СПОСОБ И УСТРОЙСТВО, ОТНОСЯЩИЕСЯ К НЕОБХОДИМОСТИ ОБСЛУЖИВАНИЯ ФИЛЬТРА В УСТРОЙСТВЕ ПОДАЧИ ЖИДКОСТИ СИСТЕМЫ SCR Российский патент 2014 года по МПК F01N11/00 F01N3/18 F01N3/20 

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ

Настоящее изобретение относится к способу, относящемуся к системам SCR, для очистки выхлопных газов, при помощи которых жидкость подается в устройство подачи, через которое она затем подается в дозатор в точке потребления системы SCR. Изобретение также относится к компьютерному программному продукту, содержащему программный код для выполнения компьютером способа согласно изобретению. Изобретение также относится к устройству, содержащему систему SCR, и транспортному средству, которое оборудовано устройством.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

Транспортные средства сегодня используют, например, мочевину в качестве восстановителя в системах SCR (селективное каталитическое восстановление), которые содержат катализатор SCR, в котором упомянутый восстановитель и газ окислов азота (NOx) могут вступать в реакцию и превращаться в азот и воду. Различные типы восстановителей могут использоваться в системах SCR. AdBlue является примером широко используемого восстановителя.

Один из типов системы SCR включает в себя емкость, которая содержит восстановитель. Система SCR также имеет насос, установленный с возможностью вытягивания упомянутого восстановителя из емкости через всасывающий шланг и подачи его через находящийся под давлением шланг в дозатор, расположенный рядом с выхлопной системой транспортного средства, например рядом с выхлопной трубой выхлопной системы. Дозатор установлен с возможностью впрыскивания необходимого количества восстановителя в выхлопную трубу выше по течению катализатора SCR согласно рабочим процедурам, которые хранятся в блоке управления транспортного средства. Чтобы упростить регулирование давления, когда дозировочные количества малы или отсутствуют, система также может иметь возвратный шланг, который идет назад к емкости со стороны давления системы. Согласно этой конфигурации возможно охлаждать дозатор посредством восстановителя, который во время охлаждения течет из емкости через насос и дозатор назад к емкости. Дозатор, таким образом, снабжен активным охлаждением. Обратный поток из дозатора в емкость может быть, по существу, постоянным и в настоящий момент не управляется и не регулируется посредством изготовленных по специальным техническим требованиями клапанов или подобных блоков.

Насос в настоящее время имеет фильтр, чтобы фильтровать восстановитель перед дозированием через дозатор. Фильтр предоставлен для защиты дозатора от засорения частицами, например частицами грунта, грязью и т.д. Фильтр может быть бумажным фильтром, но, конечно, могут быть использованы и другие виды фильтров.

Срок службы фильтра в настоящий момент определяется поставщиками систем SCR как предопределенное совокупное расстояние, пройденное транспортным средством. Рекомендуется обычный тип фильтра для насоса заменять после 120000 километров. Рекомендация для коммерческих транспортных средств может быть 80000 км. В определенных случаях эти рекомендации выполняются в виде операции обслуживания для соответствующего транспортного средства, что означает, что обслуживающий персонал проверяет в случае обслуживания транспортного средства, как много оно проехало с момента последней смены фильтра, и заменяет упомянутый фильтр, если предопределенное расстояние было достигнуто или близко к достижению.

Существуют различные недостатки использования предопределенного пройденного расстояния в качестве меры степени засорения фильтра.

Один из недостатков заключается в том, что применения, где система SCR дозирует восстановитель больше среднего во время работы, связаны с риском, что фильтр может засориться до того, как транспортное средство пройдет предопределенное расстояние. Это может привести к ухудшенному охлаждению дозатора и последующему снижению функциональных возможностей и/или разрушению материала.

В случаях частого использования применений, где система SCR транспортного средства требует дозирования восстановителя, несмотря на то что транспортное средство не передвигается и не накапливает пройденное расстояние, фильтр может также засориться до того, как будет пройдено предопределенное расстояние.

В применениях, которые дозируют меньше среднего, предопределенное расстояние может не быть слишком коротким, что приводит к тому, что фактический срок службы фильтра используется не полностью. Это является отрицательным с точки зрения затрат. Это также является отрицательным с точки зрения безопасности из-за возросшего риска загрязнения восстановителя и фактических компонентов дозирующей системы в случае замены фильтра.

Еще одним недостатком существующего уровня техники является то, что использование пройденного расстояния в качестве основы для интервала между заменами для фильтра насоса в системе SCR приводит к довольно значительному запасу надежности. Это означает, что много фильтров в настоящее время заменяются слишком рано, т.е. до того, как замена действительно необходима. Это, конечно же, является отрицательным с точки зрения затрат.

Должно быть также отмечено, что различные применения систем SCR в настоящее время носят стационарный характер, делая невозможным задание предопределенного пройденного расстояния в качестве ключевого параметра для интервалов замены для фильтра насоса.

Следовательно, существует необходимость улучшения сегодняшних систем SCR посредством уменьшения или устранения вышеприведенных недостатков.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Задача настоящего изобретения состоит в том, чтобы предложить новый и выгодный способ, относящийся к системе SCR.

Другая задача изобретения состоит в том, чтобы предложить новое и выгодное устройство, содержащее систему SCR для очистки выхлопных газов, и новую компьютерную программу, относящуюся к системе SCR.

Дополнительная задача изобретения заключается в том, чтобы предложить способ, устройство и компьютерную программу для достижения переменного интервала между заменами для фильтра для восстанавливающего агента устройства подачи системы SCR.

Дополнительная задача изобретения заключается в том, чтобы предложить способ, устройство и компьютерную программу для уменьшения риска, что фильтр для восстанавливающего агента устройства подачи системы SCR может засориться.

Дополнительная задача изобретения заключается в том, чтобы предложить способ, устройство и компьютерную программу для достижения экономически эффективным способом повышенной производительности системы SCR с оптимизированным использованием фильтра для восстанавливающих агентов упомянутых систем SCR.

Дополнительная задача изобретения заключается в том, чтобы предложить способ, устройство и компьютерную программу для достижения экономически эффективным и простым в эксплуатации способом улучшенной системы SCR.

Эти задачи достигаются с помощью способа, относящегося к системам SCR, для очистки выхлопных газов по п.1.

