專利名稱：用于檢測scr計量系統(tǒng)中過濾器的加載狀態(tài)的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于檢測SCR計量系統(tǒng)中過濾器尤其精細(xì)過濾器的加載狀態(tài)的方法。
背景技術(shù)：
公開了用于操作尤其在汽車中的內(nèi)燃機(jī)的方法和裝置，在其排氣區(qū)域內(nèi)布置了SCR催化器(選擇性催化還原)，該SCR催化器在有還原劑的情況下將包含在內(nèi)燃機(jī)的廢氣中的氧化氮(NOx)還原成氮氣。由此可以顯著降低廢氣中氧化氮的份額。為了進(jìn)行反應(yīng)，需要氨(NH3),氨混合在廢氣中。因此，作為反應(yīng)劑或者說還原劑使用NH3或者說NH3解離的試齊U。通常為此使用水狀的尿素溶液，該尿素溶液在SCR催化器的上游借助于計量裝置噴入排氣管中。從該溶液中形成了用作還原劑的順3。尿素溶液通常儲存在還原劑箱中。還原劑箱裝備有吸管,經(jīng)由該吸管將尿素溶液從箱中吸出。為了輸送尿素溶液設(shè)置了液態(tài)泵，該泵將溶液通過管路系統(tǒng)輸向計量單元，從而可以經(jīng)由一個或者多個計量閥例如電磁計量閥將尿素溶液導(dǎo)入排氣管中。所述泵在存在特定的液壓壓力的情況下輸送還原劑，其中對于還原劑的計量來說該還原劑壓力是決定性的。所述壓力通常調(diào)節(jié)到可預(yù)先給定的額定壓力上，由此在系統(tǒng)中設(shè)置了壓力傳感器。還原劑也就是尿素溶液會含有臟物例如顆粒等。所述臟物會引起計量單元的堵塞。因此，為了可靠地防止這種情況，通常在泵和計量單元之間設(shè)置過濾器，尤其精細(xì)過濾器，該過濾器保護(hù)計量單元防止臟物。在系統(tǒng)運行期間，起源于還原劑的所有臟物都沉積在精細(xì)過濾器上，從而隨著時間的推移過濾器加載越來越重。這種越來越重的過濾器加載會引起精細(xì)過濾器上的壓力降A(chǔ)pF0該壓力降A(chǔ)pF會在過濾器加載很高時上升，從而由此使得過濾材料機(jī)械過載并且由此受到損壞。因此需要在相應(yīng)的加載下更換過濾器，從而在過濾器損壞之前進(jìn)行更換。對于過濾器的更換來說，經(jīng)常由制造商規(guī)定過濾器更換間隔，根據(jù)這個間隔必須在特定的運行時間之后更換精細(xì)過濾器。為此，不需要額外的結(jié)構(gòu)上的花費用來檢測過濾器實際上的加載狀態(tài)。然而必須在考慮所有可能的臟物情景下極其保守地規(guī)定過濾器更換間隔，從而通常比實際上所需要的更加頻繁地更換過濾器。此外，還原劑的不可預(yù)見的大量臟物會特別地弄臟過濾器，從而即使在遵守規(guī)定的過濾器更換間隔時也會引起過濾器的強烈加載以及隨之而來的損壞。在這種情況下不能確保計量系統(tǒng)的功能。為了避免這個問題，已經(jīng)公開了在精細(xì)過濾器上設(shè)置差壓傳感器，該傳感器測量過濾器干凈側(cè)和過濾器臟側(cè)之間的壓力差。在此可以檢測當(dāng)前的壓差并且推斷出精細(xì)過濾器的加載狀態(tài)。例如可以預(yù)先給出用于差壓的極限值，在達(dá)到該極限值時以下面的情況為出發(fā)點，即過濾器加載到達(dá)了上極限。在這種情況下必須在出現(xiàn)過濾材料損壞之前斷開系統(tǒng)。此外，在達(dá)到差壓極限值之前可以及時地更換過濾材料。用該方法可以持久地測量并且監(jiān)控過濾器的加載狀態(tài)，從而可以及時識別過濾器的過渡載荷并且引入相應(yīng)的措施。然而用于這種應(yīng)用的合適的差壓傳感器在測量的公差很小時要求更高的精度。在SCR計量系統(tǒng)的例如9巴的工作壓力下，傳感器應(yīng)該可以識別出過濾器上300毫巴的壓降，這顯示出最大的過濾器加載。這說明差壓傳感器可以在輸入側(cè)上檢測出9. 3巴并且在干凈側(cè)上檢測出9巴。這與很高的技術(shù)花費相聯(lián)系，這種花費在隨之發(fā)生的成本方面經(jīng)常是不希望的。

