CN110529222B - 用于预期地维护输送及配量***的过滤器的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于预期地维护SCR***中的输送及配量***的过滤器的方法。在该方法中，将所获取的关于SCR***的材料特性和/或工作特征的数据（WDe）与通过无线电连接能够调用的参考数据（WDr）进行比较（105），所述参考数据包括关于SCR***的、在不同的***条件下的材料特性和/或工作特征的信息。在这种比较（105）的基础上，设定（107、109）对于所述过滤器的纠正性维护的执行和时刻。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于预期地维护SCR***中的输送及配量***的过滤器的方法。此外，本发明涉及一种计算机程序，该计算机程序当其在计算设备上运行时实施所述方法的每个步骤，并且本发明涉及一种能够机读的存储介质，该存储介质存储着所述计算机程序。最后，本发明涉及一种电子控制器，该电子控制器被设置用于至少部分地实施根据本发明的方法，并且本发明涉及一种云计算单元，该云计算单元被设置用于至少部分地实施根据本发明的方法。
背景技术
目前在对内燃机的废气进行后处理时使用SCR方法（Selective CatalyticReduction（选择性催化还原）），以用于使废气中的氮氧化物（NOx）还原。DE 103 46 220 A1说明了基础的原理。在此将32.5%的尿素- 水- 溶液（HWL）- 商业上也作为AdBlue®为人所知- 配入到所述废气中。典型地为此设置有具有配量阀的输送及配量***，以用于在SCR催化器的上游将所述HWL配入到废气流中。从所述HWL中裂解出氨，所述氨随后在所述SCR催化器的反应的表面处化合。在那里，所述氨与所述氮氧化物起反应，从中产生水和氮气。借助于具有输送泵的输送模块将所述HWL从还原剂储箱通过压力管路输送给配量阀。所述输送模块在此形成压力并且维持所述压力，直到通过配量阀来配入HWL。
通常，过滤器布置在所述输送模块的通往压力管路的出口处，使得HWL通过过滤器输送给配量阀。HWL中的外来颗粒、像比如污垢可能会堵塞所述配量阀并且对所述配量阀有害，因此必须通过过滤器来保护所述配量阀，以免受这些外来颗粒的影响。所述过滤器用于在HWL流过配量阀之前将这些外来颗粒从HWL中滤出。为了实现外来颗粒的高的沉积率，所述过滤器具有大的表面，所述表面具有过滤涂层、比如特殊的树脂涂层，所述过滤涂层与HWL相接触。通过过滤向所述过滤器装载外来颗粒。必须时常更换所述过滤器。这通常在维修点服务过程中进行。
从DE 10 2012 201 595 A1中公开了一种用于确定过滤器的负荷的方法。已知的方法规定，借助于附加的压力传感器来确定过滤器的负荷，所述压力传感器测量过滤器上游的压力。在所描述的方法中，对输送泵的泵电流执行电流测量并且从所述泵电流中推断出所述过滤器上的压力降。然后，从在此产生的压力差中能够获取所述过滤器的负荷。
发明内容
提出了一种用于预期地维护SCR***中的输送及配量***的过滤器的方法。所述过滤器在压力管路中、特别是在输送模块的出口处布置在配量模块与输送模块之间。所述输送模块具有输送泵，该输送泵将还原剂溶液从还原剂储箱通过过滤器输送到配量模块中，而后在那里通过配量阀将其配入到内燃机的排气系中。所述过滤器将外来颗粒、尤其是污垢从还原剂溶液中滤出，由此使得所述配量阀不被外来颗粒堵塞。由于所接纳的外来颗粒，所述过滤器自身可能会堵塞，从而再也不能以足够的方式将还原剂提供给配量阀。此外，所述过滤器会经受由老化引起的磨损，使得其的效用随着时间的推移而降低。
预期的维护（predictive maintenance）在所获取的表明组件的当前状态的数据以及反映组件的或比较组件的磨损情况的参考数据的基础上规定对于纠正性维护的计划，在所述纠正性维护中保养或更换相应的组件。由此减少运行期间的未预期的失灵。为此，将所获取的关于SCR***的材料特性和/或工作特征的数据与参考数据进行比较，所述参考数据包括关于SCR***的、在不同的***条件下的材料特性和/或工作特征的信息。所获取的数据是SCR***的当前数据，其允许关于过滤器的磨损和/或堵塞作出结论。所获取的数据能够被测量并且由电子控制器予以分析并且加以存储。下面对所获取的数据的、优选的来源的示例进行探讨。所述参考数据至少能够为了进行所述比较而通过无线电连接、优选通过无线的互联网连接来调用。为此，预先已经检测到所述参考数据并且将其存储在云计算单元上。此外，也能够将所述参考数据比如中间存储在电子控制器中并且为进行比较而调用。
