СПОСОБ ЭКСПЛУАТАЦИИ ДОЗИРУЮЩЕГО УСТРОЙСТВА Российский патент 2017 года по МПК F01N3/10 F01N9/00 F01N11/00 

Изобретение относится к способу эксплуатации дозирующего устройства для жидкой добавки. Дозирующее устройство для жидкой добавки применяется, например, в автомобилях, чтобы подводить жидкую добавку в устройство для обработки отработавшего газа (ОГ) двигателя внутреннего сгорания (ДВС).

Устройства для обработки ОГ, в которые подводится жидкая добавка, широко распространены в автомобильной области. В таких устройствах для обработки ОГ реализуется, например, способ селективного каталитического восстановления (СКВ). При этом способе входящие в состав ОГ ДВС оксиды азота с помощью восстановителя восстанавливаются в безвредные вещества, такие как азот, вода и двуокись углерода. В качестве восстановителя для этого, как правили, применяется аммиак. Аммиак в автомобилях часто хранится не как таковой, а в виде раствора предшественника восстановителя. Особо часто применяемым для этой цели раствором предшественника восстановителя является водный раствор мочевины. 32,5%-ный водный раствор мочевины, например, имеется в продаже под торговым названием AdBlue®. Этот раствор предшественника восстановителя может быть подан в качестве жидкой добавки дозирующим устройством из бака, а затем внутри ОГ в устройстве для обработки ОГ и/или вне ОГ в специально предусмотренном для этого реакторе превращен в аммиак. Далее понятием «добавка» охватываются, прежде всего, такие восстановители или же предшественники восстановителя.

Для успешной эксплуатации устройства для обработки ОГ является желательным, чтобы жидкая добавка подавалось дозирующим устройством надежно и в точно дозированном количестве. Прежде всего, желательно точно порционированное, соответствующее потребности дозирование. В то же время дозирующее устройство для жидкой добавки должно быть как можно более экономичным. В дозирующем устройстве должно быть предусмотрено как можно меньше и как можно более простых конструктивных деталей (например, насосов, клапанов и датчиков) для достижения точного и надежного дозирования.

Регулярно возникающей при эксплуатации дозирующего устройства для жидких добавок проблемой являются воздушные пузыри в дозирующем устройстве. Из-за воздушных пузырей в дозирующем устройстве, с одной стороны, изменяется количество подаваемой дозирующим устройством жидкой добавки, так что точное дозирование происходить не может, если жидкая добавка в дозирующем устройстве содержит воздушные пузыри. С другой стороны, из-за воздушных пузырей и подача в целом может быть затруднена или даже предотвращена, прежде всего, если насос для подачи жидкой добавки не в состоянии подавать воздух таким же или сравнимым образом, как и жидкую добавку. Это относится, прежде всего, к недорогим насосам, которые, предпочтительно, применяются в дозирующих устройствах из соображений затрат.

Исходя из этого, задача настоящего изобретения заключается в том, чтобы решить или же, по меньшей мере, смягчить указанные технические проблемы. Прежде всего, должен быть описан способ эксплуатации дозирующего устройства для жидкой добавки, который делает возможной особо высокую точность дозирования и особо высокую надежность, в том числе и при экономично изготовленных дозирующих устройствах.

Эти задачи решены посредством способа в соответствии с признаками п. 1 формулы изобретения. Другие благоприятные варианты способа указаны в сформулированных как зависимые пунктах формулы изобретения. Приведенные в формуле изобретения отдельно признаки являются комбинируемыми между собой любым, технологически рациональным, образом и могут быть дополнены пояснительными фактами из описания, причем показываются дополнительные варианты осуществления изобретения.

Таким образом, здесь предлагается способ эксплуатации дозирующего устройства для жидкой добавки по меньшей мере с одним насосом с подвижным насосным элементом, который для подачи жидкой добавки совершает подающие движения, и по меньшей мере с одним инжектором, который с помощью напорного трубопровода подсоединен к напорной стороне насоса и может открываться для дозирования жидкой добавки, причем способ содержит, по меньшей мере, следующие шаги:

а) открывание инжектора,

б) дозирование жидкой добавки и подсчет подающих движений во время дозирования,

в) закрывание инжектора, и

г) сравнение количества подающих движений, которое было определено на шаге б), со временем открытия инжектора между шагом а) и шагом в), для диагностики работы дозирующего устройства.

