DE112018001905T5

DE112018001905T5 - Druck- und Durchflusssteuerung für Konstantpumpe in Reduktionsmitteldosiersystem

Info

Publication number: DE112018001905T5
Application number: DE112018001905.5T
Authority: DE
Inventors: Nassim Khaled; Masoud Ziabakhsh Deilami
Original assignee: Cummins Emission Solutions Inc
Current assignee: Cummins Emission Solutions Inc
Priority date: 2017-04-06
Filing date: 2018-04-05
Publication date: 2019-12-12
Also published as: WO2018187589A1; GB2575199A; CN110475951A; BR112019020656A2; GB201914257D0; US20200056525A1; CN110475951B; GB2575199B; US10975748B2

Abstract

Ein Reduktionsmitteldosiersystem schließt Folgendes ein: einen Dosierer; eine Konstantpumpe in Fluidverbindung mit dem Dosierer; eine Reduktionsmittelquelle in Fluidverbindung mit der Konstantpumpe; und eine Steuerung, die zum Steuern des Betriebs der Konstantpumpe kommunikativ mit der Konstantpumpe gekoppelt ist, wobei die Steuerung programmiert ist zum Betreiben der Konstantpumpe unter Verwendung eines Drucksteuersystems als Reaktion auf Daten, die anzeigen, dass der Dosierer kein Reduktionsmittel dosiert, und die Steuerung programmiert ist zum Betreiben der Konstantpumpe unter Verwendung eines Durchflusssteuersystem als Reaktion auf Daten, die anzeigen, dass der Dosierer Reduktionsmittel dosiert.

Description

VERWEIS AUF VERWANDTE ANMELDUNGEN
Diese Anmeldung beansprucht die Priorität und den Vorteil der vorläufigen U.S.-Patentanmeldung Nr. 62/482,466 , eingereicht am 6. April 2017, deren Inhalt hiermit vollumfänglich mitaufgenommen ist.
TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Anmeldung bezieht sich allgemein auf das Gebiet von Nachbehandlungssystemen für Verbrennungsmotoren.
HINTERGRUND
Bei Verbrennungsmotoren, wie beispielsweise Dieselmotoren, können Stickoxid-Verbindungen (NOx-Verbindungen) im Abgas abgegeben werden. Zum Reduzieren von NOx-Emissionen kann ein SCR-Verfahren eingesetzt werden, um die NOx-Verbindungen in stärker neutrale Verbindungen wie zweiatomigen Stickstoff, Wasser oder Kohlendioxid mit Hilfe eines Katalysators und eines Reduktionsmittels umzuwandeln. Der Katalysator kann in einer Katalysatorkammer eines Abgassystems, wie beispielsweise dem eines Fahrzeugs oder einer Energieerzeugungseinheit, eingeschlossen sein. Ein Reduktionsmittel, beispielsweise Ammoniakanhydrid oder Harnstoff, wird üblicherweise vor der Katalysatorkammer in den Abgasstrom eingebracht. Um das Reduktionsmittel für den SCR-Prozess in den Abgasstrom einzubringen, kann ein SCR-System das Reduktionsmittel durch einen vorgelagerten Dosierer, welcher das Reduktionsmittel vor der Katalysatorkammer in ein Abgasrohr der Abgasanlage zerstäubt oder sprüht, dosieren oder anderweitig einbringen. Das SCR-System kann einen oder mehrere Sensoren einschließen, um die Bedingungen innerhalb des Abgassystems zu überwachen.
KURZDARSTELLUNG
Hier beschriebene Implementierungen beziehen sich auf ein Reduktionsmitteldosiersystem zum Dosieren von Reduktionsmittel in ein Abgassystem zum Reduzieren von NOx. Das Reduktionsmitteldosiersystem kann eine Konstantpumpe zum Pumpen von Reduktionsmittel von einer Reduktionsmittelquelle zu einem Dosierer zum Dosieren von Reduktionsmittel in das Abgassystem einschließen. Eine Steuerung des Systems kann das System als ein Drucksteuersystem betreiben, wenn der Dosierer kein Reduktionsmittel dosiert, und als ein Durchflusssteuersystem, wenn der Dosierer Reduktionsmittel dosiert. Das Durchflusssteuersystem verwendet die feste lineare Beziehung der Durchflussrate zu der Pumpfrequenz oder -verdrängung, um die Flussratenausgabe der Pumpe mit reduzierter Verarbeitung durch die Steuerung akkurat zu steuern. Das Drucksteuersystem betreibt die Pumpe unter Verwendung von Auslassdruckmessungen zur Rückkopplungssteuerung, wenn der Dosierer kein Reduktionsmittel dosiert. Somit kann die Steuerung zwischen dem Drucksteuersystem und dem Durchflusssteuersystem basierend darauf umschalten, ob das System Reduktionsmittel dosiert oder nicht.
Eine Implementierung bezieht sich auf ein Reduktionsmitteldosiersystem, das einen Dosierer, eine Konstantpumpe in Fluidverbindung mit dem Dosierer, eine Reduktionsmittelquelle in Fluidverbindung mit der Konstantpumpe und eine Steuerung einschließt, die kommunikativ mit der Konstantpumpe gekoppelt ist, um den Betrieb der Konstantpumpe zu steuern. Die Steuerung ist programmiert zum Betreiben der Konstantpumpe unter Verwendung eines Drucksteuersystems als Reaktion auf Daten, die anzeigen, dass der Dosierer kein Reduktionsmittel dosiert, und programmiert zum Betreiben der Konstantpumpe unter Verwendung eines Durchflusssteuersystem als Reaktion auf Daten, die anzeigen, dass der Dosierer Reduktionsmittel dosiert.
Eine andere Implementierung bezieht sich auf einen Prozess, der das Zugreifen auf einen oder mehrere Eingangswerte für eines oder mehrere von einer Reduktionsmitteltemperatur, einer gewünschten Dosierrate, einem gemessenen Pumpenauslassdruck, einer Abgasdurchflussrate oder einer Abgastemperatur einschließt. Der Prozess schließt das Bestimmen eines Pumpendrucksollwerts für eine Konstantpumpe basierend auf den Eingangswerten, auf die zugegriffen wird, ein. Der Prozess schließt ferner das Vergleichen des Pumpendrucksollwerts mit dem gemessenen Pumpenauslassdruck und das Ausgeben eines Pumpfrequenzbefehls an die Konstantpumpe ein, um das Pumpen von Reduktionsmittel aus einem Reduktionsmitteltank durch einen Auslass der Konstantpumpe zu einem Dosierer über eine Auslassleitung und zurück zum Reduktionsmitteltank über eine Rücklaufleitung zu steuern.
Eine weitere Implementierung bezieht sich auf einen Prozess, der das Zugreifen auf einen oder mehrere Eingangswerte für eines oder mehrere von einer Reduktionsmitteltemperatur, einer gewünschten Dosierrate, einem gemessenen Pumpenauslassdruck, einer Abgasdurchflussrate oder einer Abgastemperatur einschließt. Der Prozess umfasst das Bestimmen eines Pumpfrequenzbefehls auf Basis der abgerufenen Eingangswerte und das Ausgeben des Pumpfrequenzbefehls an eine Konstantpumpe, um das Pumpen von Reduktionsmittel von einem Reduktionsmitteltank durch einen Auslass der Konstantpumpe zu einem Dosierer über eine Auslassleitung zum Dosieren zu steuern.