在这种比较的基础上，设定对于所述过滤器的纠正性维护的执行和时刻。所述比较本身要么能够由所述电子控制器来执行要么能够由所述云计算单元来执行。也能够为所述比较进行组合计算。在所述过滤器的预期的维护的基础上，能够计划所述过滤器的纠正性维护。这提供了能够实现更少和更短的维修点停留的优点。其他优点是，提高过滤器的使用寿命，提高SCR***的失灵安全性，减少对环境造成负面影响的事故并且最佳地处理能够在精确地与纠正性维护相协调的情况下提供的配件。
对于所获取的数据的至少一部分高于从参考数据中所确定的阈值这种情况来说，一个方面规定，在过滤器和/或SCR***被预测为无功能能力或失灵之前设定纠正性维护。由此，能够如此计划所述过滤器的保养或者更换，从而在SCR***的作用方式受到太强烈的影响或者甚至失灵之前进行对于所述过滤器的保养或更换。
如果所获取的数据的至少一部分不高于阈值，则能够纯粹原则上以传统的方式在由服务间隔所规定的时刻执行对于过滤器的纠正性维护、即保养或更换。对于如下这种情况来说所获取的数据的至少一部分低于或对应于从参考数据中确定的阈值，在这种情况下有利地将所述过滤器的、在预先确定的服务间隔之内设置的纠正性维护推迟到稍后的时刻。由于在这种情况下所述过滤器被评估为有功能能力，所以能够放弃对于过滤器的保养和更换。由此，在预期的维护的基础上延长了纠正性维护之间的间隔。
对于上述两种情况，优选使用相同的阈值，因此仅仅必须从参考数据中一次性地确定所述阈值。优选地，这个阈值代表着所述输送及配量***的由于磨损和/或堵塞而刚好不再有功能能力的过滤器。然后能够从表征过滤器的磨损和/或堵塞的***参数计算所述阈值。利用该阈值，能够在有功能能力的过滤器与有缺陷的过滤器之间进行精确的区分。这样的***参数比如是：
- 全部所配入的还原剂质量，它关于时间在加载到输送泵、更准确地说加载到用于泵马达的控制机构上的占空比（Tastverhältnis）的基础上来求取；
- 输送模块的运行温度；
- 过滤器下游的压力的变化曲线、特别是其历史及在其中出现的压力峰值；
- ***起动次数；
- 在起动期间为了形成压力所需要的时间；
- SCR***的运行小时数；
- 在没有配入或者配入已知的恒定的还原剂溶液时的输送泵的占空比。
所获取的数据优选来自以下来源中的一个或多个：
- 输送及配量***的输送泵的泵送速度，以该泵送速度将还原剂溶液泵送通过过滤器泵送给配量阀；
- 过滤器下游的压力水平；
- 直至在过滤器下游达到特定的压力水平所经过的时间；
- 输送及配量***的、用于在过滤器下游达到特定的压力水平的总电流消耗；
- 用于激励输送及配量***的参数、像比如用于激励输送泵的泵电流。
如已经描述的那样，所述输送泵将还原剂溶液通过过滤器输送给压力阀。因此，过滤器下游的压力是过滤器的磨损和/或堵塞的指标。所述压力能够通过过滤器下游的压力传感器来测量。作为替代方案，能够从输送泵的泵电流的电流测量中推断出压力降，该压力降反过来是用于所述过滤器的磨损和/或堵塞的指标。因此，能够直接测量所获取的数据，或者能够间接地从所测量的数值中或者从设定的参数中获取所获取的数据。所获取的数据能够首先由所述电子控制器来检测和处理并且由其来存储。
下面描述如何能够获得参考数据。所述参考数据能够动用以前的维护的记录。在此所述记录能够涉及所使用的SCR***或者涉及比较***。还能够通过当前所使用的***来补充关于比较***的记录。所述记录具有关于所使用的SCR***的和/或比较***的、在不同的***条件下的材料特性和/或工作特征的信息，并且尤其能够包括所述过滤器的、在保养和/或更换时的状态。所述记录被存储在云计算单元上并且能够由其调用。
