JP2011147937A - 流体移送システムおよび方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 本発明は、リザーバ(2)から、典型的にはノズルである送達装置まで流体を移送するための流体移送システムおよび方法に関する。本発明は特に、リザーバ(2)から1つまたは複数の燃焼機関(1)の排出システム(4)内に配置されたノズル(5)に、高精度に計量された量の尿素を移送するための流体移送システムおよび方法に関する。
【選択図】図1
Description
尿素を、燃焼機関から流れる排ガス中に、および触媒システム中に導入すると、NOxガスを変換する触媒成分の能力の効率が著しく増加する可能性があることが見い出されている。尿素はそれ自体では、環境に対し比較的無害であり、燃焼機関に導入される量は過剰注入される可能性があるが、そのような尿素の消耗は移動媒体に技術がしばしば適用され、そのような消耗は尿素が正確に注入された場合に実際に必要とされるものより大きな貯蔵能力を必要とするので、しばしば望ましくない。
本発明の目的は、リザーバからノズルへの流体の効率的な制御可能な送達を提供する流体移送システムおよび方法を提供することである。
リザーバから流体を受容し、流体をシステムを通じて移送するように適合され、および/またはリザーバから受容装置まで移送される流体の量を測定するスルーフロー装置と、
受容装置の上流、好ましくはスルーフロー装置の下流に配置された制御可能な遮断弁と、
少なくとも遮断弁の状態を制御する制御ユニットと、
を含み、
制御ユニットは、
受容装置に供給される流体の圧力が第1の予め選択された圧力限界(Pmin)より高いように、および/または
送達される量が要求に対応するように、
制御弁の状態を制御するために適合される。
リザーバから流体を受容し、流体をシステムを通じて移送させるように適合され、および/またはリザーバから受容装置まで移送される流体の量を測定するスルーフロー装置と、
受容装置の上流、好ましくはスルーフロー装置の下流に配置された制御可能な遮断弁(9)と、
少なくとも遮断弁の状態を制御する制御ユニットと、
を含み、
方法は、
受容装置に供給される流体の圧力が第1の予め選択された圧力限界(Pmin)より高いように、および/または
送達される量が要求に対応するように
遮断弁の状態を制御する工程を含む。
図1は燃焼機関1、典型的にはディーゼルエンジンと、尿素の液体溶液を保持するタンク2(AdBlueの商標名でも公知)と、触媒系3とを含む燃焼システムを示す。エンジン1のの排ガスは排出管4により触媒系3に接続される。燃焼システムはさらに、タンク2に接続される流体移送ユニット6(広く、「スルーフロー装置」と称される)に接続されたノズル5を含む。流体移送ユニット6は尿素の液体溶液を受容し、これをノズル5に、少なくともある程度触媒系での尿素の要求を満たす量で提供する。
システムパラメータ(例えば、ノズル定数、ノズル前の流体の圧力、流体の温度および粘度、遮断弁の特性など)の知識から、モータ制御ユニットから要求される必要性(要求)に従うノズルへの尿素の送達は弁の開閉期間を決定する注入アルゴリズムに従い制御される。弁はシステムパラメータに基づき(例えば、温度および圧力測定値に基づき)、実際に送達された体積からのフィードバック無しで単独で動作する。典型的には、そのような動作はコストの高いシステムとなる。
注入ポンプは精度の高い流速を提供し、バッファと注入弁の組み合わせにより加圧が提供され;図2では、注入弁は遮断弁と呼ばれる。
測定ポンプは流体を加圧し、信号をモータ制御ユニットに送り、明確な量の尿素が送達される。これは、測定ポンプに符号22がつけられた図5で示されている。
測定ユニットの使用はとりわけ、いくつかの場所で尿素が添加される場合、および/または加圧(例えば、加圧空気)への容易なアクセスが存在する場合に好都合である。測定ユニットの様々な態様を図12および13に示す。注入弁の動作は測定ポンプが使用される(図10)時と同様に実行されてもよい。
Claims (46)
- リザーバ(2)から流体を受容し、システムを通じて流体を移送するように適合され、および/またはリザーバから受容装置まで移送される流体の量を測定するスルーフロー装置(6)と、
受容装置の上流、好ましくはスルーフロー装置(6)の下流に配置された制御可能な遮断弁(9)と、
少なくとも遮断弁(9)の状態を制御する制御ユニットと
を含む、リザーバ(2)から受容装置、好ましくはノズル(5)まで流体を移送するための流体移送システムであって、
