DE112021003984T5 - Vorrichtung und Verfahren zum Messen der Konzentration einer Reduktionsmittellösung in einem System für selektive katalytische Reduktion (SCR) eines Fahrzeugs - Google Patents

Vorrichtung und Verfahren zum Messen der Konzentration einer Reduktionsmittellösung in einem System für selektive katalytische Reduktion (SCR) eines Fahrzeugs Download PDF

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Abstract

Es wird eine Vorrichtung 10 zum Messen der Konzentration einer Reduktionsmittellösung in einem System 100 für selektive katalytische Reduktion (SCR) eines Fahrzeugs offenbart. Das SCR-System 100 umfasst einen Injektor 20 zum Einspritzen einer Reduktionsmittellösung aus einem Tank 30 in einen Abgasweg 40 des Fahrzeugs. Die Vorrichtung 10 umfasst eine Schnittstelle 12 zum Empfangen des Umgebungsdrucks von einem Drucksensor 14 und der Temperatur der Reduktionsmittellösung von einem Temperatursensor 16. Die Vorrichtung 10 weist auch einen Prozessor 14 zum Bestimmen der Wahrscheinlichkeit einer Bildung von Blasen in dem Tank 30 basierend auf dem Umgebungsdruck und der Temperatur der Reduktionsmittellösung zum Steuern der Konzentrationsmessung der Reduktionsmittellösung auf.