作为替代方案或者补充方案，所述参考数据能够动用模型。在这种情况下，对SCR***的、在不同的***条件下的材料特性和/或工作特征进行建模。用于模型的计算能够在云计算单元上进行。在此能够通过所使用的***的所获取的数据来改进所述模型。
计算机程序被设置用于：执行所述方法，特别是如果在电子控制器或计算单元、特别是云计算单元上执行所述计算机程序。在这种情况下，所述计算机程序能够在所述控制器上执行步骤的一部分并且在所述计算单元上执行步骤的另外的部分。为了特别是在所述电子控制器实施，所述计算机程序被存储在能够机读的存储介质上。
所述电子控制器被设置用于，借助于上述方法至少部分地控制所述输送及配量***的过滤器的预期的维护。在此，所述电子控制器能够首先检测并且处理所获取的数据。另外，所述电子控制器能够存储所获取的、关于SCR***的材料特性和/或工作特征的数据。
提出一种云计算单元，该云计算单元被设置用于，借助于上述方法至少部分地控制所述输送及配量***的过滤器的预期的维护。在此，所述云计算单元首先能够采集并且处理参考数据。此外，所述云计算单元能够存储参考数据，所述参考数据包括关于SCR***的、在不同的***条件下的材料特性和/或工作特征的信息。最后，所述参考数据能够由所述云计算单元优选经由无线电连接、特别是无线的互联网连接来调用。
所述电子控制器和所述云计算单元能够经由无线电连接、特别是通过无线的互联网连接彼此相连接。通过这种无线电连接，所述电子控制器能够从所述云计算单元中调用参考数据。反过来，所述云计算单元能够从所述电子控制器中调用所获取的数据。对于数据的比较要么能够由所述电子控制器来执行要么能够由所述云计算单元来执行并且而后通过所述无线电连接来提供。
附图说明
本发明的实施例在附图中示出并且在下面的说明中进行详细解释。
图1示出了具有过滤器的SCR***的示意性的结构，其中按照根据本发明方法的一种实施方式来执行预期的维护。
图2示出了根据本发明的方法的一种实施方式的流程图。
具体实施方式
图1示出了SCR***的示意性的结构，该SCR***具有用于对机动车辆中的未示出的内燃机进行废气后处理的SCR催化器2以及氧化催化器3的输送及配量***1。所述氧化催化器3和SCR催化器2依次布置在内燃机的排气系4中并且作用于从内燃机中排出的废气。所述输送及配量***1具有带有输送泵11的输送模块10，所述输送泵将还原剂溶液经由输送管路13从还原剂储箱12并且经由压力管路15输送至配量阀14。而后，通过所述配量阀14将还原剂溶液配入到SCR催化器2上游的排气系4中。未被配入的还原剂溶液经由回流管路16流回到所述还原剂储箱12中。
在所述压力管路15中，过滤器17布置在输送模块10的出口处，所述过滤器对还原剂溶液进行过滤并且在此从还原剂溶液中除去外来颗粒、特别是污垢。所述过滤器17具有涂有树脂涂层的大的表面并且通过这个表面用过滤介质来吸纳外来颗粒。在此，所述过滤器17的负荷增加。如果所述过滤器17的负荷太高，那么所述过滤器17就可能被外来颗粒堵塞。另外，所述过滤器17经受由老化引起的磨损。因此，必须时常保养或更换所述过滤器17，以确保输送及配量***1的功能能力。所述过滤器17通常具有这里未示出的加热元件，所述加热元件用于使还原剂溶液不会冻结或冻结的还原剂溶液更快地解冻。
在此规定，确定所述过滤器17上的压力降，以用于由此推断出所述过滤器17的负荷。在图1中示出了两种用于求取压力降的可行方案。一方面，能够在过滤器17下游的压力管路15中设置压力传感器50，通过该压力传感器来测量所述压力管路中的压力。另一方面，电流测量计51能够测量馈送给输送泵11的电流。能够以已知的方式从中确定过滤器17上的压力降并且最后推断出过滤器17的负荷。对于压力降和负荷的求取在电子控制器6上进行，该电子控制器与所述压力传感器50和/或所述电流测量计51相连接。所获取的数据由所述电子控制器6检测并且加以存储。
