DE112016001072T5

DE112016001072T5 - Systeme und Verfahren zum Durchspülen eines Abgasreduktionsmittelabgabesystems

Info

Publication number: DE112016001072T5
Application number: DE112016001072.9T
Authority: DE
Inventors: Richard D. Young
Original assignee: Cummins Emission Solutions Inc
Current assignee: Cummins Emission Solutions Inc
Priority date: 2015-03-06
Filing date: 2016-03-03
Publication date: 2018-01-04
Also published as: US10677231B2; GB2588263A; GB2588263B; CN107250499B; GB202008220D0; GB2550810B; GB201713827D0; CN107250499A; WO2016144692A1; GB2550810A; US20200284244A1; US11156213B2; US20180038358A1

Abstract

Ein Hydrauliksystem umfasst einen Fluidtank und eine Pumpe, einschließlich eines Pumpenreservoirs, die über eine Versorgungsleitung fluidisch mit dem Tank gekoppelt ist. Ein Ventil steht mit dem Pumpenreservoir über eine Druckleitung in Fluidverbindung. Eine Rücklaufleitung koppelt das Pumpenreservoir über ein Zeitsteuerungsreservoir und eine im Zeitsteuerungsreservoir enthaltene Durchflussöffnung fluidisch mit dem Fluidtank. Das Hydrauliksystem wechselt zwischen einem Normalzustand und einem Spülzustand. Im Normalzustand, in dem die Pumpe eingeschaltet ist, wird ein erster Teil des Fluids aus dem Pumpenreservoir zum Ventil geliefert, und ein zweiter Teil des Fluids wird aus dem Pumpenreservoir zum Tank geliefert. Im Spülzustand werden die Druckleitung und das Ventil und danach die Rücklaufleitung und das Pumpenreservoir gespült, so dass kein Fluid im Pumpenreservoir zurückbleibt.

Description

QUERVERWEIS AUF VERWANDTE ANMELDUNGEN
Diese Anmeldung beansprucht die Priorität der am 6. März 2015 eingereichten vorläufigen U.S.-Patentanmeldung Nr. 62/129,474 mit dem Titel „Systems and Methods for Purging an Exhaust Reductant Delivery System“, deren gesamte Offenbarung durch Bezugnahme hierin aufgenommen wird.
TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Offenbarung betrifft allgemein Hydrauliksysteme zur Verwendung mit Abgas-Nachbehandlungssystemen.
HINTERGRUND
Abgas-Nachbehandlungssysteme werden zur Aufnahme und Behandlung von durch Verbrennungs(IC)-Motoren erzeugtem Abgas verwendet. Herkömmliche Abgas-Nachbehandlungssysteme beinhalten eine beliebige Anzahl mehrerer unterschiedlicher Komponenten zum Reduzieren des Anteils an schädlichen Abgasemissionen in Abgas. Beispielsweise beinhalten bestimmte Abgas-Nachbehandlungssysteme für dieselbetriebene Verbrennungsmotoren einen selektiven katalytischen Reduktionskatalysator (SCR) zur Umwandlung von NOx (NO und NO₂ in geringfügigem Anteil) in harmloses Stickstoffgas (N₂) und Wasserdampf (H₂O) in Gegenwart von Ammoniak (NH₃).
Im Allgemeinen wird ein Abgasreduktionsmittel (z.B. ein Diesel-Emissions-Fluid wie Harnstoff) in das Nachbehandlungssystem eingespritzt und mit dem Abgas gemischt. Das Abgasreduktionsmittel kann eine Ammoniakquelle bereitstellen, um zumindest eine Teilreduktion der im Abgas enthaltenen NOx-Gase zu erleichtern. Die Nebenprodukte der Reduktion des Abgases werden dann fluidisch oder strömungstechnisch zu dem Katalysator geliefert, der im SCR-Nachbehandlungssystem enthalten ist. Der Katalysator zerlegt im Wesentlichen sämtliche NOx-Gase in relativ harmlose Nebenprodukte, welche aus solchen SCR-Nachbehandlungssystemen des Standes der Technik ausgestoßen werden.
Im Allgemeinen werden Hydrauliksysteme verwendet, um das flüssige Abgasreduktionsmittel in das SCR-System zu pumpen. In herkömmlichen Hydrauliksystemen kann das Abgasreduktionsmittel (z.B. ein Diesel-Emissions-Fluid wie Harnstoff) an der Spitze von Dosierern oder Düsen, die dafür ausgelegt sind, das Abgasreduktionsmittel in das SCR-System zu liefern, kristallisieren. Dadurch wird ein Gasstrom in einer mit der Düse verbundenen Druckleitung behindert, was zu einem erheblichen negativen Druck und einem hohen Vakuum führt. Sofort nach Abschluss einer Spülung des Systems wird das hohe Vakuum dadurch ausgeglichen, dass Abgasreduktionsmittel aus einem Abgasreduktionsmittelvorratstank gesaugt wird.
Während der Spülung wird das System mit warmem Gas aus dem Abgassystem des Fahrzeugs gefüllt. Unter kalten Wetterbedingungen kühlt das warme Spülgas nach einem Abschalten ab, was zu einer Volumenreduzierung führt. Dadurch wird nach dem Abschalten des Systems ein negativer Druck erzeugt, der Abgasreduktionsmittel aus dem Vorratstank in die Pumpe zieht. Das Abgasreduktionsmittel kann in der Pumpe gefrieren. Die Ausdehnung des gefrorenen Fluids kann dann zu Fehlfunktionen und/oder Rissen in der Pumpe führen.
ZUSAMMENFASSUNG
Hierin beschriebene Ausführungsformen betreffen allgemein Hydrauliksysteme zur Verwendung mit Abgas-Nachbehandlungssystemen. Insbesondere betreffen verschiedene Ausführungsformen Abgasreduktionsmittelabgabesysteme, die ein Zeitsteuerungsreservoir und eine Durchflussöffnung aufweisen und die dafür ausgelegt sind, das Spülen einer Druckleitung, einer Rücklaufleitung und eines Pumpenreservoirs des Abgasreduktionsmittelabgabesystems beim Abschalten des Systems zu ermöglichen. Mit dem Spülen soll sichergestellt werden, dass kein Abgasreduktionsmittel in einem Pumpenreservoir zurückbleibt, nachdem das System abgeschaltet wurde. In bestimmten Ausführungsformen ist die Durchflussöffnung dafür ausgelegt, einen bidirektionalen Strom des Abgasreduktionsmittels zu ermöglichen.
In einem ersten Satz von Ausführungsformen umfasst ein Hydrauliksystem einen Fluidtank, der ein Fluid enthält, und eine Pumpe und ein Pumpenreservoir. Eine Versorgungsleitung koppelt den Fluidtank fluidisch mit der Pumpe. Ein Ventil steht mit dem Pumpenreservoir in Fluidverbindung. Eine Druckleitung koppelt das Pumpenreservoir fluidisch mit dem Ventil. Das Hydrauliksystem beinhaltet außerdem ein Zeitsteuerungsreservoir einschließlich einer Durchflussöffnung und eine Rücklaufleitung, die das Pumpenreservoir über das Zeitsteuerungsreservoir fluidisch mit dem Fluidtank koppelt.
Das Hydrauliksystem ist dafür ausgelegt, zwischen einem Normalzustand und einem Spülzustand zu wechseln. Im Normalzustand ist die Pumpe angeschaltet und ein erster Teil des Fluids wird aus dem Pumpenreservoir über die Druckleitung zum Ventil geliefert. Ein zweiter Teil des Fluids wird aus dem Pumpenreservoir durch die Rücklaufleitung über die Durchflussöffnung und das Zeitsteuerungsreservoir zum Fluidtank geliefert. Im Spülzustand entwickelt sich ein erster negativer Druck an einem Auslass der Pumpe. Der erste negative Druck erzeugt einen zweiten negativen Druck im Pumpenreservoir, im Ventil und in der Druckleitung. Der zweite negative Druck spült das Ventil und die Druckleitung in einer ersten Zeit ab dem Abschalten der Pumpe. Ferner entwickelt sich ein dritter negativer Druck in der Rücklaufleitung. Der dritte negative Druck zieht das Fluid aus der Rücklaufleitung über das Zeitsteuerungsreservoir und die Durchflussöffnung in das Pumpenreservoir. Der dritte negative Druck zieht in einer zweiten Zeit ab dem Abschalten der Pumpe, die länger ist als die erste Zeit, weiterhin Luft aus dem Fluidtank in das Pumpenreservoir, so dass die Rücklaufleitung gespült wird. Durch den ersten negativen Druck wird nach dem Spülen der Rücklaufleitung das Fluid über eine dritte Zeit fortgesetzt aus dem Pumpenreservoir in den Fluidtank gezogen und das Pumpenreservoir mit Luft gespült. Durch das Spülen des Pumpenreservoirs werden das Ventil, die Druckleitung und das Pumpenreservoir auf Atmosphärendruck mit Luft gefüllt, so dass kein Fluid im Pumpenreservoir zurückbleibt. In bestimmten Ausführungsformen ist mindestens eines von den Elementen Zeitsteuerungsreservoir, Durchflussöffnung und Rücklaufleitung so aufgebaut, dass die zweite Zeit länger ist als die erste Zeit.