Figurenliste
Die Details einer oder mehrerer Implementierungen werden in den begleitenden Zeichnungen und der nachstehenden Beschreibung dargelegt. Weitere Merkmale, Aspekte und Vorteile der Offenbarung werden anhand der Beschreibung, der Zeichnungen und der Ansprüche ersichtlich, für die gilt:

1 ist ein Blockschaltbild eines beispielhaften selektiven katalytischen Reduktionssystems mit einem beispielhaften Reduktionsmittelzufuhrsystem für ein Abgassystem;
2 ist ein grafisches Diagramm, das eine Durchflussrate des Reduktionsmittels von einer Konstantpumpe in Bezug auf die Pumpfrequenz bei einem Druck von 0 bar und einem Druck von 8 bar darstellt, um die lineare Beziehung zu zeigen;
3 ist ein Blockdiagramm von Komponenten eines geschalteten Druck-/Durchflusssteuersystems und zeigt die Eingabeparameter an eine Steuerung für das System;
4 ist ein Prozessdiagramm, das das geschaltete Druck-/Durchflusssteuersystem darstellt, das durch die Steuerung von 3 implementiert ist und die Komponenten des Drucksteuersystems im Detail zeigt;
5 ist das Prozessdiagramm von 4, das das geschaltete Druck-/Durchflusssteuersystem darstellt, das durch den Steuerung von 3 implementiert ist und die Komponenten Durchfluss- oder Frequenzsteuersystems im Detail zeigt;
6 ist ein Flussdiagramm, das die Steuerung des geschalteten Druck-/Durchflusssteuersystems von 3 unter Verwendung des Drucksteuersystems zeigt, wenn es nicht dosiert;
7 ist ein Flussdiagramm, das die Steuerung des geschalteten Druck-/Durchflusssteuersystems von 3 unter Verwendung des Durchfluss- oder Frequenzsteuersystems beim Dosieren zeigt; und
8 ist ein Flussdiagramm für einen Schaltvorgang für eine Steuerung für ein geschaltetes Druck-/Durchfluss steuersystem.

Es ist anzumerken, dass es sich bei manchen oder allen der Figuren um schematische Darstellungen zu Zwecken der Veranschaulichung handelt. Die Figuren werden zum Zweck der Veranschaulichung einer oder mehrerer Implementierungen mit dem expliziten Verständnis bereitgestellt, dass sie nicht verwendet werden, um den Umfang oder die Bedeutung der Ansprüche zu beschränken.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
Es folgen detailliertere Beschreibungen verschiedener Konzepte im Zusammenhang mit und Implementierungen von Verfahren, Vorrichtungen und Systemen zur Steuerung einer Konstantpumpe für ein Reduktionsmitteldosiersystem. Genauer gesagt beschreibt die vorliegende Offenbarung die Verwendung eines Durchfluss- oder Frequenzsteuersystems und eines Drucksteuersystems zum Steuern der Konstantpumpe. Das Durchfluss- oder Frequenzsteuersystem wird von einer Steuerung implementiert, um die Konstantpumpe während Dosiervorgängen zu steuern, und das Drucksteuersystem wird von der Steuerung implementiert, um die Konstantpumpe zu steuern, wenn sie nicht dosiert. Die verschiedenen, vorstehend vorgestellten und nachstehend ausführlich beschriebenen Konzepte können auf eine von zahlreichen Weisen implementiert werden, da die beschriebenen Konzepte nicht auf eine bestimmte Art und Weise der Implementierung beschränkt sind. Beispiele für spezielle Implementierungen und Anwendungen werden hauptsächlich zu Zwecken der Veranschaulichung bereitgestellt.
Übersicht
Bei einigen Implementierungen eines Nachbehandlungssystems kann eine Konstantpumpe implementiert werden, um Reduktionsmittel zu einem Dosierer zu pumpen. Eine Konstantpumpe kann basierend auf einer Pumpenverdrängung oder -frequenz eine im Wesentlichen feste Durchflussrate des Reduktionsmittels liefern. Mit zunehmender Durchflussrate kann jedoch der Widerstandsdruck in den Fluidleitungen die Durchflussrate bei entsprechenden Pumpenverdrängungen oder -frequenzen verringern. Selbst mit den verringerten Durchflussraten behält die Durchflussrate jedoch relative zur Pumpenverdrängung oder -frequenz eine im Wesentlichen lineare Beziehung bei. Dementsprechend kann eine Steuerung unter Verwendung einer Pumpfrequenz und eines Pumpenausgangsdrucks, die den Widerstandsdruck anzeigen, Reduktionsmittel mit reduzierten Berechnungen und Eingangsvariablen genau dosieren. Zum Beispiel kann die Durchflussrate aus einer Konstantpumpe berechnet werden als eine Funktion der Pumpfrequenz, der Druckdifferenz und der Temperatur des Reduktionsmittels. Bei einigen Implementierungen kann die Spannung einer Batterie, die die Konstantpumpe mit Strom versorgt, verwendet werden, um die Durchflussratenfunktion weiter zu verfeinern. Das Vorstehende kann als ein Durchfluss- oder Frequenzsteuersystem betrachtet werden.
Während die Konstantpumpe beim Dosieren von Reduktionsmittel auf Basis der Pumpenverdrängung oder -frequenz gesteuert werden kann, kann es auch nützlich sein, Reduktionsmittel durch das Dosiersystem zu zirkulieren, wenn kein Reduktionsmittel dosiert wird, wie beispielsweise vom Reduktionsmitteltank zur Pumpe durch den Dosierer und schließlich wieder zum Reduktionsmitteltank durch eine Rücklaufleitung. Eine solche Zirkulation des Reduktionsmittels kann die Pumpe und/oder den Dosierer bei Betrieb bei heißen Umgebungstemperaturen thermisch kühlen und/oder die Wahrscheinlichkeit eines Einfrierens innerhalb des Systems bei Betrieb bei kalten Umgebungstemperaturen verringern. In solchen Fällen kann ein Drucksteuersystem, das den Pumpendruck überwacht, für ein Rückkopplungssteuersystem verwendet werden, um das Pumpen des zirkulierenden Reduktionsmittels durch das System zu steuern.
In einigen hier beschriebenen Implementierungen kann ein System zwischen dem Durchfluss- oder Frequenzsteuersystem während der Dosierung und dem Drucksteuersystem, wenn es nicht dosiert, umschalten. Solch ein geschaltetes Druck-/Durchflusssteuersystem kann durch eine Steuerung implementiert werden, um einen Pumpfrequenzbefehl an die Konstantpumpe zur genauen Dosierung auszugeben, wenn das Durchfluss- oder Frequenzregelungssystem in Betrieb ist, und um einen anderen Pumpfrequenzbefehl zum Zirkulieren von Reduktionsmittel an die Konstantpumpe auszugeben, wenn das Drucksteuersystem in Betrieb ist.
Überblick über das Nachbehandlungssystem
1 stellt ein Nachbehandlungssystem 100 dar, das ein beispielhaftes Reduktionsmittelzufuhrsystem 110 für ein Abgassystem 190 aufweist. Das Nachbehandlungssystem 100 schließt einen Partikelfilter, zum Beispiel einen Dieselpartikelfilter (DPF) 102, das Reduktionsmittelzufuhrsystem 110, ein Reaktorrohr oder eine Zersetzungskammer 104, einen SCR-Katalysator 106 und einen Sensor 150 ein.
Der DPF 102 ist dazu konfiguriert, Feinstaub, beispielsweise Ruß, aus in dem Abgassystem 190 strömendem Abgas zu entfernen. Der DPF 102 schließt einen Einlass ein, durch den das Abgas eintritt, und einen Auslass, durch den das Abgas austritt, nachdem Feinstaub im Wesentlichen aus dem Abgas gefiltert wurde und/oder Feinstaub in Kohlendioxid umgewandelt wurde.
Die Zersetzungskammer 104 ist dazu konfiguriert, ein Reduktionsmittel, wie beispielsweise Harnstoff, wässrige Ammoniaklösung oder DEF in Ammoniak umzuwandeln. Die Zersetzungskammer 104 schließt ein Reduktionsmittelzufuhrsystem 110 mit einem Dosierer 112 ein, der dazu konfiguriert ist, das Reduktionsmittel in die Zersetzungskammer 104 zu dosieren. Bei einigen Implementierungen wird das Reduktionsmittel dem SCR-Katalysator 106 vorgelagert eingespritzt. Die Reduktionsmitteltröpfchen durchlaufen dann die Prozesse der Verdampfung, Thermolyse und Hydrolyse, um gasförmiges Ammoniak innerhalb des Abgassystems 190 zu bilden. Die Zersetzungskammer 104 schließt einen Einlass in Fluidverbindung mit dem DPF 102, um das Abgas aufzunehmen, welches NOx-Emissionen enthält, und einen Auslass für das Abgas, die NOx-Emissionen, das Ammoniak und/oder verbleibendes Reduktionsmittel, das zu dem SCR-Katalysator 106 strömt, ein.