Дозирующее устройство, которое может эксплуатироваться описанным способом, прежде всего, разработано и выполнено для того, чтобы извлекать жидкую добавку (прежде всего, водный раствор мочевины) из бака и заданными порциями подавать ее в устройство для обработки ОГ. Насос дозирующего устройства, предпочтительно, имеет всасывающую сторону и напорную сторону. Для всасывания жидкой добавки из бака всасывающая сторона насоса подсоединена к баку всасывающим трубопроводом. Жидкая добавка может всасываться по всасывающему трубопроводу. На напорной стороне насоса подсоединен напорный трубопровод, который ведет к инжектору. Инжектор может служить для управления выдачей жидкой добавки. Инжектор может быть расположен непосредственно на устройстве для обработки ОГ. Также является возможным то, что между инжектором и устройством для обработки ОГ расположен еще один (внешний по отношению к ОГ) участок трубопровода так, что инжектор может быть расположен на расстоянии от устройства для обработки ОГ. Подача дозируемой инжектором жидкой добавки в устройство для обработки ОГ, предпочтительно, происходит через (пассивное) сопло или же точку ввода, которая обеспечивает равномерное распределение или же распыление жидкой добавки в устройстве для обработки ОГ. Предпочтительно, сопло или же точка ввода находится, при рассмотрении с точки зрения гидравлики от насоса, за инжектором или же между инжектором и устройством для обработки ОГ.

Насос, предпочтительно, является импульсно работающим насосом, насосный элемент которого для подачи в качестве подающих движений совершает ходы подачи. Ходы подачи являются типичными подающими движениями в смысле описанного способа. При подающем движении (или же при ходах подачи) насосный элемент движется возвратно поступательно в диапазоне движения, причем рабочая камера насоса регулярно увеличивается и уменьшается. В то время как рабочая камера насоса уменьшается, жидкая добавка течет к напорной стороне насоса из насоса или же рабочей камеры насоса. В то время как объем рабочей камеры насоса увеличивается, жидкая добавка течет, исходя из всасывающей стороны насоса, в насос или же в рабочую камеру насоса. На всасывающей стороне и/или на напорной стороне насоса, предпочтительно, предусмотрен клапан, который задает направление потока жидкой добавки через насос. Является особо предпочтительным, если насос имеет клапан только лишь на напорной стороне, а на всасывающей стороне клапан не предусмотрен, причем действие клапана на всасывающей стороне достигается за счет соответствующего выполнения канала жидкой добавки через насос. Такой насос является особо экономичным и поэтому особо благоприятным для использования в дозирующем устройстве.

Подвижный насосный элемент насоса может быть выполнен, например, в виде поршня или в виде мембраны. Также применимым является комбинированный подвижный насосный элемент, который состоит из поршня, мембраны и передаточного средства, которое передает движение поршня на мембрану. Такое передаточное средство может быть, например, твердым (механическим) передаточным средством (как толкатель, ползун, шатун или кулачковая конструкция) или жидким передаточным средством, таким как передаточная жидкость. Передаточная жидкость может вытесняться поршнем и таким образом гидравлически двигать мембрану. Подвижный насосный элемент, предпочтительно, приводится в движение приводом. Привод может быть, например, электромагнитным линейным приводом. Эта форма привода является особо предпочтительной, так как насосы с таким приводом являются особо экономичными. Однако также является возможным, что используется другой привод, такой как, например, ротационный привод с передаточным средством, причем передаточное средство преобразует вращательное движение вращательного привода в линейное движение подвижного насосного элемента.

Могут быть использованы и другие насосы, которые для подачи совершают подающие движения. Для описанного способа важно лишь то, что насос совершает подающие движения, которые каким-либо образом являются подсчитываемыми. Для описанного способа не важно, что подача происходит в виде импульсов или в форме импульсов. Например, чтобы реализовать описанный способ могут без труда подсчитываться полные вращательные движения вращательного привода насоса. Как насосы вытеснения, так и динамические насосы могут иметь привод, который для подачи совершает (подсчитываемые) вращательные движения.

Предпочтительно, насос дозирующего устройства для описанного способа имеет по отношению к инжектору такие размеры, что для (единичного) обычного процесса дозирования с помощью инжектора (шаги а) - в)) необходимо множество подающих движений, которое больше 5, предпочтительно больше 10 и особо предпочтительно больше 20.

Дозирование в дозирующем устройстве, предпочтительно, происходит посредством (активного или же регулируемого) открывания и закрывания инжектора. При этом время, в течение которого инжектор открыт, пропорционально соответствует дозированному количеству жидкой добавки. Для этого давление в напорном трубопроводе между насосом и инжектором установлено на заданное давление подачи. Это достигается за счет соответствующего управления или же регулирования насоса. На напорном трубопроводе, предпочтительно, предусмотрен датчик давления, с помощью которого блок управления может определять или же контролировать давление в напорном трубопроводе. В зависимости от информации датчика давления блок управления управляет насосом. Тогда при установленном давлении жидкой добавки в напорном трубопроводе и постоянном поперечном сечении отверстия открытого инжектора и постоянной вязкости жидкой добавки дозированное количество жидкой добавки пропорционально времени открытия инжектора между открытием инжектора и закрытием инжектора. Если датчик давления расположен на расстоянии от инжектора, так как между датчиком давления и инжектором, например, существует участок трубопровода, измеренное датчиком давления давление может фильтроваться или же обрабатываться, чтобы определить давление на инжекторе для дозирования. В зависимости от вида участка трубопровода фильтрация/обработка может происходить по-разному. Например, фильтрация/обработка может содержать демпфирование и/или смещение во времени.