Description

  • Gebiet der Erfindung
  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Steuern des Messens der Konzentration einer Reduktionsmittellösung in einem System für selektive katalytische Reduktion (SCR) eines Fahrzeugs. Genauer gesagt betrifft sie die genaue Messung der Konzentration oder Qualität der Reduktionsmittellösung.
  • Hintergrund der Erfindung
  • Bei Dieselfahrzeugen spielt das SCR-System eine wichtige Rolle beim Steuern der Emission von Abgasen. Reduktionsmittellösungen wie AdBlue®, Ammoniak, Dieselabgasflüssigkeit oder Harnstoff werden selektiv in den Abgasweg gesprüht, um die Stickoxide im Abgas zu reduzieren. Die Qualität der Reduktionsmittellösungen muss gut sein, um eine effektive Reduktion von Stickoxiden und eine Verminderung der Umweltverschmutzung zu gewährleisten. Allerdings wird die Qualität oder die Konzentration aus verschiedenen Gründen wie Alterung oder Verfälschung reduziert. Daher muss die Konzentration der Reduktionsmittellösung regelmäßig gemessen werden, und es sollten Korrekturmaßnahmen ergriffen werden, wenn festgestellt wird, dass sie geringer ist. Blasenbildung beeinträchtigt die Genauigkeit der Konzentrationsmessung der Reduktionsmittellösung. Wenn die Messung nicht richtig durchgeführt wird, können die Fahrzeuggeschwindigkeit oder andere Funktionen durch das ECU des Fahrzeugs begrenzt werden, um die Sicherheit zu gewährleisten.
  • WO 16085307 A1 offenbart einen Konzentrationsmesser zum Messen der Harnstoffkonzentration durch Erfassen von Wellen, die durch Harnstoffwasser übertragen werden. Ein Abschirmelement ist so angeordnet, dass es den Konzentrationsmessbereich umgibt. Das Abschirmelement weist eine Vielzahl von Durchgangslöchern auf, die verhindern können, dass Blasen innerhalb des Harnstoffwassers in den Konzentrationsmessbereich eindringen.
  • Kurze Beschreibung der Erfindung
  • Die Erfindung offenbart eine Vorrichtung zum Messen der Konzentration einer Reduktionsmittellösung in einem System für selektive katalytische Reduktion (SCR) eines Fahrzeugs. Das SCR-System umfasst mindestens einen Injektor zum Einspritzen einer Reduktionsmittellösung aus einem Tank in einen Abgasweg des Fahrzeugs. Die Vorrichtung umfasst eine Schnittstelle zum Empfangen des Umgebungsdrucks von einem Drucksensor und der Temperatur der Reduktionsmittellösung von einem Temperatursensor. Die Vorrichtung weist auch einen Prozessor zum Bestimmen der Wahrscheinlichkeit einer Bildung von Blasen in dem Tank basierend auf dem Umgebungsdruck und der Temperatur der Reduktionsmittellösung zum Steuern der Konzentrationsmessung der Reduktionsmittellösung auf. Der Prozessor berechnet einen Sättigungsdampfdruck der Reduktionsmittellösung basierend auf der Temperatur der Reduktionsmittellösung. Der Prozessor vergleicht den Sättigungsdampfdruck der Reduktionsmittellösung mit dem Umgebungsdruck, um die Wahrscheinlichkeit einer Bildung von Blasen in dem Tank zu bestimmen. Der Prozessor nimmt selektiv die Ausgabe eines Konzentrationssensors an, um die Konzentration der Reduktionsmittellösung basierend auf der Wahrscheinlichkeit der Bildung von Blasen in dem Tank zu beurteilen. Der Prozessor hört auf, die Ausgabe des Konzentrationssensors zu verwenden, wenn die Wahrscheinlichkeit einer Bildung von Blasen in dem Tank hoch ist.
  • Die Erfindung offenbart auch ein Verfahren zum Messen der Konzentration einer Reduktionsmittellösung in einem System für selektive katalytische Reduktion (SCR) eines Fahrzeugs. Das SCR-System umfasst einen oder mehrere Injektoren zum Einspritzen einer Reduktionsmittellösung aus einem Tank in einen Abgasweg des Fahrzeugs. Das Verfahren umfasst ein Empfangen des Umgebungsdrucks von einem Drucksensor und der Temperatur der Reduktionsmittellösung von einem Temperatursensor. Die Wahrscheinlichkeit der Bildung von Blasen in dem Tank wird basierend auf dem Umgebungsdruck und der Temperatur der Reduktionsmittellösung zum Steuern der Konzentrationsmessung der Reduktionsmittellösung bestimmt. Der Sättigungsdampfdruck der Reduktionsmittellösung wird basierend auf der Temperatur der Reduktionsmittellösung berechnet. Der Sättigungsdampfdruck der Reduktionsmittellösung wird mit dem Umgebungsdruck verglichen, um die Wahrscheinlichkeit einer Bildung von Blasen in dem Tank zu bestimmen. Die Ausgabe eines Konzentrationssensors wird selektiv verwendet, um die Konzentration der Reduktionsmittellösung basierend auf der Wahrscheinlichkeit der Bildung von Blasen in dem Tank zu beurteilen. Die Ausgabe des Konzentrationssensors wird selektiv ignoriert, wenn die Wahrscheinlichkeit einer Bildung von Blasen in dem Tank hoch ist.
  • Figurenliste
  • Eine Ausführungsform der Offenbarung wird unter Bezugnahme auf die folgenden beigefügten Zeichnungen beschrieben. Es zeigen
    • 1 eine schematische Blockansicht eines SCR-Systems eines Fahrzeugs gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
    • 2 eine schematische Blockansicht einer Vorrichtung zum Messen der Konzentration einer Reduktionsmittellösung in einem SCR-System eines Fahrzeugs gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; und
    • 3 ein Flussdiagramm, das ein Verfahren zum Messen der Konzentration einer Reduktionsmittellösung in einem SCR-System eines Fahrzeugs gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung erläutert.
  • Ausführliche Beschreibung der Ausführungsform
  • 1 veranschaulicht eine schematische Blockansicht eines SCR-Systems eines Fahrzeugs gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Das SCR-System 100 des Fahrzeugs umfasst einen oder mehrere Injektoren 20 zum Einspritzen einer Reduktionsmittellösung aus einem Tank 30 in einen Abgasweg 40 des Fahrzeugs. Die Reduktionsmittellösung kann Harnstoff, Ammoniak, Dieselabgasflüssigkeit, AdBlue®-Lösung usw. sein. Die Qualität oder Konzentration der Reduktionsmittellösung ist sehr wichtig zur Verminderung der Umweltverschmutzung. Die Konzentration der Reduktionsmittellösung wird unter Verwendung verschiedener Konzentrationsmesssensoren 50 wie etwa eines Ultraschall-Konzentrationsmesssensors 50 gemessen.