In einem zweiten Satz von Ausführungsformen umfasst eine Vorrichtung zum Spülen eines Hydrauliksystems einen Fluidtank, der ein Fluid enthält, eine Pumpe, ein Pumpenreservoir, eine Versorgungsleitung, die den Fluidtank fluidisch mit der Pumpe koppelt, ein Ventil, das mit dem Pumpenreservoir in Fluidverbindung steht, und eine Druckleitung, die das Pumpenreservoir fluidisch mit dem Ventil koppelt, umfasst ein Zeitsteuerungsreservoir einschließlich einer Durchflussöffnung. Eine Rücklaufleitung koppelt das Pumpenreservoir über das Zeitsteuerungsreservoir fluidisch mit dem Fluidtank. Die Vorrichtung ist dafür ausgelegt, einen Wechsel des Hydrauliksystems zwischen einem Normalzustand und einem Spülzustand zu ermöglichen. Im Normalzustand ist die Pumpe angeschaltet und ein erster Teil des Fluids wird aus dem Pumpenreservoir über die Druckleitung zum Ventil geliefert. Ein zweiter Teil des Fluids wird aus dem Pumpenreservoir durch die Rücklaufleitung über die Durchflussöffnung und das Zeitsteuerungsreservoir zum Tank geliefert. Im Spülzustand entwickelt sich ein erster negativer Druck an einem Auslass der Pumpe. Der erste negative Druck erzeugt einen zweiten negativen Druck im Pumpenreservoir, im Ventil und in der Druckleitung. Der zweite negative Druck spült das Ventil und die Druckleitung in einer ersten Zeit ab dem Abschalten der Pumpe. Ein dritter negativer Druck entwickelt sich in der Rücklaufleitung. Der dritte negative Druck zieht das Fluid aus der Rücklaufleitung über das Zeitsteuerungsreservoir und die Durchflussöffnung in das Pumpenreservoir. Der dritte negative Druck zieht in einer zweiten Zeit ab dem Abschalten der Pumpe weiterhin Luft aus dem Fluidtank in das Pumpenreservoir, so dass die Rücklaufleitung gespült wird. Durch den ersten negativen Druck wird für eine dritte Zeit nach dem Spülen der Rücklaufleitung das Fluid weiterhin in den Fluidtank gezogen und das Pumpenreservoir mit Luft gespült. Durch das Spülen des Pumpenreservoirs werden das Ventil, die Druckleitung und das Pumpenreservoir auf Atmosphärendruck mit Luft gefüllt, so dass kein Fluid im Pumpenreservoir verbleibt. Mindestens eines von den Elementen Zeitsteuerungsreservoir, Durchflussöffnung und Rücklaufleitung ist so aufgebaut, dass die zweite Zeit länger ist als die erste Zeit.
In einem dritten Satz von Ausführungsformen umfasst ein Verfahren zum Spülen eines Hydrauliksystems, das einen Fluidtank, eine Pumpe, ein Pumpenreservoir, eine Versorgungsleitung, die den Fluidtank fluidisch mit der Pumpe koppelt, ein Ventil, das mit dem Pumpenreservoir in Fluidverbindung steht, eine Druckleitung, die das Pumpenreservoir fluidisch mit dem Ventil koppelt, eine Rücklaufleitung, ein Zeitsteuerungsreservoir und eine Durchflussöffnung umfasst, ein Aktivieren der Pumpe, um das Hydrauliksystem in einem Normalzustand zu betreiben. Das Pumpenreservoir ist durch das Zeitsteuerungsreservoir und die Durchflussöffnung über die Rücklaufleitung fluidisch mit dem Fluidtank gekoppelt. Ein erster Teil des Fluids wird aus dem Pumpenreservoir über die Druckleitung zum Ventil geliefert. Ein zweiter Teil des Fluids wird aus dem Pumpenreservoir durch die Rücklaufleitung über die Durchflussöffnung und das Zeitsteuerungsreservoir zum Tank geliefert. Die Pumpe wird deaktiviert, um das Hydrauliksystem in einem Spülzustand zu betreiben, in dem sich ein erster negativer Druck an einem Auslass der Pumpe entwickelt. Der erste negative Druck erzeugt einen zweiten negativen Druck im Pumpenreservoir, im Ventil und in der Druckleitung. Der zweite negative Druck spült das Ventil und die Druckleitung in einer ersten Zeit ab dem Abschalten der Pumpe. Ein dritter negativer Druck entwickelt sich in der Rücklaufleitung. Der dritte negative Druck zieht das Fluid aus der Rücklaufleitung über das Zeitsteuerungsreservoir und die Durchflussöffnung in das Pumpenreservoir. Der dritte negative Druck zieht in einer zweiten Zeit ab dem Abschalten der Pumpe, die länger ist als die erste Zeit, weiterhin Luft aus dem Fluidtank in das Pumpenreservoir, so dass die Rücklaufleitung gespült wird. Nach dem Spülen der Rücklaufleitung wird durch den ersten negativen Druck über eine dritte Zeit fortgesetzt Fluid in den Fluidtank gezogen und das Pumpenreservoir mit Luft gespült. Durch das Spülen des Pumpenreservoirs werden das Ventil, die Druckleitung und das Pumpenreservoir auf Atmosphärendruck mit Luft gefüllt, so dass kein Fluid im Pumpenreservoir zurückbleibt.
In einem vierten Satz von Ausführungsformen umfasst eine Steuereinrichtung, mit der das Hydrauliksystem so gesteuert wird, dass dessen Spülung möglich ist, eine Steuereinrichtung, wobei das Hydrauliksystem einen Fluidtank, der ein Fluid enthält, eine Pumpe, ein Pumpenreservoir, eine Versorgungsleitung, die den Fluidtank fluidisch mit der Pumpe koppelt, ein Ventil, das mit dem Pumpenreservoir in Fluidverbindung steht, eine Druckleitung, die das Pumpenreservoir fluidisch mit dem Ventil koppelt, eine Rücklaufleitung, ein Zeitsteuerungsreservoir und eine Durchflussöffnung umfasst. Die Steuereinrichtung ist dafür ausgelegt, betriebsmäßig mit dem Hydrauliksystem verbunden zu werden und dessen Betrieb zu steuern, um einen Wechsel des Hydrauliksystems zwischen einem Normalzustand und einem Spülzustand zu ermöglichen. Im Normalzustand aktiviert die Steuereinrichtung die Pumpe, so dass ein erster Teil des Fluids aus dem Pumpenreservoir über die Druckleitung zum Ventil geliefert wird. Ein zweiter Teil des Fluids wird aus dem Pumpenreservoir durch die Rücklaufleitung über die Durchflussöffnung und das Zeitsteuerungsreservoir zum Tank geliefert. Im Spülzustand deaktiviert die Steuereinrichtung die Pumpe, so dass sich ein erster negativer Druck an einem Auslass der Pumpe entwickelt. Der erste negative Druck erzeugt einen zweiten negativen Druck im Pumpenreservoir, im Ventil und in der Druckleitung. Der zweite negative Druck spült das Ventil und die Druckleitung in einer ersten Zeit ab dem Abschalten der Pumpe. Ferner entwickelt sich ein dritter negativer Druck in der Rücklaufleitung. Der dritte negative Druck zieht das Fluid aus der Rücklaufleitung über das Zeitsteuerungsreservoir und die Durchflussöffnung in das Pumpenreservoir. Der dritte negative Druck zieht in einer zweiten Zeit ab dem Abschalten der Pumpe weiterhin Luft aus dem Fluidtank in das Pumpenreservoir, so dass die Rücklaufleitung gespült wird. Durch den ersten negativen Druck wird nach dem Spülen der Rücklaufleitung für eine dritte Zeit fortgesetzt Fluid in den Fluidtank gezogen und das Pumpenreservoir gespült. Durch das Spülen des Pumpenreservoirs werden das Ventil, die Druckleitung und das Pumpenreservoir auf Atmosphärendruck mit Luft gefüllt, so dass kein Fluid im Pumpenreservoir zurückbleibt.