Аспект изобретения предлагает способ, относящийся к системам SCR, для очистки выхлопных газов, в соответствии с которым жидкость подается в устройство подачи, через которое она затем подается в дозатор в точке потребления системы SCR, содержащий этапы, на которых:

- постоянно определяют совокупные количества жидкости, дозированной через дозатор. Способ дополнительно содержит этапы, на которых:

- определяют необходимость замены или очистки фильтрующего блока для упомянутой жидкости на основе упомянутых совокупных количеств дозированной жидкости;

- дозируют, по меньшей мере, часть жидкости, которая подается через устройство подачи; и

- подают недозированную жидкость назад в обратный поток, чтобы она могла снова подаваться в упомянутое устройство подачи.

В широко используемом применении системы SCR часть жидкости используется для дозирования в упомянутой точке потребления во время работы упомянутой системы. Часть жидкости, которая не была дозирована, подается назад в обратный поток, чтобы она могла снова подаваться в упомянутое устройство подачи. Эта часть жидкости успешно используется в качестве охлаждающего агента для дозатора. Должно быть отмечено, что жидкость в обратном потоке фильтруется и система SCR, таким образом, до некоторой степени становится самоочищающейся, если жидкость находится в замкнутой системе. Отфильтрованная жидкость, подаваемая назад, таким образом, не способствует дополнительному засорению фильтрующего блока средств подачи. Согласно изобретению после учета вышеупомянутой охлаждающей функции для дозатора только совокупное количество дозированной жидкости служит в качестве основы для интервала между заменами для фильтрующего блока. Согласно изобретению необходимость замены фильтрующего блока устройства подачи определяется не на основе суммарного потока жидкости в системе SCR или совокупного расстояния, пройденного транспортным средством, а на основе фактического дозирования жидкости в упомянутой точке потребления.

Аспект настоящего изобретения предлагает функцию для оптимизации интервала между заменами для фильтрующего блока на основе совокупных дозированных количеств восстанавливающего агента системы SCR с момента последней замены фильтрующего блока. За заменой фильтра может следовать обнуление переменной, которая показывает совокупные количества дозированного восстанавливающего агента. Это обнуление может быть осуществлено вручную, например, обслуживающим персоналом или оператором системы SCR. Оно может быть альтернативно осуществлено автоматически в результате соответствующей конфигурации.

С преимуществом настоящее изобретение способствует избеганию VOR (также называемых остановками) вследствие засорения фильтрующего блока, нежелательного состояния, которое вызывает относительно большой скачок давления в фильтрующем блоке, делая невозможным создание устройством подачи подходящего давления для дозатора. Настоящее изобретение также уменьшает риск полного засорения фильтрующего блока, что вызвало бы уменьшение потока жидкости к устройству подачи и тем самым, вероятно, привело бы к перегреву.

Преимущество настоящего изобретения заключается в том, что интервал между заменами фильтрующего блока оптимизирован, делая возможной замену фильтрующего блока при соответствующей степени засорения или в соответствующее время.

Преимущество настоящего изобретения заключается в том, что оно уменьшает или минимизирует дополнительные затраты, связанные со слишком ранней заменой фильтра, вызванной фиксированным интервалом между заменами для фильтра устройства подачи.

Способ может дополнительно содержать этапы, на которых:

- определяют необходимость путем сравнения значения, которое представляет совокупные количества дозированной жидкости, с предопределенным значением. Это дает преимущество точного и экономически эффективного способа определения, нуждается ли фильтрующий блок в замене или нет. Предопределенное значение может быть значением, зависящим от области применения. Согласно примеру предопределенное значение составляет 1000 литров. Согласно другому примеру предопределенное значение составляет 25000 литров. Согласно версии предопределенное значение может быть в диапазоне между 1000 и 25000 литров. Предопределенное значение может быть выбрано на основе определенной системы SCR или на основе конкретного транспортного средства, которое имеет систему SCR.

Путем сравнения значения, которое представляет совокупные количества дозированной жидкости, с предопределенным значением возможно определить, будет ли фильтрующий блок, вероятно, засорен до такой степени, что будет необходима замена в ближайшем будущем, или его замена может подождать до запланированного в будущем обслуживания системы SCR или транспортного средства, снабженного системой SCR.

Способ может дополнительно содержать этап определения необходимости на основе количества недозированной жидкости, поданной назад. На основе количеств жидкости, поданной назад упомянутым обратным потоком, возможно определить более хорошее предопределенное значение для упомянутого сравнения со значением, которое представляет совокупные количества дозированной жидкости. Тот факт, что жидкость, поданная назад, уже отфильтрована, приводит к своего рода самоочищению жидкости в системе SCR, допуская более длительный интервал между заменами для упомянутого фильтрующего блока.

Способ может дополнительно содержать этап определения упомянутых совокупных количеств дозированной жидкости на основе давлений жидкости в упомянутой точке потребления в течение, по меньшей мере, одного периода времени, когда упомянутая жидкость дозируется. Результатом является надежный и довольно точный способ определения упомянутых совокупных количеств дозированной жидкости. Датчики давления для измерения давлений упомянутой жидкости являются точными и относительно недорогими, что приводит к экономически эффективной процедуре для оптимизации интервалов между заменами для упомянутого фильтрующего блока системы SCR. Период времени, который соответствует времени дозировки, зависит от области применения. Это может быть короткий период, например 0,001 с, 0,01 с, 0,1 с или 1,0 секунда. Это также может быть более длительный период, например несколько секунд или несколько минут. Это также может быть несколько часов. В версии, в которой дозирование происходит непрерывно, может быть выбран один или более соответствующих периодов времени.

Способ может дополнительно содержать этап определения упомянутых совокупных количеств дозированной жидкости на основе преобладающей температуры жидкости и/или разности давлений между жидкостью в упомянутой точке потребления и потоком выхлопных газов упомянутой системы SCR. Это обеспечивает способ определения упомянутых совокупных количеств дозированной жидкости с дополнительной надежностью и точностью. Это также приводит к дополнительно усовершенствованной процедуре для оптимизации интервалов между заменами для упомянутого фильтрующего блока системы SCR.

