KR20120113299A - 환원제 이송 장치의 작동 방법 - Google Patents

환원제 이송 장치의 작동 방법 Download PDF

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에미텍 게젤샤프트 퓌어 에미시온스테크놀로기 엠베하
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Abstract

본 발명은 환원제를 환원제 탱크(2)로부터 자동차(5)의 내연 기관(4)의 배기 처리 장치(3)로 이송하기 위한 이송 장치(1)를 작동시키는 방법에 관한 것이며, 상기 이송 장치(1)의 환기 공정(22)은 상기 내연 기관(4)이 작동하는 동안에 적어도 단속적으로 발생한다. 본 발명에 따른 방법에 있어서, 환기 공정(22)의 등록이 먼저 발생한다. 사전 설정된 시간 간격(16)을 갖는 시간 제어부(6) 및/또는 사전 설정된 총 질량 유동(26)을 갖는 질량 유동 부가기(25)가 이후 기동된다. 사전 설정된 시간 간격(16) 및/또는 사전 설정된 총 질량 유동(26)이 도달될 때, 환기 공정(22)이 이후 실행된다. 따라서 압력 센서로써 이송 장치를 모니터링 하는 것은 특히 생략될 수 있다.

Description

환원제 이송 장치의 작동 방법{Method for operating a conveyance device for a reducing agent}
본 발명은 환원제용 이송 장치를 작동시키는 방법에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 액상의 환원제용 이송 장치를 작동시키는 방법에 관한 것으로서, 상기 액상의 환원제는 낮은 주변 온도에서 얼 수 있다.
내연 기관의 배기 가스는 일반적으로 물질을 포함하고, 상기 물질이 주변 환경으로 배출되면 바람직하지 않다. 예를 들면, 많은 나라에 있어서, 내연 기관의 배기 가스가 특정 한계값에 이르는 질소 산화물 화합물(NOx)을 포함할 수 있다. 질소 산화물 화합물의 배출이 엔진-내부 측정부에 의해 내연 기관의 적당한 작동점의 선택을 통해 감소되며, 상기 엔진-내부 측정부와 별도로, 배기-가스 후처리 방법이 또한 제시되며 상기 배기-가스 후처리 방법에 의해 질소 산화물 배출이 더욱 감소될 수 있다.
질소 산화물 배출을 더욱 감소시키기 위한 하나의 옵션은 소위 SCR(선택 촉매 환원:selective catalytic reduction)이다. 본 발명에서, 분자 질소(N2)를 형성하기 위한 질소 산화물의 선택 환원은 환원제를 사용해 발생한다. 암모니아(NH3)가 환원제로 가능하다. 본 발명에서, 암모니아가 암모니아의 형태로 종종 저장되지는 않는 대신에, 암모니아 전구체가 요구되는 암모니아로 변환되어 저장된다. 이를 환원제 전구체라 할 것이다. 자동차에 사용되는 하나의 적당한 환원제 전구체가 요소((NH2)2CO)이다. 요소가 바람직하게 요소-물 용액의 형태로 저장된다. 요소 및 특히 요소-물 용액은 유해하지 않으며 분배, 저장 및 주입이 용이하다. 32.5%의 요소 내용물을 갖는 상기 타입의 요소-물 용액은 상표명 AdBlue®로 시장에서 판매되고 있다.
통상적으로 요소-물 용액이 자동차의 탱크 시스템에서의 온-보드(on-board)에서 실행되고 펌프 및 인젝터를 포함한 분사 시스템에 의해 분할된 방식으로 배기 시스템에 주입된다.
환원제를 배기 시스템에 정확하게 분할된 주입을 위하여, 인젝터에 있을 순수한 환원제가 일반적으로 필요하다. 작동 조건의 변경 때문에, 공기 거품이 환원제용 이송 장치에 형성될 수 있다. 공기 거품이 인젝터를 통과한다면, 상기 공기 거품은 주입된 환원제 양의 오류를 야기시킨다.
이를 시발점으로 하여, 본 발명의 목적은 종래 기술과 관련하여 강조된 기술적 문제점을 적어도 경감하는 것이다. 특히, 본 발명은 공기 거품이 또는 단지 감소된 양의 공기 거품이 이송 장치에 없도록 상기 이송 장치가 작동될 수 있는 방법을 개시하고 있다. 더욱이, 대용량의 기술적 측정 아우트레이(outlay) 없이도 간단한 방식으로 방법이 실행가능하다. 더욱이, 특별히 유리한 이송 장치가 제안된다.
상기 본 발명의 목적은 청구항 1에 따른 방법과 청구항 10에 따른 이송 장치에 의해 달성된다. 다른 유리한 실시예의 방법이 종속 청구항에서 특정된다. 청구범위에서 개별적으로 특정된 특징은 임의로 요구되는 기술적으로 의미 있는 방식으로 서로 합쳐질 수 있고 실시예에 설명된 사항으로 보충될 수 있으며, 본 발명의 다른 실시예가 특정된다.
본 발명에 따른 방법이 환원제 탱크의 환원제를 자동차 내연 기관의 배기-가스 처리 장치로 이송하기 위한 이송 장치를 작동시키는 방법에 관한 것으로서, 내연 기관이 작동하는 동안에, 이송 장치의 환기 공정이 적어도 단속적으로 발생하고, 상기 방법에 있어서:
a) 환기 공정을 등록(register)하는 단계;
b) 사전 설정된 시간 간격으로 시간조절 유닛을 기동하는 단계 및/또는 사전 설정된 총 질량 유동으로 질량 유동 가산 유닛을 기동하는 단계;
c) 경과할 현 시간 간격을 대기하는 단계 및/또는 사전 설정된 총 질량 유동이 도달할 때까지 대기하는 단계; 및
d) 환기 공정을 실행하는 단계가 적어도 실행된다.
