Изобретение относится к способу эксплуатации дозирующего устройства для подачи добавки в устройство для обработки отработавшего газа (ОГ). Прежде всего, в автомобилях для очистки ОГ двигателей внутреннего сгорания (ДВС) распространены устройства для обработки ОГ, в которые подается (жидкая) добавка (топливо, восстановитель и т.п.).
Особо часто осуществляемым способом очистки ОГ является способ селективного каталитического восстановления (способ СКВ), при котором соединения оксидов азота в ОГ восстанавливаются с помощью подаваемого восстановителя. В качестве восстановителя часто применяется аммиак. В автомобилях аммиак обычно хранится не как таковой, а, например, в виде раствора предшественника восстановителя, который может быть превращен в аммиак (собственно восстановитель). Превращение может происходить термически путем нагрева предшественника восстановителя (с помощью нагревателя и/или горячего ОГ) до достаточно высокой температуры или гидролитически с использованием гидролизного катализатора, который катализирует превращение. Кроме того, превращение может происходить внешнее относительно ОГ в специально предусмотренном для этого реакторе вне устройства для обработки ОГ и/или внутреннее относительно ОГ в устройстве для обработки ОГ. При внутреннем относительно ОГ превращении раствор предшественника восстановителя подается прямо в ОГ и в ОГ чисто химически или гидролитически превращается в аммиак. В дальнейшем понятия «восстановитель» и предшественник восстановителя» употребляются как синонимы.
Для подачи восстановителя в устройство для обработки ОГ в автомобиле может быть предусмотрено дозирующее устройство. Это дозирующее устройство доставляет восстановитель из бака в устройство для обработки ОГ, прежде всего, выше по потоку от смесителя и/или каталитического конвертера в выпускном трубопроводе. Дозирующее устройство содержит, например, нагнетательный насос, с помощью которого нагнетается восстановитель, а также дозирующее средство, которое служит для дозирования восстановителя в устройство для обработки ОГ. Дозирующее средство может быть выполнено в виде инжектора, который может открываться и закрываться. Дозирующее устройство также может иметь дозирующий насос, который берет на себя как нагнетание восстановителя, так и дозирование восстановителя. Также известны дозирующие устройства, которые имеют как дозирующий насос, так и дополнительное дозирующее средство в виде инжектора/клапана.
Прежде всего, для автомобилей, в связи с большими объемами партий изделий, необходимо, чтобы дозирующее устройство и относящийся к нему бак с добавкой для извлечения добавки были особо прочными и, прежде всего, экономичными. В соответствии с этим существует большая заинтересованность в том, чтобы можно было использовать особо экономичные компоненты, такие как насосы, инжекторы и трубопроводы для дозирующего устройства.
В то же время точность дозирования дозирующего устройства должна быть как можно более высокой, чтобы, в одной стороны, можно было всегда предоставлять устройству для обработки ОГ достаточно восстановителя, а с другой стороны, поддерживать расход восстановителя на как можно более низком уровне.
Исходя из этого, задача настоящего изобретения состоит в том, чтобы смягчить описанные в связи с уровнем техники технические проблемы. Прежде всего, должен быть описан особо благоприятный способ эксплуатации дозирующего устройства, с помощью которого может быть достигнута особо высокая точность дозирования. Задачей также является уменьшить чувствительность к помехам и сложность таких способов дозирования. Также является желательным, чтобы этот способ был применимым к различным вариантам дозирующего устройства, и, при необходимости, также могли быть учтены или же просто адаптированы к нему возникающие за время эксплуатации изменения.
Эти задачи решены посредством способа согласно признакам п. 1 формулы изобретения. Другие благоприятные варианты способа указаны в сформулированных как зависимые пунктах формулы. Приведенные в формуле изобретения отдельно признаки являются комбинируемыми между собой любым, технологически рациональным, образом и могут быть дополнены поясняющими фактами из описания. Описание, прежде всего в связи с фигурами, поясняет изобретение, причем показываются дополнительные варианты осуществления изобретения.
В соответствии с этим предлагается способ эксплуатации дозирующего устройства для подачи добавки в устройство для обработки ОГ, который включает в себя, по меньшей мере, следующие стадии:
А) определение требуемого устройством для обработки ОГ дозируемого количества добавки,
Б) определение режима работы для дозирующего устройства, причем выполняют, по меньшей мере, следующие под стадии:
Б.1) определение по меньшей мере одной рабочей характеристики по меньшей мере одного компонента дозирующего устройства, которая является определяющей для старения дозирующего устройства (1),
Б.2) установление режима работы для дозирующего устройства в зависимости от рабочей характеристики из стадии Б.1),
В) эксплуатация дозирующего устройства в установленном режиме, так что в устройство для обработки ОГ подается требуемое в соответствии со стадией А) дозируемое количество.
Для нагнетания добавки дозирующее устройство имеет, прежде всего, насос. Насос может быть либо чисто нагнетательным насосом, который берет на себя лишь функцию нагнетания, либо дозирующим насосом, который как служит для нагнетания восстановителя, так и выполняет точное дозирование. Понятие «дозирование» подразумевает здесь, прежде всего, (порционированную) подачу требуемого дозируемого количества на стадии В). Если насос является чисто нагнетательным насосом, дозирующее устройство, как правило, имеет дополнительное дозирующее средство, которое берет на себя дозирование. Дозирующее средство может быть, например, инжектором или клапаном. Тогда нагнетательный насос обеспечивает находящуюся под давлением добавку. Посредством времени открытия дозирующего средства может происходить задание дозируемого количества на стадии В). Если дозирующее средство содержит дозирующий насос, для дозирования никакого дополнительного дозирующего средства не требуется. Например, вместо инжектора может быть применен пассивный или самооткрывающийся инжекционный клапан.
