DE102014011870B4

DE102014011870B4 - Fahrzeugfluidzufuhrsystem mit Drucktank

Info

Publication number: DE102014011870B4
Application number: DE102014011870.3A
Authority: DE
Inventors: Thyago Cruz
Original assignee: Cummins Emission Solutions Inc
Current assignee: Cummins Emission Solutions Inc
Priority date: 2013-08-15
Filing date: 2014-08-11
Publication date: 2025-11-20
Anticipated expiration: 2034-08-12
Also published as: CN104420947B; US9267411B2; CN104420947A; DE102014011870A1; US20150047321A1

Abstract

System (300) zur Bereitstellung eines Fluids in einem Fahrzeug, umfassend:
eine Druckluftquelle (302);
einen Tank (310) in Fluidverbindung mit der Druckluftquelle, wobei der Tank konfiguriert ist, ein Fahrzeugfluid zu enthalten, wobei der Tank einen Auslass an einem Boden eines unteren Teils (314) des Tanks (310) aufweist;
ein Dosiermodul (340), das über den Auslass in Fluidverbindung mit dem Tank steht, wobei sich das Dosiermodul in Fluidverbindung mit einer Komponente eines Fahrzeugs befindet, die das Fahrzeugfluid empfängt; und
ein Steuergerät (350), das mit der Druckluftquelle und dem Dosiermodul verbunden ist, wobei das Steuergerät konfiguriert ist:
den Luftdruck im Tank zu regulieren, und
die Dosierung des Fahrzeugfluids mittels des Dosiermoduls zu steuern; und
ein Entlastungsventil (320) in Fluidverbindung mit dem Tank (310) und dem Dosiermodul (340) umfasst, wobei das Entlastungsventil konfiguriert ist, das Fahrzeugfluid aus einer Fluidleitung abzuführen, die das Dosiermodul mit dem Tank fluidverbindet, und Druckluft aus dem Tank abzulassen; wobei das System keine Fahrzeugfluidpumpe umfasst, sodass Druckluft aus der Druckluftquelle das Dosiermodul mit dem Fahrzeugfluid unter Druck setzt.

Description

Technischer Bereich
Die vorliegende Anmeldung bezieht sich allgemein auf den Bereich von Fluidzufuhrsystemen von Automobilen. Im Spezielleren bezieht sich die vorliegende Anmeldung auf SCR („Selective Catalytic Reduction“ = Selektive katalytische Reduktion)-Systeme.
Hintergrund
In Fahrzeugen mit Verbrennungsmotor wie z. B. einem Dieselmotor können Stickstoffoxid (NO_x)-Verbindungen in den Abgasen emittiert werden. Zur Reduzierung von NO_x-Emissionen kann ein SCR-Prozess implementiert werden, um die NO_x-Verbindungen mithilfe eines Katalysators und eines Reduktionsmittels in neutralere Verbindungen wie z. B. zweiatomigen Stickstoff, Wasser oder Kohlendioxid zu verwandeln. Der Katalysator kann in einer Katalysatorkammer eines Abgassystems des Fahrzeugs enthalten sein. Üblicherweise wird ein Reduktionsmittel wie z. B. wasserfreies Ammoniak, wässriges Ammoniak oder Harnstoff vor der Katalysatorkammer in den Abgasstrom eingeführt. Um das Reduktionsmittel für den SCR-Prozess in den Abgasstrom einzuführen, kann ein SCR-System das Reduktionsmittel dosieren oder in sonstiger Weise durch ein Dosiermodul einführen, das das Reduktionsmittel in ein Abgasrohr des Abgassystems vor der Katalysatorkammer eindampft oder sprüht.
Die DE 198 40 404 A1 beschreibt ein Verfahren zur katalytischen Entfernung von polyzyklischen aromatischen Nitro-, Nitroso- und/oder Amino-Verbindungen aus dem Abgas einer Verbrennungsanlage, insbesondere eines Dieselmotors, wobei das Abgas bei einer Temperatur von 150 bis 600°C mit einem Katalysator kontaktiert wird, welcher ein Titandioxid enthaltendes katalytisch aktives Material umfasst. Die polyzyklischen aromatischen Verbindungen werden an dem Katalysator mittels Sauerstoff zu Stickoxiden, Kohlendioxid und Wasser oxidiert.
Die DE 100 52 077 A1 offenbart eine Einrichtung mit einem Vorratsbehälter für eine Harnstofflösung, die mittels einer Pumpe einem Mischbereich zugeführt wird. In ihn mündet eine Druckluftleitung. Problematisch ist das Nachfüllen der Harnstofflösung in den Vorratsbehälter, da entsprechende Nachfüllstationen noch nicht vorhanden sind. Damit eine problemlose Versorgung mit Harnstofflösung sichergestellt ist und die Harnstofflösung in einfacher Weise dem Mischbereich zugeführt werden kann, hat der Vorratsbehälter eine flexible Wandung. Dieser Nachfüllbehälter kann vom Fahrer des Kraftfahrzeuges bequem mitgeführt und bei Bedarf in die Einrichtung eingesetzt werden. Die Einrichtung eignet sich insbesondere für Lastkraftwagen. Die flexiblen Nachfüllbehälter können nach Verbrauch der Harnstofflösung sehr klein zusammengelegt und problemlos entsorgt werden.
Eine Brennkraftmaschine ist durch die DE 10 2007 026 944 A1 bekannt. Diese Brennkraftmaschine umfasst mindestens einen Zylinder mit einem Brennraum und einen Abgastrakt, der abhängig von einer Schaltstellung eines Gasauslassventils mit dem Brennraum kommuniziert. Ein Harnstoffzumesssystem für die Brennkraftmaschine umfasst ein Harnstoffeinspritzventil zum Zumessen von Harnstoff in den Abgastrakt, einen Harnstofftank, aus dem über eine Harnstoffleitung Harnstoff zu dem Harnstoffeinspritzventil geleitet werden kann, und einen Luftverdichter, der so mit dem Harnstofftank gekoppelt ist, dass mit dem Luftverdichter ein Überdruck in dem Harnstofftank erzeugt werden kann.
DE 10 2010 005 406 A1 beschreibt ein Kraftfahrzeug mit einem Behälter zur Speicherung von der Abgasanlage einer im Kraftfahrzeug vorgesehenen Brennkraftmaschine zuführbarem flüssigen Reduktionsmittel, sowie mit einer Luft-Fördervorrichtung, mittels derer im Behälter oberhalb des Reduktionsmittel-Spiegels befindlichen Luftpolster durch Zufuhr von weiterer Luft ein Überdruck aufbaubar ist, wobei mit dieser Luft-Fördervorrichtung alternativ ein Unterdruck im Luftpolster erzeugbar ist, der bei der Zufuhr von Reduktionsmittel in den Behälter zumindest eine unterstützende Wirkung hat. So kann mittels Unterdruck im Luftpolster Reduktionsmittel aus einer dieses zur Abgasanlage führenden Leitung in den Behälter zurück geführt werden oder es kann über eine Zufuhrleitung weiteres flüssiges Reduktionsmittel aus einem Vorratsbehälter überführt werden. Wenn für die Zufuhr des Reduktionsmittels in die Abgasanlage eine eigenständige Fördereinheit vorgesehen ist, die Reduktionsmittel aus dem Behälter absaugt, kann mittels der Luft-Fördervorrichtung durch geeignete Ansteuerung derselben in Abhängigkeit von zumindest einer geeigneten Randbedingung nur soweit Überdruck im Luftpolster oberhalb des Reduktionsmittel-Spiegels im Behälter erzeugt werden, dass keine Dampfblasenbildung in der Saugleitung der Fördereinheit auftreten kann. Als solche Randbedingungen können die im Behälter herrschende Temperatur und/oder der Umgebungs-Luftdruck berücksichtigt werden.
Zusammenfassung
Die vorliegende Erfindung ist in den Hauptansprüchen 1, 11 und 14 angegeben. Die Unteransprüche geben optional Merkmale und bevorzugte Ausführungsformen an. Eine Implementierung bezieht sich auf ein System zur Bereitstellung eines Fluids in einem Fahrzeug. Das System umfasst eine Druckluftquelle, einen Tank in Fluidverbindung (z. B. Luft) mit der Druckluftquelle, ein Dosiermodul in Fluidverbindung mit dem Tank und ein Steuergerät, das mit der Druckluftquelle und dem Dosiermodul verbunden ist. Der Tank ist konfiguriert, ein Fahrzeugfluid zu enthalten. Das Dosiermodul befindet sich in Fluidverbindung mit einer Komponente eines Fahrzeugs, die das Fahrzeugfluid empfängt. Das Steuergerät ist konfiguriert, einen Luftdruck im Tank zu regulieren und die Dosierung des Fahrzeugfluids mittels des Dosiermoduls zu steuern. Das System umfasst keine Fahrzeugfluidpumpe, sodass Druckluft aus der Druckluftquelle das Dosiermodul mit dem Fahrzeugfluid unter Druck setzt.