Упомянутый фильтрующий блок может быть установлен разъемно в упомянутом устройстве подачи. Упомянутый фильтрующий блок может быть бумажным фильтром, помещенным в устройство подачи для фильтрации и очистки упомянутой жидкости, которая должна подаваться в дозатор. Фильтрующий блок может быть альтернативно расположен для фильтрации упомянутой жидкости в системе SCR внешне по отношению к упомянутому устройству подачи. Фильтрующий блок может быть согласно примеру установлен выше по потоку упомянутого устройства подачи. Фильтрующий блок может быть согласно примеру установлен ниже по потоку упомянутого устройства подачи.

Упомянутая жидкость может быть восстанавливающим агентом, например восстанавливающим агентом на основе мочевины.

Способ может дополнительно содержать этап, где определяется необходимость активизации индикаторной конфигурации. Индикаторная конфигурация может быть световым устройством для сигнализации, что пришло время заменить фильтрующий блок системы SCR. Световое устройство может быть расположено рядом с системой SCR или в кабине водителя транспортного средства, которое снабжено упомянутой системой SCR. Согласно примеру загорается красная лампа, когда обнаружена упомянутая необходимость.

Согласно другому примеру индикаторная конфигурация активизируется в блоке управления системы SCR. В версии она может принимать форму флага в компьютерной программе, хранимой в блоке управления, для индикации, когда пришло время заменить фильтрующий блок системы SCR. Этот флаг может быть обнаружен, например, обслуживающим персоналом в случае обслуживания или проверки системы SCR.

Метод может дополнительно содержать этап, где определяется необходимость ручной замены упомянутого фильтрующего блока другим фильтрующим блоком или ручной очистки упомянутого фильтрующего блока.

Аспект настоящего изобретения предлагает устройство, содержащее систему SCR для очистки выхлопных газов, при помощи которого жидкость подается в устройство подачи, которое обеспечивает возможность подачи ее в дозатор в точке потребления системы SCR. Устройство содержит средства для непрерывного определения совокупных количеств жидкости, дозированной через дозатор. Устройство дополнительно содержит:

- средства для определения необходимости замены фильтрующего блока для упомянутой жидкости на основе упомянутых совокупных количеств дозированной жидкости;

- средство для дозировки, по меньшей мере, части жидкости, поданной через устройство подачи; и

- средство для подачи недозированной жидкости назад в обратный поток, чтобы она могла снова податься в упомянутое устройство подачи.

Устройство может дополнительно содержать средства для определения необходимости путем сравнения значения, которое представляет совокупные количества дозированной жидкости, с предопределенным значением.

Устройство может дополнительно содержать средства для определения необходимости на основе количества недозированной жидкости, поданной назад.

Устройство может дополнительно содержать средства для определения упомянутых совокупных количеств дозированной жидкости на основе давлений жидкости в упомянутой точке потребления в течение, по меньшей мере, одного периода времени, когда упомянутая жидкость дозируется.

Устройство может дополнительно содержать средства для определения упомянутых совокупных количеств дозированной жидкости на основе преобладающей температуры жидкости и/или разности давлений между жидкостью в упомянутой точке потребления и потоком выхлопных газов упомянутой системы SCR.

Упомянутый фильтрующий блок может быть установлен разъемно в упомянутом устройстве подачи.

Упомянутая жидкость может быть восстанавливающим агентом, например восстанавливающим агентом на основе мочевины.

Устройство может дополнительно содержать этап, где определяется необходимость активизации индикаторной конфигурации.

Вышеупомянутые цели достигаются также с помощью транспортного средства, которое имеет устройство согласно аспекту изобретения. Транспортное средство может быть любым из грузового автомобиля, автобуса или легкового автомобиля.

Аспект изобретения предлагает компьютерную программу для системы SCR для очистки выхлопных газов, при этом компьютерная программа содержит код, хранимый на машиночитаемом носителе, для того чтобы заставить электронный блок управления или другой компьютер, соединенный с электронным блоком управления, выполнять этапы согласно любому из пп.1-10.

Аспект настоящего изобретения предлагает компьютерный программный продукт, содержащий программный код, хранимый на машиночитаемом носителе, для выполнения этапов способа согласно любому из пп.1-10, когда упомянутая программа выполняется в электронном блоке управления или другом компьютере, соединенном с электронным блоком управления.

Способ согласно изобретению легко реализовать в существующих транспортных средствах. Программное обеспечение для упомянутого способа, относящегося к системе SCR согласно изобретению, может быть установлено в блок управления транспортного средства во время производства транспортного средства. Покупатель транспортного средства может, таким образом, иметь возможность выбора функции способа в качестве опции. Альтернативно, программное обеспечение, содержащее программный код для осуществления инновационного способа, относящегося к системе SCR, может быть установлено в блок управления транспортного средства в случае обновления на станции обслуживания, и в этом случае программное обеспечение может быть загружено в память блока управления. Следовательно, реализация инновационного способа является экономически эффективной. Программное обеспечение, которое содержит программный код для упомянутого способа, относящегося к системе SCR, легко обновить или заменить. Кроме того, различные части программного обеспечения, которое содержит программный код для упомянутого способа, относящегося к системе SCR, могут быть заменены независимо друг от друга. Эта модульная конфигурация является выгодной с точки зрения обслуживания.

Дополнительные цели, преимущества и новые отличительные признаки настоящего изобретения станут очевидны для специалистов в области техники из последующих подробностей и также посредством осуществления изобретения. Несмотря на то что изобретение описано ниже, должно быть отмечено, что оно не ограничивается конкретными описанными подробностями. Специалисты, имеющие доступ к идеям материалов настоящей заявки, распознают дополнительные применения, модификации и внедрения в других областях, которые входят в рамки изобретения.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Для более полного понимания настоящего изобретения и его дополнительных задач и преимуществ подробное описание, изложенное ниже, должно рассматриваться вместе с прилагаемыми чертежами, на которых одни и те же ссылочные позиции обозначают подобные элементы на различных схемах и на которых:

фиг.1 схематически иллюстрирует транспортное средство согласно варианту осуществления изобретения;

фиг.2 схематически иллюстрирует подсистему для транспортного средства, изображенного на фиг.1, согласно варианту осуществления изобретения;

фиг.3 схематически иллюстрирует подсистему для транспортного средства, изображенного на фиг.1, согласно варианту осуществления изобретения;

фиг.4a представляет собой схематическую блок-схему способа согласно варианту осуществления изобретения;

фиг.4b представляет собой более подробную схематическую блок-схему способа согласно варианту осуществления изобретения; и

фиг.5 схематически иллюстрирует компьютер согласно варианту осуществления изобретения.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Фиг.1 изображает вид сбоку транспортного средства 100. Иллюстрируемое транспортное средство 100 содержит тягач 110 и прицеп 112. Транспортное средство может быть автомобилем большой грузоподъемности, например грузовым автомобилем или автобусом. Транспортное средство, альтернативно, может быть легковым автомобилем.

