmittelrückführleitung 127 im Wesentlichen zu entleeren.
  • In einigen Ausführungsformen kann als Reaktion darauf, dass der Reduktionsmittelbedarf nicht vorhanden ist, die Steuerung 170 zusätzlich oder alternativ konfiguriert sein, um die Pumpe 124 für einen Rückflussbetrieb zu aktivieren, um jegliches Reduktionsmittel, das in dem Reduktionsmittelinjektor 140 stromaufwärts enthalten ist, in Richtung der Reduktionsmittelzuführbaugruppe 122 abzuziehen. Zum Beispiel kann die Pumpe 124 eine Zahnradpumpe mit fester Verdrängung einschließen, die für einen reversiblen Strömungsbetrieb konfiguriert ist, zum Beispiel einen Vorwärtsflussbetrieb, der konfiguriert ist, um das Reduktionsmittel in Richtung des Reduktionsmittelinjektors 140 zu pumpen, sowie einen Rückflussbetrieb, der konfiguriert ist, um das Reduktionsmittel von dem Reduktionsmittelinjektor 140 in Richtung der Pumpe 124 abzuziehen. Ein pulsweitenmoduliertes (PWM) Signal kann verwendet werden, um den Betrieb der Pumpe 124 zu steuern.
  • In einigen Ausführungsformen kann die Steuerung 170 konfiguriert sein, um die Pumpe 124 für eine erste vorbestimmte Zeit zu aktivieren, so dass zumindest ein Teil einer Länge der Reduktionsmittelzufuhrleitung 128 stromabwärts der Reduktionsmittelzuführbaugruppe 122 mit dem Reduktionsmittel gefüllt bleibt. Zum Beispiel kann die Pumpe 124 für eine erste vorbestimmte Anzahl von Umdrehungen oder eine feste Verdrängung im Rückflussbetrieb während der ersten vorbestimmten Zeit aktiviert werden. Der Rückflussbetrieb übt einen Unterdruck in der Reduktionsmittelzufuhrleitung 128 aus, wodurch das im Reduktionsmittelinjektor 140 enthaltene Reduktionsmittel unter dem Unterdruck zur Pumpe 124 abgezogen wird. Die erste vorbestimmte Anzahl von Umdrehungen, feste Verdrängung oder Betrieb für die erste vorbestimmte Zeit kann konfiguriert sein, um das Reduktionsmittel eine vorbestimmte Strecke in die Reduktionsmittelzufuhrleitung 128 abzuziehen. Wenn ein Reduktionsmittelbedarf vorliegt, kann die Pumpe 124 im Vorwärtsflussbetrieb für die erste vorbestimmte Anzahl von Umdrehungen, die feste Verdrängung oder für die vorbestimmte Zeit zum Vorfüllen des Reduktionsmittelinjektors 140 betrieben werden.
  • In einigen Ausführungsformen kann die Steuerung 170 konfiguriert sein, um die Pumpe 124 für eine zweite vorbestimmte Zeit zu aktivieren, sodass im Wesentlichen das gesamte Reduktionsmittel aus dem Reduktionsmittelinjektor 140 und der Reduktionsmittelzufuhrleitung 128 in die Pumpe 124 abgezogen wird, sodass die Reduktionsmittelzufuhrleitung 128 im Wesentlichen frei von dem Reduktionsmittel ist. Die zweite vorbestimmte Zeit kann konfiguriert sein, um die Pumpe 124 im Rückflussbetrieb für eine zweite vorbestimmte Anzahl von Umdrehungen oder eine Verdrängung zu betreiben, um das Reduktionsmittel, das in dem Reduktionsmittelinjektor 140 und der Reduktionsmittelzufuhrleitung 128 enthalten ist, in die Pumpe 124 abzuziehen, so dass die Reduktionsmittelzufuhrleitung 128 im Wesentlichen frei von dem Reduktionsmittel ist.
  • In anderen Ausführungsformen kann die Steuerung 170 konfiguriert sein, um auch das Spülventil 129 in eine offene Konfiguration zu bewegen, um zu ermöglichen, dass mindestens ein Teil des Reduktionsmittels, das in der Reduktionsmittelrückführleitung 127 enthalten ist, auch in Richtung der Pumpe 124 und zurück in Richtung des Reduktionsmittellagertanks 110 abgezogen wird. In solchen Ausführungsformen kann die Pumpe 124 jede beliebige Zeitdauer im Rückflussmodus betrieben werden (z. B. eine vorbestimmte Anzahl von Umdrehungen oder eine feste Verdrängung), um das Reduktionsmittel aus der Reduktionsmittelrücklaufleitung 127 zurückzuziehen, so dass ein Teil der Länge der Reduktionsmittelrücklaufleitung 127 Reduktionsmittel enthält oder die Reduktionsmittelrücklaufleitung 127 im Wesentlichen frei von dem Reduktionsmittel ist.
  • In einigen Ausführungsformen kann zusätzlich oder alternativ mindestens ein Teil der Reduktionsmittelzuführbaugruppe 122 auf einer niedrigeren Höhe relativ zum Reduktionsmittelinjektor 140 positioniert sein, beispielsweise unter dem Reduktionsmittelinjektor 140 montiert sein. Dies kann dazu führen, dass das im Reduktionsmittelinjektor 140 enthaltene Reduktionsmittel unter dem Einfluss der Schwerkraft stromaufwärts zur Reduktionsmittelzuführbaugruppe 122 fließt, wenn der Reduktionsmittelbedarf nicht vorhanden ist, wodurch der Reduktionsmittelinjektor 140 gespült wird.
  • Bei bestimmten Ausführungsformen kann die Steuerung 170 in einer Steuerschaltungsbaugruppe enthalten sein. Beispielsweise ist 2 ein schematisches Blockdiagramm einer Steuerschaltlogik 171, die 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 Reduktionsmittelbedarf-Bestimmungsschaltung 174a, eine Steuerschaltung für Druckgaseinführung 174b und eine Pumpensteuerschaltlogik 174c ein. Es versteht sich, 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 Aufgaben auszuführen.
  • 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 dazu ausgelegt, 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 dazu ausgelegt, Nachschlagetabellen, Algorithmen oder Anweisungen zu speichern.
  • Bei einer Konfiguration sind die Reduktionsmittelbedarf-Bestimmungsschaltung 174a, die Steuerschaltung für Druckgaseinführung 174b und die Pumpensteuerschaltlogik 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.
  • Bei einer weiteren Konfiguration sind die Reduktionsmittelbedarf-Bestimmungsschaltung 174a, die Steuerschaltung für Druckgaseinführung 174b und die Pumpensteuerschaltlogik 174c als Hardwareeinheiten, wie etwa elektronische Steuereinheiten, verkörpert. Die Reduktionsmittelbedarf-Bestimmungsschaltung 174a, die Steuerschaltung für Druckgaseinführung 174b und die Pumpensteuerschaltlogik 174c können daher als eine oder mehrere Schaltungskomponenten verkörpert sein, einschließlich, aber nicht beschränkt auf Verarbeitungsschaltungen, Netzwerkschnittstellen, Peripheriegeräte, Eingabegeräte, Ausgabegeräte, Sensoren usw.