制御ユニットが、
受容装置に供給される流体の圧力が第1の予め選択された圧力限界(Pmin)より高いように、および/または
送達される量が要求に対応するように
遮断弁の状態を制御するために適合される、流体移送システム。 - スルーフロー装置が、注入ポンプ、ポンプ、測定ユニット、測定ポンプ、またはそれらの組み合わせを含む、請求項1記載の流体移送システム。
- 遮断弁(9)の上流の圧力が第2の予め選択された圧力限界(Pmax)を超えた場合、制御ユニットが遮断弁(9)を開状態にする、請求項1または2記載のシステム。
- 遮断弁(9)の上流の圧力が第1の予め選択された圧力限界(Pmin)まで減少した場合、制御ユニットが遮断弁(9)を閉状態にする、前記請求項のいずれか一項記載のシステム。
- 遮断弁(9)が電磁弁である、前記請求項のいずれか一項記載のシステム。
- 遮断弁(9)の上流位置の流体の圧力を測定するように配置された圧力センサ(13)をさらに含む、前記請求項のいずれか一項記載のシステム。
- スルーフロー装置が、膜ポンプおよび/またはピストンポンプを含む注入ポンプを含む、前記請求項のいずれか一項記載のシステム。
- 遮断弁の上流および注入ポンプの下流に配置された流体バッファ(8)を含む、請求項7記載のシステム。
- スルーフロー装置の上流に配置された弁(23)をさらに含む、請求項1〜6のいずれか一項記載のシステム。
- スルーフロー装置がピストン(24)および膜(25)を含み、ピストンが膜(25)に隣接する、例えば係合する、請求項9記載のシステム。
- ピストン(24)の変位を感知する変位センサ(27、32)をさらに含む、請求項10記載のシステム。
- ピストン(24)を膜(25)に向かって偏らせるように配置されたバネ(26)をさらに含む、請求項10または11記載のシステム。
- ピストン(24)がサブピストン(29)とスライド可能に係合し、サブピストン(29)が連接棒(30)によりクランク(31)に接続される、請求項10〜12のいずれか一項記載のシステム。
- 流体が遮断弁(9)のみに向かって流れるようにするために遮断弁(9)の上流に配置された一方向弁(28)をさらに含み、スルーフロー装置の上流に配置された弁(23)が、流体をスルーフロー装置のみに向かって流れるようにする一方向弁である、請求項13記載のシステム。
- ピストン(24)が連接棒(30)によりクランク(31)に接続される、請求項9〜11のいずれか一項記載のシステム。
- スルーフロー装置と遮断弁(9)との間に配置された一方向弁(28)をさらに含み、流体が遮断弁(9)のみに向かって流れるように一方向弁(28)が配置される、請求項15記載のシステム。
- スルーフロー装置が測定ユニット(19)を含み、
システムが、いらか段(corbie-stepped)ピストン(38)がスライド可能に配置されたシリンダ(39)を含み、これにより異なるサイズの2つの変位体積(40a、40b)が提供され、
システムが第2の弁(37)を含み、スルーフロー装置の上流に配置された弁(36)の入口が流体源に接続され、または接続可能であり、弁(36)の出口はより大きな変位体積および第2の弁(37)の入口に接続され、第2の弁(37)の出口はより小さな変位体積および放出部に接続される、
請求項9記載のシステム。 - シリンダ(39)が、ピストン(38)の一部を形成するピストン部分(38c)の上方に提供されたさらなる変位体積(42)を含み、
変位体積(42)は流体源、好ましくは、弁(36)の入口に接続された、または接続可能な同一の流体源に接続されている、または接続可能である、
請求項17記載のシステム。 - 2つの変位体積(40a、40b)が膜(43a)により互いに密閉され、請求項18に従属する場合、より小さな変位体積(40b)は膜(43b)によりさらなる変位体積(42)から密閉される、請求項17または18記載のシステム。
- 遮断弁(9)から受容装置まで延びる流体接続部(15)をさらに含み、該接続部が剛性であって、これにより、遮断弁(9)が閉じられた場合の該接続部(15)の収縮により該接続部を通る流れを制御不能にする該接続部(15)の膨張が回避される、前記請求項のいずれか一項記載のシステム。
- リザーバ(2)をさらに含む、前記請求項のいずれか一項記載のシステム。
- 送達装置がノズル(5)である、前記請求項のいずれか一項記載のシステム。
- ノズル(5)が排出システム内に配置され、これにより流体が排出システム中に噴霧される、請求項19記載のシステム。
- 前記請求項のいずれか一項記載の流体移送システムを含む排出システム。