Для осуществления способа может быть предусмотрено, например, контрольное устройство. Если способ осуществляется в автомобиле для подачи добавки в устройство для обработки ОГ, способ, при необходимости, также может быть осуществлен блоком управления двигателем автомобиля. В дозирующем устройстве также может быть предусмотрено контрольное устройство для осуществления способа.
Под добавкой подразумевается, прежде всего, восстановитель. Совершенно особо предпочтительно способ относится к подаче раствора восстановителя, прежде всего, мочевины или AdBlue® (прозрачный как вода, синтетически полученный 32,5-процентный раствор высокочистой мочевины в деминерализованной воде).
Требуемое дозируемое количество представляет собой необходимое в устройстве для обработки ОГ в определенный момент времени количество добавки, чтобы добиться желаемой реакции. Требуемое дозируемое количество является, прежде всего, заданием количества от контрольного устройства для дозирующего устройства. Обычно требуемое количество определяется контрольным устройством в зависимости от различных рабочих параметров устройства для обработки ОГ, ДВС, к которому подсоединено устройство для обработки ОГ, и/или автомобиля (имеющего устройство для обработки ОГ и ДВС). Как правило, под требуемым дозируемым количеством устройства для обработки ОГ подразумевается количество добавки, необходимое для эффективной осуществления процесса очистки ОГ в устройстве для обработки ОГ. Требуемое дозируемое количество может быть рассчитано, например, на основе актуальных измеренных величин и/или режимов работы ДВС или же устройства для обработки ОГ и/или может быть выбрано из накопителя данных (параметрической поверхности).
Однако в особых рабочих ситуациях дозирующего устройства также является возможным, что на требуемое дозируемое количество влияют другие параметры. Например, требуемое дозируемое количество может быть ограничено, если в баке, из которого дозирующее устройство нагнетает добавку, в распоряжении имеется лишь ограниченное количество добавки. Также является возможным, что требуемое дозируемое количество ограничивается, если бы более высокое дозируемое количество превысило бы максимальную нагнетательную способность дозирующего устройства.
Подлежащий определению на стадии Б) режим работы для дозирующего устройства содержит предпочтительно рабочий алгоритм, по которому работает дозирующее устройство, чтобы подавать требуемое дозируемое количество в устройство для обработки ОГ. В свою очередь, рабочий алгоритм содержит по меньшей мере одну рабочую функцию, которая устанавливает определенную деталь режима работы (подпроцесс). Рабочий алгоритм со своими рабочими функциями может быть заложен в контрольном устройстве, которое выполнено для осуществления способа. Если для дозирования в дозирующем устройстве используется дозирующее средство (например, инжектор), рабочий режим может иметь, например, рабочую функцию, которая определяет взаимосвязь между включением дозирующего средства и требуемым дозируемым количеством в зависимости по меньшей мере от одного рабочего параметра. В случае если для дозирования используется дозирующий насос, рабочий режим содержит, например, рабочую функцию, которая определяет взаимосвязь между требуемым дозируемым количеством и включением дозирующего насоса в зависимости по меньшей мере от одного рабочего параметра.
Для определения режима работы на стадии Б.1) сначала определяется рабочая характеристика, по меньшей мере, одного компонента дозирующего устройства. Понятие «рабочая характеристика» обозначает свойство компонента дозирующего устройства, которое является существенным для нагнетаемого дозирующим устройством количества восстановителя или же дозируемого дозирующим устройством количества текучей среды. Рабочая характеристика является выражением старения дозирующего устройства. Дозируемые при одинаковых рабочих параметрах дозирующего устройства количества добавки изменяются, так как дозирующее устройство стареет. Например, в результате старения изменяется поведение клапанов и насосов в дозирующих устройствах. Поэтому является благоприятным с помощью репрезентативной рабочей характеристики учитывать старение дозирующего устройства. Под рабочей характеристикой здесь подразумевается, прежде всего, свойство дозирующего устройства, которое во всяком случае медленно изменяется в течение всего эксплуатационного срока службы дозирующего устройства. Прежде всего, не имеется в виду свойство, которое возможно кратковременно колеблется, как например, температура дозирующего устройства. Рабочая характеристика также может быть расчетной величиной, на которую воздействуют различные влияющие параметры работы дозирующего устройства.
Тогда установление режима работы для дозирующего устройства должно происходить в зависимости по меньшей мере от одной из вышеуказанных рабочих характеристик, так чтобы происходил, прежде всего, поставленный в соответствие эксплуатационному сроку службы дозирующего устройства режим работы дозирующего устройства. Таким образом могут быть компенсированы, например, известные и/или прогнозируемые и/или поддающиеся измерению изменения характеристик дозирования компонентов дозирующего устройства. Если требуется соответствующая компенсация, может происходить эксплуатация дозирующего устройства в соответственно подходящем установленном режиме работы, так что в устройство для обработки ОГ подается точно требуемое дозируемое количество.
Таким образом, прежде всего, является возможным то, что способ калибруется в течение эксплуатационного срока службы дозирующего устройства в заданные моменты времени и/или через заданные интервалы, причем учитывается старение дозирующего устройства и/или устройства для обработки ОГ. Это позволяет обеспечивать особо точную подачу и, тем самым, эффективную работу устройства для обработки ОГ также и при существенном эксплуатационном сроке службы дозирующего устройства. При этом является особо благоприятным то, что калибрование происходит самостоятельно или же автоматически, так что может быть упрощен уход за дозирующим устройством.