此外设置有云计算单元7、例如拥有无线的互联网连接的计算机网络。所述云计算单元7被设置用于存储并且提供参考数据，所述参考数据包含关于SCR***的的、在不同的***条件下的材料特性和/或工作特征的信息。对于所述参考数据的更详细的描述来说，要参考关于图2中的描述。所述电子控制器6被设置用于至少从云计算单元7调用所述参考数据。为此，所述电子控制器6与接收器61相连接，所述接收器能够通过无线的无线电连接从所述云计算单元7处接收参考数据并且将其转发给所述电子控制器6。在一种优选的实施例中，所述无线的无线电连接是无线的互联网连接，其中所述电子控制器6能够通过“云计算”来访问所述云计算单元7。所述接收器61在另一种实施例中能够被集成到所述电子控制器6中或者是其一部分。此外，所述接收器61也能够构造为收发器、也就是构造为接收器和发送器的组合，使得所获取的数据能够被发送给所述云计算单元7。在另外的实施例中，提供了用于与所述云计算单元7进行通信的附加的发送器。
图2示出了根据本发明的方法的一种实施方式的流程图。在第一步骤100中，获取当前所获取的、关于SCR***的材料特性和/或工作特征的数据WDe，其允许关于过滤器的磨损和/或堵塞作出结论。所获取的数据WDe在此源自以下来源中的一个或多个：
- 输送及配量***1的输送模块10的输送泵11的泵送速度，用该泵送速度将还原剂溶液通过过滤器17泵送给配量阀14；
- 过滤器17下游的、通过压力传感器50测量的压力水平；
- 在过滤器17下游直至达到通过压力传感器50测量的特定的压力水平所经过的时间；
- 在过滤器下游为了达到通过压力传感器50测量的特定的压力水平，所述输送及配量***1的通过电流测量计51所测量的总电流消耗；
- 为了激励所述输送模块10的输送泵11通过所述电流测量计51所测量的泵电流。
所述第一步骤100由所述电子控制器6来实施。
在另一步骤103中，从模型101和先前维护102的记录中获取参考数据WDr，所述参考数据包括关于SCR***的、在不同的***条件下的材料特性和/或工作特征的信息。在另一步骤104中，从所述参考数据WDr中获取阈值S。该阈值S代表着所述输送及配量***1的、由于磨损和/或堵塞而没有功能能力的过滤器。为此，从***参数中计算所述阈值S，所述***参数表征过滤器的磨损和/或堵塞。这些***参数包括：
- 全部所配入的还原剂质量，它关于时间在加载到用于所述输送泵11的泵马达（未示出）的控制机构上的占空比的基础上来求取；
- 输送模块10的运行温度；
- 过滤器17下游的、由压力传感器50测量的压力的变化曲线连同其历史和在其中出现的压力峰值；
- ***起动次数；
- 在起动期间为形成压力所需要的时间；
- SCR***的运行小时数；
- 在没有配入还原剂溶液时输送泵11的占空比。
在所述云计算单元7上实施或计算步骤103和104以及模型101。步骤103和104以及模型101已经能够事先、也就是在步骤100中获取所获取的数据WDe之前得到实施，并且而后能够将参考数据WDr以及阈值S存储在所述云计算单元7上。先前维护102的记录同样被存储在所述云计算单元7中并且能够得到更新。另外，能够通过所获取的数据WDe来改进所述模型101。为此，由所述电子控制器6通过无线的无线电连接（互联网连接）将所获取的数据WDe发送给所述云计算单元7。
不仅能够在所述电子控制器6上而且能够在所述云计算单元7上实施后续步骤。执行所获取的数据WDe与阈值S的比较105，并同时进行检查。如果所获取的数据WDe的至少一部分高于阈值S、也就是说如果所述过滤器17的磨损和/或堵塞高于由从所述参考值WDr中所获取的阈值S所代表的、无功能能力的SCR催化器的磨损和/或堵塞，则无论维修点服务是否在服务间隔中都要设定106纠正性维护。在所述过滤器17和/或所述SCR***被预测为无功能能力或失灵之前，设定106纠正性维护的时刻。在所述纠正性维护中，在维修点服务的范围内对所述过滤器17进行维修或更换。
如果所述比较105表明，所获取的数据WDe低于阈值S或对应于该阈值S，则并非强制设定纠正性维护。相反，考虑为过滤器17预先确定的服务间隔。如果在服务间隔中的查询108中针对所述过滤器17当前没有提供服务、也就是没有提供纠正性维护，那么按照根据本发明的方法不执行108纠正性维护。如果根据服务间隔中的查询107提供具有对于过滤器17的纠正性维护的服务，则按照根据本发明的方法将所述服务推迟到109稍后的时刻。