Должно быть отмечено, что изобретение подходит для применения в любой системе SCR и, следовательно, не ограничено системами SCR транспортного средства. Инновационный способ и инновационное устройство согласно аспекту изобретения хорошо подходят для других платформ, которые имеют систему SCR, например для судов. Судно может быть любого вида, например моторными лодками, пароходами, паромами или кораблями.

Инновационный способ и инновационное устройство согласно аспекту изобретения также хорошо подходят, например, для систем, которые содержат промышленные двигатели и/или промышленных роботов с приводом от двигателя.

Инновационный способ и инновационное устройство согласно аспекту изобретения также хорошо подходят, например, для различных видов энергетических установок, например для электростанций, которые содержат дизельный генератор.

Инновационный способ и инновационное устройство также хорошо подходят для любой двигательной системы, которая содержит двигатель и систему SCR, например, на локомотиве или какой-либо другой платформе.

Инновационный способ и инновационное устройство также хорошо подходят для любой системы, которая содержит генератор окислов азота (NOx) и систему SCR.

Устройство подачи, описанное в материалах настоящей заявки, может быть любым устройством подачи и не обязательно должно быть диафрагменным насосом, как описано в материалах настоящей заявки.

Жидкость системы SCR может быть любым восстанавливающим агентом, например AdBlue.

Термин "канал связи" относится в материалах настоящей заявки к каналу связи, который может быть физическим соединением, таким как оптоэлектронная линия связи, или нефизическим соединением, таким как беспроводное соединение, например радиоканал или канал микроволновой связи.

Термин "линия" относится в материалах настоящей заявки к каналу для хранения и транспортировки жидкости, например восстановителя в жидкой форме. Линия может быть трубой любого требуемого размера. Линия может быть сделана из любого подходящего материала, например пластика, резины или металла.

Термин "восстановитель" или "восстанавливающий агент" относится в материалах настоящей заявки к агенту, используемому для вступления в реакцию с определенными выбросами в системе SCR. Этими выбросами может быть, например, газ окислов азота (NOx). Термины "восстановитель" и "восстанавливающий агент" в материалах настоящей заявки используются синонимично. Конечно, могут использоваться другие виды восстановителей. AdBlue упоминается в материалах настоящей заявки в качестве примера восстановителя, но специалистам будет понятно, что инновационный способ и инновационное устройство осуществимы и с другими типами восстановителей при условии необходимых адаптаций, например адаптаций к соответствующим точкам замерзания для выбранных восстановителей, в алгоритмах управления для выполнения программного кода в соответствии с инновационным способом.

Фиг.2 изображает подсистему 299 транспортного средства 100. Подсистема 299 расположена в тягаче 110. Подсистема 299 может быть частью системы SCR. Подсистема 299 содержит в этом примере емкость 205, предназначенную для хранения восстановителя. Емкость 205 приспособлена для содержания соответствующего количества восстановителя и также для пополнения при необходимости. Емкость может вместить, например, 75 или 50 литров восстановителя.

Первая линия 271 приспособлена для подачи восстановителя к насосу 230 из емкости 205. Насос 230 может быть любым подходящим насосом. Насос 230 может быть диафрагменным насосом.

Насос имеет фильтр F. Фильтр F может быть главным фильтром системы SCR. Согласно версии это фильтр F, относящийся к этому изобретению.

Фильтр F представляет собой фильтр соответствующего вида, который может служить в качестве контрольной точки во время обслуживания системы SCR. Настоящее изобретение относится к оптимизации интервала между заменами для главного фильтра F.

Согласно аспекту изобретения фильтр F очищается вместо того, чтобы быть замененным новым фильтром. Степень засорения, таким образом, уменьшается до минимума, поскольку функция фильтрации очищенного фильтра F, по существу, такая же, как функция фильтрации неиспользованного фильтра.

Согласно версии дополнительные фильтры (не показаны) для фильтрации восстановителя в системе SCR могут быть предоставлены при необходимости. Согласно примеру фильтр может быть обеспечен на входе первой линии 271 в емкость 205. Согласно другому примеру фильтр может быть обеспечен на входе насоса 230. Согласно дополнительному примеру фильтр может быть обеспечен ниже по потоку от насоса 230.

Согласно аспекту изобретения один или более из этих фильтров также может быть заменен или очищен, когда необходимость замены фильтра F определена на основе совокупных количеств восстанавливающего агента, дозированного через дозатор 250.

Согласно аспекту изобретения один или более из этих фильтров также может быть заменен или очищен на основе совокупных количеств восстанавливающего агента, дозированного через дозатор 250.

По меньшей мере, один из этих дополнительных фильтров может, таким образом, быть заменен или очищен в зависимости от того, нуждается фильтр F в замене или очистке. По меньшей мере, один из этих дополнительных фильтров может быть заменен или очищен тогда же, когда и фильтр F заменяется или очищается.

Эти дополнительные фильтры могут иметь взаимно независимые предопределенные интервалы между заменами, которые зависят от типа фильтра или каких-либо других их характеристик.

Должно быть отмечено, что главный фильтр F может быть расположен в системе SCR внешне по отношению к насосу 230, хотя описанный вариант осуществления со ссылкой на фиг.2 имеет главный фильтр, расположенный в насосе 230.

Насос 230 выполнен с возможностью приведения в движение электродвигателем. Насос 230 приспособлен для вытягивания восстановителя из емкости 205 через первую линию 271 и подачи упомянутого восстановителя в дозатор 250 через линию 272. Дозатор 250 содержит электрически управляемый дозировочный клапан, с помощью которого поток восстановителя, добавляемого в выхлопную систему, может управляться. Насос 230 выполнен с возможностью оказывать давление на восстановитель во второй линии 272. Дозатор 250 снабжен блоком заслонки, перед которым поднимается упомянутое давление восстановителя в подсистеме 299. Это давление в дальнейшем называется рабочим давлением системы SCR.