  • In einigen Ausführungsformen können die Reduktionsmittelbedarf-Bestimmungsschaltung 174a, die Steuerschaltung für Druckgaseinführung 174b und die Pumpensteuerschaltlogik 174c die Form einer oder mehrerer analoger Schaltungen, elektronischer Schaltungen (z. B. integrierter Schaltungen (IC), diskreter Schaltungen, System-on-Chip-Schaltungen (SOC-Schaltungen), Mikrosteuerungen usw.), Telekommunikationsschaltungen, Hybridschaltungen und einer beliebigen anderen Art von „Schaltung“ annehmen. In dieser Hinsicht können die Reduktionsmittelbedarf-Bestimmungsschaltung 174a, die Steuerschaltung für Druckgaseinführung 174b und die Pumpensteuerschaltlogik 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 Reduktionsmittelbedarf-Bestimmungsschaltung 174a, die Steuerschaltung für Druckgaseinführung 174b und die Pumpensteuerschaltlogik 174c auch programmierbare Hardwarevorrichtungen wie feldprogrammierbare Gate-Arrays, programmierbare Array-Logik, programmierbare Logikvorrichtungen oder dergleichen einschließen. In dieser Hinsicht können die Reduktionsmittelbedarf-Bestimmungsschaltung 174a, die Steuerschaltung für Druckgaseinführung 174b und die Pumpensteuerschaltlogik 174c eine oder mehrere Speichereinrichtungen zum Speichern von Anweisungen einschließen, die von dem oder den Prozessoren der Reduktionsmittelbedarf-Bestimmungsschaltung 174a, der Steuerschaltung für Druckgaseinführung 174b und der Pumpensteuerschaltlogik 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 dazu gestaltet oder konfiguriert sein, die hierin beschriebenen Anweisungen, Befehle und/oder Steuerprozesse in Bezug auf die Reduktionsmittelbedarf-Bestimmungsschaltung 174a, die Steuerschaltung für Druckgaseinführung 174b und die Pumpensteuerschaltlogik 174c auszuführen oder zu implementieren. Daher steht die dargestellte Konfiguration für die vorgenannte Anordnung, bei der die Reduktionsmittelbedarf-Bestimmungsschaltung 174a, die Steuerschaltung für Druckgaseinführung 174b und die Pumpensteuerschaltlogik 174c als maschinen- oder computerlesbare Medien verkörpert sind. Wie jedoch oben erwähnt, soll diese Veranschaulichung jedoch nicht einschränkend sein, da die vorliegende Offenbarung andere Ausführungsformen in Betracht zieht, wie etwa die zuvor erwähnte Ausführungsform, bei der die Reduktionsmittelbedarf-Bestimmungsschaltung 174a, die Steuerschaltung für Druckgaseinführung 174b und die Pumpensteuerschaltlogik 174c oder mindestens eine Schaltung von Reduktionsmittelbedarf-Bestimmungsschaltung 174a, Steuerschaltung für Druckgaseinführung 174b und Pumpensteuerschaltlogik 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 Schaltungen gemeinsam genutzt werden (z. B. können die Reduktionsmittelbedarf-Bestimmungsschaltung 174a, die Steuerschaltung für Druckgaseinführung 174b und die Pumpensteuerschaltlogik 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 mindestens 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. Beispielsweise kann die Kommunikationsschnittstelle 176 eine Ethernet-Karte und einen Anschluss zum Senden und Empfangen von Daten über ein Ethernet-basiertes Kommunikationsnetzwerk und/oder eine WLAN-Kommunikationsschnittstelle beispielsweise zur Kommunikation mit dem ersten Sensor 103, dem zweiten Sensor 105, dem Motor 10, dem Reduktionsmittelzuführsystem 120 (z. B. dem Reduktionsmittelzuführbausatz 122 und der Druckgasquelle 130) einschließen. Die Kommunikationsschnittstelle 176 kann dazu 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 Reduktionsmittelbedarf-Bestimmungsschaltung 174a kann konfiguriert sein, um zu bestimmen, ob ein Reduktionsmittelbedarf für das Reduktionsmittel besteht oder nicht. Zum Beispiel kann die Reduktionsmittelbedarf-Bestimmungsschaltung 174a ein Signal von dem Motor 10 empfangen, das einen oder mehrere Motorbetriebsparameter (z. B. ein Ansaugluftvolumen oder eine Ansaugluftdurchflussrate, ein Kraftstoff/Luft-Verhältnis und eine Motordrehzahl oder ein Motordrehmoment usw.) anzeigt, und die Motorbetriebsparameter verwenden, um zu bestimmen, ob ein Reduktionsmittelbedarf für das Reduktionsmittel besteht, zum Beispiel, ob das Reduktionsmittel in das SCR-System 150 eingeführt werden soll, ein Volumen, Druck und/oder eine Flussrate des Reduktionsmittels, das in das SCR-System 150 eingeführt werden soll, und/oder ein Einführungszeitpunkt und/oder eine Einführungsfrequenz des Reduktionsmittels in das SCR-System 150 eingeführt werden soll. In anderen Ausführungsformen kann die Reduktionsmittelbedarf-Bestimmungsschaltung 174a zusätzlich oder alternativ konfiguriert sein, um ein erstes Sensorsignal von dem ersten Sensor 103 und/oder ein zweites Sensorsignal von dem zweiten Sensor 105 zu empfangen, dass, zum Beispiel, jeweils eine Menge von NOx-Gasen, die in dem Abgas enthalten sind, und eine Abgasströmungsrate und/oder eine Menge von NOx-Gasen, die in dem behandelten Abgas enthalten sind, das aus dem SCR-System 150 ausgestoßen wird, anzeigt und den Reduktionsmittelbedarf daraus bestimmt.
  • Die Druckgaszufuhrsteuerschaltung 174b kann ein Druckgassignal erzeugen, das konfiguriert ist, um die Druckgasquelle 130 selektiv zu aktivieren, und die Pumpensteuerschaltlogik 174c kann ein Pumpensignal erzeugen, das konfiguriert ist, um die Pumpe 124, die in der Reduktionsmittelzufuhrbaugruppe 122 enthalten ist, selektiv zu aktivieren. Zum Beispiel kann die Steuerschaltung für Druckgaseinführung 174b konfiguriert sein, um die Druckgasquelle 130 selektiv zu aktivieren (z. B. das Gasventil 132 zu öffnen), und die Pumpensteuerschaltlogik 174c kann konfiguriert sein, um die Pumpe 124 selektiv zu aktivieren (z. B. die Pumpe 124 zu aktivieren und das Dosierventil 126 zu öffnen), zum Beispiel als Reaktion darauf, dass ein Reduktionsmittelbedarf für das Reduktionsmittel besteht. Durch Aktivieren der Pumpe 124 wird das Reduktionsmittel in den Reduktionsmittelinjektor 140 gepumpt. Außerdem bewirkt das Aktivieren der Druckgasquelle 130 (z. B. Öffnen des Gasventils 132), dass die Druckgasquelle 130 das Druckgas (z. B. Druckluft oder rückgeführtes Abgas) dem Reduktionsmittelinjektor 140 bereitstellt, um eine gasunterstützte Abgabe des Reduktionsmittels durch den Reduktionsmittelinjektor 140 bereitzustellen.