Способ является особо благоприятным, если для рабочей характеристики на стадии Б.1) учитывают по меньшей мере один из следующих значимых для старения дозирующего устройства параметров:
- число произошедших до сих пор процессов дозирования,
- эксплуатационный срок службы дозирующего устройства, и
- предшествующее время эксплуатации дозирующего устройства.
Предпочтительно, указанные параметры в каждом случае учитываются взвешенно. Под взвешенным учетом здесь подразумевается, что параметры в каждом случае умножаются на множитель или возводятся в определенную степень, чтобы учесть влияние параметра на рабочую характеристику. В соответствии с описанным здесь способом для рабочей характеристики принимаются во внимание число произошедших до сих пор процессов дозирования, эксплуатационный срок службы дозирующего устройства и/или предшествующее время эксплуатации дозирующего устройства. Общим для всех этих трех различных параметров является то, что они представляют собой меру для эксплуатационного срока службы дозирующего устройства.
Число произошедших до сих пор процессов дозирования может быть охарактеризовано различными стадиями способа. Если для дозирования в качестве дозирующего средства применяется инжектор, число произошедших процессов дозирования может быть, например, в каждом случае увеличено на единицу, когда инжектор однократно открывается или же закрывается. Если для дозирования применяется дозирующий насос, число может быть, например, увеличено на единицу тогда, когда контрольным устройством для устройства для обработки ОГ запрашивается сигнал для затребования дозируемого количества добавки. Если дозирующий насос имеет ротационный привод, число произошедших до сих пор процессов дозирования может быть определено из числа оборотов ротационного привода. При этом число процессов дозирования может быть рассчитано как произведение из (сохраненной в памяти) средней величины процессов дозирования на оборот и число оборотов.
В дальнейшем число произошедших до сих пор процессов дозирования регистрируется и сохраняется, например, таким образом, что соответствующий счетчик увеличивается контрольным устройством и вводится в память. Так процессы дозирования непрерывно отслеживаются, прежде всего, с момента времени после установки компонентов.
Под эксплуатационным сроком службы дозирующего устройства имеется в виду, например, промежуток времени после первого пуска в эксплуатацию дозирующего устройства. Этот промежуток времени может быть рассчитан контрольным устройством из актуальной даты и хранимой в памяти даты первого пуска в эксплуатацию.
Предшествующее время эксплуатации дозирующего устройства может быть рассчитано, например, суммированием отрезков времени эксплуатации, в течение которых дозирующее устройство было в работе. При этом выборочно может быть привлечено фактическое время, в течение которого в устройство для обработки ОГ подавалась добавка, или общее время, в течение которого дозирующее устройство активно было в распоряжении для подачи добавки.
Описанный способ также является благоприятным, если для рабочей характеристики на стадии Б.1) учитывают, по меньшей мере, число происхождения следующих значимых для старения дозирующего устройства событий:
- число процессов замерзания, которым было подвержено дозирующее устройство,
- число аварийных отключений дозирующего устройства,
- число «горячих» выключений подключенного к устройству для обработки ОГ двигателя внутреннего сгорания,
- число ошибочных заправок бака, из которого дозирующее устройство отбирает добавку, и
- число фаз, в которых дозирующее устройство было деактивировано дольше, чем заданный временной интервал.
Описанные события могут оказывать определяющее влияние на старение дозирующего устройства. Поэтому эти условия оказывают влияние и на дозируемое количество, которое выдается дозирующим устройством при определенных рабочих параметрах. Здесь, прежде всего, предлагается, для рабочей характеристики на стадии Б.1) учитывать, как часто на дозирующем устройстве происходили описанные значимые события (число происхождения) с первого пуска в эксплуатацию или с момента изготовления дозирующего устройства.
В результате процессов замерзания проводящие жидкость компоненты дозирующего устройства (прежде всего, каналы, клапаны и/или насосы) могут длительно изменяться. Например, каналы деформируются, при определенных условиях, необратимо под действием возникающего при замерзании давления льда. Это приводит, при определенных условиях, к изменению дозируемого количества добавки, даже если не происходит никакого повреждения дозирующего устройства или же каналов. В результате аварийных отключений дозирующего устройства, прежде всего, на компонентах с подвижными деталями (таких как, например, насосе и/или клапане) могут возникать явления старения. При процессах «горячего» выключения подсоединенный к устройству для обработки ОГ двигатель внутреннего сгорания сначала работает под высокой нагрузкой, так что имеет место высокая температура ОГ. Затем ДВС внезапно останавливают. После этого устройство для обработки ОГ быстро охлаждается, так что в устройстве для обработки ОГ возникают очень большие перепады температуры. Процессы «горячего» выключения воздействуют, прежде всего, на инжекционное устройство дозирующего устройства и на клапаны в этом инжекционном устройстве, так как инжекционное устройство расположено особо близко на устройстве для обработки ОГ. При ошибочной заправке в бак для добавки попадает неподходящая (не предусмотренная для работы дозирующего устройства) жидкость. Например, предусмотренный для водного раствора мочевины бак заправляется топливом. Тогда топливо попадает в дозирующее устройство и изменяет характеристики потока добавки через трубопроводы и клапаны. Это изменение может быть необратимым и поэтому оказывать влияние на дозируемое количество добавки. Более длительные фазы простоя могут характеризоваться, например, промежутком времени в более чем две недели, более чем один месяц или более чем три месяца. В таких фазах простоя в трубопроводах дозирующего устройства могут образовываться отложения, прежде всего, если каналы дозирующего устройства во время фазы простоя наполнены добавкой. Если добавка является водным раствором мочевины, могут образовываться, например, кристаллические выделения. Эти выделения могут оказывать влияние на компоненты дозирующего устройства. Например, поверхностям каналов дозирующего устройства в результате движения выделений через каналы может быть придана шероховатость. Так может изменяться гидравлическое сопротивление каналов. И это тоже изменяет дозируемое количество добавки.