Die Zersetzungskammer 104 schließt den an der Zersetzungskammer 104 angebrachten Dosierer 112 ein, sodass der Dosierer 112 das Reduktionsmittel in die Abgase dosieren kann, die in das Abgassystem 190 strömen. Der Dosierer 112 kann einen Isolator 114 einschließen, der zwischen einem Abschnitt des Dosierers 112 und dem Abschnitt des Zersetzungskammer 104, an dem der Dosierer 112 befestigt ist, eingeschoben ist. Der Dosierer 112 ist fluidisch mit einer oder mehreren Reduktionsmittelquellen 116 gekoppelt. Bei einigen Implementierungen kann eine Pumpe 118 verwendet werden, um das Reduktionsmittel von der Reduktionsmittelquelle 116 für die Zufuhr zu dem Dosierer 112 unter Druck zu setzen.
Der Dosierer 112 und die Pumpe 118 sind zudem elektrisch oder kommunikativ mit einer Steuerung 120 gekoppelt. Die Steuerung 120 ist so konfiguriert, dass sie den Dosierer 112 steuert, um Reduktionsmittel in die Zersetzungskammer 104 zu dosieren. Die Steuerung 120 kann auch zum Steuern der Pumpe 118 konfiguriert sein. Die Steuerung 120 kann einen Mikroprozessor, eine anwendungsspezifische integrierte Schaltung (Application-Specific Integrated Circuit, ASIC), ein feldprogrammierbares Gate-Array (Field-Programmable Gate Array, FPGA) usw. oder Kombinationen davon einschließen. Die Steuerung 120 kann einen Speicher einschließen, der unter anderem eine elektronische, optische, magnetische oder eine andere Datenspeicher- oder Übermittlungsvorrichtung einschließt, die in der Lage ist, einem Prozessor, einer ASIC, einer FPGA usw. Programmanweisungen bereitzustellen. Der Speicher kann einen Speicherchip, einen elektrisch löschbaren programmierbaren Nur-Lese-Speicher (Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory, EEPROM), einen löschbaren programmierbaren Nur-Lese-Speicher (erasable programmable read only memory, EPROM), einen Flash-Speicher oder einen anderen geeigneten Speicher einschließen, aus dem die Steuerung 120 Anweisungen lesen kann. Die Anweisungen können einen Code aus einer beliebigen geeigneten Programmiersprache einschließen.
In bestimmten Implementierungen ist die Steuerung 120 derart strukturiert, dass sie bestimmte Vorgänge durchführt, wie beispielsweise die hierin in Bezug auf die 4-8 beschriebenen. Bei bestimmten Implementierungen stellt die Steuerung 120 einen Teil eines Verarbeitungsuntersystems dar, das ein oder mehrere Rechenvorrichtungen mit Speicher-, Verarbeitungs- und Kommunikationshardware einschließt. Bei der Steuerung 120 kann es sich um eine einzelne Vorrichtung oder eine verteilte Vorrichtung handeln, und die Funktionen der Steuerung 120 können durch Hardware und/oder als Computerbefehle auf einem nichtflüchtigen, computerlesbaren Datenspeichermedium durchgeführt werden.
In bestimmten Implementierungen umfasst die Steuerung 120 ein oder mehrere Module, die strukturiert sind, die Operationen der Steuerung 120 funktional auszuführen. Bei bestimmten Implementierungen kann die Steuerung 120 eine Frequenzsteuerschaltung, eine Drucksteuerschaltung und eine Systemschaltersteuerschaltung zum Durchführen der unter Bezugnahme auf die 4-8 beschriebenen Arbeitsvorgänge einschließen. Die Beschreibung hierin, einschließlich der Schaltungen, betont die strukturelle Unabhängigkeit der Aspekte der Steuerung 120 und veranschaulicht ein mögliches Gruppieren von Operationen und Verantwortlichkeiten der Steuerung 120. Andere Gruppierungen, die ähnliche Gesamtoperationen durchführen, sind als innerhalb des Umfangs der vorliegenden Anmeldung eingeschlossen zu betrachten. Schaltungen können in Hardware und/oder als Computerbefehle auf einem nichtflüchtigen, computerlesbaren Datenspeichermedium implementiert sein, und Schaltungen können über verschiedene Hardware oder computerbasierte Komponenten verteilt sein. Genauere Beschreibungen bestimmter Ausführungsformen von Steuerungsvorgängen sind in dem Abschnitt enthalten, der auf die 4-8 Bezug nimmt.
Beispielhafte und nicht einschränkende Schaltungsimplementierungselemente schließen Sensoren ein, die einen beliebigen, hierin angegebenen Wert bereitstellen, Sensoren, die einen beliebigen Wert bereitstellen, bei dem es sich um einen Vorläufer zu einem hierin angegebenen Wert handelt, Datalink- und/oder Netzwerkhardware einschließlich Kommunikationschips, oszillierender Kristalle, Kommunikationsverbindungen, Kabeln, Twisted-Pair-Verdrahtungen, Koaxialverdrahtungen, abgeschirmter Verdrahtungen, Sendern, Empfängern und/oder Sender-Empfängern, Logikschaltungen, fest verdrahteter Logikschaltungen, rekonfigurierbarer Logikschaltungen in einem bestimmten, nichtflüchtigen Zustand, die entsprechend der Schaltungspezifikation konfiguriert sind, Aktoren einschließlich mindestens eines elektrischen, hydraulischen oder pneumatischen Aktors, einer Magnetspule, eines Operationsverstärkers, analoger Steuerelemente (Federn, Filtern, Integratoren, Addierern, Teilern, Verstärkungselementen) und/oder digitaler Steuerelemente.
Der SCR-Katalysator 106 ist konfiguriert, die Reduktion von NOx-Emissionen durch Beschleunigen eines NOx-Reduktionsprozesses zwischen dem Ammoniak und dem NOx des Abgases in zweiatomigen Stickstoff, Wasser und/oder Kohlendioxid zu unterstützen. Der SCR-Katalysator 106 schließt einen Einlass in Fluidverbindung mit der Zersetzungskammer 104, von der Abgas und Reduktionsmittel empfangen werden, und einen Auslass in Fluidverbindung mit einem Ende der Abgasanlage 190 ein.
Das Abgassystem 190 kann ferner einen Oxidationskatalysator (z. B. einen Dieseloxidationskatalysator, DOC) in Fluidverbindung mit dem Abgassystem 190 einschließen (z. B. dem SCR-Katalysator 106 nachgelagert oder dem DPF 102 vorgelagert), um Kohlenwasserstoffe und Kohlenmonoxid im Abgas zu oxidieren.
Bei manchen Implementierungen kann der DPF 102 dem Reaktorrohr oder der Zersetzungskammer 104 nachgelagert positioniert sein. Beispielsweise können der DPF 102 und der SCR-Katalysator 106 in einer einzelnen Einheit, wie etwa einem DPF mit SDPF-Beschichtung (SDPF), kombiniert sein. Bei einigen Implementierungen kann der Dosierer 112 stattdessen einem Turbolader nachgelagert oder einem Turbolader vorgelagert angeordnet sein.
Der Sensor 150 kann mit dem Abgassystem 190 gekoppelt sein, um einen Zustand des Abgases, das durch das Abgassystem 190 strömt, zu erkennen. Bei einigen Implementierungen kann bei dem Sensor 150 ein Abschnitt innerhalb des Abgassystems 190 angeordnet sein, z. B. kann sich eine Spitze des Sensors 150 in einen Abschnitt des Abgassystems 190 erstrecken. Bei anderen Implementierungen kann der Sensor 150 Abgas durch eine andere Leitung empfangen, wie z. B. durch ein Probenrohr, das vom Abgassystem 190 verläuft. Während der Sensor 150 so dargestellt ist, dass er dem SCR-Katalysators 106 nachgelagert positioniert ist, versteht es sich, dass der Sensor 150 an jeder anderen Position des Abgassystems 190, einschließlich dem DPF 102 vorgelagert, innerhalb des DPF 102, zwischen dem DPF 102 und der Zersetzungskammer 104, innerhalb der Zersetzungskammer 104, zwischen der Zersetzungskammer 104 und dem SCR-Katalysator 106, innerhalb des SCR-Katalysators 106 oder dem SCR-Katalysator 106 nachgelagert, positioniert sein kann. Zusätzlich können zwei oder mehr Sensoren 150 verwendet werden, um einen Zustand des Abgases zu erkennen, wie z. B. zwei, drei, vier, fünf oder sechs Sensoren 150, wobei jeder Sensor 150 an einer der vorher erwähnten Positionen des Abgassystems 190 angeordnet ist.