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, erfindungsgemäßen Gegenstands gedacht sind. Insbesondere sind alle Kombinationen des beanspruchten Gegenstands, die am Ende dieser Offenbarung aufgeführt sind, als Teil des hierin offenbarten, erfindungsgemäßen Gegenstands gedacht.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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 eine schematische Skizze einer Ausführungsform eines Hydrauliksystems in einem Normalzustand.
2 ist eine schematische Skizze des Hydrauliksystems von 1 in einem Spülzustand, in dem die Druckleitung gespült wird.
3 ist eine schematische Skizze des Hydrauliksystems von 1 im Spülzustand, in dem die Rücklaufleitung gespült wird.
4 ist eine Querschnittsdarstellung einer Ausführungsform eines Rücklaufanschlusses zur Verwendung in dem System von 1, wobei der Rücklaufanschluss ein Rückschlagventil aufweist, das entfernt wird, bevor der Rücklaufanschluss in das Hydrauliksystem von 1 eingefügt wird.
5 ist eine Darstellung einer anderen Ausführungsform einer Rücklaufleitung zur Verwendung in dem System von 1, wobei die Rücklaufleitung in einer Rennbahngestaltung angeordnet ist, um ein Spülen einer Druckleitung zu ermöglichen, bevor die Rücklaufleitung gespült wird.
6 ist eine Grafik von Druckkurven nach einem Abschalten einer Pumpe einer Druckleitung, die in einem beispielhaften Hydrauliksystem enthalten ist, das dem Hydrauliksystem von 1 weitgehend ähnlich ist, die den Rücklaufanschluss von 4 mit und ohne Rückschlagventil beinhaltet.
7A ist eine Grafik eines Druckprofils nach dem Abschalten einer Pumpe einer Druckleitung eines Hydrauliksystems, das einen Rücklaufanschluss mit einem Rückschlagventil und eine verstopfte Düse beinhaltet, und 7B ist eine Grafik eines Druckprofils beim Abschalten der Pumpe der Druckleitung des Hydrauliksystems von 7A, wobei aber das Rückschlagventil vom Rücklaufanschluss entfernt worden ist.
8 ist ein schematisches Flussdiagramm eines Beispiels für ein Verfahren zum Spülen eines Hydrauliksystems.
In der gesamten folgenden, ausführlichen Beschreibung wird auf die beiliegenden Zeichnungen Bezug genommen. In den Zeichnungen kennzeichnen ähnliche Symbole normalerweise 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 Schutzbereich des hier vorgestellten Gegenstands abzuweichen. Es wird vorausgesetzt, dass die Aspekte der vorliegenden Offenlegung wie allgemein hier beschrieben und in den Zeichnungen illustriert, in vielen verschiedenen Konfigurierungen angeordnet, ersetzt, kombiniert und konzipiert werden können, die alle ausdrücklich berücksichtigt sind und Teil dieser Offenlegung sind.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG VERSCHIEDENER AUSFÜHRUNGSFORMEN
Hierin beschriebene Ausführungsformen betreffen allgemein Hydrauliksysteme und insbesondere Abgasreduktionsmittelabgabesysteme, die ein Zeitsteuerungsreservoir und eine Durchflussöffnung aufweisen, die dafür ausgelegt sind, beim Abschalten des Systems das Spülen einer Druckleitung, einer Rücklaufleitung und eines Pumpenreservoirs des Abgasreduktionsmittelabgabesystems zu ermöglichen. Mit dem Spülen soll sichergestellt werden, dass kein Abgasreduktionsmittel in einem Pumpenreservoir zurückbleibt, nachdem das System abgeschaltet wurde. In bestimmten Ausführungsformen ist die Durchflussöffnung dafür ausgelegt, einen bidirektionalen Strom des Abgasreduktionsmittels zu ermöglichen.
Hierin beschriebene konkrete Ausführungsformen bieten eine Reihe von Vorteilen, wie beispielsweise: (1) eine Druckleitung, eine Rücklaufleitung und ein Pumpenreservoirs eines Hydrauliksystems werden auf Atmosphärendruck mit Luft gefüllt; (2) es wird verhindert, dass irgendein negativer Druck im Pumpenreservoir zurückbleibt, nachdem das Hydrauliksystem abgeschaltet worden ist, wodurch verhindert wird, dass nach dem Abschalten irgendein Fluid (z.B. Abgasreduktionsmittel) in das Pumpenreservoir gezogen wird, um zu verhindern, dass das Fluid kristallisiert und einer Fehlfunktion der Pumpe vorzubeugen; (3) es werden gewünschter Spüleigenschaften bereitgestellt, indem das Rückschlagventil aus dem Rücklaufanschluss entfernt wird, ein Zeitsteuerungsreservoir bereitgestellt wird und/oder eine Länge der Rücklaufleitung angepasst wird, ohne das komplexe Algorithmen oder elektronische Steuerungen verwendet werden, und (4) es wird eine Umgestaltung herkömmlicher Hydrauliksysteme in die hierin beschriebenen Hydrauliksysteme mit nur minimalen Modifikationen ermöglicht.
1–3 sind schematische Blockschemata eines Hydrauliksystems 100 für die Lieferung abgemessener Fluidmengen in verschiedenen Betriebszuständen. In bestimmten Ausführungsformen kann das Hydrauliksystem 100 ein Abgasreduktionsmittelabgabesystem beinhalten, das dafür ausgelegt ist, abgemessene Mengen des Abgasreduktionsmittels an ein (nicht dargestelltes) Nachbehandlungssystem abzugeben. Das Hydrauliksystem 100 beinhaltet einen Fluidtank 102, eine Pumpe 104, ein Pumpenreservoir 106, ein Ventil 108 und ein Zeitsteuerungsreservoir 110 einschließlich einer Durchflussöffnung 112.
Der Fluidtank 102 ist dafür ausgelegt, ein Fluidvolumen zu speichern. In bestimmten Ausführungsformen kann das Hydrauliksystem 100 ein Abgasreduktionsmittelabgabesystem beinhalten. In solchen Ausführungsformen speichert der Fluidtank 102 ein Volumen eines Abgasreduktionsmittels, das so formuliert ist, dass es eine Reduktion eines durch das Nachbehandlungssystem strömenden Fluids erleichtert. Zum Beispiel kann das Abgas ein Dieselabgas beinhalten und das Abgasreduktionsmittel kann ein Diesel-Emissions-Fluid beinhalten. Solche Diesel-Emissions-Fluide können eine Ammoniakquelle beinhalten, beispielsweise eine wässrige Harnstofflösung (z.B. das Diesel-Emissions-Fluid, das unter dem Handelsnamen ADBLUE^® erhältlich ist).
Die Pumpe 104 ist über eine Versorgungsleitung 101 fluidisch (auch als strömungstechnisch bezeichnet) mit dem Tank 102 gekoppelt. Die Pumpe 104 ist der Hauptantrieb, der dafür ausgelegt ist, das Fluid durch einen Hydraulikkreis des Hydrauliksystems 100 zu pumpen. Die Pumpe 104 beinhaltet ein Pumpenreservoir 106. Das Pumpenreservoir 106 wirkt als Zwischenspeicher für das Fluid und ermöglicht eine kontrollierte Dosierung des Fluids in das Ventil 108.
Das Ventil 108 steht mit dem Pumpenreservoir 106 über eine Druckleitung 103 in Fluidverbindung. Das Ventil 108 beinhaltet ein Einwegventil. In bestimmten Ausführungsformen kann das Ventil 108 in einem Injektor oder Dosierer enthalten sein, der dafür ausgelegt ist, ein Abgasreduktionsmittel (z.B. Harnstoff) an ein Nachbehandlungssystem zu liefern. In solchen Ausführungsformen kann der Injektor auch eine Düsen- oder Dosiererspitze (nicht dargestellt) aufweisen, die dafür ausgelegt ist, das Abgasreduktionsmittel in das Nachbehandlungssystem zu liefern.
Das Hydrauliksystem 100 beinhaltet außerdem ein Zeitsteuerungsreservoir 110, das eine Durchflussöffnung 112 beinhaltet. Eine Rücklaufleitung 105 koppelt das Pumpenreservoir 106 über das Zeitsteuerungsreservoir 110 fluidisch mit dem Fluidtank 102. In manchen Ausführungsformen weist die Rücklaufleitung 105 eine Länge auf (z.B. mindestens 1,25 Meter), die ausreicht, damit die Rücklaufleitung 105 als Zeitsteuerungsreservoir 110 dienen kann. In solchen Ausführungsformen kann ein Rücklaufanschluss, der die Durchflussöffnung 112 beinhaltet, im Hydrauliksystem 100 enthalten sein, um die Rücklaufleitung 105 fluidisch mit dem Pumpenreservoir 106 zu koppeln. Auf diese Weise bildet das Hydrauliksystem 100 einen geschlossenen Hydraulikkreis. Ferner ist ein Ende der Rücklaufleitung 105, das mit dem Fluidtank 102 gekoppelt ist, so innerhalb des Fluidtanks 102 angeordnet, dass es oberhalb einer Oberfläche des im Fluidtank 102 enthaltenen Fluids positioniert ist.