Кроме того, описанный способ является благоприятным, если для рабочей характеристики на стадии Б.1) учитывают по меньшей мере одно из следующих условий, которое имелось во время эксплуатации дозирующего устройства (1) по меньшей мере в одном предшествующем интервале времени:
- диапазон нагрузки, в котором работало дозирующее устройство (1),
- температура, которая присутствовала в дозирующем устройстве (1).
Эксплуатация дозирующего устройства сказывается на старении дозирующего устройства по-разному, в зависимости от того, в каких условиях эксплуатации дозирующее устройство работало. Например, установленное число процессов дозирования обусловливает более сильное старение, если температура дозирующего устройства (или же подсоединенного устройства для обработки ОГ) повышена и/или дозирующее устройство работает под полной нагрузкой. Для рабочей характеристики на стадии Б.1) в качестве условий эксплуатации могут быть учтены все имеющиеся в распоряжении в контрольном устройстве рабочие параметры дозирующего устройства. Под предшествующим интервалом времени подразумевается, прежде всего, интервал времени, который предшествует определению рабочей характеристики соответствующего проведения описанного способа. Предпочтительно имеется в виду интервал времени, который начинается в момент времени перед соответствующим проведением описанного способа и заканчивается с соответствующим проведением описанного способа. Этот момент времени может быть, например, моментом времени предшествующего проведения способа согласно изобретению.
Является особо благоприятным, если учитывают по меньшей мере одно условие эксплуатации в сочетании по меньшей мере с одним из выше уже указанных следующих параметров для рабочей характеристики:
- число произошедших до сих пор процессов дозирования,
- эксплуатационный срок службы дозирующего устройства, и
- предшествующее время эксплуатации дозирующего устройства.
Тогда отдельные процессы дозирования или группы процессов дозирования, отрезки времени старения дозирующего устройства или отрезки времени эксплуатации дозирующего устройства могут быть в каждом случае взвешенно учтены в соответствии с имеющимися условиями эксплуатации.
Под «взвешенным учетом» здесь подразумевается, что указанные параметры в зависимости по меньшей мере от одного условия эксплуатации в разной степени вливаются в рабочую характеристику. Является особо благоприятным, если условия эксплуатации дозирующего устройства на основе рабочих параметров включаются в систему категорий условий эксплуатации, и для каждой категории выполняется определенное взвешивание параметров или же событий для рабочей характеристики. Например, могут быть предусмотрены категории: 1 (некритично), 2 (критично) и 3 (очень критично), причем нормальная работа дозирующего устройства относится к категории (1), работа под полной нагрузкой к категории (2), а категория (3) предусмотрена для чрезвычайных, не предусмотренных условий эксплуатации (как например, сильно превышенная рабочая температура дозирующего устройства).
В еще одной предпочтительной форме осуществления способа на стадии Б.1) по меньшей мере одна рабочая характеристика считывается из памяти, причем по меньшей мере одна рабочая характеристика в памяти регулярно обновляется, причем при обновлении учитывается по меньшей мере один значимый параметр, по меньшей мере одно значимое событие или по меньшей мере одно значимое условие эксплуатации по меньшей мере из одного предшествующего интервала времени.
Указанные параметры и/или события предпочтительно являются значимыми и/или репрезентативными для старения дозирующего устройства. Память может быть предусмотрена, например, в блоке управления или контрольном устройстве, которое выполнено для осуществления способа согласно изобретению. Значимый параметр или значимое условие эксплуатации предпочтительно имелось в указанном интервале времени. Значимое событие произошло предпочтительно в указанном интервале времени. При обновлении хранимой в памяти рабочей характеристики в каждом случае предпочтительно определяются значимые параметры, события или условия эксплуатации, которые были определены в предшествующем интервале времени между обновлением и предыдущим, последним обновлением. Поэтому не должны постоянно протоколироваться все учтенные для рабочей характеристики параметры, события и/или условия эксплуатации. Данные об этом могут быть в каждом случае стерты, если они уже нашли свое отражение в сохраненной в памяти рабочей характеристике или же если они уже были учтены при обновлении рабочей характеристики.
Согласно одному усовершенствованию способа предусмотрено, что на стадии А) при определении дозируемого количества учитывают по меньшей мере один из следующих рабочих параметров устройства для обработки ОГ:
- температура ОГ,
- состав ОГ,
- массовый поток ОГ,
- активность катализатора в устройстве для обработки ОГ, и
- загрузка сепаратора частиц в устройстве для обработки ОГ.
Особо предпочтительно, чтобы учитывалось множество этих рабочих параметров, при необходимости, даже все рабочие параметры. Эти рабочие параметры могут быть рассчитаны и/или измерены. Для этого определение этих рабочих параметров должно происходить, прежде всего, близко по времени относительно момента дозирования, так чтобы было возможным хорошо соответствующее моменту дозирования описание состояния устройства для обработки ОГ.
