用於加熱scr催化器系統中輸送模塊的方法
2023-04-23 06:15:06 1
專利名稱：用於加熱scr催化器系統中輸送模塊的方法
技術領域：
本發明涉及一種用於加熱SCR催化器系統中輸送模塊的發方法。此外，本發明涉及一種電腦程式，其在計算設備或控制設備上運行時實施按本發明的方法的所有步驟。此外，本發明涉及一種具有程序代碼的電腦程式產品，該電腦程式產品保存在機器可讀的載體上，從而在程序於計算機或控制設備上運行時實施所述方法。
背景技術：
為了滿足越來越嚴格的排氣立法，需要減少內燃機尤其柴油機的廢氣中的二氧化氮。為此公開了在內燃機的廢氣區域內布置SCR催化器(選擇性催化還原)，該催化器將包含在內燃機廢氣中的氮氧化物(NOx)在還原劑現場還原成氮。由此能夠顯著降低廢氣中氮氧化物的份額。對於反應過程來說需要氨(NH3),該氨混合在廢氣中。因此，作為還原劑使用NH3或者說解離NH3的試劑。通常為此使用水性的尿素溶液(尿素水溶液；HWL),該溶液在SCR催化劑前面噴入排氣管路中。由該溶液形成了用作還原劑的氨。32.5%水性的尿素溶液在商業上在AdBlue 商標名下獲得。尿素水溶液在-11 °C的溫度下結冰。因此，在較低的環境溫度下需要在SCR催化器系統的液壓系統可以運行之前對其進行解凍。為此，處於SCR催化器系統的箱中的還原劑溶液用箱子內部空間中的加熱裝置進行加熱。箱子內部空間中的加熱裝置加熱圍繞加熱裝置的還原劑溶液、用於水準高度確定的傳感器、過濾器系統以及吸入位置。然而加熱功率不足以解凍SCR催化器系統的整個液壓系統。因此，必須單獨加熱液壓的泵系統也稱作輸送模塊。
發明內容
按本發明的用於加熱SCR催化器系統中輸送模塊的方法包括確定SCR催化器系統中至少一個溫度值、監控輸送模塊中第一往復活塞泵的第一磁線圈的溫度，並且通過磁線圈的脈寬調製觸發(PWM觸發)在SCR催化器系統的解凍階段之後將第一磁線圈的溫度調節到預先給定的值上。「監控」按本發明理解為連續的檢測。「解凍階段」按本發明理解為SCR催化器系統的運行狀態，其中加熱系統的元件並且尚未輸送還原劑溶液。通過脈寬調製觸發加熱第一磁線圈。第一往復活塞泵的置入的加熱足以通過將第一往復活塞泵熱連結到輸送模塊的液壓通道上來對所述通道進行解凍並且即使在周圍溫度比較低時也保持解凍。由第一磁線圈產生的熱量通過第一往復活塞泵的磁性銜鐵並且通過泵膜片傳播到還原劑溶液中。也可以將熱導體如此噴入輸送模塊中，使得熱量直接傳導到通道處。也就是通過按本發明的方法能夠放棄液壓通道系統的區域內的其它加熱裝置。優選通過控制設備中的軟體實現對第一磁線圈的溫度的監控。尤其在監控中檢測還原劑溶液的例如能夠通過裝在還原劑箱的水準傳感器中的溫度傳感器測量的溫度、第一磁線圈在開始溫度調節之前的溫度，也就是在還沒有加熱磁線圈的狀態下的溫度以及周圍環境溫度，例如布置了 SCR催化器系統的汽車的環境溫度。
第一磁線圈的溫度在整個加熱過程中進行監控並且也進行調節。由此確保所述磁線圈具有最佳的加熱溫度，也就是不會將太少的熱量置入液壓系統中，然而也不會使線圈太熱，因為否則的話會出現線圈金屬線的燒穿以及泵機構的損壞。第一磁線圈的溫度可以通過檢測第一往復活塞泵的泵流來進行監控。所述第一磁線圈的溫度例如可以通過線性的調節或者兩點調節來進行調整。在線性調節中例如一旦達到預先給出的線圈溫度就通過脈寬調製觸發來降低線圈的損耗功率並且由此也降低線圈本身中的熱量進入。