In bestimmten Ausführungsformen beinhaltet die Durchflussöffnung 112 kein Rückschlagventil, so dass die Durchflussöffnung 112 einen bidirektionalen Strom zwischen dem Pumpenreservoir 106 und dem Fluidtank 102 ermöglicht. Zum Beispiel ist 4 eine Abbildung eines Querschnitts eines Rücklaufanschlusses 211, der im Hydrauliksystem 100 enthalten sein kann. Der Rücklaufanschluss 211 beinhaltet eine Durchflussöffnung 212 und eine Rückschlagventilbaugruppe, die von Pfeil D angezeigt wird und die aus dem Rücklaufanschluss 211 entfernt wird, bevor der Rücklaufanschluss 211 in das Hydrauliksystem 100 integriert wird. Auf diese Weise kann der Rücklaufanschluss 211 und damit die Durchflussöffnung 212 einen bidirektionalen Strom zwischen dem Pumpenreservoir 106 und dem Fluidtank 102 ermöglichen.
Das Hydrauliksystem 100 ist dafür ausgelegt, zwischen einem Normalzustand und einem Spülzustand zu wechseln. 1 zeigt das Hydrauliksystem, das im Normalzustand arbeitet. Im Normalzustand ist die Pumpe 104 eingeschaltet und das Fluid wird von der Pumpe 104 aus dem Fluidtank 102 in das Pumpenreservoir 106 gepumpt. Ein erster Teil des Fluids wird aus dem Pumpenreservoir 106 über die Druckleitung 103 zum Ventil 108 geliefert. Zum Beispiel kann der erste Teil des Fluids eine abgemessene Menge eines durch die Druckleitung 103 und das Ventil 108 an das Nachbehandlungssystem zu liefernden Abgasreduktionsmittels beinhalten.
Ein zweiter Teil des Fluids wird durch die Rücklaufleitung 105 über die Durchflussöffnung 112 und das Zeitsteuerungsreservoir 110 zum Fluidtank 102 geliefert, wie durch Pfeil A in 1 dargestellt. Der zweite Teil des Fluids ist deutlich kleiner als der erste Teil des Fluids. Zum Beispiel kann der zweite Teil des Fluids eine überschüssige Menge an Abgasreduktionsmittel enthalten, die im Pumpenreservoir 106 zurückgeblieben ist, nachdem der erste Teil des Abgasreduktionsmittels durch das Ventil 108 zum Nachbehandlungssystem geliefert worden ist. Der zweite Teil des Fluids wird durch die Rücklaufleitung 105 zurück zum Fluidtank 102 geliefert, um zu verhindern, dass etwaiges überschüssiges Abgasreduktionsmittel im Pumpenreservoir 106 zurückbleibt.
Wenn das Hydrauliksystem 100 in den Spülzustand übergeht, entwickelt sich ein erster negativer Druck in der Pumpe 104 und somit an einem Auslass derselben. Der erste negative Druck erzeugt einen zweiten negativen Druck im Pumpenreservoir 106, im Ventil 108 und in der Druckleitung 103. Der zweite negative Druck spült das Ventil 108 und die Druckleitung 103 in einer ersten Zeitspanne. Wenn sich der negative Druck entwickelt, wird im weiteren Verlauf Fluid aus der Pumpe 104 über die Versorgungsleitung 101 zum Fluidtank 102 gesaugt. Der erste negative Druck hat den zweiten negativen Druck im Pumpenreservoir 106, in der Druckleitung 103 und im Ventil 108 zur Folge. Der zweite negative Druck in der Druckleitung 103 dient dazu, das Fluid in das Pumpenreservoir 106 zu ziehen und das Ventil 108 und die Druckleitung 103 zu spülen, wie von dem Pfeil B in 2 gezeigt ist.
Ein dritter negativer Druck entwickelt sich in der Rücklaufleitung, beispielsweise wegen des zweiten negativen Drucks im Pumpenreservoir 106. Der dritte negative Druck zieht das Abgasreduktionsmittel aus der Rücklaufleitung 105 über das Zeitsteuerungsreservoirs 110 und die Durchflussöffnung 112 in das Pumpenreservoir 106. Wenn der Rest des Fluids aus dem Zeitsteuerungsreservoir 110 und der Durchflussöffnung 112 in das Pumpenreservoir 106 gesaugt worden ist, zieht der dritte negative Druck weiterhin Luft aus dem Fluidtank 102 in das Pumpenreservoir 106. Dadurch wird die Rücklaufleitung 105 in einer zweiten Zeitspanne gespült. Von den Elementen Zeitsteuerungsreservoir 110, Durchflussöffnung 112 und Rücklaufleitung 105 ist mindestens eines so ausgelegt, dass die zweite Zeitspanne größer ist als die erste Zeitspanne, wie hierin beschrieben. Anders ausgedrückt, das Spülen der Druckleitung 103 und der Rücklaufleitung 105 beginnt zur gleichen Zeit, aber die Druckleitung 103 wird innerhalb der ersten Zeitspanne als erste durchgespült, während die Rücklaufleitung 105 bis zum Ende der zweiten Zeitspanne weiterhin gespült wird, nachdem die Druckleitung 103 gespült worden ist.
In manchen Ausführungsformen ist das Zeitsteuerungsreservoir 110 dafür ausgelegt, ein Volumen des Fluids aufzunehmen, um ein Spülen der Rücklaufleitung 105 zu ermöglichen, nachdem die Druckleitung 103 gespült worden ist. In solchen Ausführungsformen dient das Zeitsteuerungsreservoir 110 als Hydraulikzeitsteuerung, um für eine Verzögerung der Spülung der Rücklaufleitung 105 in Bezug auf die Druckleitung 103 zu sorgen. In anderen Ausführungsformen kann die Durchflussöffnung 112 einen Durchmesser aufweisen, der dafür ausgelegt ist, ein Spülen der Rücklaufleitung 105 zu ermöglichen, nachdem die Druckleitung 103 gespült worden ist. Der Durchmesser der Durchflussöffnung, das Volumen des Zeitsteuerungsreservoirs 110 und die Viskosität des Fluids können eine zeitliche Steuerung des Spülens der Rücklaufleitung 105 ermöglichen, so dass die Rücklaufleitung 105 gespült wird, nachdem die Druckleitung 103 gespült worden ist. Zum Beispiel können sich der zweite negative Druck in der Druckleitung 103 und im Ventil 108 von einem relativ niedrigen Wert in einen relativ hohen Wert ändern, wenn der letzte Rest Fluid durch die Durchflussöffnung 112 in das Pumpenreservoir 106 gesaugt worden ist und die weniger viskose Luft durch die Durchflussöffnung 112 strömt (wie hierin ausführlicher mit Bezug auf 6 beschrieben wird).
In noch anderen Ausführungsformen kann die Rücklaufleitung 105 so ausgelegt sein, dass sie eine Länge aufweist, die es ermöglicht, ein ausreichendes Volumen des Fluids in der Rücklaufleitung 105 aufzunehmen, damit die Druckleitung 103 vor der Rücklaufleitung 105 gespült werden kann. Zum Beispiel kann die Länge so sein, dass die Rücklaufleitung 105 unabhängig davon, ob eine Düsen- oder Dosiererspitze zum Liefern des Abgasreduktionsmittelsystems zum Nachbehandlungssystem durchlässig ist oder mit abgelagertem Abgasreduktionsmittel blockiert ist, nach der Druckleitung 103 gespült wird. 5 zeigt ein Beispiel für eine Rücklaufleitung 205, die im Hydrauliksystem 100 verwendet werden kann. Die Rücklaufleitung 205 ist in einer Rennbahnkonfiguration angeordnet, so dass die Rücklaufleitung 205 kompakt in einem Hydrauliksystem (z.B. dem Hydrauliksystem 100) positioniert werden kann. Um sicherzustellen, dass die Reihenfolge des Leerens eingehalten wird, ist das Volumen des Zeitsteuerungsreservoirs 110 so gestaltet, dass das Leeren der Druckleitung bei beschränktem Gaseintritt aus dem Dosierer/der Düse bewältigt werden kann. Das Verhältnis zwischen dem Volumen der Rücklaufleitung 105 und der Druckleitung 103 ist umgekehrt proportional zum Durchmesser der Durchflussöffnung 112. In einer konkreten Ausführungsform liegt dieses Verhältnis im Bereich von 30–35 % (einschließlich aller dazwischen liegenden Bereiche und Werte) (z.B. bei 33 %). Das Volumen der Rücklaufleitung 105 kann durch Ändern der Länge oder des Durchmessers der Leitung beeinflusst werden.