Eine weitere Implementierung bezieht sich auf ein Verfahren zur Steuerung der Zuführung eines Fahrzeugfluids. Das Verfahren umfasst ein Steuermodul zur Druckbeaufschlagung eines das Fahrzeugfluid enthaltenden Tanks mittels Druckluft aus der Druckluftquelle. Das Verfahren umfasst des Weiteren eine selektive Freisetzung des Fahrzeugfluids mittels des Steuermoduls an eine Komponente eines Fahrzeugs über das Dosiermodul. Es befindet sich keine Fahrzeugfluidpumpe in Fluidverbindung mit dem Tank oder dem Dosiermodul, sodass die Druckluft aus der Druckluftquelle das Dosiermodul mit Druck beaufschlagt, wobei das Fahrzeugfluid als Pumpmechanismus agiert.
Eine weitere Implementierung bezieht sich auf ein Reduktionsmittel-Zufuhrsystem zur Bereitstellung eines Fluids an ein SCR-System eines Fahrzeugs mit einem Motor, der stickstoffoxidhaltige Abgase produziert. Das Reduktionsmittel-Zufuhrsystem besteht im Wesentlichen aus einer Druckluftquelle, einem Tank in Fluidverbindung (z. B. Luft) mit der Druckluftquelle, einem Dosiermodul in Fluidverbindung mit dem Tank, einem Entlastungsventil in Verbindung mit dem Tank und dem Dosiermodul sowie einem mit der Druckluftquelle verbundenen Steuergerät. Der Tank ist konfiguriert, ein Dieselabgasfluid zu enthalten. Das Dosiermodul befindet sich in Fluidverbindung mit einer Komponente eines Fahrzeugs, die das Dieselabgasfluid empfängt. Das Entlastungsventil ist konfiguriert, als Reaktion auf eine Deaktivierung des Fahrzeugs Druckluft aus dem Tank abzuführen. Das Steuergerät ist konfiguriert, eine Menge an Luftdruck im Tank zu regulieren. In einigen Implementierungen kann das Reduktionsmittel-Zufuhrsystem des Weiteren ein Manometer oder einen anderen Drucksensor umfassen.
Diese und andere Merkmale der in diesem Dokument beschriebenen Implementierungen werden ebenso wie deren Organisierung und Betriebsart aus der folgenden Detailbeschreibung ersichtlich, wenn sie zusammen mit den begleitenden Figuren betrachtet werden, wobei in den verschiedenen, unten beschriebenen Figuren ähnliche Elemente ähnliche Ziffern haben.
Kurze Beschreibung der Figuren
Die Details einer oder mehrerer Implementierungen sind in den begleitenden Figuren und der folgenden Beschreibung spezifiziert. Sonstige Merkmale, Aspekte und Vorteile der Offenlegung werden aus der Beschreibung, den Figuren und den Ansprüchen ersichtlich, in denen:

1 ein schematisches Blockdiagramm eines Reduktionsmittel-Zufuhrsystems ist, das eine luftunterstützte Fahrzeugfluidpumpe als SCR-System hat; und
2 ein Blockdiagramm eines Reduktionsmittel-Zufuhrsystems ist, das eine luftlose Fahrzeugfluidpumpe als SCR-System hat.
3 ein schematisches Blockdiagramm eines beispielhaften Reduktionsmittel-Zufuhrsystems eines SCR-Systems ist, das einen Drucktank hat;
4 ein schematisches Blockdiagramm eines Steuermoduls ist, das mehrere Untermodule für die Steuerung von Komponenten des Reduktionsmittel-Zufuhrsystems des SCR-Systems von 3 hat; und
5 ein Flussdiagramm eines beispielhaften Verfahrens für das Betreiben eines Reduktionsmittel-Zufuhrsystems des SCR-Systems von 3 ist.

Es wird anerkannt, dass einige oder alle Figuren schematische Darstellungen zum Zweck der Veranschaulichung sind. Die Figuren werden zum Zweck der Veranschaulichung einer oder mehrere Implementierungen mit dem ausdrücklichen Verständnis bereitgestellt, dass sie nicht benutzt werden, um den Umfang oder die Bedeutung der Ansprüche einzuschränken.
Ausführliche Beschreibung
Unten folgen ausführlichere Beschreibungen von verschiedenen Konzepten und Implementierungen von Verfahren, Apparaten und Systemen zur Einführung eines Reduktionsmittels in ein Abgassystem mittels eines Drucktanks. Die verschiedenen, oben vorgestellten und unten ausführlicher beschriebenen Konzepte können in vielfältiger Weise implementiert werden, da die beschriebenen Konzepte nicht auf eine bestimmte Implementierungsweise beschränkt sind. Beispiele spezifischer Implementierungen und Anwendungen werden hauptsächlich zu Veranschaulichungszwecken bereitgestellt.
1 und 2 zeigen zwei Beispiele von konventionellen Reduktionsmittel-Zufuhrsystemen 100, 200 zur Bereitstellung eines Fahrzeugfluids an eine Komponente eines Fahrzeugs. Unter kurzer Bezugnahme auf 1 umfasst ein beispielhaftes konventionelles Reduktionsmittel-Zufuhrsystem 100 eine luftunterstützte Fahrzeugfluidpumpe 120, wie z. B. eine von der EMITEC Inc. angebotene luftunterstützte Dosierpumpe zur Bereitstellung eines Fahrzeugfluids, wie z. B. ein Harnstoff-Dieselabgasfluid, an ein Dosiermodul 140. Das Dosiermodul 140 ist innerhalb eines Teils 190 eines Abgassystems eines Fahrzeugs angeordnet, um das Fahrzeugfluid in die darin strömenden Abgase zu dosieren.
In dem in 1 gezeigten beispielhaften System 100 befindet sich die luftunterstützte Fahrzeugfluidpumpe 120 in Fluidverbindung und ist flussmäßig gekoppelt mit einer Fahrzeug-Druckluftquelle 102, wie z. B. einem mit dem Motor verbundenen Luftkompressor, einem Turbolader, einem Supercharger und/oder einer anderen drucklufterzeugenden Quelle eines Fahrzeugs. Angeordnet zwischen und in Fluidverbindung mit der Fahrzeug-Druckluftquelle 102 und der luftunterstützten Fahrzeugfluidpumpe 120 ist ein Luft-/Ölabscheider 104. Der Luft-/Ölabscheider 104 kann einen Koaleszenzfilter zur Entfernung von Öl aus der Druckluft der Fahrzeug-Druckluftquelle 102 umfassen. Die Fahrzeug-Druckluftquelle 102, der Luft-/Ölabscheider 104 und die luftunterstützte Fahrzeugfluidpumpe 120 können durch Rohre, Schläuche, direkte Anschlüsse und/oder jede andere Weise fluidmäßig gekoppelt sein, die es einem Fluid wie z. B. Luft aus der Fahrzeug-Druckluftquelle 102 ermöglicht, zur luftunterstützten Fahrzeugfluidpumpe 120 zu strömen.
Die luftunterstützte Fahrzeugfluidpumpe 120 ist über eine Saugleitung 122 und eine Rückleitung 124 mit einem Tank 110 mit Fahrzeugfluid verbunden. Die luftunterstützte Fahrzeugfluidpumpe 120 nutzt die Druckluft aus der Fahrzeug-Druckluftquelle 102, um das Pumpen des Fahrzeugfluids aus dem Tank 110 in eine Fluidleitung 126 zu unterstützen, wobei die luftunterstützte Fahrzeugfluidpumpe 120 mit dem Dosiermodul 140 verbunden ist und die Düse des Dosiermoduls 140 gekühlt werden soll. Die Fahrzeug-Druckluftquelle 102 kann die luftunterstütze Fahrzeugfluidpumpe 120 mit Druckluft von etwa 8 bis 10 bar versorgen. Die Fahrzeugfluidausgabe aus der luftunterstützten Fahrzeugfluidpumpe 120 kann mit einem Druck von etwa 4,5 bar beaufschlagt werden, der dem des Dosiermoduls 140 entspricht. Das Dosiermodul 140 dieses Systems 100 kann 3 oder 4 Lochdüsen umfassen, um das Fahrzeugfluid in den Teil 190 des Abgassystems zu befördern und zu versprühen. Es können jedoch auch andere Konfigurationen für das Dosiermodul 140 benutzt werden.