  • Als Reaktion auf das Bestimmen, dass kein Reduktionsmittelbedarf besteht (z. B. wenn der Abgasdruck und/oder die Abgasflussrate niedrig ist, bei Bedingungen wie Motor- 10 Start und/oder AUSGESCHALTETEM Motor 10), kann die Pumpensteuerschaltlogik 174c konfiguriert sein, um die Pumpe 124 anzuhalten, und die Steuerschaltung für Druckgaseinführung 174b kann konfiguriert sein, um die Druckgasquelle 130 für eine vorbestimmte Zeit zu aktivieren, um dem Reduktionsmittelinjektor 140 Druckgas bereitzustellen (wobei die Pumpe 124 z. B. angehalten ist und/oder das Dosierventil 126 geschlossen ist). Das Druckgas kann einen Druck aufweisen, der ausreicht, um das Reduktionsmittel, das in dem Reduktionsmittelinjektor 140 stromaufwärts enthalten ist, über die Reduktionsmittelzufuhrleitung 128 in Richtung der Reduktionsmittelzuführbaugruppe 122 zu drücken, wodurch der Reduktionsmittelinjektor 140 von dem Reduktionsmittel gespült wird, wenn kein Reduktionsmittelbedarf besteht. In einigen Ausführungsformen kann das Druckgas einen Druckgasdruck aufweisen, der ausreicht, um das im Reduktionsmittelinjektor 140 enthaltene Reduktionsmittel stromaufwärts in die Reduktionsmittelzufuhrleitung 128 zu drücken, so dass zumindest ein Teil einer Länge der Reduktionsmittelzufuhrleitung 128 stromabwärts der Reduktionsmittelzuführbaugruppe 122 mit dem Reduktionsmittel gefüllt bleibt. In anderen Ausführungsformen kann das Druckgas einen Druckgasdruck aufweisen, der ausreicht, um das in dem Reduktionsmittelinjektor 140 enthaltene Reduktionsmittel durch die Reduktionsmittelzufuhrleitung 128 vollständig in die Reduktionsmittelzuführbaugruppe 122 zu drücken, so dass die Reduktionsmittelzufuhrleitung 128 im Wesentlichen frei von dem Reduktionsmittel ist.
  • In einigen Ausführungsformen kann als Reaktion darauf, dass der Reduktionsmittelbedarf nicht vorhanden ist, die Pumpensteuerschaltlogik 174c konfiguriert sein, um die Pumpe 124 für einen Rückflussbetrieb zu aktivieren, um jegliches Reduktionsmittel, das in dem Reduktionsmittelinjektor 140 stromaufwärts enthalten ist, in Richtung der Reduktionsmittelzuführbaugruppe 122 abzuziehen. Zum Beispiel kann die Pumpe 124 eine Zahnradpumpe mit fester Verdrängung einschließen, die für einen reversiblen Strömungsbetrieb konfiguriert ist, zum Beispiel einen Vorwärtsflussbetrieb, der konfiguriert ist, um das Reduktionsmittel in Richtung des Reduktionsmittelinjektors 140 zu pumpen, sowie einen Rückflussbetrieb, der konfiguriert ist, um das Reduktionsmittel von dem Reduktionsmittelinjektor 140 in Richtung der Pumpe 124 abzuziehen. In einigen Ausführungsformen kann die Pumpensteuerschaltlogik 174c konfiguriert sein, um die Pumpe 124 für eine erste vorbestimmte Zeit zu aktivieren, so dass zumindest ein Teil einer Länge der Reduktionsmittelzufuhrleitung 128 stromabwärts der Reduktionsmittelzuführbaugruppe 122 mit dem Reduktionsmittel gefüllt bleibt, wie zuvor hierin beschrieben. In einigen Ausführungsformen kann die Steuerung 170 konfiguriert sein, um die Pumpe 124 für eine zweite vorbestimmte Zeit zu aktivieren, so dass im Wesentlichen das gesamte Reduktionsmittel aus dem Reduktionsmittelinjektor 140 und der Reduktionsmittelzufuhrleitung 128 in die Pumpe 124 abgezogen wird und die Reduktionsmittelzufuhrleitung 128 im Wesentlichen frei von dem Reduktionsmittel ist, wie zuvor hierin beschrieben.
  • In anderen Ausführungsformen kann die Pumpensteuerschaltlogik 174c auch konfiguriert sein, um das Spülventil 129 in eine offene Konfiguration zu bewegen, um zu ermöglichen, dass mindestens ein Teil des Reduktionsmittels, das in der Reduktionsmittelrückführleitung 127 enthalten ist, in Richtung der Pumpe 124 abgezogen wird, wenn die Pumpe 124 im Rückflussbetrieb arbeitet. In solchen Ausführungsformen kann die Pumpe 124 jede beliebige Zeitdauer im Rückflussmodus betrieben werden (z. B. eine vorbestimmte Anzahl von Umdrehungen oder eine feste Verdrängung), um das Reduktionsmittel, das in der Reduktionsmittelrücklaufleitung 127 enthalten ist, so zurückzuziehen, dass ein Teil der Länge der Reduktionsmittelrücklaufleitung 127 Reduktionsmittel enthält oder die Reduktionsmittelrücklaufleitung 127 im Wesentlichen frei von dem Reduktionsmittel ist. 4A ist eine schematische Veranschaulichung eines Fluidkreislaufs 402a zum Bereitstellen von Reduktionsmittel für ein SCR-System eines Nachbehandlungssystems (z.B. das im Nachbehandlungssystem 100 eingeschlossene SCR-System 150), welches das Reduktionsmittelzuführsystem 120 über den Reduktionsmittelinjektor 140 gemäß einer Ausführungsform einschließt. Der Fluidkreislauf 402a schließt den Reduktionsmittellagertank 110 ein, der ein Volumen des Reduktionsmittels (z. B. ein Diesel-Abgasfluid) sammelt. Ein Tankfilter 111 kann in dem Reduktionsmittellagertank 110 positioniert sein, zum Beispiel an einem Einlass einer Reduktionsmittelzufuhrleitung 128, die operativ mit dem Reduktionsmittellagertank 110 gekoppelt ist. Der Tankfilter 111 kann konfiguriert sein, um Reduktionsmittelablagerungen oder -kristalle oder Verunreinigungen (z.B. Staub, Schmutz usw.) aus dem Reduktionsmittel zu filtern, um so solche Reduktionsmittelablagerungen oder -kristalle am Eintreten in die Reduktionsmittelzufuhrleitung 128 zu hindern.
  • Eine stromaufwärtige Pumpe 112 ist in der Reduktionsmittelzufuhrleitung 128 positioniert und konfiguriert, um das Reduktionsmittel aus dem Reduktionsmittellagertank 110 zu der stromabwärts davon positionierten Pumpe 124 zu pumpen. Die stromaufwärtige Pumpe 112 kann eine Saugpumpe umfassen. Ein Reduktionsmittelfilter 115 kann in der Reduktionsmittelzufuhrleitung 128 stromabwärts der stromaufwärtigen Pumpe 112 und der stromaufwärtigen Seite der Pumpe 124 positioniert sein. Der Reduktionsmittelfilter 115 kann konfiguriert sein, um Reduktionsmittelablagerungen oder -verunreinigungen aus dem Reduktionsmittel zu filtern, und kann auch eine Umgehungsschaltung einschließen, um beispielsweise mindestens einen Teil des Reduktionsmittels darin rückzuführen (z.B. um einen übermäßigen Druckaufbau des Reduktionsmittels zu verhindern).