Nach dem Spülen der Rücklaufleitung 105 wird durch den ersten Druck weiterhin Fluid aus dem Pumpenreservoir 106 in den Fluidtank 102 gezogen, um das Pumpenreservoir für eine dritte Zeitspanne mit Luft zu spülen, nachdem die Rücklaufleitung 105 gespült worden ist. Durch das Spülen des Pumpenreservoirs 106 mit Luft aus dem Fluidtank 102 werden das Ventil 108, die Druckleitung 103 und das Pumpenreservoir 106 auf Atmosphärendruck mit Luft gefüllt, so dass kein Fluid im Pumpenreservoir 106 zurückbleibt. Anders ausgedrückt, das hydraulische System 100 ist so kalibriert, dass die Druckleitung 103 vor der Rücklaufleitung 105 gespült wird, und dass nach dem Spülen der Rücklaufleitung 105 ein ausreichender negativer Druck (z.B. der erste negative Druck) im Hydrauliksystem 100 herrscht, so dass das Spülen des Pumpenreservoirs 106 fortgesetzt werden kann, bis kein Fluid mehr im Pumpenreservoir 106 verbleibt. Das Spülen des Pumpenreservoirs 106 mit der Luft aus dem Fluidtank 102 gleicht den Druck im System auf nahe Umgebungsdruck aus, so dass kein negativer Druck im System verbleibt, um Fluid aus dem Fluidtank 102 in das Pumpenreservoir 106 zu ziehen, nachdem die Pumpe 104 abgeschaltet wurde.
Auf diese Weise bleibt kein Fluid im Pumpenreservoir 108 zurück, nachdem die Pumpe abgeschaltet wurde. Es besteht somit keine Gelegenheit für das Fluid, unter kalten Bedingungen im Pumpenreservoir 106 zu gefrieren, wodurch Fehlfunktionen und Ausfälle der Pumpe eliminiert werden können. In bestimmten Ausführungsformen wird die Pumpdauer so eingestellt, dass das Spülen der Rücklaufleitung 105 vor der Druckleitung 103 berücksichtigt wird.
6 beinhaltet Grafiken von Druckprofilen in der Druckleitung, die in einem Hydrauliksystem enthalten ist, beim Abschalten der Pumpe, die in dem Hydrauliksystem enthalten ist. Das Hydrauliksystem kann dem Hydrauliksystem von 1–3 im Wesentlichen ähnlich sein. Das Hydrauliksystem wurde verwendet, um Diesel-Emissions-Fluid zu pumpen. Das Hydrauliksystem beinhaltet den Rücklaufanschluss von 4 mit einer Durchflussöffnung mit und ohne ein Rückschlagventil. Die Druckprofile der Druckleitung für das Hydrauliksystem, das den Rücklaufanschluss mit Rückschlagventilund einen offenen Dosierer beinhaltet (d.h. eine Düse eines Injektors) und dem Hydrauliksystem, das den Rücklaufanschluss ohne Rückschlagventil beinhaltet und einem offenen Dosierer aufweist (d.h. nicht mit Ablagerungen von Diesel-Emissions-Fluiden verstopft) sind einander ähnlich. Jedoch erreicht der Druck in der Druckleitung, die in dem Hydrauliksystem enthalten ist, das den Rücklaufanschluss ohne das Rückschlagventil aufweist, nach einem anfänglichen negativen Druck viel schneller ein Gleichgewicht in der Nähe des Atmosphärendrucks als bei dem System mit dem Rücklaufanschluss, der das Rückschlagventil aufweist.
Wenn das Rückschlagventil vorhanden ist und der Dosierer verstopft ist, sinkt der Druck in der Druckleitung auf einen erheblichen negativen Druck von –50 kPa, wie aus 6 ersichtlich ist, und bleibt bei diesem Druck für eine längere Zeitspanne, auch nachdem die Pumpe abgeschaltet wurde. Dieser länger andauernde negative Druck führt dazu, dass das Abgasreduktionsmittel in das Pumpenreservoir gezogen wird, nachdem die Pumpe abgeschaltet wurde, was schädlich ist, wie hierin beschrieben wird.
Wenn das Rückschlagventil fehlt und der Dosierer verstopft ist, wird dagegen der negative Druck bis zur Zeit T1 in der Druckleitung erzeugt. Diese Zeit wird von dem Druckunterschied über der Durchflussöffnung, der Größe (z.B. dem Durchmesser) der Durchflussöffnung und/oder der Viskosität des Fluids, das durch die Durchflussöffnung strömt, beeinflusst. Auf diese Weise können das Zeitsteuerungsreservoir und die Durchflussöffnung als Zeitsteuerung verwendet werden, um zu ermöglichen, dass die Druckleitung vor der Rücklaufleitung gespült wird. Die Zeit T1 reicht zum Spülen der Druckleitung aus und entspricht der Zeit, bis zu der der letzte Rest des Diesel-Emissions-Fluids in das Pumpenreservoir gezogen worden ist. Zu dieser Zeit strömt die weniger viskose Luft, die aus dem Tank gezogen wird, durch die Durchflussöffnung, wodurch der negative Druck in der Druckleitung in die Nähe des Umgebungsdrucks steigen kann (von –50 kPa auf –10 kPa). Anders ausgedrückt, der Zeitpunkt T1 stellt eine Änderung in einem Betriebszustand des Hydrauliksystems dar, wobei der Hydraulikkreis des Systems vor T1 hauptsächlich die Druckleitung spült und der Hydraulikkreis nach T1 hauptsächlich die Pumpenbaugruppe spült. Nach dem Abschalten der Pumpe zieht die Durchflussöffnung weiterhin Luft an und füllt das Pumpenreservoir und die Druckleitung effektiv auf Umgebungsdruck mit Luft, wodurch jeglicher negativer Druck in diesen Komponenten verhindert wird, der andernfalls das Abgasreduktionsmittel in das Pumpenreservoir zurücksaugen könnte.
7A und 7B zeigen detaillierter verschiedene Druckprofile einer Druckleitung in verschiedenen Betriebszuständen eines Hydrauliksystems, welches das Zeitsteuerungsreservoir und die Durchflussöffnung mit und ohne das Rückschlagventil beinhaltet. 7A zeigt die Druckprofile in verschiedenen Betriebszuständen des Hydrauliksystems, das die Durchflussöffnung mit dem Rückschlagventil aufweist und wo der Dosierer verstopft ist. Sobald die Pumpe abgeschaltet worden ist, entwickelt sich ein erheblicher negativer Druck in der Druckleitung. Der negative Druck (etwa –50 kPa) wird nach dem Abschalten der Pumpe über längere Zeit aufrechterhalten, wodurch ein Rücklauf des Abgasreduktionsmittels aus dem Tank zum Pumpenreservoir erzwungen wird.
Wenn das Rückschlagventil von der Durchflussöffnung entfernt wird und der Dosierer verstopft ist, entwickelt sich dagegen ein negativer Druck (etwa –50 kPa) in der Druckleitung, bis die Druckleitung gespült worden ist, wenn die Pumpe abgeschaltet wird. Die Druckleitung wird bis zur Zeit T1 vollständig gespült. Die Rücklaufleitung wird bis zur Zeit T2 weiter gespült, über das Spülen der Druckleitung hinaus. Der Druck wird bis zur Zeit T3 auf etwa (–10 kPa) verringert, während das Pumpenreservoir weiterhin gespült wird. Zur Zeit T4 ist das System vollständig gespült und der Druck im System steigt auf nahe Atmosphärendruck.
8 ist ein schematisches Flussdiagramm eines Beispiels für ein Verfahren 300 zum Spülen eines Hydrauliksystems (z.B. des Hydrauliksystems 100). Das Hydrauliksystem umfasst einen Fluidtank (z.B. den Fluidtank 102), eine Pumpe (z.B. die Pumpe 104), ein Pumpenreservoir (z.B. das Pumpenreservoir 106), eine Versorgungsleitung (z.B. die Versorgungsleitung 101), die den Fluidtank fluidisch mit der Pumpe koppelt, ein Ventil (z.B. das Ventil 108), das mit dem Pumpenreservoir in Fluidverbindung steht, und eine Druckleitung (z.B. die Druckleitung 103), die das Pumpenreservoir fluidisch mit dem Ventil koppelt.