Температура ОГ также может быть определена опосредованно через температуру компонента устройства для обработки ОГ. Через температуру ОГ определяется, может ли поданная в устройство для обработки ОГ добавка быть эффективно превращена и использована в устройстве для обработки ОГ. Поэтому температура ОГ может быть учтена для требуемого дозируемого количества.
Состав ОГ (то есть, например, содержания оксидов азота, частиц, кислорода и т.д.) и/или массовый поток ОГ также может быть определен из фактической подачи топливно-воздущной смеси в ДВС. Состав ОГ и массовый поток ОГ задают, сколько превращаемых вредных веществ фактически имеется в ОГ. Поэтому состав ОГ и массовый поток ОГ могут быть использованы для определения дозируемого количества.
В качестве меры для активности катализатора могут быть учтены условия окружающей среды (например, температура ОГ, состав ОГ, массовый поток ОГ, температура катализатора) и/или его покрытие. Активность катализатора показывает, сколько вредных компонентов ОГ катализатор может превратить. Поэтому подача большего количества добавки, чем допускает активность катализатора, не рациональна. Это определяет влияние активности катализатора на дозируемое количество.
Загрузка сепаратора частиц является, прежде всего, мерой для количества фактически накопленных в сепараторе частиц (сажи, и т.п.). Загрузка сепаратора частиц указывает, на сколько процентов наполнен сепаратор частиц. Если подлежащая подаче добавка служит для того, чтобы превращать частицы в сепараторе частиц, требуемое дозируемое количество может быть определено в зависимости от загрузки сепаратора частиц.
Описанный способ также является особо благоприятным, если на стадии А) при определении дозируемого количества учитывают по меньшей мере один из следующих рабочих параметров подсоединенного к устройству для обработки ОГ ДВС:
- крутящий момент,
- число оборотов,
- отдача мощности, и
- величина концентрации кислорода (лямбда).
Рабочие параметры крутящий момент, число оборотов, отдача мощности и величина концентрации кислорода ДВС в каждом случае сами имеют влияние на описанные выше рабочие параметры устройства для обработки ОГ и поэтому альтернативно или дополнительно также могут быть использованы для определения дозируемого количества.
Указанные рабочие параметры имеют влияние на то, сколько добавки необходимо для эффективного превращения вредных компонентов в ОГ в устройстве для обработки ОГ. Поэтому является благоприятным, определять требуемое дозируемое количество добавки в зависимости по меньшей мере от одного из этих параметров.
Способ согласно изобретению также является благоприятным, если на стадии В) учитывают по меньшей мере один рабочий параметр дозирующего устройства из следующей группы:
- давление добавки в дозирующем устройстве,
- уровень наполнения бака дозирующего устройства,
- температура дозирующего устройства, и
- вибрация дозирующего устройства.
Рабочие параметры дозирующего устройства необходимо отличать от описанных выше рабочих характеристик. Рабочие параметры могут быть подвержены кратковременным колебаниям в работе, в то время как рабочие характеристики, как правило, изменяются лишь очень медленно или же долгосрочно.
Эти приведенные рабочие параметры оказывают влияние на выданное дозирующим устройством количество добавки наряду с учтенными на стадии В) способа рабочими характеристиками. В отличие от выполненной на стадии Б), скорее долгосрочной адаптации режима работы дозирующего устройства к изменениям дозирующего устройства, в результате учета указанных здесь рабочих параметров происходит краткосрочная адаптация режима работы дозирующего устройства к поперечным влияниям или же к условиям окружающей среды.
Особо предпочтительно, учитывается множество рабочих параметров дозирующего устройства, при необходимости, даже все рабочие параметры. Эти рабочие параметры могут быть рассчитаны и/или измерены.
Для этого определение этих рабочих параметров должно происходить, прежде всего, по времени близко к моменту дозирования, так чтобы было возможным хорошо соответствующее моменту дозирования описание состояния дозирующего устройства.
Давление добавки в дозирующем устройстве может быть определено с помощью датчика давления, который соединен с проводящей системой для добавки. Уровень наполнения добавки в баке может быть определен с помощью датчика уровня наполнения или рассчитан с помощью контрольного устройства. Характерная для дозирующего устройства или же находящейся в нем добавки температура может быть определена с помощью датчика температуры, который соединен с баком и/или проводящей системой и/или компонентом дозирующего устройства. Вибрации дозирующего устройства могут быть выведены, например, из работы насоса или тому подобного.
Кроме того, способ является благоприятным, если установленный на стадии Б.2) режим работы включает в себя по меньшей мере одну из следующих рабочих функций, которые задают работу дозирующего насоса или инжектора и которые находятся под влиянием в зависимости от рабочих характеристик:
- профиль тока включения для дозирующего насоса,
- профиль тока включения для инжектора,
- периодичность включения для дозирующего насоса, и
- периодичность включения для инжектора.
Инжектор и дозирующий насос обычно имеют электромагнитные приводные катушки. Когда по этим катушкам течет ток, создается электромагнитная сила, которая обеспечивает то, что дозирующий насос совершает дозирующее движение и/или нагнетательное движение или же инжектор совершает дозирующее движение или же открывается. В зависимости от того, какую форму имеет профиль тока включения для нагнетательного насоса и/или инжектора, изменяется реакция нагнетательного насоса или же инжектора. Профиль тока включения может, например, сначала быстро возрастать до высокой величины тока открывания, чтобы быстро открыть инжектор. Величина тока открывания может поддерживаться в течение определенного интервала времени, чтобы затем упасть до уменьшенной величины тока удержания, чтобы экономить энергию. Например, величина тока открывания, определенный интервал времени и/или величина тока удержания могут быть установлены или же адаптированы в зависимости от рабочих характеристик.
