KR20210044155A - Method for operating a feeding and dosing system for the reducing agent solution of at least one scr-catalytic converter - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 내연 기관의 하나 이상의 SCR 촉매 컨버터의 환원제 용액을 위한 이송 및 계량 시스템의 작동 방법에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 상기 방법의 각각의 단계를 실행하는 컴퓨터 프로그램과, 컴퓨터 프로그램을 저장하는 기계 판독 가능한 저장 매체에 관한 것이다. 마지막으로, 본 발명은 상기 방법을 실행하도록 구성되는 전자 제어 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a method of operating a conveying and metering system for a reducing agent solution of one or more SCR catalytic converters of an internal combustion engine. Further, the present invention relates to a computer program for executing each step of the method, and to a machine-readable storage medium storing the computer program. Finally, the present invention relates to an electronic control device configured to perform the method.
내연 기관, 특히 디젤 엔진의 배기 가스 내 질소 산화물의 비율을 감소시키기 위해, 내연 기관의 배기 가스 라인 내에 SCR 촉매 컨버터[Selective Catalytic Reduction(선택적 촉매 환원)]를 배치하는 것이 공지되어 있다. SCR 촉매 컨버터는 배기 가스 내에 함유된 질소 산화물을, 환원제로서의 암모니아의 존재 하에 질소로 환원시킨다. 암모니아를 제공하기 위해, SCR 촉매 컨버터의 상류에서 환원제 용액이 배기 가스 라인 내로 계량 공급된다. 대개, 이를 위해 암모니아 분리 시약으로서 요소를 함유한 요소 수용액(Urea Water Solution: UWS)이 사용된다. 32.5%의 UWS가 "AdBlue®"라는 명칭으로 시판 중이다. 이러한 요소 수용액은 -11.5℃의 온도에서 동결된다.In order to reduce the proportion of nitrogen oxides in the exhaust gas of an internal combustion engine, in particular a diesel engine, it is known to arrange an SCR catalytic converter (Selective Catalytic Reduction) in the exhaust gas line of an internal combustion engine. The SCR catalytic converter reduces nitrogen oxides contained in exhaust gas to nitrogen in the presence of ammonia as a reducing agent. To provide ammonia, a reducing agent solution is metered into the exhaust gas line upstream of the SCR catalytic converter. Usually, for this purpose, an aqueous solution of urea containing urea (Urea Water Solution: UWS) is used as an ammonia separation reagent. 32.5% of UWS is on the market under the name "AdBlue ® ". This aqueous solution of urea is frozen at a temperature of -11.5°C.
동결 시 빙압에 의한 손상으로부터 계량 공급 밸브 및 압력 라인을 보호하기 위해, SCR 계량 시스템들은 내연 기관 정지 시에 재흡입을 통해 진공화 또는 환기된다. 계량 모드에서 상기 시스템에는 이송 펌프의 작동을 통해 압력이 가해진다. 내연 기관의 정지 이후에는, 이송 펌프의 중지와, 경우에 따라서는 감압 밸브 또는 재순환 펌프의 개방을 통해 시스템 압력의 해제가 실행된다. 계량 공급 밸브의 차단 시 재순환 펌프에 의한 진공화를 통해 시스템 내 부압이 생성된다. 이후, 계량 공급 밸브는 시스템의 지속적인 진공화 시에 개방된다. 이로 인해, 계량 공급 밸브에서의 급격한 공기 흡입이 실행된다. 시스템 내 부압이 안정화될 때까지 진공화 과정이 지속된다.In order to protect the metering supply valve and pressure line from damage from ice pressure during freezing, the SCR metering systems are evacuated or ventilated through resuction when the internal combustion engine is stopped. In metering mode, the system is pressurized through operation of a transfer pump. After the stoppage of the internal combustion engine, the release of the system pressure is effected by stopping the transfer pump and, in some cases, by opening the pressure reducing valve or the recirculation pump. When the metering supply valve is shut off, negative pressure is created in the system through vacuum by the recirculation pump. Thereafter, the metering supply valve is opened upon continuous evacuation of the system. For this reason, rapid air intake at the metering supply valve is executed. The vacuuming process continues until the negative pressure in the system stabilizes.