Дозатор 250 приспособлен для подачи упомянутого восстановителя в выхлопную систему (см. фиг.3) транспортного средства 100. Более конкретно, дозатор 250 приспособлен для подачи подходящего количества восстановителя управляемым способом в выхлопную систему транспортного средства 100. В этой версии катализатор SCR (не показан) расположен ниже по потоку от места в выхлопной системе, где осуществляется подача восстановителя. Количество восстановителя, подаваемого в выхлопную систему, предназначено для использования традиционным способом в катализаторе SCR, чтобы уменьшить традиционным способом количество нежелательных выбросов.

Дозатор 250 расположен рядом, например, с выхлопной трубой, которая обеспечивает возможность подачи выхлопных газов из двигателя внутреннего сгорания (не показан) транспортного средства 100 к катализатору SCR. Дозатор 250 находится в тепловом контакте с выхлопной системой транспортного средства 100. Это означает, что тепловая энергия, сохраненная, например, в выхлопной трубе, глушителе и катализаторе SCR, может, таким образом, передаваться к дозатору.

Дозатор 250 содержит электронную карту управления, приспособленную для управления связью с блоком 200 управления. Дозатор 250 также содержит пластиковые и/или резиновые компоненты, которые могут расплавиться или в противном случае серьезно пострадать от слишком высоких температур.

Дозатор 250 чувствителен к температурам выше определенного значения, например 120 градусов Цельсия. Как только, например, выхлопная труба, глушитель и катализатор SCR транспортного средства 100 превышают это значение температуры, существует риск, что дозатор может перегреться во время или после работы транспортного средства, если для него не будет обеспечено охлаждение. Главный фильтр F, описанный выше, становясь частично или полностью засоренным, может привести к уменьшенному охлаждающему воздействию на дозатор 250, приводя к упомянутым недостаткам со слишком высокими температурами.

Третья линия 273 проходит между дозатором 250 и емкостью 205. Третья линия 273 предназначена для возврата в емкость 205 части восстановителя, которая не была дозирована через дозатор 250. Эта конфигурация приводит к выгодному охлаждению дозатора 250. Дозатор 250, таким образом, охлаждается потоком восстановителя, когда последний прокачивается через дозатор 250 от насоса 230 к емкости 205.

Первая линия 281 охлаждения приспособлена для хранения и транспортировки охлаждающей жидкости для двигателя транспортного средства 100. Первая линия 281 охлаждения частично расположена в емкости 205, чтобы нагревать восстановитель в ней, если восстановитель охлажден. В этом примере первая линия 281 охлаждения приспособлена для подачи жидкости радиатора, которая была нагрета двигателем транспортного средства 100, назад к двигателю в замкнутой цепи через емкость 205, через насос 230 и вторую линию 282 жидкости радиатора. Согласно версии первая линия 281 жидкости радиатора сформирована с, по существу, U-образной частью, расположенной в емкости 205, как схематически изображено на фиг.2. Эта конфигурация достигает улучшенного подогрева восстановителя в емкости 205, когда восстановитель имеет слишком низкую температуру, чтобы функционировать как требуется. Должно быть отмечено, что первая линия 281 охлаждения может быть любой подходящей конфигурации. Если восстановитель имеет температуру, которая превышает предопределенное значение, нагрев восстановителя жидкостью радиатора автоматически отключается.

Первый блок 200 управления обеспечивает возможность связи с датчиком 220 давления через канал 293 связи. Датчик 220 давления приспособлен для обнаружения преобладающего давления восстановителя в месте, где встроен датчик. Датчик 220 давления приспособлен для обнаружения преобладающего рабочего давления системы SCR. Согласно этой версии датчик 220 давления расположен рядом со второй линией 272, чтобы измерять рабочее давление восстановителя ниже по потоку от насоса 230. Датчик 220 давления приспособлен для непрерывной отправки в первый блок 200 управления сигналов, которые содержат информацию о преобладающем давлении восстановителя.

Первый блок 200 управления обеспечивает возможность связи с насосом 230 давления через канал 292 связи. Первый блок 200 управления приспособлен для управления работой насоса 230, чтобы, например, регулировать поток восстановителя в подсистеме 299. Первый блок 200 управления приспособлен для управления выходной рабочей мощностью насоса 230 посредством регулирования связанного электродвигателя.

Первый блок 200 управления приспособлен для определения обратного потока в емкость 205 из дозатора 250. Это делает возможным определение необходимости замены главного фильтра F на основе количества недозированного восстановителя, поданного назад, согласно аспекту изобретения. Согласно аспекту изобретения предопределенное значение, которое сравнивается со значением, которое представляет совокупные количества дозированного восстановителя, чтобы определить необходимость замены главного фильтра F, выбирается и/или изменяется на основе определенного количества недозированного восстановителя, поданного назад.

Первый блок 200 управления обеспечивает возможность связи с дозирующим клапаном 250 через канал 291 связи. Первый блок 200 управления приспособлен для управления работой дозатора 250, чтобы, например, регулировать подачу восстановителя в выхлопную систему транспортного средства 100. Первый блок 200 управления приспособлен для управления работой дозатора 250.

Первый блок 200 управления приспособлен для непрерывного определения совокупных количеств дозированного восстановителя. Существуют различные способы, с помощью которых это может быть сделано.

Согласно версии первый блок 200 управления приспособлен для использования полученных сигналов, которые содержат преобладающее давление восстановителя, находящегося рядом с областью датчика 220 давления, в качестве основы для определения необходимости замены главного фильтра F системы SCR согласно аспекту инновационного способа. Согласно этому примеру первый блок управления использует информацию, которая использовалась для управления количеством периодов времени, в течение которых осуществлялось дозирование восстановителя. Поскольку время дозировки и преобладающие давления восстановителя, находящегося рядом с дозатором, по этой причине известны, совокупное количество дозированного восстановителя может быть определено первым блоком 200 управления.