본 발명에 따른 방법의 바람직한 실시예에 있어서, 본 발명에 따른 단계 a) 내지 단계 d)는 루프의 형태로 규칙적으로 반복된 방식으로 실행된다. 본 발명에서, 단계 d)로 실행된 환기 공정이 새로운 단계 a)에 등록되고, 이에 따라 본 발명에 따른 단계 a) 내지 단계 d)가 다시 개시된다.
아래 기재에서 자주 사용된 "환원제"라는 표현은 환원제 및 또한 환원제 용액, 환원제 전구체(특히 요소) 또는 환원제 전구체 용액(특히 AdBlue®)을 포함한다.
본 발명에 따른 방법은 공기 거품이 이송 장치에 있는지에 대한 여부에 대해 명백한 판정이 실행될 수 없다는 사항에 기초한다. 환기 절차는 비교적 많은 양의 공기 거품이 이송 장치에 수집되는 것을 방지하기 위하여, 상기 이송 장치에서 측정된 독립적인 파라미터와 상기 이송 장치에서 실행된 특히 독립적인 압력 측정을 반복적으로 실행하는 것이다. 이송 장치에서 공기 거품을 판정하는 다양한 방법이 고 레벨의 센서 아우트레이 및 기술적인 아우트레이를 포함함에도 불구하고 종종 에러가 있어서, 상기 이송 장치에서의 공기 거품을 신뢰할 정도로 피하기 위하여, 이러한 데이터에 독립적인 이송 장치의 환기 공정을 개시하는데 보다 효과적이라는 것으로 알려졌다.
본 발명에 따른 방법에 의하면, 공기 거품이 아닌 또한 여러 타입의 가스 거품이 이송 장치 외측으로 이송될 수 있다. 특히, 가스 상태로 통과되는 환원제의 거품이 본 발명에 따른 방법에 의해 효과적인 방식으로 이송 장치 외측으로 이송된다. 환원제의 가스 거품이 예를 들면, 고 온도나 또는 이송 장치에서의 특히 저 압력 때문에 발생할 수 있다. 특히 예를 들면, 저 압력이 이송 장치에서의 펌프의 흡입 작동 때문에 발생할 수 있다.
본 발명에 따른 방법은 환기 공정(단계 d))에 대해 실시예를 특정하기 위한 2개의 접근법과 관련된다. 일 실시예에 있어서, 단계 b)에 있어서, 사전 설정된 시간 간격을 갖는 타이머가 기동되고, 단계 c)는 사전 설정된 시간 간격이 경과될 때까지 대기하는 단계로 이루어진다. 본 발명에 따른 방법의 상기 실시예의 실행에 있어서, 단계 a)에 등록된 환기 공정과 단계 d)에서 실행된 새로운 환기 공정 사이에, 사전 설정된 시간 간격을 초과하는 시간 간격이 없을 수 있다. 사전 설정된 시간 간격은 상당한 양의 공기 거품이 상기 시간 간격에서 이송 장치를 통과하는 것을 방지하고 및/또는 이송 장치에 형성되는 것을 방지하도록 신뢰가능하게 선택된다. 시간 간격이 바람직하게 선택되어, 시간 간격 내에 이송 장치에 형성되는 공기 거품이 없을 가능성이 90%이거나, 특히 95%이고 그리고 보다 바람직하게는 98%이거나, 또는 상기 이송 장치에서의 공기 거품의 총 볼륨은 환원제로 통상적으로 충전될 수 있는 상기 이송 장치의 총 볼륨의 10% 이하를 차지하거나, 특히 5% 이하를 차지하고 보다 바람직하게는 2%를 차지한다. 95%의 가능성 또는 98%의 가능성을 달성하기 위하여, 타이머 또는 질량 유동 가산 유닛에 기초한 본 발명에 따른 방법이 특정 이벤트의 발생 시 환기 공정의 기동과 같은 또 다른 측정부와 결합되는 것이 바람직하다.
자동차 및/또는 내연 기관의 타입에 따라, 상기 가능성을 유지하는데 필요한 사전 설정된 시간 간격은 상이하게 사전정의될 수 있다. 예를 들면, 특정된 가능성을 달성하기 위하여, 대부분의 시간을 포장 도로 위에서 사용하는 자동차보다 종종 매우 거친 주행(예를 들면, 비포장 도로와 같은 상황에서 사용되는 구성의 차량)을 하는 자동차에 대해 상당하게 보다 짧은 시간 간격을 선택할 필요가 있다.
환원제용 이송 장치의 적당한 환기를 달성하기 위한 다른 한 개념으로서, 본 명세서에 개시된 본 발명은 타이머 대신에(또는 부가적으로), 사전 설정된 총 질량 유동을 갖는 질량 유동 가산 유닛의 기동을 제안한다. 단계 d)는 이후 사전 설정된 총 질량 유동이 도달할 때까지 대기하는 단계로 이루어진다. 본 발명에서, 본 발명의 개념은 이송 장치에 의한 특정 질량 유동의 이송 이후에, 이송 장치에 공기 거품이 형성될 가능성이 크다는 사실에 기초한다. 이송 장치에 의해 이송된 질량 유동이 예를 들면 단계 a)에서의 충전 레벨과 단계 c)에서의 현 충전 레벨의 차이의 측정에 의해, 및/또는 배기-가스 처리 장치에 공급된 환원제 양의 가산에 의해 결정된다. 환원제 질량 유동의 이러한 모니터링이 환원제 탱크의 충전 레벨을 결정하고 및/또는 배기 시스템에 공급된 환원제 양을 모니터하도록 사전에 종정 실행된다. 이송 장치의 환기를 위해 적당한 순간부(instant)의 결정을 위한 질량 유동과 관련된 상기 정보의 비교(parallel) 사용은 기기 및/또는 조정에 의한 상당한 부가적인 아우트레이를 포함하지 않는다. 질량 유동 가산 유닛은 이송 장치에 의해 이송된 총 질량 유동을 증가시킬 수 있다. 따라서, 사전 설정된 총 질량 유동이 도달할 때, 환기 공정을 순차로 실행시키기 위하여, 모니터될 수 있다. 기재된 타이머에 의한 경우에서와 같이, 질량 유동에 기초한 제어에 의해 또한 총 질량 유동이 결정될 수 있어, 특정 양의 공기 거품이 이송 장치에서 발생하지 않을 가능성이 있다. 총 질량 유동이 또한 결론적으로 자동차 기능, 내연 기관 및/또는 자동차의 사용 분야로 선택될 수 있다.