  • Die Pumpe 124 kann stromabwärts des Reduktionsmittelfilters 115 positioniert sein. Ein Harnstoffqualitätssensor 116, ein Temperatursensor 118 und ein stromaufwärtiger Drucksensor 114 können stromaufwärts der Pumpe 124 positioniert sein. Der Harnstoffqualitätssensor 116 ist konfiguriert, um einen Prozentsatz des Harnstoffs in dem Reduktionsmittel (z. B. einer wässrigen Harnstofflösung) zu messen. Der Temperatursensor 118 kann konfiguriert sein, um eine Temperatur des Reduktionsmittels, das zu der Pumpe 124 geleitet wird, zu messen. Ferner kann der stromaufwärtige Drucksensor 114 konfiguriert sein, um einen stromaufwärtigen Reduktionsmitteldruck stromaufwärts der Pumpe 124 zu messen. Die stromaufwärtige Pumpe 112 kann konfiguriert sein, um einen Pumpdruck davon basierend auf dem stromaufwärtigen Reduktionsmitteldruck einzustellen, um so das Reduktionsmittel der Pumpe 124 bei einem vorbestimmten stromaufwärtigen Reduktionsmitteldruck und/oder Durchfluss (z.B. einem Nenneinlassdruck oder Durchfluss der Pumpe 124) bereitzustellen.
  • Ein stromabwärtiger Drucksensor 123 kann stromabwärts der Pumpe 124 positioniert und konfiguriert sein, um einen Reduktionsmitteldruck stromabwärts der Pumpe 124 zu messen. Die Pumpe 124 kann konfiguriert sein, um einen Pumpdruck davon basierend auf dem stromabwärtigen Reduktionsmitteldruck einzustellen, um so das Reduktionsmittel einer Vielzahl von Dosierventilen 126a/b/c/d bei einem vorbestimmten Reduktionsmitteldruck und/oder Durchfluss bereitzustellen. Das Spülventil 129 ist operativ mit der Reduktionsmittelrücklaufleitung 127 gekoppelt. Das Spülventil 129 ist konfiguriert, sich selektiv aktivieren zu lassen, um den Reduktionsmittelfluss weg vom Pumpenauslass 124 und hin zum Reduktionsmittellagertank 110 über die Reduktionsmittelrücklaufleitung 127 umzuleiten, beispielsweise um einen Reduktionsmitteldruck in der Vielzahl von Dosierventilen 126a/b/c/d zu reduzieren, wie hierin vorstehend beschrieben.
  • Die Pumpe 124 ist operativ mit jedem der Vielzahl von Dosierventilen 126a/b/c/d gekoppelt, die innerhalb eines Dosierverteilers 141 positioniert sind. Eine erste Düse 194a, eine zweite Düse 194b, eine dritte Düse 194c und eine vierte Düse 194d können stromabwärts des ersten Dosierventils 126a, des zweiten Dosierventils 126b, des dritten Dosierventils 126c und des vierten Dosierventils 126d positioniert sein. Jede der Düsen 194a/b/c/d kann einen vorbestimmten Düsendurchmesser aufweisen, der konfiguriert ist, um dem Reduktionsmittelinjektor 140 das Reduktionsmittel mit einem vorbestimmten Druck und einer vorbestimmten Durchflussrate bereitzustellen, die einem Durchmesser der Düsen 194a/b/c/d entsprechen. Die Düsendurchmesser der einzelnen Düsen 194a/b/c/d können sich voneinander unterscheiden (z.B. in einem Bereich von 0,1 mm bis 1,0 mm) und konfiguriert sein, um das Reduktionsmittel dem Reduktionsmittelinjektor 140 (z.B. Einem oder mehreren Reduktionsmittelinjektoren) mit einem bestimmten Druck und Durchfluss basierend auf dem Betriebsdruck des von der Pumpe 124 bereitgestellten Reduktionsmittels und dem entsprechenden Düsendurchmesser bereitzustellen. In bestimmten Ausführungsformen kann die erste Düse 194a einen Düsendurchmesser von 0,7 mm aufweisen, die zweite Düse 194b kann einen Düsendurchmesser von 0,5 mm aufweisen, die dritte Düse 194c kann einen Düsendurchmesser von 0,3 mm aufweisen und die vierte Düse 194d kann einen Düsendurchmesser von 1,0 mm aufweisen.
  • Ein Reduktionsmittelauslassdrucksensor 147 und ein Reduktionsmittelauslasstemperatursensor 161 können stromabwärts der Düsen 194a/b/c/d positioniert sein. Der Reduktionsmittelauslassdrucksensor 147 kann konfiguriert sein, um einen Reduktionsmittelauslassdruck des Reduktionsmittels stromabwärts der Düsen 194a/b/c/d zu messen. Die Pumpe 124 kann konfiguriert sein, um einen Pumpdruck davon basierend auf dem Reduktionsmittelauslassdruck stromabwärts der Düsen 194a/b/c/d einzustellen, um beispielsweise die Abgabe des Reduktionsmittels an den Reduktionsmittelinjektor 140 mit einem Solldruck und/oder Solldurchfluss zu ermöglichen. Ferner kann der Reduktionsmittelauslasstemperatursensor 161 konfiguriert sein, um eine Temperatur des Reduktionsmittels stromabwärts der Reduktionsmitteldüse 194a/b/c/d zu messen.
  • Die Druckgasquelle 130 ist auch mit dem Reduktionsmittelinjektor 140 gekoppelt und konfiguriert, um Druckgas (z. B. Luft oder rückgeführtes Abgas) zum Mischen mit dem Reduktionsmittel bereitzustellen und eine gasunterstützte Reduktionsmittelzufuhr durch den Reduktionsmittelinjektor 140 bereitzustellen. Das Gasventil 132 kann stromabwärts der Druckgasquelle 130 positioniert und konfiguriert sein, um eine mit dem Reduktionsmittel gemischte Gasmenge zu steuern. In einigen Ausführungsformen kann ein Nachbehandlungssystem (z.B. das Nachbehandlungssystem 100), einschließlich des Reduktionsmittelzuführsystems 120, einen Turbolader einschließen. In solchen Ausführungsformen kann das Druckgas (z. B. Luft) aus einer Turbine des Turboladers und/oder einem Kompressoreinlass eines Kompressors des Turboladers abgezogen werden. Das Reduktionsmittelzuführsystem 120 kann auch einen Mischer oder Mixer einschließen, der konfiguriert ist, um das Gas mit dem Reduktionsmittel zu mischen, das an die Zuführeinheit übertragen wird, um so eine gasunterstützte Reduktionsmittelzufuhr in das SCR-System (z.B. das SCR-System 150) bereitzustellen. In anderen Ausführungsformen wird das Mischen in einer Mischkammer (z. B. der Mischkammer 346) durchgeführt, die in dem Reduktionsmittelinjektor 140 (z. B. dem Reduktionsmittelinjektor 340) eingeschlossen ist.
  • 4B ist eine schematische Veranschaulichung eines Fluidkreislaufs 402b, der das Reduktionsmittelzuführsystem 120 gemäß einer anderen Ausführungsform einschließen kann. Der Fluidkreislauf 402b von 4B ist im Wesentlichen dem Fluidkreislauf 402a von 4A ähnlich, mit Ausnahme der folgenden Unterschiede.