發(fā)明內(nèi)容
相應(yīng)地，本發(fā)明的任務(wù)是提供一種用于識別SCR計量系統(tǒng)中過濾器的加載狀態(tài)的方法，其不用額外的結(jié)構(gòu)上的花費就避免了過濾器的過載連同隨之而來的損壞過濾器的危險。該任務(wù)通過如權(quán)利要求I的主題所述的方法得到解決。通過在從屬權(quán)利要求中提到的措施實現(xiàn)了在獨立權(quán)利要求中說明的方法的有利的改進(jìn)和改善。按本發(fā)明的方法可以檢測SCR計量系統(tǒng)中過濾器的加載狀態(tài)。在此，按本發(fā)明的方法利用SCR計量系統(tǒng)的反正存在的組件，從而為了實施按本發(fā)明的方法不需要額外的結(jié)構(gòu)上的花費。所述方法從具有還原劑箱、輸送泵和至少一個計量單元的SCR計量系統(tǒng)出發(fā)，其中過濾器尤其精細(xì)過濾器布置在輸送泵和至少一個計量單元之間。按本發(fā)明在輸送泵運行時在回吸模式中，也就是在流態(tài)的還原劑從計量單元吸回到管路系統(tǒng)中并且尤其吸回到箱中的模式中檢測計量單元和過濾器之間形成的壓力。從該檢測的壓力中推斷出過濾器的加載狀態(tài)。在回吸模式的運行期間，過濾器位于泵的吸氣側(cè)。在此，根據(jù)過濾器的加載狀態(tài)，在過濾器與計量單元之間的區(qū)段中形成低壓。在回吸時還原劑從計量單元輸送回還原劑箱中。在此，還原劑從過濾器的干凈側(cè)到其臟側(cè)的輸送方向改變了。通過還原劑返向流過過濾器不會改變過濾器的加載程度。然而在過濾器的干凈側(cè)上形成了相應(yīng)于加載程度的低壓。過濾器的加載越高，干凈側(cè)上的低壓就形成得越少。在過濾器的加載程度更高時獲得了更弱的低壓，從而能夠從可檢測的低壓中推斷出過濾器的加載程度。用所述方法可以檢測過濾器的實際加載狀態(tài)。這具有以下優(yōu)點，即在到達(dá)加載狀態(tài)的臨界值之前可以更換過濾器或者相應(yīng)地清潔過濾器。例如可以預(yù)先給出加載狀態(tài)的極限值，在達(dá)到該極限值時發(fā)出相應(yīng)的報告，即到達(dá)過濾器所允許的加載并且進(jìn)行更換或者必要時進(jìn)行清潔。只有通過過濾器實際上的加載狀態(tài)顯示出需要更換時才更換過濾器。一再取消多余的過濾器更換，如其在現(xiàn)有技術(shù)公開的在固定規(guī)定的過濾器間隔中進(jìn)行的那樣。在按本發(fā)明的方法的特別優(yōu)選的設(shè)計方案中，用壓力傳感器檢測在按本發(fā)明的方法中進(jìn)行檢測的壓力，該壓力傳感器在SCR系統(tǒng)中已經(jīng)用于用于調(diào)節(jié)壓力地運行SCR計量系統(tǒng)的壓力檢測。這種壓力傳感器在常規(guī)的SCR系統(tǒng)中設(shè)置在過濾器與計量單元之間管路系統(tǒng)中過濾器的干凈側(cè)上。壓力傳感器例如也可以直接定位在過濾器輸出端上。該壓力傳感器可以布置在泵單元中，該泵單元沿著壓力輸送方向看首先包括泵、隨后包括精細(xì)過濾器并且在過濾器的干凈側(cè)上包括壓力傳感器。用該壓力傳感器 在SCR計量系統(tǒng)的常規(guī)運行中檢測過濾器的干凈側(cè)上的壓力，從而可以將壓力調(diào)節(jié)到可預(yù)先給出的額定壓力上，該額定壓力對于精確計量來說是必需的。按本發(fā)明的方法利用了反正要安裝的壓力傳感器，用以在泵的回吸模式中可以檢測過濾器和計量單元之間所形成的低壓，其中按本發(fā)明可以從各個可檢測的低壓中推斷出過濾器的加載狀態(tài)。對于實施本發(fā)明來說，不需要在系統(tǒng)中裝配其它壓力傳感器?？梢杂肧CR計量系統(tǒng)的反正存在的組件來實施按本發(fā)明的用于檢測過濾器的加載狀態(tài)的方法。這尤其從成本觀點看顯示出按本發(fā)明的方法的特別的優(yōu)點。