  • 2 veranschaulicht eine schematische Blockansicht einer Vorrichtung zum Messen der Konzentration einer Reduktionsmittellösung in einem SCR-System eines Fahrzeugs gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Die Vorrichtung 10 kann eine Dosiersteuereinheit (DCU) 10 sein, die zum Steuern der Einspritzung der Reduktionslösung in den Abgasweg 40 durch den Injektor 20 verwendet wird. Die Vorrichtung 10 kann auch ein elektronisches Steuergerät (ECU) 10 sein, das ebenfalls die Dosierung der Reduktionsmittellösung steuert. Die Vorrichtung 10 der vorliegenden Erfindung vermeidet eine fehlerhafte Messung der Konzentration der Reduktionsmittellösung. Die Einzelheiten werden in den folgenden Absätzen erläutert.
  • Die Vorrichtung 10 umfasst eine Schnittstelle 12, durch die verschiedenen Signale empfangen werden, und ein Steuersignal von der Vorrichtung 10 wird an verschiedene Stellglieder wie Injektoren 20 usw. gesendet.
  • Die Vorrichtung 10 empfängt den Umgebungsdruck von einem Drucksensor 14 und die Temperatur der Reduktionsmittellösung von einem Temperatursensor 16.
  • Die Vorrichtung 10 umfasst einen Prozessor 14, der die Wahrscheinlichkeit der Bildung von Blasen in dem Tank 30 basierend auf dem Umgebungsdruck und der Temperatur der Reduktionsmittellösung in dem Tank 30 zum Steuern der Konzentrationsmessung der Reduktionsmittellösung bestimmt. Die Bestimmung der Blasenbildung in dem Tank 30 wird in den folgenden Absätzen ausführlich erläutert.
  • Der Prozessor 14 berechnet einen Sättigungsdampfdruck (SVP) der Reduktionsmittellösung basierend auf der Temperatur der Reduktionsmittellösung. Der Prozessor 14 vergleicht den Sättigungsdampfdruck der Reduktionsmittellösung mit dem Umgebungsdruck, um die Wahrscheinlichkeit einer Bildung von Blasen in dem Tank 30 zu bestimmen. Der Prozessor 14 nimmt selektiv die Ausgabe des Konzentrationssensors 50 basierend auf der Wahrscheinlichkeit einer Bildung von Blasen in dem Tank 30 an.
  • Wenn der Sättigungsdampfdruck (SVP) der Reduktionsmittellösung niedriger als der Umgebungsdruck ist, bestimmt der Prozessor 14, dass die Wahrscheinlichkeit einer Blasenbildung in dem Tank 30 hoch ist. Wenn die Wahrscheinlichkeit einer Blasenbildung hoch ist, ignoriert der Prozessor 14 die Ausgabe des Konzentrationssensors 50 oder hört auf, die Ausgabe des Konzentrationssensors 50 zu verwenden. Mit anderen Worten, die Konzentrationsmessung wird nicht berücksichtigt, wenn die Blasenbildung hoch ist. Dies geschieht, um eine fehlerhafte Messung der Konzentration aufgrund der Blasen zu vermeiden. Infolgedessen wird die Genauigkeit der Konzentrationsmessung erheblich verbessert. Daher gibt es keine Unannehmlichkeiten oder Probleme, wie etwa ein falsches Eintreten in den „Notlaufmodus“ oder eine Reduzierung von Fahrzeugfunktionalitäten, Fahrzeuggeschwindigkeit usw. Ferner erfordert das System keine zusätzlichen teuren Sensoren, Hardware zum Vermeiden einer ungenauen Messung der Konzentration aufgrund von Blasen. Dadurch werden Kostenoptimierung und Kundenzufriedenheit erheblich verbessert.
  • 3 veranschaulicht ein Flussdiagramm, das ein Verfahren zum Messen der Konzentration einer Reduktionsmittellösung in einem SCR-System eines Fahrzeugs gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung erläutert. Das SCR-System 100 umfasst einen Injektor 20 zum Einspritzen einer Reduktionsmittellösung aus einem Tank 30 in einen Abgasweg 40 des Fahrzeugs. Das Verfahren wird von einer Konzentrationsmessvorrichtung 10 wie etwa einer Dosiersteuereinheit oder einem ECU ausgeführt. Das Verfahren beinhaltet ein Empfangen des Umgebungsdrucks von einem Drucksensor 14 und der Temperatur der Reduktionsmittellösung von einem Temperatursensor 16 bei Schritt 310 durch einen Prozessor 14 der Konzentrationsmessvorrichtung 10. Bei Schritt 320 wird die Wahrscheinlichkeit einer Bildung von Blasen in dem Tank 30 basierend auf dem Umgebungsdruck und der Temperatur der Reduktionsmittellösung zum Steuern der Konzentrationsmessung der Reduktionsmittellösung bestimmt. Dieser Schritt wird in den folgenden Absätzen ausführlich erläutert.
  • Der Sättigungsdampfdruck (SVP) der Reduktionsmittellösung wird basierend auf der Temperatur der Reduktionsmittellösung durch den Prozessor 14 berechnet. Der Sättigungsdampfdruck (SVP) der Reduktionsmittellösung wird mit dem Umgebungsdruck verglichen, um die Wahrscheinlichkeit einer Bildung von Blasen in dem Tank 30 zu bestimmen. Die Ausgabe eines Konzentrationssensors 50 wird selektiv verwendet, um die Konzentration der Reduktionsmittellösung basierend auf der Wahrscheinlichkeit einer Bildung von Blasen in dem Tank 30 zu messen.
  • Wenn der Sättigungsdampfdruck (SVP) der Reduktionsmittellösung niedriger als der Umgebungsdruck ist, ist die Wahrscheinlichkeit einer Blasenbildung in dem Tank 30 hoch. Der Prozessor 14 ignoriert selektiv die Ausgabe des Konzentrationssensors 50, wenn die Wahrscheinlichkeit einer Bildung von Blasen in dem Tank 30 hoch ist. Infolgedessen wird eine falsche Messung der Konzentration der Reduktionsmittellösung aufgrund der Blasen vermieden. Daher werden Unannehmlichkeiten oder Probleme, wie etwa ein falsches Eintreten in den „Notlaufmodus“ oder eine Reduzierung von Fahrzeugfunktionalitäten, Fahrzeuggeschwindigkeit usw. vermieden. Ferner erfordert das System keine zusätzlichen teuren Sensoren, Hardware zum Vermeiden einer ungenauen Messung der Konzentration der Reduktionsmittellösung.
  • Es versteht sich, dass in der obigen Beschreibung erläuterte Ausführungsform nur veranschaulichend sind und den Umfang dieser Erfindung nicht beschränken. Viele solcher Ausführungsformen und andere Modifikationen und Änderungen der in der Beschreibung erläuterten Ausführungsform sind vorgesehen. Der Umfang der Erfindung ist nur durch den Schutzumfang der Ansprüche begrenzt.
  • 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
    • WO 16085307 A1 [0003]