Beispiel für ein geschaltetes Druck-/Durchflusssteuersystem
2 stellt ein grafisches Diagramm 200 dar, das eine Durchflussrate des Reduktionsmittels von einer Konstantpumpe in Bezug auf die Pumpfrequenz bei einem Druck von 0 bar 210 und einem Druck von 8 bar 220 darstellt, um die lineare Beziehung zu zeigen. Wie durch die Strichpunktlinie 210 für einen Druck von null bar gezeigt weist die Durchflussrate des Fluids, wie beispielsweise Reduktionsmittel, von einer Konstantpumpe eine im Wesentlichen lineare Steigung relativ zu der Pumpfrequenz auf, die der Pumpenverdrängung entspricht. Wenn der Widerstands- oder Gegendruck für den Auslass der Konstantpumpe erhöht wird, wie durch die durchgezogene Linie 220 für einen Druck von acht bar gezeigt wird, nimmt die Durchflussrate bei derselben Pumpfrequenz verglichen mit der Null-Bar-Drucklinie 210 geringfügig ab, behält jedoch eine im Wesentlichen lineare Steigung relativ zur Pumpfrequenz bei. Dementsprechend kann eine Nachschlagetabelle oder ein anderer Datensatz für eine Konstantpumpe für verschiedene Widerstandsdruckwerte erzeugt werden, sodass eine gewünschte Durchflussrate für einen entsprechenden Widerstandsdruckwert nachgeschlagen und eine entsprechende Pumpfrequenz abgelesen werden kann. Bei einigen Implementierungen kann eine lineare Gleichung auch aus experimentellen Daten für die unterschiedlichen Widerstandsdrücke abgeleitet und verwendet werden, um eine entsprechende Pumpfrequenz zu berechnen, wenn ein Wert für eine gewünschte Durchflussrate für einen gegebenen Widerstandsdruck. Somit kann unter Verwendung einer gewünschten Durchflussrate, die von der Konstantpumpe ausgegeben wird, eine Pumpfrequenz aus einer Nachschlagetabelle berechnet oder bestimmt werden. Die Pumpfrequenz kann dann verwendet werden, um eine Eingangsspannung für die Konstantpumpe basierend auf den Eigenschaften der Pumpe zu bestimmen (d. h. die Konstantpumpe kann einen bekannten Betriebsspannungsbereich für einen bekannten Betriebspumpfrequenzbereich aufweisen, wie er durch den Hersteller der Pumpe bereitgestellt und/oder basierend auf Prüfdatenpunkten berechnet wird). Eine Steuerung kann eine gewünschte Pumpenausgangsdurchflussrate verwenden, um unter Verwendung des Vorhergehenden die Eingangsspannung zu bestimmen, die benötigt wird, um die Pumpenausgangsdurchflussrate zu erreichen.
3 stellt einen Überblick einer Implementierung eines geschalteten Druck-/Durchflusssteuersystems 300 unter Verwendung einer Konstantpumpe 310 dar. Das System 300 schließt eine Steuerung 320, eine Konstantpumpe 310, einen Dosierer 330 zur Dosierung eines Reduktionsmittels in ein Abgassystem 340 und einen Reduktionsmitteltank 350 ein. Bei einigen Implementierungen kann ein Pumpenauslassdrucksensor an dem Auslass der Pumpe 310, in einer Leitung 312 von der Pumpe an den Dosierer 330, in dem Dosierer 330 und/oder in der Rücklaufleitung 314 vom Dosierer 330 zum Reduktionsmitteltank 350 eingeschlossen sein. Die Steuerung 320 ist kommunikativ und/oder elektrisch mit der Konstantpumpe 310 und einem Dosierer 330 gekoppelt. Bei einigen Implementierungen kann die Steuerung 320 eine Eingangsspannung an die Pumpe 310 und/oder den Dosierer 330 zum Steuern des Betriebs der Pumpe 310 und/oder des Dosierers 330 steuern. Bei anderen Implementierungen kann die Steuerung 320 eine Datenleitung zu der Pumpe 310 und/oder dem Dosierer 330 einschließen, sodass ein Parameterwert für die interne Steuerschaltlogik der Pumpe 310 und/oder des Dosierers 330 an die Pumpe 310 und/oder den Dosierer 330 weitergegeben werden kann, um deren Betrieb zu steuern. Die Steuerung 320 kann auch kommunikativ und/oder elektrisch mit dem Drucksensor gekoppelt sein, um auf Datenwerte zuzugreifen und/oder diese zu empfangen, die einen von dem Drucksensor gemessenen Druck anzeigen (z. B. Spannungen, die von dem Drucksensor ausgegeben werden und/oder auf welche er zugreift, und/oder Parameterwerte, die von dem Drucksensor ausgegeben werden und/oder auf welche er zugreift).
Der Reduktionsmitteltank 350 steht in Fluidverbindung mit der Pumpe 310 an einem Pumpeneinlass und der Dosierer 330 steht in Fluidverbindung mit der Pumpe 310 an einem Pumpenauslass. Somit kann die Steuerung 320 den Betrieb der Konstantpumpe 310 zum Pumpen von Reduktionsmittel aus dem Reduktionsmitteltank 350 über den Pumpeneinlass und Liefern des Reduktionsmittels an den Dosierer 330 von dem Pumpenauslass bei einer gewünschten Durchflussrate unter Verwendung einer Pumpfrequenz basierend auf der linearen Beziehung zwischen Durchflussrate und Pumpfrequenz steuern, wie in Bezug auf die 2 beschrieben. Bei einigen Implementierungen kann der Dosierer 330 einen Auslass für eine Rücklaufleitung 314 einschließen, um in Fluidkommunikation mit dem Reduktionsmitteltank 350 zu stehen. Somit kann Reduktionsmittel auch von dem Reduktionsmitteltank 350 gepumpt und durch den Dosierer 330 und zurück in den Reduktionsmitteltank 350 über die Rücklaufleitung 314 zirkuliert werden. Bei einigen Implementierungen kann das System 300 Reduktionsmittel von dem Reduktionsmitteltank 350, durch die Pumpe 310, den Dosierer 330 und die Rücklaufleitung 314 nur dann zirkulieren, wenn der Dosierer 330 kein Reduktionsmittels in das Abgassystem 340 dosiert. Bei anderen Implementierungen kann das System 300 Reduktionsmittel von dem Reduktionsmitteltank 350, durch die Pumpe 310, den Dosierer 330 und die Rücklaufleitung 314 auch dann zirkulieren, wenn der Dosierer 330 Reduktionsmittels in das Abgassystem 340 dosiert.
Basierend auf einer gewünschten Dosierrate (z. B. eine Durchflussrate des Reduktionsmittels durch eine Düse des Dosierers 330 in das Abgassystem 340 zur Reduktion von Abgasemissionen), kann die Steuerung 320 unter Verwendung der in Bezug auf die 2 beschriebenen Daten einen Eingangsspannungs- und/oder Pumpfrequenzbefehl an die Pumpe 310 modifizieren, um eine gewünschte Durchflussrate aus der Konstantpumpe 310 erzielen. Bei Implementierungen, bei denen das System 300 die Rücklaufleitung 314 einschließt und während eine Dosierung des Reduktionsmittels aus dem Dosierer 330 Reduktionsmittel zirkuliert, kann die Durchflussrate von dem Auslass der Pumpe 310 erhöht oder verringert werden, um eine Systemdurchflussrate beizubehalten, wenn sich die Dosierrate ändert. Das heißt, für eine gewünschte Dosierrate, eine gewünschte Reduktionsmittelrezirkulationsdurchflussrate und einen gemessenen Pumpenausgangsdruck (d. h. den Widerstandsdruck) kann eine gewünschte Pumpenauslassdurchflussrate berechnet werden. Unter Verwendung der gewünschten Pumpenauslassdurchflussrate kann die Steuerung 320 einen Pumpfrequenzparameterwert ausgeben und/oder eine Eingangsspannung an die Konstantpumpe 310 steuern, um unter Verwendung der Nachschlagetabelle und/oder der linearen Gleichung(en) für den gemessenen Pumpenauslassdruck die gewünschte Pumpenauslassdurchflussrate zu erreichen.