질량 유동 가산 유닛에 의한 기재된 시간조절과 또한 기재된 모니터링이 평행하게 발생되는 것이 특히 유리하다. 이와 같이, 이송 장치에서의 공기 거품이 특히 신뢰가능하게 피해질 수 있다. 총 질량 유동 또는 사전 설정된 시간 간격이 먼저 도달되는지의 여부에 따라, 이후 환기 공정의 개시가 단계 d)에서 발생한다.
또한 본 발명은:
- 자동차의 소정의 구동 상태의 발생;
- 환원제 탱크에서의 소정의 충전 레벨 및/또는 소정의 충전 레벨 변화의 발생;
- 상기 이송 장치의 초기 시동;
- 상기 내연 기관의 작동 개시;
- 필터의 교환이나 상기 이송 장치의 어느 한 구성요소의 교환; 및
- 환원제 탱크 및/또는 이송 장치에서의 얼려진 환원제의 해동과 같은 이벤트 중 적어도 하나의 이벤트가 발생된다면 적어도 하나의 부가적인 환기 공정이 실행되는 방법과 관련된다.
자동차의 작동 동안에 발생할 수 있는 이러한 모든 특정 이벤트가 이송 장치에서의 공기 거품이나 또는 가스 거품의 발생 위험성이 증가된다는 것과 관련된 사실을 공통적으로 갖는다.
이송 장치에서의 공기 거품의 발생과 관련된 증가된 위험성을 갖는 소정의 구동 상태는 예를 들면 자동차가 경사진 각도로 주행중인 정의된 상황이다. 환원제가 추출 파이프에 의해 환원제 탱크로부터 통상적으로 추출된다. 자동차가 경사진 각도로 주행 중일 때, 상기 환원제 탱크에서의 환원제의 충전 레벨이 기울어진 상태이고 이에 따라 추출 파이프의 흡입 측이 상기 환원제로부터 나타나고, 이송 장치가 공기를 흡입하는 경우일 수 있다.
환기 공정이 개시될 수 있는 일례의 소정의 충전 레벨은 특히 탱크에서의 소정의 저 충전 레벨이다. 이후 특별하게는, 추출 파이프가 환원제로부터 나타날 수 있기 때문에, 공기의 흡입이 특히 용이하게 발생할 수 있다. 소정의 충전 레벨 및 특정 소정의 구동 상태의 조합이 또한 환기 공정의 이벤트(event) 시작으로 예측된다. 예를 들면, 추출 파이프가 환원제로부터 나올 가능성이 특히 높기 때문에, 자동차가 경사진 각도(경사 각도가 감소될 수도 있음)로 주행중인 상황은 충전 레벨이 낮을 때 특히 문제이다.
환기 공정의 개시를 고려한 소정의 충전 레벨의 변화는 예를 들면, 환원제 탱크에서의 충전 레벨의 변화가 탱크 충전 공정을 지시한다면 예측될 수 있다. 더욱이, 완전하게 통기된 이송 장치로 작동을 신뢰할 만하게 개시시키기 위하여, 탱크 충전 공정 이후에 기본적으로 환기 공정을 개시시키는 것이 유리하다. 충전 레벨 변화가 또한 환원제 탱크에서의 불규칙적인 이동을 나타내어, 상기 레벨 변화는 환기 공정의 개시를 정당화하는 특별 구동 상태의 간접적인 표시로 평가될 수 있다.
이송 장치의 초기 시동 시, 환원제의 신뢰할만한 공급을 직접적으로 보장하기 위하여 환기가 초기에 실행되는 것이 유리하다. 이와 같이, 내연 기관의 매 작동 개시시 환기 공정의 실행이 신뢰성을 증가시키고 이러한 신뢰성을 갖고 이송 장치가 환원제를 공급한다. 또한 환기 공정이 내연 기관의 소정의 시동 시에만 실행될 수 있다. 예를 들면, 환기 공정이 많아야 매 다섯번째에서 만, 바람직하게는 많아야 매 15번째에서 만 그리고 특히 바람직하게는 많아야 매 100번째 시동에서 만 실행될 수 있다. 또한 내연 기관의 시동 시 취해지도록 환기 공정이 실행되는지의 여부에 대한 결정이 가능하고, 이러한 결정에 있어서, 내연 기관이 최종적으로 작동되었기 때문에 얼마나 긴 시간이 경과되었는지가(어느 정도의 시간 간격) 평가된다. 예를 들면, 내연 기관이, 이후 필요하다면 환기 공정을 실행하기 위하여, 1 시간 이상, 하루 이상 또는 10일 이전의 일 이상에서도 최종적으로 작동되었는지의 여부가 체크될 수 있다.
이와 같이 필터를 교환한 이후에 및/또는 이송 장치의 여러 구성요소를 교환한 이후에 환기 공정을 실행하도록 예상될 수 있다. 필터를 교환하는 동안에 및/또는 이송 장치의 여러 구성요소를 교환하는 동안에, 상기 이송 장치가 전반적으로 반드시 개방되어야 한다. 따라서, 공기 거품이 특별히 이송 장치로 용이하게 통과한다.
더욱이, 환원제 탱크 및/또는 이송 장치에서의 얼려진 환원제가 해동될 때, 공기 거품 또는 가스 거품이 형성될 수 있음을 알 수 있다. 따라서, 이러한 이벤트의 발생 이후에 이송 장치의 환기가 행해지는 것이 유리하다.
부가적으로 "소정의" 이벤트가 한계 값, 공차 범위 등으로 제어 유닛에서, 조정자(예를 들면, 구동자)의 작동에 의해, 일반적으로 충전되고(예를 들면 저장되고), 현 파라미터에 따라 계산되고, 및/또는 결정된다는 것을 본 발명에서 알 수 있다.