Второй блок 210 управления обеспечивает возможность связи с первым блоком 200 управления через канал 290 связи. Второй блок 210 управления может быть разъемно соединен с первым блоком 200 управления. Второй блок 210 управления может быть блоком управления, внешним относительно транспортного средства 100. Второй блок 210 управления может быть приспособлен для осуществления этапов инновационного способа согласно изобретению. Второй блок 210 управления может использоваться для перекрестной загрузки программного обеспечения в первый блок 200 управления, в частности программного обеспечения для применения инновационного способа. Второй блок 210 управления может альтернативно обеспечивать возможность связи с первым блоком 200 управления через внутреннюю сеть в транспортном средстве. Второй блок 210 управления может быть приспособлен для выполнения функций, по существу, подобных первому блоку 200 управления, например, на основе полученных сигналов, которые содержат преобладающее давление восстановителя в дозаторе 250. Инновационный способ может быть применен первым блоком 200 управления или вторым блоком 210 управления, или как первым блоком 200 управления, так и вторым блоком 210 управления.

Фиг.3 иллюстрирует подсистему, которая включает в себя дозатор 250. Она изображает вторую линию 272 и третью линию 273.

В этой версии дозатор 250 имеет встроенный датчик 340 давления, приспособленный для измерения преобладающего давления восстановителя в линии 341, которая находится в связи по потоку с третьей линией 273. Датчик 340 давления приспособлен для непрерывной отправки в первый блок 200 управления через канал 294 связи сигналов, которые содержат информацию о преобладающем давлении восстановителя в дозаторе 250.

Первый блок 200 управления обеспечивает возможность связи с дозатором 350 через канал 295 связи. Дозатор 350 снабжен штифтом 360. Штифт 360 установлен с возможностью скользить в выхлопной трубе 310 системы SCR, при этом выхлопная труба 310 приспособлена для направления выхлопных газов из двигателя к окрестностям системы SCR. Дозатор 350 приспособлен для использования сигналов, полученных от первого блока 200 управления через канал 295 связи, в качестве основы для движения штифта 360 в продольном направлении штифта, чтобы осуществить дозировку в выхлопную трубу 310 восстановителя, поданного в дозатор 250.

Подсистема, проиллюстрированная на фиг.3, содержит датчик 380 температуры, приспособленный для непрерывного определения температуры восстановителя в дозаторе 250. Датчик 380 температуры установлен с возможностью связи с первым блоком 200 управления через канал 381 связи. Датчик 380 температуры приспособлен для непрерывной отправки в первый блок 200 управления сигналов, которые содержат информацию о преобладающей температуре восстановителя в системе SCR. Первый блок 200 управления приспособлен для определения совокупного количества дозированного восстановителя на основе преобладающей температуры восстановителя согласно аспекту изобретения. Температура восстановителя, который был дозирован, может использоваться для более точного определения совокупного количества дозированного восстановителя, поскольку различные характеристики восстановителя являются зависимыми от температуры, например количество и вязкость. Должно быть отмечено, что упомянутый датчик 380 температуры может быть расположен в любом подходящем месте в системе SCR и не обязательно в дозаторе 250.

Согласно альтернативному варианту осуществления дозатор 250 содержит датчик расхода (не показан) для непрерывного определения преобладающего массового расхода для части восстановителя, который дозируется в выхлопную трубу 310. Датчик расхода приспособлен для непрерывной отправки через канал связи в первый блок 200 управления сигналов, которые содержат информацию о преобладающем массовом расходе для части восстановителя, который дозируется в выхлопную трубу 310. Первый блок 200 управления, таким образом, приспособлен для непрерывного определения совокупного количества дозированного восстановителя дозатора 250 согласно аспекту изобретения.

Согласно аспекту изобретения датчик давления (не показан) предоставлен в выхлопной трубе 310. Этот датчик давления обеспечивает возможность связи с первым блоком 200 управления через канал связи. Этот датчик давления установлен с возможностью непрерывной отправки в первый блок 200 управления сигналов, которые содержат информацию о преобладающем выхлопном давлении в выхлопной трубе 310. Первый блок 200 управления приспособлен для определения совокупного количества дозированного восстановителя на основе разности давлений между восстановителем в третьей линии и выхлопным потоком упомянутой выхлопной трубы 310.

Фиг.4a схематически иллюстрирует блок-схему способа, относящегося к системам SCR, для очистки выхлопных газов, в соответствии с которым жидкость подается в устройство подачи, через которое она затем подается в дозатор в точке потребления системы SCR, согласно варианту осуществления изобретения. Способ содержит первый этап s401. Этап s401 содержит этап непрерывного определения совокупных количеств жидкости, дозированной через дозатор. Этап s401 также содержит этап определения необходимости замены или очистки фильтрующего блока для упомянутой жидкости на основе упомянутых совокупных количеств дозированной жидкости. Этап s401 дополнительно содержит этапы дозирования, по меньшей мере, части жидкости, подаваемой устройством подачи, и подачи недозированной жидкости назад в обратный поток, чтобы дать ей возможность быть поданной в упомянутое устройство подачи. Способ заканчивается после этапа s401.

Фиг.4b схематически иллюстрирует блок-схему способа, относящегося к системам SCR, для очистки выхлопных газов, в соответствии с которым восстанавливающий агент подается в устройство подачи, через которое он затем подается в дозатор в точке потребления системы SCR, согласно варианту осуществления изобретения.

Способ содержит первый этап s410. Этап s410 содержит этап непрерывного определения совокупных количеств дозированного восстанавливающего агента. Существуют различные возможные способы, с помощью которых это может быть сделано. В одном из примеров совокупные количества дозированного восстанавливающего агента могут быть определены посредством датчика расхода, приспособленного для измерения массового расхода восстановителя, который дозируется в выхлопную систему системы SCR. В другом примере совокупные количества дозированного восстанавливающего агента могут быть рассчитаны посредством, например, первого блока 200 управления. Эти расчеты могут быть основаны на давлениях восстановителя в дозаторе 250 в течение, по меньшей мере, одного периода времени, когда упомянутый восстанавливающий агент дозируется в выхлопную систему системы SCR. Эти расчеты альтернативно могут быть основаны на преобладающей температуре восстановителя и/или разности давлений между восстановителем в дозаторе 250 и выхлопным потоком упомянутой системы SCR. За этапом s410 следует этап s420.

Этап s420 способа содержит этап определения необходимости замены или очистки фильтра F для упомянутой жидкости на основе совокупных количеств дозированного восстанавливающего агента. Этап определения необходимости может быть выполнен путем сравнения значения, которое представляет совокупные количества дозированного восстанавливающего агента, с предопределенным значением. В одной версии необходимость замены или очистки фильтра F определяется, если значение, которое представляет совокупные количества дозированного восстанавливающего агента, превышает предопределенное значение. В другой версии необходимость замены или очистки фильтра F определяется, если значение, которое представляет совокупные количества дозированного восстанавливающего агента, находится в предопределенном диапазоне. Этот предопределенный диапазон может быть выбран на основе конкретного вида системы SCR, к которой будет применяться изобретение. За этапом s420 следует этап s430.