在兩點調節中開始交替地運行磁線圈，其中接通脈寬調製觸發直到達到預先給出的第一溫度，並且隨後一直保持斷開直到第一磁線圈的溫度降低到預先給出的第二溫度，隨後進行重新觸發。這種調節一直進行，直到SCR催化器系統解凍，也就是說在還原劑箱中以及在輸送模塊中不再存在冰凍的還原劑溶液。如果SCR催化器系統的輸送模塊包括用於回吸還原劑溶液的第二往復活塞泵並且僅僅為第一往復活塞泵設置流動監測，那麼可以監控該第二往復活塞泵的第二磁線圈的溫度，方法是通過計算模塊從第一磁線圈的溫度中確定第二磁線圈的溫度。這是可以的，因為在這種情況下所述兩個往復活塞泵相互靠近地構造。如果以這種方式監控第二磁線圈的溫度，那麼可以通過脈寬調製觸發在SCR催化器系統的解凍階段中控制該第二磁線圈的溫度。所述第二往復活塞泵尤其可以比第一往復活塞泵更好地連結到液壓系統上，從而實現液壓系統的特別有利的加熱。在往復活塞泵的輸送量很小時，在SCR催化器系統的計量階段中或者說輸送模塊的泵浦階段中通過觸發第一磁線圈以及必要時觸發第二磁線圈引起的熱量進入不足以在周圍環境溫度很低時保持對液壓系統的解凍。在這種情況下，即使在計量階段中也通過脈寬調製觸發按本發明優選將第一磁線圈以及必要時第二磁線圈的溫度調節到預先給定的值上。這按本發明例如可以通過以下方法實現，即為了在泵運行中提高磁線圈溫度將磁線圈的通電時間段延長超過對於泵浦往復來說所需的時間段。在此，額外通電的電能不需要用於泵，更確切地說而是用於額外地將熱能輸入磁線圈。也可以在泵運行中達到更高的磁線圈溫度，方法是熱流通過磁線圈的脈寬調製觸發注入。優選如此選擇該熱流，使得其大得足夠加熱磁線圈，然而也足夠小，從而不會觸發額外的泵過程。按本發明的電腦程式在其於計算設備上運行時實施按本發明的方法的所有步驟。這實現了在存在的SCR催化器系統中執行按本發明的方法，而不必進行結構上的改變。此外，按本發明的具有程序代碼的電腦程式產品可以在程序於計算機或控制設備上運行時實施按本發明的方法，其中程序代碼保存在機器可讀的載體上。
本發明的實施例在附圖中示出並且在下面的描述中進行詳細解釋。圖1示出了 SCR催化器系統，其輸送模塊可以用按本發明的方法進行加熱。
具體實施例方式在圖1中示出了 SCR催化劑的計量系統。其包括帶有水準傳感器以及集成的溫度傳感器、過濾器和加熱器的HWL儲箱單元1、輸送模塊2、計量模塊3以及控制設備4。尿素水溶液從輸送模塊2的儲箱單元I輸出。在此，尿素水溶液通過吸入閥21並且吸入活塞式膜片式泵22中。該活塞式膜片式泵包括用於按體積輸送尿素水溶液的膜片221、往復式活塞222、具有磁性銜鐵的往復磁體223 (沒有示出)以及壓力彈簧224，所述往復式活塞的線性振蕩運動傳遞到膜片221上，所述往復磁體在其通電時提升往復式活塞222，所述壓力彈簧在往復磁體223不再通電時將往復式活塞222再度壓回到其支座中。在往復式活塞222的泵運動中，所述吸入閥21打開，使得尿素水溶液能夠流入活塞式膜片式泵22中。如果往復式活塞返回其支座中，那麼吸入閥21關閉並且尿素水溶液從活塞式膜片式泵22中通過壓力閥23壓出，該壓力閥同時用作活塞式膜片式泵22的防護。所述溶液通過脈衝緩衝器24並且從輸送模塊2輸送到計量模塊3中，溶液從該計量模塊計量進入排氣管路中。通過輸送模塊2中的回吸模塊25能夠吸回尿素水溶液。該回吸模塊25包括吸入閥251、回吸泵252以及壓力閥253。離開回吸模塊25的尿素水溶液可以通過冰壓緩衝器26吸回到儲箱單元I中。 