더욱이, 이송 장치가, 환원제 탱크로부터 배기-가스 처리 장치까지 뻗어있는 이송 라인과, 상기 이송 라인으로부터 분기되고 상기 환원제 탱크로 개방된 복귀 라인을 구비하면, 본 발명에 따른 방법이 유리하며, 여기서 이송 장치의 환기 공정 동안에, 환원제가 상기 이송 라인 및 상기 복귀 라인을 통해 순환된다.
이러한 순환에 의하여, 이송 장치에서의 공기 거품이 복귀 라인을 통해 이송되어 환원제 탱크로 복귀된다. 이러한 순환의 경우에 있어서, 환원제가 순환하는 동안에 환원제 탱크로 다시 통과하고 이에 따라 분실되지 않기 때문에, 회로로 실제 이송된 환원제의 양은 얼마나 많건 간에 중요하지 않다. 그러나 회로로 이송된 환원제의 양이 환기 공정 동안 순환되는 동안에 설정되어, 이송 장치에서의 공기 거품이 신뢰할 정도로 환원제 탱크로 다시 이송될 수 있고, 그리고 동시에 회로에 이송된 양이 작다면 유리하다. 따라서, 첫째로 환기 공정 기간이 짧게 유지될 수 있고, 둘째로 순환에 필요한 에너지의 양이 낮게 유지될 수 있다. 예를 들면, 회로에 이송된 양은 환원제로 통상적으로 충전되는, 이송 장치의 총 볼륨의 2배, 바람직하게는 1.5배, 특히 바람직하게는 1.1배가 된다.
예를 들면 초기 충전 및/또는 필터 교환 이후에 시행되는 제1 환기 공정과, 또 다른 소정의 상황에서 실행되는 제2 환기 공정 사이에 만들어진 특징이 특히 바람직하다. 제1 환기 공정 동안에, 회로에 이송된 양이 라인 볼륨 및/또는 이송 장치의 필터의 볼륨과 함께 적어도 2배에 상당할 수 있다. 제2 환기 공정 동안에, 회로에 이송된 양이 보다 적을 수 있다. 예를 들면, 회로에 이송된 양이 이러한 경우에 있어서 라인의 볼륨의 및/또는 이송 장치의 단일 볼륨과 함께 2배 이하일 수 있다. 제2 환기 볼륨의 경우에 있어서, 이송된 양이 필터 볼륨의 절반 및 라인 볼륨의 2배에 대응한다면 바람직하다. 제1 환기 공정과 제2 환기 공정 사이의 특징의 배경은, 상기 제1 환기 공정의 실행 동안에, 이송 장치가 비교적 큰 정도로 공기로 초기에 충전되는 반면, 상기 제2 환기 공정이 상기 이송 장치에서의 환원제의 상당한 잔류 양으로부터 발생할 수 있다는 점이다.
회로에 이송된 상기 양에 대해, 공기 거품으로 이루어지거나 또는 환원제로 이루어지는 것은 중요하지 않다. 중요한 것은 오히려 회로에 이송된 양의 볼륨이다.
또한 제안되는 바와 같이 시간 간격 및/또는 총 질량 유동이 아래 기재된 파라미터 중 적어도 하나의 파라미터의 함수로 변한다:
- 환원제 탱크에서의 충전 레벨;
- 환원제의 온도;
- 배기-가스 처리 장치로 공급된 환원제의 질량 유동;
- 자동차의 속도;
- 상기 자동차의 내연 기관의 회전 속도; 및
- 외측 온도.
시간 간격 및/또는 총 질량 유동이 환원제 탱크에서의 충전 레벨의 함수로 정의되는 것이 특히 유리하다. 고 충전 레벨의 경우에, 이송 장치로 통과하는 공기 거품의 가능성이 낮아서, 긴 시간 간격 및/또는 큰 총 질량 유동이 사용될 수 있다. 저 충전 레벨이 낮은 경우에, 이송 장치로 통과하는 공기 거품의 가능성이 증가되어, 보다 짧은 시간 간격 및/또는 보다 적은 총 질량 유동이 적당하다.
이송 장치에서의 공기 거품의 발생 가능성은 환원제의 온도가 상승될 때 특히 높다고 알려졌다. 이러한 이유 때문에, 시간 간격 및/또는 총 질량 유동이 환원제의 온도와 반대로 설정되는 것이 적당할 수 있다. 특히 고 온도에서, 특별히 짧은 시간 간격 및/또는 특별히 저 총 질량 유동이 이후 설정된다. 환원제의 온도가 낮을 때, 긴 시간 간격 및/또는 고 총 질량 유동이 설정된다. 환원제 온도와 사전 설정된 시간 간격이나 또는 사전 설정된 총 질량 유동 사이의 더욱 복잡한 관계가 또한 고려될 수 있다.
사전 설정된 시간 간격 및/또는 사전 설정된 총 질량 유동이 또한 배기-가스 처리 유닛에 공급된 환원제의 단위 시간당 질량 유동, 자동차의 속도 및/또는 내연 기관의 회전 속도의 함수로서 설정될 수 있다. 이러한 영향력 있는 변수는 예를 들면, 환원제의 단위 시간당 고 질량 유동, 자동차의 고 속도 및 내연 기관의 고 회전 속도가 일반적으로 자동차를 많이 이동하게 하거나 험하게 이동하게 한다는 사실을 공통적으로 갖는다. 이러한 이유 때문에, 시간 간격 및/또는 총 질량 유동이 일반적으로 상기 파라미터에 반 비례적으로 결정되는 것이 이처럼 유리할 수 있다.