Ein Steuermodul 150 ist elektrisch mit der luftunterstützten Fahrzeugfluidpumpe 120 verbunden und konfiguriert, die zu dosierende oder einzuspritzende Menge an Fahrzeugfluid zu definieren und an die luftunterstützte Fahrzeugfluidpumpe 120 auszugeben. Die luftunterstützte Fahrzeugfluidpumpe 120 ist konfiguriert, die richtige Menge an Fahrzeugfluid zu dosieren. Somit ist das Steuermodul 150 nur elektrisch mit der luftunterstützten Fahrzeugfluidpumpe 120 verbunden.
Ein weiteres beispielhaftes Reduktionsmittel-Zufuhrsystem 200 umfasst eine luftlose Fahrzeugfluidpumpe 220, wie z. B. ein luftloses Versorgungsgerät des von der Robert Bosch GmbH angebotenen Harnstoff-Dosierungssystems Denoxtronic 2.2, um ein Fahrzeugfluid wie das Dieselabgasfluid Harnstoff zu einem Dosiermodul 240 zu befördern. Das Dosiermodul 240 ist innerhalb eines Teils 190 eines Abgassystems eines Fahrzeugs angeordnet, um das Fahrzeugfluid in die darin strömenden Abgase zu dosieren. Ein Motorkühlmittel wird benutzt, um eine Düse des Dosiermoduls 240 zu kühlen.
Im beispielhaften System 200, das in 2 gezeigt wird, ist die luftunterstützte Fahrzeugfluidpumpe 220 über eine Saugleitung 122 und eine Rückleitung 124 mit einem Tank 110 mit Fahrzeugfluid gekoppelt. Die luftlose Fahrzeugfluidpumpe 220 benutzt eine interne Fluidpumpe, um das Fahrzeugfluid über die Saugleitung 122 aus dem Tank 110 in die Fluidleitung 126 zu pumpen, wobei die luftlose Fluidpumpe 220 mit dem Dosiermodul 240 fluidmäßig verbunden ist. Die Fahrzeugfluidausgabe aus der luftlosen Fahrzeugfluidpumpe 220 kann in einer bestimmten Implementierung mit einem Druck von etwa 9 bar beaufschlagt werden, der dem des Dosiermoduls 240 entspricht, obwohl die Druckbeaufschlagung je nach den spezifischen Systemanforderungen und -spezifikationen variieren kann.
Ein Steuermodul 250 ist elektrisch mit der luftlosen Fahrzeugfluidpumpe 220 und dem Dosiermodul 240 verbunden. Dementsprechend ist das Steuermodul 250 konfiguriert, die zu dosierende oder einzuspritzende Menge an Fahrzeugfluid zu definieren und an die luftlose Fahrzeugfluidpumpe 220 und das Dosiermodul 240 auszugeben. Die luftlose Fahrzeugfluidpumpe 220 ist konfiguriert, das Fahrzeugfluid mit richtigem Druck und Fluss in der Fluidleitung 126 zu befördern, die die luftlose Fahrzeugfluidpumpe 220 mit dem Dosiermodul 240 verbindet. Das Dosiermodul 240 ist konfiguriert, die richtige Menge an Fahrzeugfluid zum Teil 190 des Abgassystems des Fahrzeugs zu dosieren. Somit ist das Steuermodul 250 elektrisch nur mit zwei Komponenten verbunden, mit der luftlosen Fahrzeugfluidpumpe 220 und mit dem Dosiermodul 240.
Beide der vorangehenden Systeme 100, 200 umfassen zwei Stufen zur Beförderung des Fahrzeugfluids zu der Komponente des Fahrzeugs: (1) Beförderung des Fahrzeugfluids von einem Tank zu einer Düse und (2) Steuerung der Dosiermenge des Fahrzeugfluids zur Komponente des Fahrzeugs. In beiden Systemen 100, 200 werden zwei separate Komponenten benutzt, um die zwei Stufen durchzuführen. Das heißt für das System 100, dass die luftunterstützte Fahrzeugfluidpumpe 120 die Dosierung des Fahrzeugfluids steuert, und dass die Fahrzeug-Druckluftquelle 102 das Fahrzeugfluid zum Dosiermodul 140 befördert. Für das System 200 heißt das, dass das Dosiermodul 240 die Dosierung des Fahrzeugfluids steuert, und dass der von der luftlosen Fahrzeugfluidpumpe 220 bereitgestellte Druck das Fahrzeugfluid zum Dosiermodul 240 befördert.
Gemäß den verschiedenen Ausführungen oder Implementierungen werden Systeme bereitgestellt, die die Verwendung von Pumpen überflüssig machen, während sie trotzdem die beiden oben besprochenen Stufen bewerkstelligen, um das Fahrzeugfluid zur Komponente des Fahrzeugs zu befördern. Ein derartiges System kann die Kosten reduzieren (sowohl durch die Eliminierung der Beschaffungskosten der Pumpen 120, 220, wie auch durch die fehlende Notwendigkeit, Pumpen auszuwechseln, die sich mit der Zeit abnutzen können), die Saug- und Rückleitungen überflüssig machen (wie auch möglicherweise ein Heizsystem) und das gesamte System vereinfachen.
3 zeigt ein Beispiel eines derartigen Fluidzufuhrsystems, wie z. B. ein Reduktionsmittel-Zufuhrsystem 300 für ein SCR-System für ein Fahrzeug. Das Reduktionsmittel-Zufuhrsystem 300 leitet ein Reduktionsmittel wie z. B. wasserfreies Ammoniak, wässriges Ammoniak oder Harnstoff in einen Abgasstrom eines Abgassystems eines Fahrzeugs. Während sich die hier beschriebene Implementierung auf ein Reduktionsmittel-Zufuhrsystem 300 bezieht, sollte verstanden werden, dass das hier beschriebene System mit einer breiten Vielfalt von Fluiden benutzt werden kann. Das Abgassystem ist mit einem Motor verbunden, wie z. B. einem Dieselmotor, und empfängt Abgase aus dem Motor nach der Verbrennung. Zusätzlich zum Reduktionsmittel-Zufuhrsystem 300 kann das SCR-System auch einen SCR-Katalysator in Fluidverbindung mit dem Abgassystem umfassen, der hinter dem Dosiermodul 340 angeordnet ist. Das SCR-System kann des Weiteren einen Diesel-Oxidationskatalysator (DOC) in Fluidverbindung mit dem Abgassystem zur Oxidierung der Kohlenwasserstoffe und des Kohlenmonoxids im Abgas umfassen. Das SCR-System kann einen Dieselpartikelfilter (DPF) in Fluidverbindung mit dem Abgassystem zur Entfernung von Feinstaub wie Ruß aus dem Abgas umfassen.
Im gegenwärtigen Beispiel umfasst das Reduktionsmittel-Zufuhrsystem 300 des SCR-Systems eine Druckluftquelle 302, einen Luft-/Ölabscheiderfilter 304, einen Tank 310, ein Entlastungsventil 320, ein Manometer 330, ein Dosiermodul 340 und ein Steuergerät 350. Die Druckluftquelle 302 kann eine Fahrzeug-Druckluftquelle umfassen, wie z. B. einen mit dem Motor verbundenen Luftkompressor, einen Turbolader, einen Kompressor und/oder eine andere drucklufterzeugende Quelle eines Fahrzeugs. In einigen anderen Implementierungen kann die Druckluftquelle 302 eine Komponente sein, die fahrzeugunabhängig ist, wie z. B. ein tragbarer oder dezentraler Luftkompressor, ein Druckluftzylinder, etc. Die Druckluftquelle 302 befindet sich in einer Fluidverbindung und ist flussmäßig gekoppelt (z. B. Luft) mit einem Tank 310. In einigen Implementierungen kann die Fluidverbindung der Druckluftquelle 302 durch Rohre, Schläuche, direkte Anschlüsse und/oder jede andere Weise erfolgen, die es einem Fluid wie z. B. Luft aus der Druckluftquelle 302 ermöglicht, in den Tank 310 zu strömen. Wie weiter unten noch ausführlicher beschrieben wird, steuert das Steuergerät 350 des gegenwärtigen Beispiels die Druckluftquelle 302 und/oder den Druckluftfluss aus der Druckluftquelle 302 so, dass ein Druck von etwa 8 bar bis einschließlich 10 bar für das Reduktionsmittel-Zufuhrsystem 300 aufrechterhalten wird. In einigen Implementierungen kann das Steuergerät ein Steuermodul für die elektronische Steuerung umfassen. In anderen Implementierungen können andere Drücke benutzt werden, und das Obenstehende ist nur ein Beispiel. Und, während das gegenwärtige Beispiel das Steuergerät 350 bezüglich der Verarbeitung von Modulen zur elektronischen Steuerung erläutert, sollte verstanden werden, dass die mechanische Steuerung der Druckluftquelle 302 auch unter Verwendung von Komponenten wie Betätiger, Servos, Hydraulik, Vakuumleitungen, Motoren, etc. implementiert werden kann.