Описанным образом происходит на шагах а) - в) способа дозирование жидкой добавки с помощью инжектора. Чтобы, пока инжектор на шаге б) открыт, поддерживать давление в напорном трубопроводе дозирующего устройства, насос подает жидкую добавку в напорный трубопровод и для этого совершает подающие движения. В соответствии с шагом б) при этом определяется количество подающих движений. При этом следует указать на то, что может рассматриваться и характерный или же пропорциональный для количества путей подачи рабочий параметр дозирующего устройства (и прежде всего, привода насоса). В том случае, если, например, совершаются малые подающие движения, для системы может быть достаточным подсчета (полных) подающих движений (по причинам точности и/или затрат). Малые подающие движения, прежде всего, являются возможными, если подающие движения являются ходами подачи, которые совершаются подвижным насосным элементом. Тогда является возможным эксплуатировать насос на частичном ходе. В режиме частичного хода не совершаются полные ходы подачи (от нижней до верхней мертвой точки). Движение подвижного насосного элемента в режиме частичного хода можно назвать «малым» подающим движением. При подсчете подающих движений малые подающие движения могут соответственно взвешиваться. Например, два малых подающие движения могут учитываться при подсчете как одно «нормальное» подающее движение. Также является возможным при подсчете подающих движений не обращать внимания на малые подающие движения. Дополнительно или в качестве альтернативы, также может рассматриваться инкрементное рассмотрение отдельного подающие движения, то есть, например, частичных шагов привода насоса во время отдельного хода подачи, так что достигается еще более точный контроль движения насосного элемента. Полный ход подачи насоса может подразделяться на множество отрезков, которые в каждом случае соответствуют определенному количеству подаваемой жидкой добавки, и которые в каждом случае рассматриваются как «подающее движение» в смысле описанного способа. Указанные выше факты в дальнейшем должны действовать всегда, когда исходят из количества подающих движений в качестве параметра.

Для сравнения количества подающих движений насосного элемента на шаге б) с (фактическим и/или измеренным) временем открытия инжектора между шагом а) и шагом в) рассчитывается, например, соответствующее времени открытия дозируемое количество (сравнительное количество или сравнительное количество). Это может происходить, например, с помощью следующих параметров:

- давления в напорном трубопроводе,

- вязкости жидкой добавки,

- поперечного сечения отверстия инжектора в открытом состоянии, и

- времени открытия инжектора между шагом а) и шагом в).

Соответствующие данные (сравнительные количества или же сравнительные количества) могут частично определяться или же рассчитываться предварительно и в качестве постоянных параметров пересчета (или же показателей или характеристик) храниться в памяти блока управления и быть в распоряжении с возможностью запроса, чтобы в рамках способа сравнительные количества и/или сравнительные количества можно было установить быстро и с малым объемом расчетных операций.

Кроме того, например, соответствующее количеству нагнетательных движений дозируемое количество определяется в качестве дополнительного сравнительного количества или же сравнительного количества. Дозируемое количество определяется, например, с помощью следующих параметров:

- объема рабочей камеры насоса,

- тока и/или напряжения, на котором работают насос и/или инжектор,

- управляющих параметров насоса, таких как, например, характеристики сигнала или же характеристики тока и/или напряжения для работы насоса и/или инжектора,

- при необходимости, скорости подвижного насосного элемента во время выполнения подающих движений,

- вязкости жидкой добавки, и

- количества нагнетательных движений.

Также и эти данные (сравнительные количества или же сравнительные количества) частично могут предварительно определяться или же рассчитываться и в качестве параметра или же характеристики храниться в памяти блока управления и быть в распоряжении с возможностью запроса.

В рамках сравнения два определенных подаваемого количества (или же сравнительных количества или сравнительных количества), одно из которых является репрезентативным для времени открытия инжектора, а другое - для совершенных подающих движений, сравниваются между собой. Не является необходимым рассчитывать подаваемого количества эксплицитно, а также является возможным, что сравниваются между собой подаваемого количества с соответствующими заменяющими величинами. В этом отношении понятия «сравнительное количество» и «сравнительное количество» также означают такие заменяющие величины. Например, может быть применена сравнительная инструкция, которая получается, когда оба подаваемого количества отождествляются.

На основе диагностики, которая проводится посредством сравнения на шаге г), может быть установлено, происходит ли в дозирующем устройстве, при определенных условиях, потеря жидкой добавки через инжектор, неправильное дозирование через инжектор и/или потеря производительности или давления подачи в насосе. При сравнении может быть установлено отклонение между сравнительными количествами или же сравнительными количествами. Если на шаге г) было установлено значительное отклонение, может, например, происходить коррекция по меньшей мере одного рабочего параметра устройства, чтобы улучшить работу дозирующего устройства (прежде всего, точность дозирования дозирующего устройства). Если на шаге г) было установлено значительное отклонение, также является возможным, что выдается сигнал ошибки для бортовой системы диагностики.