상이한 접근법이 외측 온도의 경우에 파라미터로 반드시 취해져야만 한다. 특히 외측 저 온도에서, 환원제 탱크 및/또는 이송 장치에서의 환원제의 냉각 가능성이 상당히 증가된다. 상기 기재한 바와 같이, 특히 냉각된 환원제의 해동의 경우에 공기 거품 또는 가스 거품이 이송 장치에 매우 용이하게 형성될 수 있다. 따라서, 사전 설정된 시간 간격 및/또는 사전 설정된 총 질량 유동이, 특히 외측 저 온도의 구역에서, 외측 온도와 동일한 방식(sense)으로 (비례적으로) 조정될 수 있어, 특별히 외측 저 온도에서, 특별히 짧은 시간 간격이나 또는 특별히 적은 질량 유동이 또한 나타나는 반면, 외측 고 온도에서, 보다 긴 시간 간격이나 및/또는 보다 큰 총 질량 유동이 나타난다. 특히 상당히 상승된 외측 온도에서, 이 결과 환원제의 증발 및/또는 기화의 위험이 있다. 따라서, 보다 짧은 시간 간격 또는 보다 적은 총 질량 유동을 제공하는데 적합할 수 있다.
본 발명에 따른 방법은 내연 기관 작동의 위상만이 시간 간격으로 카운트된다면 더욱 유리하다. 이는 단계 b)에서 기동되는 시간조절 유닛은 자동차가 정지 상태인 임의의 시간 간격을 무시한다는 것을 의미한다. 본 발명에 따른 방법이 질량 유동 가산 유닛 및 총 질량 유동에 실행된다면, 이러한 제어부는 필요하지 않는데, 그 이유는 자동차가 정지 상태에 있을 때, 일반적으로 환원제가 이송 장치에 의해 이송되지 않고, 이에 따라 내연 기관이 정지 상태인 간격이 본 발명에서는 어느 경우에서도 카운트되지 않는 경우이기 때문이다.
본 발명에 따른 방법은 시간 간격이 적어도 5 분 및 많아야 5 시간, 바람직하게 적어도 10 분 및 많아야 2 시간, 특히 바람직하게 적어도 10 분 및 많아야 1시간 동안 지속한다면 더욱 유리하다.
본 발명에 따른 방법은 또한 총 질량 유동양이 적어도 100 ml[밀리리터], 많아야 5l[리터], 바람직하게는 적어도 200 ml[밀리리터], 많아야 2l[리터], 특히 바람직하게 적어도 200ml[밀리리터], 많아야 1l[리터]이라면 더욱 바람직하다.
사전 설정된 시간 간격 및 사전 설정된 총 질량 유동의 이러한 선택으로써, 첫째로 환기 공정의 주파수가 여전히 정당하고, 더욱이, 공기 거품이 이송 장치에 있지 않을 충분한 가능성이 보장될 수 있다고 알려졌다.
본 발명에 따른 방법은, 배기-가스 처리 장치가 환원제용 저장 용량을 갖고, 환기 공정 이전에, 증가된 양의 환원제가 이송되어 상기 환원제로 저장 용량을 충전한다면, 더욱 유리하다. SCR용으로 설계된 배기-가스 처리 시스템에 있어서, 소위 암모니아 저장 촉매 변환기가 통상적으로 제공된다. 암모니아가 상기 암모니아 저장 촉매 변환기에 축적될 수 있다. 상기 암모니아가 SCR 촉매 변환기에서 SCR를 위해 이용될 수 있다. 암모니아 저장 촉매 변환기 및 SCR 촉매 변환기가 또한 하나의 지지 구조체 상에서 공통의 코팅부의 형태로 있을 수 있다. 공급된 환원제 또는 공급된 환원제 전구체 용액은 필요하다면, 초기에 저장용 암모니아로 초기에 반드시 변환되어야 한다. 가수분해 촉매 변환기가 이러한 목적을 위해 제공될 수 있다. 어느 경우에서도, 적당한 온도가 환원제 전구체 용액의 가수분해 변환 및/또는 열분해 변환에 필요하다. 저장 촉매 변환기에 저장된 암모니아의 양은 배기-가스 처리 장치에서의 적당한 고 온도에서 환원제의 목표 공급을 통해, 환기 공정 이전에 증가될 수 있어, SCR 촉매 변환기의 규칙적인 작동이 이송 장치의 환기 동안에도 가능하다.
배기-가스 처리 장치에서의 온도가 저장 촉매 변환기에서의 암모니아의 저장을 위해 모니터되는 것이 특히 바람직하고, 바람직하게 저장은 온도가 150℃와 650℃ 사이일 때 발생한다. 따라서 배기-가스 처리 장치에서의 환원제 잔류물의 퇴적가능하고 또한 배기-가스 처리 장치 외측 암모니아가 효과적인 방식으로 방지될 환경으로 미끄러질 수 있다.
환원제의 이송이 중단되면서 이송 장치의 환기 공정이 발생된다면 본 발명에 따른 방법이 더욱 유리하다. 환기 공정 동안에, 배기 시스템으로의 공급을 위해 환원제가 이송 장치의 인젝터에 제공되는 조건은 항상 신뢰할 정도로 제어될 수 없다. 따라서, 이송 장치의 이송 작동이 환기 공정 동안에 차단되는 것이 유리하다. 이송 장치가 연결된 배기-가스 처리 장치가 환원제용 저장 용량을 가져서, SCR 촉매 변환기의 정상 작동은 이송 장치가 환원제를 이송하지 않을 경우에서도 보장될 수 있다면 이는 특히 유리할 것이다.
또한 환원제 탱크로부터 배기-가스 처리 장치로 환원제를 이송하기 위한 이송 장치가 본 발명에 따라 제시되고, 상기 이송 장치가 환원제 탱크로부터 배기-가스 처리 장치로 뻗어있는 이송 라인과 환원제 이송 펌프를 구비하며, 이 경우 압력 센서가 상기 이송 장치 내에 제공되지 않는다.
본 발명에 따른 이송 장치가 본 발명에 따른 방법을 실행하기 위해 특히 적당하게 및/또는 특별히 설정된다. 본 발명에 따른 방법에 대해 강조된 특정 방법적인 특징과 장점이 본 발명에 따른 이송 장치에 의해 나타날 수 있다. 또한 동일하게 본 발명에 따른 방법에 따라 적용되는 본 발명에 따른 이송 장치와 관련하여 강조된 장치로 나타날 수 있다.