Das Verfahren 300 umfasst die Bereitstellung eines Zeitsteuerungsreservoirs einschließlich einer Durchflussöffnung bei 302. Das Pumpenreservoir ist bei 304 durch das Zeitsteuerungsreservoir über eine Rücklaufleitung fluidisch mit dem Fluidtank gekoppelt. Zum Beispiel ist das Zeitsteuerungsreservoir 110 bereitgestellt, das die Durchflussöffnung 112/212 beinhaltet. Das Pumpenreservoir 106 ist durch das Zeitsteuerungsreservoir 110 über die Rücklaufleitung 105/205 fluidisch mit dem Fluidtank 102 gekoppelt.
Die Pumpe wird bei 306 aktiviert, um das Hydrauliksystem in einem Normalzustand zu betätigen. Im Normalzustand wird ein erster Teil des Fluids aus dem Pumpenreservoir über die Druckleitung zum Ventil geliefert. Ferner wird ein zweiter Teil des Fluids aus dem Pumpenreservoir durch die Rücklaufleitung über die Durchflussöffnung und das Zeitsteuerungsreservoir zum Tank geliefert.
Die Pumpe wird bei 308 deaktiviert, um das Hydrauliksystem in einem Spülzustand zu betätigen. Im Spülzustand entwickelt sich ein erster negativer Druck in der Pumpe und in einer Leitung, welche die Pumpe mit dem Pumpenreservoir verbindet. In manchen Ausführungsformen kann eine Drehrichtung der Pumpe umgekehrt werden, um den ersten negativen Druck zu erzeugen oder auf andere Weise einen absoluten Wert des ersten negativen Drucks zu vergrößern. Der erste negative Druck erzeugt einen zweiten negativen Druck im Pumpenreservoir, im Ventil und in der Druckleitung. Der zweite negative Druck spült das Ventil und spült die Druckleitung in einer ersten Zeit ab dem Abschalten der Pumpe, wie oben beschrieben.
Ein dritter negativer Druck entwickelt sich in der Rücklaufleitung. Der dritte negative Druck zieht das Abgasreduktionsmittel aus der Rücklaufleitung über das Zeitsteuerungsreservoir und die Durchflussöffnung in das Pumpenreservoir. Durch den dritten negativen Druck wird in einer zweiten Zeit ab dem Abschalten der Pumpe weiterhin Luft aus dem Fluidtank in das Pumpenreservoir gezogen, so dass die Rücklaufleitung gespült wird. Durch den ersten negativen Druck wird über eine dritte Zeit fortgesetzt Fluid in den Fluidtank gezogen, um das Pumpenreservoir mit Luft zu spülen, nachdem die Rücklaufleitung gespült worden ist. Durch das Spülen des Pumpenreservoirs werden das Ventil, die Druckleitung und das Pumpenreservoir auf Atmosphärendruck mit Luft gefüllt, so dass kein Fluid im Pumpenreservoir zurückbleibt.
Das Zeitsteuerungsreservoir (z.B. das Zeitsteuerungsreservoir 110), die Durchflussöffnung (z.B. die Durchflussöffnung 112/212) und/oder die Rücklaufleitung (z.B. die Rücklaufleitung 105/205) sind so aufgebaut, dass die zweite Zeit länger ist als die erste Zeit. Zum Beispiel kann das Zeitsteuerungsreservoir dafür ausgelegt sein, ein Volumen des Fluids aufzunehmen, um ein Spülen der Rücklaufleitung in der zweiten Zeit zu ermöglichen.
In manchen Ausführungsformen weist die Durchflussöffnung einen Durchmesser auf, der dafür ausgelegt ist, ein Spülen der Rücklaufleitung in der zweiten Zeit zu ermöglichen. Die Durchflussöffnung kann einen bidirektionalen Strom des Fluids ermöglichen. Zum Beispiel kann es sein, dass die Durchflussöffnung kein Rückschlagventil aufweist, so dass das Fluid zwischen dem Fluidtank und dem Pumpenreservoir hin und her strömen kann.
In manchen Ausführungsformen weist die Druckleitung eine erste Länge auf und die Rücklaufleitung weist eine zweite Länge auf, die größer ist als die erste Länge. Die zweite Länge kann dafür ausgelegt sein, ein Spülen der Rücklaufleitung in der zweiten Zeit zu ermöglichen. Zum Beispiel liegt ein Verhältnis zwischen einem Rücklaufleitungsvolumen der Rücklaufleitung und einem Druckleitungsvolumen der Druckleitung im Bereich von 30 % bis 35 %, einschließlich aller dazwischen liegenden Bereiche und Werte. Ferner kann ein Ende der Rücklaufleitung, das mit dem Fluidtank verbunden ist, so innerhalb des Fluidtanks angeordnet sein, dass es oberhalb einer Oberfläche des im Fluidtank enthaltenen Fluids positioniert ist.
Jeder der im Verfahren 300 oder irgendeinem anderen hierin beschriebenen Verfahren enthaltenen Arbeitsschritte kann von einer Steuerschaltung durchgeführt werden, die beispielsweise eine Steuereinrichtung umfassen kann. Die Steuerschaltung kann betriebsmäßig mit dem Hydrauliksystem 100 oder irgendeinem anderen hierin beschriebenen Hydrauliksystem gekoppelt sein, um dessen Betrieb zu steuern, beispielsweise ein Spülen desselben zu ermöglichen, wie hierin beschrieben. Die Steuereinrichtung kann einen Speicher umfassen, beispielsweise ein nichtflüchtiges computerlesbares Medium, das Befehle oder Algorithmen speichert, die den Arbeitsschritten des Verfahrens 300 entsprechen. Die Steuereinrichtung kann auch einen Prozessor zum Interpretieren und Ausführen der im Speicher gespeicherten Befehle oder Algorithmen beinhalten. Die Steuereinrichtung kann auch einen Sensor (z.B. zum Abfühlen verschiedener Parameter des Hydrauliksystems) und/oder einen Transceiver (z.B. zur Übertragung von Kommunikationssignalen an das Hydrauliksystem (z.B. die Pumpe 104 des Hydrauliksystems 100) beinhalten. In verschiedenen Ausführungsformen kann die Steuereinrichtung auch eine oder mehrere Schaltungen beinhalten, um den Betrieb der Pumpe oder anderer im Hydrauliksystem enthaltener Komponenten zu steuern.
Die hierin verwendeten Einzahlformen „ein/eine“ und „der/die/das“ schließen auch die Pluralformen ein, sofern der Kontext dies nicht ausdrücklich anderweitig vorgibt. Daher soll zum Beispiel der Begriff „ein Element“ ein einzelnes Element oder eine Kombination von Elementen bedeuten, und „ein Material“ soll ein oder mehrere Materialien oder eine Kombination davon bedeuten.
Wie hierin verwendet, bedeuten die Begriffe „etwa“ und „ungefähr“ im Allgemeinen plus oder minus 10 % des angegebenen Werts. Beispielsweise würde „etwa 0,5“ die Werte 0,45 und 0,55 einschließen, „etwa 10“ würde 9 bis 11 einschließen, „etwa 1000“ würde 900 bis 1100 einschließen.
Die Begriffe „gekoppelt“, „verbunden“ und dergleichen bedeuten im hierin verwendeten Sinne das direkte oder indirekte Verbinden zweier Elemente miteinander. Diese Verbindung kann stationär (z. B. permanent) oder beweglich (z. B. entfernbar oder lösbar) geschehen. Diese Verbindung kann dadurch erreicht werden, dass die beiden Elemente oder die beiden Elemente und beliebige weitere Zwischenelemente untereinander integral 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 bei Lesen dieser Offenbarung unschwer, dass viele Modifikationen möglich sind (z. B. Variationen in Größen, Dimensionen, Strukturen, Formen und Abschnitten 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. Weitere Ersetzungen, Modifikationen, Änderungen und Auslassungen können ebenfalls in der Konstruktion, den Betriebsbedingungen und der Anordnung der verschiedenen, beispielhaften Ausführungsformen vorgenommen werden, ohne vom Umfang der vorliegenden Erfindung abzuweichen.
Eine Bezugnahme auf „eine Ausführungsform“ oder eine ähnliche Wortwahl bedeutet in dieser gesamten Spezifikation, dass eine besondere Eigenschaft, Struktur oder Charakteristik, die in Zusammenhang mit der Ausführungsform beschrieben wird, mindestens in einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung enthalten ist. Wenn die Wendungen „in einer Ausführungsform“ und eine ähnliche Wortwahl in dieser Beschreibung auftaucht, muss sich eine solche Angabe nicht unbedingt immer auf ein und dieselbe Ausführungsform beziehen. Ebenso bedeutet die Verwendung des Ausdrucks „Implementierung“ eine Implementierung, die ein bestimmtes Merkmal, eine bestimmte Struktur oder Eigenschaft aufweist, das bzw. die in Verbindung mit einer oder mehreren Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung beschrieben worden ist, jedoch kann eine Implementierung, wenn eine ausdrückliche Korrelation fehlt, die auf etwas anderes hinweisen würde, mit einer oder mehreren Ausführungsformen assoziiert sein.