Das in 3 gezeigte Reduktionsmittel-Zufuhrsystem 300 umfasst einen zwischen der Druckluftquelle 302 und dem Tank 310 angeordneten Luft-/Ölabscheider 304 und befindet sich in Fluidverbindung mit der Druckluftquelle 302 sowie dem Tank 310 und ist flussmäßig mit diesen gekoppelt. Nur als Beispiel ist die Druckluftquelle 302 mit dem Luft-/Ölabscheider 304 durch Rohre, Schläuche, direkte Anschlüsse und/oder jede andere Weise fluidmäßig gekoppelt, die es einem Fluid wie z. B. Luft aus der Druckluftquelle 302 ermöglicht, in den Luft-/Ölabscheider 304 zu strömen. Der Luft-/Ölabscheider 304 kann einen Koaleszenzfilter zur Entfernung von Öl aus der Druckluft der Druckluftquelle 302 umfassen. Der Luft-/Ölabscheider 304 kann hilfreich sein, wenn die Druckluftquelle 302 eine Druckluftquelle des Fahrzeugs ist, die Öl in die Luft einführen kann, wie etwa die Schmierung für einen Turbolader, Supercharger oder anderen Luftkompressor. Natürlich sollte verstanden werden, dass man auf den Luft-/Ölabscheider 304 im Reduktionsmittel-Zufuhrsystem 300 gänzlich verzichten kann.
Die Druckluftquelle 302 ist mit dem Tank 310 fluidmäßig gekoppelt, mit oder ohne den eingreifenden Luft-/Ölabscheider 304. Im gezeigten Beispiel ist die Druckluftquelle 302 mit einem oberen Teil 312 des Tanks 310 fluidmäßig gekoppelt. In anderen Implementierungen kann die Druckluftquelle 302 mit einem unteren Teil 314 des Tanks 310 fluidmäßig gekoppelt sein. Der Tank 310 des gegenwärtigen Beispiels ist konfiguriert, ein Fahrzeugfluid im unteren Teil 314 zu enthalten, das mit der Druckluft aus der Druckluftquelle 302 mit Druck beaufschlagt wird. In einigen Implementierungen enthält das Fahrzeugfluid ein Reduktionsmittel, wie z. B. Ammoniak oder Harnstoff, für das SCR-System. Der Tank 310 kann so konstruiert sein, dass ein interner Druck von etwa 8 bar bis einschließlich 10 bar aufrechterhalten werden kann. Natürlich können auch andere Konstruktionen für den Tank 310 benutzt werden, u. a. auch diejenigen, die für Drücke unter 8 bar oder über 10 bar konstruiert wurden, da der Bereich von 8 bar bis 10 bar lediglich als Beispiel zu verstehen ist. Der Tank 310 umfasst einen Auslass oder Saugpunkt ungefähr am Boden des unteren Teils 314 von Tank 310. Die Positionierung des Auslasses am oder nahe dem Boden von Tank 310 kann die Wahrscheinlichkeit verringern, dass Luft aus der Druckluftquelle 302 und/oder Druckluft innerhalb des Tanks 310 aus dem Tank 310 über den Auslass austritt. Der Tank 310 des gegenwärtigen Beispiels umfasst einen Filter 316, der mit dem unteren Teil 314 verbunden und maßgeblich am Auslass des Tanks 310 positioniert ist, um maßgeblich zu verhindern, dass Feinstaub (z. B. Staub, Schmutz, etc.) mit dem Fahrzeugfluid durch den Auslass austritt.
Über den Auslass befindet sich der Tank 310 in Fluidverbindung mit einem Dosiermodul 340 und ist fluidmäßig mit diesem verbunden. Die Fluidverbindung des Tanks 310 kann durch Rohre, Schläuche, direkte Anschlüsse und/oder jede andere Weise erfolgen, die es einem Fluid wie z. B. dem Fahrzeugfluid innerhalb des Tanks 310 ermöglicht, zum Dosiermodul 340 zu strömen. In einigen Implementierungen kann der Tank 310 ein Teil, wie z. B. einen Deckel, enthalten, das selektiv geöffnet werden kann, sodass Fahrzeugfluid in den Tank 310 eingelassen werden kann. In anderen Implementierungen kann der Tank 310 so konfiguriert sein, dass er entfernbar ist, sodass ein leerer Tank 310 (z. B. ein Tank 310, der kein oder nur sehr wenig Fahrzeugfluid enthält) vom Reduktionsmittel-Zufuhrsystem 300 getrennt und durch einen Ersatztank 310 ersetzt werden kann, der Fahrzeugfluid enthält. In einigen Implementierungen kann der Tank 310 ein etwa 30 Gallonen großer Tank 310 sein. In anderen Implementierungen kann das Fluid des Tanks 310 ein anderes Fahrzeugfluid sein, wie z. B. Dieseltreibstoff, Benzin, Ethanol, etc.
Der Tank 310 befindet sich in Fluidverbindung mit einem Dosiermodul 340 und ist fluidmäßig mit diesem verbunden. Das Dosiermodul 340 ist so innerhalb eines Teils 190 eines Abgassystems positioniert, dass das Dosiermodul 340 das mit Druck beaufschlagte Fahrzeugfluid aus dem Tank 310 in die Abgase einführt, die durch das Teil 190 des Abgassystems strömen. Das Dosiermodul 340 ist konfiguriert, das Fahrzeugfluid, wie z. B. ein Reduktionsmittel wie Harnstoff, einzusprühen oder zu vernebeln, um eine Vermischung mit den Abgasen des Abgassystems zu fördern.
In dem in 3 gezeigten Reduktionsmittel-Zufuhrsystem 300 ist ein Manometer 330 zwischen dem Auslass des Tanks 310 und dem Dosiermodul 340 angeordnet, der sich in Fluidverbindung und -verbindung mit dem Tank 310 und dem Dosiermodul 340 befindet. Zum Beispiel kann das Manometer 330 mit einer Fluidleitung verbunden sein und/oder sich in ihr befinden, die den Auslass des Tanks 310 mit dem Dosiermodul 340 verbindet. In einem anderen Beispiel kann das Manometer 330 mit dem Tank 310 verbunden sein oder sich in ihm befinden. Das Manometer 330 ist konfiguriert, den Druck zu messen, entweder innerhalb der Fluidleitung oder innerhalb des Tanks 310, und ein Signal auszugeben, das den Druck anzeigt. Wie unten noch ausführlicher beschrieben wird, ist das Manometer 330 elektrisch mit dem Steuergerät 350 verbunden, sodass das Steuergerät 350 die Signalausgabe vom Manometer 330 empfängt und dazu benutzt, das Dosiermodul 340, die Druckluftquelle 302 und/oder jede andere Komponente des Reduktionsmittel-Zufuhrsystems 300 zu steuern. Natürlich sollte verstanden werden, dass man auf das Manometer 330 im Reduktionsmittel-Zufuhrsystem 300 gänzlich verzichten kann. In anderen Implementierungen können zwei Manometer 340 benutzt werden, sodass ein erstes Manometer mit einer Fluidleitung verbunden ist und/oder sich in ihr befindet, die den Auslass des Tanks 310 mit dem Dosiermodul 340 verbindet, und ein zweites Manometer 340 im Tank 310 so konfiguriert ist, dass der Druck innerhalb der Fluidleitung, die den Auslass des Tanks 310 mit dem Dosiermodul 340 verbindet, und der Druck innerhalb des Tanks 310 überwacht werden können. Selbstverständlich können andere Drucksensoren als Manometer 340 benutzt werden.