상기 타입의 이송 장치는 시간-제어 방식 및/또는 질량-제어 방식으로 개방되는 인젝터를 구비하여 분할된 방식으로 배기-가스 처리 장치에 환원제를 주입한다.
상기 타입의 이송 장치가 (단지) 자동-개방되는 인젝터를 구비하지 않는다면 특히 유리하다. 특히, 자가 개방 인젝터는 상기 인젝터가 배기-가스 처리 구성요소 및/또는 혼합 챔버와의 연결부를 개방시킬 수 있다면 제공되지 않을 수 있다. 혼합 챔버가 예를 들면 (필요하다면 혼합기 피팅부와) 환원제를 다른 한 물질을 위한, 예를 들면 공기와 혼합하기 위한 공간일 수 있다. 자가 개방 인젝터는, 자가 개방 인젝터에 또는 펌프로부터 자가 개방 인젝터까지의 이송 라인에 특정 압력이 있을 때, 자동적으로 개방된다. 자가 개방 인젝터가 예를 들면, 특정 압력 이상에서, 개방하고 자가 개방 인젝터를 개방시킬 수 있는 밸브를 구비하여, 환원제가 나타날 수 있다. 자가 개방 인젝터가 제공된다면, 개방 압력까지의 실제 압력만이 설정될 수 있고, 더욱이, 환원제의 상태, 특히 본 발명에 따른 방법과 관련된 환원제의 상태에 대해 시각적으로 제어부가 나타날 수 없다는 사실 때문에, 여러 타입의 인젝터가 본 발명에서 바람직하다.
따라서, 제어가능한 인젝터가 제공된다면 이송 장치가 특히 바람직하다. 제어가능한 인젝터가 기동 수단을 구비한다는 점에서 자가 개방 인젝터와 상이하다. 기동 수단은 예를 들면 시그널 인풋에 의해 특징지워지며 외측 시그널 라인이 상기 시그널 인풋에 연결될 수 있고 및/또는 상기 외측 시그널 라인을 통해 외측 시그널이 인젝터로 또는 인젝터 내로 통과할 수 있다. 상기 타입의 외측 (전기) 시그널에 의해 기동가능한 인젝터가 개방 및/또는 폐쇄될 수 있다. 상기 타입의 제어가능한 인젝터가 바람직하게 일반적인 압력의 작동 하에서 개방 및/또는 폐쇄되지 않는다. 그러나 제어가능한 인젝터가 시그널에 기초하거나 또는 외측 시그널 라인에 의해 기동될 뿐만 아니라 또한 이송 라인에 나타나는 압력의 작용하에서 개방하고, 이후 자가 개방 인젝터의 방식으로 작동한다고 배제되지 않는다. 예를 들면, 제어가능한 인젝터가 상기 인젝터의 정상 작동 압력보다 상당히 더 큰 (또한 조정 수단에 의해 가변 조정될 수 있는) 압력 한계 값이 초과될 때 개방하여, (적당하다면, 순수한 정상 주입 공정 동안에 사용되지 않는 과부하 보호 설비) 압력의 과 상승에 의해 인젝터가 파손되지 않게 한다. 이러한 작동가능한 인젝터가 예를 들면 자석 밸브를 구비할 수 있다.
본 발명에 따른 방법에 따라, 이송 장치 내의 압력 센서가 더 이상 필요하지 않다. 공지된 환원제용 이송 장치에 있어서, 압력 센서가 현 작동 상태를 모니터하도록 요구되고 있다. 본 발명에 따른 방법에 의하면, 환원제가 인젝터에 정확하게 정의된 조건으로 제공될 수 있으므로, 압력 센서로써 환원제의 상태를 모니터하는 것은 더 이상 필요하지 않다. 압력 센서에 의한 분배는 이송 장치에 대해 상당한 비용면에서의 장점을 나타낸다. 압력 센서가 더욱이 일반적으로 압력을 결정하기 위한 민감한 이동가능한 구성요소를 포함하며, 상기 구성요소가 상당한 아우트레이로써, 냉각을 견딜 수 있도록 반드시 설계되어야 한다.
SCR 주입 시스템에서 압력에 관한 정보가 필요하다면, 상기 SCR 주입 시스템이 압력 센서를 구비하지 않을지라도 압력 정보가 SCR 주입 펌프에 의해 얻어질 수 있다. SCR 주입 시스템에서의 압력이 펌프의 현 특징적인 곡선에 기초하여 대략적으로 결정될 수 있다. 이송을 위하여, 공급 전압이 SCR 주입 펌프에 가해진다. SCR 주입 시스템에서의 압력의 함수로서, 소정의 공급 전압에 대해, 최종 특징적인 현 유동이 존재한다. SCR 주입 시스템에서의 압력이 상기 현 유동으로부터 결정되거나 계산될 수 있다. 따라서, 특징적인 곡선이 현 유동과 압력 사이의 관계를 나타낼 수 있다. SCR 주입 펌프가 상이한 공급 전압으로 작동한다면, 특징적인 유동 맵(map)이 상이한 공급 전압에 대한 압력과 현 유동 사이의 관계를 나타내도록 제공될 필요가 있다.
본 발명 및 기술 분야는 도면을 기초로 아래에서 보다 상세하게 설명되어 있다. 도면은 특히 본 발명의 바람직한 실시예를 나타내고 있지만, 본원 발명이 이들 실시예로 한정되는 것은 아니다. 더욱이, 도면 특히 도시된 비율은 단지 개략적인 것이라는 것을 알 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 이송 장치를 구비한 자동차를 도시한 도면이고;
도 2는 시간조절 유닛으로써, 본 발명에 따른 방법의 작동 다이어그램이고;
도 3은 본 발명에 따른 방법의 흐름도이며,
도 4는 질량-유동 가산 유닛으로써 본 발명에 따른 방법의 작동 다이어그램이다.