  • Der in 4B dargestellte Fluidkreislauf 402b schließt das in 4A gezeigte Spülventil 129 nicht ein. Stattdessen ist eine Reduktionsmittelrücklaufleitung 127 operativ mit der Reduktionsmittelzufuhrleitung 128 stromaufwärts der Pumpe 124 gekoppelt. Bei Betrieb arbeitet die stromaufwärtige Pumpe 112 mit einer konstanten Durchflussrate, die immer größer ist als die Durchflussrate, die von der Pumpe 124 zur Zuführung des Reduktionsmittels in den Reduktionsmittelinjektor 140 durch eine der Dosierventile 126a/b/c/d benötigt wird. Ein erster Anteil des Reduktionsmittels, der von der stromaufwärtigen Pumpe 112 durch die Reduktionsmittelzufuhrleitung 128 gepumpt wird, wird von der Pumpe 124 aufgenommen. Die Pumpe 124 setzt den ersten Reduktionsmittelanteil unter Druck und pumpt ihn zu den Dosierventilen 126a/b/c/d und von dort zum Reduktionsmittelinjektor 140. Ein zweiter Anteil des Reduktionsmittels wird über die Reduktionsmittelrücklaufleitung 127 in den Reduktionsmittellagertank 110 zurückgeführt. Da der zweite Anteil des Reduktionsmittels immer in den Reduktionsmittellagertank 110 zurückgeführt wird, kann das Spülventil 129 ausgeschlossen werden, wodurch die Komplexität reduziert und gleichzeitig der Schutz vor Überdruck in der Reduktionsmittelzuführbaugruppe 122 gewährleistet wird.
  • 5 ist ein schematisches Flussdiagramm eines beispielhaften Verfahrens 500 zum Spülen eines Reduktionsmittels aus einem Reduktionsmittelinjektor (z. B. dem Reduktionsmittelinjektor 140) mit einer Reduktionsmittelzuführbaugruppe (z. B. der Reduktionsmittelzuführbaugruppe 122) und einer Druckgasquelle (z. B. der Druckgasquelle 130), die operativ mit ihm gekoppelt sind. Obwohl in Bezug auf das Reduktionsmittelzuführsystem 120 beschrieben, können die Vorgänge des Verfahrens 500 mit allen anderen hierin beschriebenen Reduktionsmittelzuführbaugruppen verwendet werden.
  • Das Verfahren 500 umfasst bei 502 das Bestimmen, ob ein Reduktionsmittelbedarf für das Reduktionsmittel besteht. Zum Beispiel kann die Reduktionsmittelbedarf-Bestimmungsschaltung 174a ein Motorsignal von dem Motor 10 empfangen, das einen oder mehrere Motorbetriebsparameter (z. B. ein Ansaugluftvolumen oder eine AnsaugluftDurchflussrate, ein Kraftstoff/Luft-Verhältnis und eine Motordrehzahl oder ein Motordrehmoment usw.) angibt, und die Motorbetriebsparameter verwenden, um den Reduktionsmittelbedarf zu bestimmen, zum Beispiel, ob ein Reduktionsmittel in das SCR-System 150 eingeführt werden muss, ein Volumen, ein Druck und/oder eine Flussrate des Reduktionsmittels, das in das SCR-System 150 eingeführt werden soll, und/oder ein Einführungszeitpunkt und/oder eine Einführungsfrequenz des Reduktionsmittels, das in das SCR-System 150 eingeführt werden soll. In anderen Ausführungsformen kann die Reduktionsmittelbedarf-Bestimmungsschaltung 174a zusätzlich oder alternativ konfiguriert sein, um ein erstes Sensorsignal von dem ersten Sensor 103 und/oder ein zweites Sensorsignal von dem zweiten Sensor 105 zu empfangen, einer Menge von NOx-Gasen, die in dem Abgas enthalten sind, und/oder einer Abgasströmungsrate und/oder einer Menge von NOx-Gasen, die in dem behandelten Abgas enthalten sind, das aus dem SCR-System 150 ausgestoßen wird, und Bestimmen des Reduktionsmittelbedarfs daraus.
  • Bei 504 bestimmt das Verfahren 500, ob ein Reduktionsmittelbedarf vorliegt, d. h. ob ein Reduktionsmittel zu einem bestimmten Zeitpunkt in das SCR-System eingeführt werden muss. Als Reaktion auf einen Reduktionsmittelbedarf für das Reduktionsmittel (504: JA) wird die Pumpe aktiviert, um Reduktionsmittel bei 506 in den Reduktionsmittelinjektor zu pumpen. Zum Beispiel kann die Pumpensteuerschaltlogik 174c ein Pumpensignal erzeugen, das konfiguriert ist, um die Pumpe 124 und das Dosierventil 126 der Reduktionsmittelzuführbaugruppe 122 als Reaktion auf das Vorliegen eines Reduktionsmittelbedarfs selektiv zu aktivieren. Durch Aktivieren der Pumpe 124 wird das Reduktionsmittel in den Reduktionsmittelinjektor 140 gepumpt. Bei 508 wird die Druckgasquelle aktiviert, um eine gasunterstützte Abgabe des Reduktionsmittels durch den Reduktionsmittelinjektor bereitzustellen. Zum Beispiel kann die Steuerschaltung für Druckgaseinführung 174b ein Druckgassignal erzeugen, das konfiguriert ist, um die Druckgasquelle 130 zu aktivieren (z. B. das Gasventil 132 zu öffnen), um dem Reduktionsmittelinjektor 140 Druckgas (z. B. Luft oder rückgeführtes Abgas) bereitzustellen, um eine gasunterstützte Zufuhr des Reduktionsmittels durch den Reduktionsmittelinjektor 140 bereitzustellen.
  • Wenn bei 504 bestimmt wird, dass kein Reduktionsmittelbedarf besteht (504: NEIN), wird die Pumpe bei 510 angehalten. Zum Beispiel kann die Pumpensteuerschaltlogik 174c die Pumpe 124 anweisen, anzuhalten. Bei 512 wird die Druckgasquelle für eine vorbestimmte Zeit aktiviert, um so dem Reduktionsmittelinjektor Druckgas bereitzustellen. Als Reaktion darauf, dass der Reduktionsmittelbedarf nicht vorhanden ist, aktiviert beispielsweise die Steuerschaltung für Druckgaseinführung 174b die Druckgasquelle 130 (öffnet z. B. das Gasventil 132), wobei die Pumpe 124 inaktiv ist (z. B. in einem AUSGESCHALTETEN-Zustand) und/oder das Dosierventil 126 geschlossen ist. Das Druckgas kann einen ausreichenden Druck aufweisen, um Reduktionsmittel, das in dem Reduktionsmittelinjektor 140 stromaufwärts enthalten ist, in Richtung der Reduktionsmittelzuführbaugruppe 122 zu drücken, wie zuvor hierin beschrieben. In einigen Ausführungsformen kann das Druckgas einen Druckgasdruck aufweisen, der ausreicht, um das Reduktionsmittel stromaufwärts in die Reduktionsmittelzufuhrleitung 128 zu drücken, so dass zumindest ein Teil einer Länge der Reduktionsmittelzufuhrleitung 128 stromabwärts der Reduktionsmittelzuführbaugruppe 122 mit dem Reduktionsmittel gefüllt bleibt. In anderen Ausführungsformen kann das Druckgas einen Druckgasdruck aufweisen, der ausreicht, um das gesamte Reduktionsmittel durch die Reduktionsmittelzufuhrleitung 128 vollständig in die Reduktionsmittelzuführbaugruppe 122 zu drücken, so dass die Reduktionsmittelzufuhrleitung 128 im Wesentlichen frei von dem Reduktionsmittel ist.