В соответствии с одним вариантом осуществления способа шаги а) - в) способа повторяются с количеством повторов, прежде чем выполняется шаг г), причем на шаге г) производится количество сравнений, которое соответствует количеству повторов, и причем сравнения вместе учитываются для диагностики работы дозирующего устройства.

Например, шаги а) - в) могут выполняться от 5 до 20 раз, прежде чем выполняется шаг г). Тогда для выполнения шагов а) - в) вводится в память продолжительность открытия инжектора и количество произошедших подающих движений или же в каждом случае соответствующие сравнительные количества и сравнительные количества. Тогда эти продолжительности открытия инжектора и количества могут быть сравнены между собой при совместном рассмотрении на шаге г). Так, например, может быть установлено, имеет ли место равномерно возникающая ошибка дозирования или нерегулярно повторяющаяся ошибка дозирования. При необходимости, может быть также определено, что ошибка возникала лишь кратковременно, и поэтому меры для коррекции приниматься не должны.

Работа со сбоями может быть обнаружена, например, если в наименьшей доле проведенных сравнений имеет место недопустимое отклонение сравнительных количеств или сравнительных чисел. Если, например, имеет место недопустимое отклонение в более чем 30% сравнений, может быть обнаружен сбой.

Так, например, может быть предотвращено то, что бортовая система диагностики автомобиля выдает сообщение о сбое, когда, собственно говоря, имеется не длительный сбой, а всего лишь временное отклонение. Описанный способ является предпочтительным, если на шаге г) на основе количества подающих движений рассчитывается эксплицитное (или же фактическое) количество жидкой добавки, которое было подано между шагом а) и шагом в). Определенная таким образом информация о поданном количестве может использоваться, например, для того, чтобы проверить точность дозирования инжектора. При регулярной (безупречной) работе дозирующего устройства дозируемое количество задается на основе времени открытия инжектора. С помощью рассчитанного на основе подающих движений количества может происходить, например, дополнительное калибрование инжектора, чтобы актуализировать в блоке управления информацию о связи между дозируемым количеством и временем открытия инжектора и, при необходимости, адаптировать ее к изменениям дозирующего устройства (например, в связи с явлениями старения компонентов дозирующего устройства).

Кроме того, способ является благоприятным, если на шаге г) устанавливается, что в дозирующем устройстве имеется воздух, если количество подающих движений или количество соответствующих параметров больше, чем первая предельная величина.

При этом является предпочтительным, если первая предельная величина определяется в зависимости от времени открытия инжектора. Первая предельная величина для количества подающих движений и/или соответствующий количеству или же количеству шагов подающих движений параметр (PUMPMENGE) может быть определена на основе заданного временем открытия инжектора дозируемого количества (DOSIERMENGE) и обычно соответствующего количеству подающих движений (то есть, когда в дозирующем устройстве нет воздуха) подаваемого количества. Если обычно соответствующее количеству подающих движений подаваемое количество, например, более чем на 10% или более чем на 50% превышает дозируемое количество, можно исходить из того, что в дозирующем устройстве или же в насосе дозирующего устройства и/или в напорном трубопроводе есть воздух. Это объясняется тем, что насос в этом случае из-за включенного воздуха не может развивать свою полную производительность, а при выполнении подающих движений подвижным насосным элементом, по меньшей мере, частично лишь сжимает воздух, который затем снова расширяется. Тогда объем рабочей камеры насоса не может полностью использоваться для подачи жидкой добавки. В качестве первой предельной величины (1GW) может быть установлена, например, величина отклонения. При этом предельная величина может быть, например, 1,5-кратной величиной определенного посредством количества подающих движений подаваемого количества, прежде всего, 1,3-кратной или даже 1,1-кратной величиной этого подаваемого количества. Из этого получается - при определенных условиях, для 1GW=1,2*PUMPMENGE - следующая зависимость: Если DOSIERMENGE<1GW, то, при обусловленности системой, в дозирующем устройстве обнаруживается или же констатируется наличие воздуха.

Кроме того, способ является благоприятным, если количество газа в дозирующем устройстве определяется на основе количества подающих движений.

Это может происходить, прежде всего, посредством того, что обычно (при безупречной работе) соответствующее количеству подающих движений подаваемое количество сравнивается с соответствующим времени открытия инжектора дозируемым количеством. Величина количества газа зависит от отношения этого подаваемого количества на насосе к дозируемому количеству на инжекторе. Количество газа обычно представляет собой воздушный пузырь, который был всосан в дозирующее устройство. Размер воздушного пузыря или же количество газа в дозирующем устройстве рассматривается, например, как пропорциональное этому отношению. Также является возможным, что применяется более сложная расчетная инструкция (характеристика), чтобы из количества подающих движений и времени открытия инжектора определить размер воздушного пузыря или же количество газа. В этой расчетной инструкции, например, может быть дополнительно учтен по меньшей мере один из следующих параметров:

- вязкость жидкой добавки,

- требуемое дозируемое количество, из которого получается время открытия инжектора,

- давление в напорном трубопроводе, и

- вязкость воздушного пузыря или же количества газа.