재순환 펌프에 의해 진공화될 수 있는 액체 환원제를 위한 계량 시스템이 DE 10 2011 081 628 A1호에 설명되어 있다.A metering system for liquid reducing agents that can be evacuated by means of a recirculation pump is described in
상기 방법은 내연 기관의 하나 이상의 SCR 촉매 컨버터의 환원제 용액을 위한 이송 및 계량 시스템의 작동을 위해 사용되며, 이때 이송 및 계량 시스템은 하나 이상의 이송 펌프; 하나 이상의 재흡입 펌프; 하나의 유압 공급 라인; 및 유압 공급 라인과 연결된 복수의, 특히 2개의 계량 공급 밸브들;을 포함한다. 이 경우, 이송 펌프와 재순환 펌프는, 상이한 이송 방향들로 작동될 수 있는 단 하나의 펌프를 통해서도 구현될 수 있다. 상기 유형의 계량 시스템은 예를 들어 2개의 SCR 촉매 컨버터들을 구비한 SCR 촉매 컨버터 시스템을 위해 제공될 수 있으며, 제1 계량 공급 밸브는 배기 가스 라인 내의 제1 SCR 촉매 컨버터의 상류에 배열되고, 제2 계량 시스템은 SCR 촉매 컨버터들 사이에 배열된다.The method is used for operation of a conveying and metering system for a reducing agent solution of one or more SCR catalytic converters of an internal combustion engine, wherein the conveying and metering system comprises at least one transfer pump; One or more resuction pumps; One hydraulic supply line; And a plurality of, in particular, two metering supply valves connected to the hydraulic supply line. In this case, the transfer pump and the recirculation pump can also be implemented with only one pump that can be operated in different transfer directions. A metering system of this type can be provided, for example, for an SCR catalytic converter system with two SCR catalytic converters, the first metering supply valve being arranged upstream of the first SCR catalytic converter in the exhaust gas line, and The two metering system is arranged between the SCR catalytic converters.
내연 기관의 정지 이후에는, 계량 공급 밸브들이 차단되어 있는 동안 적어도 이송 및 계량 시스템의 부품들로부터 환원제의 재흡입이 실행된다. 이어서, 모든 계량 공급 밸브들이 동시에 개방된다.After the shutdown of the internal combustion engine, while the metering supply valves are shut off, at least the conveying and resuction of the reducing agent from the parts of the metering system is carried out. Then, all metering supply valves are opened simultaneously.
계량 공급 밸브들의 개방 이전의 부압 형성을 통해서는, 재흡입 과정 중 적은 양의 환원제 용액의 의도하지 않은 계량 공급이 방지될 수 있다. 계량 공급 밸브들은 자신들에게 부압이 인가된 경우에만 개방된다. 또한, 계량 공급 밸브들의 진공화 과정은 이러한 방식으로 매우 급격하게 실행된다. 이러한 진공화는, 계량 공급 밸브 내에 더 적은 환원제 용액이 남아 있게 되므로, 계량 공급 밸브들이 이미 개방되어 있는 상태에서 재순환이 시작되는 경우보다 동적으로 더 양호하게 발생한다. 모든 계량 공급 밸브들이 동시에 개방됨으로써는, 하나의 계량 공급 밸브의 조기 개방으로 인해 이미 부압의 해제가 발생함에 따라, 다른 계량 공급 밸브들의 진공화 과정이 지연되는 일이 방지된다.Through the formation of negative pressure prior to opening of the metering supply valves, the unintended metering supply of a small amount of reducing agent solution during the resuction process can be prevented. Metering supply valves open only when negative pressure is applied to them. In addition, the vacuuming process of the metering supply valves is carried out very rapidly in this way. This evacuation occurs dynamically better than when recirculation is initiated with the metering supply valves already open, since less reducing agent solution remains in the metering supply valve. By opening all the metering supply valves at the same time, the vacuuming process of the other metering supply valves is prevented from being delayed, as release of the negative pressure has already occurred due to the premature opening of one metering supply valve.
바람직하게, 계량 공급 밸브들은 이송 및 계량 시스템 내 부압이 적어도 5000파스칼(pascal)인 경우에 비로소 개방된다. 특히 바람직하게, 계량 공급 밸브들은 부압이 적어도 15000파스칼인 경우에 비로소 개방된다. 이로 인해, 환원제 용액이 의도치 않게 배기 가스 라인에 도달할 수 없을 정도로 급격하게 계량 공급 밸브들의 진공화 과정이 실행되는 것이 보장된다. 이 경우, 부압이란 압력의 절대값을 의미하는 것이 아니라, 주변 압력에 대한 상대적 부압을 의미한다.Preferably, the metering supply valves are only open when the negative pressure in the delivery and metering system is at least 5000 pascals. Particularly preferably, the metering supply valves are only opened when the negative pressure is at least 15000 Pascals. This ensures that the evacuation process of the metering supply valves is carried out so rapidly that the reducing agent solution cannot unintentionally reach the exhaust gas line. In this case, the negative pressure does not mean the absolute value of the pressure, but means a relative negative pressure with respect to the ambient pressure.