在按本發明的方法的實施方式中，控制設備4中的電腦程式確定了儲箱單元I中尿素水溶液的溫度Tm、活塞式膜片式泵22的磁線圈的溫度T22以及周圍環境溫度Tutl所述回吸泵252的磁線圈的溫度T252通過計算模型從活塞式膜片式泵22的磁線圈的溫度T22中算出。兩個磁線圈的溫度T22和T252在SCR催化器系統的整個解凍過程中進行監控並且也進行調節。在按本發明的方法的實施方式中，在此通過調節功能將兩個溫度T22和T252線性地調節到例如110°C上。在本發明的另一實施方式中，在交替的運行中實現了兩個磁線圈溫度T22和T252的兩點調節，其中在磁線圈溫度小於100°C時接通加熱運行並且在磁線圈溫度大於120°C時斷開加熱運行。該調節功能一直保持，直到HWL儲箱單元I和輸送模塊2解凍，也就是說假定超過-11°C的溫度。關於這方面的要求例如從EPA (US EnvironmentalProtection Agency (US環境保護機構))的規定中獲得。
權利要求
1.用於加熱SCR催化器系統中輸送模塊(2)的方法,包括 -確定SCR催化器系統中的至少一個溫度值， -監控輸送模塊(2)中第一往復活塞泵(22)的第一磁線圈的溫度T22,並且 -在SCR催化器系統的解凍階段中通過磁線圈的脈寬調製觸發將第一磁線圈的溫度T22調節到預先給定的值上。
2.按權利要求1所述的方法，其特徵在於，確定SCR催化器系統中還原劑溶液的溫度Tm、開始溫度調節之前第一磁線圈的溫度T22以及周圍環境溫度Tp
3.按權利要求1或2所述的方法，其特徵在於，通過檢測第一往復活塞泵(22)的泵流來監控第一磁線圈的溫度T22。
4.按權利要求1到3中任一項所述的方法，其特徵在於，通過線性調節或兩點調節來調整第一磁線圈的溫度T22。
5.按權利要求1到4中任一項所述的方法，其特徵在於，監控輸送模塊(2)中第二往復活塞泵(252)的第二磁線圈的溫度T252並且在SCR催化器系統的解凍階段中通過第二磁線圈的脈寬調製觸發來控制該溫度，其中通過計算模型從第一磁線圈的溫度T22中確定第二磁線圈的溫度T252。
6.按權利要求1到5中任一項所述的方法，其特徵在於，在SCR催化器系統的計量階段中通過各個磁線圈的脈寬調製觸發將第一磁線圈的溫度T22以及必要時第二磁線圈的溫度T252調節到預先給定的值上。
7.按權利要求6所述的方法，其特徵在於，為了在輸送模塊(2)的泵浦階段中提高磁線圈溫度，將磁線圈的通電時間段延長超過對於泵浦往復來說所需的時間段。
8.按權利要求6所述的方法，其特徵在於，為了在計量階段中提高磁線圈溫度通過磁線圈的脈寬調製觸發將熱流注入。
9.電腦程式，該電腦程式當其在計算設備或控制設備(4)上運行時執行按權利要求I到8中任一項所述方法的所有步驟。
10.具有程序代碼的電腦程式產品，該程序代碼保存在機器可讀的載體上，以便在程序於計算機或控制設備(4)上運行時實施按權利要求1到8中任一項所述的方法。
全文摘要
本發明涉及一種用於加熱SCR催化器系統中輸送模塊的方法。該方法包括確定SCR催化器系統中至少一個溫度值、監控輸送模塊(2)中第一往復活塞泵(22)的第一磁線圈的溫度並且在SCR催化器系統的解凍階段中通過磁線圈的脈寬調製觸發將第一磁線圈的溫度調節到預先給定的值上。
文檔編號F01N3/20GK103161549SQ20121054151
公開日2013年6月19日 申請日期2012年12月14日 優先權日2011年12月15日
發明者T.鮑澤爾, H.克萊因克奈希特 申請人:羅伯特·博世有限公司