도 1에는 배기-가스 처리 장치(3)가 설치된 내연 기관(4)을 구비한 자동차(5)가 도시되어 있고, 환원제가 상기 배기-가스 처리 장치로 인젝터(28) 및 이송 장치(1)에 의해 분할된 방식으로 주입될 수 있다. 인젝터(28)는 전형적으로 밸브 및 노즐을 구비하고, 상기 밸브에 의해 인젝터(28)가 개방되거나 폐쇄될 수 있다. 본 발명에서 '노즐'이라는 표현은 특히 인젝터(28)로부터 배기-가스 처리 장치(3)로의 환원제의 출구용 구역의 형태를 의미한다. 노즐은 인젝터(28)를 빠져나온 이후에 배기-가스 처리 장치(3)로, 환원제가 소정의 방식으로, 예를 들면, 정의된 분무 패턴으로 분배되는 것을 보장할 수 있다. 배기-가스 처리 장치(3)는 암모니아용 저장 용량(11)을 구비하고 SCR 촉매 변환기(30)를 구비한다. 이송 장치(1)는 환원제 탱크(2)로부터 이송 라인(9)을 통해 인젝터(28)로 환원제를 이송한다. 이송 라인(9)을 따라서 필터(8), 펌프(13), 복귀 라인(10)에 대한 브랜치(29), 및 온도 센서(12)가 제공된다. 복귀 라인(10)은 복귀 밸브(15)에 의해 개방되거나 폐쇄될 수 있다. 인젝터(28), 펌프(13) 및 복귀 밸브(15)는 제어 유닛(14)에 의해 제어된다. 따라서, 인젝터(28)는 제어되거나 기동될 수 있고 배타적으로 자가 개방되지 않는다. 실행된 시간조절 유닛(6) 및 질량-유동 가산 유닛(25)이 제어 유닛(14)에 위치한다. 데이터처럼, 제어 유닛(14)이 필요하다면 온도 센서(12)로부터의 데이터와, 환원제 탱크(2)에 있는 환원제의 충전 레벨(7)과 관련된 데이터를 처리할 수 있다. 펌프(13)로부터의 데이터, 복귀 밸브(15)로부터의 데이터 및/또는 인젝터(28)로부터의 데이터가 또한 제공될 수 있다. 환원제를 배기-가스 처리 장치(3)로 주입하기 위한 적당한 주입 전략이 상기 데이터로부터 계산될 수 있다. 더욱이, 환기를 위한 본 발명에 따른 방법이 상기 데이터에 기초하여 실행될 수 있다.
도 2는 시간조절 유닛으로써 본 발명에 따른 방법의 작동을 도시한 도면이다. 상기 도면은 시간 축선(18)을 나타내고 있다. 시간 축선(18)을 따라서, 상이한 순간부(17)에서, 각각의 경우에 있어서 하나의 환기 공정(22)이 발생한다. 개별 환기 공정(22) 사이의 시간 갭이 시간 간격(16)으로 사전정의된다. 시간 간격(16)이 제2 시간 주기(20)보다 제1 시간 주기(19)에 상이하게 설정된다. 각각의 경우에 있어서, 자동차 또는 내연 기관의 작동(23)의 위상만이 시간 간격(16) 쪽으로 카운트된다. 도 2는 일례로써, 시간 간격(16) 쪽으로 카운트되지 않는 제 3 시간 주기(21)를 나타내고 있다. 이는 예를 들면, 자동차가 정지된 상태일 수 있다. 시간 간격(16)이 경과되는 여부와 무관하게 환기 공정(22)이 개시되는 특별한 이벤트(24)가 도 2에 부가적으로 도시되어 있다.
도 3은 본 발명에 따른 방법의 흐름도이다. 상기 도 3에서, 본 발명에 따른 방법의 단계 a), 단계 b), 단계 c) 및 단계 d)가 도시되어 있고, 상기 단계들은 내연 기관의 작동 동안에 규칙적으로 반복된 방식으로 (반복) 루프의 형태로 실행된다. 또한 단계 b) 및 단계 c) 각각이 2개의 상이한 실시예를 포함함을 알 수 있을 것이다. 상부 구역의 실시예에서, 시간조절 유닛(6)이 사용되는 한편, 하부 구역의 실시예에서, 질량-유동 가산 유닛(25)이 사용된다.
도 4는 질량-유동 가산 유닛이 사용된, 본 발명에 따른 방법의 작동의 또 다른 도면이다. 또한, 상기 도면에 있어서, 환기 공정(22)의 개시가 시간 축선(18)을 따라서 상이한 순간부(17)에서 발생한다는 것을 알 수 있을 것이다. 이 경우, 질량 유동(27)이 총 질량 유동(26)에 도달할 때마다 순간부(17)는 시작된다. 총 질량 유동(26)이 상이하게 형성될 수 있다. 도 4는, 실시예에 의하면, 제1 시간 주기(19) 및 제2 시간 주기(20)에서, 총 질량 유동(26)이 각각의 경우에 있어서 상이하게 형성된다는 것을 나타내고 있다. 또한, 제 3 시간 주기(21)에서 자동차나 내연기관의 작동(23)이 발생하지 않는다는 것이 나타나 있다. 상기 시간 주기에 있어서, 또한 따라서 질량 유동(27)이 상승하지 않으므로, 질량-유동 가산 유닛을 사용할 때, 상기 타입의 제 3 시간 주기(21)가 임의로 특별하게 고려될 필요가 없다. 또한 총 질량 유동(26)이 아직 도달되지 않았을 지라도 환기 공정(22)이 시작될 때의 이벤트(24)가 도 4에 도시되어 있다.
본 발명에 따른 방법이 환원제용 이송 장치의 신뢰할만한 작동을 특히 허용하고, 상기 작동시 환원제가 특히 신뢰할만한 방식으로 배기-가스 처리 장치에 필요한 양으로 공급된다. 본 발명에 따른 방법에 의하면, 압력 센서로써도 환원제용 이송 장치에 분배될 수 있다. 이는 특별히 저렴한 본 발명의 환원제용 이송 장치를 제공할 수 있다.