Claims (10)

  1. Vorrichtung (10) zum Messen der Konzentration einer Reduktionsmittellösung in einem System (100) für selektive katalytische Reduktion (SCR) eines Fahrzeugs, wobei das SCR-System (100) mindestens einen Injektor (20) zum Einspritzen einer Reduktionsmittellösung aus einem Tank (30) in einen Abgasweg (40) des Fahrzeugs umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (10) Folgendes umfasst: - eine Schnittstelle (12) zum Empfangen des Umgebungsdrucks von einem Drucksensor (14) und der Temperatur der Reduktionsmittellösung von einem Temperatursensor (16); und - einen Prozessor (14) zum Bestimmen der Wahrscheinlichkeit der Bildung von Blasen in dem Tank (30) basierend auf dem Umgebungsdruck und der Temperatur der Reduktionsmittellösung zum Steuern der Konzentrationsmessung der Reduktionsmittellösung.
  2. Vorrichtung (10) nach Anspruch 1, wobei der Prozessor (14) einen Sättigungsdampfdruck der Reduktionsmittellösung basierend auf der Temperatur der Reduktionsmittellösung berechnet.
  3. Vorrichtung (10) nach Anspruch 2, wobei der Prozessor (14) den Sättigungsdampfdruck der Reduktionsmittellösung mit dem Umgebungsdruck vergleicht, um die Wahrscheinlichkeit der Bildung von Blasen in dem Tank (30) zu bestimmen.
  4. Vorrichtung (10) nach Anspruch 3, wobei der Prozessor (14) selektiv die Ausgabe eines Konzentrationssensors (50) annimmt, um die Konzentration der Reduktionsmittellösung basierend auf der Wahrscheinlichkeit der Bildung von Blasen in dem Tank (30) zu beurteilen.
  5. Vorrichtung (10) nach Anspruch 4, wobei der Prozessor (14) aufhört, die Ausgabe des Konzentrationssensors (50) zu verwenden, wenn die Wahrscheinlichkeit der Bildung von Blasen in dem Tank (30) hoch ist.
  6. Verfahren zum Messen der Konzentration einer Reduktionsmittellösung in einem System (100) für selektive katalytische Reduktion (SCR) eines Fahrzeugs, wobei das SCR-System (100) mindestens einen Injektor (20) zum Einspritzen einer Reduktionsmittellösung aus einem Tank (30) in einen Abgasweg (40) des Fahrzeugs umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren Folgendes umfasst: a. Empfangen des Umgebungsdrucks von einem Drucksensor (14) und der Temperatur der Reduktionsmittellösung von einem Temperatursensor (16); und b. Bestimmen der Wahrscheinlichkeit der Bildung von Blasen in dem Tank (30) basierend auf dem Umgebungsdruck und der Temperatur der Reduktionsmittellösung zum Steuern der Konzentrationsmessung der Reduktionsmittellösung.
  7. Verfahren nach Anspruch 6, umfassend ein Berechnen des Sättigungsdampfdrucks der Reduktionsmittellösung basierend auf der Temperatur der Reduktionsmittellösung.
  8. Verfahren nach Anspruch 7, wobei der Sättigungsdampfdruck der Reduktionsmittellösung mit dem Umgebungsdruck verglichen wird, um die Wahrscheinlichkeit der Bildung von Blasen in dem Tank (30) zu bestimmen.
  9. Verfahren nach Anspruch 8, wobei die Ausgabe eines Konzentrationssensors (50) selektiv verwendet wird, um die Konzentration der Reduktionsmittellösung basierend auf der Wahrscheinlichkeit der Bildung von Blasen in dem Tank (30) zu messen.
  10. Verfahren nach Anspruch 9, wobei die Ausgabe des Konzentrationssensors (50) selektiv ignoriert wird, wenn die Wahrscheinlichkeit der Bildung von Blasen in dem Tank (30) hoch ist.
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