유압 공급 라인 내 압력을 측정하기 위한 압력 센서가 존재하지 않는 경우에는, 그 대신 계량 공급 밸브들이 사전 결정된 기간 이후에 개방되는 것이 바람직하다. 바람직하게, 이러한 기간은 5초 내지 10초 범위이다.If there is no pressure sensor for measuring the pressure in the hydraulic supply line, it is instead preferred that the metering supply valves are opened after a predetermined period. Preferably, this period ranges from 5 seconds to 10 seconds.
바람직하게, 환원제의 재흡입은 계량 공급 밸브들이 개방된 이후에 재개된다. 이로 인해, 계량 공급 밸브들로 안내되는 유압 공급 라인의 섹션들로부터 추가의 환원제 용액 체적이 추출될 수 있다. 이는, 저온에서 빙압을 야기할 수도 있는 유압 공급 라인 내에서의 환원제 용액의 이동에 대한 견고성 향상을 유도한다.Preferably, re-suction of the reducing agent is resumed after the metering supply valves are opened. Due to this, an additional reducing agent solution volume can be extracted from the sections of the hydraulic supply line which are led to the metering supply valves. This leads to an improvement in the robustness of the movement of the reducing agent solution in the hydraulic supply line, which may cause ice pressure at low temperatures.
바람직하게, 계량 공급 밸브들의 개방 시의 재흡입은 최대로는, 사전 결정 가능한 기간 동안 실행된다. 이로 인해, 유압 공급 라인 내로의 너무 많은 공기 유입이 방지된다. 사전 결정 가능한 기간은 바람직하게는 최대 2초, 특히 바람직하게는 최대 1초이다.Preferably, the resuction upon opening of the metering supply valves is carried out, at most, for a predetermined period of time. Due to this, too much air is prevented from entering the hydraulic supply line. The predetermined period of time is preferably at most 2 seconds, particularly preferably at most 1 second.
본원의 컴퓨터 프로그램은 특히 연산 장치 또는 전자 제어 장치에서 실행될 때 본원의 방법의 각각의 단계를 실행하도록 구성된다. 이는 구조적 변경을 실행할 필요없이 전자 제어 장치에서 본원의 방법의 상이한 실시예들이 구현 가능하도록 한다. 이를 위해, 컴퓨터 프로그램은 기계 판독 가능한 저장 매체에 저장된다.The computer program of the present application is specifically configured to execute each step of the method of the present application when executed on a computing device or an electronic control device. This allows different embodiments of the present method to be implemented in an electronic control device without the need to carry out structural changes. To this end, the computer program is stored in a machine-readable storage medium.
컴퓨터 프로그램이 종래의 전자 제어 장치에 인스톨됨으로써, 본원의 방법에 의해 하나 이상의 SCR 촉매 컨버터의 환원제 용액을 위한 이송 및 계량 시스템을 작동하도록 구성된 전자 제어 장치가 얻어진다.By installing the computer program in a conventional electronic control device, an electronic control device configured to operate a conveying and metering system for a reducing agent solution of one or more SCR catalytic converters is obtained by the method of the present disclosure.
본 발명의 실시예는 도면들에 도시되어 있으며, 하기의 상세한 설명부에 더 상세히 설명된다.
도 1은 본 발명에 따른 방법의 일 실시예에 의해 작동될 수 있는 SCR 촉매 컨버터의 환원제 용액을 위한 이송 및 계량 시스템의 구성 요소들의 개략적인 도면이다.
도 2는 본 발명에 따른 방법의 일 실시예의 흐름도이다.Embodiments of the present invention are shown in the drawings and are described in more detail in the detailed description below.
1 is a schematic diagram of the components of a conveying and metering system for a reducing agent solution of an SCR catalytic converter that can be operated by an embodiment of the method according to the invention.
2 is a flow diagram of an embodiment of a method according to the invention.