輸送泵在回吸模式中的運行優(yōu)選是計量單元的由運行引起的空吸過程，該空吸過程在常規(guī)的SCR計量系統(tǒng)中通常在系統(tǒng)的每次斷開時進(jìn)行。通常實施該回吸模式用于在汽車停車時取消來自計量閥以及來自管路系統(tǒng)的還原劑。這是必需的，因為所使用的尿素溶液通常在大約_11°C時凍結(jié)并且隨之而來的在管路系統(tǒng)以及尤其計量閥中的冰壓會導(dǎo)致管路系統(tǒng)和計量閥的損壞。因此，標(biāo)準(zhǔn)化地實施介質(zhì)從管路以及計量單元中回吸。本發(fā)明利用反正存在的并且實施的回吸模式，其中檢測過濾器和計量單元之間的低壓，該低壓在回吸期間形成。按本發(fā)明可以從低壓的程度中推斷出過濾器的加載狀態(tài)。對于實施按本發(fā)明的方法來說，既不安裝其它組件，也不需要計量系統(tǒng)的額外的運行模式。可以動用反正存在的組件和運行模式，用以確定過濾器的加載狀態(tài)。因為通常在汽車或者說系統(tǒng)的每次斷開后進(jìn)行計量單元的由運行引起的空吸過程，所以可以每次都利用這種由運行引起的空吸過程來檢測過濾器的加載狀態(tài)。根據(jù)過濾器的可確定的加載狀態(tài)就可以必要時更換或者原則上清潔所述過濾器。例如可以通過視覺上的顯示來報告相應(yīng)措施的必要性。
此外，本發(fā)明包括計算機(jī)程序，該計算機(jī)程序在其于計算設(shè)備或控制設(shè)備上運行時實施按本發(fā)明的方法的所有步驟。最后，本發(fā)明包括具有程序代碼的計算機(jī)程序產(chǎn)品，該程序代碼保存在機(jī)器可讀的載體上，用于在所述程序于計算機(jī)設(shè)備或控制設(shè)備上運行時實施按本發(fā)明的方法。所述控制設(shè)備例如可以涉及內(nèi)燃機(jī)的中央控制設(shè)備或者SCR計量系統(tǒng)的控制單元。本發(fā)明的作為計算機(jī)程序或者作為計算機(jī)程序產(chǎn)品的設(shè)計方案具有特別的優(yōu)點，即對于使用按本發(fā)明的方法來說不必在汽車中安裝其它組件。只需要執(zhí)行相應(yīng)的計算機(jī)程序，從而在既有的汽車中也可以有利地使用按本發(fā)明的方法。


結(jié)合附圖從下面對實施例的描述中獲得本發(fā)明的其它優(yōu)點和特征。在此，所述各個特征可以單個地實現(xiàn)或者以相互組合的方式實現(xiàn)。在附圖中示出
圖I是SCR催化器系統(tǒng)(現(xiàn)有技術(shù))的計量裝置的組件的示意圖，以及 圖2是SCR計量系統(tǒng)的泵單元的示意圖，用于說明按本發(fā)明的方法。
具體實施例方式圖I以示意性的方式示出了 SCR催化器系統(tǒng)中計量裝置的已知的組件。在內(nèi)燃機(jī)11的排氣管10中布置了 SCR催化器12，該催化器通過選擇性的催化還原(SCR)選擇性地降低廢氣中的氮氧化物。對于這種反應(yīng)使用氨(NH3)作為還原劑。因為氨是有毒的物質(zhì)，所以從無毒的載體物質(zhì)尿素中獲取該物質(zhì)。尿素以液體的尿素水溶液的形式通過計量單元13尤其電磁的計量閥噴入SCR催化器12上游的排氣管10中。為了儲存尿素溶液設(shè)置了還原劑箱14。經(jīng)由吸取管路15從箱中獲取尿素水溶液。通過泵16輸送還原劑。