如已经描述的那样，所述过滤器17通常具有加热元件。加热元件的维护在不取决于过滤器17的维护的情况下来执行。因此，为所述加热元件分配有单独的服务间隔。如果在查询110中规定根据服务间隔应该执行对于加热元件的服务，则在不取决于所述比较105的情况下设定纠正性维护106。如果根据查询110当前没有提供用于所述加热元件的服务，则如所描述的那样实施所述比较105。
Claims (13)
1.一种用于预期地维护SCR***中的输送及配量***（1）的过滤器（17）的方法，其中将所获取的关于该SCR***的材料特性和/或工作特征的数据（WDe）与通过无线电连接能够调用的参考数据（WDr）进行比较（105），所述参考数据包括关于SCR***的、在不同的***条件下的材料特性和/或工作特征的信息，并且在所述比较（105）的基础上设定（107、109）对于所述过滤器（17）的纠正性维护的执行和时刻；
其中，所获取的数据（WDe）来自以下来源中的一个或多个：
- 所述输送及配量***（1）的输送泵（11）的泵送速度；
- 所述过滤器（17）下游的压力水平；
- 直至在所述过滤器（17）下游达到特定的压力水平所经过的时间；
- 所述输送及配量***的、用于在所述过滤器（17）下游达到特定的压力水平的总电流消耗；
- 用于激励所述输送及配量***（1）的参数；
其中，所述过滤器具有加热元件，其中，为所述加热元件分配有单独的服务间隔，其中，如果在查询中规定根据所述服务间隔应该执行对于加热元件的服务，则在不取决于所述比较的情况下设定纠正性维护；如果根据所述查询当前没有提供用于所述加热元件的服务，则实施所述比较。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，如果所获取的数据（WDe）的至少一部分高于从所述参考数据（WDr）中所确定的阈值（S），则在所述过滤器（17）和/或所述SCR***被预测为无功能能力或者失灵之前设定（107）所述纠正性维护。
3.根据权利要求1或2中任一项所述的方法，其特征在于，如果所获取的数据（WDe）的至少一部分低于从所述参考数据（WDr）中所确定的阈值（S）或者对应于所述阈值（S），则将在预先确定的服务间隔之内设置的纠正性维护推迟到（109）稍后的时刻。
4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述阈值（S）代表着所述输送及配量***（1）的由于磨损和/或堵塞而没有功能能力的过滤器并且从表征所述过滤器（17）的磨损和/或堵塞的***参数中来计算（104）。
5.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述参考数据（WDr）动用先前维护（102）的记录。
6.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述参考数据（WDr）动用模型（101）。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，通过所获取的数据（WDr）来改进所述模型（101）。
8.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述无线电连接是无线的互联网连接。
9.一种能够机读的存储介质，在其上面存储有计算机程序，该计算机程序被设置用于执行根据权利要求1到8中任一项所述的方法。
10.一种电子控制器（6），该电子控制器被设置用于，借助于根据权利要求1至8中任一项所述的方法来至少部分地控制输送及配量***（1）的过滤器（17）的预期的维护。
11.根据权利要求10所述的电子控制器，其特征在于，所获取的、关于所述SCR***的材料特性和/或工作特征的数据（WDr）能够存储在所述电子控制器（6）上。
12.一种云计算单元（7），该云计算单元被设置用于，借助于根据权利要求1至8中任一项所述的方法至少部分地控制输送及配量***（1）的过滤器（17）的预期的维护。
13.根据权利要求12所述的云计算单元（7），其特征在于，参考数据能够存储在所述云计算单元（7）上并且能够由其调用，所述参考数据包括关于SCR***的、在不同的***条件下的材料特性和/或工作特征的信息。
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