도 1에는 이송 펌프(10), 유압 공급 라인(압력 라인)(20), 및 2개의 계량 공급 밸브들(31, 32)을 구비한 이송 및 계량 시스템의 구성 요소들이 개략적으로 도시되어 있다. 이송 펌프(10)에는 흡입 밸브(11) 및 압력 밸브(12)가 할당되며, 압력 밸브(12)의 상류에는 스로틀(13)이 위치한다. 흡입 밸브(11)의 상류에는 필터(14)가 위치한다. 공급 라인(20)의 영역에는 압력(p)을 측정하기 위한 압력 센서(21) 및 맥동 감쇠기(22)가 위치한다. 이송 펌프(10)에 의해, 액체 환원제 용액은 공급 유닛(탱크)(60)으로부터 필터(61)를 거쳐 추출되고, 유압 공급 라인(20) 내의 T자형 분기부를 통하여 2개의 계량 공급 밸브들(31, 32)로 이송되어, 그곳에서 본 도면에 도시되지 않는 배기 가스 라인 내로 요구에 따라 계량 공급된다. 빙압에 민감한 계량 공급 밸브들(31, 32)로부터 그리고 경우에 따라서는 공급 라인(20)으로부터, 결빙 가능한 환원제 용액을 재흡입하기 위해, 시스템의 별도의 재흡입 경로(41) 내에 추가 필터(48)와 함께 배열되는 재흡입 펌프 유닛(40)이 제공된다. 재흡입 펌프 유닛(40)은, 흡입 밸브(43) 및 압력 밸브(44)가 할당된 고유의 재흡입 펌프(42)를 포함한다. 압력 밸브(44)에 평행하게, 스로틀(46)을 구비한 바이패스 라인(45)이 위치한다. 이송 펌프(10)의 흡입 영역의 범위 내에 그리고 시스템의 귀환 경로 내 재흡입 펌프(42)의 하류에는 각각 하나의 빙압 감쇠기(15 및 47)가 위치한다. 이송 및 계량 시스템의 다양한 요소들은 이송 모듈(50) 내에 통합되고, 이송 모듈(50)은 재흡입 펌프 유닛(40)도 포함한다.1 schematically shows the components of a conveying and metering system with a
내연 기관의 정지 이후, 환원제 용액은 재흡입 펌프(42)에 의해 계량 공급 밸브들(31, 32)로부터 그리고 경우에 따라서는 부분적으로 또는 완전히 공급 라인(20)으로부터도 재흡입 경로(41)를 통해 다시 탱크(60) 내로 이송된다. 이송 펌프(10), 재순환 펌프(42) 및 계량 공급 밸브들(31, 32)의 제어는 전자 제어 장치(70)를 통해 실행된다.After the shutdown of the internal combustion engine, the reducing agent solution passes through the
도 2에는 본 발명의 제1 실시예에서의 상기 방법의 진행 과정이 도시되어 있다. 방법의 시작(80) 이후에는, 내연 기관이 정지되었는지 여부에 대한 제1 검사(81)가 실행된다. 스위치 오프가 실행되면, 이송 펌프(10)는 스위치 오프되고, 재흡입 펌프(42)가 우선 개방된 다음, 환원제 용액의 재흡입(82)을 시작하기 위해 스위치 온된다. 이 경우, 계량 공급 밸브들(31, 32)은 차단된다. 압력 센서(21)에 의해 측정된 부압(p)이 이로 인해 1500파스칼 아래로 떨어졌음이 제2 검사(83)에서 나타나자 마자, 2개의 계량 공급 밸브들(31, 32)의 동시 개방(84)이 실행된다. 이러한 계량 공급 밸브들이 재차 차단된 이후, 1초간 재흡입이 재개되고, 이때 계량 공급 밸브들(31, 32)은 공급 라인(20) 및 재흡입 경로(41)로부터 추가의 체적이 제거되도록 동시에 또는 연속적으로 개방된다. 이후, 재순환 펌프의 스위치 오프(85)가 실행되고, 상기 방법은 종료된다(86).2 shows the process of the method in the first embodiment of the present invention. After the start of the method 80, a
본 발명의 제2 실시예는, 압력 센서(21)에 의해 측정된 부압(p)이 1500파스칼 아래로 떨어졌는지 여부가 제2 검사(83)에서 검사되지 않는다는 점에서 제1 실시예와 상이하다. 대신, 재순환 펌프(42)의 스위치 온 이후 7초의 기간이 경과했는지 여부가 검사된다.The second embodiment of the present invention differs from the first embodiment in that whether or not the negative pressure p measured by the
Claims (10)
내연 기관의 정지 이후에는, 계량 공급 밸브들(31, 32)이 차단되어 있는 동안 적어도 이송 및 계량 시스템의 부품들로부터 환원제의 재흡입(82)이 실행되고, 이어서, 모든 계량 공급 밸브들(31, 32)이 동시에 개방(84)되는 것을 특징으로 하는, 이송 및 계량 시스템의 작동 방법.A method of operating a conveying and metering system for a reducing agent solution of at least one SCR catalytic converter of an internal combustion engine, wherein the conveying and metering system comprises at least one transfer pump 10; One or more resuction pumps 42; One hydraulic supply line 20; And a plurality of metering supply valves (31, 32) connected to the hydraulic supply line (20), comprising:
After the shutdown of the internal combustion engine, while the metering supply valves 31, 32 are shut off, at least a resuction 82 of the reducing agent from the parts of the conveying and metering system is carried out, and then all metering supply valves 31 , 32) are simultaneously opened (84).
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