Auch ein Entlastungsventil 320 befindet sich mit dem Tank 310 und dem Dosiermodul 340 in Fluidverbindung und -verbindung. In dem in 3 gezeigten schematischen Beispiel ist das Entlastungsventil 320 mit einer Fluidleitung verbunden, die den Tank 310 mit dem Dosiermodul 340 verbindet, auch wenn dies nur ein Beispiel ist. In anderen Implementierungen kann das Entlastungsventil 320 direkt mit dem Tank 310, dem Dosiermodul 340 oder anderen Komponenten des Reduktionsmittel-Zufuhrsystems 300 verbunden sein. Abgesehen davon, dass das Entlastungsventil 320 mit der Fluidleitung verbunden ist, die den Tank 310 und das Dosiermodul 340 miteinander verbindet, ist sie auch mit einer weiteren Fluidleitung 305 fluidmäßig gekoppelt, die mit dem oberen Teil 312 des Tanks 310 verbunden ist. Das Entlastungsventil 320 ist konfiguriert, das Fahrzeugfluid, wie z. B. das Dieselabgasfluid Harnstoff, selektiv aus der Fluidleitung abzuführen, die den Tank 310 mit dem Dosiermodul 340 verbindet. In einigen Implementierungen ist das Entlastungsventil 320 weiter konfiguriert, die Druckluft aus dem Inneren des Tanks 310 abzuführen. Im gezeigten Beispiel tritt Druckluft bei geöffnetem Entlastungsventil 320 aus dem Inneren des oberen Teils 312 des Tanks 310 in die Fluidleitung ein, die den Tank 310 mit dem Dosiermodul 340 verbindet, um das Fahrzeugfluid zurück in den Tank 310 und/oder aus dem Dosiermodul 340 abzuführen, und um den Luftdruck innerhalb des Tanks 310 zu verringern. Wie in diesem Dokument noch ausführlicher beschrieben wird, ist das Entlastungsventil 320 konfiguriert, die Fluidleitung und die Druckluft als Reaktion auf die Deaktivierung des Fahrzeugs zu entleeren bzw. abzuführen.
Im Beispiel des in 3 gezeigten Reduktionsmittel-Zufuhrsystems 300 sollte man verstehen, dass das System 300 keine Fahrzeug-Fluidpumpe in der Fluidverbindung zwischen dem Tank 310 und dem Dosiermodul 340 umfasst. Dementsprechend wird die Flussregelung des Fahrzeugfluids vom Tank 310 zum Dosiermodul 340 nur durch die Druckluft der Druckluftquelle 302 gesteuert, die den Tank 310 mit Druck beaufschlagt. Daher kann auf Fahrzeugfluidpumpen im Reduktionsmittel-Zufuhrsystem 300 verzichtet werden, wodurch die Kosten und/oder die Komplexität des Systems potenziell reduziert werden, während eine effektive Regelung und Beförderung des Fahrzeugfluids aus dem Tank 310 zum Dosiermodul 340 bei einem erwünschten Druck für die effektive Dosierung des Fahrzeugfluids zur Komponente des Fahrzeugs weiterhin ermöglicht wird, wie z. B. die Dosierung des Dieselabgasfluids Harnstoff zu einem Teil 190 des Abgassystems.
Das Reduktionsmittel-Zufuhrsystem 300 umfasst außerdem ein Steuergerät 350 zur Steuerung einer oder mehrerer Komponenten des SCR-Systems. In einer Implementierung kann das Steuergerät 350 ein Steuermodul zur funktionellen Ausführung von Operationen umfassen, um eine oder mehrere Komponenten des SCR-Systems zu steuern. Das Steuergerät 350 der in 3 gezeigten Implementierung umfasst ein mit der Druckluftquelle 302 elektrisch verbundenes Steuermodul, das Entlastungsventil 320, das Manometer 330 und das Dosiermodul 340 (durch Phantomlinien angezeigt). In bestimmten Ausführungen bildet das Steuermodul des Steuergerätes 350 einen Teil eines Verarbeitungsuntersystems, welches ein oder mehrere Rechengeräte mit Speicher-, Verarbeitungs- und Kommunikationshardware umfasst. Beispielsweise kann das Steuergerät 350 durch ein Motorsteuergerät (ECM) implementiert werden. Das Steuermodul des Steuergerätes 350 kann ein einzelnes Gerät oder ein verteiltes Gerät sein, und die Funktionen des Steuermoduls des Steuergerätes 350 können von Hardware oder Software ausgeführt werden. Das Steuermodul des Steuergerätes 350 kann eine Reihe von Untermodulen umfassen, die strukturiert sind, um die Operationen des Steuergerätes 350 funktionell auszuführen. Unter Bezugnahme auf 4 umfasst das Steuermodul des Steuergerätes 350 beispielsweise ein Druckluft-Steuermodul 352, ein Manometer-Überwachungsmodul 354, ein Dosierungssteuermodul 356 und ein Entlastungsventil-Steuermodul 358. In einigen Implementierungen können ein oder mehrere der obigen Module über mechanische Komponenten implementiert werde, wie z. B. über Betätiger, Servos, Hydraulik, Vakuumleitungen, Motoren, etc.
In einigen Implementierungen ist das Druckluft-Steuermodul 352 konfiguriert, die Druckluftquelle 302 selektiv zu aktivieren und zu deaktivieren. Ist die Druckluftquelle 302 beispielsweise ein fahrzeugunabhängiger Luftkompressor, wie z. B. ein tragbarer oder dezentraler Luftkompressor, dann ist das Druckluft-Steuermodul 352 konfiguriert, die Druckluftquelle 302 selektiv zu aktivieren und zu deaktivieren, um die Menge an resultierendem Druck im Tank 310 zu regulieren. In anderen Implementierungen ist das Druckluft-Steuermodul 352 konfiguriert, ein Ventil (nicht gezeigt) selektiv zu öffnen oder zu schließen, um zur Druckreglierung im Tank 310 selektiv Druckluft aus der Druckluftquelle 302 in den Tank 310 einzulassen. Ist die Druckluftquelle 302 beispielsweise ein Luftkompressor, der mit dem Motor, einem Turbolader, einem Supercharger und/oder einer anderen drucklufterzeugenden Quelle eines Fahrzeugs verbunden ist, dann ist das Druckluft-Steuermodul 352 konfiguriert, ein Ventil selektiv zu öffnen oder zu schließen, um den Tank 310 wie erforderlich mit Druck zu beaufschlagen. Das Druckluft-Steuermodul 352 empfängt ein Eingabesignal von einer Zündung, das die Aktivierung des Fahrzeugs anzeigt, was das Druckluft-Steuermodul 352 veranlasst, die Druckluftquelle 302 zu aktivieren und/oder das Ventil zu öffnen. In anderen Implementierungen kann das Druckluft-Steuermodul 352 ein Ausgabesignal vom Entlastungsventil-Steuermodul 358 empfangen, das anzeigt, dass das Entlastungsventil 320 geschlossen und/oder das Fahrzeug aktiviert ist. In einigen Implementierungen kann das Druckluft-Steuermodul 352 durch die mechanische Verwendung von Komponenten wie Betätiger, Servos, Hydraulik, Vakuumleitungen, Motoren, etc. implementiert werden.
Von einem Manometer-Überwachungsmodul 354 des Steuergerätes 350 empfängt das Druckluft-Steuermodul 352 Daten, die den Druck innerhalb des Tanks 310 und/oder innerhalb einer Fluidleitung vom Tank 310 zum Dosiermodul 340 anzeigen. Das Manometer-Überwachungsmodul 354 empfängt vom Manometer 330 ein Signal, das den Druck innerhalb des Tanks 310 oder innerhalb einer Fluidleitung vom Tank 310 zum Dosiermodul 340 anzeigt. Das Manometer-Überwachungsmodul 354 kann ein Signal empfangen und das Rohsignal in einen Wert verwandeln, den das Druckluft-Steuermodul 352 verwenden kann, um zu bestimmen, ob es die Druckluftquelle 302 selektiv aktivieren oder deaktivieren soll und/oder ob es ein Ventil zwischen der Druckluftquelle 302 und dem Tank 310 selektiv öffnen oder schließen soll. Beispielsweise kann das Manometer-Überwachungsmodul 354 die Rohsignaldaten empfangen und die Signaldaten in einen Druckwert in Bar-Einheiten verwandeln. In anderen Implementierungen kann das Manometer-Überwachungsmodul 354 selbstverständlich Druckwerte in anderen Einheiten ausgeben, wie z. B. in Pascal, atm, Pfund pro Quadratzoll (psi), Zoll Quecksilbersäule (in Hg), Millimeter Quecksilbersäule (mmHg), Torr, etc. In einigen Implementierungen kann das Manometer-Überwachungsmodul 354 durch die mechanische Verwendung von Komponenten wie Ventile, Hydraulik, Vakuumleitungen, etc. implementiert werden.