Если в качестве рабочего параметра изменяется периодичность включения дозирующего насоса и/или инжектора, под этим имеется в виду, что, например, определяется, должно ли происходить, например, множество малых или же коротких ходов нагнетания или же времен открывания инжектора или меньшее число больших ходов нагнетания или же более длительных времен открывания инжектора. Если на основе рабочих характеристик из стадии Б.1) вытекает, что реакционная способность дозирующего устройства (или же инжектора и/или дозирующего насоса) ухудшена, периодичность включения может быть уменьшена. Тогда для подачи такого же дозируемого количества в определенном интервале времени выполняется лишь небольшое число процессов дозирования с соответственно увеличенным дозируемым количеством.
Способ является благоприятным, если на стадии Б.2) рабочую характеристику сравнивают по меньшей мере с одной эталонной величиной и в зависимости от этого сравнения выбирают по меньшей мере одну рабочую функцию режима работы из нескольких заданных рабочих функций. Предпочтительно имеется таблица или же параметрическая поверхность эталонных величин или же диапазонов эталонных величин. Для заданных эталонных величин или же для заданных диапазонов эталонных величин предпочтительно предопределена одна (единственная) рабочая функция. Если рабочая характеристика достигает такой (новой) эталонной величины или же диапазона эталонных величин, относящаяся к этому по меньшей мере одна рабочая функция выбирается (заново).
Способ также является благоприятным, если для стадии Б.3) устанавливают число повторов, причем способ выполняют со стадиями А) и В) и в каждом случае на стадии Б.3) увеличивают счетчик до тех пор, пока счетчик не достигнет числа повторов, и тогда выполняют стадии Б.1) и Б.2).
Стадия Б) способа, включающая в себя стадии Б.1 и Б.2, в соответствии с этим выполняется не каждый раз, когда выполняются стадии А) и В). Тем самым практически могут быть заданы интервалы адаптации или же моменты времени адаптации, чтобы поддерживать на низком уровне трудоемкость регулирования для этого способа.
Способ также является благоприятным, если число повторов устанавливают в зависимости от рабочей характеристики.
Рабочими характеристиками здесь также являются определенные на стадии Б.1) способа рабочие характеристики. Если, например, число произошедших до сих пор процессов дозирования, эксплуатационный срок службы дозирующего устройства и/или предшествующее время эксплуатации дозирующего устройства являются небольшими, является рациональным устанавливать число повторов для стадии Б.4) относительно небольшим, так как еще могут произойти значительные изменения свойств дозирующего устройства. Долгосрочно свойства дозирующего устройства могут установиться и в зависимости от рабочих характеристик больше очень быстро не изменяться.
Согласно одному усовершенствованию предлагается, что дозирующее устройство имеет нагнетательный насос и инжектор, и на стадии В) осуществляют задание дозируемого количества из стадии А) с помощью дозирующего насоса и с помощью инжектора.
Такое комбинированное дозирующее устройство известно, например, из немецкой заявки на патент DE 102010049071 заявителя. Там, прежде всего, поясняется, что точность дозирующего насоса часто существенно выше, чем точность дозирования инжектора. Кроме того, там учитывается, что при применении экономичного дозирующего насоса достижимая выдача минимального количества существенно больше, чем у инжектора. В соответствии с этим может быть рациональным определять очень малые дозируемые количества через инжектор и большие дозируемые количества через дозирующий насос. Комбинированная стратегия при таких дозирующих устройствах позволяет осуществлять экономичную и точную эксплуатацию.
При таком дозирующем устройстве требуемое дозируемое количество может быть подано в устройство для обработки ОГ с помощью инжектора. При этом дозирующий насос временно работает как (обычный) нагнетательный насос, чтобы предоставлять в распоряжение инжектора добавку под определенным давлением. Для этого дозирующий насос управляется посредством сигнала датчика давления, который контролирует имеющееся на инжекторе давление. Однако, в связи с тем фактом, что речь идет о дозирующем насосе, может быть точно определено, как фактически велико количество добавки, которое прошло через дозирующий насос. Так, через несколько процессов дозирования инжектора с помощью дозирующего насоса может контролироваться общее дозируемое инжектором количество за счет того, что определенное инжектором дозируемое количество и определенное дозирующим насосом дозируемое количество сравниваются между собой. Различные рабочие функции рабочего алгоритма для инжектора тогда могут быть адаптированы на основе этого контроля или же на основе этого сравнения.
Конструкция такого комбинированного дозирующего устройства поясняется, например, на фиг. 1 публикации DE 102010049071 и в описании к ней. Эти представления и пояснения могут быть для наглядности привлечены и здесь, и поэтому на них делается ссылка в полном объеме. Ход процесса дозирования, как он может быть проведен с помощью такого комбинированного дозирующего устройства, поясняется, например, в тамошних пп. 1-3 формулы изобретения и соответствующем описании. Здесь на эти пояснения также делается ссылка в полном объеме.
В таком комбинированном дозирующем устройстве является особо благоприятным, если на стадии Б.2) способа устанавливается режим работы дозирующего насоса, а на режим работы инжектора на стадии Б.2) способа влияние не оказывается. Режим работы инжектора в комбинированном дозирующем устройстве адаптируется уже на основе контроля инжектора с помощью дозирующего насоса. Если на стадии Б.2) способа адаптируется только режим работы дозирующего насоса, в результате контроля инжектора с помощью дозирующего насоса это одновременно действует и для инжектора. Таким образом может быть достигнута особо хорошая адаптация дозирующего устройства к измененным рабочим характеристикам с особо низкими техническими затратами.