  • In einigen Ausführungsformen kann die Pumpe (z. B. die Pumpe 124), die in der Reduktionsmittelzuführbaugruppe (z. B. der Reduktionsmittelzuführbaugruppe 122) eingeschlossen ist, eine Umkehrstrompumpe (z. B. eine Zahnradpumpe mit fester Verdrängung) einschließen. In solchen Ausführungsformen kann das Verfahren 500 zusätzlich oder alternativ das Aktivieren der Pumpe für den Rückflussbetrieb umfassen, um so das Reduktionsmittel, das in dem Reduktionsmittelinjektor enthalten ist, bei 514 stromaufwärts in Richtung der Reduktionsmittelzuführbaugruppe abzuziehen. Zum Beispiel kann die Pumpensteuerschaltlogik 174c die Pumpe 124 für einen Rückflussbetrieb aktivieren, um so das Reduktionsmittel aus dem Reduktionsmittelinjektor 140 in Richtung der Pumpe 124 abzuziehen. In einigen Ausführungsformen kann die Pumpe 124 für eine erste vorbestimmte Zeit aktiviert werden, so dass zumindest ein Teil einer Länge der Reduktionsmittelzufuhrleitung 128 stromabwärts der Reduktionsmittelzuführbaugruppe 122 mit dem Reduktionsmittel gefüllt bleibt, wie zuvor hierin beschrieben. In anderen Ausführungsformen kann die Pumpe 124 für eine zweite vorbestimmte Zeit aktiviert werden, so dass im Wesentlichen das gesamte Reduktionsmittel aus dem Reduktionsmittelinjektor 140 und der Reduktionsmittelzufuhrleitung 128 in die Pumpe 124 abgezogen wird und die Reduktionsmittelzufuhrleitung 128 im Wesentlichen frei von dem Reduktionsmittel ist, wie zuvor hierin beschrieben.
  • In einigen Ausführungsformen kann das Verfahren 500 auch das Öffnen eines Spülventils für eine vorbestimmte Zeit bei 516 einschließen. Zum Beispiel kann die Pumpensteuerschaltlogik 174c auch konfiguriert sein, um das Spülventil 129 in eine offene Konfiguration zu bewegen, um zu ermöglichen, dass mindestens ein Teil des Reduktionsmittels, das in der Reduktionsmittelrückführleitung 127 enthalten ist, in Richtung der Pumpe 124 abgezogen wird, wenn die Pumpe 124 im Rückflussbetrieb arbeitet, wie vorstehend beschrieben.
  • In einigen Ausführungsformen können die Steuerung 170, die Steuerschaltlogik 171, die Steuerungen oder eine beliebige der hierin beschriebenen Steuerungen ein Systemcomputer einer Einrichtung oder eines Systems sein, welche(s) das Reduktionsmittelzuführsystem 120 einschließt (z.B. ein Fahrzeug, ein Motor oder Generatorsatz, usw.). 6 ist zum Beispiel ein Blockdiagramm einer Rechenvorrichtung 630 gemäß einer veranschaulichenden Implementierung. Die Rechenvorrichtung 630 kann zur Durchführung von beliebigen der hierin beschriebenen Verfahren oder Prozesse, z.B. des Verfahrens 500, verwendet werden. In einigen Ausführungsformen kann die Steuerung 170 oder Steuerschaltlogik 171 die Rechenvorrichtung 630 einschließen. Die Rechenvorrichtung 630 schließt einen Bus 632 oder eine andere Kommunikationskomponente zur Kommunikation von Informationen ein. Die Rechenvorrichtung 630 kann auch einen oder mehrere Prozessoren 634 oder mit dem Bus zur Informationsverarbeitung gekoppelte Verarbeitungsschaltungen einschließen.
  • Die Rechenvorrichtung 630 umfasst auch den Hauptspeicher 636, wie etwa einen Direktzugriffsspeicher (RAM) oder eine andere dynamische Speichervorrichtung, welche mit dem Bus 632 gekoppelt ist, zur Speicherung von Informationen und von durch den Prozessor 634 auszuführenden Anweisungen. Der Hauptspeicher 636 kann auch zur Speicherung von Positionsinformationen, temporären Variablen oder anderen Zwischeninformationen während der Ausführung von Anweisungen durch den Prozessor 634 verwendet werden. Die Rechenvorrichtung 630 kann ferner einen Nur-Lese-Speicher (ROM) 638 oder eine andere mit dem Bus 632 gekoppelte statische Speichervorrichtung zur Speicherung statischer Informationen und Anweisungen für den Prozessor 634 einschließen. Eine Speichervorrichtung 640, wie etwa eine Festkörperspeichervorrichtung, eine Magnetplatte oder eine optische Platte, ist mit dem Bus 640 gekoppelt, um Informationen und Anweisungen dauerhaft zu speichern.
  • Die Rechenvorrichtung 630 kann über den Bus 632 mit einer Anzeige 635, wie etwa einer Flüssigkristallanzeige oder einer aktiven Matrixanzeige, zum Anzeigen von Informationen für einen Benutzer gekoppelt sein. Eine Eingabevorrichtung 642, wie eine Tastatur oder alphanumerische Tastatur, kann zum Übermitteln von Informationen und zur Befehlsauswahl für den Prozessor 634 mit dem Bus 632 gekoppelt sein. In einer anderen Umsetzungsform weist die Eingabevorrichtung 642 eine Berührungsbildschirmanzeige 644 auf.
  • Gemäß verschiedenen Implementierungen können die hierin beschriebenen Prozesse und Verfahren durch die Rechenvorrichtung 630 als Reaktion darauf, dass der Prozessor 634 eine Reihe von Anweisungen ausführt, die in dem Hauptspeicher 636 enthalten sind (z. B. die Vorgänge des Verfahrens 500), implementiert werden. Diese Anweisungen können aus einem anderen, nicht-transitorischen, computerlesbaren Medium, wie der Speichervorrichtung 640, in den Hauptspeicher 636 eingelesen werden. Die Ausführung der verschiedenen Anweisungen, die im Hauptspeicher 636 enthalten sind, bewirkt, dass die Computervorrichtung 630 die hierin beschriebenen Vorgänge ausführt. Ein oder mehrere Prozessoren in einer Mehrfachverarbeitungsanordnung können auch eingesetzt werden, um die in dem Hauptspeicher 636 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 6 beschrieben wurde, können die in dieser Spezifikation beschriebenen Implementierungen in anderen 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. 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. 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).
  • Wie hierin verwendet, sollen die Begriffe „im Wesentlichen“ und ähnliche Begriffe eine weitreichende Bedeutung haben im Einklang mit der gebräuchlichen und akzeptierten Verwendung durch den Fachmann auf dem Gebiet, auf das sich der Gegenstand dieser Offenbarung bezieht. Es ist für den Fachmann, der diese Offenbarung liest, offensichtlich, dass diese Begriffe eine Beschreibung bestimmter beschriebener und beanspruchter Merkmale zulassen sollen, ohne den Umfang dieser Merkmale auf die bereitgestellten, genauen Anordnungen und/oder numerischen Bereiche einzuschränken. Demnach 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 liegend, wie in den beigefügten Ansprüchen aufgeführt, betrachtet werden.
  • 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.
  • 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 an der Konstruktion, den Betriebsbedingungen und der Anordnung der verschiedenen beispielhaften Ausführungsformen vorgenommen werden, ohne vom Umfang der vorliegenden Ausführungsformen abzuweichen.