Bei einigen Implementierungen kann die Steuerung 320 auch Eingaben einer gewünschten Reduktionsmittelrate, einer Batteriespannung, einer Reduktionsmitteltemperatur, einer Abgasdurchflussrate und/oder einer Abgastemperatur bei der Bestimmung der Pumpenauslassdurchflussrate verwenden. Das heißt, die Steuerung 320 kann auf Daten zugreifen und/oder diese empfangen, die eine Abgasdurchflussrate, eine Abgastemperatur, eine Reduktionsmitteltemperatur, eine gewünschte Reduktionsmittelrate und/oder eine Batteriespannung anzeigen. Basierend auf diesen Eingangswerten kann die Steuerung 320 die gewünschte Pumpenauslassdurchflussrate bestimmen, um die gewünschte Reduktionsmitteldosierrate zu erreichen. Beispielsweise können die Abgasdurchflussrate und/oder die Abgastemperatur verwendet werden, um die gewünschte Dosierrate zum Reduzieren von NOx in dem Abgas durch das Abgassystem 340 zu bestimmen. Bei einigen Implementierungen können die Abgasdurchflussrate und/oder die Abgastemperatur Messwerte von einem Durchflussratensensor und/oder Temperatursensor sein, oder die Abgasdurchflussrate und/oder Abgastemperatur können geschätzte Werte von einem virtuellen Sensor basierend auf Motorbetriebsbedingungen sein. Die Reduktionsmitteltemperatur kann verwendet werden, um eine Dichte des Reduktionsmittels zu bestimmen und/oder kann zur Steuerung einer Rezirkulationsdurchflussrate des Reduktionsmittels verwendet werden. Das Reduktionsmittel kann ein Messwert von einem Temperatursensor im Reduktionsmitteltank 350, in einer Leitung von dem Reduktionsmitteltank 340 zu der Pumpe 310, in einer Leitung 312 von der Pumpe 310 zu dem Dosierer 330, in dem Dosierer 330, und/oder in der Rücklaufleitung 314 von dem Dosierer 330 zu dem Reduktionsmitteltank 350 sein. Die Batteriespannung kann durch die Steuerung 320 gemessen und verwendet werden, um einen Bereich von Spannungen zu bestimmen, die an die Pumpe 310 und/oder den Dosierer 330 angelegt werden können, um deren Betrieb zu steuern.
Bezug nehmend auf die 4-8, die Steuerung 320 des geschalteten Druck-/Durchflusssteuersystems 300 von 3 kann die hierin beschriebenen Prozesse zum Steuern des Betriebs der Konstantpumpe 310 implementieren, um das geschaltete Druck-/Durchflusssteuersystem 300 als ein Drucksteuersystem 410 zu betreiben, wenn das System kein Reduktionsmittel dosiert, oder als ein Durchflusssteuersystem 510 betreiben, um das Dosieren von Reduktionsmittel aus der Dosierer zu steuern, wenn Dosieren erfolgt.
4 stellt ein Steuerprozessdiagramm 400 mit den Komponenten des Drucksteuersystems 410 dar, das in den gepunkteten und gestrichelten Linien skizziert ist. In der gezeigten Implementierung schließt das Drucksteuersystem 410 einen Referenzgenerator 412, eine Pumpendruckrückkopplungssteuerung 414, eine Schaltersteuerung 416, die Konstantpumpe 310 und einen gemessenen Pumpendruck 418 ein. Das Drucksteuersystem 410 kann durch die Steuerung 320 gesteuert werden, wenn das geschaltete Druck-/Durchflusssteuersystem 300 kein Reduktionsmittel unter Verwendung des Dosierers 330 dosiert. Wie in dem Steuerdiagramm 400 gezeigt, wird ein Pumpendrucksollwert von dem Referenzgenerator 412 an die Pumpendruckrückkopplungssteuerung 414 ausgegeben.
Der Referenzgenerator 412 kann einen gewünschten Pumpendrucksollwert auf Basis einer Reduktionsmitteltemperatur und einem gemessenen Pumpenauslassdruck 418 bestimmen, die von der Steuerung 320 empfangen werden und/oder auf welche diese zugreift. Beispielsweise kann eine Nachschlagetabelle experimentell erfasste und/oder berechnete Daten für Pumpenauslassdrücke 418 für entsprechende Reduktionsmitteltemperaturen einschließen, um den Reduktionsmitteldurchfluss durch das System 300 aufrecht zu erhalten, um Gefrieren und/oder Überhitzen von Komponenten aufgrund von Umgebungstemperaturbedingungen zu reduzieren. Bei anderen Implementierungen kann der Referenzgenerator 412 abgeleitete Gleichungen zur Berechnung von gewünschten Pumpenauslassdrücken 418 auf der Basis von Reduktionsmitteltemperaturen einschließen.
Der Pumpendrucksollwert wird an die Pumpendruckrückkopplungssteuerung 414 ausgegeben, welche einen gemessenen Pumpenauslassdruckwert 418 verwendet, wie beispielsweise einer, auf den durch einen Drucksensor an dem Pumpenauslass, in der Leitung von der Pumpe 310 zum Dosierer 330, in dem Dosierer 330 und/oder in der Rücklaufleitung 314 zugegriffen wird und/oder der von diesem empfangen wird, um einen Pumpfrequenzbefehl zu steuern, der an die Konstantpumpe 310 ausgegeben werden soll. Bei einigen Implementierungen kann die Rückkopplungssteuerung 414 eine PID- (Proportional-Integral-Derivative-) Rückkopplungssteuerung sein. Die Rückkopplungssteuerung 414 vergleicht den Pumpendrucksollwert mit dem gemessenen Pumpenauslassdruck 418 und gibt einen Pumpfrequenzbefehl basierend auf der Rückkopplungssteuerung aus, die durch den gemessenen Pumpenauslassdruck 418 bereitgestellt wird. Der Pumpfrequenzbefehl wird an die Konstantpumpe 310 ausgegeben, um Reduktionsmittel aus dem Reduktionsmitteltank 350 durch den Auslass der Pumpe 310 an den Dosierer 330 über eine Auslassleitung 312 und zurück in den Reduktionsmitteltank 350 über eine Rücklaufleitung 314 zu pumpen.
Die Schaltersteuerung 416 kann verwendet werden, um zu steuern, ob das Drucksteuersystem 410 oder das Durchfluss- oder Frequenzsteuersystem 510 den Befehl an die Pumpe 310 ausgibt. Wenn der Dosierer 330 Reduktionsmittel dosiert, kann die Steuerung 320 einen Flag- oder Parameterwert auf 1 setzen, um anzuzeigen, dass Dosieren erfolgt und das Durchfluss- oder Frequenzsteuersystem 510 aktiv ist, um den Pumpenbefehlswert auszugeben. Wenn der Dosierer 330 kein Reduktionsmittel dosiert, kann die Steuerung 320 einen Flag- oder Parameterwert auf 0 setzen, um anzuzeigen, dass kein Dosieren erfolgt und das Drucksteuersystem 410 aktiv ist, um den Pumpenbefehlswert auszugeben.
Der gemessene Pumpendruck 418 wird durch einen der Pumpe 310 nachgelagerten Drucksensor gemessen und gibt einen zugänglichen Datenwert aus und/oder schließt diesen mit ein, der einen gemessenen Pumpenauslassdruck 418 für die Rückkopplungssteuerung 414 und/oder den Referenzgenerator 412 anzeigt.
5 stellt ein Steuerprozessdiagramm 500 mit den Komponenten des Durchfluss- oder Frequenzsteuersystems 510 dar, das in den gepunkteten und gestrichelten Linien skizziert ist. In der gezeigten Implementierung schließt das Durchflusssteuersystem 510 den Referenzgenerator 414, den Durchflussregler 420, die Schaltersteuerung 416, die Konstantpumpe 310 und den gemessenen Pumpendruck 418 ein. Das Durchfluss- oder Frequenzsteuersystem 510 kann durch die Steuerung 320 gesteuert werden, wenn das geschaltete Druck-/Durchflusssteuersystem 300 kein Reduktionsmittel unter Verwendung des Dosierers 330 dosiert. Wie in dem Steuerdiagramm 500 gezeigt, wird ein Durchflussbefehl von dem Referenzgenerator 412 über die Schaltersteuerung 416 an die durchflussgesteuerte Pumpe ausgegeben. Der Pumpfrequenzbefehl kann basierend auf der Pumpfrequenz unter Verwendung der linearen Beziehung zwischen der Durchflussrate der Konstantpumpe für einen gegebenen Pumpenauslassdruck bestimmt werden, wie in Bezug auf die 2 beschrieben.