- 流体移送システムが、
リザーバ(2)から流体を受容し、システムを通じて液体を移送するように適合され、および/またはリザーバから受容装置まで移送される流体の量を測定するスルーフロー装置(6)と、
受容装置の上流、好ましくはスルーフロー装置(6)の下流に配置された制御可能な遮断弁(9)と、
少なくとも遮断弁(9)の状態を制御する制御ユニットと
を含む、流体をリザーバ(2)から受容装置、好ましくはノズル(5)に移送する方法であって、
受容装置に供給される流体の圧力が第1の予め選択された圧力限界(Pmin)より高いように、および/または
送達される量が要求に対応するように
遮断弁の状態を制御する工程を含む、方法。 - スルーフロー装置が、注入ポンプ、ポンピングユニット、測定ユニット、測定ポンプ、またはそれらの組み合わせを含む、請求項25記載の方法。
- 遮断弁の状態を制御する工程が、遮断弁(9)の上流の圧力が第2の予め選択された圧力限界(Pmax)を超えた場合、遮断弁(9)を開状態にする工程を含む、請求項25または26記載の方法。
- 遮断弁の状態を制御する工程が、遮断弁(9)の上流の圧力が第1の予め選択された圧力限界(Pmin)まで減少した場合、遮断弁(9)を閉状態にする工程を含む、請求項25〜27のいずれか一項記載の方法。
- 遮断弁(9)の上流およびポンプ(7)の下流の位置における流体の圧力を測定する工程をさらに含む、請求項26〜28のいずれか一項記載の方法。
- スルーフロー装置を通って流れる量を測定する工程を含む、請求項25〜29のいずれか一項記載の方法。
- スルーフロー装置により測定した量が要求を超えた場合、弁の状態を閉状態にする工程をさらに含む、請求項30記載の方法。
- スルーフロー装置が注入ポンプを含み、注入ポンプが即時要求に実質的に等しい即時送達を提供するように動作する、請求項25〜31のいずれか一項記載の方法。
- スルーフロー装置が測定ユニットを含み、送達量が要求に対応するように遮断弁を制御する工程がPWMモード(パルス幅変調モード)で遮断弁を動作させる工程を含む、請求項25〜31のいずれか一項記載の方法。
- 所定の間隔に対する累積要求を決定する工程、測定ユニットにより間隔の少なくとも一部の時間における送達を累積させる工程、および、該間隔の1つまたは複数のパルス幅を該間隔内での累積送達が累積要求に等しくなるように適合させる工程をさらに含む、請求項33記載の方法。
- 遮断弁を制御する工程が、累積送達が間隔内で累積要求に到達した時点で遮断弁を閉じる工程を含む、請求項34記載の方法。
- スルーフロー装置が測定ユニットを含み、
A)ある時間間隔において1つまたは複数のパルス幅を有するPWMモードで遮断弁を動作させる工程、
B)該時間間隔の終点において、累積送達を累積要求と比較する工程、
C)該時間間隔の終点において、該比較に応じて後続の時間間隔に対しPWMモードのパルス幅を設定し、後続の間隔ではそのように変化させたパルス幅で遮断弁を動作させる工程、
D)工程B)およびC)を繰り返す工程
を含む、請求項33〜35のいずれか一項記載の方法。 - 間隔において送達を行いつつパルス幅を設定する工程をさらに含む、請求項36記載の方法。
- パルス幅を設定する工程が注入アルゴリズムを調整する工程を含む、請求項33〜37のいずれか一項記載の方法。
- パルス幅が時間間隔において変動する、請求項36〜38のいずれか一項記載の方法。
- パルス幅が時間間隔において等しい、請求項36〜38のいずれか一項記載の方法。
- 累積送達が選択された時間点からの送達量であり、累積要求が選択された時間点からの要求量である、請求項36〜40のいずれか一項記載の方法。
- 選択された時間点が、累積要求および累積送達がリセットされる瞬間、例えば送達が開始される時点である、請求項41記載の方法。
- 選択された時間点が、直前に選択された期間の終点であり、これにより方法がサイクル様式で実行される、請求項41または42のいずれか一項記載の方法。
- 流体が尿素または尿素誘導体である、前記請求項25〜43のいずれか一項記載の方法。
- リザーバ(2)が、予め選択されたレベルで加圧流体を保持する、または予め選択されたレベルまで流体を加圧するポンプなどを含む、前記請求項25〜44のいずれか一項記載の方法。
- 請求項1〜24のいずれか一項記載のシステムに埋め込まれる、請求項25〜45のいずれか一項記載の方法。
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