Тем самым может быть особо просто оценено, насколько велик воздушный пузырь или же насколько велико количество газа в дозирующем устройстве (прежде всего, в насосе или же в напорном трубопроводе дозирующего устройства). Тогда эта информация может быть учтена или даже задать решение о том, какие принимаются меры по удалению воздуха из системы.

Кроме того, способ является благоприятным, если происходит дегазация дозирующего устройства, если было установлено наличие газа в дозирующем устройстве.

При этом газ может быть, прежде всего, воздухом и/или паром (добавки). Посредством дегазации дозирующего устройства может быть снова быстро достигнута полная производительность или же точная работа дозирующего устройства. При этом под понятием «дегазация» (или же «удаление воздуха») подразумевается, что посредством измененной эксплуатации дозирующего устройства доля газа в находящейся в дозирующем устройстве жидкой добавке уменьшается. Прежде всего, после проведения процедуры дегазации снова получается величина ниже первой предельной величины.

Способ также является благоприятным, если дозирующее устройство имеет напорный трубопровод, который простирается от насоса до инжектора, и обратный трубопровод, который ответвляется от напорного трубопровода, причем дегазация происходит через обратный трубопровод, если количество подающих движений больше, чем вторая предельная величина, а иначе дегазация происходит через инжектор.

Выше уже было пояснено, что наличие количества газа/воздушного пузыря может быть установлено посредством того, что количество подающих движений больше, чем первая предельная величина, которая соответствует определенному подаваемому количеству. Теперь указывается, что на основе второй предельной величины устанавливается, что объем/количество имеющегося в дозирующем устройстве газа превышает определенную величину. Это вытекает из того, что на основе количества подающих движений может быть определено фактически имеющееся количество газа/количество воздуха, как было также описано выше.

Теперь дозирующее устройство для жидкой добавки может иметь обратный трубопровод, который ответвляется от напорного трубопровода и простирается от напорного трубопровода обратно к баку. Благодаря такому обратному трубопроводу является возможной циркуляция жидкой добавки (например, в направлении потока через всасывающий трубопровод, насос, напорный трубопровод и обратный трубопровод обратно в бак). За счет циркуляции газ или же воздух, который имеется в дозирующем устройстве, может быть возвращен обратно в бак без того, чтобы искажалось дозирование жидкой добавки на инжекторе. Причем при такой циркуляции одновременное дозирование жидкой добавки через инжектор, при определенных условиях, не рационально, так как давление в напорном трубопроводе во время процедуры дегазации падает, когда открыт обратный клапан, посредством которого контролируется циркуляция через обратный трубопровод. Предпочтительно, обратный клапан в обратном трубопроводе расположен как можно ближе или непосредственно за ответвлением обратного трубопровода от напорного трубопровода.

В качестве альтернативы описанной дегазации дозирующего устройства через обратный трубопровод также является возможным проводить газ или же воздух через инжектор дозирующего устройства. Тогда газ вместе с жидкой добавкой пропускается через инжектор дозирующего устройства. Хотя, с одной стороны, при такой дегазации режим дозирования инжектором прерываться не должен, но из-за выходящего заодно количества газа, которое проходит через инжектор, имеет место искажение дозируемого количества.

Проявлением описанного здесь дальнейшего усовершенствования способа является то, что с этим искажением при малых объемах/количествах газа, при определенных условиях, можно согласиться, так как оно относительно незначительно. Тогда удаление воздуха происходит через инжектор, причем, благоприятным образом, регулярная работа дозирующего устройства прерываться не должна. Если, прежде всего, воздушный пузырь или же количество газа превышает определенную величину, ошибочное дозирование жидкой добавки через инжектор (которое вызывается количеством газа или же воздушным пузырем) слишком велико, чтобы с ним можно было согласиться в рамках регулярной работы. Чтобы как можно быстрее восстановить безошибочную работу дозирующего устройства, дегазация в этом случае происходит через обратный трубопровод.

Описанный способ также является благоприятным, если во время шага б) определяется скорость подвижного насосного элемента, и скорость подвижного насосного элемента используется для определения давления в дозирующем устройстве на шаге г).

При этом, предпочтительно, рассчитывается не средняя скорость подвижного насосного элемента, которая получилась бы просто из количества подающих движений и времени между а) и в). Предпочтительно, вместо этого, определяется скорость подвижного насосного элемента, которая получается во время отдельных подающих движений на основе приводной силы, которая действует на подвижный насосный элемент. Чем больше давление в напорном трубопроводе, тем медленнее движется подвижный насосный элемент, когда на подвижный насосный элемент действует постоянная приводная сила. Поэтому описанным образом через характеристику скорости подвижного насосного элемента (во время подающие движения) может быть особо просто и экономично определено давление в напорном трубопроводе.