Der Referenzgenerator 414 bestimmt den gewünschten Pumpfrequenzbefehl basierend auf einer Reduktionsmitteltemperatur, einer Batteriespannung, einer gewünschten Dosierrate und einem gemessenen Pumpenauslassdruck 418, einer Abgasdurchflussrate und/oder einer Abgastemperatur, die von der Steuerung 320 empfangen werden und/oder auf welche diese zugreift. Beispielsweise kann eine Nachschlagetabelle oder eine abgeleitete Gleichung verwendet werden, um eine gewünschte Pumpenauslassdurchflussrate basierend auf der Reduktionsmitteltemperatur, der Reduktionsmitteltemperatur, der gewünschten Dosierrate, dem gemessenen Pumpenauslassdruck 418, der Abgasdurchflussrate und/oder der Abgastemperatur zu bestimmen oder zu berechnen. Die gewünschte Pumpenauslassdurchflussrate kann dann verwendet werden, um die Frequenz zu bestimmen, bei der die Pumpe 310 betrieben werden muss, um die gewünschte Pumpenauslassdurchflussrate für einen gegebenen Pumpenauslass oder Widerstandsdruck zu erreichen.
Der Pumpfrequenzbefehl wird durch die Schaltersteuerung 416 an die Konstantpumpe 310 ausgegeben. Wie oben diskutiert ist, kann die Schaltersteuerung 416 verwendet werden, um zu steuern, ob das Drucksteuersystem 410 oder das Durchfluss- oder Frequenzsteuersystem 510 den Befehl an die Pumpe 310 ausgibt. Wenn der Dosierer 330 Reduktionsmittel dosiert, kann die Steuerung 320 einen Flag- oder Parameterwert auf 1 setzen, um anzuzeigen, dass Dosieren erfolgt und das Durchfluss- oder Frequenzsteuersystem 510 aktiv ist, um den Pumpenbefehlswert auszugeben. Wenn der Dosierer 330 kein Reduktionsmittel dosiert, kann die Steuerung 320 einen Flag- oder Parameterwert auf 0 setzen, um anzuzeigen, dass kein Dosieren erfolgt und das Drucksteuersystem 410 aktiv ist, um den Pumpenbefehlswert auszugeben.
Der gemessene Pumpendruck 418 wird durch einen der Pumpe 310 nachgelagerten Drucksensor gemessen und gibt einen zugänglichen Datenwert aus und/oder schließt diesen mit ein, der einen gemessenen Pumpenauslassdruck 418 für den Referenzgenerator 412 anzeigt.
Bei einigen Implementierungen kann eine tatsächliche Dosierrate von der Steuerung 320 verwendet werden, um die gewünschte Dosierrate zu modifizieren. Bei einigen weiteren Implementierungen kann eine Dosierer-Einschaltdauer verwendet werden, um zu bestimmen, ob das geschaltete Druck-/Durchflusssteuersystem 300 als ein Drucksteuersystem 410 oder als ein Durchfluss- oder Frequenzsteuersystem 510 betrieben wird.
6 stellt eine Implementierung eines Prozesses 600 für die Steuerung 320 des geschalteten Druck-/Durchflusssteuersystems 300 zum Betreiben des Systems 300 als ein Drucksteuersystem 410 dar. 7 stellt eine Implementierung eines Prozesses 700 für die Steuerung 320 des geschalteten Druck-/Durchflusssteuersystems 300 zum Betreiben des Systems 300 als ein Durchfluss- oder Frequenzsteuersystem 510 dar. 8 stellt eine Implementierung eines Prozesses 800 für die Steuerung 320 zum Betrieb der geschalteten Druck-/Durchflusssteuersystems 300 als ein Drucksteuersystem 410 oder Durchflusssteuersystem 510 als Reaktion auf einen Zugriffswert, der den Status des Dosierens anzeigt, dar.
Der Prozess von 6 schließt einen Zugriff auf die Eingangswerte 610 ein. Auf die Eingangswerte kann durch eine Steuerung 320 zugegriffen werden und/oder sie kann diese empfangen. Die eingegebenen Werte können eine Reduktionsmitteltemperatur, eine gewünschte Dosierrate, einen gemessenen Pumpenauslassdruck 418, eine Abgasdurchflussrate und/oder eine Abgastemperatur einschließen. Der Prozess 600 schließt das Bestimmen eines Pumpendrucksollwerts basierend auf den Eingangswerten 620, auf die zugegriffen wird, ein. Zum Beispiel kann ein gewünschter Pumpendrucksollwert auf einer Reduktionsmitteltemperatur und einem gemessenen Pumpenauslassdruck 418 basieren, die von der Steuerung 320 empfangen werden und/oder auf welche diese zugreift. Eine Nachschlagetabelle kann experimentell erfasste und/oder berechnete Daten für Pumpenauslassdrücke für entsprechende Reduktionsmitteltemperaturen einschließen, um den Reduktionsmitteldurchfluss durch das System 300 aufrecht zu erhalten, um Gefrieren und/oder Überhitzen von Komponenten aufgrund von Umgebungstemperaturbedingungen zu reduzieren. Bei anderen Implementierungen kann der gewünschte Pumpendrucksollwert basierend auf den Reduktionsmitteltemperaturen unter Verwendung von abgeleiteten Gleichungen berechnet werden.
Der Prozess 600 kann Vergleichen des Pumpendruckbefehls mit einem gemessenen Pumpenauslassdruck 630 und Verwenden einer Rückkopplungssteuerung einschließen, um basierend auf dem gemessenen Pumpenauslassdruck 418 einen Pumpfrequenzbefehl zu erstellen, der zum Steuern der Konstantpumpe 310 ausgegeben 640 werden soll. Die Rückkopplungssteuerung 414 kann eine PID- (Proportional-Integral-Derivative-) Rückkopplungssteuerung sein. Der Pumpfrequenzbefehl wird an die Konstantpumpe 310 als Reaktion darauf ausgegeben, dass das System als Drucksteuersystem 410 betrieben wird. Der Pumpfrequenzbefehl wird ausgegeben und/oder verwendet, um das Pumpen von Reduktionsmittel aus dem Reduktionsmitteltank 350 durch den Auslass der Pumpe 310 an den Dosierer 330 über eine Auslassleitung 312 und zurück in den Reduktionsmitteltank 350 über eine Rücklaufleitung 314 zu steuern.
Der Prozess 700 von 7 schließt einen Zugriff auf die Eingangswerte 710 ein. Auf die Eingangswerte kann durch eine Steuerung 320 zugegriffen werden und/oder sie kann diese empfangen. Die eingegebenen Werte können eine Reduktionsmitteltemperatur, eine gewünschte Dosierrate, einen gemessenen Pumpenauslassdruck 418, eine Abgasdurchflussrate und/oder eine Abgastemperatur einschließen. Der Prozess schließt auch das Bestimmen eines Pumpfrequenzbefehls basierend auf den Eingangswerten 620, auf die zugegriffen wird, ein. Beispielsweise kann eine Nachschlagetabelle oder eine abgeleitete Gleichung verwendet werden, um eine gewünschte Pumpenauslassdurchflussrate basierend auf der Reduktionsmitteltemperatur, der Reduktionsmitteltemperatur, der gewünschten Dosierrate, dem gemessenen Pumpenauslassdruck 418, der Abgasdurchflussrate und/oder der Abgastemperatur zu bestimmen oder zu berechnen. Die gewünschte Pumpenauslassdurchflussrate kann dann verwendet werden, um die Frequenz zu bestimmen, bei der die Pumpe 310 betrieben werden muss, um die gewünschte Pumpenauslassdurchflussrate für einen gegebenen Pumpenauslass oder Widerstandsdruck zu erreichen.