Obgleich diese Patentschrift viele spezielle Ausführungseinzelheiten enthält, sollten diese nicht als Einschränkung des Umfangs aller Erfindungen oder der Ansprüche gedacht sein, jedoch vielmehr als Beschreibungen von Merkmalen, die für bestimmte Ausführungen von bestimmten Erfindungen spezifisch sind. Bestimmte, in dieser Patentschrift im Kontext separater Ausführungen beschriebene Merkmale können auch in Kombination in einer einzigen Ausführung umgesetzt werden. Im Gegensatz dazu können verschiedene, im Kontext einer einzigen Ausführung beschriebene Merkmale auch in mehreren Ausführungen separat oder in einer beliebigen, geeigneten Unterkombination umgesetzt werden. Zudem können, obwohl vorstehende Merkmale so beschrieben sein können, dass sie in bestimmten Kombinationen fungieren und auch anfänglich als solche beansprucht sind, ein oder mehrere Merkmale aus einer beanspruchten Kombination in manchen Fällen aus der Kombination ausgesondert werden, und die beanspruchte Kombination kann auf eine Unterkombination oder Variation einer Unterkombination gerichtet sein.

Claims

Hydrauliksystem, umfassend: eine Pumpe; ein Pumpenreservoir; eine Versorgungsleitung, die einen Fluidtank fluidisch mit der Pumpe koppelt, wobei die Versorgungsleitung so aufgebaut ist, dass sie ein Fluid aus dem Fluidtank empfängt; ein Ventil, das mit dem Pumpenreservoir in Fluidverbindung steht; eine Druckleitung, die das Pumpenreservoir fluidisch mit dem Ventil koppelt; ein Zeitsteuerungsreservoir, das eine Durchflussöffnung aufweist; und eine Rücklaufleitung, die dafür ausgelegt ist, das Pumpenreservoir über das Zeitsteuerungsreservoir mit dem Fluidtank in Fluidverbindung zu bringen, wobei das Hydrauliksystem dafür ausgelegt ist, zwischen einem Normalzustand und einem Spülzustand zu wechseln, wobei im Normalzustand: die Pumpe eingeschaltet ist, ein erster Teil des Fluids aus dem Fluidtank über die Druckleitung aus dem Pumpenreservoir zum Ventil geliefert wird und ein zweiter Teil des Fluids aus dem Pumpenreservoir durch die Rücklaufleitung über die Durchflussöffnung und das Zeitsteuerungsreservoir zum Fluidtank geliefert wird, und wobei im Spülzustand: ein erster negativer Druck an einem Auslass der Pumpe entsteht, wobei der erste negative Druck einen zweiten negativen Druck im Pumpenreservoir, im Ventil und in der Druckleitung erzeugt, wobei der zweite negative Druck in einer ersten Zeit ab einem Abschalten der Pumpe das Ventil spült und die Druckleitung spült, und ein dritter negativer Druck in der Rücklaufleitung entsteht, wobei der dritte negative Druck das Fluid aus der Rücklaufleitung über das Zeitsteuerungsreservoir und die Durchflussöffnung in das Pumpenreservoir zieht; wobei der dritte negative Druck in einer zweiten Zeit ab dem Abschalten der Pumpe außerdem Luft aus dem Fluidtank in das Pumpenreservoir zieht, so dass die Rücklaufleitung gespült wird; wobei die zweite Zeit länger ist als die erste Zeit; wobei der erste negative Druck weiterhin das Fluid aus dem Fluidtank zieht und das Pumpenreservoir mit der Luft spült, für eine dritte Zeit nachdem die Rücklaufleitung gespült worden ist; wobei das Spülen des Pumpenreservoirs das Ventil, die Druckleitung und das Pumpenreservoir auf Atmosphärendruck mit Luft füllt, so dass kein Fluid im Pumpenreservoir zurückbleibt.
Hydrauliksystem nach Anspruch 1, wobei mindestens eines aus dem Folgenden: dem Zeitsteuerungsreservoir, der Durchflussöffnung und der Rücklaufleitung, so aufgebaut ist oder sind, dass bewirkt wird, dass die zweite Zeit länger ist als die erste Zeit.
Hydrauliksystem nach Anspruch 2, wobei das Zeitsteuerungsreservoir dafür ausgelegt ist, ein Volumen des Fluids aufzunehmen, um ein Spülen der Rücklaufleitung in der zweiten Zeit zu ermöglichen.
Hydrauliksystem nach Anspruch 3, wobei die Durchflussöffnung einen Durchmesser aufweist, der dafür ausgelegt ist, ein Spülen der Rücklaufleitung in der zweiten Zeit zu ermöglichen.
Hydrauliksystem nach Anspruch 3, wobei die Durchflussöffnung kein Rückschlagventil aufweist, so dass die Durchflussöffnung einen bidirektionalen Strom des Fluids zwischen dem Pumpenreservoir und dem Fluidtank ermöglicht.
Hydrauliksystem nach Anspruch 1, wobei das Fluid ein Abgasreduktionsmittel ist.
Hydrauliksystem nach Anspruch 1, wobei das Fluid ein Diesel-Emissions-Fluid umfasst.
Hydrauliksystem nach Anspruch 2, wobei die Druckleitung eine erste Länge aufweist und die Rücklaufleitung eine zweite Länge aufweist, die größer ist als die erste Länge, wobei die zweite Länge dafür ausgelegt ist, ein Spülen der Rücklaufleitung in der zweiten Zeit zu ermöglichen.
Hydrauliksystem nach Anspruch 8, wobei ein Verhältnis zwischen einem Rücklaufleitungsvolumen der Rücklaufleitung und einem Druckleitungsvolumen der Druckleitung im Bereich von 30 % bis einschließlich 35 % liegt.
Vorrichtung zum Spülen eines Hydrauliksystems, umfassend einen Fluidtank, der ein Fluid enthält, eine Pumpe, ein Pumpenreservoir, eine Versorgungsleitung, die den Fluidtank fluidisch mit der Pumpe koppelt, ein Ventil, das mit dem Pumpenreservoir in Fluidverbindung steht, und eine Druckleitung, die das Pumpenreservoir fluidisch mit dem Ventil koppelt, wobei die Vorrichtung umfasst: ein Zeitsteuerungsreservoir, das eine Durchflussöffnung aufweist; und eine Rücklaufleitung, die das Pumpenreservoir über das Zeitsteuerungsreservoir fluidisch mit dem Fluidtank koppelt, wobei die Vorrichtung dafür ausgelegt ist, einen Wechsel des Hydrauliksystems zwischen einem Normalzustand und einem Spülzustand zu ermöglichen, wobei im Normalzustand: die Pumpe eingeschaltet ist, ein erster Anteil des Fluids aus dem Pumpenreservoir über die Druckleitung zum Ventil geliefert wird und ein zweiter Anteil des Fluids aus dem Pumpenreservoir durch die Rücklaufleitung über die Durchflussöffnung und das Zeitsteuerungsreservoir zum Tank geliefert wird, und wobei im Spülzustand: ein erster negativer Druck an einem Auslass der Pumpe entsteht, wobei der erste negative Druck einen zweiten negativen Druck im Pumpenreservoir, im Ventil und in der Druckleitung erzeugt, wobei der zweite negative Druck in einer ersten Zeit ab einem Abschalten der Pumpe das Ventil spült und die Druckleitung spült, und ein dritter negativer Druck in der Rücklaufleitung entsteht, wobei der dritte negative Druck das Fluid aus der Rücklaufleitung über das Zeitsteuerungsreservoir und die Durchflussöffnung in das Pumpenreservoir zieht, wobei der dritte negative Druck in einer zweiten Zeit ab dem Abschalten der Pumpe außerdem Luft aus dem Fluidtank in das Pumpenreservoir zieht, so dass die Rücklaufleitung gespült wird, wobei der erste negative Druck über eine dritte Zeit nach dem Spülen des Pumpenreservoirs weiter das Fluid aus dem Fluidtank zieht und das Pumpenreservoir mit der Luft spült, wobei das Spülen des Pumpenreservoirs das Ventil, die Druckleitung und das Pumpenreservoir auf Atmosphärendruck mit Luft füllt, so dass kein Fluid im Pumpenreservoir zurückbleibt, wobei von dem Folgenden: dem Zeitsteuerungsreservoir, der Durchflussöffnung und der Rücklaufleitung mindestens eines so aufgebaut ist, dass die zweite Zeit länger ist als die erste Zeit.