Das Steuergerät 350 umfasst des Weiteren ein Dosierungssteuermodul 356. Das Dosierungssteuermodul 356 ist konfiguriert, das Dosiermodul 340 zu steuern, damit es das Fahrzeugfluid des Tanks 310 in das Teil 190 eines Abgassystems selektiv dosiert. In einigen Implementierungen empfängt das Dosierungssteuermodul 356 des gegenwärtigen Beispiels den Druckwert, der vom Manometer-Überwachungsmodul 354 ausgegeben wird. In weiteren Implementierungen kann das Dosierungssteuermodul 356 Eingaben von anderen Sensoren empfangen, wie von einem Abgastemperatursensor, einem NO_x-Sensor und/oder einem anderen Sensor zur Steuerung der Menge an Fahrzeugfluid, wie z. B. des Dieselabgasfluids Harnstoff, die in das Teil 190 des Abgassystems eingeführt werden soll.
Das Steuergerät 350 umfasst außerdem ein Entlastungsventil-Steuermodul 358. Das Entlastungsventil-Steuermodul 358 ist konfiguriert, das Entlastungsventil 320 zu steuern, damit es ein Ventil des Entlastungsventils 320 öffnet und schließt. In einigen Implementierungen empfängt das Entlastungsventil-Steuermodul 358 ein Eingabesignal von einer Zündung, das anzeigt, ob das Fahrzeug aktiviert oder deaktiviert ist. Ist das Fahrzeug aktiviert, schließt das Entlastungsventil-Steuermodul 358 das Entlastungsventil 320 oder belässt das Entlastungsventil 320 in einer geschlossenen Position, wodurch die Druckluftquelle 302 den Tank 310, jede Fluidleitung in Fluidverbindung mit dem Tank 310 und das Dosiermodul 340 mit Druck beaufschlagen kann. Das Entlastungsventil-Steuermodul 358 kann an das Druckluft-Steuermodul 352 ein Signal ausgeben, das anzeigt, dass das Entlastungsventil 320 geschlossen ist und/oder dass das Fahrzeug aktiviert ist, wodurch das Druckluft-Steuermodul 352 veranlasst wird, die Druckluftquelle 302 zu aktivieren und/oder ein Ventil zu öffnen, um den Tank 310 mittels Druckluft aus der Druckluftquelle 302 mit Druck zu beaufschlagen. In einigen Implementierungen kann das Entlastungsventil-Steuermodul 358 durch die mechanische Verwendung von Komponenten wie Stellglieder, Servos, Hydraulik, Vakuumleitungen, Motoren, etc. implementiert werden.
Wenn das Fahrzeug deaktiviert ist, wie von dem von der Zündung anliegenden Signal angezeigt, öffnet das Entlastungsventil-Steuermodul 358 das Entlastungsventil 320, um den Druck aus dem Inneren des Tanks 310, jeder Fluidleitung in Fluidverbindung mit dem Tank 310 und dem Dosiermodul 340 abzuführen. Das Entlastungsventil 320 kann außerdem die Druckluft aus dem Tank 310 abführen. In einigen Implementierungen kann das Entlastungsventil-Steuermodul 358 auch den Druckwert empfangen, der vom Manometer-Überwachungsmodul 354 ausgegeben wird, um den Druck aus dem Inneren des Tanks 310, jeder Fluidleitung in Fluidverbindung mit dem Tank 310 und dem Dosiermodul 340 während des Betriebs des Fahrzeugs in Fällen abzuführen, wo der Druck einen Wert überschreitet (wie z. B. 10 bar in einer beispielhaften Implementierung). Das Entlastungsventil-Steuermodul 358 kann an das Druckluft-Steuermodul 352 ein Signal ausgeben, das anzeigt, dass das Entlastungsventil 320 offen ist und/oder dass das Fahrzeug deaktiviert ist, wodurch das Druckluft-Steuermodul 352 veranlasst wird, die Druckluftquelle 302 zu deaktivieren und/oder ein Ventil zwischen dem Tank 310 und der Druckluftquelle 302 zu schließen.
5 zeigt ein Flussdiagramm eines beispielhaften Verfahrens 400 für das Betreiben des Reduktionsmittel-Zufuhrsystems 300 des in 3 gezeigten SCR-Systems. Der Prozess 400 beginnt mit der Druckbeaufschlagung des Tanks 310, der ein Fahrzeugfluid wie das Dieselabgasfluid Harnstoff enthält, mittels Druckluft (Block 402). Die Druckluft wird von einer Druckluftquelle 302 empfangen. In einigen Implementierungen kann die Druckbeaufschlagung durch Aktivierung der Druckluftquelle 302 erfolgen. In anderen Implementierungen kann die Druckbeaufschlagung durch das Öffnen eines Ventils erfolgen, das sich in Fluidverbindung mit der Druckluftquelle 302 und dem Tank 310 befindet. In einigen Implementierungen kann die Druckbeaufschlagung durch das Druckluft-Steuermodul 352 gesteuert werden, nachdem es ein Eingabesignal von einer Zündung empfangen hat, das die Aktivierung des Fahrzeugs anzeigt, was das Druckluft-Steuermodul 352 veranlasst, die Druckluftquelle 302 zu aktivieren und/oder das Ventil zu öffnen. In anderen Implementierungen kann das Druckluft-Steuermodul 352 ein Ausgabesignal vom Entlastungsventil-Steuermodul 358 empfangen, das anzeigt, dass das Entlastungsventil 320 geschlossen und/oder das Fahrzeug aktiviert ist. Die Druckbeaufschlagung des Tanks 310 kann fortgesetzt werden, bis ein Druck innerhalb des Tanks 310 und/oder innerhalb einer Fluidleitung, die den Tank 310 mit dem Dosiermodul 340 verbindet, einen Wert überschreitet, wie z. B. 10 bar in einer beispielhaften Implementierung. Der Druck kann durch einen Sensor bestimmt werden, der sich innerhalb des Tanks 310 und/oder innerhalb einer den Tank 310 mit dem Dosiermodul 340 fluidverbindenden Fluidleitung befindet oder mit diesen verbunden ist, wie z. B. ein Manometer 330.
Das Verfahren 400 umfasst des Weiteren eine selektive Abgabe des Fahrzeugfluids mittels des Dosiermoduls 340 (Block 404) an eine Komponente des Fahrzeugs. In einigen Implementierungen ist die Komponente des Fahrzeugs ein Teil 190 des Abgassystems. Die selektive Abgabe des Fahrzeugfluids wird von einem Dosierungssteuermodul 356 des Steuergerätes 350 gesteuert. Die selektive Abgabe des Fahrzeugfluids über das Dosiermodul 340 kann auf Basis des Druckwertes gesteuert werden, der vom Manometer-Überwachungsmodul 354, einem Abgastemperatursensor, einem NO_x-Sensor und/oder einem anderen Sensor zur Steuerung des Fahrzeugfluids, wie des Dieselabgasfluids Harnstoff, ausgegeben wird, um in das Teil 190 des Abgassystems eingeführt zu werden.
Das Verfahren 400 umfasst des Weiteren eine Überwachung der Ausgabe des Manometers 330 (Block 406). Die Überwachung der Ausgabe des Manometers 330 wird vom Manometer-Überwachungsmodul 354 des Steuergerätes 350 durchgeführt. In einigen Implementierungen kann der Tank 310 weiter mittels Druckluft aus der Druckluftquelle 302 mit Druck beaufschlagt werden, wenn die Ausgabe, die den Druck innerhalb des Tanks 310 und/oder einer Fluidleitung anzeigt, die den Tank 310 mit dem Dosiermodul 340 verbindet, unter einen ersten Wert fällt, wie z. B. 8 bar. Wenn die Ausgabe des Manometers 330 anzeigt, dass der Druck unter den ersten Wert fällt, dann kann die Druckluftquelle 302 aktiviert und/oder das Ventil kann geöffnet werden, um den Druck bis zu einem zweiten Wert, z. B. 10 bar, zu erhöhen. Sobald der Druck innerhalb des Tanks 310 den zweiten Wert überschreitet, wie von der Ausgabe des Manometers 330 über das Manometer-Überwachungsmodul 354 angezeigt, kann die Druckluftquelle 302 deaktiviert und/oder das Ventil über das Druckluft-Steuermodul 352 geschlossen werden.