Если давление в напорном трубопроводе определяется по этому принципу, при определенных условиях является возможным отказаться от дополнительного датчика давления на напорном трубопроводе, так как давление в напорном трубопроводе может быть определено уже внутри насоса.

Если в дозирующем устройстве (или же в напорном трубопроводе) описанным способом было обнаружено количество газа или же наличие воздушного пузыря, является предпочтительным удалять их из дозирующего устройства. Выше уже рассматривались две разные возможности выведения количества газа или же воздушного пузыря из дозирующего устройства. В соответствии с первым вариантом является возможным выталкивание количества газа через инжектор в устройство для обработки ОГ. В соответствии со вторым вариантом может происходить циркуляция, при которой газ в дозирующем устройстве по обратному трубопроводу транспортируется обратно в бак для жидкой добавки.

Для первого варианта здесь должна быть описана особо благоприятная форма осуществления. Предпочтительным является способ удаления воздуха из дозирующего устройства для жидкой добавки с насосом для подачи жидкой добавки вдоль подающего трубопровода из бака к инжектору, имеющий, по меньшей мере, следующие шаги:

I) обнаружение количество газа или же воздушного пузыря в подающем трубопроводе,

II) открывание инжектора,

III) повышение скорости работы насоса, и

IV) выталкивание воздушного пузыря, причем повышенная скорость работы насоса повышает импульс жидкой добавки и воздуха в подающем трубопроводе.

Этот способ является применимым и независимо от описанных в остальном в этой заявке концепций и, тем самым, представляет собой независимое усовершенствование по сравнению с уровнем техники. Предпочтительно, в способе, сразу после того, как был обнаружен воздушный пузырь, открывается инжектор и лишь затем повышается скорость работы насоса. За счет этого может быть достигнуто то, что повышенная скорость работы насоса полностью используется для того, чтобы ускорять жидкую добавку и воздушный пузырь в подающем трубопроводе, и в подающем трубопроводе не возникает или возникает лишь незначительное повышение давления. Таким образом, удельный импульс жидкой добавки и воздушного пузыря доводятся до максимума. Предпочтительно, скорость работы насоса на шаге III) повышается до скорости работы, которая максимально на 10% ниже максимальной скорости работы насоса. За счет такого принципа действия жидкая добавка и воздушный пузырь в подающем трубопроводе могут быть ускорены так, что удерживающие силы на воздушный пузырь в подающем устройстве преодолеваются удельным импульсом. Удерживающими силами могут быть, например, капиллярные силы, которые действуют на граничной поверхности между жидкой добавкой и воздушным пузырем и удерживают воздушный пузырь в подающем трубопроводе. Воздушный пузырь за счет удельного импульса в определенной мере может быть вырван из подающего трубопровода.

Кроме того, здесь предлагается дозирующее устройство для подачи жидкой добавки из бака в устройство для обработки ОГ, имеющее насос с подвижным насосным элементом, который для подачи жидкой добавки совершает подающие движения, и по меньшей мере один инжектор, который соединен с напорным трубопроводом на напорной стороне насоса и может открываться для дозирования жидкой добавки, а также блок управления, который выполнен для осуществления описанного способа. Для этого блок управления выполнен, прежде всего, с соответствующими компонентами памяти, счетными компонентами и линиями передачи данных, причем, прежде всего, предусмотрены линии передачи данных (опосредованно/непосредственно) к насосу, инжектору и, при необходимости, датчику давления. Дозирующее устройство разработано и выполнено, прежде всего, для подачи и дозирования жидкого водного раствора мочевины.

Кроме того, описывается автомобиль, имеющий ДВС, устройство для обработки ОГ для очистки ОГ ДВС, бак для жидкой добавки, а также описанное дозирующее устройство, которое выполнено для того, чтобы дозировано подавать жидкую добавку из бака в устройство для обработки ОГ. Что касается автомобиля, то речь идет, прежде всего, о легковом автомобиле или грузовом автомобиле с дизельным двигателем в качестве ДВС, причем устройство для обработки ОГ имеет катализатор СКВ, и водный раствор мочевины (при необходимости, с помощью сжатого газа) вводится выше по потоку от катализатора СКВ.

Далее изобретение и технический контекст поясняются более детально на фигурах. На фигурах показаны особо предпочтительные примеры осуществления, которыми изобретение, однако, не ограничено. Прежде всего, следует указать на то, что фигуры и, прежде всего, представленные соотношения размеров являются лишь схематическими. Показано на:

Фиг. 1: первый конструктивный вариант дозирующего устройства для жидкой добавки,

Фиг. 2: второй конструктивный вариант дозирующего устройства для жидкой добавки,

Фиг. 3: насос для дозирующего устройства,

Фиг. 4: автомобиль, имеющий дозирующее устройство,

Фиг. 5: блок-схема описанного способа.