Способ находит применение, прежде всего, в автомобиле, имеющем ДВС, устройство для обработки ОГ для очистки ОГ ДВС и дозирующее устройство для подачи восстановителя в устройство для обработки ОГ, а также контрольное устройство, которое разработано и выполнено для осуществления способа согласно изобретению.
Далее изобретение, а также технический контекст поясняются более детально на чертежах. Чертежи показывают особо предпочтительные примеры осуществления, которыми изобретение, однако, не ограничено. Прежде всего, следует указать на то, что чертежи и представленные соотношения размеров являются лишь схематическими. Показано на:
Фиг. 1 - автомобиль, имеющий дозирующее устройство, а также контрольное устройство, которое выполнено для того, чтобы эксплуатировать дозирующее устройство, и
Фиг. 2 - блок-схема варианта осуществления способа согласно изобретению.
На фиг. 1 показан автомобиль 7, который имеет ДВС 8 и устройство 2 для обработки ОГ для очистки ОГ ДВС 8. В устройстве 2 для обработки ОГ для очистки ОГ показаны катализатор 3 и сепаратор 4 частиц. Не требуется, чтобы в устройстве 2 для обработки ОГ имелся именно один катализатор 3 и один сепаратор 4 частиц. Возможны любые варианты по меньшей мере с одним сепаратором 4 частиц и/или по меньшей мере одним катализатором 3. В устройство 2 для обработки ОГ с помощью дозирующего устройства 1 может подаваться добавка (прежде всего, водный раствор мочевины). Дозирующее устройство 1 подсоединено к баку 10 и отбирает добавку из этого бака 10. Здесь бак 10 в качестве примера заполнен добавкой до уровня 11. Дозирующее устройство 1 имеет дозирующий насос 5 и инжектор 6. Дозирующее устройство 1, которое имеет как дозирующий насос 5, так и инжектор 6, является только одним конструктивным вариантом. Дозирующее устройство может, по выбору, вместо инжектора иметь пассивное впрыскивающее устройство, такое как, например, самооткрывающийся клапан и/или сопло. Кроме того, вместо дозирующего насоса 5 может быть предусмотрен чисто нагнетательный насос без функции дозирования. Дозирующее устройство 1 управляется контрольным устройством 9, причем оно может быть выполнено отдельно или как часть системы управления двигателем автомобиля.
На фиг. 2 показана блок-схема примера осуществления способа согласно изобретению. Видны стадии А), Б) и В) способа, которые выполняются с регулярным повторением в виде цикла. Стадия Б) способа делится на стадии Б.1), Б.2) и Б.3). Стадия Б.3) выполняется при каждом прохождении способа. В рамках стадии Б.3) способа увеличивается счетчик. В каждом случае, когда счетчик на стадии Б.3) достигает определенного числа повторов, выполняются стадии Б.1) и Б.2). На стадии А) способа стрелками обозначены рабочие параметры устройства для обработки ОГ и ДВС, которые могут быть применены для установления дозируемого количества. На стадии В) способа стрелками обозначены рабочие параметры дозирующего устройства, которые могут быть учтены при проведении на стадии В) установленного на стадии А) дозируемого количества. На стадии Б.1) способа стрелками обозначены рабочие характеристики, которые могут быть учтены для установления режима работы дозирующего устройства на стадии Б.2). Для более детального пояснения действий в пределах стадий делается ссылка на общее описание, изложенное выше.
Настоящее изобретение достигает того, что описанные в связи с уровнем техники технические проблемы смягчаются. Прежде всего, с помощью способа согласно изобретению может быть достигнута эксплуатация дозирующего устройства с особо высокой точностью дозирования. При этом были еще более уменьшены чувствительность к помехам и сложность по сравнению с известными способами дозирования. Также удалось добиться того, что этот способ является применимым к разным конструктивным вариантам дозирующего устройства и, при необходимости, можно учитывать или же просто приспосабливаться к происходящим в течение срока эксплуатации изменениям.
ПЕРЕЧЕНЬ ССЫЛОЧНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ
Изобретение относится к способу эксплуатации дозирующего устройства для подачи добавки в устройство для обработки отработавшего газа (ОГ). В способе на стадии А) определяют требуемое устройством (2) для обработки ОГ дозируемое количество добавки. Затем на стадии Б) определяют режим работы для дозирующего устройства (1), причем выполняют, по меньшей мере, стадию Б.1) и Б.2). На стадии Б.1) обеспечивают по меньшей мере одну рабочую характеристику по меньшей мере одного компонента дозирующего устройства (1), которая является определяющей для старения дозирующего устройства (1). На стадии Б.2) устанавливают режим работы для дозирующего устройства (1) в зависимости от рабочей характеристики из стадии Б.1). На стадии В) эксплуатируют дозирующее устройство (1) в установленном режиме работы, так что в устройство (2) для обработки ОГ подается требуемое согласно стадии А) дозируемое количество. Техническим результатом изобретения является обеспечение высокой точности дозирования. 2 н. и 12 з.п. ф-лы, 2 ил.