Vorrichtung nach Anspruch 10, wobei das Zeitsteuerungsreservoir dafür ausgelegt ist, ein Volumen des Fluids aufzunehmen, um ein Spülen der Rücklaufleitung in der zweiten Zeit zu ermöglichen.
Vorrichtung nach Anspruch 11, wobei die Durchflussöffnung einen Durchmesser aufweist, der dazu gestaltet ist, ein Spülen der Rücklaufleitung in der zweiten Zeit zu ermöglichen.
Vorrichtung nach Anspruch 11, wobei die Durchflussöffnung kein Rückschlagventil aufweist, so dass die Durchflussöffnung einen bidirektionalen Strom des Fluids zwischen dem Pumpenreservoir und dem Fluidtank ermöglicht.
Vorrichtung nach Anspruch 10, wobei das Fluid ein Abgasreduktionsmittel ist.
Vorrichtung nach Anspruch 10, wobei das Fluid ein Diesel-Emissions-Fluid umfasst.
Vorrichtung nach Anspruch 10, wobei die Druckleitung eine erste Länge aufweist und die Rücklaufleitung eine zweite Länge aufweist, die größer ist als die erste Länge, wobei die zweite Länge dafür ausgelegt ist, ein Spülen der Rücklaufleitung in der zweiten Zeit zu ermöglichen.
Vorrichtung nach Anspruch 16, wobei ein Verhältnis zwischen einem Rücklaufleitungsvolumen der Rücklaufleitung und einem Druckleitungsvolumen der Druckleitung im Bereich von 30 % bis einschließlich 35 % liegt.
Vorrichtung nach Anspruch 10, wobei ein Ende der Rücklaufleitung, das mit dem Fluidtank verbunden ist, so innerhalb des Fluidtanks angeordnet ist, dass es oberhalb einer Oberfläche des im Fluidtank enthaltenen Fluids positioniert ist.
Verfahren zum Spülen eines Hydrauliksystems, umfassend einen Fluidtank, eine Pumpe, ein Pumpenreservoir, eine Versorgungsleitung, die den Fluidtank fluidisch mit der Pumpe koppelt, ein Ventil, das mit dem Pumpenreservoir in Fluidverbindung steht, eine Druckleitung, die das Pumpenreservoir fluidisch mit dem Ventil koppelt, eine Rücklaufleitung, ein Zeitsteuerungsreservoir und eine Durchflussöffnung, wobei das Verfahren umfasst: Aktivieren der Pumpe, um das Hydrauliksystem in einem Normalzustand zu betätigen, wobei das Pumpenreservoir durch das Zeitsteuerungsreservoir und die Durchflussöffnung über die Rücklaufleitung mit dem Fluidtank in Fluidverbindung steht, wobei ein erster Anteil des Fluids aus dem Pumpenreservoir über die Druckleitung zum Ventil geliefert wird, und wobei ein zweiter Teil des Fluids aus dem Pumpenreservoir durch die Rücklaufleitung über die Durchflussöffnung und das Zeitsteuerungsreservoir zum Tank geliefert wird; und Deaktivieren der Pumpe, um das Hydrauliksystem in einem Spülzustand zu betreiben, wobei sich ein erster negativer Druck an einem Auslass der Pumpe entwickelt, wobei der erste negative Druck einen zweiten negativen Druck im Pumpenreservoir, im Ventil und in der Druckleitung erzeugt, wobei der zweite negative Druck in einer ersten Zeit ab dem Abschalten der Pumpe das Ventil spült und die Druckleitung spült, und ein dritter negativer Druck sich in der Rücklaufleitung entwickelt, wobei der dritte negative Druck das Fluid aus der Rücklaufleitung über das Zeitsteuerungsreservoir und die Durchflussöffnung in das Pumpenreservoir zieht, wobei der dritte negative Druck in einer zweiten Zeit ab dem Abschalten der Pumpe außerdem Luft aus dem Fluidtank in das Pumpenreservoir zieht, so dass die Rücklaufleitung gespült wird, wobei die zweite Zeit länger ist als die erste Zeit, wobei der erste negative Druck fortführend das Fluid aus dem Fluidtank zieht und das Pumpenreservoir mit der Luft spült über eine dritte Zeit nach dem Spülen der Rücklaufleitung, wobei das Spülen des Pumpenreservoirs das Ventil, die Druckleitung und das Pumpenreservoir auf Atmosphärendruck belüftet, so dass kein Fluid im Pumpenreservoir verbleibt.
Verfahren nach Anspruch 19, wobei von dem Zeitsteuerungsreservoir, der Durchflussöffnung und der Rücklaufleitung mindestens eines so aufgebaut ist, dass die zweite Zeit länger ist als die erste Zeit.
Verfahren nach Anspruch 20, ferner umfassend: Umkehren eines Stroms der Pumpe, um den ersten negativen Druck am Auslass der Pumpe zu erzeugen.
Verfahren nach Anspruch 20, wobei das Zeitsteuerungsreservoir dafür ausgelegt ist, ein Volumen des Fluids aufzunehmen, um ein Spülen der Rücklaufleitung in der zweiten Zeit zu ermöglichen.
Verfahren nach Anspruch 20, wobei die Durchflussöffnung einen Durchmesser aufweist, der dafür ausgelegt ist, ein Spülen der Rücklaufleitung in der zweiten Zeit zu ermöglichen.
Verfahren nach Anspruch 23, wobei die Durchflussöffnung kein Rückschlagventil aufweist, so dass die Durchflussöffnung einen bidirektionalen Strom des Fluids zwischen dem Pumpenreservoir und dem Fluidtank ermöglicht.
Verfahren nach Anspruch 20, wobei die Druckleitung eine erste Länge aufweist und die Rücklaufleitung eine zweite Länge aufweist, die größer ist als die erste Länge, wobei die zweite Länge dafür ausgelegt ist, ein Spülen der Rücklaufleitung in der zweiten Zeit zu ermöglichen.
Steuerschaltung zum Steuern eines Hydrauliksystems, um dessen Spülung zu ermöglichen, wobei das Hydrauliksystem einen Fluidtank, der ein Fluid enthält, eine Pumpe, ein Pumpenreservoir, eine Versorgungsleitung, die den Fluidtank fluidisch mit der Pumpe koppelt, ein Ventil, das mit dem Pumpenreservoir in Fluidverbindung steht, eine Druckleitung, die das Pumpenreservoir fluidisch mit dem Ventil koppelt, eine Rücklaufleitung, ein Zeitsteuerungsreservoir und eine Durchflussöffnung umfasst, wobei die Steuerschaltung umfasst: eine Steuereinrichtung, die dafür ausgelegt ist, betriebsmäßig mit dem Hydrauliksystem gekoppelt zu werden, wobei die Steuereinrichtung ferner dafür ausgelegt ist, den Betrieb des Hydrauliksystems so zu steuern, dass ein Wechsel des Hydrauliksystems zwischen einem Normalzustand und einem Spülzustand möglich ist, wobei im Normalzustand: die Steuereinrichtung die Pumpe aktiviert, so dass ein erster Teil des Fluids aus dem Pumpenreservoir über die Druckleitung zum Ventil geliefert wird und ein zweiter Teil des Fluids aus dem Pumpenreservoir durch die Rücklaufleitung über die Durchflussöffnung und das Zeitsteuerungsreservoir zum Tank geliefert wird, und wobei im Spülzustand: die Steuereinrichtung die Pumpe deaktiviert, so dass sich ein erster negativer Druck an einem Auslass der Pumpe entwickelt, wobei der erste negative Druck einen zweiten negativen Druck im Pumpenreservoir, im Ventil und in der Druckleitung erzeugt, wobei der zweite negative Druck in einer ersten Zeit ab dem Abschalten der Pumpe das Ventil spült und die Druckleitung spült, und ein dritter negativer Druck in der Rücklaufleitung entsteht, wobei der dritte negative Druck das Fluid aus der Rücklaufleitung über das Zeitsteuerungsreservoir und die Durchflussöffnung in das Pumpenreservoir zieht, wobei der dritte negative Druck in einer zweiten Zeit ab dem Abschalten der Pumpe außerdem Luft aus dem Fluidtank in das Pumpenreservoir zieht, so dass die Rücklaufleitung gespült wird, wobei der erste negative Druck fortführend das Fluid aus dem Fluidtank zieht und das Pumpenreservoir mit der Luft spült für eine dritte Zeit nach dem Spülen der Rücklaufleitung, wobei das Spülen des Pumpenreservoirs das Ventil, die Druckleitung und das Pumpenreservoir auf Atmosphärendruck belüftet, so dass kein Fluid im Pumpenreservoir verbleibt.