Das Verfahren 400 umfasst die Ermittlung, ob das Fahrzeug deaktiviert ist (Block 408). In einigen Implementierungen empfängt das Entlastungsventil-Steuermodul 358 eine Ausgabe von einer Zündung, die anzeigt, ob das Fahrzeug aktiviert oder deaktiviert ist. Falls das Fahrzeug aktiviert bleibt, kann das Verfahren 400 auf die Erhöhung des Drucks innerhalb des das Fahrzeugfluid enthaltenden Tanks 310 mittels Druckluft (Block 402) zurückgreifen, wenn die Ausgabe vom Manometer 330 während der Überwachung (Block 406) anzeigt, dass der Druck innerhalb des Tanks 310 unter einen vorbestimmten Wert gesunken ist, z. B. 8 bar. Falls die Überwachung der Ausgabe des Manometers 330 (Block 406) anzeigt, dass ein Druck innerhalb des Tanks 310 über dem vorbestimmten Wert liegt, z. B. 10 bar, dann kann das Verfahren 400 stattdessen auf die selektive Abgabe von Fahrzeugfluid an die Komponente des Fahrzeugs mittels des Dosiermoduls (Block 404) zurückgreifen. Wenn die Ermittlung anzeigt, dass das Fahrzeug deaktiviert ist, dann umfasst das Verfahren 400 das Entleeren einer Fluidleitung, die das Dosiermodul 340 mit dem Tank 310 (Block 410) verbindet, als Reaktion auf die Deaktivierung des Fahrzeugs. Das Entleeren der Fluidleitung, die das Dosiermodul 340 mit dem Tank 310 verbindet, wird vom Entlastungsventil-Steuermodul 358 des Steuergerätes 350 gesteuert. Beispielsweise kann das Entlastungsventil-Steuermodul 358 ein Ventil des Entlastungsventils 320 öffnen, damit das Fahrzeugfluid innerhalb der Leitung, die den Tank 310 mit dem Dosiermodul 340 verbindet, abgelassen werden kann. Das Ablassen des Fahrzeugfluids, wie z. B. des Dieselabgasfluids Harnstoff, aus den Fluidleitungen kann das Fahrzeugfluid veranlassen, zurück in den Tank 310 (wie z. B. über die Fluidleitung 305) und/oder in einen anderen Tank zu strömen. Zusätzlich zu oder an Stelle des Ablassens des Fahrzeugfluids in den Tank 310 kann das Fahrzeugfluid aus dem Dosiermodul 340 in das Teil 190 des Abgassystems abgelassen werden. In anderen Fällen kann das Abführen des Fahrzeugfluids einfach das Fahrzeugfluid ganz aus dem Fahrzeug ausstoßen (z. B. in die Umwelt oder anderweitig).
Das Verfahren 400 umfasst außerdem das Ablassen der Druckluft aus dem Tank 310 (Block 412) als Reaktion auf die Deaktivierung des Fahrzeugs. Das Ablassen der Druckluft aus dem Tank 310 wird auch vom Entlastungsventil-Steuermodul 358 des Steuergerätes 350 gesteuert. Beispielsweise kann das Entlastungsventil-Steuermodul 358 ein Ventil des Entlastungsventils 320 öffnen (oder in einigen Implementierungen ein zweites Ventil), damit die Druckluft innerhalb des Tanks 310 über die Fluidleitung 305 ausgelassen werden kann. Das Ablassen der Druckluft aus dem Inneren des Tanks 310 kann die Druckluft zum Teil 190 des Abgassystems oder in die Atmosphäre ausstoßen. In einigen Implementierungen kann ein Filter so mit einem Auslass des Entlastungsventils 320 verbunden sein, dass Feinstaub oder leichtflüchtige Fluide in der Druckluft vor dem Ausstoß der Druckluft zum Teil 190 des Abgassystems oder in die Atmosphäre ausgestoßen werden können. In einigen Implementierungen kann das Entleeren der Fluidleitung, die das Dosiermodul 340 mit dem Tank 310 (Block 410) verbindet, und das Ablassen der Druckluft aus dem Tank 310 (Block 412) maßgeblich zur selben Zeit stattfinden.
In diesem Dokument sind bestimmte Operationen beschrieben, die Eingabe- und/oder Ausgabewerte empfangen. Der Empfang von Eingabe- und/oder Ausgabewerten, wie in diesem Dokument benutzt, umfasst den Empfang und die Ausgabe von Werten durch jedes in der Technik bekannte Verfahren, u. a. zumindest den Empfang und die Ausgabe von Werten von einer Datenverbindung oder einer Netzwerkkommunikation, den Empfang und die Ausgabe eines den Wert anzeigenden elektronischen Signals (z. B. ein Spannungs-, Frequenz-, Strom- oder PWM-Signal), den Empfang und die Ausgabe eines den Wert anzeigenden Software-Parameters, das Lesen des Wertes an einem Speicherort auf dem lesbaren Medium des Computers, etc.
Wie in diesem Dokument benutzt, sollen die Wörter „ungefähr“, „etwa“, „maßgeblich“ und ähnliche Wörter eine breitgefächerte Bedeutung haben, die im Einklang mit der üblichen und akzeptierten Verwendung durch Personen mit normalen Kenntnissen der Technik stehen, auf die sich das Thema dieser Offenlegung bezieht. Die Fachleute, die diese Offenlegung lesen, sollten verstehen, dass diese Wörter eine Beschreibung von bestimmten Merkmalen zulassen sollen, die beschrieben und beansprucht werden, ohne den Umfang dieser Merkmale auf die angegebenen exakten numerischen Bereiche zu beschränken. Dementsprechend sollten die Wörter so interpretiert werden, dass sie anzeigen, dass unbedeutende oder gegenstandslose Modifikationen oder Änderungen des beschriebenen und beanspruchten Themas als sich innerhalb des Umfangs der Erfindung befindend erachtet werden, wie in den angefügten Ansprüchen angegeben. Darüber hinaus ist zu beachten, dass Einschränkungen in den Ansprüchen nicht interpretiert werden sollten, „Mittel plus Funktion“-Einschränkungen unter dem US-Patentrecht in dem Falle zu bedeuten, dass das Wort „Mittel“ darin nicht benutzt wird.
Die Wörter „verbunden/gekoppelt“, „angeschlossen“ und ähnliche bedeuten in diesem Dokument das direkte oder indirekte Verbinden zweier Komponenten miteinander. Eine solche Verbindung kann stationär (z. B. dauerhaft) oder mobil (z. B. entfernbar oder herausnehmbar) sein. Eine solche Verbindung kann mit den beiden Komponenten oder den beiden Komponenten und zusätzlichen Zwischenkomponenten erreicht werden, die integral als einzelner einheitlicher Körper miteinander oder mit den beiden Komponenten oder den beiden Komponenten und zusätzlichen, aneinander befestigten Zwischenkomponenten ausgebildet sind.
Die Begriffe „fluidmäßig gekoppelt“, in „Fluidverbindung miteinander“ und ähnliche bedeuten in diesem Dokument, dass zwei Komponenten oder Objekte einen Weg zwischen den beiden Komponenten oder Objekten gebildet haben, durch den ein Fluid, wie z. B. Wasser, Luft, etc., entweder mit oder ohne einschreitende Komponenten oder Objekte fließen können. Beispiele von Fluidverbindungen oder - konfigurationen zur Ermöglichung einer Fluidverbindung können Rohre, Kanäle oder andere geeignete Komponenten sein, die den Fluss eines Fluids von einer Komponente (oder Objekt) zur anderen ermöglichen.
Es ist wichtig zu beachten, dass die Konstruktion und Anordnung des SCR-System-Teils, wie in den verschiedenen beispielhaften Implementierungen gezeigt, nur veranschaulichend und von Natur aus nicht einschränkend sind. Alle Veränderungen und Modifikationen, die dem Sinn und/oder dem Umfang der beschriebenen Implementierungen entsprechen, sollen geschützt werden. Es sollte verstanden werden, dass einige Merkmale unnötig sein können und dass Implementierungen, denen verschiedene Merkmale fehlen, als dem Umfang der Anmeldung entsprechend betrachtet werden können, wobei der Umfang durch die folgenden Ansprüche definiert wird. Wenn beim Lesen der Ansprüche Wörter wie z. B. „ein“, „mindestens ein“ oder „mindestens ein Teil“ verwendet werden, ist das keine Absicht, den Anspruch auf nur ein Element zu beschränken, es sei denn, es ist im Anspruch speziell das Gegenteil angegeben. Wenn der Ausdruck „mindestens ein Teil“ und/oder „ein Teil“ verwendet wird, kann das Element einen Teil und/oder das komplette Element umfassen, es sei denn, es ist speziell das Gegenteil angegeben.