Одинаковые элементы на чертежах были снабжены одинаковыми ссылочными обозначениями, и поэтому пояснения к отдельным чертежам должны быть переносимыми на одинаковые элементы на других чертежах. Указывается на то, что комбинация элементов (конструктивных деталей) на чертежах должна рассматриваться как «настоятельно составляющая одно целое» только в том случае, если здесь это явно указано, или очевидно, что другая комбинация является технически невозможной. В соответствии с этим в рамках изобретения являются возможными модификации, в которых конструктивные детали/функции из одной фигуры (альтернативно и/или кумулятивно) интегрируются в другие конструктивные варианты.

На фиг. 1, 2 соответственно показаны разные конструктивные варианты дозирующих устройств 1, которые могут эксплуатироваться с помощью описанного способа. Дозирующие устройства 1 извлекают в каждом случае жидкую добавку (прежде всего, водный раствор мочевины) из бака и подают ее в устройство 9 для обработки ОГ. Дозирующие устройства 1 в каждом случае имеют насос 2, который всасывающим трубопроводом 13 подсоединен к баку 8. Кроме того, напорным трубопроводом 5 насос 2 подсоединен к инжектору 4, который выполнен для того, чтобы дозировано подавать жидкую добавку в устройство 9 для обработки ОГ. С всасывающим трубопроводом 13 граничит датчик 14 давления, с помощью которого может определяться или же контролироваться давление во всасывающем трубопроводе 13. Насос 2, датчик 14 давления и инжектор 4 подсоединены к блоку 10 управления, с помощью которого может управляться или же контролироваться работа дозирующего устройства 1.

Конструктивный вариант дозирующего устройства по фиг. 2 дополнительно имеет обратный трубопровод 6, который ответвляется от напорного трубопровода 5, и по которому может происходить дегазация/удаление воздуха из дозирующего устройства 1. Обратный трубопровод 6 имеет обратный клапан 15, с помощью которого обратный трубопровод 6 может открываться и закрываться.

На фиг. 3 показан насос 2. Насос имеет подвижный насосный элемент 3, который может совершать обозначенное стрелкой движение в форме подающих движений. При подающих движениях объем рабочей камеры 18 насоса увеличивается и уменьшается. В то время как объем рабочей камеры насоса увеличивается, жидкая добавка течет согласно каналу 16 от всасывающей стороны 7 насоса в рабочую камеру 18 насоса. В то время как объем рабочей камеры насоса уменьшается, жидкая добавка вытекает через клапан 19 в направлении напорной стороны 20 насоса. Подвижный насосный элемент 3 приводится в движение приводом 17, который, предпочтительно, выполнен в виде электромагнитного линейного привода.

На фиг. 4 показан автомобиль 11, имеющий ДВС 12 и устройство 9 для обработки ОГ для очистки ОГ ДВС 12. В устройство 9 для обработки ОГ посредством дозирующего устройства 1 является подводимой жидкая добавка. Дозирующее устройство 1 имеет инжектор 4, который управляет дозированием жидкой добавки (прежде всего, водного раствора мочевины выше по потоку от катализатора 21 СКВ) в устройство 9 для обработки ОГ. Дозирующее устройство 1 принимает жидкую добавку из бака 8 и управляется блоком управления. При необходимости - как здесь обозначено пунктиром - также может быть предусмотрена система 22 сжатого воздуха, с помощью которого поддерживается ввод добавки, как это специалисту в этой области известно.

На фиг. 5 показана блок-схема описанного способа. На ней можно видеть шаги а) - г) способа, которые при использовании описанного способа повторяются в виде цикла.

С помощью описанного способа становится возможной особо точная и особо надежная работа дозирующего устройства, которое может быть сконструировано из особо экономичных отдельных компонентов, так как становится возможным особо благоприятное управление различными компонентами между собой.

СПИСОК ССЫЛОЧНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ

Изобретение может быть использовано в двигателях внутреннего сгорания, имеющих устройство для обработки отработавшего газа, в которое подводится жидкая добавка. Способ эксплуатации дозирующего устройства (1) для жидкой добавки предназначен для устройства, имеющего по меньшей мере один насос (2) с подвижным насосным элементом, который для подачи жидкой добавки совершает подающие движения, и по меньшей мере один инжектор (4), который с помощью напорного трубопровода (5) подсоединен к напорной стороне насоса (2) и может открываться для дозирования жидкой добавки. Способ включает в себя по меньшей мере следующие шаги: а) открывание инжектора (4), б) дозирование жидкой добавки и подсчет подающих движений во время дозирования, в) закрывание инжектора (4) и г) сравнение количества подающих движений, которое было определено на шаге б), со временем открытия инжектора (4) между шагом а) и шагом в) для диагностики работы дозирующего устройства (1). Раскрыты дозирующее устройство и автомобиль с двигателем, имеющим дозирующее устройство. Технический результат заключается в повышении точности дозирования и повышении надежности. 3 н. и 14 з.п. ф-лы, 5 ил.