Der Pumpfrequenzbefehl wird an die Konstantpumpe 310 als Reaktion darauf ausgegeben 730, dass das System als Durchflusssteuersystem 510 betrieben wird. Der Pumpfrequenzbefehl wird ausgegeben und/oder verwendet, um das Pumpen von Reduktionsmittel aus dem Reduktionsmitteltank 350 durch den Auslass der Pumpe 310 an den Dosierer 330 über eine Auslassleitung 312 zur genauen Steuerung der Dosierung unter Verwendung der bekannten Durchflussraten für die Konstantpumpe 310 zu steuern.
8 stellt einen Prozess 800 für die Steuerung 320 zum Betrieb der geschalteten Druck-/Durchflusssteuersystems 300 als ein Drucksteuersystem 410 oder Durchflusssteuersystem 510 als Reaktion auf einen Zugriffswert, der den Status des Dosierens anzeigt, bereit. Der Prozess 800 schließt das Zugreifen auf einen Wert ein, der einen Status des Dosierens 810 anzeigt. Der Wert kann ein Flag, ein Parameter oder ein beliebiger anderer maschinenlesbarer Indikator sein, der anzeigt, ob das geschaltete Druck-/Durchflusssteuersystem 300 Reduktionsmittel durch den Dosierer 330 dosiert. Wenn der Dosierer 330 Reduktionsmittel dosiert, wie durch den Wert, der einen Status des Dosierers 810 anzeigt, angezeigt wird, dann kann der Prozess 800 das geschaltete Druck-/Durchflusssteuersystem 300 als das Durchfluss- oder Frequenzsteuersystem 510 betreiben und den Prozess 700 nutzen. Wenn der Dosierer 330 kein Reduktionsmittel dosiert, wie durch den Wert, der einen Status des Dosierers 810 anzeigt, angezeigt wird, dann kann der Prozess 800 das geschaltete Druck-/Durchflusssteuersystem 300 als das Drucksteuersystem 410 betreiben und den Prozess 600 nutzen.
Der Begriff „Steuerung“ schließt alle Arten von Einrichtungen, Vorrichtungen und Maschinen zum Verarbeiten von Daten ein, in beispielhafter Weise einen programmierbaren Prozessor, einen Computer, ein System auf einem Chip (system on a chip) oder mehrere davon, einen Abschnitt eines programmierten Prozessors oder Kombinationen des Vorhergehenden einschließend. Die Vorrichtung kann einen zweckgebundenen Logikschaltkreis, z. B. einen FPGA oder eine ASIC einschließen. Die Einrichtung kann zudem zusätzlich zur Hardware Code einschließen, der eine Ausführungsumgebung für das betreffende Computerprogramm erzeugt, z. B. Code, der Prozessorfirmware, einen Protokollstapel, ein Datenbankverwaltungssystem, ein Betriebssystem, eine plattformübergreifende Laufzeitumgebung, eine virtuelle Maschine oder eine Kombination aus einem oder mehreren davon darstellt. Die Vorrichtung und die Ausführungsumgebung können verschiedene unterschiedliche Rechenmodellinfrastrukturen verwirklichen, beispielsweise verteiltes Rechnen und Gitterrecheninfrastrukturen.
Ein Computerprogramm (auch als Programm, Skript oder Code bekannt) kann in jeder Form von Programmiersprache geschrieben sein, einschließlich kompilierter oder interpretierter Sprachen, deklarativer oder prozeduraler Sprachen, und es kann in jeder Form eingesetzt werden, beispielsweise als eigenständiges Programm oder als Modul, Komponente, Subroutine, Objekt oder andere Einheit, die zur Verwendung in einer Rechenumgebung geeignet ist. Ein Computerprogramm kann, muss jedoch nicht, einer Datei in einem Dateisystem entsprechen. Ein Programm kann in einem Abschnitt einer Datei, der weitere Programme oder Daten enthält (z. B. ein oder mehrere in einem Auszeichnungssprachendokument gespeicherte Skripte) in einer einzelnen dedizierten Datei für das fragliche Programm oder in mehreren koordinierten Dateien (z. B. Dateien, in denen ein oder mehrere Module, Unterprogramme oder Teile von Code gespeichert sind) gespeichert sein.
Obwohl diese Patentschrift viele spezifische Implementierungsdetails enthält, sollten diese nicht als Einschränkungen des Umfangs dessen aufgefasst werden, was beansprucht sein kann, sondern vielmehr als Beschreibungen von Merkmalen, die spezifisch für bestimmte Implementierungen sind. Bestimmte, in dieser Patentschrift im Kontext separater Implementierungen beschriebene Merkmale können auch in Kombination in einer einzigen Implementierung umgesetzt werden. Im Gegensatz dazu können verschiedene, im Kontext einer einzigen Implementierung beschriebene Merkmale auch in mehreren Implementierungen 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.
In ähnlicher Weise gilt, dass während Operationen in den Zeichnungen in einer bestimmten Reihenfolge dargestellt sind, dies nicht so verstanden werden sollte, dass es erfordert, dass diese Operationen in der bestimmten Reihenfolge oder in sequenzieller Reihenfolge durchgeführt werden, oder dass alle veranschaulichten Operationen durchgeführt werden, um wünschenswerte Ergebnisse zu erzielen. Unter bestimmten Umständen kann die Trennung von verschiedenen Systemkomponenten in den oben beschriebenen Implementierungen nicht als Erfordern solcher Trennung in allen Implementierungen verstanden werden, und es sollte klar sein, dass die beschriebenen Komponenten und Systeme allgemein in ein einziges Produkt integriert sein können oder in mehreren Produkte auf greifbaren Medien verkörpert verpackt sein können.
Wie hier verwendet, sollen die Begriffe „ungefähr“, „etwa“, „im Wesentlichen“ und ähnliche Begriffe eine breit gefächerte Bedeutung aufweisen, die in Übereinstimmung mit der herkömmlichen und üblichen Verwendung durch Fachleute im Fachgebiet dieses Offenbarung stehen. Es ist für Fachleute, die diese Offenbarung lesen, offensichtlich, dass diese Begriffe eine Beschreibung bestimmter beschriebener und beanspruchter Merkmale zulassen sollen, ohne den Umfang dieser Merkmale auf die bereitgestellten, genauen numerischen Bereiche einzuschränken. Demgemäß sollen diese Begriffe so ausgelegt werden, dass sie angeben, dass unwesentliche oder unbedeutende Modifikationen oder Abänderungen an dem beschriebenen und beanspruchten Gegenstand als innerhalb des Umfangs der Erfindung, wie in den beigefügten Ansprüchen aufgeführt, liegend betrachtet werden. Zusätzlich wird festgestellt, dass Einschränkungen der Ansprüche für den Fall, dass der Begriff „Mittel“ darin nicht verwendet wird, nicht als „Mittel plus Funktion“-Einschränkungen unter den Patentgesetzen der USA darstellend zu interpretieren sind.
Die Begriffe „gekoppelt“, „verbunden“ und dergleichen, wie sie hierin verwendet werden, bedeuten das direkte oder indirekte Verbinden zweier Komponenten miteinander. Dieses Verbinden kann stationär (z. B. permanent) oder beweglich (z. B. entfernbar oder lösbar) geschehen. Dieses Verbinden kann dadurch erreicht werden, dass die zwei Komponenten oder die zwei Komponenten und beliebige weitere Zwischenkomponenten miteinander integral als ein einziger einheitlicher Körper ausgebildet sind, oder dass die zwei Komponenten oder die zwei Komponenten und beliebige weitere Zwischenkomponenten aneinander befestigt sind.
Die Begriffe „fluidgekoppelt“ oder „in Fluidverbindung“ und dergleichen, wie sie hierin verwendet werden, bedeuten, dass die zwei Komponenten oder Objekte einen zwischen den zwei Komponenten oder Objekten ausgebildeten Pfad aufweisen, in dem eine Flüssigkeit, beispielsweise Wasser, Luft, gasförmiges Reduktionsmittel, gasförmiges Ammoniak usw. entweder mit oder ohne dazwischen geschaltete Komponenten oder Objekte strömen kann. Beispiele für Fluidkopplungen oder Konfigurationen zum Ermöglichen einer Fluidverbindung können Rohre, Kanäle oder jegliche anderen geeigneten Komponenten zum Ermöglichen des Strömens eines Fluids von einer Komponente zur anderen einschließen.