溶液在壓力管17中的壓力下導(dǎo)向計量閥13。在液壓系統(tǒng)中實現(xiàn)計量，其中計量介質(zhì)壓力對于將還原劑溶液精確并且按需要地噴入排氣管10中來說是決定性的。在此，將還原劑壓力調(diào)節(jié)到可預(yù)先給定的額定壓力上。為此設(shè)置了壓力傳感器18，該壓力傳感器將所檢測的壓力信號傳遞給控制設(shè)備19，從而可以經(jīng)由控制設(shè)備19的信號給出通過輸送泵16調(diào)節(jié)可預(yù)先給定的額定壓力。同樣經(jīng)由控制設(shè)備19的信號給出來觸發(fā)計量閥13。為了保護(hù)計量閥13防止弄臟，在泵16后面連接的精細(xì)過濾器22。從圖2中獲知液壓泵16的其它細(xì)節(jié)。該泵16連同壓力傳感器18 —起組合在結(jié)構(gòu)單元21中。該泵單元21除了泵16和壓力傳感器18之外還包括精細(xì)過濾器22，該精細(xì)過濾器布置在泵16和壓力傳感器18之間。過濾器22的臟側(cè)位于精細(xì)過濾器的面對泵16的一側(cè)上。該精細(xì)過濾器22的面對計量單元13的一側(cè)稱作干凈側(cè)24。在輸送泵16的正常運行中，泵將還原劑從還原劑箱14經(jīng)由管道系統(tǒng)輸入過濾器22。在此，還原劑首先碰到臟側(cè)23、然后穿過 過濾器材料并且沿著計量單元13的方向在干凈側(cè)24上離開過濾器。該壓力輸送方向用箭頭A表示。在此，可能在還原劑溶液中存在的臟物通過過濾器22上的過濾作用分開，從而不會有臟物到達(dá)計量單元13處，在該計量單元處臟物同樣會堵住敏感的閥門。臟物在運行期間沉積在過濾器22的過濾材料上并且降低了過濾器22的通過性。由泵16產(chǎn)生的液壓壓力(泵壓力)在圖2的視圖中用pP表示。在通過過濾器22之后管路系統(tǒng)中的壓力用PS (傳感器壓力)表示。這就是可在壓力傳感器18上檢測的并且為了進(jìn)行計量通過壓力管路17提供給計量閥13的壓力。Λ PF表示過濾器22上的壓力降，該壓力降受到過濾器加載、也就是過濾材料上顆粒的沉積產(chǎn)生的影響。通過還原劑溶液中臟物在精細(xì)過濾器22上的積聚實現(xiàn)了不斷增加的過濾加載，這增加了經(jīng)由精細(xì)過濾器22的壓力降A(chǔ)pF。通過這種壓力降A(chǔ)pF,會不斷增加過濾材料的機(jī)械載荷，從而會損壞過濾材料。按本發(fā)明的用于檢測過濾器加載狀態(tài)的方法允許監(jiān)控過濾器加載狀態(tài)，從而在超過可預(yù)先給定的極限值時可以采取用于過濾器更換的措施，所述極限值是過濾器22的最大允許的載荷。原則上也可以在超過極限值時清潔過濾器。為了進(jìn)行監(jiān)控，按本發(fā)明的方法使用了泵16的回吸模式，該回吸模式標(biāo)準(zhǔn)化地設(shè)置在SCR計量系統(tǒng)中。該回吸模式在圖
2的附圖中描繪成具有箭頭方向B的回吸輸送方向。該回吸模式在SCR計量系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)化的運行中用于在系統(tǒng)的每次斷開時由計量單元13和管路系統(tǒng)17取出還原劑溶液并且將其回吸到箱14中。這是必要的，因為還原劑溶液在大約_11°C的溫度下會凍結(jié)并且隨之發(fā)生的冰壓會造成SCR計量系統(tǒng)以及由其管路17和計量單元13中的損壞。按本發(fā)明利用所述回吸模式用于檢測在此在計量單元13和過濾器22之間形成的低壓，該低壓尤其可以經(jīng)由壓力傳感器18進(jìn)行檢測。在回吸模式中調(diào)節(jié)的低壓取決于過濾器22的加載狀態(tài)。精細(xì)過濾器22的加載越高，可在傳感器18上測量的低壓就越小。