1 이송 장치 2 환원제 탱크
3 배기-가스 처리 장치 4 내연 기관
5 자동차 6 시간조절 유닛
7 충전 레벨 8 필터
9 이송 라인 10 복귀 라인
11 저장 용량 12 온도 센서
13 펌프 14 제어 유닛
15 복귀 밸브 16 시간 간격
17 순간부 18 시간 축선
19 제1 시간 주기 20 제2 시간 주기
21 제 3 시간 주기 22 환기 공정
23 작동 위상 24 이벤트
25 질량 유동 가산 유닛 26 총 질량 유동
27 질량 유동 28 인젝터
29 브랜치 30 SCR 촉매 변환기

Claims (10)

  1. 환원제 탱크(2)로부터 자동차(5)의 내연 기관(4)의 배기-가스 처리 장치(3)로 환원제를 이송하는 이송 장치(1)의 작동 방법으로서,
    상기 내연 기관(4)이 작동하는 동안에, 상기 이송 장치(1)의 환기 공정(22)이 적어도 단속적으로 발생하고,
    a) 환기 공정(22)을 등록하는 단계;
    b) 사전 설정된 시간 간격(16)으로 시간조절 유닛(6)을 기동시키는 단계 및/또는 사전 설정된 총 질량 유동(26)으로 질량 유동 가산 유닛(25)을 기동시키는 단계;
    c) 경과할 현 시간 간격(16)을 대기하는 단계 및/또는 상기 사전 설정된 총 질량 유동(26)이 도달할 때까지 대기하는 단계; 및
    d) 환기 공정(22)을 실행하는 단계가 적어도 실행되는 환원제 탱크(2)로부터 자동차(5)의 내연 기관(4)의 배기-가스 처리 장치(3)로 환원제를 이송하는 이송 장치(1)의 작동 방법.
  2. 청구항 1에 있어서,
    적어도 하나의 부가적인 환기 공정(22)은:
    - 상기 자동차(5)의 소정의 구동 상태의 발생;
    - 상기 환원제 탱크(2)에서의 소정의 충전 레벨(7) 및/또는 소정의 충전 레벨 변화의 발생;
    - 상기 이송 장치(1)의 초기 시동;
    - 상기 내연 기관(4)의 작동 개시;
    - 필터(8)의 교환이나 상기 이송 장치(1)의 어느 한 구성요소의 교환; 및
    - 상기 환원제 탱크(2) 및/또는 상기 이송 장치(1)에서의 얼려진 환원제의 해동과 같은 이벤트(24) 중 적어도 하나의 이벤트가 발생된다면, 실행되는 것을 특징으로 하는 환원제를 이송하는 이송 장치(1)의 작동 방법.
  3. 청구항 1 또는 2에 있어서,
    상기 이송 장치(1)는 상기 환원제 탱크(2)로부터 상기 배기-가스 처리 장치(3)로 뻗어있는 이송 라인(9)을 구비하고, 상기 이송 라인(9)으로부터 분기되고 상기 환원제 탱크(2)로 개방되는 복귀 라인(10)을 구비하며, 상기 이송 장치(1)의 상기 환기 공정(22) 동안에, 환원제가 상기 이송 라인(9) 및 상기 복귀 라인(10)을 통해 순환되는 것을 특징으로 하는 환원제를 이송하는 이송 장치(1)의 작동 방법.
  4. 청구항 1 내지 3 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 시간 간격(16) 및/또는 총 질량 유동(26)이:
    - 상기 환원제 탱크(2)에서의 충전 레벨(7);
    - 상기 환원제의 온도;
    - 상기 배기-가스 처리 장치(3)에 공급된 환원제의 단위 시간당 질량 유동;
    - 상기 자동차(5)의 속도;
    - 상기 자동차(5)의 상기 내연 기관(4)의 회전 속도; 및
    - 외측 온도와 같은 파라미터 중 하나 이상의 파라미터의 함수로 변경되는 것을 특징으로 하는 환원제를 이송하는 이송 장치(1)의 작동 방법.
  5. 청구항 3 또는 4에 있어서,
    상기 내연 기관(4)이 작동하는 동안에 단지 위상만이 시간 간격(16) 쪽으로 카운트되는 것을 특징으로 하는 환원제를 이송하는 이송 장치(1)의 작동 방법.
  6. 청구항 3 내지 5 중 어느 한 항에 있어서,
    시간 간격(16)이 적어도 5 min[분] 그리고 많아야 2 시간 지속되는 것을 특징으로 하는 환원제를 이송하는 이송 장치(1)의 작동 방법.
  7. 청구항 3 내지 6 중 어느 한 항에 있어서,
    총 질량 유동(26) 양이 적어도 100 ml[밀리리터] 그리고 많아야 2l[리터]인 것을 특징으로 하는 환원제를 이송하는 이송 장치(1)의 작동 방법.
  8. 청구항 1 내지 7 중 어느 한 항에 따른 방법으로서,
    상기 배기-가스 처리 장치(3)는 환원제용 저장 용량(11)을 구비하고, 상기 환기 공정(22) 이전에, 증가된 양의 환원제가 상기 저장 용량(11)을 환원제로 충전하기 위해 이송되는 것을 특징으로 하는 환원제를 이송하는 이송 장치(1)의 작동 방법.
  9. 청구항 1 내지 8 중 어느 한 항에 따른 방법으로서,
    상기 환원제의 이송은 상기 이송 장치(1)의 환기 공정(22)이 발생하는 동안에 중단되는 것을 특징으로 하는 환원제를 이송하는 이송 장치(1)의 작동 방법.
  10. 환원제 탱크(2)로부터 배기-가스 처리 장치(3)로 환원제를 이송하기 위한 이송 장치(1)로서, 상기 환원제 탱크(2)로부터 상기 배기-가스 처리 장치(3)로 뻗어있는 이송 라인(9)을 구비하고 상기 환원제를 이송하기 위한 펌프(13)를 구비하며, 압력 센서가 상기 이송 장치(1) 내에 제공되지 않는 이송 장치(1).
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