  • Obgleich diese Beschreibung viele spezielle Ausführungseinzelheiten enthält, sollten diese nicht als Einschränkung des Umfangs der Ausführungsformen oder der Ansprüche gedacht sein, sondern vielmehr als Beschreibungen von Merkmalen, die für bestimmte Ausführungen von bestimmten Ausführungsformen 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.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • US 16/028081 [0001]

Claims (22)

  1. Reduktionsmittelzuführsystem zur Zuführung eines Reduktionsmittels in ein Nachbehandlungssystem über einen Reduktionsmittelinjektor, wobei das Reduktionsmittelzuführsystem Folgendes umfasst: eine Reduktionsmittelzuführbaugruppe, die eine Pumpe umfasst, die über eine Reduktionsmittelzufuhrleitung operativ mit dem Reduktionsmittelinjektor gekoppelt ist und konfiguriert ist, um das Reduktionsmittel zum Reduktionsmittelinjektor zu pumpen; eine Druckgasquelle, die operativ mit dem Reduktionsmittelinjektor gekoppelt ist und konfiguriert ist, um dem Reduktionsmittelinjektor ein Druckgas zur gasunterstützten Abgabe des Reduktionsmittels durch den Reduktionsmittelinjektor bereitzustellen; und eine Steuerung, die operativ mit der Druckgasquelle und der Reduktionsmittelzuführbaugruppe gekoppelt ist, wobei die Steuerung konfiguriert ist zum: Bestimmen, ob ein Reduktionsmittelbedarf für das Reduktionsmittel besteht, Anhalten der Pumpe, als Reaktion auf das Bestimmen, dass kein Reduktionsmittelbedarf besteht, und Aktivieren der Druckgasquelle für eine vorbestimmte Zeit, um so dem Reduktionsmittelinjektor das Druckgas mit einem Druck bereitzustellen, der ausreicht, um Reduktionsmittel, das in dem Reduktionsmittelinjektor stromaufwärts enthalten ist, über die Reduktionsmittelzufuhrleitung in Richtung der Reduktionsmittelzuführbaugruppe zu drücken, während die Pumpe angehalten ist.
  2. Reduktionsmittelzuführsystem nach Anspruch 1, wobei der Druck ausreicht, um das Reduktionsmittel stromaufwärts in die Reduktionsmittelzufuhrleitung zu drücken, so dass mindestens ein Teil einer Länge der Reduktionsmittelzufuhrleitung stromabwärts der Reduktionsmittelzuführbaugruppe mit dem Reduktionsmittel gefüllt bleibt.
  3. Reduktionsmittelzuführsystem nach Anspruch 1, wobei der Druck ausreicht, um das Reduktionsmittel durch die Reduktionsmittelzufuhrleitung in die Reduktionsmittelzuführbaugruppe zu drücken, so dass die Reduktionsmittelzufuhrleitung im Wesentlichen frei von dem Reduktionsmittel ist.
  4. Reduktionsmittelzuführsystem nach Anspruch 1, wobei die Pumpe eine Umkehrstrompumpe ist und wobei die Steuerung ferner konfiguriert ist, um die Pumpe für einen Umkehrstrombetrieb als Reaktion auf das Bestimmen, dass kein Reduktionsmittelbedarf besteht, zu aktivieren, um so Reduktionsmittel, das in dem Reduktionsmittelinjektor enthalten ist, stromaufwärts in Richtung der Reduktionsmittelzuführbaugruppe über die Reduktionsmittelzufuhrleitung abzuziehen.
  5. Reduktionsmittelzuführsystem nach Anspruch 1, wobei mindestens ein Teil der Reduktionsmittelzuführbaugruppe auf einer niedrigeren Höhe relativ zu dem Reduktionsmittelinjektor positioniert ist, so dass das in dem Reduktionsmittelinjektor enthaltene Reduktionsmittel unter dem Einfluss der Schwerkraft stromaufwärts zu der Reduktionsmittelzuführbaugruppe strömt, wenn der Reduktionsmittelbedarf nicht vorhanden ist.
  6. Nachbehandlungssystem zum Reduzieren von Bestandteilen eines von einem Motor erzeugten Abgases, wobei das Nachbehandlungssystem Folgendes umfasst: ein selektives katalytisches Reduktionssystem; einen Reduktionsmittelinjektor, der operativ mit dem selektiven katalytischen Reduktionssystem gekoppelt ist und konfiguriert ist, um ein Reduktionsmittel in das selektive katalytische Reduktionssystem einzuführen; und Reduktionsmittelzuführsystem nach Anspruch 1.
  7. Reduktionsmittelzuführsystem zur Zuführung eines Reduktionsmittels in ein Nachbehandlungssystem über einen Reduktionsmittelinjektor, wobei das Reduktionsmittelzuführsystem Folgendes umfasst: eine Reduktionsmittelzuführbaugruppe, die über eine Reduktionsmittelzufuhrleitung operativ mit dem Reduktionsmittelinjektor gekoppelt ist, wobei die Reduktionsmittelzuführbaugruppe eine Pumpe umfasst; und eine Steuerung, die operativ mit der Reduktionsmittelzuführbaugruppe gekoppelt ist, wobei die Steuerung konfiguriert ist zum: Bestimmen, ob ein Reduktionsmittelbedarf für das Reduktionsmittel besteht; und als Reaktion auf das Bestimmen, dass kein Reduktionsmittelbedarf besteht, die Pumpe für einen Rückflussbetrieb zu aktivieren, um Reduktionsmittel, das in dem Reduktionsmittelinjektor enthalten ist, über die Reduktionsmittelzufuhrleitung stromaufwärts in Richtung der Reduktionsmittelzuführbaugruppe abzuziehen.
  8. Reduktionsmittelzuführsystem nach Anspruch 7, wobei die Steuerung konfiguriert ist, um die Pumpe für eine erste vorbestimmte Zeit zu aktivieren, so dass mindestens ein Abschnitt einer Länge der Reduktionsmittelzufuhrleitung stromabwärts der Reduktionsmittelzuführbaugruppe mit dem Reduktionsmittel gefüllt bleibt.
  9. Reduktionsmittelzuführsystem nach Anspruch 7, wobei die Steuerung konfiguriert ist, um die Pumpe für eine zweite vorbestimmte Zeit zu aktivieren, so dass im Wesentlichen das gesamte Reduktionsmittel aus dem Reduktionsmittelinjektor und der Reduktionsmittelzufuhrleitung abgezogen wird und die Reduktionsmittelzufuhrleitung im Wesentlichen frei von dem Reduktionsmittel ist.
  10. Reduktionsmittelzuführsystem nach Anspruch 7, wobei das Reduktionsmittelzuführsystem eine Druckgasquelle umfasst, die operativ mit dem Reduktionsmittelinjektor gekoppelt ist und konfiguriert ist, um dem Reduktionsmittelinjektor ein Druckgas zur gasunterstützten Abgabe des Reduktionsmittels durch den Reduktionsmittelinjektor bereitzustellen, und wobei die Steuerung auch operativ mit der Druckgasquelle gekoppelt ist, wobei die Steuerung konfiguriert ist, um die Druckgasquelle für eine vorbestimmte Zeit als Reaktion auf das Bestimmen, dass kein Reduktionsmittelbedarf besteht, zu aktivieren, um so dem Reduktionsmittelinjektor das Druckgas mit einer Druck, der ausreicht, um ein Reduktionsmittel, das in dem Reduktionsmittelinjektor stromaufwärts enthalten ist, über die Reduktionsmittelzufuhrleitung in Richtung der Reduktionsmittelzuführbaugruppe zu drücken, während die Pumpe für einen Rückflussbetrieb aktiviert ist.
  11. Reduktionsmittelzuführsystem nach Anspruch 7, wobei mindestens ein Teil der Reduktionsmittelzuführbaugruppe auf einer niedrigeren Höhe relativ zu dem Reduktionsmittelinjektor positioniert ist, so dass das in dem Reduktionsmittelinjektor enthaltene Reduktionsmittel unter dem Einfluss der Schwerkraft stromaufwärts zu der Reduktionsmittelzuführbaugruppe strömt, wenn kein Reduktionsmittelbedarf für das Reduktionsmittel besteht.