1. Способ эксплуатации дозирующего устройства (1) для подачи добавки в устройство (2) для обработки отработавшего газа (ОГ), включающий в себя, по меньшей мере, следующие стадии:
A) определение требуемого устройством (2) для обработки ОГ дозируемого количества добавки,
Б) определение режима работы для дозирующего устройства (1), причем выполняют, по меньшей мере, следующие подстадии:
Б.1) обеспечение по меньшей мере одной рабочей характеристики по меньшей мере одного компонента дозирующего устройства (1), которая является определяющей для старения дозирующего устройства (1),
Б.2) установление режима работы для дозирующего устройства (1) в зависимости от рабочей характеристики из стадии Б.1),
B) эксплуатация дозирующего устройства (1) в установленном режиме работы, так что в устройство (2) для обработки ОГ подается требуемое согласно стадии А) дозируемое количество.
2. Способ по п. 1, причем для рабочей характеристики на стадии Б.1) учитывают по меньшей мере один из следующих значимых для старения дозирующего устройства (1) параметров:
- число произошедших до сих пор процессов дозирования,
- эксплуатационный срок службы дозирующего устройства (1), и
- предшествующее время эксплуатации дозирующего устройства (1).
3. Способ по п. 1 или 2, причем для рабочей характеристики на стадии Б.1) учитывают, по меньшей мере, число происхождения следующих значимых для старения дозирующего устройства (1) событий:
- число процессов замерзания, которым было подвержено дозирующее устройство (1),
- число аварийных выключений дозирующего устройства (1),
- число «горячих» выключений подсоединенного к устройству (2) для обработки ОГ двигателя внутреннего сгорания (8),
- число неправильных заправок бака, из которого дозирующее устройство (1) отбирает добавку, и
- число фаз, в которых дозирующее устройство (1) было деактивировано дольше, чем заданный интервал времени.
4. Способ по п. 1 или 2, причем для рабочей характеристики на стадии Б.1) учитывают по меньшей мере одно из следующих условий эксплуатации, которое во время работы дозирующего устройства (1) имелось по меньшей мере в одном предшествующем интервале времени:
- диапазон нагрузки, в котором эксплуатировалось дозирующее устройство (1), и
- температура, которая присутствовала в дозирующем устройстве (1).
5. Способ по п. 1 или 2, причем на стадии Б.1) по меньшей мере одну рабочую характеристику считывают из памяти, причем по меньшей мере одна рабочая характеристика в памяти регулярно обновляется, причем при обновлении учитывается по меньшей мере один значимый параметр, по меньшей мере одно значимое событие или по меньшей мере одно значимое условие эксплуатации по меньшей мере из одного предшествующего интервала времени.
6. Способ по п. 1 или 2, причем на стадии А) при определении дозируемого количества учитывают по меньшей мере один из следующих рабочих параметров устройства (2) для обработки ОГ:
- температура ОГ,
- состав ОГ,
- массовый поток ОГ,
- активность катализатора (3) в устройстве (2) для обработки ОГ, и
- загрузка сепаратора (4) частиц в устройстве (2) для обработки ОГ.
7. Способ по п. 1 или 2, причем на стадии А) при определении дозируемого количества учитывают по меньшей мере один из следующих рабочих параметров подсоединенного к устройству (2) для обработки ОГ двигателя внутреннего сгорания:
- крутящий момент,
- число оборотов,
- отдача мощности, и
- величина концентрации кислорода.
8. Способ по п. 1 или 2, причем на стадии В) учитывают по меньшей мере один рабочий параметр дозирующего устройства из следующей группы:
- давление добавки в дозирующем устройстве (1),
- уровень (11) наполнения в баке (10) дозирующего устройства (1),
- температура дозирующего устройства (1), и
- вибрация дозирующего устройства (1).
9. Способ по п. 1 или 2, причем установленный на стадии Б.2) режим работы включает в себя по меньшей мере одну из следующих рабочих функций, которые задают работу нагнетательного насоса (5) или инжектора (6) и которые находятся под влиянием в зависимости от рабочих характеристик:
- профиль тока включения для нагнетательного насоса (5),
- профиль тока включения для инжектора (6),
- периодичность включения для нагнетательного насоса (5), и
- периодичность включения для инжектора (6).
10. Способ по п. 1 или 2, причем на стадии Б.2) рабочую характеристику сравнивают по меньшей мере с одной эталонной величиной, и в зависимости от этого сравнения выбирают по меньшей мере одну рабочую функцию режима работы из нескольких заданных рабочих функций.
11. Способ по п. 1 или 2, причем для стадии Б.3) устанавливают число повторов, причем способ выполняют со стадиями А) и В) и в каждом случае на стадии Б.3) увеличивают счетчик до тех пор, пока счетчик не достигнет числа повторов, а затем выполняют стадии Б.1) и Б.2).
12. Способ по п. 11, причем число повторов устанавливают в зависимости от рабочей характеристики.
13. Способ по п. 1 или 2, причем дозирующее устройство (1) имеет дозирующий насос (5) и инжектор (6), и на стадии В) осуществляют задание дозируемого количества из стадии А) с помощью дозирующего насоса (4) и инжектора (6).
14. Автомобиль (7), имеющий двигатель внутреннего сгорания (8) и устройство (2) для обработки отработавшего газа для очистки отработавшего газа двигателя внутреннего сгорания (8) и дозирующее устройство (1) для подачи восстановителя в устройство (2) для обработки отработавшего газа, а также контрольное устройство (9), которое разработано и выполнено для осуществления способа по одному из предшествующих пунктов.
| DE 102009000061 A1, 08.07.2010 | |||
| WO 2009037327 A1, 26.03.2009 | |||
| DE 102008064606 A1, 24.06.2010 | |||
| US 7017335 B2, 28.03.2006 | |||
| US 2009217644 A1, 03.09.2009. |