1. Способ эксплуатации дозирующего устройства (1) для жидкой добавки по меньшей мере с одним насосом (2) с подвижным насосным элементом (3), который для подачи жидкой добавки совершает подающие движения, и по меньшей мере с одним инжектором (4), который с помощью напорного трубопровода (5) подсоединен к напорной стороне (20) насоса (2) и может открываться для дозирования жидкой добавки, причем способ включает в себя, по меньшей мере, следующие шаги:

а) открывание инжектора (4),

б) дозирование жидкой добавки и подсчет подающих движений во время дозирования,

в) закрывание инжектора (4) и

г) сравнение количества подающих движений, которое было определено на шаге б), со временем открытия инжектора (4) между шагом а) и шагом в) для диагностики работы дозирующего устройства (1).

2. Способ по п. 1, причем шаги а)-в) способа повторяют с количеством повторов, прежде чем выполняют шаг г), причем на шаге г) проводят количество сравнений, которое соответствует количеству повторов, причем сравнения вместе учитывают для диагностики работы дозирующего устройства (1).

3. Способ по п. 1, причем на шаге г) на основе количества подающих движений эксплицитно рассчитывают количество жидкой добавки, которое было подано между шагом а) и шагом в).

4. Способ по п. 2, причем на шаге г) на основе количества подающих движений эксплицитно рассчитывают количество жидкой добавки, которое было подано между шагом а) и шагом в).

5. Способ по одному из предшествующих пунктов, причем на шаге г) устанавливают, что в дозирующем устройстве (1) имеется газ, если количество подающих движений или соответствующий количеству подающих движений параметр больше, чем первая предельная величина.

6. Способ по п. 5, причем первую предельную величину устанавливают в зависимости от времени открытия инжектора (4).

7. Способ по п. 5, причем количество газа в дозирующем устройстве (1) определяют на основе количества подающих движений.

8. Способ по п. 6, причем количество газа в дозирующем устройстве (1) определяют на основе количества подающих движений.

9. Способ по п. 5, причем, если в дозирующем устройстве (1) был обнаружен воздух, происходит удаление воздуха из дозирующего устройства (1).

10. Способ по одному из пп. 6-8, причем, если в дозирующем устройстве (1) был обнаружен воздух, происходит удаление воздуха из дозирующего устройства (1).

11. Способ по п. 7, причем дозирующее устройство (1) имеет напорный трубопровод (5), который простирается от насоса (2) к инжектору (4), и обратный трубопровод (6), который ответвляется от напорного трубопровода (5), причем дегазация происходит через обратный трубопровод (6), если количество подающих движений больше, чем вторая предельная величина, а иначе дегазация происходит через инжектор (4).

12. Способ по п. 8, причем дозирующее устройство (1) имеет напорный трубопровод (5), который простирается от насоса (2) к инжектору (4), и обратный трубопровод (6), который ответвляется от напорного трубопровода (5), причем дегазация происходит через обратный трубопровод (6), если количество подающих движений больше, чем вторая предельная величина, а иначе дегазация происходит через инжектор (4).

13. Способ по одному из пп. 1-4, 6-9, 11, 12, причем во время шага б) определяют скорость подвижного насосного элемента (3), и на шаге г) скорость подвижного насосного элемента (3) используют для определения давления в дозирующем устройстве (1).

14. Способ по п. 5, причем во время шага б) определяют скорость подвижного насосного элемента (3), и на шаге г) скорость подвижного насосного элемента (3) используют для определения давления в дозирующем устройстве (1).

15. Способ по п. 10, причем во время шага б) определяют скорость подвижного насосного элемента (3), и на шаге г) скорость подвижного насосного элемента (3) используют для определения давления в дозирующем устройстве (1).

16. Дозирующее устройство (1) для подачи жидкой добавки из бака (8) в устройство (9) для обработки отработавшего газа, причем дозирующее устройство имеет по меньшей мере один насос (2) с подвижным насосным элементом (3), который для подачи жидкой добавки совершает подающие движения, и по меньшей мере один инжектор (4), который с помощью напорного трубопровода (5) подсоединен к напорной стороне (20) насоса (2) и который может открываться для дозирования жидкой добавки, а также блок (10) управления, который выполнен для осуществления способа по одному из предшествующих пунктов.

17. Автомобиль (11), имеющий двигатель внутреннего сгорания (ДВС) (12), устройство (9) для обработки отработавшего газа (ОГ) для очистки ОГ ДВС (12), бак (8) для жидкой добавки, а также дозирующее устройство (1) по п. 16, которое выполнено для того, чтобы дозировано подавать жидкую добавку из бака (8) в устройство (9) для обработки ОГ.