  12. Nachbehandlungssystem zum Reduzieren von Bestandteilen eines von einem Motor erzeugten Abgases, wobei das Nachbehandlungssystem Folgendes umfasst: ein selektives katalytisches Reduktionssystem; einen Reduktionsmittelinjektor, der operativ mit dem selektiven katalytischen Reduktionssystem gekoppelt ist und konfiguriert ist, um ein Reduktionsmittel in das selektive katalytische Reduktionssystem einzuführen; und Reduktionsmittelzuführsystem nach Anspruch 7.
  13. Verfahren zum Spülen eines Reduktionsmittels aus einem Reduktionsmittelinjektor mit einer Reduktionsmittelzuführbaugruppe, die eine Pumpe umfasst und über eine Reduktionsmittelzufuhrleitung operativ mit dem Reduktionsmittelinjektor gekoppelt ist, und einer Druckgasquelle, die operativ mit dem Reduktionsmittelinjektor gekoppelt ist, wobei das Verfahren Folgendes umfasst: Bestimmen, ob ein Reduktionsmittelbedarf für das Reduktionsmittel besteht; als Reaktion auf den vorliegenden Reduktionsmittelbedarf: Aktivieren der Pumpe, um das Reduktionsmittel über die Reduktionsmittelzufuhrleitung in den Reduktionsmittelinjektor zu pumpen, und Aktivieren der Druckgasquelle, um eine gasunterstützte Abgabe des Reduktionsmittels durch den Reduktionsmittelinjektor bereitzustellen; und als Reaktion auf das Bestimmen, dass kein Reduktionsmittelbedarf besteht: Anhalten der Pumpe, und Aktivieren der Druckgasquelle für eine vorbestimmte Zeit, um dem Reduktionsmittelinjektor das Druckgas mit einem Druck bereitzustellen, der ausreicht, um Reduktionsmittel, das in dem Reduktionsmittelinjektor stromaufwärts enthalten ist, über die Reduktionsmittelzufuhrleitung in Richtung der Reduktionsmittelzuführbaugruppe zu drücken, während die Pumpe angehalten ist.
  14. Verfahren nach Anspruch 13, wobei der Druck ausreicht, um das Reduktionsmittel stromaufwärts in die Reduktionsmittelzufuhrleitung zu drücken, so dass zumindest ein Teil einer Länge der Reduktionsmittelzufuhrleitung stromabwärts der Reduktionsmittelzuführbaugruppe mit dem Reduktionsmittel gefüllt bleibt.
  15. Verfahren nach Anspruch 13, wobei der Druck ausreicht, um das Reduktionsmittel durch die Reduktionsmittelzufuhrleitung in die Reduktionsmittelzuführbaugruppe zu drücken, so dass die Reduktionsmittelzufuhrleitung im Wesentlichen frei von dem Reduktionsmittel ist.
  16. Verfahren nach Anspruch 13, wobei die Pumpe eine Umkehrstrompumpe umfasst und wobei das Verfahren ferner als Reaktion darauf, dass kein Reduktionsmittelbedarf besteht, das Aktivieren der Pumpe für einen Umkehrstrombetrieb umfasst, um das Reduktionsmittel, das in dem Reduktionsmittelinjektor enthalten ist, stromaufwärts in Richtung der Reduktionsmittelzuführbaugruppe abzuziehen.
  17. Verfahren nach Anspruch 16, wobei eine Reduktionsmittelrückführleitung das Reduktionsmittelzuführbaugruppe fluidisch mit einem Reduktionsmittellagertank koppelt, ein Spülventil in der Reduktionsmittelrückführleitung positioniert ist, und wobei das Verfahren ferner das Öffnen des Spülventils umfasst, um zu ermöglichen, dass mindestens ein Teil des Reduktionsmittels über die Reduktionsmittelrückführleitung von der Reduktionsmittelzuführbaugruppe zu dem Reduktionsmittellagertank zurückkehrt.
  18. Verfahren zum Spülen eines Reduktionsmittels aus einem Reduktionsmittelinjektor mit einer Reduktionsmittelzuführbaugruppe, die eine Pumpe umfasst und über eine Reduktionsmittelzufuhrleitung operativ mit dem Reduktionsmittelinjektor gekoppelt ist, und einer Druckgasquelle, die operativ mit dem Reduktionsmittelinjektor gekoppelt ist, wobei das Verfahren Folgendes umfasst: Bestimmen, ob ein Reduktionsmittelbedarf für das Reduktionsmittel besteht; als Reaktion auf den vorliegenden Reduktionsmittelbedarf: Aktivieren der Pumpe für Vorwärtsflussbetrieb, um das Reduktionsmittel über die Reduktionsmittelzufuhrleitung in den Reduktionsmittelinjektor zu pumpen, und Aktivieren der Druckgasquelle, um eine gasunterstützte Abgabe des Reduktionsmittels durch den Reduktionsmittelinjektor bereitzustellen; und als Reaktion auf das Bestimmen, dass kein Reduktionsmittelbedarf besteht, Aktivieren der Pumpe für einen Rückflussbetrieb, um Reduktionsmittel, das in dem Reduktionsmittelinjektor enthalten ist, stromaufwärts über die Reduktionsmittelzufuhrleitung in Richtung der Reduktionsmittelzuführbaugruppe abzuziehen.
  19. Verfahren nach Anspruch 18, wobei die Pumpe für eine erste vorbestimmte Zeit aktiviert wird, so dass zumindest ein Teil einer Länge der Reduktionsmittelzufuhrleitung stromabwärts der Reduktionsmittelzuführbaugruppe mit dem Reduktionsmittel gefüllt bleibt.
  20. Verfahren nach Anspruch 18, wobei die Pumpe für eine zweite vorbestimmte Zeit aktiviert wird, so dass im Wesentlichen das gesamte Reduktionsmittel aus dem Reduktionsmittelinjektor und der Reduktionsmittelzufuhrleitung abgezogen wird und die Reduktionsmittelzufuhrleitung im Wesentlichen frei von dem Reduktionsmittel ist.
  21. Verfahren nach Anspruch 18, wobei eine Reduktionsmittelrückführleitung das Reduktionsmittelzuführbaugruppe fluidisch mit einem Reduktionsmittellagertank koppelt, ein Spülventil in der Reduktionsmittelrückführleitung positioniert ist, und wobei das Verfahren ferner das Öffnen des Spülventils umfasst, um zu ermöglichen, dass mindestens ein Teil des Reduktionsmittels über die Reduktionsmittelrückführleitung von der Reduktionsmittelzuführbaugruppe zu dem Reduktionsmittellagertank zurückkehrt.
  22. Verfahren nach Anspruch 18, ferner umfassend das Aktivieren der Druckgasquelle für eine vorbestimmte Zeit als Reaktion auf das Bestimmen, dass kein Reduktionsmittelbedarf besteht, um so dem Reduktionsmittelinjektor das Druckgas mit einer Druck bereitzustellen, der ausreicht, um Reduktionsmittel, das in dem Reduktionsmittelinjektor stromaufwärts enthalten ist, über die Reduktionsmittelzufuhrleitung in Richtung der Reduktionsmittelzuführbaugruppe zu drücken, während die Pumpe für einen Rückflussbetrieb aktiviert ist.
DE112019003418.9T 2018-07-05 2019-07-02 Systeme und Verfahren zum Spülen von Reduktionsmittel aus einem Reduktionsmittelinjektor Pending DE112019003418T5 (de)

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