Этап s430 способа содержит этап определения того, целесообразно ли заменять или очищать фильтр F системы SCR сразу или замена может подождать некоторое время. Этап s430 выполняется на основе предшествующего этапа s420. Если заменять фильтр F нецелесообразно, этап s410 выполняется заново. Если целесообразно заменить фильтр F, выполняется следующий этап s440.

Этап s440 способа содержит этап активизации индикаторной конфигурации для информирования, например, оператора системы SCR, если пришло время заменить фильтр F системы SCR. Различные виды индикаторных конфигураций описаны выше. За этапом s440 следует этап s450.

Этап s450 способа содержит этап ручной замены или очистки фильтра F упомянутой системы SCR. После того как фильтр F был заменен соответствующим новым и неиспользованным фильтром F или после того как существующий фильтр F был очищен, значение, которое представляет совокупное количество дозированного восстанавливающего агента, может быть обнулено. Это может быть сделано, например, воздействием на первый блок 200 управления. После обнуления значения, которое представляет совокупное количество дозированного восстанавливающего агента, его отсчет может быть возобновлен, чтобы оптимизировать интервал между заменами для нового или очищенного фильтра F. Способ заканчивается после этапа s450.

Фиг.5 представляет собой схему версии устройства 500. Блоки 200 и 210 управления, описанные со ссылкой на фиг.2, могут в версии содержать устройство 500. Устройство 500 содержит энергонезависимую память 520, блок 510 обработки данных и оперативное запоминающее устройство 550. Энергонезависимая память 520 имеет первый элемент 530 памяти, в котором компьютерная программа, например операционная система, хранится для управления функционированием устройства 200. Устройство 500 дополнительно содержит контроллер шины, порт последовательной передачи, средства ввода/вывода, аналого-цифровой преобразователь, блок ввода и передачи времени и даты, счетчик числа событий и контроллер прерываний (не показаны). Энергонезависимая память 520 также имеет второй элемент 540 памяти.

Компьютерная программа P предоставлена и содержит процедуры для непрерывного определения совокупных количеств жидкости, дозированной через дозатор. Компьютерная программа P содержит процедуры для определения необходимости замены или очистки фильтрующего блока для упомянутой жидкости на основе упомянутых совокупных количеств дозированной жидкости. Компьютерная программа P содержит процедуры для дозирования, по меньшей мере, части жидкости, подаваемой устройством подачи, в то время как не дозированная жидкость подается назад в обратный поток из дозатора, чтобы дать ей возможность снова быть поданной в упомянутое устройство подачи. Программа P содержит процедуры для определения необходимости путем сравнения значения, которое представляет совокупные количества дозированной жидкости, с предопределенным значением. Программа P содержит процедуры для определения необходимости на основе количества не дозированной жидкости, поданной назад. Программа P может храниться в исполнимой форме или в сжатой форме в памяти 560 и/или в оперативном запоминающем устройстве 550.

Там, где утверждается, что блок 510 обработки данных выполняет определенную функцию, это означает, что блок 510 обработки данных осуществляет определенную часть программы, которая хранится в памяти 560, или определенную часть программы, которая хранится в оперативном запоминающем устройстве 550.

Устройство 510 обработки данных может обмениваться данными с портом 599 данных через шину 515 данных. Энергонезависимая память 520 предназначена для обмена данными с блоком 510 обработки данных через шину 512 данных. Отдельная память 560 предназначена для обмена данными с блоком 510 обработки данных через шину 511 данных. Оперативное запоминающее устройство 550 установлено с возможностью обмена данными с блоком 510 обработки данных через шину 514 данных. Каналы 290, 291, 292, 293, 294 и 295 связи, например, могут быть соединены с портом 599 данных (см. фиг.2 и фиг.3).

Когда данные принимаются портом 599 данных, они временно сохраняются во втором элементе 540 памяти. Когда полученные входные данные были временно сохранены, блок 510 обработки данных будет готов осуществить исполнение кода способом, описанным выше. В одной из версий сигналы, полученные портом 599 данных, содержат информацию о преобладающих температурах восстановителя в или рядом с дозатором 250. В одной из версий сигналы, полученные портом 599 данных, содержат информацию о преобладающем давлении восстановителя в или около дозатора 250. В одной из версий сигналы, полученные портом 599 данных, содержат информацию о преобладающем массовом расходе для восстановителя дозатора 250, который дозируется в выхлопную систему системы SCR. Сигналы, полученные портом 599 данных, могут использоваться устройством 500 для вычисления совокупного количества дозированного восстановителя системы SCR. Сигналы, полученные портом 599 данных, могут использоваться устройством 500 для определения необходимости замены или очистки фильтрующего блока для упомянутой жидкости на основе упомянутого совокупного количества дозированного восстановителя системы SCR.

Части описанных в материалах настоящей заявки способов могут осуществляться устройством 500 посредством блока 510 обработки данных, который выполняет программу, хранимую в памяти 560 или оперативном запоминающем устройстве 550. Когда устройство 500 выполняет программу, способы, описанные в материалах настоящей заявки, исполняются.

Предшествующее описание предпочтительных вариантов осуществления настоящего изобретения представлено в иллюстративных и описательных целях. Не подразумевается, что оно является исчерпывающим или ограничивающим изобретение описанными вариантами. Многие модификации и варианты, очевидно, скажут сами за себя специалистам в данной области техники. Варианты осуществления были выбраны и описаны, чтобы наилучшим образом объяснить принципы изобретения и его практические применения и тем самым дать возможность специалистам понять изобретение для различных вариантов осуществления и с различными модификациями, соответствующими назначению.