Es ist wichtig, zu beachten, dass Konstruktion und Anordnung des in den vielfältigen beispielhaften Implementierungen gezeigten Systems lediglich veranschaulichender und nicht einschränkender Art sind. Es wird gewünscht, dass sämtliche Änderungen und Modifikationen, die innerhalb des Geistes und/oder Umfangs der beschriebenen Implementierungen fallen, geschützt sind. Es versteht sich, dass manche Merkmale nicht notwendig sind und Implementierungen, denen die verschiedenen Merkmale fehlen, als innerhalb des Umfangs der Anmeldung liegend betrachtet werden, wobei der Umfang durch die folgenden Ansprüche definiert wird. Beim Lesen der Ansprüche ist beabsichtigt, dass bei der Verwendung von Worten wie „ein“, „eine“, „mindestens ein“ oder „mindestens ein Abschnitt“/„mindestens ein Anteil/Teil“ sowie deren Deklinationen nicht die Absicht besteht, den Anspruch auf nur einen Gegenstand zu begrenzen, sofern in dem Anspruch nicht ausdrücklich etwas Gegenteiliges angegeben ist. Soweit die Begriffe „mindestens ein Abschnitt“/„mindestens ein Anteil/Teil“ und/oder „ein Abschnitt“/„ein Anteil/Teil“ verwendet werden, kann der Gegenstand einen Abschnitt/einen Anteil/Teil und/oder den gesamten Gegenstand einschließen, sofern nicht ausdrücklich etwas Gegenteiliges angegeben ist.
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

US 62482466 [0001]

Claims

Reduktionsmitteldosiersystem, umfassend: einen Dosierer; eine Konstantpumpe in Fluidverbindung mit dem Dosierer; eine Reduktionsmittelquelle in Fluidverbindung mit der Konstantpumpe; und eine Steuerung, die zum Steuern des Betriebs der Konstantpumpe kommunikativ mit der Konstantpumpe gekoppelt ist, wobei die Steuerung programmiert ist zum Betreiben der Konstantpumpe unter Verwendung eines Drucksteuersystems als Reaktion auf Daten, die anzeigen, dass der Dosierer kein Reduktionsmittel dosiert, und die Steuerung programmiert ist zum Betreiben der Konstantpumpe unter Verwendung eines Durchflusssteuersystem als Reaktion auf Daten, die anzeigen, dass der Dosierer Reduktionsmittel dosiert.
Reduktionsmitteldosiersystem nach Anspruch 1, wobei das Drucksteuersystem programmiert ist zum Bestimmen eines Pumpendrucksollwerts basierend auf einem oder mehreren Eingangswerten, Messen eines Pumpenauslassdrucks und Bestimmen eines auszugebenden Pumpfrequenzbefehlswerts, um die Konstantpumpe zu steuern.
Reduktionsmitteldosiersystem nach Anspruch 2, wobei der eine oder die mehreren Eingangswerte eines oder mehrere von einer Reduktionsmitteltemperatur, einer gewünschten Dosierrate, einem gemessenen Pumpenauslassdruck, einer Abgasdurchflussrate oder einer Abgastemperatur umfasst.
Reduktionsmitteldosiersystem nach Anspruch 2, wobei das Drucksteuersystem programmiert ist zum Bestimmen des Pumpendrucksollwerts basierend auf einer Reduktionsmitteltemperatur und einem gemessenen Pumpenauslassdruck.
Reduktionsmitteldosiersystem nach Anspruch 2, wobei das Drucksteuersystem programmiert ist zum Bestimmen des Pumpendrucksollwerts unter Verwendung einer Nachschlagetabelle.
Reduktionsmitteldosiersystem nach Anspruch 2, wobei das Drucksteuersystem programmiert ist zum Berechnen des Pumpendrucksollwerts basierend auf einer Reduktionsmitteltemperatur.
Reduktionsmitteldosiersystem nach Anspruch 1, wobei das Durchflusssteuersystem programmiert ist zum Bestimmen eines Pumpfrequenzbefehls für einen Pumpenausgangssollwert und eines Dosiererarbeitszyklus basierend auf einem oder mehreren Werten, die auszugeben sind, um die Konstantpumpe zu steuern.
Reduktionsmitteldosiersystem nach Anspruch 7, wobei der eine oder die mehreren Eingangswerte eines oder mehrere von einer Reduktionsmitteltemperatur, einer gewünschten Dosierrate, einem gemessenen Pumpenauslassdruck, einer Abgasdurchflussrate oder einer Abgastemperatur umfasst.
Reduktionsmitteldosiersystem nach Anspruch 7, wobei das Durchflusssteuersystem programmiert ist zum Bestimmen eines Pumpfrequenzbefehls basierend auf einem gemessenen Pumpenauslassdruck.
Reduktionsmitteldosiersystem nach Anspruch 7, wobei das Durchflusssteuersystem programmiert ist zum Bestimmen des Pumpfrequenzsollwerts unter Verwendung einer Nachschlagetabelle.
Reduktionsmitteldosiersystem nach Anspruch 7, wobei das Durchflusssteuersystem programmiert ist zum Berechnen des Pumpfrequenzbefehls basierend auf einer Reduktionsmitteltemperatur.
Prozess, umfassend: Zugreifen auf einen oder mehrere Eingangswerte für eines oder mehrere von einer Reduktionsmitteltemperatur, einer gewünschten Dosierrate, einem gemessenen Pumpenauslassdruck, einer Abgasdurchflussrate oder einer Abgastemperatur; Bestimmen eines Pumpendrucksollwerts für eine Konstantpumpe basierend auf den Eingangswerten, auf die zugegriffen wird, Vergleichen des Pumpendrucksollwerts mit dem gemessenen Pumpenauslassdruck; und Ausgeben eines Pumpfrequenzbefehls an die Konstantpumpe, um das Pumpen von Reduktionsmittel aus einem Reduktionsmitteltank durch einen Auslass der Konstantpumpe zu einem Dosierer über eine Auslassleitung und zurück zum Reduktionsmitteltank über eine Rücklaufleitung zu steuern.
Prozess nach Anspruch 12, wobei das Bestimmen des Pumpendrucksollwerts auf einer Reduktionsmitteltemperatur und einem gemessenen Pumpenauslassdruck basiert.
Prozess nach Anspruch 12, wobei der Pumpendrucksollwert aus einer Nachschlagetabelle ausgewählt wird.
Prozess nach Anspruch 12, wobei der Pumpendrucksollwert auf Basis einer Reduktionsmitteltemperatur berechnet wird.
Prozess, umfassend: Zugreifen auf einen oder mehrere Eingangswerte für eines oder mehrere von einer Reduktionsmitteltemperatur, einer gewünschten Dosierrate, einem gemessenen Pumpenauslassdruck, einer Abgasdurchflussrate oder einer Abgastemperatur; Bestimmen eines Pumpfrequenzbefehls basierend auf den Eingangswerten, auf die zugegriffen wird; und Ausgeben des Pumpfrequenzbefehls an eine Konstantpumpe, um das Pumpen von Reduktionsmittel aus einem Reduktionsmitteltank durch einen Auslass der Konstantpumpe zu einem Dosierer über eine Auslassleitung zum Dosieren zu steuern.
Prozess nach Anspruch 16, wobei das Bestimmen des Pumpfrequenzbefehls auf einem gemessenen Pumpenauslassdruck basiert.
Prozess nach Anspruch 16, wobei der Pumpfrequenzbefehl aus einer Nachschlagetabelle ausgewählt wird.
Prozess nach Anspruch 16, wobei der Pumpfrequenzbefehl auf Basis einer Reduktionsmitteltemperatur berechnet wird.
Prozess nach Anspruch 16, ferner umfassend: Bestimmen eines Pumpendrucksollwerts für die Konstantpumpe basierend auf den Eingangswerten, auf die zugegriffen wird; Vergleichen des Pumpendrucksollwerts mit dem gemessenen Pumpenauslassdruck; und Ausgeben eines zweiten Pumpfrequenzbefehls an die Konstantpumpe, um das Pumpen von Reduktionsmittel aus einem Reduktionsmitteltank durch einen Auslass der Konstantpumpe zu einem Dosierer über eine Auslassleitung und zurück zum Reduktionsmitteltank über eine Rücklaufleitung zu steuern.