Claims

System (300) zur Bereitstellung eines Fluids in einem Fahrzeug, umfassend: eine Druckluftquelle (302); einen Tank (310) in Fluidverbindung mit der Druckluftquelle, wobei der Tank konfiguriert ist, ein Fahrzeugfluid zu enthalten, wobei der Tank einen Auslass an einem Boden eines unteren Teils (314) des Tanks (310) aufweist; ein Dosiermodul (340), das über den Auslass in Fluidverbindung mit dem Tank steht, wobei sich das Dosiermodul in Fluidverbindung mit einer Komponente eines Fahrzeugs befindet, die das Fahrzeugfluid empfängt; und ein Steuergerät (350), das mit der Druckluftquelle und dem Dosiermodul verbunden ist, wobei das Steuergerät konfiguriert ist: den Luftdruck im Tank zu regulieren, und die Dosierung des Fahrzeugfluids mittels des Dosiermoduls zu steuern; und ein Entlastungsventil (320) in Fluidverbindung mit dem Tank (310) und dem Dosiermodul (340) umfasst, wobei das Entlastungsventil konfiguriert ist, das Fahrzeugfluid aus einer Fluidleitung abzuführen, die das Dosiermodul mit dem Tank fluidverbindet, und Druckluft aus dem Tank abzulassen; wobei das System keine Fahrzeugfluidpumpe umfasst, sodass Druckluft aus der Druckluftquelle das Dosiermodul mit dem Fahrzeugfluid unter Druck setzt.
System nach Anspruch 1, wobei das Fahrzeugfluid Harnstoff umfasst.
System nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Druckluftquelle (302) von einer Fahrzeug-Druckluftquelle oder einem Luftkompressor gebildet wird.
System nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei das Steuergerät ein Steuermodul umfasst, das mit der Druckluftquelle (302) und dem Dosiermodul (340) verbunden ist.
System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, das des Weiteren ein Manometer (330) in Fluidverbindung mit dem Tank (310) umfasst, wobei das Manometer ein Signal an das Steuermodul ausgibt, das einen Druck in dem Tank und/oder einer Fluidleitung anzeigt, die mit dem Tank und dem Dosiermodul (340) fluidmäßig gekoppelt ist.
System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, das des Weiteren einen Luft-/Wasserabscheider (304) in Fluidverbindung mit der Druckluftquelle (302) und dem Tank (310) umfasst, wobei der Luft-/Wasserabscheider zwischen der Druckluftquelle und dem Tank angeordnet ist.
System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei sich die Druckluftquelle (302) in Fluidverbindung mit einem oberen Teil (312) des Tanks (310) befindet und mit diesem verbunden ist, und wobei sich das Dosiermodul (340) in Fluidverbindung mit einem unteren Teil (314) des Tanks befindet und mit diesem verbunden ist.
System nach Anspruch 7, wobei der Tank (310) einen Filter (316) umfasst, der mit dem unteren Teil (314) des Tanks in Fluidverbindung mit dem Dosiermodul (340) verbunden ist.
System nach einem der Ansprüche 4 bis 8, wobei das Steuermodul konfiguriert ist, das Entlastungsventil (320) zu veranlassen, nach einer Deaktivierung des Fahrzeugs, das Fahrzeugfluid aus der Fluidleitung und die Druckluft aus dem Tank (310) abzulassen.
System nach einem der Ansprüche 4 bis 9, wobei das Steuermodul weiter elektrisch mit dem Dosiermodul (340) verbunden ist, und wobei das Steuermodul konfiguriert ist, eine Dosierung des Fahrzeugfluids an die Komponente des Fahrzeugs zu steuern, die das Fahrzeugfluid empfängt.
Verfahren zur Steuerung der Bereitstellung eines Fahrzeugfluids, umfassend: Druckbeaufschlagen eines das Fahrzeugfluid enthaltenden Tanks (310) mittels Druckluft aus einer Druckluftquelle (302) unter Verwendung eines Steuermoduls, wobei der Tank einen Auslass an einem Boden eines unteren Teils (314) des Tanks aufweist; selektives Freisetzen des Fahrzeugfluids an eine Komponente eines Fahrzeugs über ein Dosiermodul (340) unter Verwendung des Steuermoduls, wobei das Dosiermodul über den Auslass in Fluidverbindung mit dem Tank verbunden ist, wobei sich keine Fahrzeugfluidpumpe in Fluidverbindung mit dem Tank oder dem Dosiermodul befindet, sodass die Druckluft aus der Druckluftquelle das Dosiermodul mit dem Fahrzeugfluid mit Druck beaufschlagt; ein Abführen der Druckluft aus dem Tank (310) unter Verwendung eines Entlastungsventil (320), das in Fluidverbindung mit dem Tank (310) und dem Dosiermodul (340) steht, als Reaktion auf die Deaktivierung des Fahrzeugs.
Verfahren nach Anspruch 11, wobei das Fahrzeugfluid Harnstoff umfasst.
Verfahren nach Anspruch 12, das des Weiteren ein Entleeren der Fluidleitung, die das Dosiermodul (340) mit dem Tank fluidmäßig verbindet, als Reaktion auf die Deaktivierung des Fahrzeugs umfasst.
Reduktionsmittel-Zufuhrsystem (200) zur Bereitstellung eines Fluids an ein SCR-System eines Fahrzeugs, das einen Motor hat, der stickstoffoxidhaltige Abgase produziert, wobei das Reduktionsmittel-Zufuhrsystem im Wesentlichen Folgendes umfasst: eine Druckluftquelle (302); einen Tank (310) in Fluidverbindung mit der Druckluftquelle, wobei der Tank konfiguriert ist, ein Dieselabgasfluid zu enthalten, wobei der Tank einen Auslass an einem Boden eines unteren Teils (314) des Tanks aufweist; ein Dosiermodul (340), das über den Auslass in Fluidverbindung mit dem Tank steht, wobei sich das Dosiermodul in Fluidverbindung mit einer Komponente eines Fahrzeugs befindet, die das Dieselabgasfluid empfängt; ein Entlastungsventil (320) in Fluidverbindung mit dem Tank und dem Dosiermodul, wobei das Entlastungsventil konfiguriert ist, als Reaktion auf eine Deaktivierung des Fahrzeugs, Druckluft aus dem Tank abzulassen; und ein Steuergerät (350), das mit der Druckluftquelle verbunden ist, wobei das Steuergerät konfiguriert ist, eine Menge an Luftdruck im Tank zu regulieren.
Reduktionsmittel-Zufuhrsystem nach Anspruch 14, wobei das Dieselabgasfluid Harnstoff umfasst.
Reduktionsmittel-Zufuhrsystem nach Anspruch 14 oder 15, wobei das System keine Fahrzeugfluidpumpe in Fluidverbindung mit dem Dosiermodul (340) und dem Tank (310) umfasst.
Reduktionsmittel-Zufuhrsystem nach einem der Ansprüche 14 bis 16, das des Weiteren im Wesentlichen Folgendes umfasst: einen Manometer (330) in Fluidverbindung mit dem Tank (310), wobei das Manometer ein Signal an das Steuergerät (350) ausgibt, das einen Druck in dem Tank und/oder einer Fluidleitung anzeigt, die mit dem Tank (310) und dem Dosiermodul (340) fluidmäßig gekoppelt ist; und einen Luft-/Wasserabscheider (304) in Fluidverbindung mit der Druckluftquelle (302) und dem Tank, wobei der Luft-/Wasserabscheider zwischen der Druckluftquelle und dem Tank angeordnet ist.
Reduktionsmittel-Zufuhrsystem nach einem der Ansprüche 14 bis 17, wobei das Steuergerät (350) ein Steuermodul umfasst, das elektrisch mit der Druckluftquelle (302) verbunden ist, wobei das Steuermodul konfiguriert ist, eine Menge an Luftdruck in dem Tank (310) zu regulieren.