Изобретение относится к способу, относящемуся к системам SCR, для очистки выхлопных газов. Сущность изобретения: способ, относящийся к системам SCR, для очистки выхлопных газов, с помощью которого жидкость подается в устройство подачи, через которое она затем подается в дозатор в точке потребления системы SCR. Способ содержит этап непрерывного определения совокупных количеств жидкости, дозированной через дозатор. Необходимость замены или очистки фильтрующего блока для упомянутой жидкости также определяется на основе упомянутых совокупных количеств дозированной жидкости. Способ дополнительно содержит этап дозирования, по меньшей мере, части жидкости, подаваемой через устройство подачи; и подачи недозированной жидкости назад в обратный поток, чтобы дать ей возможность снова быть поданной в упомянутое устройство подачи. Изобретение также относится к компьютерному программному продукту, который содержит программный код для выполнения компьютером способа согласно изобретению. Изобретение также относится к устройству и к транспортному средству, которое оборудовано устройством. Техническим результатом изобретения является обеспечение уменьшения риска засорения фильтра, повышение производительности системы SCR с оптимизированным использованием фильтра для восстанавливающих агентов упомянутых систем SCR. 5 н. и 16 з.п. ф-лы, 6 ил.

1. Способ, относящийся к системам SCR, для очистки выхлопных газов, с помощью которого жидкость затем подается в устройство (230) подачи, через которое она затем подается в дозатор (250) в точке потребления системы SCR, содержащий этап, на котором:
- постоянно определяют совокупные количества жидкости, дозированной через дозатор (250),
отличающийся этапами, на которых:
- определяют необходимость замены или очистки фильтрующего блока (F) для упомянутой жидкости на основе упомянутых совокупных количеств дозированной жидкости;
- дозируют, по меньшей мере, часть жидкости, поданной через устройство (230) подачи; и
- подают недозированную жидкость назад в обратный поток, чтобы она могла быть подана снова в упомянутое устройство (230) подачи.

2. Способ по п.1, дополнительно содержащий этап, на котором:
- определяют упомянутую необходимость путем сравнения значения, которое представляет собой совокупные количества дозированной жидкости, с предопределенным значением.

3. Способ по п.1 или 2, дополнительно содержащий этап, на котором:
- определяют упомянутую необходимость на основе количества недозированной жидкости, поданной назад.

4. Способ по п.1 или 2, дополнительно содержащий этап, на котором:
- определяют упомянутые совокупные количества дозированной жидкости на основе давлений жидкости в упомянутой точке потребления в течение, по меньшей мере, одного периода времени, когда упомянутая жидкость дозируется.

5. Способ по п.1 или 2, дополнительно содержащий этап, на котором:
- определяют упомянутые совокупные количества дозированной жидкости на основе преобладающей температуры жидкости и/или разности давлений между жидкостью в упомянутой точке потребления и потоком выхлопных газов упомянутой системы SCR.

6. Способ по п.1 или 2, в котором упомянутый фильтрующий блок (F) установлен разъемно в упомянутом устройстве (230) подачи.

7. Способ по п.1 или 2, в котором упомянутая жидкость представляет собой восстанавливающий агент, например восстанавливающий агент на основе мочевины.

8. Способ по п.1 или 2, дополнительно содержащий этап, на котором:
- когда определяют необходимость, активизируют индицирующую конфигурацию.

9. Способ по п.1 или 2, дополнительно содержащий этап, на котором:
- когда определяют необходимость, вручную заменяют упомянутый фильтрующий блок (F) другим фильтрующим блоком или вручную очищают упомянутый фильтрующий блок.

10. Устройство, содержащее систему SCR, для очистки выхлопных газов, посредством которого жидкость подается в устройство (230) подачи, через которое она затем подается в дозатор (250) в точке потребления системы SCR, содержащее:
- средства (200; 210; 500) для постоянного определения совокупных количеств жидкости, дозированной через дозатор (250),
отличающееся
- средствами (200; 210; 500) для определения необходимости замены или очистки фильтрующего блока (F) для упомянутой жидкости на основе упомянутых совокупных количеств дозированной жидкости;
- средством (250) для дозировки, по меньшей мере, части жидкости, поданной через устройство (230) подачи; и
- средством (273) для подачи недозированной жидкости назад в обратный поток, чтобы она могла быть снова подана в упомянутое устройство подачи.

11. Устройство по п.10, дополнительно содержащее:
- средства (200; 210; 500) для определения упомянутой необходимости путем сравнения значения, которое представляет совокупные количества дозированной жидкости, с предопределенным значением.

12. Устройство по п.10 или 11, дополнительно содержащее:
- средства (200; 210; 500) для определения упомянутой необходимости путем сравнения значения, которое представляет совокупные количества дозированной жидкости, с предопределенным значением.

13. Устройство по п.10 или 11, дополнительно содержащее:
- средства (200; 210; 500) для определения упомянутых совокупных количеств дозированной жидкости на основе давлений жидкости в упомянутой точке потребления в течение, по меньшей мере, одного периода времени, когда упомянутая жидкость дозируется.

14. Устройство по п.10 или 11, дополнительно содержащее:
- средства (200; 210; 500) для определения упомянутых совокупных количеств дозированной жидкости на основе преобладающей температуры жидкости и/или разности давлений между жидкостью в упомянутой точке потребления и потоком выхлопных газов упомянутой системы SCR.

15. Устройство по п.10 или 11, в котором упомянутый фильтрующий блок (F) установлен разъемно в упомянутом устройстве (230) подачи.

16. Устройство по п.10 или 11, в котором упомянутая жидкость представляет собой восстанавливающий агент, например восстанавливающий агент на основе мочевины.

17. Устройство по п.10 или 11, дополнительно содержащее:
- средства (200; 210; 500), где определяют необходимость для активизации индикаторной конфигурации.

18. Транспортное средство (100; 110), содержащее устройство по любому одному из пп.10-17.

19. Транспортное средство (100; 110) по п.18, которое может быть любым из грузового автомобиля, автобуса или легкового автомобиля.

20. Компьютерная программа (Р), относящаяся к системе SCR, для очистки выхлопных газов, при этом компьютерная программа (Р) содержит программный код для того, чтобы заставить электронный блок (200; 500) управления или другой компьютер (210; 500), соединенный с электронным блоком (200; 500) управления, выполнять шаги согласно любому из пп.1-10.

21. Компьютерный программный продукт, содержащий программный код, хранимый на машиночитаемом носителе для выполнения этапов способа по любому одному из пп.1-10, при этом компьютерная программа выполняется в электронном блоке (200; 500) управления или другом компьютере (210; 500), соединенном с электронным блоком (200; 500) управления.