由此可以推斷出精細(xì)過濾器22的加載狀態(tài)，從而可以及時識別出通過太大的過濾器加載引起的過濾器的過載并且可以引入相應(yīng)的措施。為了實施按本發(fā)明的方法，在SCR計量系統(tǒng)中不需要額外的組件。一方面可以動用反正對于計量的壓力調(diào)節(jié)來說所需的壓力傳感器18，另一方面利用輸送泵16的回吸模式，該回吸模式通常標(biāo)準(zhǔn)化地在每個行駛周期的最后進(jìn)行實施?？梢栽谙到y(tǒng)每次斷開時檢測過濾器22的加載狀態(tài)，從而可以通過常規(guī)的檢查及時識別出過濾器22中過濾材料的機(jī)械過載。如果過濾器22的過濾加載應(yīng)超過允許的極限，那么例如可以通過相應(yīng)的視覺顯示向系統(tǒng)的操作者報告這種情況。前面所述的方法優(yōu)選可以作為計算機(jī)程序來執(zhí)行并且在計算設(shè)備上尤其在內(nèi)燃機(jī)的控制設(shè)備19上運行。該程序可以保存在計算機(jī)程序產(chǎn)品上并且也額外地在控制設(shè)備上“運行”。在這方面也可以毫無困難地在存在的系統(tǒng)上進(jìn)行加裝。
權(quán)利要求
1.用于檢測SCR計量系統(tǒng)中過濾器(22)，尤其精細(xì)過濾器的加載狀態(tài)的方法，該SCR 計量系統(tǒng)具有還原劑箱(14)、輸送泵(16)以及至少一個計量單元(13)，其中過濾器(22)布置在輸送泵(16)和所述至少一個計量單元(13)之間，其特征在于，在輸送泵(16)在回吸模式中運行時檢測過濾器(22)和計量單元(13)之間的壓力并且從該檢測的壓力中推斷出過濾器(22)的加載狀態(tài)。
2.按權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于，所檢測的壓力是低壓。
3.按權(quán)利要求I或權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，用壓力傳感器(18)檢測所述壓力，該壓力傳感器用于用來調(diào)節(jié)壓力地運行SCR計量系統(tǒng)的壓力檢測。
4.按上述權(quán)利要求中任一項所述的方法，其特征在于，輸送泵(16)在回吸模式中的運行規(guī)定用于計量單元(13)的由運行引起的空吸。
5.按上述權(quán)利要求中任一項所述的方法，其特征在于，根據(jù)過濾器(22)的可確定的加載狀態(tài)來更換或者清潔過濾器(22 )。
6.計算機(jī)程序，該計算機(jī)程序在其于計算機(jī)設(shè)備或者控制設(shè)備(19)上運行時實施按權(quán)利要求I到5中任一項所述的方法的所有步驟。
7.具有程序代碼的計算機(jī)程序產(chǎn)品，該程序代碼保存在機(jī)器可讀的載體上，用以在程序于計算設(shè)備或控制設(shè)備(19)上運行時實施按權(quán)利要求I到5中任一項所述的方法。
全文摘要
用于檢測SCR計量系統(tǒng)中過濾器(22)尤其精細(xì)過濾器的加載狀態(tài)的方法，該SCR計量系統(tǒng)具有還原劑箱(14)、輸送泵(16)以及至少一個計量單元(13)，其中過濾器(22)布置在輸送泵(16)和所述至少一個計量單元(13)之間，其中在輸送泵(16)于回吸模式中運行時檢測過濾器(22)和計量單元(13)之間的壓力。從該檢測的壓力中推斷出過濾器(22)的加載狀態(tài)。
文檔編號F01N11/00GK102619602SQ20121001939
公開日2012年8月1日 申請日期2012年1月21日 優(yōu)先權(quán)日2011年1月28日
發(fā)明者A.施密德, M.奧芬胡貝爾 申請人:羅伯特·博世有限公司